POLITECHNIKA GDAŃSKA Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa |
||||
Ćwiczenia laboratoryjne z Materiałoznawstwa. |
||||
Nr ćw.
|
Temat ćwiczenia: Miedź i stopy miedzi. |
|||
Wykonał: Tomasz Wardyn |
Grupa: 2 B (zarz) |
Ocena:
|
Data oddania:
|
|
|
||||
Wstęp
Celem ćwiczenia było poznanie klasyfikacji miedzi i jej stopów, znakowania mosiądzów i brązów, obróbki cieplnej wyrobów ze stopów miedzi, zmiany właściwości mechanicznych stopów miedzi pod wpływem zgniotu i obróbki cieplnej, oraz głównych zastosowań stopów miedzi w okrętownictwie.
Metodyka badań
Analizowane przeze mnie próbki pobrane zostały zgodnie z normą PN-84|H-04519. Były wycinane ze stopów miedzi. Następnie były one szlifowane, polerowane, a na koniec trawione Mi18Cu. Zostały one poddane obserwacji pod mikroskopem świetlnym o powiększeniu 100 i 500 razy
Miedź jest pierwiastkiem krystalizującym w sieci RSC-A1, odznaczającym się bardzo dobrą przewodnością elektryczną cieplną oraz znaczną plastycznością, lecz niewielką wytrzymałością na rozciąganie, którą można zwiększyć przez obróbkę plastyczną na zimno (zgniot).
Miedź jest szeroko stosowana w elektrotechnice, elektronice oraz w budowie aparatury chemicznej. Przemysł maszynowy i okrętowy wykorzystuje przede wszystkim stopy miedzi. Według PN-92/H-01016 Stopy miedzi. Klasyfikacja, rozróżnia się następujące grupy stopów miedzi:
Cu-Zn - mosiądze
Cu-inne pierwiastki poza Zn i Ni jako pierwsze - brązy
Cu-Ni - miedzionikle
Mosiądze - stopy miedzi z cynkiem, stosuje się do 42%Zn, gdyż powyżej tej zawartości cynku mosiądze wykazują nadmierną kruchość. Układ równowagi fazowej Cu-Zn wykazuje, iż do około 38% Zn występuje jednofazowa budowa roztworu stałego cynku w miedzi - α, a od 38% do 48% Zn - dwufazowa budowa roztworu α w osnowie fazy elektronowej β'. Faza α jest miękka i ciągliwa, a faza β' jest twarda i ruchliwa.
Brązy - stopy miedzi z takimi pierwiastkami ja: Sn, al., Si, Be, Mn, Pb nazywamy brązami. I tak wyróżniamy:
Brązy cynowe - stopy dwuskładnikowe miedzi z cyną. Praktyczne zastosowanie znajdują stopy do zawartości poniżej 20%Sn
Brązy aluminiowe - stopy miedzi z aluminium. Później stosowane niż stopy cynowe z uwagi na odtleniające działanie aluminium. Brązy aluminiowe dwuskładnikowe mogą wykazywać strukturę jednofazową lub dwufazową α +eutektoid(α+γ) przy wyższej zawartości Al. Faza α jest miękka i plastyczna, faza γ twarda i krucha.
Brązy krzemowe - stopy miedzi z krzemem, zwykle do 3 - 4% Si. Wskutek odtleniającego działania krzemu stopy te są rzadkopłynne, lecz wykazują duży skurcz odlewniczy. Brązy krzemowe odznaczają się dobrymi właściwościami mechanicznymi w temp do 3000C.
Brązy berylowe - stopy miedzi z zawartością 1,9 - 2,6% berylu. Czasem część berylu może być zastąpiona niklem, kobaltem lub cynkiem, wówczas wtedy jest mniej berylu. Brązy berylowe pod wpływem obróbki cieplnej zwiększają swoje własności wytrzymałościowe, a obniżają własności plastyczne.
Brązy manganowe - stopy miedzi z manganem (5-6%Mn lub rzadziej 12-15%Mn). Zawartość manganu do 6% umożliwia przeróbkę plastyczną na zimno stopu, przy większej zawartości manganu stosuje się obróbkę plastyczną na gorąco
Brązy ołowiowe - stopy miedzi z zawartością 30% ołowiu. Niekiedy poza ołowiem występują inne pierwiastki: cyna, nikiel, cynk mające zapobiec segregacji ciężarowej ołowiu i poprawić właściwości wytrzymałościowe. Zaleca się odlewanie odśrodkowe
Odcynkowanie mosiądzu - pojawia się w mosiądzu >20% Zn, w elektrolitach (szcz. chlor), oba składniki mosiądzu miedź i cynk przechodzą do elektrolitu z którego wytrąca się miedź w postaci gąbczastej, po wytrąceniu korozja przebiega intensywniej i sięga głębiej, powodując obniżenie wytrzymałości
Korozja naprężeniowa - sezonowe pękanie, szybkie niszczenie przedmiotów z mosiądzu, nagłe pękanie np. podczas magazynowania. W atmosferze amoniaku w mosiądzu zgniecionym i nieodprężonym następuje korozja międzykrystaliczna, która wywołuje pękanie. Przed korozją i odcynkowaniem chronią Al, As, Mn, Sn, Ni. W wieloskładnikowych mosiądzach mogą nie występować.
Choroba wodorowa - w podwyższonych temperaturach miedź łatwo rozpuszcza wodór, który reaguje z tlenkiem miedziawym i tworzy parę wodną, para wodna rozprężając się powoduje pękanie metalu podczas jego obróbki plastycznej.
Likwacja dendrytyczna - to skłonność brązów z cyną do segregacji i budowy niejednorodnej spowodowana dużym zakresem krzepnięcia stopów o niskiej zawartości cyny i małą szybkością dyfuzji cyny, aby ujednorodnić strukturę należy długotrwale wyżarzyć z obróbką plastyczną.
Wnioski