Data: 8 IV 2002 |
Temat: Mikroskopowe badanie stopów metali nieżelaznych |
Ocena: |
Rok: II WMiIM |
Artur Szajding |
Zespół: 2 |
WSTĘP
Ze względu na sposób wytwarzania stopy metali nieżelaznych dzielimy na odlewnicze i do przeróbki plastycznej. Ze względu na odmienne sposoby formowania składy chemiczne stopów do przeróbki plastycznej są zwykle inne niż stopów odlewniczych. Stopy do przeróbki plastycznej nie zawierają eutektyki, natomiast w odlewniczych eutektyka jest korzystna, ze względu na niską temp. Topnienia oraz dużą rzadkopłynność zapewniającą dobre wypełnienie formy. Stopy do przeróbki plastycznej zawierają mniej pierwiastków niż odlewnicze (tworzą się fazy międzymetaliczne pogarszające plastyczność stopów). W każdej z tych grup wyróżnia się zwykle stopy utwardzalne wydzieleniowo i nieutwardzalne. Stopy tych grup różnią się strukturą, odlewnicze mają strukturę utworzoną podczas krystalizacji fazy ciekłej z ewentualną modyfikacją przez obróbkę cieplną. Podczas obróbki plastycznej następuje niszczenie struktury gruboziarnistej odlewu w miejscu której tworzy się bardzo jednorodna i drobnoziarnista struktura.
Czyste metale charakteryzują się bardzo dużą plastycznością oraz małą wytrzymałością.
Do oznaczenia stopów metali nieżelaznych stosowane są znaki i cechy. Znak składa się z symboli chemicznych pierwiastka oraz liczb. Na początku znaku jest symbol pierwiastka osnowy, po którym następują symbole dodatków stopowych w kolejności ich zmniejszającej się zawartości w stopie.
Stopy aluminium.
Al. bardzo mała gęstość 2,7 g/cm3, temp. topnienia 660,4 0C, temp. wrzenia 2060 0C,
krystalizuje w sieci A1, a więc cechuje się dużą plastycznością i dobre własności odlewnicze, Rm= 70-120 MPa, Re= 20-40 MPa, dobre przewodnictwo cieplne i elektryczne, odporność na korozję (powierzchnia pokrywa się warstwą tlenku Al2O3).
Stopy Al charakteryzują się dużą wytrzymałością względną (stosunek wytrzymałości na rozciąganie do masy) i ze względu na to stosowane tam gdzie istotny jest ciężar konstrukcji więc w lotnictwie i transporcie. Stopy z Si siluminy, z Cu 4%, Mg 1%, Mn 1% Fe i Si do 0,7% duraluminium.
2. Stopy miedzi.
Cu gęstość 8,9 g/cm3, temp. topnienia 1083 0C, krystalizuje w sieci A1 (RSC), bardzo dobra przewodność elektryczna i cieplna, bardzo dobra lastyczność, odporna na korozję atmosferyczną.
Pierwiastki stopowe to głównie: Zn, Sn, Al, Be, Si, Ni, Mn, Pb. Poprawiają własności wytrzymałościowe. Dodatki pierwiastków stopowych oraz zgniot powodują porgorszenie przewodności elektrycznej.
Stopy z Zn nazywamy mosiądzami, z Sn brązami,a z Ni miedzioniklami.
3. Stopy tytanu.
Ti mała gęstość 4,54 g/cm3, temp. topnienia 1720 0C, temp. wrzenia 3260 0C, dość duża plastyczność, ma dwie odmiany alotropowe: α - sieć A3 (heksagonalna) i β sieć A2 (RPC) temp. przemiany alotropowej wynosi 882 0C, Rm= ok. 550 MPa, odporny na korozję atmosferyczną, wodę morską i kwasy organiczne.
Głównymi dodatkami stopowymi są: Al (3-6%), Sn, Mo, V, Mn, Fe, Cr. Pierwiastki te zwiększają wytrzymałość
4. Stopy niklu i kobalt.
Ni gęstość 8,9 g/cm3, temp. topnienia 1452 0C, krystalizuje w sieci A1, Rm= 440 MPa, Re= 150 MPa
Nikiel stosuje się najczęściej jako pierwiastek stopowy do stali i innych metali. Stopy z Cu tzw. monele stopy odporne na korozję, można je poddawać obróbce plastycznej na zimno i gorąco, zawierają 20-40% Cu i niewielkie dodatki Fe i Mn. Stopy z Cu i Zn tzw. nowe srebro, zawiera 20-30% Ni, 45-60% Cu, 20-35% Zn stosowane do produkcji ozdób i sztućców. Stopy a Cr tzw. nichromy są żarowytrzymałe. Alumel NiAl12Mn2Si1 i chromel NiCr10 stosowane są do wyrobu drutu termoparowego.
Co gęstość 8,92 g/cm3, temp. topnienia 1452 0C, ma dwie odmiany alotropowe: α - sieć A3 (heksagonalna) i β sieć A1 (RSC) temp. przemiany alotropowej wynosi 450 0C A1, Rm= 230 MPa.
Kobalt jest stosowany głównie jako pierwiastek stopowy np. do produkcji magnesów trwałych(do 20%), do stali szybkotnących(do 10%), węglików spiekanych(do 15%), nadstopów (do 60%), stali maraging (15%), stopów kovar (ok. 18%), a promieniotwórczy izotop Co60 w medycynie i γ w defektoskopii.
Stopy magnezu.
Mg gęstość wynosi 1,75 g/cm3, temp. topnienia 6500C, temp. wrzenia 11070C w stanie czystym znalazł zastosowanie w pirotechnice. Stopy magnezu cechują się dobrą wytrzymałością (Rm do 350 MPa). Jako dodatki stopowe stosuje się Al(zawartość Al w granicach 3- 11% poprawia wytrzymałość stopu, jego lejność i zmniejsza skurcz, lecz powoduje kruchość na gorąco ), Zn (zawartość do 5,5%, stopy Mg zawierające taką ilość Zn mają maksymalna wytrzymałość i wydłużenie), Mn (do 2.5% zwiększa wytrzymałość, odporność na korozję, umożliwia ich spawalność), Si (do ok. 0.2 poprawia własności odlewnicze), Zr (do ok.1% rozdrabnia ziarno i podnosi własności wytrzymałościowe stopu). Stopy magnezu znalazły szerokie zastosowanie do wykonywania odkuwek elementów pojazdów , samolotów, śmigłowców, rakiet. Wykonuje się z nich rury, blachy, odkuwki odporne na korozję oraz spawalne.