Grupa 3 IMiR	Imię i nazwisko Kamil Chabros		Data 27.04.07 godz. 10.30
Zespół 3	Temat ćwiczenia Metale nieżelazne i ich stopy.	Ocena

Tematyka:

1. Krystalizacja w układach dwuskładnikowych (pełna rozpuszczalność, tworzenie eutektyki),

2. Cu i jej stopy: mosiądze i brązy ich struktura i zastosowanie,

3. Al i jego stopy: durale i siluminy.

4. Wnioski

ad. 1. Krystalizacja w układach dwuskładnikowych (pełna rozpuszczalność, tworzenie
eutektyki).

ad. 2. Cu i jej stopy: mosiądze i brązy ich struktura i zastosowanie.

Miedź krystalizuje w układzie regularnie o sieci ściennie centrowanej typu A1 i nie ma odmian alotropowych. Własności: przewodnictwo elektryczne, cieplne, duża plastyczność, tworzenie szeregu stopów z innymi pierwiastkami. Główne zanieczyszczenie miedzi to tlen który powoduje „chorobę wodorową”. Polega ona na tym, że podczas topienia tlen dostaje się do miedzi, występuje on wtedy w postaci tlenku miedziawego lub miedziowego, podczas wyżarzanie miedzi zawierającej tlen w środowisku redukcyjnym zawierającym wodór, wodór dyfunduje w głąb miedzi, i tam reaguje z tlenem powodując powstanie pary wodnej nie mogąc dyfundować w głąb sieci krystalicznej miedzi, para ta znajduje się ona pod wysokim ciśnieniem i podczas przeróbki plastycznej na gorąco powoduje mikropęknięcia. Inne zanieczyszczenia to bizmut i ołów powodują one kruchość i zmniejszenie przewodności elektrycznej.

Mosiądze są to stopy miedzi, w których głównym składnikiem jest cynk. Wzrost zawartości cynku powoduje wzrost własności mechanicznych a także zmianę zabarwienia z czerwonego do prawie żółtego. Można je obrabiać cieplnie. Wyżarzanie ujednoradniające prowadzi do wyrównania składu wcześniej odlanego stopu w temp. 800-500^oC. Wyżarzanie rekrystalizujące wykonuje się celem usunięcia efektu zgniotu i likwidacji utwardzenia przez zgniot w temp. 450- 660^oC. Hartowanie mosiądzów inaczej przesycenie polega na gwałtownym ochłodzeniu stopu w temperaturze otoczenia poprzez to następuje zatrzymanie w strukturze fazy β lub mieszaniny α+β, taki proces pozwala na zwiększenie wytrzymałości. Duże znaczenie mają mosiądze o zawartości 44% Zn.

Odcynkowanie zachodzi w elektrolitach zawierających jony chloru, cynk i miedz przechodzą do roztworu, z którego potem wydziela się miedz w postaci gąbczastej. Po wytrąceniu się miedzi korozja dalej nasila się, co prowadzi do powstania pęknięć, bez widocznej zmiany wyglądu.

Sezonowe pęknięcia polega na oddziaływaniu ośrodków korozyjnych na granice ziarn elementów mosiądzu, w których występują natężenia wewnętrzne, jest ono międzykrystaliczną korozją naprężeniową. Sezonowe pęknięcia ograniczyć można poprzez wyżarzanie odprężające w temp. 200-300^oC.

Mosiądze zwykłe (dwuskładnikowe):

- mosiądze jednofazowe zawierają do 32% Zn. Zbudowane są z tylko jednej fazy α, mają bardzo dobre własności plastyczne, są przerabiane na zimno. Stosuje się je w przemyśle samochodowym, okrętowym i maszynowym. Mosiądze o zawartości 10%-15% Zn noszą nazwę tombaków znalazły zastosowanie w przemyśle jubilerskim.

- mosiądze przejściowe zawierają od 32%-39% Zn. W zależności od obróbki mogą mieć strukturę jednofazową α lub dwufazową α+β. Obecność fazy β powoduje wzrost wytrzymałości. Stosuje się je do odkuwek, drutów.

- mosiądze dwufazowe α+β zawierają od 39%-44% Zn. Są one mniej plastyczne w temperaturze pokojowej, przerabia się je na gorąco. Stosuje się je najczęściej do odlewów maszyn i armatury.

Mosiądze stopowe dodatki stopowe mają bardzo istotny wpływ na własności mosiądzów:

- ołów ilość 1%-3.5%, poprawia lejność oraz skrawalność, obniża wytrzymałość, powoduje kruchość,

- aluminium ilość 0.5%-3.5%, zwiększa odporność na korozje, podwyższa wytrzymałość,

- żelazo ilość 0.5%-1.5%, zwiększa wytrzymałość, umożliwia obróbkę cieplną,

- krzem ilość 2.5%-4%, poprawia lejność, wytrzymałość, twardość,

- cyna ilość 0.25%-1.4%, zwiększa twardość, zmniejsza własności plastyczne, zmniejsza tendencje do odcynkowania,

- nikiel ilość 2%-6.5%, zwiększa wytrzymałość, plastyczność oraz odporność na odcynkowanie.

Należy unikać takich składników jak: bizmut, antymon, kadm, selen i tellur, zwiększają one kruchość.

Mosiądze wysokoniklowe nazywane nowymi srebrami, zawierają nikiel (11%-19%) i cynk (20%-27%), są one plastyczne, mają dużą odporność na działanie atmosfery, oporność elektryczna, małe przewodzenie cieplne. Kolor srebrzysty. Zastosowanie: nakrycia stołowe, odznaki, części aparatów pomiarowych.

Miedzionikle stop miedzi z niklem.

Nikielka (ok. 20% niklu), dobre własności plastyczne, duża odporność korozyjna.

Konstantant (ok. 40% niklu), stosowany w elektrotechnice oraz na termoelementy.

Brązy są to stopy miedzi z innymi metalami oprócz cynku i niklu, w porównaniu do mosiądzu mają większą odporność korozyjną, wytrzymałość, własności ślizgowe. Brąz jest metalem drogim, używane są do wyrobu dzwonów, rzeźb.

Brązy cynowe zawartość cyny od 8%-20% poniżej i powyżej słaba wytrzymałość i plastyczność. Brązy odlewnicze cechują się małym skurczem, są to stopy zawierające 10% cyny oraz 1.2% fosforu. Do przeróbki plastycznej stosuje się brązy o zawartości 4%-6% cyny, wymagają one wyżarzania ujednoradiającego w temp. 720-750^oC. Brązy cynowe stosuje się w przemyśle okrętowym, papierniczym, chemicznym.

Brązy aluminiowe zawierają 5%-11% aluminium, w porównaniu z cynowymi mają większą wytrzymałość, plastyczność odporności chemiczna i żaroodporną, wadami jest duży skurcz. Jeżeli wzrośnie zawartość aluminium w miedzi do 10% następuje dwukrotny wzrost wytrzymałości, jeżeli jest to wzrost do 6% to rośnie wydłużenie. Brązy aluminiowe stosuje się jako brązy odlewnicze i do przeróbki plastycznej zawierające 2%-4% aluminium. Przerabia się je plastycznie w temp. 870^oC, poddaje się je też hartowaniu w temp. 850-950^oC, a następnie odpuszcza przy 550^oC, pomaga to przy poprawie własności wytrzymałościowych.

Brązy krzemowe zawierają 4.5% krzemu, przy większej zawartości następuje spadek plastyczności i wytrzymałości. Zalety to dobra wytrzymałość, sprężystość, odporność na korozje, wady to duży skurcz, skłonność do mikro i makro segregacji. Poddaje się je wyżarzaniom ujednoradniającym, odprężającym i rekrystalizującym.

Brązy ołowiowe zawierając 35% ołowiu z dodatkiem zawsze jakiegoś składnika: cyny, cynku, niklu, manganu czy fosforu, zwiększają one wytrzymałość i przeciwdziałają makrosegregacji. Nie obrabia się ich cieplnie, stosuje się je na panewki łożysk tłocznych.

ad. 3. Al i jego stopy: durale i siluminy.

Aluminium krystalizuje w układzie regularnym o sieci ściennie centrowanej typu A1, nie ma odmian alotropowych. Własności to dobre przewodnictwo elektryczne, odporność na korozje dzięki pokrywaniu się aluminium warstwą Al₂O₃, mały ciężar właściwy. Po wprowadzeniu do aluminium takich dodatków stopowych jak: miedź, krzem, magnez, mangan czy cynk, otrzymujemy stop o podwyższonych własnościach wytrzymałościowych.

Stopy odlewnicze aluminium:

Siluminy mają bardzo dobre własności odlewnicze, dobrą lejność, mały skurcz i małą zdolności do pękania. Stosowane są w przemyśle okrętowym, do budowy aparatury chemicznej. Modyfikacja siluminów prowadzi do poprawy ich własności, maja one strukturę gruboziarnistą, po dodaniu fluorku sodu w ilości nie większej niż 0.1%, struktura zmienia się na drobnoziarnistą co powoduje dwukrotny wzrost wytrzymałości, niestety pogarsza się lejność, stop ponownie przetopiony nie można już zmodyfikować.

Stopy aluminium do przeróbki plastycznej zawierają najczęściej: magnez i mangan, magnez, mangan i miedź. Cechują się możliwością obróbki cieplej prowadzącej do dwukrotnego zwiększenia ich wytrzymałości.

Aldrey zawiera 0.5% manganu i 0.5% krzemu, dobre przewodnictwo elektryczne, wysoka wytrzymałość na rozciąganie, zastosowanie linie elektryczne.

Aluman zawiera 1%-1.5% manganu, dobra odporność na korozje, zastosowanie w przemyśle spożywczym i chemicznym.

Hydronalium zawiera 2%-5% magnezu i 0.1%-0.4% manganu, odporność na korozje wody morskiej, zastosowanie przemysł okrętowy.

Anticorodal zawiera 1% magnezu i manganu i 1% krzemu, duża odporność korozyjna po utwardzaniu wydzieleniowym.

Duraluminium zawiera 4% miedzi i 1% magnezu i 1% manganu i 0.7% żelaza i krzemu, najlepsze własności wytrzymałościowe po utwardzaniu wydzieleniowym.

Avial skład podobny do duralu lecz cześć miedzi zastąpiona jest 1% krzemu, stosowane w przemyśle lotniczym.

ad.4 Wnioski.

Stopy metali nieżelaznych dzięki swym własnościom znajdują szerokie spektrum zastosowania w większości dziedzin przemysłu (dobra przewodność elektryczna i cieplna - stopy dla przemysłu elektrotechnicznego; wysoka antykorozyjność - przemysłu spożywczego i armaturowego, wysoka wytrzymałość mechaniczna - stopy łożyskowe; dobra lejność - stopy odlewnicze). Dzięki badaniom mikroskopowym oraz znajomości układów równowag fazowych danego stopu można dokładnie określić jego mikrostrukturę oraz własności

---