Temat: Metale nieżelazne. Aluminium, Cynk, Cyna i Tytan.

1. Podział metali nieżelaznych:

1) ze względu na gęstość

• lekkie (aluminium, magnez, tytan)
• ciężkie (miedź, nikiel, wolfram, platyna)

2) ze względu na temperaturę topnienia

• łatwo topliwe (cynk, cyna, kadm, magnez, ołów)

• trudno topliwe (chrom, kobalt, miedź, nikiel, platyna, złoto)
• bardzo trudno topliwe (wolfram, molibden, tantal)

2. Własności metali nieżelaznych

3. Aluminium – pierwiastek o barwie srebrzystobiałej. To metal odporny na korozję jest dobrym

przewodnikiem prądu elektrycznego i ciepła, dającym się dobrze kuć, przeciągać i walcować, mającym
dobrą lejność ale duży skurcz i małą wytrzymałość mechaniczną (wytrzymałość na rozciąganie tylko 60
MPa). Aluminium otrzymuje się z rudy zwanej boksytem (od 55-65% tlenku glinowego), w procesie
wypalania a następnie elektrolitycznie. Aluminium stosuje się na:
ƒ przewody elektryczne,
ƒ do wytwarzania folii,
ƒ proszki do platerowania naczyń,
ƒ do farb,
ƒ aparaturę chemiczną,

ƒ elementy samochodów (tłoczone pokrywy,

ekrany, elementy elektrotechniczne,
powłoki platerowane)

ƒ jako składnik stopów.

Aluminium wg normy PN-EN 573-3:2007 wytwarza się w 17 gatunkach różniących się stopniem czystości
od 99,0 do 99,99% zawartości czystego aluminium.

4. Aluminium w stopach – mają małą gęstość oraz są lekkie. Najczęściej stosowane dodatki stopowe to:

• krzem

• miedź
• magnez

• mangan

• nikiel
• cynk

5. Stopy odlewnicze aluminium

a) Aluminium z krzemem

• zwany silusil o zawartości krzemu 20-23%, miedzi 1,1-1,5%, magnezu 0,5-0,9%, manganu 0,1-

0,3% i niklu 0,8-1,1% stosowany jest na odlewy wysoko obciążonych tłoków silników spalinowych.
Jest odlewany pod ciśnieniem.

• zwany silumin o zawartości krzemu 10-13%, AlSi11 - stosowany na odlewy części

o skomplikowanych kształtach, średnio obciążone, pracujące w podwyższonych temperaturach
i odporne na korozję nawet w wodzie morskiej, ma dobre własności wytrzymałościowe i dobrą
spawalność. AlSi13Mg1CuNi – stosowany na odlewy tłoków silników spalinowych

b) Aluminium z miedzią – mają dobre własności odlewnicze i odporność na korozję

ƒ o zawartości 4-5% Cu jest stosowany na galanterię stołową i odlewy wymagające dobrej lejności

i plastyczności. Stop AlCu4TiMg zawiera 4,2-5% Cu jest stosowany na odlewy części
samochodowych i na średnio i wysoko obciążone odlewy dla przemysłu maszynowego.

c) Aluminium z magnezem

ƒ np. AlMg10 i AlMgSi1 są stosowane na odlewy o wysokiej odporności na korozję.

6. Oznaczenie stopów odlewniczych.

• np. ENAC-AlSi12 gdzie:

EN – norma europejska,
A – aluminium,
C – stopy odlewnicze,

Al – stop aluminium,
Si – główny pierwiastek stopowy (krzem) o średniej
zawartości 12%

ƒ ENAC-AlSi12 – na obudowy skrzynek biegów i skrzyń korbowych,
ƒ ENAC-AlSi10Mg – do produkcji głowic i bloków cylindrowych,
ƒ ENAC-AlSi6Cu4 – do produkcji przewodów wlotowych, pokryw korpusów, głowic cylindrowych,

misek olejowych,

ƒ ENAC-AlCu4Ti – do produkcji części przenoszących duże obciążenia.

7. Stopy aluminium do obróbki plastycznej – o mniejszej zawartości procentowej pierwiastków stopowych,

dlatego że dodatki pogarszają własności plastyczne.
a) Aluminium z magnezem

ƒ odznaczają się dobrą odpornością na korozję i działanie wody morskiej
ƒ stopy zwane hydronalium to: AlMg1 – stosowane na części kute w matrycach i na tłoczone, na

części urządzeń w przemysłach chemicznych i spożywczym, AlMg4,5Mn – stosowane na
obciążone konstrukcje okrętowe i przemysłu chemicznego, AlMg2, AlMg5.

ƒ stopy zwane avialami to: AlMg1SiCu i AlMg1Si.

b) Aluminium z miedzią i magnezem oraz manganem i krzemem

ƒ stopy z dużym oporem plastycznym przy obróbce na zimno i na gorąco używane są na konstrukcje

lotnicze,

ƒ stopy zwane duralami to: AlCu4Mg, AlCu4Mg1A, AlCu4M1 stosowane na nity do konstrukcji

lotniczych, obciążone elementy konstrukcji lotniczych i pojazdów samochodowych, elementy
budowlane, mają dużą odporność na korozję a po utwardzeniu przy obr. cieplnej uzyskują
wytrzymałość 290-440 MPa.

c) Aluminium z żelazem i niklem

ƒ stopy na części pracujące w wysokich temperaturach do 300

o

C na konstrukcje lotnicze np.

ƒ AlCu2Mg2NiSi, AlCu2Mg2Nil stosowane do kucia na matrycach.

d) Aluminium z cynkiem

ƒ AlZn6Mg2Cu i AlZn5Mg1 stosowane są bardzo obciążone elementy różnych konstrukcji

8. Oznaczenia stopów do obróbki plastycznej

• np. ENAW-AlCu4Mg2 gdzie:

EN – norma europejska,
A – aluminium,
W – stop do obróbki plastycznej,
Al. – stop aluminium,

Cu – główny pierwiastek stopowy (miedź)
o zawartości 4%,
Mg – pierwiastek stopowy (magnez) o zawartości
2%

ƒ ENAW-AlMn1 – do produkcji chłodnic, blach samochodowych i wyciskanych profili do budowy

nadwozi,

ƒ ENAW-AlMgSi – do produkcji profili do budowy nadwozi i obręczy kół,
ƒ ENAW-AlCu4Mg1 – do produkcji wahaczy podłużnych, poprzecznych i piast hamulcowych

9. System cyfrowy oznaczania aluminium i jego stopów wg PN-EN 573-1:2006 występujące po oznaczeniu

ENAW.
- pierwsza cyfra oznacza aluminium niestopowe, a w przypadku stopów to oznacza główny pierwiastek
stopowy
1 – aluminium niestopowe,
2 – miedź,

3 – mangan,
4 – krzem,

5 – magnez,
6 – magnez i krzem,

7 – cynk,

8 – inne pierwiastki,

9 – nie są używane.

- druga cyfra określa modyfikacje aluminium (0 – brak modyfikacji, 1-9 modyfikacja wg ograniczeń
średniej arytmetycznej zawartości składników w czystym aluminium)
- trzecia i czwarta cyfra oznaczają procentową zawartość czystego aluminium.

10. Cynk – to metal o barwie szarobiałej, o dobrych własnościach plastycznych, odlewniczych, małej

wytrzymałości na rozciąganie i twardości oraz niskiej temperaturze topnienia (418

o

C). Otrzymuje się go

z rud siarczkowych (ZnS) tzw. blend, oraz rud węglowych (ZnCO

3

). Proces przebiega metodą ogniową lub

elektronicznie. Cynk stosuje się na:
• powłoki ochronne stalowych blach drutów,
• rynny dachowe,

• odlewy ciśnieniowe,

• składnik stopów

• składnik lutów,
• baterie elektryczne,

• pokrycie antykorozyjne w samochodach

11. Cynk w stopach występuje z:

• aluminium,

• manganem,

• miedzią,

• magnezem

12. Stopy cynku.

Stopy cynku występują głównie z aluminium i innymi pierwiastkami. Noszą nazwę znal. Można je łatwo
spawać, hartować i obrabiać, mają dobrą lejność. Po obróbce plastycznej mają dobrą wytrzymałość
i plastyczność. Znalazły zastosowanie:
o

w przemyśle maszynowym (łożyska,
ślimacznice, prowadnice),

o

gaźniki samochodowe,

o

na armaturę,

o

klamki,

o

obodowy,

o

korpusy,

o

części maszyn drukarskich,

o

przyrządy pomiarowe

13. Oznaczenia stopów cynku wg normy PN-EN 12844:2001

• np. ZnCu1CrTi, ZnAl11Cu1
ƒ ZnAl4Cu3 – do produkcji odlewów ciśnieniowych o dużej dokładności wymiarowej,
ƒ ZnAl10Cu5 – na łożyska pracujące z małymi i średnimi prędkościami,
ƒ ZnAl10Cu5 – stopy łożyskowe, na ślimacznice,
ƒ ZnAl28Cu4 – stopy łożyskowe, na ślimacznice,
ƒ ZnAl4 – do produkcji elektrotechnicznego osprzętu motoryzacyjnego,
ƒ ZnAl4Cu1 – do produkcji elementów wytłaczanych osprzętu elektrycznego

14. Cyna – to metal, której własności mechaniczne są tak małe że nie nadaje się na materiał konstrukcyjny,

a jedynie jako dodatek stopowy.

15. Stopy cyny.

a) stopy odlewnicze

ƒ na odlewy ciśnieniowe części aparatury precyzyjnej i pomiarowej – SnSb15Pb10Cu4

b) stopy do obróbki plastycznej

ƒ stosowane na folie na otuliny, do platerowania folii ołowiowej - SnSb2,5,
ƒ na folie kondensatorowe – SnPb13Sb.

16. Tytan – to metal srebrzystobiały, lekki, plastyczny, o dużej wytrzymałości mechanicznej, odporny na

korozję, żaroodporny i trudno topliwy. Otrzymywany z rud tytanowych jak rutyl i tytanit. Tytan
stosowany jest jako dodatek stopowy.

17. Stopy tytanu.

o

są wytrzymałe,

o

odporne na korozję,

o

żarowytrzymałe i skrawalne,

o

plastyczne i spawalne,

o

można je lutować i kleić

18. Stopy tytanu stosowane są w:

ƒ budowie samolotów,
ƒ silników odrzutowych,
ƒ rakiet,
ƒ kadłubów okrętów,
ƒ w technice medycznej jako narzędzia

ƒ w przemyśle chemicznym (aparatura

i zbiorniki kwasu azotowego),

ƒ w motoryzacji (silniki, części układu

jezdnego samochodów wyścigowych)

19. Oznaczenia tytanu

np. TiAl6V4, TiAl6V6Sn2, TiAl4Mo4Sn2.