Stopy miedzi

(Ćwiczenie numer 5)

Zarządzanie i Inżynieria Produkcji
Wydział Budowy Maszyn i Informatyki

(Wtorek X2, 8:15)

Wstęp:

Miedź jest metalem barwy czerwonawej, o gęstości 8,96 g/cm3 i temperaturze topnienia

1083°C. Można ją przerabiać plastycznie na zimno i na gorąco, ale w przypadku przeróbki na

zimno następuje utwardzenie metalu (w wyniku zgniotu), które usuwa się przez wyżarzenie

rekrystalizujące (w temp. 400-600°C). Przeróbkę plastyczną na gorąco przeprowadza się w

temp. 650-800°C. Cennymi własnościami miedzi są wysoka przewodność elektryczna i

cieplna oraz odporność na korozję.

Przebieg ćwiczeń:

1. Próba tłoczności metodą Erichsena:

Próba polega na powolnym wtłaczaniu w próbkę, dociśniętą do matrycy pierścieniem dociskającym, kulistego stempla do momentu powstania w próbce pęknięcia i pomiarze głębokości wytłoczenia.

Przed przystąpieniem do pomiaru próbkę należało wyciąć i lekko natłuścić smarem. Następnie należało włożyć ją między matrycę a pierścień dociskowy, ustawić skalę w położeniu zerowym i zacząć powoli kręcić kołem do chwili zauważenia pęknięcia. Ostatnim etapem było odczytanie ze skali głębokości tłoczenia.

Wyniki pomiaru tłoczności:

• Blacha miedziana gatunek M1E, grubość 1mm:

  • Stan twardy Z6 – głębokość wtłoczenia – 9,5 mm

  • Stan półtwardy Z4 – głębokość wtłoczenia – 11 mm

• Blacha mosiężna gatunek M63, grubość 1mm:

  • Stan półtwardy Z4 – głębokość wtłoczenia – 14,6 mm

  • Stan sprężysty Z8 – głębokość wtłoczenia – 9,5 mm

  • Stan miękki, tłoczony RW – głębokość wtłoczenia – 14,4 mm

1. Badania mikroskopowe próbek:

Próbka 5.0:

Materiał: Miedź rafinowana ogniowo, gat. M20 znak Cu99 7G wg PN/H-82120
Stan: Wyżarzona
Skład chemiczny:
Cu-99,75%, Bi-0,001%, Pb-0,008%, Sb-0,004%, As-0,008%, Fe-0,04%, Ni-0,18%,

Sn-0,04%, S-0,009%, 0₂-0,07%
Opis struktury:
Ziarna oddzielone ciemnymi granicami. Proste linie wewnątrz ziaren – granice bliźniacze. Wewnątrz ziaren oraz na granicach wydzielone tlenki miedzi.

Próbka 5.1:

Materiał: Mosiądz dwuskładnikowy, gatunek M80 znak CuZn 80 wg PN/H-87025
Stan: Po odlaniu przerobiony na zimno, a następnie wyżarzony.
Skład chemiczny:

Cu-80,5%, Zn-19,6%, Fe-0,09%, Pb-0,02%, Bi-0,001%, P-0,009%
Opis struktury:

Kryształy roztworu stałego cynku w miedzi. Proste linie wewnątrz ziaren – granice bliźniacze. Wewnątrz ziaren drobne wydzielenia tlenku miedzi.

Próbka 5.2:

Materiał: Mosiądz ołowiowy, gatunek Mo58 znak CuZn 40 wg PN/H-87025
Stan: Odlew

Skład chemiczny:

Cu-59%, Zn-38%, Fe-0,4%, Pb-2%, Bi-0,004%, P-0,012%, Sn-0,3%, Sb-0,01%
Opis struktury:

Jasne kryształy roztworu stałego cynku w miedzi. Ciemne kryształy roztworu stałego opartego na bazie fazy międzymetalicznej CuZn.

Próbka 5.3:

Materiał: Brąz ołowiowo-srebrowy

Stan: Po wylaniu panewki

Skład chemiczny: Pb-21,2%, Ag-1,9%, Cu-reszta

Opis struktury:

Ciemne wydzielenia prawie czystego ołowiu na tle roztworu stałego srebra miedzi.

Próbka 5.4:

Materiał: Brąz aluminiowo – żelazowo - niklowy, gatunek BA1044 znak CuAl10Fe4Ni4 wg PN/H-87026
Stan: Odlew

Skład chemiczny:

Al- 9,3 - 11,2 % Fe - 3,6 - 5,5 % Ni - 3,5 - 5,3 %, Cu - reszta

Opis struktury:

Eutektoid złożony z kryształów roztworu stałego na bazie miedzi, oraz kryształów roztworu stałego opartego na związku międzymetalicznym Cu₉Al₄, oraz jasne, roztworu stałego bogatego w miedź kryształy.

Zdjęcia:

Próbka 5.2

Próbka 5.0

Próbka 5.

Wnioski:

Miedź dzięki dużej plastyczności i ciągliwości źle obrabia się na obrabiarkach. W celu polepszenia obrabialności poddaje się ją zgniotowi na zimna, co powoduje zwiększenie jej twardości i poprawę obrabialności. W stanie ciekłym miedź wchłania znaczne ilości gazów, które wydzielając się podczas krzepnięcia, tworzą puste miejsca. Skutki zgniotu spowodowane obróbką plastyczną na zimno można usunąć przez wyżarzenie przy 560÷7500C w ciągu 1-2 godzin. Po wyżarzeniu miedzi przywraca się normalne właściwości mechaniczne. Zależnie od metody otrzymywania w handlu występuje kilka gatunków miedzi, różniących się stopniem zawartości zanieczyszczeń.
Czysta miedź posiada strukturę bliźniaczą. 
Miedź po 30%, 60%, 80% zgniocie zmienia strukturę z bliźniaczej na włóknistą.
Wielkość ziarna po rekrystalizacji zależy od stopnia uprzedniego zgniotu. Jak widzimy na strukturach wielkość ziarna po rekrystalizacji znacznie wzrosła (rekrystalizacja nastąpiła po 60% zgniocie). Wzrost zawartości cynku w mosiądzach powoduje zmianę barwy z czerwonej na żółtą.