Stopy metali

nieżelaznych

Najpopularniejsze stopy metali

nieżelaznych.

• Stopy miedzi

- Mosiądze
- Brązy
- Miedzionikle
- Stopy oporowe

• Stopy aluminium

- Duraluminium
- Siluminy
- Magnal

Właściwości czystej miedzi

• R

m

= (220-240)MPa

• R

e

= (25-50)MPa

• A

10

= (40-60)%

• Z = (60-90)%
• Twardość 33 HB
• Gęstość 8,96 g/cm3
• Temp. topnienia 1083°C

Miedz można umocnić na drodze obróbki plastycznej na
zimno. Ze wzrostem stopnia zgniotu następuje
podwyższenie właściwości wytrzymałościowych przy
obniżeniu właściwości plastycznych.

Inne właściwości miedzi

• Duże przewodnictwo cieplne
• Duże przewodnictwo elektryczne
• Stosunkowo wysoka odporność na

korozje

• Zdolność do tworzenia dużej liczby

stopów

• Dobra ciągliwość

Mosiądze

  Są stopami miedzi, w których głównym

składnikiem stopowym jest cynk w

ilości  powyżej 2%. Ma barwę od białej,

poprzez żółtą, aż do czerwonej w

zależności od składu procentowego.

Charakteryzuje się dobrymi

właściwościami odlewniczymi. Różne

gatunki mosiądzu mogą zawierać

dodatki ołowiu, cyny, żelaza, glinu,

chromu, manganu oraz krzemu.

Zastosowanie mosiądzu

Mosiądze stosuje się na wyroby armatury, osprzęt

odporny na wodę morską, śruby okrętowe,

amunicje, okucia budowlane, np. klamki. Na

elementy maszyn w przemyśle maszynowym,

samochodowym, elektrotechnicznym, okrętowym,

precyzyjnym, chemicznym. Ważnym zastosowaniem

mosiądzu jest produkcja instrumentów muzycznych.

Jest on wytrzymalszy od brązu, ponieważ zawiera

cynk nadający mu twardość. Jest on bardzo

przydatny do obróbki plastycznej na zimno, np.

podczas produkcji łusek amunicji.

Mosiądz dostarczany jest w postaci sztab do

odlewania lub prętów, drutów, blach, taśm i rur.

Brązy

Stopy miedzi z cyną .Brąz znany był już w

starożytności z powodu występowania w

tych samych miejscach rud miedzi i cyny.

Brązy posiadają dobre własności

wytrzymałościowe, są łatwo obrabialne.

Brązy wysokostopowe poddają się także

hartowaniu. Posiadają dobre właściwości

przeciwcierne, są odporne na wysoką

temperaturę i korozję. Zastosowanie brązów

jest ograniczone ze względu na ich wysoką

cenę. Używa się go do wyrobu części

maszyn, aparatury chemicznej, monet,

odlewów przedmiotów artystycznych.

Inne rodzaje brązów

• Brązy aluminiowe

- Cechują się dobrymi własnościami wytrzymałościowymi. Stosowane

są na części do przemysłu chemicznego, elementy pracujące w

wodzie morskiej, monety, styki ślizgowe, części łożysk, wały, śruby,

sita.

• Brązy krzemowe

- Stosowany jest na siatki, elementy sprężyste, elementy w przemyśle

chemicznym, elementy odporne na ścieranie, konstrukcje spawane.

• Brązy berylowe

-

Brązy berylowe stosowane są na elementy sprężyste, elementy

aparatury chemicznej, elementy żaroodporne, np. gniazda zaworów,
narzędzia nieiskrzące.

• Brązy manganowe

- Stosowany na oporniki wysokiej jakości.

Miedzionikle

Są przerabialnymi plastycznie stopami

miedzi, w

których głównym składnikiem stopowym jest
nikiel w ilości powyżej 2%. Miedzionikle

cechuje

bardzo dobra odporność na korozję i ścieranie
oraz dobra plastyczność, która umożliwia
wytwarzanie z nich blach, taśm, prętów, rur i
drutów.

Stopy oporowe

Są stopami z niklem (do 41%), cynkiem (do 28%),
manganem (do 13%), aluminium (do 3,6%) i
żelazem (do 1,5%).  Charakteryzują się stosukowo
wysokim oporem elektrycznym i
małym  współczynnikiem oporu cieplnego oraz
stabilnością obu tych własności, dzięki czemu są
stosowane do wyrobu elektrycznych oporników
pomiarowych i rozruszników.

WŁAŚCIWOŚCI CZYSTEGO ALUMINIUM

Aluminium krystalizuje w sieci A1, a więc cechuje się dużą

plastycznością Temperatura topnienia 660,4 °C, temperaturę wrzenia

2060 °C.

Mała gęstość 2,7 g/cm3

Aluminium cechuje się dobrym przewodnictwem cieplnym i

elektrycznym

Na powietrzu pokrywa się cienką warstwą Al2O3, która chroni je

przed dalszym utlenianiem.

Jest odporne na działanie wody, H2CO3, H2S, wielu kwasów

organicznych, związków azotowych.

Natomiast nie jest odporne na działanie wodorotlenków kwasów

beztlenowych , wody morskiej i jonów rtęci

Wytrzymałość czystego wyżarzonego aluminium jest niska Rm = 70

– 120 MPa, Re = 20 - 40 MPa, wydłużenie 30 - 45, przewężenie Z =

80 - 95 %. Twardość wynosi 15 - 30 HB; może jednak być umacniana

przez zgniot.

Własności wytrzymałościowe czystego aluminium
są stosunkowo niskie, dlatego stosuje się stopy,
które po odpowiedniej obróbce cieplnej mają
wytrzymałość nawet kilkakrotnie większą.
Stopy aluminium cechują się korzystnym
parametrem konstrukcyjnym, tzn. stosunkiem
wytrzymałości do ciężaru właściwego, który jest
większy niż dla stali, a oprócz tego ich udarność
nie maleje w miarę obniżania temperatury
Mają jednak niską wytrzymałość zmęczeniową.

Stopy aluminium dzieli się na:

• odlewnicze (PN-EN 1706:2001)

Do odlewniczych zaliczamy stopy przeważnie wieloskładnikowe o
większej zawartości pierwiastków stopowych (5 - 25%), np. z
krzemem ; z krzemem i magnezem, z krzemem, miedzią,
magnezem i manganem, z krzemem, miedzią, niklem, magnezem
i manganem i inne. Cechują się one dobrą lejnością i małym
skurczem.

• do obróbki plastycznej (PN-EN 573-3:2005)

Stopy do przeróbki plastycznej zawierają na ogół mniejsze ilości
dodatków stopowych, głównie miedź (do ok. 5%), magnez (do ok.
6%) i mangan (do 1,5%), rzadziej krzem, cynk, nikiel, chrom,
tytan. Niektóre stopy aluminium można poddawać utwardzaniu
wydzieleniowemu, po którym ich własności wytrzymałościowe nie
są gorsze niż wielu stali.

Duraluminium

Duraluminium to stop aluminium z miedzią zawierający
dodatki stopowe: zwykle mangan (0,3-1,0 %), magnez
(0,15-1,8 %), często także krzem, żelazo i inne w łącznej
ilości ok. 6 do 8%, przeznaczony do przeróbki plastycznej.
Gęstość duraluminium to ok. 2,8 g/cm³ . Po poddaniu stopu
przesycaniu, a następnie starzeniu, posiada on wysoką
wytrzymałość mechaniczną: wytrzymałość doraźna ponad
400 MPa.
Najlepsze własności wytrzymałościowe uzyskuje po
starzeniu naturalnym. Zastosowanie: m.in. w lotnictwie do
części konstrukcyjnych, niegdyś także do ram naziemnych
pojazdów sportowych, itp.
Rozróżnia się także dural cynkowy, który ma większą
zawartość cynku 5-7% oraz innych pierwiastków.

Silumin

Silumin to stop aluminium z dodatkiem krzemu, oraz innymi dodatkami o
mniejszym udziale procentowym takimi jak miedź, magnez, mangan i nikiel.
Siluminy maja bardzo dobre właściwości odlewnicze, tzn. dobrą lejność, mały
skurcz, dokładnie wypełniają formę, tworzą skoncentrowaną jamę usadową i
nie wykazują skłonności do pękania. Dodatki stopowe, takie jak magnez i miedz
zwiększają wytrzymałość, nikiel poprawia odporność korozyjną stopu.

Najpopularniejsze siluminy to AK12 i AK20 (o 12% i 20% zawartości krzemu),
wykorzystywane powszechnie na tłoki . W celu poprawy własności siluminów
stosuje się ich modyfikację. Siluminy podeutektyczne i eutektyczne modyfikuje
się fluorkiem sodu nie przekraczającym 0,1%, a siluminy nadeutektyczne
fosforem.

W celu poprawy właściwości mechanicznych siluminu, bardzo często stosuję się
zabieg utwardzania dyspersyjnego, polegający na wyżarzaniu i starzeniu stopu.

Magnale

Magnale to ogólna nazwa stopów metali
zawierających głównie aluminium z domieszką
magnezu w ilości od 3 do 30%. Dodatkowo stopy
te mogą zawierać niewielką domieszkę miedzi.
Magnale są stopami o gęstości niższej od
aluminium, za to o wyższej odporności na korozję,
np. gęstość przy 10% magnezu wynosi 2,55
g/cm³, przy gęstości aluminium równej 2,7.
Zastosowanie: części silników, konstrukcje
lotnicze.