Ćwiczenie 6
Miedź i jej stopy
Ocenić różnice pomiędzy strukturami próbek 6.1 i 6.2 oraz 6.2 i 6.3 i wskazać, jaki mają wpływ na własności materiałów.
Struktura próbki 6.1 składa się z (jednej fazy) roztworu stałego α cynku w miedzi o sieci krystalicznej regularnej ściennie centrowanej A1. Roztwór ten cechuje się dobrą plastycznością w temperaturze pokojowej, a gorszą w zakresie 300 - 700 °C i dlatego mosiądze a takiej strukturze są obrabiane plastycznie na zimno. Cechuje je dobra lutowalność i odporność na korozje. Twardość tego mosiądzu wynosi 56 HB, wytrzymałość na rozciąganie Rm 320 MPa, granica plastyczności Re 100 MPa, wydłużenie A10 67%.
Natomiast struktura próbki 6.2 jest dwu fazowa (α + β) składająca się z mieszaniny kryształów roztworu stałego α i nadstruktury β', zawierające 39 - 45% cynku. W temperaturze powyżej 500 °C faza β ma większą plastyczność niż faza α, co powoduje podatność do przeróbki plastycznej na gorąco. Z tych mosiądzów produkuje się blachy, a przede wszystkim pręty o różnych przekrojach. Pręty te otrzymuje się na drodze wyciskania. Obróbka mechaniczna mosiądzów dwufazowych jest ułatwiona, gdyż obecność fazy β' powoduje tworzenie się kruchego i łamliwego wióra. Porównują właściwości mosiądze α posiadają wytrzymałość na rozciąganie 300 - 400 N/mm2 przy wydłużeniu A5 = 40 - 50%, zaś mosiądzów α + β' = 350 - 450 N/mm2, przy wydłużeniu A5 = 20 - 40%.Jch własności wytrzymałościowe można podwyższyć przez zgniot. Mosiądze te nie nadają się do pracy w temperaturze powyżej 150°C.
Próbka 6.3 to mosiądz odlewniczy dwufazowy o strukturze α + β'. Różni się ona kształtem ziaren ze względu na krzepnięcie dendrytyczne po odlaniu. Zawiera on dodatek stopowy ołowiu w ilości 1 - 2%, który polepsza lejność oraz obrabialność. Wytrzymałość na rozciąganie mosiądzów odlewniczych wynosi 200 - 500 N/mm2 (300 - 500 MPa) przy wydłużeniu A5 = 5 - 20% i twardości 70 - 120 HB. Mosiądz MO59 [CuZn39Pb2] znajduje szerokie zastosowanie, ponieważ cechuje się dobrą odpornością na korozję i ścieranie. Stosowany jest na części maszyn, armaturę wodną i parową pracującą w temperaturze nie przekraczającej 200°C.
Próbka 6.4 to brąz cynowy B10 [CuSn10]. Jego struktura jest jednofazowa składająca się z niejednorodnych kryształów α (ciemniejsze miejsca są bogatsze w miedź) oraz jasnych wydzieleń eutektoidu (α + δ). Faza δ cechuje się dużą kruchością, co uniemożliwia obróbkę plastyczną na zimno tych stopów. Brązy te są wykorzystywane na odlewy, ponieważ posiadają mały skurcz odlewniczy i dobrą lejność oraz wytrzymałe na ścieranie, korozję oraz temperatury rzędu 200 - 300°C. Stosuje się je na łożyska, ślimacznice, pierścienie uszczelniające.
Ocenić rodzaj materiałów, z których wykonane są elementy 1 - 4.
1 - mosiądz obrabiany plastycznie
2 - miedź obrabiana plastycznie
3 - mosiądz odlewniczy
4 - miedź obrabiana plastycznie