Přehled technických materiálů užívaných ve strojírenství

Textové pole: kovové	železné	oceli
		litiny
		speciální slitiny
	neželezné	těžké (barevné)
		lehké
		přísadové
nekovové	plasty
	dřevo
	sklo
	keramika	porcelán
		kamenina
		tavený čedič
	asbest
	textilie
	papír
	kůže

V odborné literatuře je možno se setkat s různými způsoby přehledného rozdělení technických materiálů. Pro orientaci mezi materiály, které jsou ve strojírenství užívány nejčastěji, postačí zde uvedený zjednodušený přehled.

Největší význam mají ve strojírenství kovy, z nich pak technické slitiny železa (technické železo).

Technické železo

Podle obsahu uhlíku jsou technická železa rozdělována na

kujná neboli oceli s obsahem uhlíku do 2,14 % a železa nekujná s obsahem uhlíku nad 2,14 %. Z rovnovážného diagramu metastabilní soustavy Fe-C je zřejmé, že železa s obsahem uhlíku do 2,14 % je možno ohřevem převést do tvárného (kujného) stavu, to jest do oblasti austenitu. Železa s obsahem nad 2,14 % uhlíku obsahují i při zvýšených teplotách vedle austenitu nebo perlitu také sekundární cementit a ledeburit, které v důsledku své křehkosti tváření neumožňují.

Železa kujná, oceli

Textové pole: oceli	ingotové	konstrukční	běžných vlastností	(stavební)	třída 10
				(strojní)	třída 11
			ušlechtilé	uhlíkové	třída 12
				slitinové	třída 13 až 17
		nástrojové	uhlíkové	třída 19
			slitinové	nízkolegované	
				vysokolegované (rychlořezné)	
				na lité nástroje	
	na odlitky	uhlíkové	třída 26
		slitinové	třída 27 až 29

Oceli jsou podle svého technologického určení, použití, vlastností a složení rozdělovány do tříd podle uvedeného přehledu.

Ingotové oceli jsou určeny k dalšímu zpracování tvářením. V hutích se odlévají do velkých kovových forem, zvaných kokily. Vzniklé odlitky jsou nazývány ingoty. Mají tvar komolých jehlanů nebo komolých kuželů.

Oceli na odlitky se v hutích odlévají buď přímo do slévárenských forem, takže vznikají odlitky požadovaného tvaru a rozměrů, nebo do zvláštních jednoduchých forem, ze kterých jsou odlitky zvané housky předávány do sléváren k dalšímu zpracování.

Konstrukční oceli jsou určeny na strojní a stavební konstrukce, tedy na všechny ocelové výrobky kromě nástrojů.

Nástrojové oceli jsou určeny na výrobu obráběcích a tvářecích nástrojů, ocelových forem a dalšího výrobního zařízení.

Oceli obvyklých (běžných) vlastností (jakostí)  jsou vyráběny jednodušším technologickým postupem v konvertorech nebo Siemens-Martinských pecích. Výrobce u těchto ocelí zaručuje pouze jejich hlavní mechanické vlastnosti, s výjimkou síry a fosforu (u třídy 11) nezaručuje jejich složení.

Oceli ušlechtilé jsou vyráběny náročnějším technologickým postupem, při kterém jsou přetavovány v elektrických pecích. Výrobce zaručuje jak jejich mechanické vlastnosti, tak jejich složení.

Uhlíkovou ocelí je nazývána slitina železa s uhlíkem, která však může obsahovat (a vždy také obsahuje) i určité malé, normou stanovené množství dalších složek. Tyto příměsi se do oceli dostávají ze surovin nebo při výrobě.

Vyrobit ocel, která by obsahovala pouze železo a uhlík, by bylo velmi náročné a často zbytečné. Příměsi totiž mohou vlastnosti oceli zlepšovat. Oceli s obsahem do 0,25 % C se označují jako nízkouhlíkové, od 0,25 do 0,6 % C jako středněuhlíkové a nad 0,6 % C jako vysokouhlíkové.

Za slitinovou ocel se považuje taková, která obsahuje alespoň 0,9 % Mn, 0,5 % Si nebo Ni, 0,3 % Cr, 0,2 % W nebo Co, 0,1 % Mo, V nebo Ti.

Oceli s obsahem do 2,5 % legujících (přísadových) prvků se označují jako nízkolegované, od 2,5 do 5 % jako středně legované, od 5 do 10 % jako výše legované a nad 10 % jako vysokolegované.

Třída 18 není materiálem obsazena. Původně měla zahrnovat ocelové a litinové prášky pro práškovou metalurgii a jiné zvláštní materiály.

Vlastnosti a použití ocelí

Konstrukční oceli třídy 10 jsou levné, dobře obrobitelné a svařitelné. V tabulce uvedené označení „stavební“ dnešní terminologie již neužívá, je uvedeno pouze pro názornost. Používají se na součásti podružného významu, pro stavební a zámečnické užití, na kolejnice, mosty, jeřáby a podobná zařízení. Tvoří asi 80 % všech vyráběných ocelí.

Konstrukční oceli třídy 11 jsou kvalitnější než oceli třídy 10. Výrobcem mají zaručen obsah síry a fosforu (zhoršují vlastnosti oceli), pevnost, mez kluzu a tažnost. Používají se na náročnější strojní součásti jako hřídele, čepy, ozubená kola, šrouby, matice, plechy pro zpracování tažením, výlisky a podobně.

Oceli třídy 12 patří k ušlechtilým ocelím. Mají zaručeno chemické složení. Oceli s obsahem od 0,06 do 0,2 % C se užívají k cementaci, oceli s obsahem od 0,25 do 0,7 % C k zušlechťování a oceli s obsahem od 0,4 do 0,6 % C k povrchovému kalení.

Oceli třídy 13 jsou legovány Mn a Si. Užívají se na středně namáhané součásti s vyšší odolností proti opotřebení. Patří sem například pružinové oceli s obsahem asi 10,7 % Si a transformátorové oceli s obsahem až 4,6 % Si, které vykazují nízké ztráty vířivými proudy.

Oceli třídy 14 jsou legovány Cr, Mn a Si. Jsou dobře prokalitelné, lze je nitridovat a povrchově kalit, jsou tvrdé a odolné proti otěru. Mají široké použití pro namáhané součásti.

Oceli třídy 15 jsou legovány Cr, Mn, Mo, V, W a Si. Mají vysokou pevnost, mez kluzu, mez tečení, dobře odolávají korozi a jsou dobře prokalitelné. Jsou vhodné k zušlechťování, některé k povrchovému kalení, jiné k cementaci nebo nitridaci Užívají se na velmi namáhané součásti jako například ozubená kola, klikové hřídele výkonných motorů, torzní tyče, tlakové nádoby, energetická zařízení pracující za zvýšených teplot.

Oceli třídy 16 jsou legovány Ni a Cr. Mají vysokou pevnost, mez kluzu, houževnatost, jsou dobře prokalitelné. Své dobré vlastnosti si udržují i při nízkých teplotách. Jsou vhodné pro vysoce namáhané součásti.

Oceli třídy 17 jsou vysoce legované zejména Ni (až 70 %) a Cr, dále Mo, Ti a Mn. Jsou velmi odolné proti žáru, korozi a otěru. Užívají se pro silně namáhaná zařízení vystavená vyšším provozním teplotám (oceli žáruvzdorné a žárupevné pro kalicí a žíhací pece, formy pro lisování skla, energetická zařízení a pod.), silně agresivnímu koroznímu prostředí (oceli korozivzdorné pro potravinářský a chemický  průmysl, zdravotnictví) a pro součásti vystavené otěru při velkém zatížení (funkční části bagrů, drtičů, mlýnů na kámen a uhlí a pod.). Nejznámější je ocel označovaná jako 18/8, obsahující 18 % Cr a 8 % Ni. Některé z ocelí této třídy mají zcela speciální fyzikální vlastnosti. Příkladem je ocel s obsahem 35 až 36 % Ni, nazývaná invar, jejíž součinitel tepelné roztažnosti je prakticky nulový (0,5. 10-6; pro srovnání: běžná ocel má součinitel tepelné roztažnosti 12.10-6).

Oceli třídy 19 jsou oceli užívané k výrobě obráběcích a tvářecích nástrojů.

Uhlíkové nástrojové oceli mají od 0,7 do 1,5 % C.  S obsahem uhlíku roste jejich tvrdost a klesá houževnatost. Používají se zejména na ruční nástroje pro zpracování dřeva, papíru i kovů (například pilníky).

Nízkolegované nástrojové oceli obsahují vedle uhlíku Cr, W, V, Mo, Ni, Si a Co. Mají větší prokalitelnost, odolnost proti popuštění, odolnost proti otěru a tím také vyšší řezivost. Užívají se na nástroje pro obrábění kovů a nástroje tvářecí.

Vysokolegované neboli rychlořezné nástrojové oceli obsahují větší množství legur, především W, Cr, V, Mo a Co. Jsou velmi tvrdé, odolávají popuštění do 600 °C a otěru. Vyžadují zvláštní způsob tepelného zpracování.

Nástrojové oceli na lité nástroje jsou legovány W, Cr, V a Mo. Zpracovávají se litím. Mají lepší řezivost než nástroje vyrobené z tvářených ocelí, ale jsou křehčí. Užívají se na vícebřité nástroje jako například frézy, výhrubníky a výstružníky, břitové destičky soustružnických nožů. Podle důsledně provedeného rozdělení ocelí by měly patřit do skupiny ocelí na odlitky.

Uhlíkové oceli na odlitky třídy 26 obsahují do 0,6 % C. Používají se součásti elektrických strojů, ložiska vozidel, armatury a součásti parních kotlů a turbin, na součásti spalovacích motorů.

Oceli tříd 27 a 28 jsou legovány především Mn a Si, některé také Cr, Ni, Mo, V, W, Co, Al. Dobře odolávají opotřebení a teplotám do 450 °C. Oceli s nižším obsahem legujících prvků se užívají na namáhaná ozubená kola, armatury a součásti kotlů a turbin vystavené teplotám až do 450 °C, součásti železničních výhybek. Oceli legované Cr, Mo a V odolávají teplotám až do 580 °C. Pro ještě vyšší teploty se užívají oceli obsahující navíc Ni, W a Co. Pro trvalé magnety jsou vhodné oceli s obsahem Al (6 až 11 %), Ni (13 až 30 %) a Co (až 30 %). Známé je obchodní označení těchto ocelí Al-Ni nabo Al-Ni-Co.

Oceli třídy 29 jsou legovány především Cr a Ni. Svými vlastnostmi a použitím odovídají ingotovým ocelím třídy 17, jsou tedy korozivzdorné, žárovzdorné a žáropevné.

Železa nekujná

Nekujná železa jsou podle svého technologického určení, použití, vlastností, vzhledu a složení rozdělovány do tříd podle uvedeného přehledu (tabulky). Surová železa jsou hutním polotovarem pro výrobu ocelí a litin.

Šedé surové železo obsahuje uhlík ve formě grafitu, proto má na lomu šedou barvu. Krystalizuje a taví se podle stabilní soustavy Fe-C.

Textové pole: železa nekujná	surová železa	šedé
		bílé
	litiny	šedá	třída 24
		tvárná	třída 23
		bílá
		temperovaná	třída 25
		zvláštní

Bílé surové železo je slitinou metastabilní. To znamená, že obsahuje karbid železa Fe3C, cementit. Proto má bílý a lesklý lom.

Šedá litina je vyrobena přetavením šedého surového železa, vratného materiálu ze sléváren, odpadového litinového i ocelového materiálu ze šrotu. Obsahuje asi 3 % C a další prvky, především křemík a mangan.

Bílá litina je vyrobena přetavením bílého surového železa.

Tvárná litina vzniká zvláštní úpravou šedé litiny, tak zvaným očkováním. Získává tak vyšší pevnost a tažnost.

Temperovaná litina vzniká z bílé litiny jejím žíháním, temperováním. Snižuje se tak tvrdost a křehkost bílé litiny a zvyšuje se její pevnost.

Třídami jsou označovány pouze šedé, tvárné a temperované litiny.

Vlastnosti a použití litiny

Šedá litina ve své základní podobě (nelegovaná) má menší pevnost než oceli. Je však lépe slévatelná, lépe odolává korozi a je výrobně levnější. Používá se na odlitky těles a skříní turbin, pístových strojů, čerpadel, na lože a stojany obráběcích strojů, na méně namáhaná ozubená kola.

Legované šedé litiny mají vyšší odolnost proti žáru a korozi. Proto se užívají na části spalovacích zařízení, pecí, slévárenských forem, zařízení pro chemický průmysl.

Tvárná litina vzniká přidáním hořčíku do licí pánve před odlitím. Tím se dosahuje globulární (kuličkové) perlitické struktury vyznačující se vyšší tažností, vrubovou houževnatostí a mezí únavy. Používá se na součásti silničních vozidel, zemědělských strojů, převodové skříně, tělesa armatur, ozubená kola, válce a písty pístových strojů, brzdové bubny a podobně.

Bílá litina je v důsledku vysokého obsahu cementitu velmi tvrdá, křehká a prakticky neopracovatelná. Proto se ve své základní podobě užívá jen výjimečně, například na odlitky, které mají mít velkou tvrdost a odolnost proti otěru (funkční části mlýnů a drtičů). Je výchozím materiálem pro výrobu temperované litiny.

Temperovaná litina vzniká z bílé litiny dlouhodobým žíháním (temperováním) v pecích. Ve struktuře dochází k rozpadu cementitu obsaženého v ledeburitu na grafit a železo (grafitizace). Temperovaná litina je houževnatá a snadno obrobitelná, svými vlastnostmi je přechodem mezi šedou litinou a ocelí. Její použití ve stavbě strojů je velmi široké.

V oxidačním prostředí (zásypu kyslíkaté železné rudy) dochází při temperování k oduhličení materiálu od povrchových vrstev do hloubky, někdy v celém průřezu. Takto temperovaná litina je na lomu bílá, někdy se nazývá „evropská“. Žíháním v neutrálním prostředí vzniká temperovaná litina s černým lomem, nazývaná také „americká“.

Technické neželezné kovy

Neželeznými kovy se v obecném pojetí rozumějí všechny kovy s výjimkou železa. Z hlediska užití kovových materiálů ve strojírenství jsou tímto termínem chápány některé technicky významné kovy a jejich slitiny, jejichž základní složkou není železo.

Neželezné kovy jsou ve strojírenství užívány v případech, kdy svými vlastnostmi lépe splňují požadavky kladené na materiál výrobku. Většinou jsou totiž dražší než materiály železné, protože výskyt jejich rud je nižší a jejich výroba je obtížnější.

Technické neželezné kovy nejsou nikdy dokonale čisté. Vždy obsahují další kovové či nekovové složky, které se do základního materiálu dostávají ze surovin a výrobního procesu nebo jsou úmyslně přidávány. Příměsi zpravidla zvyšují pevnost a mez kluzu těchto materiálů, zlepšují jejich slévatelnost a obrobitelnost, ale zhoršují jejich tvárnost, elektrickou a tepelnou vodivost i odolnost proti korozi.

Slitiny neželezných kovů mohou mít formu tuhých roztoků, mechanických směsí i chemických sloučenin.

Neželezné kovy je možno rozdělovat podle mnoha hledisek: hustoty, výskytu, teploty tavení, účelu použití atd.. V následujícím popisu nejvýznamnějších neželezných kovů užívaných ve strojírenství postačí jejich rozdělení do tří skupin - těžké (barevné) neželezné kovy, lehké neželezné kovy a přísadové kovy.

Těžké neželezné kovy

Do skupiny těžkých neželezných kovů jsou zařazovány kovy, jejichž hustota je vyšší než 5.000 kg.m-3. Patří sem měď, cín, olovo, zinek, nikl, kadmium, antimon a jejich slitiny.

Měď a její slitiny

Měď má hustotu 8,9.103 kg.m-3, teplotu tavení 1083 °C, červenou barvu, pevnost asi 230 N.mm2, tažnost asi 50 %, velmi dobrou elektrickou a tepelnou vodivost. Je měkká a tvárná, špatně slévatelná (má nízkou zabíhavost do forem) a obrobitelná (maže se), dobře svařitelná, dobře se nechá pájet, dobře odolává atmosférické korozi a organickým kyselinám.

Čistá měď se používá hlavně na elektrické vodiče, výměníky tepla a na galvanické povlaky.

Slitiny mědi

Slitiny mědi mají oproti čisté mědi lepší mechanické nebo technologické vlastnosti. Podle svého složení jsou rozdělovány do tří skupin: bronzy, mosazi a červené kovy. Někdy jsou červené kovy řazeny k bronzům. 

Bronzy jsou slitiny mědi s jinými kovy s výjimkou zinku. Podle přidaného kovu označujeme bronzy blíže jako cínové (tak zvané „pravé“), olověné, hliníkové, beryliové, niklové, manganové a další.

Cínové bronzy dobře odolávají korozi a opotřebení. Zpracovávají se tvářením (do 8 % Sn) nebo litím (od 8 do 20 % Sn). Používají se na trubky, dráty, plechy, pružiny, membrány, pouzdra kluzných ložisek, oběžná kola čerpadel, armatury atd..

Olověné bronzy obsahují do 33 % Pb, někdy také menší množství Sn. Snášejí vysoká zatížení a jsou odolné proti otěru. Proto se z nich vyrábějí zejména pouzdra kluzných ložisek.

Hliníkové bronzy obsahují 3 až 11 % Al, někdy jsou legovány Fe, Ni nebo Mn. Dobře odolávají zvýšeným teplotám a chemickým vlivům. Vyrábějí se z nich armatury pro přehřátou páru, výfukové ventily motorů, části chemických zařízení.

Beryliové bronzy obsahují 1 až 2 % Be. Mají vysokou pevnost (až 1350 N.mm-2), pružnost, dobře odolávají korozi a přitom mají velmi dobrou elektrickou vodivost. Vyrábějí se z nich pružiny vystavené agresivnímu chemickému prostředí, vysoce namáhané součásti s požadavkem elektrické vodivosti, korozivzdorná ložiska. Protože při nárazu nejiskří, užívají se na nástroje pro práci ve výbušném prostředí (doly, prachárny).

Niklové bronzy obsahují zpravidla vedle mědi a niklu ještě mangan a železo. Užívají se především na odporové materiály (názvy konstantan, nikelin) v regulačních a měřicích přístrojích.

Manganové bronzy mají podobné vlastnosti a použití jako bronzy niklové. Jsou známy pod názvy manganin, isobelin nebo resistin. Zvláštností je tzv. Heuslerova slitina (nad 10 % Mn, 9 % Al), která je feromagnetická, přestože neobsahuje žádné železo.

Mosazi jsou slitinami mědi se zinkem, některé obsahují také olovo, nikl, hliník a další přísady. Mosazi s vyšším obsahem mědi se zpracovávají tvářením, mosazi s menším obsahem mědi litím. Slitiny s  obsahem mědi nižším než 58 % nejsou pro svou křehkost a tvrdost prakticky použitelné.

Mosazi s obsahem mědi nad 80 % se nazývají tombaky. Jsou dobře tvárné a výborně odolávají korozi. Užívají se na trubky, plechy, dráty, výměníky tepla, lopatky parních turbin a pro součásti vyráběné hlubokým tažením.

Mosazi s nižším obsahem mědi (63 až 68 %) se užívají na lisované elektrotechnické součásti, pružiny, vruty a podobné drobné součásti. Přídavkem olova se dosahuje lepší tvárnosti a obrobitelnosti (vhodné pro obrábění na automatických strojích). Nejlepší slévatelnost má mosaz s obsahem 60 % Cu.

Niklová mosaz obsahující 12 až 20 % Ni má dobrou tažnost. Nikl měď odbarvuje a proto mají niklové mosazi bílou barvu a velmi pěkný vzhled. Používají se na výrobky zhotovené hlubokým tažením, dříve se z nich vyráběly jídelní příbory a další podobné předměty. Známé jsou pod obchodními názvy alpaka nebo pakfong (nové stříbro).

Červenými kovy se nazývají slitiny mědi s cínem (3 až 10 %), zinkem a olovem. Používají se na pouzdra kluzných ložisek, součásti čerpadel a armatury pro rozvod horké vody a páry.

Cín

Cín má hustotu 7,28.103 kg.m-3, teplotu tavení 232 °C, stíbrobílou barvu. Je velmi dobře slévatelný a tvárný, zdravotně nezávadný. Při dlouhodobém působení teplot nižších než 13 °C se mění ve svou modifikaci a, která má podobu šedých krystalků (tzv. cínový mor). Užívá se do slitin (například bronzy, pájky), na výrobu folií, k cínování plechu v potravinářství.

Olovo

Olovo má hustotu 11,3.103 kg.m-3, teplotu tavení 327 °C, pevnost asi 12 N.mm-2, tažnost 70 %. Je velmi měkké a tvárné, má malou pevnost, velmi dobře odolává působení kyselin, má vysokou pohltivost proti rentgenovému záření, je jedovaté. Užívá se na potrubí a armatury v chemickém průmyslu, na desky akumulátorů, ochranné štíty v průmyslu a zdravotnictví, do slitin (například ložiskové slitiny - kompozice, liteřina v tiskárenství).

Zinek

Zinek má hustotu 7,1.103 kg.m-3, teplotu tavení 419 °C, teplotu vypařování 907 °C (vyrábí se destilací z rud), pevnost asi 120 N.mm-2. Je velmi křehký, dobře slévatelný. V čisté podobě má malou odolnost proti chemickým vlivům, ale jeho korozní produkty velmi dobře chrání zinek do hloubky. Používá se na odlitky (karburátory, drobné složité součásti kancelářských strojů), galvanické články (kalíšky kapesních baterií), pro pokovování ocelových plechů vystavených atmosférickým vlivům, do slitin.

Nikl

Nikl má hustotu 8,9.103 kg.m-3, teplotu tavení 1455 °C, pevnost asi 320 N.mm-2. Má velmi dobré mechanické vlastnosti a vysokou odolnost proti korozi i za zvýšených teplot, je dobře svařitelný. Užívá se pro poniklování jiných kovů jako ochrana proti korozi a do slitin, méně v základní podobě.

Kadmium

Kadmium má hustotu 8,6.103 kg.m-3, teplotu tavení 321 °C, teplotu vypařování 765 °C. Svými vlastnostmi se podobá zinku a je užíváno pro podobné účely.

Antimon

Antimon má hustotu 6,7.103 kg.m-3, teplotu tavení 630 °C. Užívá se do slitin měkkých kovů, nejčastěji olova, za účelem zvýšení jejich tvrdosti.

Lehké neželezné kovy

Do skupiny lehkých neželezných kovů jsou zařazovány kovy, jejichž hustota je nižší než 5.000 kg.m-3. Patří sem hliník, hořčík, titan, berilium a jejich slitiny.

Hliník a jeho slitiny

Hliník má hustotu 2,7.103 kg.m-3, teplotu tavení 658 °C, bílou barvu, pevnost asi 80 N.mm-2, tažnost asi 40 %, velmi dobrou elektrickou a tepelnou vodivost, dobrou odolnost proti chemickým vlivům. Je měkký a tvárný, špatně slévatelný, obrobitelný a svařitelný tavným způsobem. Na svém povrchu se pokrývá souvislou a tvrdou vrstvičkou oxidu hlinitého (Al2O3), která má vysokou teplotu tavení (2000 °C) a je dobrým elektrickým izolantem.

Čistý hliník se užívá nejčastěji v elektrotechnice a pro zařízení k výměně tepla, dále v chemickém a potravinářském průmyslu (nádoby, obaly).

Slitiny hliníku

Slitiny hliníku jsou podle způsobu zpracování rozdělovány na tvářené a slévárenské.

Tvářené slitiny hliníku je možno podle účelu použití rozdělit do dvou dalších skupin: slitiny s vysokou pevností a slitiny s dobrou odolností proti korozi.

U tvářených slitin první skupiny, které jsou legovány Cu, Mg, Ni a Zn, je možno zvláštním tepelným zpracováním (tzv. vytvrzováním) podstatně zvýšit pevnost i nad 500 N.mm-2. Jsou známy pod názvem dural. Užívají se na výrobu lehkých a pevných strojních součástí, které odolávají vyšším teplotám (například písty a ojnice spalovacích motorů).

Tvářené slitiny se zvýšenou odolností proti korozi jsou legovány Si, Mg a Mn. Jsou známy pod názvy hydronalium nebo pantal. Užívají se při stavbě letadel a lodí, v chemickém a potravinářském průmyslu, stavebnictví.

Hlavním legujícím prvkem slévárenských slitin je Si, který výrazně zlepšuje slévatelnost hliníku, v menším množství Cu, Mg, Ni. Některé z těchto slitin je možno pro zvýšení pevnosti vytvrzovat. Dobře odolávají chemickým vlivům, špatně se obrábějí. Užívají se ve stavbě letadel, pro klikové skříně a další části spalovacích motorů namáhaných za zvýšené teploty. Známy jsou pod názvem siluminy.

Hořčík

Hořčík má hustotu 1,7.103 kg.m-3, teplotu tavení 650 °C, pevnost asi 170 N.mm-2, tažnost asi 10 %, vysokou slučivost s kyslíkem. Je velmi dobře slévatelný, ale špatně tvárný. V čisté podobě se užívá v pyrotechnice (termit), ve strojírenství se užívají jeho slitiny s Al, Zn, Mn, Si a dalšími. Známou slitinou je pevný a lehký elektron.

Titan

Titan má hustotu 4,5.103 kg.m-3, teplotu tavení 1655 °C, velmi dobré mechanické vlastnosti: pevnost asi 400 N.mm-2, tažnost asi 35 %. Velmi dobře odolává působení kyselin i louhů, ale má vysokou slučivost s kyslíkem, dusíkem a uhlíkem, zejména za vyšších teplot. Je tvárný za tepla (asi 900 °C), svařitelný elektrickým obloukem i odporově, špatně obrobitelný. Výrobní cena titanu je zatím relativně vysoká.

Čistý titan se užívá zejména v chemickém a potravinářském průmyslu (zdravotně nezávadný), lékařství (chirurgické nástroje, kovové části trvale umístěné v lidském těle), jako legura do ocelí.

Titanové slitiny jsou legovány Cr, Mo, W, Al a V. Po vytvrzení mají vysokou pevnost, až 1400 N.mm-2. Pro svou vysokou pevnost při malé hmotnosti se používají v letectví a stavbě náročnějších silničních vozidel.

Berilium

Berylium má hustotu 1,8.103 kg.m-3, teplotu tavení 1280 °C. Používá se jako přísada do slitin neželezných kovů i ocelí.

Přísadové kovy

Přísadovými (legujícími) kovy se rozumí kovy úmyslně přidávané do některého základního kovu za účelem vytvoření slitiny požadovaných vlastností.

U technického železa jsou jako přísadové kovy užívány (v pořadí podle významu a použití) Cr, Ni, Mn, Si, Mo, W, V, Co, Ti, Al, Cu, Nb, Zr, Be. Je zřejmé, že některé z nich jsou zařazovány také mezi těžké či lehké neželezné kovy.

U slitin neželezných bylo užití přísad v podstatě naznačeno.

Označování technických materiálů

Technické materiály jsou označovány několika způsoby. Podle platné státní normy je základním způsobem označování číselné.

Číselná značka normalizovaných materiálů má základní šestimístnou část a nejvýše dvoumístnou část doplňkovou, od základní části oddělenou tečkou: 4x xxxx.xx. První dvojčíslí udává tzv. hutní skupinu: 41 ingotové (tvářené) oceli, 42 železné kovy slévárenské a neželezné kovy.

Výjimkou je značení ingotových ocelí, ve strojírenství nejčastěji používaného materiálu, u kterých se první číslice základní značky (4) nepíše.

Označování ingotových ocelí

Obecné označení je 1x xxx.xx. Jednička na začátku značky udává, že se jedná o tvářenou ocel. První dvojčíslí udává třídu oceli, druhé dvojčíslí má u jednotlivých tříd rozdílný význam, pátá číslice udává význačné vlastnosti oceli (např. zaručenou svařitelnost, zvýšenou odolnost proti korozi, stejnoměrné složení) nebo je pořadová. První doplňková číslice určuje tepelné zpracování (přírodní stav, způsob žíhání, kalení, zušlechtění), druhá stupeň přetváření u plechů a pásů.

U ocelí obvyklých (běžných) vlastností udává druhé dvojčíslí zaručenou pevnost v tahu desítkách N.mm-2 (původně v kp.mm-2), pátá číslice význačné vlastnosti oceli. Například značka 11 373.1 patří ingotové konstrukční oceli (oceli určené k tváření) obvyklých vlastností se zaručeným obsahem síry a fosforu (třída 11) o zaručené pevnosti v tahu 370 N.mm-2 (druhé dvojčíslí 37, 10 x 37 = 370), zaručenou svařitelností (pátá číslice 3), v normalizačně žíhaném stavu (doplňková číslice 1).

U ušlechtilých ocelí třídy 12 až 16 udává třetí číslice součet průměrného obsahu legujících prvků v %, za­okrouhlený na nejbližší celé číslo. Čtvrtá číslice udává obsah uhlíku v desetinách procenta zaokrouhlený na nejbližší vyšší celé číslo. Pátá číslice slouží jemnějšímu rozlišení ocelí se stejnou třetí a čtvrtou číslicí. Například značka 12 020 patří ingotové ušlechtilé oceli uhlíkové (podle třetí číslice je obsah legujících prvků 0) s obsahem uhlíku od 0,11 do 0,2 % (čtvrtá číslice je 2), vhodné k cementování. Značka 13 251 patří ingotové konstrukční ušlechtilé oceli slitinové legované křemíkem (třída 13) s obsahem legujících prvků od 1,5 do 2,5 % a obsahem uhlíku od 0,41 do 0,5 % vhodné k zušlechťování a na výrobu pružin.

U ušlechtilých ocelí třídy 17, tj. ocelí s vysokým obsahem přísadových prvků (nad 10 %), udává třetí číslice přísadovou skupinu (například 0 udává legování Cr, 5 legování Ni, 6 legování Mn), čtvrtá číslice stupeň bohatosti přísadových prvků a pátá číslice oceli jemněji rozlišuje podle obsahu uhlíku. Například značka 17 246 patří ingotové konstrukční ušlechtilé oceli slitinové vysokolegované (třída 17) chrómem (17 až 20 %), niklem (8 až 11 %) a manganem (do 2 %), která je jednou ze základních chromniklových nerezavějících ocelí.

U nástrojových ocelí (třída 19) značí třetí číslice 0, 1 a 2 oceli uhlíkové, 3 až 7 oceli nízkolegované, 8 vysokolegované čili rychlořezné, 9 oceli pro lité nástroje. Kombinace třetí a čtvrté číslice u uhlíkových nástrojových ocelí od 00 do 29 určuje obsah uhlíku odstupňovaný po 0,05 % od 0,05 do 1,5 %. Například značka 19 221 patří ingotové nástrojové (třída 19) uhlíkové (třetí číslice 2) oceli s obsahem uhlíku 1,15 % (0,05 + 22. 0,05 = 1,15), ze které se vyrábějí vrtáky, výstružníky, závitníky a další menší nástroje. Pátá číslice je pořadová. U slitinových ocelí čtvrtá číslice udává kombinaci legujících prvků. Například značka 19 452 patří ingotové nástrojové (třída 19) nízkolegované  (třetí číslice 4) oceli s přísadou chrómu a křemíku (čtvrtá číslice 5) vhodné ke kalení v oleji (pátá číslice  2), ze které se vyrábějí sekáče, rubací dláta, funkční části pneumatickcých kladiv a podobně. Značka 19 824 patří ingotové nástrojové (třída 19) vysokolegované  (třetí číslice 8) oceli s obsahem uhlíku 0,7 až 0,8 % a přísadami 3,8 až 4,6 % Cr, 1,0 až 1,6 % V, 17 až 19 % W a 0,5 % Mo. Je známa pod obchodním názvem Poldi Maximum Special. Používá se na soustružnické nože a tvarově složité nástroje s jemnými břity.

Označování ocelí na odlitky

Základní značka je 42 xxxx.xx. Druhé dvojčíslí, jak již bylo uvedeno, udává třídu materiálu: 26 oceli uhlíkové, 27 nízkolegované a středně legované oceli odlévané do pískových forem, 28 nízkolegované a středně legované oceli odlévané jiným způsobem než do pískových forem, 29 vysokolegované oceli. Pátá číslice udává u uhlíkových ocelí pevnost v tahu: 3 pevnost 300 až 390 N.mm-2, 4 pevnost 400 až 490 N.mm-2, 5 pevnost 500 až 590 N.mm-2, 6 pevnost 600 až 690 N.mm-2, 7 pevnost 700 až 790 N.mm-2. U slitinových ocelí udává pátá číslice přísadovou skupinu. Šestá číslice udává u uhlíkových ocelí význačné vlastnosti, u slitinových ocelí slouží jemnějšímu rozlišení ocelí téže přísadové skupiny. Například značka 42 2633 patří uhlíkové (druhé dvojčíslí 26) oceli na odlitky (první dvojčíslí 42) s pevnosti v tahu 300 až 390 N.mm-2. Značka 42 2721 patří nízkolegované (druhé dvojčíslí 27) oceli na odlitky (první dvojčíslí 42) s přísadou manganu a křemíku, vhodná na výrobu ozubených kol.

Označování litiny

Základní značka je 42 xxxx.xx. Druhé dvojčíslí, jak již bylo uvedeno, udává třídu materiálu: 23 tvárnou litinu, 24 šedou litinu, 25 temperovanou litinu. U nelegované šedé litiny udává třetí dvojčíslí 00 až 49 přibližnou hodnotu meze pevnosti v tahu v desítkách N.mm-2, 50 až 59 pořadové číslo litin se speciálními vlastnostmi. U legovaných litin je třetí dvojčíslí pořadovým číslem závislým na užitých legujících prvcích. Například značka 42 2410 patří šedé nelegované litině s pevností v tahu alespoň 100 N.mm-2, značka 42 2476 patří šedé litině legované Cr, Si a Mn.

Význam třetího dvojčíslí u tvárné a temperované litiny je určen zvláštním systémem označování. Tak například značka 42 2304 patří tvárné litině  s pevností v tahu 380 N.mm-2,  značka 42 2350 tvárné litině s pevností 500 100 N.mm-2, značka 42 2508 temperované litině s pevností vtahu 320 100 N.mm-2, značka 42 2535 temperované litině s pevností 350 N.mm-2.

Označování neželezných kovů

Základní značka je 42 xxxx.xx. Třetí číslice je u těžkých (barevných) kovů 3, u lehkých kovů 4. Čtvrtá číslice rozlišuje kovy určené ke tváření (sudé číslice 0, 2, 4, 6, 8) a kovy určené ke slévání (liché číslice 1, 3, 5, 7, 9). Pátá číslice spolu s číslicí čtvrtou blíže určuje skupinu neželezných kovů. Šestá číslice je pořadová.

Například značka 42 3013 patří cínovému bronzu s obsahem od 2,5 do 4 % Sn, značka 42 3256 niklové mosazi s obsahem 16,5 % Ni (alpaka), značka 42 4201 patří hliníkové slitině s obsahem Cu a Mg určené ke tváření, základnímu druhu duralu, značka 42 4330 patří hliníkové slitině s obsahem Si určené ke slévání, základnímu druhu siluminu.