***Al-Si

Podział:

• Podeutektyczne: (6-8) dobra plastyczność, odporność na korozję, wł odlewnicze. Skłonność do porowatości. Dodatki: Mg, Mn, Ni, Co, Fe, Cr. Przedstawiciele: AK7 i AK9. Zastosowanie: duża i średnia masa, skomplikowane kształty, części samolotów, silników, przemysł zbrojeniowy.

• Eutektyczne: (10-13)odp na korozję w wilgotnej atm i wodzie morskiej. Nie najlepsze wł mechaniczne, zła obróbka, skłonność do mikroporowatości. Przedstawiciele: AK11 i AK12. Zastosowanie: AK11-skomplikowane kształty, pracujące pod średnimi obciążeniami, przemysł maszynowy, zbrojeniowy, elektryczny, okrętowy. AK12-tłoki silników spalinowych.

• Nadeutektyczne: (Si do 24%) wys odp na ścieranie, mały współczynnik rozszerzalności ciep. Duża kruchość, zła obróbka. Przedstawiciele: AK20. Zastosowanie: tłoki do silników spalinowych(ciągniki).

Rafinacja:

Do rafinacji stosuje się: gazy: chlor, azot, freon oraz mieszaniny gazów i subst rozkładających się w wys temp: C₂Cl₆, Na₂SiF₆. (Rafglin 1 i 2).

Rafinacja gazowa: przedmuchiwanie kąpieli gazem. Rafinat w postaci pastylek wprowadza się do ciekłego met za pomącą zanurzaka. Po zakończeniu raf odczekuje się 5-15min na wypłynięcie żużla i gazów.

Rafinacja żużlem: żużel „Pokal” od 1-2% do masy wsadu met, dawkuje się go w taki sposób by wykazywał on konsystencję gęstopłynną (dla pod i eut-Pokal4, nad-Pokal6).

Modyfikacja:

Dla pod i eut- stosuje się sód metaliczny lub mieszaniny zawierające NaF. (0,06-0,08Na-formy piask-wilgotne, 0,08-0,10-formy piask-suche, 0,1-0,12-formy met). Preparaty „Alsim”-0-do modyf wstępnej pod i eut, 1-do przedłużenia efektu modyf przez 2-3h.

Dla nad- stosuje się fosfor, czasem cyrkon, antymon, bizmut. (ilość tak dobrać by do stopu weszło 0,1-0,15P)(820-840^oC)

Stront-(0,04-0,08)(0,02-0,03) (760^oC)wiąże fosfor i neutralizuje go.

Temp rafinacji: Dla pod i eut- 720-750^oC, dla nad- 820-850^oC

Temp modyf: Dla pod i eut- 730-750^oC, nad- 820-840^oC

Liczba gazowa: określa się na podstawie gęstości obliczonej i stopu odlanego. Im wyższa jest wartość LG, tym stop jest czystszy i mniej zagazowany.

***Al-Cu

Wykres równowagi Al.-Cu

Eutektyka przy temp 548^oC i zawartości Cu= 33,2%. Fazy stałe to: roztwór stały Al zawierający 5,65% Cu i faza międzymetaliczna CuAl₂ zawierająca 52,5% Cu. Zawartość miedzi (zmienia się) w temp 300oC w r-u wynosi 0,47%.

Wpływ miedzi:

W odlewach lanych do zawartości ok. 4% (w stopach poddanych obróbce ok. 5%) Cu wytrzymałość rośnie, a przy wyższych zawartościach zmniejsza się. Wydłużenie zmniejsza się wraz ze wzrostem zawartości Cu.

Podatność do pęknięć:

Głównym czynnikiem występowania pęknięć jest duży zakres temperatur krzepnięcia (105). Także zbyt duże wydzielenia fazy CuAl₂. Zanieczyszczenia, zbyt długie topienie i przetrzymywanie ciekłego metalu w wys temp, wys temp przegrzania kąpieli nieprawidłowy układ zasilające, kształt odlewu.

Przedstawiciele:

AM5- Cu 4-5, Fe do 0.8, Si 0.8, Zn 0.3, Mg 0.03, Ni 0.05, Ti+Zr 0.15. Początek krzepnięcia: 649, koniec: 544, R_m=117,7MPa, wydłużenie=6, HB=50.

AM4- Cu 4.2-5, Mg 0.2-0.4, Ti 0.15-0.30, Fe do 0.3, Si 0.25, Zn i Mn 0.05, Ni 0.03. R_m=300-330, A₅=5-8, HB=80-90.

AM75-(Al-Cu-Si) Cu 5-8, Si 4-6, Mg 0.3-0.5, Fe do 1.2. R_m=118-157, HB=80.

Zastosowanie:

AM5-odlewy o prostych kształtach, pracujące przy średnich i silnych obciążeniach.

AM4-na odlewy pracujące pod wysokim obciążeniem, od których są wymagane wysokie właściwości mechaniczne.

Rafinacja:

Do raf należy stosować chlor gazowy lub mieszaninę chloru z azotem, bądź preparat o nazwie Rafglin 3(0.2-0.4 od masy wsadu met 700 -750). Czas raf ok. 15min. Po procesie należy odczekać 5-10min na wypłynięcie gazów.

Modyfikacja:

Tytan (0.1-0.2), bor(mniej niż Ti), cyrkon, wanad, niob. Modyfikację przeprowadza się na ogół w piecach podgrzewczych, w przypadku zaprawy AlTi5B temp kąpieli ok. 750^o wprowadza się do kąpieli pod zanurzaniem i miesza. Stosuje się także mieszaniny soli zawierających bor, tytan czy cyrkon np. Almod 2 i 3 0.5-0.9 (sole cyrkonu, tytanu, boru i C₂Cl₆ temp ok. 730).

Temp zalewania:

Temp odlewania dla AM4 i AM5: 710-750, dla AM75 690-730,

Temp form: 200-230

***Al-Zn

Technologia odlewania stopów cynku:

Stopy cynku można odlewać do form piaskowych oraz metalowych grawitacyjnie lub pod ciśnieniem. Odlewy ze stopów o zmniejszonych zawartościach aluminium (do około 6% Al) wykonuje się na ogół na maszynach ciśnieniowych z zimną lub gorącą komorą. Natomiast odlewy ze stopów o zwiększonych zawartościach aluminium wykonuje się raczej w kokilach. Przy konstrukcji form należy odpowiednio rozbudować układ zasilający, ponieważ przy przejściu metalu w stan stały skurcz objętościowy stopów cynku dochodzi do około 4%. W związku z tym, aby uniknąć rzadzizn rozbudowuje się wlewy i nadlewy, których masa może dochodzić nawet do 60% masy odlewów.

Podział stopów cynku, przedstawiciele, oznaczenia:

W skład stopów cynku (oprócz cynku) wchodzą głównie takie składniki stopowe, jak aluminium i miedź. Ostatnio do stopów cynku wprowadza się w niewielkiej ilości także mangan, żelazo, nikiel, cyrkon i tytan.

Stopy dwuskładnikowe: Aluminium jest głównym i najczęściej stosowanym składnikiem stopowym stopów cynku, w niektórych stopach jego zawartość przekracza nawet 40%.

Stopy wieloskładnikowe: Wieloskładnikowe stopy cynku znalazły w technice znacznie szersze zastosowanie niż stopy dwuskładnikowe. W stopach tych. oprócz cynku i aluminium, składnikiem stopowym jest również miedź. Na ogół ilość miedzi w technicznych stopach cynku nie przekracza 6%.

ZnA14Cul (Z41) 4,1% Al 1% Cu, ZnA14Cu3 (Z43), ZnA18Cu2 (Z82), ZnA110Cu5 (Z105), ZnA128Cu4 (Z284).

Temp topnienia: 419,5^oC

Temp parowania: 907^oC

Temp odlewania i temp formy:

Z40, Z41, Z43, Z61 w temp 400-420 do form metal o temp 100-200.

Z82 w temp 480-520 do form piach i metal 150-200.

Z105 w temp 520-550 do form piach i metal 150-200.

Z284 w temp 550-600 do kokil 200-250.

Rodzaje stosowanych rafinatorów, modyfikatorów:

Metody rafinacji: *rafinacja gazami oczyszczającymi, *rafinacja substancjami rozkładającymi się w temperaturach ciekłego metalu, *filtracja, *rafinacja próżniowa, *oddziaływanie ultradźwiękami i inne.

Do procesów rafinacji stosuje się między innymi takie substancje, jak azot, ZnCl₂ czy NaNO₃-nieznaczny wzrost właściwości. Zastosowaniu do rafinacji 0,05 - 0,1% preparatu o nazwie handlowej RU1-wyrażna poprawa właściwości (70% NaNO₃, 1% FeCl₃ oraz 19% diatomitu).

Modyfikacje: Ti powyżej 0,05%, B-bor 0,002-0,007%, Zr ok. 0,038%, La-lantan 0,05%, Ce-cer 0,05%.

Zastosowanie stopów:

Zasadniczo cynk nie znalazł zastosowania w odlewnictwie, natomiast znaczne ilości cynku po przeróbce plastycznej stosuje się w postaci blach i folii w budow­nictwie, okrętownictwie, a także w przemyśle farmaceutycznym, chemicznym i gumowym. Poza tym chlorek cynku stosowany jest powszechnie do impregnacji drewna, podkładów kolejowych oraz słupów telegraficznych. W odlewnictwie znaczną ilość cynku ma zastosowanie w postaci stopów (np. panewki łożysk).

***stopy miedzi

Podział stopów miedzi:

• Stopy proste (dwuskładnikowe):

• Stopy złożone (wieloskładnikowe):

Brązy - stop miedzi z dodatkami: aluminium, cyna, krzem, nikiel.

Mosiądze - stop miedzi z cynkiem (specjalne aluminiowe, manganowe).

Mosiądze:

• Zwykłe (Cu-Zn) stosowane do przeróbki plastycznej;

• Specjalne (Cu-Zn + dodatki Al, Mn, Fe, Sn, Si, Pb, Ni).

• Oznaczenie: MM55(manganowo-żelazowy), MA58(Al.,Mn,Fe), MO59(Pb), MK80(Si).

Brązy:

• Brązy cynowe: dodatki P, Zn, Pb, Ni (B10, B102, B555) 4-10%Sn;

• Brązy aluminiowe: *proste: Cu-Al, *złożone: Cu-Al + Mn, Fe, Ni (BA1032) ok. 10% Al.;

• Brązy krzemowe: BK331, ok. 3% Si;

• Brązy ołowiowe: *podwójne: gdzie dodatki nie przekraczają 2-3%, *wieloskładnikowe (Ni, Fe, Mn) (BO…) ok. 10% Pb.

Brązy krzemowe:

Wsad metalowy czysty, suchy, odtłuszczony (wodorek krzemu-porowatość), przed załadowaniem do pieca podgrzać do temp ok. 400^oC, tygiel wyczyszczony podgrzany do temp ok. 700^oC i obsypany boraksem, stosowanie żużla utleniającego (tenoryt, boraks, piasek gruboziarnisty płukany). Rafinacja: powietrzem(3-5min), azotem(4-7min), subs rozkładającymi się w temp rafinacji z wydzieleniem gazów. Odtlenianie: odtleniacze Ca, Be, Mg, Al, Ti, P, Na. Modyfikacja: Ti, B, Zr. Temp zal: 1040-1100. (Si: 2.8-4, Mn: 0.5-1.5, Zn 0.5-5, Fe 0.5-1.2)(Mn zwiększa odp na zużycie mech i chem, nie iskrzy, Fe zwiększa wł mech, Cynk zwiększa się lejność i szczelność, 3-5% zmniejsza odp na korozję, Rm+, A5-)

Brązy cynowe:

Żużel: odgazowanie tlenem jest możliwe wtedy gdy stop nie zawiera dużych ilości składników o dużym powinowactwie do tlenu. Tenoryt +boraks +piasek, lub tenoryt +soda +piasek. Rafinacja: przy użyciu gazów oczyszczających lub subs rozkładających się w temp procesu. Odtlenianie: P na dno kąpieli za pomocą zanurzaka mieszając. Modyfikacja: W, V, B, Ti, Zr i modyfikatory złożone. Temp zal: 1080-1120-piach, 1130-1160-metal. (Sn9-11, Zn1-7, 2-23, P0.5-1)(Cyna,P,Fe,cynk+przewodność elektr-, (formy piach)cyna+HB,Rm+A5-, do4%udarność rośnie, P poszerza zakres temp krzep, podwyższa odp na korozję, Rm+, A5-, cynk zwiększa zwartość i szczelność, U+, Rm+, A5-)

Brązy aluminiowe:

Odpady własne do 25%, reszta gąski. Celem użycia żużli jest: *ograniczenie procesu utleniania się wsadu met podczas nagrzewania, *odizolowanie met od atm pieca, *max absorpcja wtrąceń tlenkowych oraz gazowych, *zwiększenie własności stopów i odlewów, zwiększenie uzysków metalurgicznych. W skład wchodzą: fluorki i chlorki. Rafinacja: RM1, rzadziej mieszaninę N z Cl, C₂Cl₆, N(5-6min). Ilość RM1 0,1-0,2%- pod zanurzaniem i miesza. Odtlenianie: Mg(0,04-6), chlorek litu(0,03-4), beryl0,005-0,01), Na(0,02-3), Al(0,1-3). Modyfikacja: W,V,beryl,Ti,Zr(W+Be, V+Be). Temp zal: 1120-1180. (Al. 8-10.5, Fe2-4, Mn1-2)(Fe do ok. 4% U-, Rm,HB,A5+, poprawia lejność, Mn rozdrobienie str, Rm+, A5-, odp na korozję+, Ni wzrost odp na zużycie mech i korozję, wzrost wszystkich właściwości)

***PIECE

Omówienie pieców do topienia metalu, energia cieplna w procesie topienia.

Najczęściej stosuję się piece tyglowe w których można prowadzić rafinację żużlową i gazową. Podział pieców tyglowych:

• na paliwo stałe o dmuchu naturalnym i wymuszonym

• na paliwo ciekłe lub gazowe

• indukcyjne i oporowe

Piece płomienne stosowane do wytapiania metali nieżelaznych mogą być trzonowe lub obrotowe, w których metal bezpośrednio kontaktuje się z gazami spalinowymi. Poza tymi piecami można stosować piece elektryczne:

• łukowe o działaniu łuku pośrednim

• oporowe o nagrzewaniu wsadu przez promieniowanie

• indukcyjne kanałowe(rdzeniowe)

***BRĄZY

Brązy cynowe(B10, 10%Sn)stop odporny na roztwór soli,nieodporny na HNO3,HCl,silne zasady.Ilość złomu 40%.Raf żużlem CuO+boraks+ piasek w ilości 1:1.Raf gaz:azot 8-15min, powietrzem 3-4min. Odtlenianie:CuP10, 0.1%.Tem.zal metalu 1100-1150°C, Twybijania 250°C.Zast:silnie obciążone odlewy,łożyska i armatura wodna .(B101,10%Sn,1%P)fosfor zastępuje cynę, podnosi wł.ślizgowe.Ilość złomu 40%.Raf żużlem Na2CO3+boraks+piasek w ilości 2:2.Raf gaz: azot 8-15min,powietrzem 3-4min.Odtl CuSi10,0.1%.Tzal 1100-1150°C.Twybijania 250°C.Zas: wysokoobciążone,szybkoobrotowe,źle smarowane łożyska.(B103,10%Sn,3%Zn)tlenek cynku poprawia szczelność.Ilość złomu 40%. Raf żużlem CuO+boraks+piasek.Raf gazem:azot 8-15min, powietrzem3-4min. Odtl CuP10, 0.1%.Tzal 1100-1150°C. Twyb 250%.Zas: szczelne odlewy, przemysł okrętowy.

Brąz Sn-Zn-Pb(B476,B555,B663)armaty, dzwony.Ilość złomu 40%.Raf żużlem CuO+boraks+piasek w ilości 2-3%.Raf gaz: azotem 8-15min,powietrzem 3-4min.Odtlenianie CuP10,0.1%.Tzal 1100-1150°C. Zast :pracują przy ciśnieniu do 25atm,osprzęt pojazdów,silników, traktorów. Brązy aluminiowe(BA93:9%Al,3%Fe ,BA1032 :10%Al,3%Fe ,2%Mn,BA1044:10%Al,4%Fe,4%Ni) skurcz liniowy do 2,5%,brak żużla utleniającego.Ilość złomu 25%,raf żuż fluoryt+kryolit+NaCl(nie może być utleniający) ilość 2:1:1 raf: azot,argon, odtlenianie Na,Mg,Al., Tzal 1100-1200 Twy 400-500°C. Zas: wys odporność na korozje i utlenianie odp. na ścieranie łożyska.Brązy krzemowe BK42 4%Si,2%Fe BK331 3%Si,3%Zn,1%Fe, 1%Mn bardzo dobra lejność odp. ma korozję.Raf żużlem Na2CO3+ boraks+piasek, raf gaz: azot 7min, powietrze 3min Tzal 1000-1100, Twyb 600. Zas łożyska w walcarkach.

Brązy ołowiowe B1010 10%Sn 10%Pb, B525 5%Sn,25%Pb,B030 30%Pb łożyska, elementy pracujące na ścieranie.Raf żuż Na2C03+rudami+piasek Odtlenianie CuP10 Tzal 1050, Twyb 100-200 Zas łożyska tokarek, elementy szybkoobrotowe.Mosiądze manganowe MM55 5%Mn,5%Fe, MM58 5%Mn,8%Pb Raf żuż Na2CO+boraks+piasek, Odtlenianie Al. 0,1-0,2%Tzal 1000 Twyb 200 Zas elementy okretów.Mosiądz krzemowe MK802,8-4,5%Si,80%Cu Raf żuż Na2CO3+boraks+piasek, Raf gaz azot, Odtleń czyste Al. Tzal 1000, Twyb 500 Zas armatura parowa i wodna. Mosiądze aluminiowe MA67 67%Cu,2,5%Al, MA58 58%Cu 1,5%Mn, 2%Al,Fe Raf żuż kryolit, fluoryt+NaCl, raf gaz azot, Odtlenianie Al 0,1% Tzal1030-1100 Twyb 500-600 Zast armatura.

---