Tworzywa Metaliczne Laboratorium
Wykonał: Maciej Wasłowicz I ET	Data: 2000-12-06 (środa)	Ocena:
		Temat: Metale nieżelazne - badania mikroskopowe

1. Aluminium i jego stopy

Aluminium jest srebrzystobiałym metalem krystalizującym w sieci A1. Cechuje go duża plastyczność i miękkość. Mała gęstość kwalifikuje ten metal do grupy materiałów lekkich (ρ = 2,7 g/cm³). Aluminium cechuje się dobrym przewodnictwem cieplnym i elektrycznym. Na powietrzu pokrywa się ochronną warstewką tlenku, co powoduje jego odporność na czynniki atmosferyczne i kwasy utleniające (np. stężony kwas azotowy). Aluminium jest szeroko stosowane, w postaci stopów, stanowi lekki materiał konstrukcyjny (gł. w przemyśle lotniczym i samochodowym). Aluminium w postaci metalicznej stosowany jest m.in. do platerowania, wyrobu naczyń kuchennych, przewodów elektrycznych., luster, folii do produkcji opakowań i kondensatorów elektrycznych, natomiast w stanie sproszkowanym do wydzielania niektórych metali z ich tlenków lub wytwarzania wysokiej temperatury i odtleniania stali.

Stopy aluminium dzieli się na:

• odlewnicze - wieloskładnikowe o większej zawartości pierwiastków stopowych (5 - 25%), np.: z krzemem, miedzią, magnezem, niklem i manganem. Cechują się dobrą lejnością i małym skurczem;

• do przeróbki plastycznej - zawierają na ogół mniejsze ilości dodatków stopowych.

Stpy odlewnicze

Siluminy są typowymi stopami odlewniczymi aluminium z krzemem. Stopy eutektyczne cechują się dobrą lejnością, małym skurczem i nie wykazują skłonności do pękania na gorąco. Wadą tych stopów jest powstawanie gruboziarnistej struktury z pierwotnymi kryształami krzemu. Stopy podeutektyczne i eutektyczne modyfikuje się sodem co powoduje wzrost właściwości mechanicznych. Siluminy nadeutektyczne modyfikuje się fosforem powodującym rozdrobnienie wydzieleń. Siluminy mogą zawierać dodatki pierwiastków takich jak: Cu, Mg, Mn, które zwiększają wytrzymałość.

Stopy odlewnicze z miedzią posiadają dobrą lejność ale niską wytrzymałość, którą można podnieść obróbką cieplną.

Stopy odlewnicze z magnezem mają dobre własności wytrzymałościowe i plastyczne, ale gorszą lejność. Są bardzo odporne na działanie wody morskiej.

Stopy do obróbki plastycznej

Stopy aluminium z miedzią są typowymi stopami w tej grupie. Jako obróbkę cieplną aluminium stosuje się utwardzanie wydzieleniowe (przesycanie + starzenie). Do tej grupy zaliczają się też stopy aluminium z magnezem, manganem oraz stopy wieloskładnikowe. Do tych stopów zalicza się też duraluminium. Stopy te mają najlepsze własności wytrzymałościowe spośród wszystkich stopów aluminium.

2. Miedź i jej stopy

Miedź jest metalem półszlachetnym, miękkim, ciągliwy, o barwie czerwonawej. Spośród pierwiastków czysta miedź jest najlepszym - po srebrze - przewodnikiem ciepła i elektryczności. Miedź jest odporna na korozje atmosferyczną pod warunkiem, że nie zawiera SO₄. Własności wytrzymałościowe są niskie, ale można je poprawić poprzez zgniot.

Czysta miedź znalazła zastosowanie głównie w elektrotechnice, natomiast w celach konstrukcyjnych stosuje się stopy miedzi

Mosiądze są stopami miedzi z cynkiem o zawartości cynku do 40% (wg PN). Mosiądze dzieli się na jednofazowe α, dwufazowe (α + β) i rzadziej stosowane jednofazowe β. Roztwór α posiada dobrą plastyczność w temperaturze pokojowej, a twardość i wytrzymałość rośnie wraz ze wzrostem zawartości Zn. Faza β ma dużą wytrzymałość, ale jest mniej plastyczna i trudno obrabialna plastycznie na zimno. Dwufazowy skład mosiądzów wpływa na zwiększenie twardości i wytrzymałości kosztem obniżenia plastyczności. Mosiądze należą do grupy stopów o dobrej odporności na korozję, ale ulegają łatwo korozji naprężeniowej pod wpływem naprężeń wewnętrznych i zewnętrznych w atmosferze par amoniaku.

Brązy cynowe są stopami miedzi z cyną o zawartości cyny do 20%. Dzieli się je na odlewnicze i do obróbki plastycznej. Stopy odlewnicze cechują się małym skurczem odlewniczym (<1%), nie występuje w nich jama usadowa. Do obróbki plastycznej stosuje się brązy o mniejszej zawartości cyny (4 - 6%). Można je obrabiać na zimno lub na gorąco w zależności od zawartości cyny. Stosuje się je do produkcji blach, drutu, rur, taśm, prętów i kształtowników. Brązy cynowe cechują się dobrą odpornością na korozję i dobrymi własnościami mechanicznymi.

Brązy aluminiowe są stopami miedzi z aluminium o zawartości aluminium do 11%. Mają one dobre własności wytrzymałościowe. Stosuje się je w stanie lanym lub obrobionym plastycznie.

Brązy ołowiowe zawierają 30% Pb. Są stosunkowo miękkie i wykazują skłonność do segregacji grawitacyjnej. Stosuje się je głównie na panewki łożysk ślizgowych pracujących przy małych obciążeniach.

Brązy krzemowe powstały w celu wyeliminowania drogiej cyny. Zaletami tych brązów są dobre własności wytrzymałościowe i odporność na korozję, natomiast wadami są duży skurcz i skłonność do segregacji dendrytycznej i grawitacyjnej.

Brązy berylowe zawierają do 2% berylu. Są przeznaczone do obróbki plastycznej. Brązy te mają wysoką wytrzymałość, są odporne na zmęczenie, ścieranie, na działanie temperatury do 250˚C

Brązy manganowe zawierają do 5 - 6 % lub 12 - 15% manganu. Nadają się do obróbki plastycznej. Mają dobre własności wytrzymałościowe.

Miedzionikle są stopami miedzi z niklem. Największe zastosowanie ma nikielina zawierająca 20% niklu. Ma ona dobre własności plastyczne i dużą odporność na korozję. Konstantan zawierający 40% niklu stosuje się w elektrotechnice oraz do wyrobów termoelementów.

3. Stopy łożyskowe

Stopy te stosowane są do wylewania panewek łożysk ślizgowych w przemyśle transportowym i maszynowym. Muszą spełniać wiele wymagań, z których najważniejszym jest wielofazowa struktura złożona z miękkiej i plastycznej osnowy, w której są zawarte twarde kryształy dające odporność na ścieranie. Stopy te powinny mieć też dobre własności lejne i niewysoką temperaturę topnienia.

Babbity są stopami na osnowie cyny z dodatkiem antymonu i miedzi. Stopy te mogą przenosić wysokie naciski powierzchniowe przy dużych prędkościach obrotowych. Babbity cynowe zawierają do 11% cyny i 6% miedzi. Osnowę dla twardych kryształów Sn₃Sb₂ stanowi drobnoziarnista eutektyka bogata w cynę. Babbity ołowiowe i cynowo - ołowiowe zawierają też dodatki antymonu i miedzi.

Część praktyczna

Silumin niemodyfikowany Mosiądz ołowiowy

AlSi11 AK11 CuZn39Pb2 MO59

Pow. 625x Pow. 400x

Mosiądz Brąz aluminiowy

CuZn10 MO90 CuAl9Fe3 BA93

po przeróbce plastycznej Pow. 400x

Pow. 500x

Stop łożyskowy babbit

SnSb11Cu6 Ł83

Pow. 800x

---