Stopy miedzi

dr

hab.inż.A.Modrzyński

Klasyfikacja stopów

miedzi

•

stopy jednoskładnikowe

• stopy wieloskładnikowe

Podział ze względu na

wprowadzone dodatki

      Cu-X

i

- brązy

      Cu-Zn - mosiądze
 

Podział stopów ze

względu

na przeznaczenie

 

      Stopy metalurgiczne ( np.

zaprawy ),

      Stopy do obróbki

plastycznej,

      Stopy odlewnicze

 

MOSIĄDZE

 

Stopy Cu - Zn ( zaw. Cu od 45 do 75% )

 Podział na :

       Mosiądze zwykłe,
      Mosiądze specjalne

 Uwaga !!!

TOMBAK – stop Cu – Zn ( 5-20%),

SPIŻ- stop Cu-Sn-Zn-Pb ( 85%+5%+5%
+5% )

 

STRUKTURA STOPÓW
Cu-Zn

 

      Jednofazowe ( faza  lub faza ` ),
      Dwufazowe ( faza +` lub faza

`+ ),
Fazy : 

Faza  - roztwór stały cynku w miedzi, 
Faza `- ( z przemiany fazy  ) roztwór

stały fazy międzymetalicznej CuZn,

Faza  - związek międzymetaliczny CuZn

 

WYKRES RÓWNOWAGI
Cu-Zn

Wpływ dodatków

stopowych na

właściwości stopów Cu-

Zn

 Pb – od 1-2 % poprawia obrabialność, obniża

temperaturę topnienia, poprawia lejność i
właściwości ślizgowe ,

   Sn – stosowana jako dodatek poprawiający

odporność na korozję, sprzyja segregacji faz
twardych , pogarsza właściwości mechaniczne w
podwyższonych temperaturach ,

  Al – sprzyja powstawaniu fazy  , zawęża zakres

krzepnięcia , zapobiega porowatości gazowej ,

Wpływ pierwiastków
stopowych

Ni–podwyższa

wytrzymałość

w

podwyższonych

temperaturach i

odporność na korozję ,

Fe – działa modyfikująco na strukturę (0.6

-

1.5% Fe),

Si – w ilości 1.15 – 1.5 % poprawia

lejność,

zmniejsza skurcz, poprawia

właściwości

mechaniczne ,

Mn – poprawia odporność na korozję

Mosiądze – oznaczenia

PN



CuZn43MnPb3Fe



CuZn40Mn3Fe



CuZn38Mn2Pb2



CuZn38Al2Mn1Fe



CuZn39Pb2



CuZn38Pb2



CuZn38Al13



CuZn16Si4



MM47



MM55



MM58



MA58



MO59



MO60



MA67



MK80

BRĄZY

A. Brązy cynowe ( stopy Cu – Sn ) – „B”

B. Brązy cynowo-fosforowe( Cu-Sn-P ) –

„B”

C.Brązy cynowo-cynkowo-( Cu-Sn-Zn) –

„B”

D. Brązy typu ( Cu-Sn-Pb ) – oznaczenie

„B”

E. Brązy cynowo – ołowiowe ( Cu-Sn-Pb )

 Zawierają: Sn – (6 – 11 %), Zn – (1.5-

6.0 % )

Pb- ( 4-11% ), P – ( 0.5 –1.0 % )

Dodatki stopowe

• Cyna - zwiększa R

m

,HB i polepsza

właściwości

ślizgowe i

technologiczne (

(wzrasta lejność,

maleje skurcz, wzrasta odporność na
korozję ) ,obniża A

5

• Fosfor - tworzy w przestrzeniach

międzydendrytycznych potrójną

eutektykę

Cu

3

P, podwyższa

odporność na korozję w środowisku
wody

morskiej,zwiększa R

m

oraz

obniża A

5

i

KCV.

Dodatki stopowe

  Cynk– nie wywołuje istotnych

zmian w strukturze, przesuwa
granicę występowania faz  oraz

 ku wyższym zawartościom Cu
   Ołów – nierozpuszczalny w miedzi

w stanie stałym, w postaci drobnych
wydzieleń, polepsza właściwości
ślizgowe brązu oraz obrabialność i
szczelność odlewów

   Nikiel

Struktura

Najczęściej dwufazowa :

faza  oraz faza  lub 

- Faza  - roztwór stały cyny w

miedzi ( zakres występowania do
15,8%Sn

a

po

wyrzarzaniu

ujednoradniającym –16-17% Sn )

-

Faza



-

związek

międzymetaliczny Cu

3

Sn.

Cechy

charakterystyczne

• Stopy te charakteryzują się dużą
skłonnością

do

segregacji

międzykrystalicznej ( przyczyna –
mały współczynnik dyfuzji cyny w
miedzi i duży zakres temperatury
krzepnięcia ),

• Odporność na korozję – tworzenie
się na powierzchni odlewów tzw.
„ patyny”.

 

Oznaczenia – zgodnie z

PN



CuSn10



CuSn10P



CuSn10Zn2



CuSn10Pb10



CuSn6Zn6Pb3



CuSn5Zn5Pb5



CuSn4Zn7Pb6



CuSn5Pb20



B10



B101



B102



B1010



B663



B555



B476



B520

Właściwości

mechaniczne



R

m

, MPa



R

0,2

, MPa,



A

5

, % ( min.)



HB , min



150 – 360



80 – 170



6 - 20



45 - 100

BRĄZY ALUMINIOWE

A.    PROSTE (Cu-Al )

B.    ZŁOŻONE ( Cu - Al – Mn – Fe –

Ni )

 

WYKRES RÓWNOWAGI Cu-

Al.

STRUKTURA

 

- Faza 
- Faza  ( bez rozpadu na

Cu

9

Al

4

(

2

).

 

Cechy charakterystyczne

-Najlepsze właściwości
mechaniczne przy zawartości
9.5%Al ( przy równym udziale fazy
 i  )
-Skłonne do tworzenia
mikroporowatości

-Duży skurcz i skłonność do
absorpcji

gazów.

STOPY ODLEWNICZE

Na odlewy stosuje się stopy :

-Stopy trójskładnikowe Cu - Al – Fe (2-
4%)

-Stopy wieloskładnikowe:

Cu–Al–Fe (2-4%)-Mn(1-2%) lub Cu-Al-Fe-
Mn-Ni

 

Oznaczenia – zgodnie z

PN



CuAl9Fe3



CuAl10Fe3Mn2



BA93



BA1032

Właściwości

mechaniczne



500 - 550



180 – 200



13 - 20



100 - 120



R

m

, MPa



R

0,2

, MPa,



A

5

, % ( min.)



HB , min

BRĄZY KRZEMOWE (Cu-Si)

Zawierają krzem w ilości od

3.0-4.0%

UKŁAD RÓWNOWAGI Cu-Si

STRUKTURA

 

STRUKTURA:

 

- Faza ,
- Fazy międzymetaliczne

BRĄZ KRZEMOWY

 

TYPOWY SKŁAD – Cu – Si (5-6% ):

     Struktura : faza  lub fazy 
 

Oznaczenia zgodne z

PN



CuSi3Zn3Mn



BK331

Właściwości

mechaniczne



280 - 350



140 – 150



8 - 12



90 - 100



R

m

, MPa



R

0,2

, MPa,



A

5

, % ( min.)



HB , min

Cechy charakterystyczne

brązu

krzemowego

 

Cechy charakterystyczne stopu :

     - Wzrost R

m

i HB

   - Zmniejszenie A

5,

 

BRĄZY OŁOWIOWE

 

• Podwójne {Cu-Pb (2 -3%)}
• Wieloskładnikowe ( 20-30%Pb ) -
(korzystny wpływ dodatków Fe,Ni
i Mn )

 

CECHY

CHARAKTEYSTYCZNE



Brak rozpuszczalności Pb w stanie
stałym,



Skłonność

do

segregacji

grawitacyjnej,



Duża skłonność do rozpuszczania
gazów.

Zakres zastosowania

Przeznaczenie:



Stopy łożyskowe Cu-Sn-Pb

INNE GATUNKI

BRĄZÓW

 

INNE

 

BRĄZ BERYLOWY Cu-2.5%Be,

BRĄZY

MANGANOWE

(

5-

17%Mn ),

BRĄZY NIKLOWE ( 20 i 40% Ni ).

TOPIENIE STOPÓW
MIEDZI



Materiały wsadowe:

-

Miedź

hutnicza

rafinowana

( gąski )

- Złom miedzi i jej stopów
- Czyste metale ( np. Zn, Sn ),
- Stopy wstępne (zaprawy typu

Cu-X

i

)- np. Cu-Si, Cu-Al , Cu-Mn,

Cu-Ni, Cu-P,

TOPNIKI OCHRONNE

A. Topniki ochronne:



1.Topniki utleniające (kupryt,
ruda

manganowa,

soda

bezwodna) ),



2.Topniki obojętne ( szkło
tłuczone , piasek kwarcowy),



3.Topniki redukujące (węgiel
drzewny )

Rafinatory i środki

odgazowujące

Cel stosowania :

-

Oczyszczenie

stopu

przez

utlenienie

lub

redukcję

niepożądanych domieszek,

-

Odprowadzenie

związanych

zanieczyszczeń do żużla,

- Odgazowanie ciekłego metalu.

TOPIENIE STOPÓW
MIEDZI

Stosowane są 3 sposoby topienie

stopów miedzi :



Topienie w atmosferze

redukującej (czyste stopy)



Topienie w atmosferze obojętnej

(mosiądze )



Topienie w atmosferze

utleniająco – redukującej ( wsad

zanieczyszcony )

ODGAZOWANIE I
ODTLENIANIE



Odgazowanie :

- Przedmuchiwanie azotem



 Odtlenianie :

-Wprowadzenie

:

CuP10,

rzadziej CuMn30, CuSi16

OZNACZENIA STOPÓW
wg PN



BRĄZY CYNOWE TYPU – Cu-
Sn,Cu-Sn-Pb,Cu-Sn-P , Cu-Sn-
P, Cu-Sn-Zn, Cu-Pb –
oznaczamy literą B i symbolem
brązu



np.B10 – CuSn10

OZNACZENIA STOPÓW
wg PN



BRĄZY ALUMINIOWE – BA



Np. BA93



BRĄZY KRZEMOWE – BK



Np. BK331

OZNACZENIA STOPÓW
wg PN



Mosiądze



MM – Cu-Zn -Mn-Pb-Fe

Cu-Zn-Mn-Fe



MO

- Cu-Zn-Pb



MA

- Cu-Zn-Al.



MK

- Cu-Zn-Si