Rok III Gr 1 |
Zakład Odlewnictwa |
Data 19.05.2010 |
Nazwisko i imię Piwnik Aleksandra |
|
Nr ćwiczenia 13 |
Temat ćwiczenia:
Technologia topienia i uszlachetniania stopów Cu |
||
I. Podział stopów miedzi:
Stopy proste (dwuskładnikowe);
Stopy złożone (wieloskładnikowe).
Brązy - stop miedzi z dodatkami np.: aluminium, cyna, krzem, nikiel.
Mosiądze - stop miedzi z cynkiem (specjalne np.: aluminiowe, manganowe).
II. Podział brązów:
Brązy cynowe: dodatki P, Zn, Pb, Ni ( 4-10%Sn);
Brązy aluminiowe:
*proste: Cu-Al,
*złożone: Cu-Al + Mn, Fe, Ni (ok. 10% Al);
Brązy krzemowe: ok. 3% Si;
Brązy ołowiowe:
*podwójne: gdzie dodatki nie przekraczają 2-3%,
*wieloskładnikowe (Ni, Fe, Mn) ok. 10% Pb.
III. Charakterystyka brązów:
1. Brązy aluminiowe:
Używa się odpadów własnych do 25%, resztę stanowią gąski. Podczas przetopu brązów cynowych używa się żużli.
Celem użycia żużli jest:
* ograniczenie procesu utleniania się wsadu metalowego podczas nagrzewania,
* odizolowanie metalu od atmosfery pieca,
* maksymalna absorpcja wtrąceń tlenkowych oraz gazowych,
* zwiększenie własności stopów i odlewów,
* zwiększenie uzysków metalurgicznych.
W skład żużli wchodzą: fluorki i chlorki.
Rafinacja: RM1, rzadziej mieszaninę N z Cl, C2Cl6, N(5-6min). Ilość RM1: 0,1-0,2%. Rafinacja odbywa się pod zanurzaniem gdzie następuje mieszanie kąpieli.
Odtlenianie: do odtleniania używa się następujących pierwiastków: Mg (0,04-0,06%), chlorek litu (0,03-0,04%), Be (0,005-0,01%), Na (0,02-0,03%), Al (0,1-0,3%).
Modyfikacja: do przeprowadzenia procesu modyfikacji używa się czystych pierwiastków bądź zapraw: W, V, Be, Ti, Zr (W+Be, V+Be).
Temp zalewania: 1120-1180oC.
Dodatki:
Fe: do ok. 4% obniża udarność ale podnosi wytrzymałość na rozciąganie, twardość i wydłużenie, poprawia lejność;
Mn: powoduje rozdrobienie struktury, podnosi wytrzymałość na rozciąganie, obniża wydłużenie, podnosi odporność na korozję;
Ni: powoduje wzrost odporności na zużycie mechaniczne i korozję, wzrost wszystkich właściwości.
2. Brązy cynowe:
Podczas przetopu brązów cynowych używa się żużli.
Żużel: odgazowanie tlenem jest możliwe wtedy gdy stop nie zawiera dużych ilości składników o dużym powinowactwie do tlenu. Żużel składa się z : Tenoryt +boraks +piasek, lub tenoryt +soda +piasek.
Rafinacja: przy użyciu gazów oczyszczających lub substancji rozkładających się w temperaturze procesu.
Odtlenianie: fosfor umieszcza się na dno kąpieli za pomocą zanurzaka, którym powoduje się dodatkowo mieszanie kąpieli.
Modyfikacja: do procesu modyfikacji używa się czystych pierwiastków bądź modyfikatorów złożonych: W, V, B, Ti, Zr i modyfikatory złożone.
Temp zal: 1080-1120oC w formach piaskowych,
1130-1160oC w formach metalowych.
Dodatki:
Wzrost zawartości cyny, fosforu, żelaza, cynku powoduje spadek przewodności elektrycznej, w formach piaskowych wzrost zawartości cyny powoduje wzrost twardości, wytrzymałości na rozciąganie oraz powoduje zmniejszenie wydłużenia.
Fosfor poszerza zakres temperatur krzepnięcia, podwyższa odporność na korozję, wytrzymałość na rozciąganie, obniża wydłużenie,
Cynk zwiększa zwartość i szczelność odlewy, zwiększa udarność oraz wytrzymałość na rozciąganie, a obniża wydłużenie.
3. Brązy krzemowe:
Wsad metalowy: czysty, suchy, odtłuszczony, przed załadowaniem do pieca podgrzać do temperatury ok. 400oC, tygiel wyczyszczony podgrzany do temperatury ok. 700oC i obsypany boraksem.
Stosuje się żużle utleniające: tenoryt, boraks, piasek gruboziarnisty płukany.
Rafinacja: powietrzem(3-5min), azotem(4-7min), substancjami rozkładającymi się w temperaturze rafinacji z wydzieleniem gazów.
Odtlenianie: odtleniacze Ca, Be, Mg, Al, Ti, P, Na.
Modyfikacja: Ti, B, Zr.
Temp zalewania: 1050-1150oC.
Dodatki:
Mn zwiększa odporność na zużycie mechaniczne i chemiczne, nie iskrzy,
Fe zwiększa własności mechaniczne,
Zn zwiększa lejność i szczelność, 3-5% zmniejsza odporność na korozję oraz wydłużenie, podnosi wytrzymałość na rozciąganie.
IV. Podział mosiądzów:
Zwykłe (Cu-Zn) stosowane do przeróbki plastycznej;
Specjalne (Cu-Zn + dodatki Al, Mn, Fe, Sn, Si, Pb, Ni);
V. Charakterystyka mosiądzów:
Mosiądze ołowiowe: MO59 CuZn39Pb2, MO60 CuZn38Pb1.5
Temperatura odlewania:920-980°C
Mosiądze krzemowe: MK802,8-4,5%Si,80% Cu,
Temperatura odlewania:950-1020°C
Mosiądze aluminiowe: MA67 67%Cu,2,5%Al, MA58 58%Cu 1,5%Mn, 2%Al
Temperatura odlewania:970-1100°C
Mosiądze manganowe: MM55 3%Mn,1%Fe MM58 2%Mn,2%Pb MM47 CuZn43Mn4Pb3Fe
Temperatura odlewania:940-1020°C
-Rafinacja azotem, żużlami 50-100° poniżej temperatury odlewania
-Dodatki różnych pierwiastków mają duży wpływ na własności mosiądzów:
Pb - poprawia lejność i skrawalność
Al - zwiększa wytrzymałość i odporność na korozję
Fe - rozdrabnia strukturę poprawia wł. mechaniczne
Mn - zwiększa wytrzymałość i odp. na ścieranie
Si - poprawia lejność i zwiększ odporność na ścieranie
Mosiądze należą do stopów o dobrej odporności na korozję atmosferyczną. Lepszą odporność mają
mosiądze jednofazowe α, gdyż w mosiądzach dwu fazowych faza β ulega łatwiej korozji jako bardziej
elektroujemna. W elektrolitach w obecności jonów Cl‐ następuje charakterystyczna korozja
mosiądzów, polegająca na przechodzeniu atomów cynku do roztworu i zmianie miedzi w gąbczastą
masę. Ten rodzaj korozji, zwany odcynkowaniem, zachodzi łatwiej w mosiądzach dwufazowych
(powstają charakterystyczne czerwone plamy).
Mosiądze łatwo ulegają korozji naprężeniowej, objawiającej się tzw. sezonowym pękaniem. Elementy
mosiężne, pozostające pod wpływem naprężeń (własnych lub wywołanych przez siły zewnętrzne), w
obecności nawet małych ilości par amoniaku są skłonne do pękania międzykrystalicznego podczas
magazynowania lub w czasie pracy. Wyżarzanie odprężające przez 4 h w temp. 250°C usuwa
naprężenia i uodparnia mosiądz na pękanie sezonowe.
2