Stopy miedzi
MIEDy
I STOPY MIEDZI
Pierwsze ozdoby wykonane z miedzi znaleziono na terenie obecnego Iraku a pochodzÄ…
z IX w p.n.e.
Nazwa cuprum pochodzi od głównego dostawcy miedzi dla imperium rzymskiego -
Cypru
Miedz
należy do pierwiastków mało rozpowszechnionych w skorupie ziemskiej,
około 0,01%. Dla porównania Al = 8%, Fe = 5%, Na = 3%, Mg = 2%, Ti = 0,4%, C =
0,02%.
0,02%.
Jest metalem dość drogim: 8 100$/T, Al = 3 000$/T, Ni = 20 500$/T.
Wybrane właściwości miedzi
Ciężar Ttop Rm HB A [%]
8,94 G/cm2 10830C 200  35 30 - 35
250MPa
Czysta miedz

A. Krajczyk
Miedz
ma bardzo dobrÄ…
przewodność cieplną i elektryczną.
Po srebrze jest najlepszym
przewodnikiem.
Domieszkami szkodliwymi
pogarszającymi przewodność i
własności mechaniczne są:,
P, Si, As, Be, Al, Sn, Ni.
Metody umacniania miedzi:
a. rozdrobnienie ziarna przez odkształcenie plastyczne i rekrystalizację,
b. umocnienie w wyniku odkształcenia plastycznego na zimno.
Gniot 70%; Rm = 400MPa (z 220MPa), Rpl = 370MPa (z 57MPa).
PODSTAWOWE STOPY MIEDZI
Europejski system znakowy.
Składa się z symbolu Cu + główne dodatki stopowe + ich średnia zawartość.
Np. CuZn20, CuAl7Si2. Dodatkowo na końcu znaku może znajdować się
litera:
B  materiał w postaci gąsek, C  w postaci odlewu.
Np. CuSn5Zn5Pb5-C.
Europejski system numeryczny
Składa się z sześciu znaków:
C C, W, X 000 - 999 A - S
Cu C  odlew, Numer stopu Np.
Cu C  odlew, Numer stopu Np.
W  obróbka plastyczna A  wydłużenie,
X - nieznormalizowany H  twardość,
G  wielkość
ziarna
Np. CW024A, CC300G, itp.
Klasyfikacja stopów miedzi
Stopy miedzi z cynkiem = mosiÄ…dze.
Podział mosiądzów
Dwuskładnikowe
Wieloskładnikowe Ołowiowe
Do przeróbki plastycznej Do przeróbki Odlewnicze Do przeróbki Odlewnicze
plastycznej plastyczne
plastycznej plastyczne
jednofazowe i dwufazowe jednofazowe i dwufazowe dwufazowe dwufazowe
dwufazowe
Mosiądze dwuskładnikowe
Mosiądze dwuskładnikowe:
a. jednofazowe: faza Ä… = Cu(Zn),
do 39%Zn,
b. dwufazowe: faza Ä… i ², = CuZn,
od 39 do 45%Zn.
Mosiądze wykazują dobrą odporność na
korozjÄ™ atmosferycznÄ… ale nie sÄ…
odporne na działanie soli żelaza,
siarczanów, chlorków i jodków.
Ad. a. Wykazują kruchość w zakresie temperatur 300  7000 C i dlatego odróbkę plastyczną
należy przeprowadzić w temp. poniżej 3000 C lub powyżej 7000 C,
Ad. b. Obróbkę plastyczną przeprowadza się w temperaturach w których są one jednofazowe,
A. Krajczyk
a. MosiÄ…dz jednofazowy, faza Ä… = Cu(Zn)
MosiÄ…dz dwufazowy, faza Ä… = Cu(Zn) + ² = CuZn
A. Krajczyk
Zastosowanie:
CuZn5 - CuZn15; rurki włoskowate, rury chłodnic, wężownice, membrany, łuski
amunicji,
CuZn20  CuZn37; rury skraplaczy, elementy zamków błyskawicznych, wyroby
artystyczne,
CuZn40 (dwufazowy); przemysł okrętowy, architektura, aparatura chemiczna
Mosiądze wieloskładnikowe  wpływ pierwiastków stopowych:
Si  obniża plastyczność, zwiększa odporność na ścieranie, zmniejsza wrażliwość
na korozję naprężeniową (pękanie sezonowe)  CuZn31Si1,
Al  polepsza odporność na korozję, umacnia mosiądze, zwiększa żaroodporność,
pogarsza spawalność i lutowanie  CuZn37Mn3Al2PbSi,
Sn  zwiększa odporność na ścieranie i korozję  CuZn36Sn1Pb,
Fe  rozdrabnia ziarno, zwiększa odporność na ścieranie ale zmniejsza odporność
na korozjÄ™  CuZn23Al6Mn4Fe3Pb,
Mn  polepsza odporność na korozję i ścieranie  CuZn39Mn1Pb1,
Ni  polepsza odporność na korozję i własności mechaniczne  CuZnNi3Mn2AlPb.
Korozja mosiądzów:
A. Naprężeniowa (pękanie B. Odcynkowanie
sezonowe):
- przy dużych naprężeniach
- w mosiądzach o podwyższonej
rozciÄ…gajÄ…cych,
zawartości Zn,
- w środowisku wilgotnym,
- polega na rozpuszczaniu powierzchni
- pękanie następuje po granicach
- pękanie następuje po granicach
mosiądzów i osadzaniu się na niej
mosiądzów i osadzaniu się na niej
ziaren,
warstwy miedzi,
- skłonność wzrasta wraz z
- zachodzi w środowisku wodnym,
zawartością cynku.
- zapobiega siÄ™ przez dodatek arsenu
(0,02  0,06%) lub 1% cyny.
Usuwanie:
- Wyżarzanie w temperaturze 5600C,
- Częściowe usuwanie, wyżarzanie w
temperaturze 250-2700C,
MOSI
DZE OA
OWIOWE
Są to mosiądze dwufazowe z dodatkiem ołowiu w ilości 0,3 do 3,5%.
Ołów dodawany jest w celu polepszenia skrawalności. Dodatek ten
zmniejsza opory tarcia i powoduję lepszą łamliwość wióra. Obniża jednak
własności wytrzymałościowe.
Przykładowe gatunki: CuZn37Pb0,5, CuZn38Pb1,5, CuZn40Pb2.
BR
ZY CYNOWE
Są to stopy z cyną zawierające co najmniej 2%Sn ( na ogół 11  15%Sn)
Mała szybkość dyfuzji cyny w miedzi, duża różnica między liniami likwidus i
solidus oraz bardzo duża różnica w temperaturach topnienia Cu (10830 C) i Sn
(2320 C) jest powodem skłonności brązów cynowych do segregacji
dendrytycznej (od 5%Sn). Może pojawić siÄ™ twardy i kruchy eutektoid (Ä… + ´)
 łożyska ślizgowe.
Usunięcie segregacji odbywa się przez wyżarzanie w temperaturze 700 - 7500
C przez 24 godz.
Podział brązów cynowych
Do przeróbki plastycznej Odlewnicze
Dwuskładniko Wieloskładnikowe Dwuskładnikowe Wieloskładnikowe
we
jednofazowe jednofazowe
Stop Cu  8%Zn. Stop Cu  8%Zn.
Po odlaniu. Na tle fazy ą = Cu(Zn) Po wyżarzaniu homogenizującym.
wydzielenia eutektoidu (Ä… + ´ )
Faza Ä… = Cu(Zn)
A. Krajczyk
Własności mechaniczne
BrÄ…zy cynowe wykazujÄ…:
- dużą odporność na korozję w wodzie
zwykłej i morskiej,
- odporność na korozję naprężeniową,
- dobre własności odlewnicze,
- można je przerabiać plastycznie na
zimno do 8%Sn,
- po odkształceniu stosowane na
sprężyny, przyrządy aparatury
kontrolnej.
Stopień odkształcenia plastycznego
Przykładowe zastosowanie:
Do przeróbki plastycznej: sprężyny, rurki manometryczne, połączenia elektryczne, sita
papiernicze (CuSn4  CuSn8).
Odlewnicze: łożyska, panewki, części maszyn narażone na korozję w przemyśle okrętowym
i papierniczym (CuSn10-C, CuSn5Zn5Pb5-C, CuSn5Pb20-C).
Brązy ołowiowe
Przykładowe zastosowanie:
Do przeróbki plastycznej: sprężyny, rurki
manometryczne, połączenia elektryczne,
sita papiernicze (CuSn4  CuSn8).
Odlewnicze: łożyska, panewki, części
maszyn narażone na korozję w
przemyśle okrętowym i papierniczym
(CuSn10-C, CuSn5Zn5Pb5-C,
CuSn5Pb20-C).
CuSn5Pb20-C
A. Krajczyk
BR
ZY ALUMINIOWE
Należą do jednych z najlepszych stopów miedzi.
-jednofazowe do 9,4% Al,
- powyżej 9,4% Al można je
hartować i odpuszczać,
- wykazują dobre własności
mechaniczne w temperaturach
otoczenia i podwyższonych,
- odporne na ścieranie, kawitację
i erozjÄ™,
- odporne na korozyjne działanie
wody morskiej i wielu kwasów,
- ulegajÄ… pasywacji (Al2O3),
- nie odporne na działanie zasad,
- skłonne do rozrostu ziaren
Brązy dwuskładnikowe i wieloskładnikowe do przeróbki plastycznej
1. Jednofazowy CuAl8 ma dobre własności plastyczne i można go obrabiać na zimno i gorąco,
2. Dwufazowe (ą + ł2) takie jak: CuAl6Si2Fe, CuAl10Fe3Mn2, CuAl10Ni5Fe4 obrabiać
plastycznie
można tylko w temperaturach podwyższonych, kiedy wystÄ™puje faza ². WykazujÄ… w tych
temperaturach skłonność do rozrostu ziaren, dlatego dodaje się pierwiastki stopowe takie
jak:
Fe, Mn, Si i Ni. Pierwiastki te podwyższają też własności mechaniczne. Brązy dwufazowe
można hartować i odpuszczać a uzyskane własności mechaniczne są zbliżone do
uzyskiwanych w stalach niestopowych średniowęglowych.
CuAl10Ni3Fe2-C, wyżarzony CuAl10Ni3Fe2-C, hartowany
A. Krajczyk
Przykładowe własności mechaniczne
Gatunek Rm A [%] HB
[MPa]
CuAl8 - jednofazowy 400 50 80
Stan wyżarzony
CuAl10Ni5Fe4 -
dwufazowy
Wyżarzony 650 5 160
Po obróbce cieplnej. 780 9 250
Hartowanie i
odpuszczanie
BrÄ…zy aluminiowe odlewnicze
1. Jednoskładnikowy, CuAl9-C,
2. Wieloskładnikowe, CuAl10Fe2-C, CuAl10Ni3Fe5Ni5-C,
CuAl11Fe6Ni6-C - można obrabiać cieplnie.
Przykładowe zastosowanie
Przykładowe zastosowanie
Silnie obciążone i narażone na ścieranie i korozję części maszyn,
w przemyśle okrętowym, lotniczym, chemicznym.
BrÄ…zy berylowe
Należą do grupy brązów specjalnych i wyróżniają się bardzo dobrymi
własnościami mechanicznymi.
Ich zasadniczą wadą jest to, że beryl należy do pierwiastków bardzo drogich i
deficytowych.
W skorupie ziemskiej jest go jedyni 0,0002%.
Beryl rozpuszcza siÄ™ w miedzi w
temperaturze 8660 C w ilości 2,7%
a temperaturze 3000 C tylko 0,2%.
a temperaturze 300 C tylko 0,2%.
W związku z tym stopy te można
przesycać (800 - 8200 C) i starzyć
(300 - 3500 C).
Po przesyceniu; Rm = 300 
600MPa, HB = 130, A = 30%,
Po starzeniu: Rm = 1150 
1200MPa, HB = 320, A = 1,5%
Właściwości:
Bardzo dobre własności sprężyste i
duża odporność na ścieranie, duża
odporność na korozję.
Zastosowanie:
Sprężyny, membrany, narzędzia nie
dające iskry (tankowce, materiały
wybuchowe)
Stopień odkształcenia plastycznego [%]
Własności:
Bardzo dobre własności sprężyste i duża odporność na ścieranie, duża odporność na
korozjÄ™.
Zastosowanie:
Sprężyny, membrany, narzędzia nie dające iskry (tankowce, materiały wybuchowe)
BrÄ…z berylowy po przesyceniu i starzeniu.
Na tle roztworu stałego ą = Cu(Be)
wydzielenia fazy CuBe
A. Krajczyk
MIEDZIONIKLE
Stopy miedzi o zawartości niklu powyżej 5%. Tworzą układ równowagi ciągłej.
Stosowane na rury wymienników ciepła, urządzenia klimatyzacyjne, itp. (CuNi9Sn2,
CuNi30Fe1Mn1  C), oraz do wyrobu monet (CuNi25).