Temat: Materiały nieżelazne. Miedź, Magnez, Nikiel, Wolfram, Ołów.

1. Miedź – jest metalem o barwie czerwonozłotej. Jest odporna na korozję, jest plastyczna i dobrze przewodzi

ciepło i prąd elektryczny. Można ją obrabiać plastycznie na zimno i na gorąco w temperaturze 700

o

C.

Miedź stosuje się na:
ƒ przewody elektryczne,
ƒ elementy chłodnic,

ƒ urządzenia w przemyśle spożywczym

i chemicznym,

ƒ jako składnik stopów,

2. Miedź w stopach – zawiera niewielkie ilości składników stopowych, które nie przekraczają 3% a polepszają

właściwości wytrzymałościowe.
ƒ chromowa (do produkcji elektrod do zgrzewarek, zawiera 0,4-1,2% Cr i 0,5% Zn),
ƒ kadmowa (do produkcji przewodów elektrycznych, zawiera 0,9-1,2% Cd, oznaczenie np. CuCd1),
ƒ arsenowa (do produkcji aparatury chemicznej, odporna na utlenianie, zawiera0,3-0,5% As),

3. Stopy miedzi:

1) Mosiądze – to stop miedzi z cynkiem (CuZn) zawierający 46-97% miedzi oraz inne pierwiastki

(mangan, ołów, żelazo, aluminium, krzem, nikiel, cyna). Mosiądze są odporne na korozję, mają dobre
własności plastyczne i odlewnicze, odznaczają się dobrą skrawalnością. Własności mechaniczne zależą
od zawartości cynku (przy 45% Zn – największa wytrzymałość 420 MPa, przy 30% Zn – największa
plastyczność).
a) mosiądze odlewnicze – to stopy wieloskładnikowe, które zawierają mangan i ołów (do 4%

zawartości), aluminium (do 3%), żelazo (do 1,5%), krzem (do 4,5%). Pierwiastki stopowe
poprawiają: lejność, własności wytrzymałościowe, odporność na korozję. Mosiądze odlewnicze są
stosowane na: odlewy części (odporne na korozję i ścieranie), łożyska, armaturę.

b) mosiądze do obróbki plastycznej – mają mniejszą zawartość składników stopowych niż odlewnicze

aby poprawić własności plastyczne. Są stosowane jako: odkuwki, pręty, kształtowniki, druty,
blachy, rury i taśmy w przemyśle elektromaszynowy, samochodowym (CuZn10Sn) i okrętowym.

2) Brązy – to stop miedzi z cyną (CuSn) i innymi metalami. Charakteryzują się:
ƒ dobrymi własnościami ślizgowymi,
ƒ dużą odpornością na korozję,
ƒ dobrą lejnością,

a) brązy odlewnicze – to stopy wieloskładnikowe, które zawierają: cynę i aluminium 11%, ołów 33%,

krzem 4,5%, cynk 7%, mangan 2%, żelazo i nikiel 5,5%, fosfor 1,5%. Są stosowane jako:
- części maszyn narażone na korozję,
- zużycie i obciążenie mechaniczne w przemyśle maszynowym, lotniczym, okrętowym, górniczym,
- na łożyska, panewki, elementy napędowe i aparaturę chemiczną,
o

brązy aluminiowe – dobre własności mechanicznymi,

o

brązy ołowiowe – stosowany na stop łożyskowy i na łożyska ślizgowe (CuPb30),

b) brązy do obróbki plastycznej – stosuje się mniejszą ilość dodatków stopowych niż w brązach

odlewniczych, w celu zyskania lepszych własności plastycznych. Najczęściej stosowane do obróbki
plastycznej są brązy:
o

brązy cynowe – o dużej wytrzymałości (do 470 MPa), dobrej skrawalności i plastyczności,
odporne na ścieranie i korozję stosowane na: łożyska, sprężyny, membrany i tulejki
korbowodów,

o

brązy aluminiowe – o dobrych własnościach mechanicznych, odporne na ścieranie i korozję,
obciążenia przemienne, stosowane na łożyska o dużych naciskach i małych prędkościach, np.
tulejki i ślimacznice, części pracujące w wodzie morskiej, monety, sprężyny, styki ślizgowe,
gniazda zaworów, koła zębate i sita rurowe wymienników ciepła,

o

brązy berylowe – do obróbki na zimno i na gorąco, mają dobrą wytrzymałość (R

m

=1275 MPa)

i twardość (370 HB), dużą odporność na korozję i dobrą przewodność elektryczną i
przewodnictwo cieplne, nie iskrzą przy uderzeniach dlatego są stosowane w ośrodkach
zagrożonych wybuchami (np. kopalnie podziemne, przy wydobyciu ropy naftowej i gazu
ziemnego), są stosowane na sprężyny, membrany i części narażone na ścieranie, np.
CuBe2NiCo

o

brązy krzemowe – o dobrych własnościach wytrzymałościowych i dobrej spawalności, odporne
na korozję, stosowane na tuleje kół i sprężyny, na łożyska ślizgowe, części przy dużych
zmiennych obciążeniach,

o

brązy manganowe – jest stosowany jako żaroodporny w armaturze pary wodnej, rezystory
najwyższej jakości (CuMn12Ni3),

4. Oznaczenia stopów miedzi - według normy PN-EN

- wg PN-EN 1173:2008 po znaku stopu można podać minimalną wymaganą wytrzymałość na rozciąganie
np. R560,
- wg PN-EN 1982:2002 na końcu mamy literę C to stop odlewniczy, B dostarczony w postaci gąsek, GS
odlewany do form, GM stop kokilowy, GZ odlew odśrodkowy, GC odlew ciągły, GP odlew ciągły.
Przykład zapisu: CuZn15As-C

5. Zastosowanie stopów miedzi w produkcji samochodów:

o

CuPb17Sn5 – do produkcji materiałów na odlewy warstwowe i łożyska silników spalinowych,

o

CuSn7ZnPb – do produkcji panewek, tulei łożysk ślizgowych, tulei sworzni tłokowych,

o

CuAl11Ni – do produkcji kół zębatych śrubowych i łożysk ślizgowych silnie obciążonych dynamicznie,

o

CuZn37Pb – do produkcji części odlewanych ciśnieniowo z zakresu elektrotechniki i mechaniki
precyzyjne,

6. Magnez – jest metalem srebrzystobiałym, bardzo lekkim, małej wytrzymałości (245 MPa), małej twardości

(35 HB). Jest otrzymywany z karnalitu, magnezytu, dolomitu w dwóch procesach. Zastosowanie czystego
magnezu jest małe: pirotechnika, przemysł chemiczny i metalurgiczny. Stosowany jest głównie jako
dodatek stopowy.
a) stopy odlewnicze – stosowane na odlewy dla przemysłu lotniczego, motoryzacyjnego (MgAl3ZnMn)

i maszynowego, na korpusy pomp, armaturę, obudowy i części silników, silnie obciążone odlewy np.
(MgAl6Zn3Mn i MgAl8ZnMn),

b) stopy do obróbki plastycznej – do obróbki na zimno i na gorąco (230-450

o

C), stosowane na elementy

konstrukcji lotniczej i samochodowej, gdzie wymagana jest wysoka plastyczność i dobra spawalność.
Na bardziej obciążone elementy stosowany jest stop MgAl6ZnMn

7. Oznaczenie stopów magnezu wg PN-EN 1753:2001

a) stopy odlewnicze:

o

MgZn5Zr – do produkcji skomplikowanych odlewów, na koła samochodów wyścigowych,

o

MgAl16Zn3Mn – do produkcji elementów silników pracujących w temperaturze do 120

o

C,

o

MgAl7Mn – do produkcji korpusów skrzyń biegów i silników,

b) Stopy do obróbki plastycznej:

o

MgMn2 – do produkcji zbiorników paliwa i osłon,

o

MgAl13Zn – do produkcji części podlegających średnim obciążeniom i o odpowiedniej odporności
na korozję,

o

MgAl18Zn – do produkcji części podlegających dużym obciążeniom,

8. Nikiel – jest metalem o barwie srebrzystobiałej, miękkim, kowalnym, ciągliwym, skrawalnym, odpornym

na korozję i żarowytrzymałym, spawalny i do lutowania. Stosuje się go w:
- elektronice na anody i katody,
- elementy lamp elektronowych,
- w przemyśle chemicznym, do uzyskania powłok antykorozyjnych na częściach stalowych,
- jako składnik stopowy,
Stopy niklu odznaczają się dobrymi własnościami mechanicznymi (nawet w bardzo wysokich
temperaturach), małym współczynnikiem rozszerzalności cieplnej, są odporne na korozję i działanie
substancji chemicznych. Mają zastosowanie:
ƒ w przemyśle lotniczym (na łopatki turbin),
ƒ w przemyśle motoryzacyjnym (na elektrody świec zapłonowych i elementy kompensacji temperaturo-

wej przyrządów pomiarowych),

ƒ w przemyśle stoczniowym (rurociągi, platformy przybrzeżne),
ƒ w przemyśle termoelektrycznym (termoelementy, przewody kompensacyjne i podgrzewacze wody),
ƒ w medycynie (jako stopy z pamięcią kształtu, niklowo-tytanowe, na implanty, gwoździe kostne i płytki

do zespoleń),

9. Oznakowanie stopów niklu.

a) stopy odlewnicze:

o

NiCu30FeMn – (stop Monela) do produkcji łopatek turbin, części pomp,

o

NiCr15Fe5 – (stop inconel) do produkcji części pieców metalurgicznych,

b) stopy do obróbki plastycznej:

o

NiFe48MnSi – do produkcji elektrod do spawania żeliwa,

o

NiAl2MnSi1 – do produkcji termoelementów i przewodów kompensacyjnych

10. Wolfram – jest metalem srebrzystobiałym, bardzo twardym, trudno topliwym, ma dużą wytrzymałość w

wysokich temperaturach, jest odporny na działanie kwasów i zasad. Z wolframu wykonuje się:
ƒ włókna lamp oświetleniowych i elektronowych,
ƒ antykatody lamp rentgenowskich,

ƒ elementy grzewcze pieców,
ƒ dysze silników odrzutowych,

11. Wolfram ma w swoim składzie takie pierwiastki jak:

- wysoko temperaturowe stopy – niob (Nb), tantal (Ta), molibden (Mo),
- żaroodporne stopy – nikiel (Ni), kobalt (Co), żelazo (Fe), chrom (Cr) – do produkcji narzędzi
skrawających,
Wolfram używa się również do: wytwarzania proszków węglika wolframu (do narzędzi szybkotnących do
obróbki skrawaniem).

12. Ołów – jest metalem o bardzo małej wytrzymałości, bardzo dobre własności plastyczne, jest odporny na

działanie kwasów, obrabialny plastycznie na zimno, skrawalny, do spawania. Norma PN-EN 12659:2002
określa gatunki ołowiu o zawartości 99,4-99,99% Pb.

13. Stopy ołowiu są stosowane w:

ƒ elektrotechnice,
ƒ przemyśle chemicznym,
ƒ mechanice,

ƒ jako spoiwa do lutowania,
ƒ jako stopy drukarskie,
ƒ jako stopy łożyskowe,

Podstawowe składniki stopów: antymon, cyna, miedź, arsen. Stop z antymonem (0,15-10%), cyną i arse-
nem nosi nazwę ołowiu twardego. Są stosowane na:
- powłoki kabli,
- podkładki,
- uszczelki,

- rury,
- blachy,
- folie,

- na płyty akumulatorów,
- elementy aparatury chemicznej,
- anody do galwanizacji,

14. Stopy łożyskowe – stosowane są na łożyska ślizgowe. To stopy ołowiu, cyny, antymonu, miedzi, arsenu,

kadmu, niklu, chromu. Charakteryzują się niskim współczynnikiem tarcia między czopem wału a panewką,
małym zużyciem powierzchni trących i odpornością na działanie nacisków jednostkowych.

15. Zastosowanie stopów łożyskowych