251

Opracowa³: Janusz Lisak

Æwiczenie 30

MIED I JEJ STOPY

1. CEL ÆWICZENIA

Celem æwiczenia jest zapoznanie siê ze struktur¹ i w³asnoœciami najczêœciej stoso-

wanych w praktyce przemys³owej stopów miedzi, a tak¿e poznanie podstawowych

zagadnieñ zwi¹zanych z ich wykorzystaniem w praktyce przemys³owej.

2. WIADOMOŒCI PODSTAWOWE

MiedŸ znajduje szerokie zastosowanie w elektronice i elektrotechnice, energetyce,

przemyœle chemicznym, do produkcji wyrobów artystycznych, a tak¿e jako podstawo-

wy sk³adnik wielu stopów. Przy stosowaniu miedzi wykorzystuje siê jej bardzo dobre

przewodnictwo cieplne i elektryczne, wysok¹ plastycznoœæ i dobr¹ odpornoœæ na ko-

rozjê atmosferyczn¹.

Czysta miedŸ ma barwê czerwon¹, a jej ciê¿ar w³aœciwy wynosi 8,9 g/cm

3

. Wy-

trzyma³oœæ na rozci¹ganie R

m 

= 220-240 MPa przy A

10

 = 40-60 %. Jej temperatura

topnienia wynosi 1083°C. Krystalizuje tworz¹c sieæ regularn¹, œciennie centrowan¹

(A1). Nie posiada odmian alotropowych. Jest plastyczna, Z = 60-90 %, A

5

= 50 %, ale

niezbyt wytrzyma³a, R

m

= 220-250 MPa. Dlatego czêsto stosuje siê miedŸ umocnion¹

zgniotem. MiedŸ otrzymujemy po przetopieniu rud: Cu

2

S – chalkozyn, Cu-FeS

2

 –chal-

kopiryt, Cu

2

O – kupryt, Cu

5

FeS

4

– bornit. W procesie wytapiania dochodzi nieuchron-

nie do zanieczyszczenia miedzi co wp³ywa w sposób istotny na jej w³asnoœci. Zanie-

czyszczeniami mog¹ byæ: tlen, bizmut, o³ów, siarka, fosfor, antymon i arsen. Tlen dostaje

siê do miedzi podczas topienia. Ze wzglêdu na ma³¹ rozpuszczalnoœæ w stanie sta³ym

wystêpuje w postaci tlenku Cu

2

O. Przy zawartoœci 38% tlenu miedŸ z Cu

2

O tworzy

w temperaturze 1064°C eutektykê. W stopie nadeutektycznym wystêpuj¹ ciemne

kryszta³y Cu

2

O o charakterze dendrytycznym na tle gruboziarnistej eutektyki. Z obec-

noœci¹ tlenu wi¹¿e siê tak zwana „choroba wodorowa” miedzi. Polega ona na tym, ¿e

gdy zawieraj¹c¹ tlen miedŸ wy¿arzy siê w atmosferze redukuj¹cej, wodór dyfunduje

w g³¹b metalu, gdzie nastêpuje reakcja:

Cu

2

O + H

2

® 2Cu + H

2

O

252

Powstaj¹ca para wodna uwiêziona jest w materiale pod wysokim ciœnieniem i w cza-

sie przeróbki plastycznej na gor¹co powoduje powstanie mikropêkniêæ. Z tego powo-

du dopuszczalna zawartoœæ tlenu w miedzi to 0,001 % dla miedzi pró¿niowej i 0,15 %

dla miedzi odlewniczej.

MiedŸ jest odporna na korozjê atmosferyczn¹, gdy¿ w wilgotnym powietrzu pokry-

wa siê patyn¹ (zasadowym wêglanem miedzi), która stanowi naturaln¹, idealnie szczel-

n¹, izolacjê od œrodowiska korozyjnego. Jednak w zanieczyszczonych siark¹ atmosfe-

rach przemys³owych jej odpornoœæ korozyjna zanika, gdy¿ w obecnoœci dwutlenku

siarki zamiast patyny tworzy siê zasadowy siarczan miedzi, który nie posiada zdolno-

œci izoluj¹cych.

Bizmut i o³ów prawie nie rozpuszczaj¹ siê w miedzi i tworz¹ z ni¹ niskotopliwe

eutektyki rozmieszczone na granicach uprzednio wydzielonych kryszta³ów miedzi.

Dlatego przy ponownym nagrzaniu stopu do temperatur wy¿szych od temperatur top-

nienia tych eutektyk materia³ staje siê kruchy. Jest to kruchoœæ na gor¹co, która mo¿e

wyst¹piæ ju¿ przy zawartoœci 0,001 % bizmutu lub 0,01 % o³owiu. St¹d wyp³ywa ko-

niecznoœæ ograniczenia zawartoœci tych pierwiastków poni¿ej krytycznych wielkoœci.

Fosfor tworzy z miedzi¹ roztwory sta³e. Maksymalna jego rozpuszczalnoœæ w mie-

dzi wynosi 1,75 % przy temperaturze 714°C i maleje ze spadkiem temperatury. Fosfor

obni¿a jej przewodnoœæ ciepln¹ i przewodnictwo elektryczne. Dostaje siê do miedzi,

gdy¿ jest u¿ywany jako wstêpny odtleniacz. Jego dopuszczalna zawartoœæ wynosi

0,002 % dla miedzi pró¿niowej i 0,02 % dla miedzi odlewniczej.

Siarka nie rozpuszcza siê w miedzi w stanie sta³ym, ale wystêpuje w postaci Cu

2

S,

który to zwi¹zek tworzy z miedzi¹ eutektykê o temperaturze topnienia 1067°C przy

zawartoœci 0,77 % S. Znacznie obni¿a plastycznoœæ miedzi podczas przeróbki pla-

stycznej zarówno na zimno jak i na gor¹co. Nie jest wyraŸnie szkodliwa, je¿eli jej

zawartoϾ nie przekracza 0,1 %.

Arsen i antymon wykazuj¹ doœæ znaczn¹ rozpuszczalnoœæ w miedzi w stanie sta-

³ym. Na skutek du¿ej ró¿nicy temperatur miêdzy liniami likwidus i solidus w uk³adach

Cu-Sb i Cu-As powoduj¹ segregacjê dendrytyczn¹, szczególnie siln¹ przy szybkim

ch³odzeniu od stanu ciek³ego. Oba pierwiastki tworz¹ z miedzi¹ niskotopliwe eutektyki

i mog¹ byæ przyczyn¹ kruchoœci na gor¹co. Natomiast wystêpuj¹c w roztworze sta-

³ym bardzo silnie obni¿aj¹ w³asnoœci plastyczne miedzi, nawet gdy ich zawartoœæ w tym

roztworze jest niewielka.

Produkowane w Polsce gatunki miedzi technicznie czystej oraz ich oznaczenia

i zastosowanie podaje Polska norma PN-77/H-82120. Dla potrzeb elektroniki konieczna

jest miedŸ wysokiej czystoœci (poni¿ej 0,1% zanieczyszczeñ). Otrzymuje siê j¹ w pro-

cesie rafinacji elektrolitycznej.

Zgniot podnosz¹c w³asnoœci mechaniczne obni¿a znacznie przewodnictwo elek-

tryczne. Z tego powodu w elektronice i elektrotechnice u¿ywa siê miedzi w stanie

wy¿arzonym.

253

Mosi¹dze s¹ to techniczne stopy miedzi z cynkiem o zawartoœci cynku do 45 %.

O ich szerokim zastosowaniu decyduje stosunkowo niska cena. Rozpuszczalnoœæ cynku

w miedzi roœnie przy obni¿aniu temperatury i przy temperaturze otoczenia dochodzi do

39 %. W uk³adzie Cu-Zn (rys. 30.1) wystêpuje szeœæ faz, z których w mosi¹dzach

spotyka siê tylko dwie:

a – jest to roztwór sta³y cynku w miedzi, ma strukturê krystaliczn¹ miedzi, tzn. regu-

larn¹ œciennie centrowan¹ (A1), przy czym parametr sieci wzrasta z zawartoœci¹

cynku,

b – jest to roztwór sta³y o charakterze zwi¹zku elektronowego, wykazuj¹cy podo-

bieñstwo do CuZn.

10

10

0

20

20

30

30

40

40

50

50

60

60

70

70

80

80

90

90

100

% wagowy

% atomowy

200

100

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

°C

Cu

Zn

A

C

D

G

H

L

M

N

O

P

R

U

α

β

α+β

γ

ε

V

W

902°C

700°C

385°C

424°C

419°C

598°C

834°C

1083°C

B

31,9

(32,5)

97,23

(97,3)

99,69

(99,7)

α+β

34,6

(35,2)

38,3

(39,0)

48,2

(48,9)

44,8

(45,5)

454°C 468°C

Rys. 30.1 Uk³ad równowagi fazowej Cu-Zn

Stopy o zawartoœci powy¿ej 45 % Zn s¹ kruche i nie znajduj¹ praktycznego zasto-

sowania. Zmianê w³asnoœci mechanicznych stopu jako funkcjê zawartoœci cynku przed-

stawia rys. 30.2.

254

Rys. 30.2 Zmiana w³asnoœci mechanicznych mosi¹dzu zale¿na od zawartoœci cynku

Mosi¹dze w stanie równowagi wykazuj¹ strukturê jednorodnego roztworu sta³ego

do zawartoœci 39 % Zn, jednak od 32 do 39 % Zn struktury mog¹ byæ ró¿ne w zale¿-

noœci od szybkoœci ch³odzenia. W stanie odlanym mosi¹dze a wykazuj¹ strukturê

dendrytyczn¹, a w stanie wy¿arzonym drobnoziarnist¹. Jednofazowe mosi¹dze a s¹

plastyczne i mo¿na je ³atwo obrabiaæ plastycznie. Ich w³asnoœci mechaniczne zale¿¹

od zawartoœci cynku. Maksymaln¹ plastycznoœæ w temperaturze pokojowej wykazuje

mosi¹dz CuZn 30, zawieraj¹cy 30 % Zn. Gdy zawartoœæ cynku przekracza granicê

obszaru jednofazowego (39 % Zn), pojawia siê w strukturze stosunkowo twarda faza

b i w rezultacie roœnie twardoœæ i wytrzyma³oœæ na rozci¹ganie, a maleje plastycznoœæ

stopu. Dlatego wprowadzono podzia³ mosi¹dzów na:
1. Mosi¹dze do przeróbki plastycznej (PN-92/H-87025), w tym:

a) na zimno do 30 % Zn, o strukturze jednorodnego roztworu sta³ego a. Mo¿liwe

jest uzyskanie nawet 80-90 % gniotu; w tej grupie mieœci siê tombak, mosi¹dz

zawieraj¹cy 20 % Zn, wykorzystywany do wyrobu taniej bi¿uterii z³oto podobnej;

b) na zimno i na gor¹co od 33 do 40 % Zn, o strukturze roztworu sta³ego a i nie-

wielkich iloœciach fazy b;

c) na gor¹co od 41 do 45 % Zn, o strukturze a + b.

Graniczne zawartoœci cynku w poszczególnych grupach s¹ spowodowane tym, ¿e

mosi¹dze a bardzo plastyczne przy temperaturze otoczenia, s¹ mniej plastyczne przy

temperaturze 300-700°C. Natomiast mosi¹dze dwufazowe w temperaturze pokojo-

wej s¹ mniej plastyczne ze wzglêdu na obecnoœæ twardej fazy b. Jednak plastycznoœæ

fazy b roœnie z temperatur¹ i przy 500°C jest du¿o wiêksza od plastycznoœci fazy a.

10

0

20

30

40

50

60

70

stê¿enie masowe Zn, %

70

140

210

280

350

420

4900

w

yt

rzy

m

a³

oœ

æ na

ro

zc

i¹

ga

ni

e R

m

, M

P

a

10

20

30

40

50

60

70

w

yd³

u¿

en

ie

A

5, %

Rm

A5

255

Po przeróbce plastycznej na zimno mosi¹dze poddajemy sezonowaniu dla usuniêcia

naprê¿eñ wewnêtrznych.
2. Mosi¹dze odlewnicze (PN-91/H-87026)

W³asnoœci odlewnicze stopów zale¿¹ od wzajemnego po³o¿enia linii solidus i likwi-

dus. Gdy linie te s¹ blisko siebie, to stopy wykazuj¹ ma³¹ sk³onnoœæ do segregacji

i tworz¹ skupion¹ jamê usadow¹. Poniewa¿ dla mosi¹dzów linie te s¹ blisko siebie,

dlatego te¿ stopy te maj¹ dobre w³asnoœci odlewnicze. Dodatek o³owiu polepsza jesz-

cze te w³asnoœci. Jako stopy odlewnicze stosuje siê zwykle mosi¹dze dwufazowe.

Dodatki glinu, manganu, ¿elaza i niklu polepszaj¹ wytrzyma³oœæ i odpornoœæ na korozjê

odlewów. Sk³adnikami szkodliwymi s¹ zwiêkszaj¹ce kruchoœæ: cyna, magnez, anty-

mon, arsen, itd.

W³asnoœci mechaniczne mosi¹dzów jednofazowych mieszcz¹ siê w granicach:

Rm = 300-400 MPa, A5 = 40-50 %, natomiast mosi¹dzów dwufazowych:
Rm = 350-450 MPa, A5 = 20-40 %. Wytrzyma³oœæ na rozci¹ganie mo¿na podwy¿-

szyæ poprzez zgniot i w zwi¹zku z tym s¹ dostarczane w piêciu stanach utwardzenia

zale¿nie od zastosowania. Ich stosowanie ogranicza siê do temperatur poni¿ej 150°C,
g

dy¿ wytrzyma³oœæ na rozci¹ganie znacznie spada wraz z temperatur¹.

Mosi¹dze s¹ odporne na korozjê atmosferyczn¹, ale w obecnoœci elektrolitów szcze-

gólnie zawieraj¹cych jony chloru ulegaj¹ odcynkowaniu. Jest to proces korozyjny po-

legaj¹cy na przechodzeniu do roztworu miedzi i cynku oraz osadzaniu siê na powierzchni

miedzi w postaci g¹bczastej, w wyniku czego materia³ traci swe w³asnoœci wytrzyma-

³oœciowe. Innym zagro¿eniem korozyjnym mosi¹dzów jest sezonowe pêkanie.

Odmian¹ mosi¹dzów s¹ tzw. nowe srebra, czyli mosi¹dze wysokoniklowe (PN-93/

H-87027)

. Zawieraj¹ one oko³o 15 % niklu, charakteryzuje je srebrzyste zabarwienie

wysoka plastycznoœæ, du¿a odpornoœæ na dzia³anie atmosfery, du¿a opornoœæ elek-

tryczna i ma³e przewodnictwo cieplne. Maj¹ one strukturê jednorodnego roztworu

sta³ego. Dziêki zgniotowi mo¿na im zapewniæ wytrzyma³oœæ na rozci¹ganie rzêdu 700

MPa, któr¹ zachowuj¹ do 400°C. Te w³asnoœci decyduj¹ o przeznaczeniu mosi¹dzów

wysokoniklowych na czêœci sprê¿ynuj¹ce aparatów pomiarowych, elementy elektro-

techniczne, czy nakrycia sto³owe.

Br¹zy s¹ to stopy miedzi z cyn¹ i innymi pierwiastkami z wyj¹tkiem cynku i niklu.

Ich nazwy pochodz¹ od g³ównego sk³adnika stopu. W szerokiej gamie br¹zów naj-

wiêksze znaczenie maj¹:
1. Br¹zy cynowe

Stosuje siê stopy do zawartoœci 24 % cyny. Br¹zy cynowe w stanie wy¿arzonym,

do oko³o 10 % Sn, maj¹ strukturê jednofazow¹. W stanie lanym, powy¿ej 5% Sn,

pojawia siê druga faza w postaci eutektoidu (a + d), co jest spowodowane sk³onno-

œci¹ tych stopów do segregacji dendrytycznej na skutek du¿ej odleg³oœci pomiêdzy

liniami solidus i likwidus na uk³adzie równowagi fazowej (rys. 30.3). Obecnoœæ kru-

256

chej fazy d w br¹zie cynowym uniemo¿liwia przeróbkê plastyczn¹ na zimno. Br¹zy te

wykazuj¹ ma³y skurcz odlewniczy (poni¿ej 1 %), bo nie tworz¹ skupionej jamy usado-

wej. W zwi¹zku z tym w odlewach wystêpuj¹ rzadzizny i pory skurczowe rozmiesz-

czone w ca³ej objêtoœci. Pomimo to g³ówne zastosowanie znajduj¹ br¹zy odlewnicze

zawieraj¹ce 10-12 % cyny (PN-91/H-87026). Dzieli siê je w zale¿noœci od zastoso-

wania na:

a) maszynowe (np. CuSn10) – czêsto z dodatkiem cynku dla polepszenia w³asnoœci

odlewniczych i korzystnego wp³ywu na zanik por. Maj¹ one dobre w³asnoœci me-

chaniczne i przeciwcierne, st¹d znajduj¹ zastosowanie na elementy przek³adni œli-

makowych i panewki ³o¿ysk œlizgowych,

b) armaturowe (np. CuSn5Zn5Pb5) – w których dodatki cynku i o³owiu usuwaj¹ mikro-

porowatoϾ,

c) ³o¿yskowe (np. CuSn10Pb10) – dodatek o³owiu zwiêksza niejednorodnoœæ struktu-

ry i dziêki temu zdolnoœæ docierania panewek,

10

10

0

20

20

30

30

40

40

50

50

60

60

70

70

80

80

90

90

100

% wagowy

% atomowy

200

100

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

°C

Cu

Sn

19,1

(30,6)

7,7

(13,5)

1083°C

798°C

β

α

α+δ

δ

γ

ζ

ε

α+ε

η

η

’

43,1

(58,6)

43,5

(59,0)

85,7

(92,4)

98,7

(99,3)

45,5

(60,9)

44,8

(50,3)

0,7

(1,3)

415°C

227°C

237°C

185°C

189°C

~350°C

520°C

640°C

585°C

9,1

(15,8)

9,1

6,2

(11,0)

Rys. 30.3 Uk³ad równowagi fazowej Cu – Sn

257

d) dzwonowe o zawartoœci syny od 16 do 22 %, z których najbardziej cenionym jest

spi¿, czyli br¹z cynowy z dodatkiem cynku (np. CuSn5Zn11).

Br¹zy cynowe do przeróbki plastycznej (PN-92/H-87050) zawieraj¹ do 8% Sn dla

zapewnienia im jednorodnej struktury jednofazowej. Przerabia siê je zarówno na zim-

no, jak i na gor¹co. Mo¿na je walcowaæ na gor¹co w temperaturze oko³o 700°C po

wczeœniejszym wy¿arzaniu ujednorodniaj¹cym przeprowadzanym w celu usuniêcia

segregacji dendrytycznej. Do przeróbki plastycznej na zimno stosuje siê br¹zy zawie-

raj¹ce mniej ni¿ 5% Sn. Zgniot w jeszcze wiêkszym stopniu ni¿ w mosi¹dzach pod-

wy¿sza wytrzyma³oœæ na rozci¹ganie. Br¹zy do przeróbki plastycznej wykazuj¹ dobr¹

odpornoœæ na korozjê.

2. Br¹zy aluminiowe (br¹zale)

S¹ materia³em znacznie tañszym od br¹zów cynowych, a przy tym ich w³asnoœci

u¿ytkowe mog¹ byæ nawet lepsze. Charakteryzuje je bardzo dobra odpornoœæ na ko-

rozjê, wysoka wytrzyma³oœæ na rozci¹ganie, ma³y ciê¿ar w³aœciwy i zachowywanie

w³asnoœci mechanicznych zarówno w podwy¿szonych, jak i obni¿onych temperatu-

rach. Ich barwa jest podobna do barwy z³ota. Praktyczne zastosowanie znajduj¹ sto-

py do zawartoœci 11 % aluminium. Ich w³asnoœci mechaniczne zmieniaj¹ siê wraz

z zawartoœci¹ aluminium w stopie. Do zawartoœci 8 % Al posiadaj¹ strukturê jednofa-

zow¹ (roztwór sta³y a). Przy wy¿szych zawartoœciach glinu obok roztworu sta³ego

pojawia siê w strukturze eutektyka. Dodatek do stopu do 5,5 % ¿elaza lub niklu popra-

wia w³asnoœci wytrzyma³oœciowe i odpornoœæ na œcieranie. Podobnie dzia³a mangan

w iloœci do 2%.

Br¹zy aluminiowe o zawartoœci 9,5 - 1,0  % Al mog¹ byæ obrabiane cieplnie. Po-

dobieñstwo uk³adu równowagi Cu-Al do uk³adu Fe-Fe

3

C sprawia, ¿e mo¿emy prze-

prowadzaæ obróbkê ciepln¹ analogiczn¹ do ulepszania cieplnego stali, otrzymuj¹c po

hartowaniu w wodzie z temperatury 850°C - 900°C iglast¹ strukturê podobn¹ do mar-

tenzytu, która odpuszczana w temperaturze 400°C uzyskuje wysok¹ twardoœæ przy

zachowaniu dobrego poziomu w³asnoœci plastycznych. Wzrost temperatury odpusz-

czania – ale poni¿ej 565°C – obni¿a twardoœæ, a zwiêksza w³asnoœci plastyczne.

Podobnie jak br¹zy cynowe – br¹zy aluminiowe s¹ tak¿e przeznaczone do prze-

róbki plastycznej (PN-92/H-87051), dziêki wysokiej wytrzyma³oœci na rozci¹ganie

(R

m

 = 400 MPa, po zgniocie nawet 800-1000 MPa), zachowywanej do oko³o 300°C,

stosowane s¹ na silnie obci¹¿one czêœci maszyn i odlewnicze (PN-91/H-87026).

W przypadku br¹zali odlewniczych problemem jest Al

2

O

3

powstaj¹cy jako produkt

utleniania p³ynnego metalu i powoduj¹cy gêsto p³ynnoœæ. Ponadto krzepn¹c tworz¹

one g³êbok¹ jamê skurczow¹ i rzadzizny wewn¹trz odlewu. Stosuje siê je na œruby

okrêtowe, korpusy i czêœci pomp oraz osprzêt statków morskich, gdy¿ wykazuj¹ œwiet-

n¹ odpornoœæ na korozjê w wodzie morskiej. Wysoka wytrzyma³oœæ zachowywana

w podwy¿szonych temperaturach pozwala stosowaæ je na aparaturê parow¹.

258

3. Br¹zy krzemowe

Zastêpuj¹ br¹zy cynowe, gdy¿ s¹ od nich tañsze i maj¹ lepsze w³asnoœci mecha-

niczne oraz wy¿sz¹ odpornoœæ na korozjê. Zawieraj¹ od 1 % do 5 % krzemu oraz

dodatki manganu, cynku, niklu i ¿elaza. Mangan w iloœci do 1,5 % poprawia wytrzy-

ma³oœæ na rozci¹ganie i odpornoœæ na korozjê. Cynk zwiêksza lejnoœæ, a tak¿e czyni

stop mniej wra¿liwy na utlenianie i zawodorowanie. Nikiel zwiêksza odpornoœæ na

œcieranie, a ¿elazo sprzyja rozdrobnieniu ziarna i w rezultacie poprawia w³asnoœci

mechaniczne. Stopy o wy¿szej zawartoœci krzemu nie s¹ stosowane, gdy¿ strukturê

jednorodnego roztworu sta³ego zastêpuje bardzo krucha struktura dwufazowa. Br¹zy

krzemowe przeznaczone s¹ do przeróbki plastycznej (PN-92/H-87060) lub odlewania

(PN-91/H-87026). Dobra wytrzyma³oœæ zmêczeniowa, brak iskry przy uderzeniu oraz

wysokie w³asnoœci wytrzyma³oœciowe zachowywane nawet do 500°C, a tak¿e dobra

odpornoœæ na korozjê decyduj¹ o stosowaniu br¹zów krzemowych na odpowiedzialne

sprê¿yny, w przemyœle papierniczym i spo¿ywczym, w fabrykach amunicji, czy w prze-

myœle chemicznym. Dobrym przyk³adem stopu przeznaczonego do przeróbki plastycznej

jest „ewerdur” (CuSi3Mn1) wykazuj¹cy R

m

 = 300 MPa i A

5

 = 38 %. Stopy te mog¹

byæ utwardzane wydzieleniowo (przesycanie z 850°C i starzenie przy 450°C) uzysku-

j¹c R

m

= 1000 MPa przy A

10

= 6 %.

4. Br¹zy berylowe (PN-92/H-87060)

Stosowane s¹ stopy o zawartoœci 2,0 - 2,5 % berylu. Dodatki niklu i kobaltu po-

zwalaj¹ obni¿yæ cenê materia³u, podnosz¹c przy tym w³asnoœci mechaniczne. Br¹zy

berylowe przeznaczone s¹ wy³¹cznie do przeróbki plastycznej i to zarówno na zimno

jak i na gor¹co. Charakteryzuj¹ siê bardzo dobrymi w³asnoœciami wytrzyma³oœciowy-

mi i wysok¹ odpornoœci¹ na korozjê, a tak¿e brakiem iskry przy uderzeniu. St¹d ich

zastosowaniem s¹ odpowiedzialne sprê¿yny pracuj¹ce w warunkach korozyjnych do

temperatury 300°C, membrany, bijaki, itp. Zmienna rozpuszczalnoœæ berylu w miedzi

umo¿liwia dla tych stopów utwardzanie wydzieleniowe poprzez przesycanie w wo-

dzie z temperatury 800°C i starzenie przy temperaturze 250-300°C. Po takiej obróbce

i póŸniejszym utwardzeniu zgniotem mo¿na uzyskaæ R

m

 = 1400 MPa i A

5

 = 2%.

5. Miedzionikle (PN-92/H-87052)

Jest to kolejna grupa stopów miedzi o du¿ym znaczeniu u¿ytkowym. Przeznaczo-

ne s¹ one do przeróbki plastycznej. W zale¿noœci od zawartoœci niklu znajduj¹ zasto-

sowanie wykorzystuj¹ce ich odmienne w³asnoœci. Dla przyk³adu warto wymieniæ stopy:

– CuNi25, charakteryzuj¹cy siê bardzo dobr¹ odpornoœci¹ na œcieranie i korozjê, sto-

sowany do wyrobu monet,

– CuNi44Mn1, wykazuj¹cy wysok¹ opornoœæ w³aœciw¹ i si³ê termoelektrycz¹, stoso-

wany na oporniki do urz¹dzeñ pomiarowych,

– CuNi9Sn2, posiadaj¹cy dobre w³asnoœci sprê¿yste i du¿¹ podatnoœæ do przeróbki

plastycznej na zimno, stosowany na po³¹czenia wtykowe, prze³¹czniki i elementy

sprê¿ynuj¹ce.

259

Poza br¹zami omówionymi powy¿ej istotne znaczenie praktyczne maj¹:
• br¹zy manganowe charakteryzuj¹ce siê bardzo niskim wspó³czynnikiem przewod-

noœci elektrycznej i cieplnej oraz odpornoœci¹ na korozjê w wodzie morskiej i od-

pornoœci¹ na utlenianie w wysokich temperaturach, stosowane g³ównie na elemen-

ty oporowe;

• br¹zy o³owiowe wykazuj¹ce wysokie w³aœciwoœci przeciwcierne i w zwi¹zku z tym

stosowane na ³o¿yska œlizgowe;

• br¹zy kadmowe o dobrych w³asnoœciach mechanicznych, które zachowuj¹ do 400°C,

z wysok¹ odpornoœci¹ na korozjê, odpornoœci¹ na œcieranie i dobrym przewodnic-

twem elektrycznym, stosowane do wyrobu styków elektrycznych, a tak¿e miedzio-

nikle, wœród których nale¿y wyró¿niæ nikielinê (CuNi19) stosowan¹ ze wzglêdu na

ogromn¹ plastycznoœæ, odpornoœæ na korozjê i srebrzyst¹ barwê na wyroby t³oczo-

ne i ci¹gnione oraz konstantan (dodatek oko³o 40 % Ni), odznaczaj¹cy siê du¿ym

oporem elektrycznym, stosowany w elektrotechnice np. na druty termoparowe.

3. MATERIA£Y I URZ¥DZENIA

Mikroskopy metalograficzne, zestaw zg³adów metalograficznych stopów miedzi,

atlas metalograficzny, zestaw norm.

4. PRZEBIEG ÆWICZENIA

W trakcie æwiczenia studenci obserwuj¹ obrazy mikroskopowe charakterystycz-

nych struktur stopów miedzi i wykonuj¹ w sprawozdaniach ich rysunki zwracaj¹c

szczególn¹ uwagê na cechy wyró¿niaj¹ce takie jak: wielkoœæ i kszta³t ziarna, roz-

mieszczenie, udzia³ powierzchniowy, wygl¹d, etc. Porównuj¹ wykonane rysunki z od-

powiednimi fotografiami w atlasie metalograficznym i dokonuj¹ opisu wskazuj¹c strza³-

kami poszczególne sk³adniki strukturalne na rysunkach. Nastêpnie analizuj¹ normy i

wypisuj¹ z nich w³asnoœci mechaniczne i zastosowania obserwowanych stopów.

5. WYTYCZNE DO OPRACOWANIA SPRAWOZDANIA

Sprawozdanie powinno zawieraæ:

1) rysunki mikrostruktur obserwowanych pod mikroskopem br¹zów i mosi¹dzów wraz

z pe³nym opisem strukturalnym,

2) charakterystykê w³asnoœci mechanicznych obserwowanych stopów,

3) krzywe ostygania obserwowanych stopów.

4) przyk³ady zastosowañ konstrukcyjnych stopów obserwowanych w trakcie æwi-

czeñ.

260

6. LITERATURA UZUPE£NIAJ¥CA

[1] Gulajew A.: Metaloznawstwo. Wyd. Œl¹sk, Katowice, 1967.

[2] Rudnik S.: Metaloznawstwo. WNT, Warszawa 1996.

[3] Wendorff Z.: Metaloznawstwo. WNT, Warszawa, 1971.

[4] Weso³owski K.: Metaloznawstwo. WNT, Warszawa, 1971.

[5] Zestaw norm.