WYDZIAŁ: GGiIŚ	Bolesław Kołodziejczyk	DATA: 23.11.2004
GRUPA: II
PROWADZĄCY ZAJĘCIA: Mgr inż. Joanna Pieniążek	TEMAT: Obserwacje mikroskopowe metali i stopów	OCENA:

Stal - stop techniczny żelaza z węglem o zawartości do 2,11% C. Obok tych pierwiastków występują również inne domieszki np. Mn i Si (domieszki pożądane) oraz S i P (domieszki szkodliwe).

Podział stali:

• Ze względu na % zawartość C:

- niskowęglowe < 0,25 % C

- średniowęglowe 0,26 - 0,6 % C

- wysokowęglowe 0,6 - 2,11 % C

• Ze względu na stopień odtlenienia:

- nieuspokojone - są odtlenione tylko w takim stopniu, aby reakcja wydzielania CO rozpoczęła się dopiero w chwili wlania stali do wlewnicy

- półuspokojone - są odtlenione niezupełnie, jednak w większym stopniu niż nieuspokojone

- uspokojone - są odtlenione w takim stopniu aby podczas krzepnięcia nie zachodziło wydzielanie gazów

• Według przemieniania:

• Konstrukcyjne ok. 0,75 % C

• Zwykłej jakości do ogólnego przeznaczenia

• Niestopowe do utwardzania powierzchni i ulepszania cieplnego

• Narzędziowe ok. 0,65 % C - 1,14 % C

• Płytko hartujące się

• Głęboko hartujące się

• Podział na układ Fe-Fe₃C:

• Podeutektoidalne

• Eutektoidalne

• Nadeutektoidalne

Metale nieżelazne i ich stopy:

Metale nieżelazne to wszystkie metale, z wyjątkiem żelaza. Dzięki szerokiemu wachlarzowi właściwości fizycznych, chemicznych, mechanicznych i technologicznych znajdują bardzo szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach techniki, często zaspokajając najbardziej wygórowane wymagania różnego rodzaju.
Metale nieżelazne i ich stopy można podzielić na trzy zasadnicze grupy:
- metale lekkie (Al, Mg, Ti) i ich stopy,
- metale ciężkie (Cu, Zn, Ni, Sn, Pb, Cd) i ich stopy,
- metale i stopy o mniejszym zastosowaniu (Co, Zr, Mo, W, Cr, Mn, Pd, Ag, Au, Pt, itp).

Oznaczanie stopów metali nieżelaznych.

Na początku oznaczenia podaje się symbol chemiczny pierwiastka zasadniczego, po czym następują symbole pierwiastków stopowych, a jeśli zawartość pierwiastka przekracza 1,5%, dodaje się liczbę wskazującą średnią zawartość tego pierwiastka; symbole są dodawane w kolejności malejącej zawartości pierwiastka. Gatunki stopów oznacza się za pomocą ich cech, tj. umownych znaków literowych lub literowo-cyfrowych. Na ogół na początku stawia się symbol pierwiastka podstawowego (A=A1, C=Sn, G=Mg, K=Si, M=Cu, N=Ni, 0=Pb, Z=Zn, P=P oraz dodatkowo B=brąz i M=mosiądz; w obu ostatnich przypadkach symbole stawiane są na początku oznaczenia cechy stopu) po czym następuje symbol najważniejszego dodatku stopowego i liczba podająca przybliżoną jego zawartość.

Aluminium i jego stopy.
Aluminium hutnicze zawiera 99,0-99,8% Al, natomiast aluminium rafinowane elektrolitycznie 99,95-99,995% Al. Głównymi zanieczyszczeniami aluminium technicznie czystego są Fe i Si. Aluminium rafinowane znajduje zastosowanie w produkcji aparatury chemicznej oraz wyrobów dla elektrotechniki i elektroniki (folie kondensatorowe). Aluminium hutnicze AOO i AO do produkcji folii, powłok kablowych, do platerowania, wytwarzania specjalnych stopów AL; Al i A2 do wytwarzania stopów Al farb i proszków oraz produktów ogólnego przeznaczenia; AOE i AlE do wytwarzania przewodów elektrycznych. Aluminium walcuje się na blachy i folie lub wyciska z niego pręty, rury, druty i kształtowniki. Przeróbkę taką przeprowadza się w temperaturze pokojowej lub podwyższonej do temperatury 450°C.
Aluminium odznacza się dobrą przewodnością cieplną i elektryczną, dzięki czemu jest stosowane na przewody elektryczne. Jest odporne na działanie: atmosfery powietrza, działanie wody, licznych kwasów organicznych i związków azotu. Jest nieodporne na działanie: ługów, kwasów beztlenowych i wody morskiej.
Ważną dla wielu zastosowań technicznych cechą aluminium jest jego mała gęstość. Inną ważną cechą stopów aluminium jest stałość udarności wraz z obniżaniem się temperatury, dzięki czemu ich udarność w niskiej temperaturze bywa większa niż udarność stali. Istotną wadą stopów Al jest ich mała wytrzymałość zmęczeniowa. Stopy aluminium dzieli się na stopy odlewnicze i stopy do przeróbki plastycznej.
Stopy odlewnicze zawierają zwykle więcej pierwiastków stopowych (5-25%) niż stopy do przeróbki plastycznej. W każdej z tych grup wyróżnia się stopy wzmacniane i niewzmacniane wydzieleniowo. Są to m.in. stopy:
- AIMnI (aluman- PA1); (1-1,5% Mn i 0,2% Ti); jest odporny na korozję i odznacza się dobrą spawalnością; jest bardzo podatny na przeróbkę plastyczną na gorąco i na zimno. Jest stosowany w przemyśle spożywczym i chemicznym na zbiorniki spawane dla cieczy i gazów; dostarczany w postaci blach, prętów, rur, drutu, taśm i kształtowników;
- AlMg2 (ftydronalium- PA2); (1,7-2,6% Mg, do 0,6% Mn i 0,2% Ti). Jest odporny na działanie wody morskiej; odznacza się dużą plastycznością i spawalnością, jest bardzo odporny na korozję i na zmęczenie; nadaje się do anodowania. Znajduje zastosowanie w przemyśle lotniczym, okrętowym, spożywczym i w transporcie;
- AlMgISiłMn (anticorodal- PA4); (0,7-1,5% Mg, 0,2-1,0% Mn, 0,7-1,5% Si i 0,2% Ti); odznacza się dobrą odpornością na korozję. Jest plastyczny i spawalny. Znajduje zastosowanie w przemyśle lotniczym, samochodowym, chemicznym i spożywczym;
- AlMgSi (aidrey- PA38); (0,4-0,9%Mg, 0,7-l,5%Si i 0,2%Ti); odznacza się dobrą przewodnością elektryczną i dużą wytrzymałością; dzięki tym właściwościom jest stosowany na elektryczne linie napowietrzne. Służy również do wytwarzania przedmiotów dekoracyjnych, sprzętu sportowego, domowego i turystycznego;
- AlSilMgCu (avial- PA10); (0,5-1,2% Si, 0,45-0,90% Mg, 0,1-0,5% Cu, 0,15-0,35% Mn). Jego skład chemiczny i właściwości są podobne do tych, które cechują stop anticorodal, ma jednak większą od niego wytrzymałość, a mniejszą odporność na korozję.

Miedź i jej stopy:
Miedź jest metalem krystalizującym w układzie regularnym (struktura Al). Ma bardzo dużą przewodność elektryczną (małą oporność elektryczną), dlatego znajduje bardzo szerokie zastosowanie w elektrotechnice i elektronice. Inne jej właściwości, a mianowicie duża przewodność cieplna, plastyczność, odporność na korozję atmosferyczną pozwala na stosowanie w budowie maszyn, okrętów, w budownictwie, komunikacji, chemii itp. Wytrzymałość i twardość miedzi są jednak małe. Zwiększenie tych wielkości osiąga się przez gniot i przez wprowadzanie odpowiednich pierwiastków stopowych. Na przewody elektryczne stosuje się gatunki: Cu99,95k (MOK), Cu99E (MIĘ) oraz Cu99,9R (MIR). Poprawę właściwości mechanicznych miedzi uzyskuje się przez wprowadzenie do niej takich pierwiastków, jak: Zn, Sn, Al, Be, Si, Ni, Mn. Cd i (lub) Pb. Mosiądz to stop miedzi z cynkiem (do 50% Zn) i ewentualnie innymi pierwiastkami (Si, Ni, Al, Fe, Pb, Sn i in.). Brąz to stop miedzi z cyną i (lub) z innymi metalami (Al, Si, Be, Ni, Mn, Pb i in.), których zawartość jest większa od 2%. W zależności od głównego pierwiastka stopowego nosi on odpowiednią nazwę, np. brąz cynowy, aluminiowy itp.

Cel ćwiczenia:

Zapoznanie się ze strukturą stali stopowych, metali nieżelaznych i ich stopów. Zapoznanie się z własnościami wymienionych stali stopowych, metali nieżelaznych i ich stopów.

Wyposażenie:

• mikroskopy metalograficzne

• zgłady metalograficzne

Przebieg ćwiczenia:

Przygotowane zgłady metalograficzne poddano obserwacją mikroskopowym. Wyodrębniono i scharakteryzowano występujące w próbce składniki strukturalne. Odrysowano obraz struktury widzianej pod mikroskopem. Opisano ten obraz ze względu na składniki strukturalne. Podano powiększenie i nazwę stali stopowych, metali nieżelaznych bądź ich stopów.

Wnioski:

• Próbka nr 1 przedstawiała silum bez modyfikacji. Próbkę tę obserwowano pod powiększeniem 100-krotnym. Próbka ta zawierała iglaste kryształy krzemu w osnowie gruboziarnistej α + Si. Ta charakterystyczna budowa prowadzi do obniżenia własności mechanicznych stopu.

• Próbka nr 2 przedstawiała silum modyfikowany. Próbkę tę obserwowano pod powiększeniem 100-krotnym. Próbka ta zawierała kryształy roztworu α zanurzone w drobnoziarnistej osnowie α + Si. Osnowa ta powstała dzięki wprowadzeniu pierwiastków modyfikujących (np. Na, Si, F).

• Próbka nr 6 przedstawiała austenit w stanie przesycenia. Próbkę tę obserwowano pod powiększeniem 100-krotnym. W austenicie tym doszło do korozji międzykrystalicznej po granicach ziarn. Istnieje możliwość zapobiegania tej korozji poprzez dodawanie do stopu molibdenu lub tytanu ( w niewielkich ilościach). Dodanie tych pierwiastków spowoduje zmniejszenie zawartości C poniżej 0,07%.

• Próbka nr 4 przedstawiała stal szybkotnącą. Próbkę tę obserwowano pod powiększeniem 100-krotnym. Stal szybkotnąca ma bardzo wysoką odporność na ścieranie, posiada ona również dobrą ciągliwość i skrawalność. Stal ta zawiera ok 0,8 - 1,4% C, 4% Cr i 18% W.

• Próbka nr 5 przedstawiała stop łożyskowy - babit. Próbkę tę obserwowano pod powiększeniem 100-krotnym. W skład babitu wchodzą kryształy Sn₃Sb₂, oraz drobne igiełki Cu₆Sn₅ (zapobiegają one sedymentacji grawitacyjnej) zanurzone w osnowie z cyny.

4

---