WYDZIAŁ INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ
POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ

LABORATORIUM MATERIAŁOZNAWSTWA

Materiały pomocnicze do ćwiczenia nr 5, pt.:

"WAŻNIEJSZE STOPY MIEDZI I ALUMINIUM
ORAZ SPOSOBY ICH UMACNIANIA (Przykłady)”

Opracował dr inż. Andrzej W. Kalinowski

Luty 1994

1. WIADOMOŚCI WSTĘPNE

Miedź jest metalem stosowanym przez człowieka od bardzo dawna. Badania archeologiczne wykazały, że była ona znana już 3000 lat przed nar. Chr. w starożytnym Egipcie. W pewnych okresach rozwoju materialnego dominowała jako tworzywo metaliczne wśród ówcześnie znanych zaledwie kilku metali. Od stopów jej z cyną epoka rozwoju cywilizacyjnego otrzymała nazwę "epoki brązu". Przeciętne właściwości miedzi wyzarzonej zawiera tabela nr l.

Jednym z najpóźniej poznanych przez człowieka metali, który zrobił zawrotną karierę jako główny składnik stopów. konstrukcyjnych jest aluminium (glin). W postaci metalicznej wyodrębniony został w 1825 roku. Na skalę przemysłową aluminium i jego stopy zaczęto stosować dopiero w pierwszym dziesięcioleciu XX wieku. Prawie 70 lat potrzeba było na wynalezienie opłacalnych metod uzyskiwania metalicznego aluminium.
Właściwości mechaniczne aluminium wyżarzonego o czystości 99, 7%Al podano w tablicy l.

Tablica l

Właściwości mechaniczne i niektóre fizyczne miedzi i aluminium

Metal	Właściwości mechaniczne					Odmiany alotropowe	Gęstość przy 20°C	Temperatura topnienia
		Rm	R02	HB	A10				Z
		MPa	MPa		%		%		g/cm^3	°C
Cu	210-240	25-40	30-40	40-60	ok. 60	brak	8,94	1,083
Al. (99,7%Al)	60-70	20-30	18	35-45	97-99	brak	2,703	660

Z przeglądu zestawionych w tablicy 1 właściwości wytrzymałościowych miedzi i aluminium wynika, że są one niskie. Dlatego w postaci czystej nie znalazły one zastosowania jako materiały konstrukcyjne. Inne jednak ich cechy fizyczne, niezwykle cenne, jak dobre przewodnictwo elektryczne, cieplne, odporność na korozję atmosferyczną (wynikającą z pasywującego działania szczelnie przylegających do powierzchni tlenków) odporność na działanie wielu kwasów i zasad, spowodowały zastosowanie techniczne:

Cu - w przemyśle elektrotechnicznym, chemicznym, elektronicznym, energetycznym itp.,

Al. - w przemyśle spożywczym, elektrotechnicznym, chemicznym i energetycznym.

Aby wykorzystać i częściowo zachować pożyteczne cechy fizyczne miedzi i aluminium a jednocześnie podnieść ich właściwości wytrzymałościowe sporządza się na ich podstawie bardzo dużo stopów od których wymaga się różnych właściwości fizycznych i chemicznych. Duża ich część stanowi grupę materiałów konstrukcyjnych posiadających niekiedy kilkakrotne większe właściwości wytrzymałościowe niż czyste aluminium czy miedź. Dla porządku należy odnotować, że obok umocnienia odkształceniowego (ćw. nr 3) najstarszą metodą stosowaną do metali w celu podwyższenia ich właściwości wytrzymałościowych jest nazywane współcześnie umacnianie roztworowe. Istota jego polega na tym, że atomy pierwiastków rozpuszczonych w sieci metalu podstawowego tworzą roztwory różnowęzłowe lub międzywęzłowe. Różnice średnic atomów pierwiastków stopów i atomów metalu będącego rozpuszczalnikiem, przypadkowo lub w
sposób uporządkowany (roztwory uporządkowane) ułożone w sieci przestrzennej roztworu, powodują lokalne odkształcenia sprężyste.

Nie wnikając w szczegóły poglądów na mechanizm umocnienia obcymi atomami w roztworze, można powiedzieć, że wzrost naprężeń spowodowany odkształceniem sprężystym sieci składnika podstawowego przez atomy składnika stopowego powoduje wzrost naprężeń niezbędnych dla uruchomienia poślizgu dyslokacji i utrudnienia pokonania przez dyslokację przeszkód w czasie poślizgu poprzecznego. W sumie powoduje to wzrost właściwości wytrzymałościowych a przykładem tego jest wzrost granicy plastyczności stopów miedzi będących roztworami (rys. 1 ).

Występowanie zmiennej rozpuszczalności w stanie stałym w roztworze, daje teoretyczne podstawy zastosowania metody umocnienia wydzieleniowego, której realizacja polega na obróbce cieplnej złożonej z dwóch zabiegów: przesycania i starzenia. W pierwszym zabiegu stop wygrzany zostaje w temperaturze t₁-nieco powyżej krzywej zmiennej rozpuszczalności w celu rozpuszczenia jednej z faz równowagowych występujących w temperaturach poniżej krzywej zmiennej rozpuszczalności (rys. 2).

Rys. 1. Wpływ pierwiastków stopowych na granicę plastyczności miedzi

Rys. 2. Schemat przedstawiający temperatury, z której przesyca się stop o składzie I

Stop przetrzymuje się przez pewien okres czasu w tej temperaturze aby nastąpiło pełne rozpuszczenie fazy β i ujednorodnienie składu chemicznego a następnie szybko schładza w celu zatrzymania składnika β w roztworze α.

Stop przesycony znajduje się w stanie metastabilnym. Zyskuje nieco na wzroście właściwości wytrzymałościowych w stosunku do stopu będącego w stanie wyżarzonym, jednocześnie posiada dość dobre właściwości plastyczne co z punktu technologicznego ma duże znaczenie, gdyż można go obrabiać plastycznie (kształtować w elementy użytkowe). Po pewnym czasie stop w sposób naturalny (samoistny) lub podgrzewany (sztuczny) powraca do stanu równowagi.

Istniejący w roztworze stałym przesyconym nadmiar energii swobodnej jest siłą napędową procesów stwarzających tendencję do zbliżania się do stanu równowagowego. W początkowym stadium starzenia wytworzą się stany przedwydzieleniowe polegające na gromadzeniu się atomów przesycających w pewnych obszarach roztwory stałego.

Powodują one silne odkształcenie sieci a więc utrudniają ruch dyslokacji i w ten sposób wywołują wzrost wskaźników wytrzymałościowych. Starzenie przeprowadza się w taki sposób aby uzyskać stany przedwydzieleniowe, gdyż wtedy stop osiąga najwyższe wartości Rm, Re (R₀₂) i H.

Nadmierne wydłużenie czasu starzenia sztucznego (stop jest wygrzewany w temperaturach poniżej krzywej zmiennej rozpuszczalności) powoduje niekorzystny efekt przestarzenia przejawiający się utworzeniem w mikrostrukturze stopu faz równowagowych (na schemacie - rys. 2, fazy β i w konsekwencji spadek wskaźników wytrzymałościowych.). Takie obróbki stosuje się do niektórych stopów aluminium (np. durali), stopów miedzi (np. brązów berylowych).

Kształtowanie mikrostruktury a więc i właściwości stopów odlewniczych niekiedy przeprowadza się już w procesie krystalizacji pierwotnej stopu. Przez dodawanie do kąpieli metalicznej pewnych, w niewielkich ilościach składników (modyfikatorów) powoduje się zmiany mikrostruktury. Zaznaczyć jednak należy, że zmiany te nie są spowodowane zmianami składu chemicznego lecz zmianą przebiegu krystalizacji Takie procesy
przeprowadza się zazwyczaj tuż przed odlaniem stopu i nazywa się je modyfikacją Celem głównym modyfikacji jest uzyskanie drobnego i o korzystnych kształtach ziarna. Osiąga się ten cel głównie przez wytworzenie w ciekłym metalu dodatkowych ośrodków krystalizacji (zarodkowanie heterogeniczne) i gromadzeniu się na powierzchni międzyfazowej ciecz-ciało stałe atomów bądź cząsteczek modyfikatora, które wpływają na proces wzrostu, kryształu, stopień przechłodzenia i przesunięcie punktów charakterystycznych w układzie (np. eutektyki).

Dla niektórych stopów miedzi np. brązów aluminiowych możliwe jest zastosowanie obróbki cieplnej polegającej na hartowaniu i odpuszczaniu, podobnie jak ma to miejsce w stali.

2. STOPY MIEDZI I ALUMINIUM.

Do stopów miedzi jak i aluminium stosuje się różne kryteria podziału, z których najważniejszymi są:

- skład chemiczny, stąd podział na stopy dwu, trzy i wieloskładnikowe,

- budowa fazowa tj. jedno, dwu i wielofazowe,

- zastosowania do określonych technik wytwarzania tj. obróbki plastycznej (na zimno lub na gorąco) i do odlewania.

Dużą część tych stopów poddawana zostaje różnym obróbkom cieplnym w celu przebudowy mikrostruktury i osiągnięcia określonych właściwości.

2.1. WAŻNIEJSZE STOPY MIEDZI.

W każdym metalu istnieje pewna grupa pierwiastków trudno usuwalnych pochodzących z rudy bądź procesów metalurgicznych, które zaliczamy do zanieczyszczeń. Przy czym dopuszczalna ich ilość w dużej mierze zależy od zastosowania metalu do określonego wyrobu. Np. w odlewach z miedzi czy jej stopów pracujących w niezbyt trudnych warunkach wiele pierwiastków-zanieczyszczeń nie będzie miało wielkiego praktycznego znaczenia. Jeżeli jednak miedź ma służyć do wyrobu przewodów elektrycznych to każdy znajdujący się w niej inny pierwiastek, nawet w niewielkich ilościach powodować będzie obniżenie przewodności elektrycznej (rys. 3).

Rys. 3. Wpływ zanieczyszczeń na przewodność elektryczną miedzi wg Addkis'a

Do szczególnie niepożądanych zanieczyszczeń miedzi obniżających jej właściwości wytrzymałościowe jak i technologiczne należą: bizmut, ołów i tlen.

Bizmut i ołów praktycznie nie rozpuszczają się w miedzi i w procesie krystalizacji krzepną jako ostatnie lokalizując się na granicach ziarn miedzi w formie małych wydzieleń. Z uwagi na niskie temperatury topnienia (Bi - 271,3°C; Pb - 327,4°C) wywołują kruchość miedzi "na gorąco" co uniemożliwia jej obróbkę plastyczną (następuje pękanie). Ujemny wpływ tych zanieczyszczeń ujawnia się już przy bardzo małych stężeniach stąd
dopuszczalna zawartość w miedzi bizmutu wynosi 0,002% a ołowiu 0,005%.

Tlen wiąże się z miedzią, tworząc tlenek miedziawy Cu₂O, który z miedzią tworzy eutektykę krzepnącą w temperaturze 1066°C i zawierającą 0,39% tlenu. Nie powoduje ona kruchości na gorąco, ale obniża właściwości plastyczne. W przypadku wyżarzania miedzi (np. rekrystalizującego) w środowisku zawierającym wodór, dyfunduje on w głąb miedzi i redukuje napotkane tlenki. W wyniku reakcji:

Cu₂O+H₂ ⇒ 2Cu+H₂O,

tworzą się cząstki pary wodnej, które w podwyższonej temperaturze powodują pęknięcia wewnętrzne miedzi. Takie zjawisko nazwano „chorobą wodorową”. Miedź dotknięta nią jest krucha - traci właściwości plastyczne oraz wytrzymałościowe i nie nadaje się do obróbki plastycznej.

Z uwagi na szerokie zastosowanie miedzi i stawiane jej wymagania co do właściwości wytrzymałościowych, stosuje się do niej obróbkę plastyczną na zimno lub wprowadza różne składniki stopowe w ilości nie przekraczającej zwykle 2% (PN-63/H-87053). Miedź taką nazywa się w zależności od składnika. miedzią arsenową, miedzią kadmową itd. (tablica 2).

Tablica 2

Rodzaje miedzi w zależności od składnika stopowego o zawartości poniżej 2% (PN-63/H-87053)

Lp.

Rodzaj miedzi

Znak

Cecha

Pierwiastek stopowy

Zawartość pierwiastka stopowego

Ilość zanieczyszczeń

Główne zastosowania

%

%

1

Miedź arsenowa

CuAs

MR

As

0,5 - 0,8

0,3

Aparatura chemiczna

2

Miedź cynkowa

CuZn2

MZ2

Zn

1,8 - 3,2

0,1

Aparatura chemiczna

3

Miedź cynowa

CuSn1

MC1

Sn

0,95 - 1,25

0,1

Aparatura chemiczna

4

Miedź kadmowo-krzemowa

CuCdSi

MDK

Cd, Si

0,2 - 0,3 0,05 - 0,01

0,1

Aparatura chemiczna

5

Miedź kadmowa

CuCd1

MD1

Cd

0,9 - 1,2

0,1

Aparatura chemiczna

6

Miedź chromowa

CuCr

MH

Cr

0,4 - 1,2

0,3

Aparatura chemiczna

7

Miedź srebrowa

CuAg

MS

Ag

0,025 - 0,25

0,1

Luty

8

Miedź srebrowa

CuAg1

MS1

Ag

0,5 - 1,0

0,1

Luty

9

Miedź srebrowa

CuAg2

MS2

Ag

1,85 - 2,15

0,1

Druty wspornikowe do lamp elektronowych

10

Miedź tellurowa

CuTe

ME

Te

0,3 - 1,1

0,1

Dysze do palników gazowych, radary, urządzenia tele i radiotechniczne

Stopy miedzi zawierają zwykle od 2% do 50% składników stopowych i dzielą się na trzy zasadnicze grupy: mosiądze, brązy i miedzionikle. Dalsze ich podziały opierają się, jak wcześniej napisano, na budowie fazowej i związanym z nią przeznaczeniu do odpowiedniej technologii wytwarzania (formowania plastycznego, odlewania).

2.1.1. MOSIĄDZE.

Mosiądze są to stopy miedzi, w których głównym składnikiem stopowym jest cynk. Praktyczne znaczenie mają stopy zawierające od 2% do 45% Zn. Większa bowiem zawartość cynku powoduje tworzenie się twardych faz międzymetalicznych i zwiększa kruchość stopów tak, że stają się one praktycznie mało przydatne.

Rys. 4. Mikrostruktura mosiądzu: a - jednofazowego w stanie wyżarzonym (α), b - dwufazowego (α + β') w stanie odlanym.

Rys 5. Fragment wykresu równowagi faz układu Cu-Zn

Jak wynika z wykresu układu (rys. 5) stopy do zawartości 38% cynku posiadają budowę jednofazową α stanowiącą roztwór stały cynku w miedzi (rys. 4a).

Właściwości mechaniczne mosiądzów jednofazowych wzrastają z zawartością cynku (umocnienie roztworowe, rys. 6).

Rys. 6. Właściwości mechaniczne mosiądzu w zależności od zawartości cynku i mikrostuktury

Ponieważ są one plastyczne to dalszy wzrost właściwości wytrzymałościowych można osiągnąć przez umocnienie odkształceniowe.

Rys. 7. Zmiana właściwości mechanicznych mosiądzu CuZn30 w zależności od stopnia odkształcenia na zimno

Stopy Cu-Zn zawierające więcej jak 38% Zn mają budowę dwufazową (α+β') Faza β' jest roztworem stałym uporządkowanym na bazie związku elektronowego CuZn Nie wykazuje ona cech plastycznych i jest krucha. Powyżej temperatury 454°C-468°C ( w zależności od zawartości Zn, linia przerywana na wykresie, rys.4) ulega przemianie porządek-nieporządek (β' ⇒ β). W stanie nieuporządkowanym β jest plastyczna, dlatego mosiądze dwufazowe obrabia się plastycznie na gorąco.

Jak wynika z wykresu układu (rys. 6) największe wydłużenie (A) osiąga mosiądz zawierający ok. 30% Zn a wytrzymałość Rm przy 45% Zn. Z chwilą pojawienia się fazy β' właściwości plastyczne dość szybko maleją, zaś wytrzymałość Rm dopiero powyżej 45% Zn. Na podstawie właściwości mechanicznych uwarunkowanych zawartością cynku, pod względem technologicznym mosiądze dzieli się na. jednofazowe (poniżej 36% Zn) do
obróbki plastycznej na zimno i mosiądze dwufazowe (α+β') do obróbki plastycznej tylko na gorąco. Te ostatnie stanowią również grupę mosiądzów odlewniczych.

Prócz dobrych właściwości mechanicznych, które zadecydowały o szerokim zastosowaniu mosiądzów, wskazują one dobrą odporność na korozję atmosferyczną przy czym odporniejsze są pod tym względem mosiądze jednofazowe. Mosiądze wykazują jednak pewną wrażliwość na korozję naprężeni ową (sezonowe pękanie) wywołaną współdziałaniem naprężeń własnych i niektórych gazów (np. amoniaku) znajdujących się w
środowisku. Zastosowanie techniczne mosiądzów zarówno jedno jak i dwufazowych jest bardzo rozległe, trudne do wyliczenia.

Np. w zależności od zawartości Zn wykonuje się z nich takie elementy jak rurki chłodnicze, łuski do amunicji, blachy do głębokiego tłoczenia, blachy do platerowania, elementy sprężyste, elementy maszyn kute i prasowane na gorąco i wiele innych.

W wyniku obróbek plastycznych na zimno i cieplnych (wyżarzanie rekrystalizujące) uzyskuje się mosiądze "miękkie" (łatwo dające się odkształcać) lub umocnione (mało plastyczne). Zależnie od tych cech wyróżnia się stany: wyżarzony, półtwardy, twardy i sprężysty Wartości wskaźników mechanicznych tych stanów podano w tablicy 3.

Tablica 3

Wartości Rm i A mosiądzu CuZn37 w różnych stanach

Stan	Wytrzymałość na rozciąganie Rm	Wydłużenie A
		MPa	%
Wyżerzony	290	45
Półtwardy	350	25
Twardy	400	15
Sprężysty	520	5

Mosiądze odlewnicze o zawartości zwykle 38-42% Zn mają budowę dwufazową, po odlaniu dendrytyczną (rys. 5b), a po obróbce plastycznej na gorąco budowę komórkową.

Charakteryzują się one dobrą lejnością tj. dobrym wypełnianiem form (cecha ta związana jest z małą lepkością ciekłego metalu). W zależności od warunków krystalizacji odlewy z tego samego stopu mogą uzyskiwać różną wielkość ziarna co wpływa na właściwości mechaniczne stopu np.: odlewy wykonane w formach piaskowych (wolniejsze odbieranie ciepła) będą miały większe ziarno od odlewów kokilowych (metalowych-chłodzenie szybsze). Ze względu na znaczną odporność korozyjną największe zastosowanie mosiądzów odlewniczych znajduje w produkcji armatury sanitarnej, gazowej, hydraulicznej nisko i wysokociśnieniowej .

Znaczącą grupę stopów Cu-Zn stanowią mosiądze wieloskładnikowe, do których wprowadza się takie pierwiastki jak Pb, Fe, F, P, Mn, Sn, Al, Ni, Si i inne. Wchodzą one prócz Pb, Fe, i P do roztworów stałych α i β' powodując ich umocnienie. Obok tego zmniejszają rozpuszczalność Zn w Cu ( Fe i Mn ) lub powiększają zakres rozpuszczalności cynku (Sn, Al, Si). Wpływają także modyfikująco na przebieg krystalizacji.

Poszczególna ich rola jest następująca:

Pb - polepsza skrawalność (powoduje łamliwość wióra), do zawartości 1% nie wpływa na właściwości mechaniczne; w odlewach powoduje „uszczelnienie” rzadzizn i porów materiału,

P - z miedzią tworzy Cu₃P, który utwardza stop i zwiększa odporność na ścieranie, ilość jego zwykle nie przekracza 0,5%,

Fe - występuje w mikrostrukturze jako odrębna faza o zmiennej rozpuszczalności w miedzi w stanie stałym co umożliwia zastosowanie do stopu utwardzania wydzieleniowego; udział w stopie Fe nie przekracza 1%.

Mn, Ni - podwyższa właściwości mechaniczne, a mangan dodatkowo jeszcze wpływa modyfikująco. Zawartość każdego z tych pierwiastków waha się w granicach 2%.

Sn i Al. - zwiększają odporność na korozję atmosferyczną i w wodzie morskiej, podwyższają również Rm i twardość. Przeciętna zawartość cyny w stopach wynosi 1% a aluminium 3%.

Stosowanie w wielu przemysłach i wyrobach mosiądzów wieloskładnikowych spowodowane jest zastępowaniem niemi drogich (z uwagi na cynę) brązów cynowych. Np. mosiądze cynowe (CuZn28Sn1), aluminiowe (CuZn2lAl2), manganowe (CuZn40Mn) stosuje się w przemyśle okrętowym na rury chłodnic, na odlewy armatury i części maszyn czy śruby okrętowe (CuZn50Mn3Fe). Dzięki dobrym właściwościom sprężystym mosiądz niklowy (CuZn29Ni6) używany jest na rury i membrany manometrów.

Typowymi mosiądzami wieloskładnikowymi, odlewniczymi są: CuZn43Mn4Pb3Fe stosowany na części maszyn, łożyska ślizgowe i armaturę w budownictwie okrętowym oraz CuZn50Mn3Fe na słabo obciążone duże części maszyn i silników.

2.1.2. B RĄZ Y

Nazwa brąz w zasadzie obejmuje stopy miedzi ze wszystkimi pierwiastkami poza cynkiem i niklem jako głównymi składnikami.

Techniczne zastosowanie mają następujące stopy:

-brąz cynowy do ok. 15% Sn,

-brąz aluminiowy do 11% Al,

-brązy ołowiowe do 35% Pb,

-brązy manganowe do 5% Mn,

-brązy krzemowe do 4% Si,

-brązy berylowe do 2,5% Be.

Oprócz wymienionych brązów dwuskładnikowych istnieje, podobnie jak w mosiądzach, duża grupa brązów wieloskładnikowych o zróżnicowanych właściwościach mechanicznych, fizycznych i chemicznych.

2.1.2.1. Brązy cynowe.

Brązy cynowe są dwu i wieloskładnikowe. Z nazwy wynika, że głównym składnikiem stopowym jest cyna. Z uwagi na jej koszt i uzyskanie określonych właściwości do brązów cynowych wprowadza się jeszcze cynk, ołów, fosfor i inne pierwiastki. Fragment układu równowagi Cu-Sn stopów praktycznie stosowanych pokazano na rys. 8.

Przy małych zawartościach (<6%) cyny występuje faza α będąca roztworem stałym cyny w miedzi. Rozpuszczalność cyny w miedzi w temperaturze 520°C wynosi 15,8% i dość szybko maleje. Ze względu na małą szybkość dyfuzji cyny w miedzi w rzeczywistych warunkach technicznych nie uzyskuje się stanu równowagi. Mikrostruktury otrzymane w takich warunkach przedstawiają wykresy, na których poniżej 520°C rozpuszczalność cyny w miedzi nie ulega zmianie co przedstawia linia przerywana na wykresie (rys. 8).

Rys. 8. Fragment wykresu układu równowagi Cu-Sn

Duża rozpiętość między linią solidus i likwidus sprzyja skłonności brązów cynowych do segregacji: obok niejednorodnej fazy α pojawiają się fazy występujące przy wyższych stężeniach cyny.

W układzie, w warunkach równowagi zachodzi szereg przemian: faza β (roztwór na bazie fazy elektronowej, CuSn o stężeniu elektronowym 3/2) w temperaturze 586°C eutektoidalnie rozpada się na mieszaninę (α + γ), faza γ w temperaturze 520°C również ulega rozpadowi eutektoidalnemu na mieszaninę (α + δ), a z kolei δ (roztwór na bazie fazy elektronowej, Cu31Sn8,21/13) w temperaturze 350°C także eutektoidalnie rozpada się na mieszaninę (α + ε). Praktycznie ten ostatni rozpad jednak nie zachodzi z powodu powolnej dyfuzji cyny w miedzi. Chcąc uzyskać stan równowagi należałoby przez bardzo długi okres czasu wygrzewać stop w temperaturach bliskich 350°C. Tak więc w brązach cynowych, przydatnych technicznie, w temperaturze normalnej w mikrostrukturze składnikiem eutektoidu jest faza δ.

W odlewach z brązów cynowych wskutek segregacji wywołanej warunkami krystalizacji występują struktury nierównowagi. Np. w odlewach piaskowych eutektoid pojawia się już powyżej 8% Sn, a w kokilowych już od 5% Sn. Powstałe segregacje można usunąć stosując długotrwałe wyżarzania ujednoradniające w temperaturze 700 - 750°C. Podczas tego wyżarzania eutektoid (α + δ) ulega rozpuszczeniu i tworzy się w miarę jednorodna faza α.

Stopy o budowie jednofazowej wykazują dość dobre właściwości plastyczne i mogą być poddawane obróbce plastycznej, po której uzyskają budowę komórkową (ziarno równoosiowe) z licznymi bliźniakami. Obecność eutektoidu w stopie powoduje wyraźne obniżenie właściwości plastycznych, gdyż faza b jest twarda i krucha. Wpływ cyny na właściwości mechaniczne brązów cynowych ilustruje rys. 9.

Rys. 9. Wpływ zawartości cyny na właściwości mechaniczne brązu w stanie lanym

Brązy do obróbki plastycznej na zimno Zawierają do 8% Sn. Najczęściej stosowanym z tej grupy brązami są: CuSn4, CuSn7 i CuSn8. Po obróbce plastycznej brązy te wykazują dobre właściwości mechaniczne (rys. 10) i stosowane są w formie blach, prętów, drutów, rurek na różne elementy przyrządów pomiarowych, precyzyjnych, siatki, sprężyny, membrany itp. Charakteryzują się również bardzo dobrą odpornością na korozję w warunkach atmosferycznych jak i w wodzie morskiej Nie są wrażliwe na korozję naprężeniową.

Rys. 10. Zmiana właściwości mechanicznych brązu CuSn7P w zależności od stopnia odkształcenia na zimno

Brązy zawierające powyżej 8% Sn (zwykle ok. 10%) stosowane są na odlewy części maszyn silnie obciążone i pracujące na ścieranie (koła zębate, ślimacznice, wirniki pomp, panewki itp.). Dodatek ok 1% fosforu do brązu (brąz fosforowy Cu10SnP) powoduje wzrost twardości, odporności na ścieranie i poprawia właściwości ślizgowe, dzięki pojawieniu się w mikrostrukturze nowej fazy - Cu₃P. Typową mikrostrukturę tego brązu pokazano na rys. 11. Fosfor w obu rodzajach brązów (do obróbki plastycznej i odlewniczych) stosowany jest również jako odtleniacz.

Jako dodatki stopowe do brązów wieloskładnikowych wprowadza się cynk (substytut drogiej cyny), ołów i inne jeszcze pierwiastki. Do 8% cynk rozpuszcza się w fazie α, polepsza lejność i podnosi właściwości wytrzymałościowe, ale dwukrotnie mniej jak cyna. Ołów nie rozpuszcza się w α ani też δ, stanowi w mikrostrukturze oddzielną fazę. Polepsza właściwości ślizgowe i skrawalność oraz zabezpiecza przed mikroporowatością odlewu. Typowym przedstawicielami brązów odlewniczych wieloskładnikowych są: CuSnlOZn3, CuSn6Zn6Pb3.

Rys. 11. Mikrostruktura brązu CuSn10P w stanie lanym.

2.1.2.2. Brązy aluminiowe.

Techniczne zastosowanie mają brązy do zawartości 11% Al. Maksymalna rozpuszczalność aluminium w miedzi w temperaturze 565°C (eutektoidalnej) wynosi 9,4% i do temperatury normalnej nie ulega zmianie (rys. 12). W tym zakresie stężeń tworzy się stały roztwór aluminium w. miedzi, którego właściwości wytrzymałościowe rosną wraz ze wzrostem zawartości Al (rys. 12). W stopach zawierających więcej jak 9,4% Al i w temperaturach wyższych od 565°C pojawia się faza β, która jest roztworem stałym na bazie
fazy elektronowej Cu₃Al o stężeniu elektronowym 3/2.

Rys. 12. Fragment wykresu układu Cu-Al.

W temperaturze 565°C faza ta ulega eutektoidalnemu rozpadowi na mieszaninę (α + γz) Faza γ z jest roztworem na bazie kolejnej fazy elektronowej (Cu₉Al₄) o stężeniu elektronowym 21/13.

Eutektoidalny rozpad fazy β można zahamować przez szybkie chłodzenie co powoduje bezdyfuzyjną przemianę (β⇒β'), w wyniku której uzyskuje się iglastą strukturę (rys. 14). Ma ona typowe cechy przemiany martenzytycznej. W odróżnieniu od przemiany martenzytycznej w stalach jest ona odwracalna tzn. w warunkach szybkiego nagrzewania β'⇒β (Uwaga: w literaturze dotyczącej brązów aluminiowych przez β' oznacza się fazę martenzytyczną, a przez β₁ fazę uporządkowaną, bowiem i w brązach aluminiowych powyżej 11% Al zachodzi przemiana nieporządek-porządek: β ⇒ β₁).

Rys. 13. Zmiany właściwości mechanicznych brązów aluminiowych w stanie lanym w zależności od zawartości aluminium

Rys. 14. Mikrostruktura brązu aluminiowego CuAl10Fe3Mn2: a - wyżarzonego, b - zahartowanego

Przemianę martenzytyczną zachodzącą w brązach wykorzystuje się w celu podwyższenia ich właściwości wytrzymałościowych. Np. brąz CuAl10Fe3Mn hartuje się z temperatury 950°C i odpuszcza 400°C-500°C w ciągu 2-4 godzin. Po takich zabiegach Rm wynosi 700 MPa , twardość 250 HB a Alo ok. 10%. Wartości te zbliżone są do wartości uzyskiwanych w stalach.

Jednofazowe brązy zawierające do 8% Al można również umacniać odkształceniowo uzyskując znaczne efekty wzrostu właściwości wytrzymałościowych (rys. 15).

Rys. 15. Zmiana właściwości mechanicznych brązu aluminiowego, jednofazowego o zawartości 8% Al. W zależności od stopnia odkształcenia na zimno

Wieloskładnikowe brązy aluminiowe zawierające od 9% do 11% Al, <5%Fe, <6% Ni, <4%Mn stosowane są jako stopy odlewnicze i do obróbki plastycznej na gorąco. Do grupy tej należą często stosowane brązy CuAl10Fe3Mn2 i CuA110Ni4Fe4, które poddaje się również hartowaniu i odpuszczaniu (ulepszaniu cieplnemu).

Brązy aluminiowe wykazują dobre właściwości mechaniczne w normalnych i podwyższonych temperaturach, są odporne na ścieranie. Wykazują dobrą odporność na korozję atmosferyczną i w wodzie morskiej, którą zawdzięczają tworzącej się na powierzchni szczelnej warstewce Al₂O₃.

Brązy aluminiowe stosuje się do wyrobu elementów narażonych na ścieranie, tulejki łożysk, koła zębate, wirniki pomp, śruby napędowe do statków, części przyrządów pomiarowych itp. Są one stopami konkurencyjnymi do brązów cynowych.

2.1.2.3. Brązy krzemowe.

Znacznie praktyczne mają stopy do zawartości 3-4% Si. Jak wynika z wycinka wykresu układu równowagi Cu-Si (rys. 16) maksymalna rozpuszczalność krzemu w miedzi w temperaturze 842°C wynosi 5,3%. Wraz z obniżeniem temperatury rozpuszczalność Si maleje do ok. 3% w temperaturze normalnej. W temperaturze 555°C wtórny roztwór χ ulega rozpadowi eutektoidalnemu na mieszaninę (α + γ). Faza γ jest roztworem na bazie związku Cu₃Si.

Składnikami stopowymi tych brązów są: Mn, Fe, Zn i Ni. Do roztworu a wchodzi Mn, Ni i Zn silnie zmniejszając rozpuszczalność krzemu. Żelazo natomiast tworzy fazy międzymetaliczne FeSi lub Fe₃Si powodując. wzrost właściwości wytrzymałościowych. Mangan zwiększa odporność na korozję a Zn lejność.

Rys. 16. Fragment wykresu równowagi faz układu Cu-Si

Stop CuSi3Mn1 przeznaczony jest do obróbki plastycznej na zimno. po której uzyskuje wysokie właściwości wytrzymałościowe (rys. 17). Stop ten stosowany jest na sprężyny, części aparatury chemicznej, części maszyn pracujących na ścieranie. Do stopów odlewniczych należy brąz CuSi3Zn3Mn używany do wyrobu kół zębatych, panewek łożysk ślizgowych, części pomp itp. Z uwagi na słabe iskrzenie przy uderzeniu, brązy krzemowe stosowane są do wytwarzania elementów aparatury dla przemysłów petrochemicznego i gazowniczego.

2.1.2.4. Brązy berylowe.

W praktyce stosowane są brązy berylowe do zawartości 2,5% Be. Innymi składnikami wprowadzanymi w niewielkich ilościach są: Ni, Ti i czasami Co. Składniki te powodują podwyższenie właściwości mechanicznych, rozdrobnienie i stabilizację ziarna (Ti). W układzie istnieje zmienna rozpuszczalność berylu w miedzi co daje podstawy do stosowania utwardzania dyspersyjnego (rys. 18). W temperaturze 575°C faza β ulega rozpadowi eutektoidalnemu na mieszaninę (α + γ).

Wzrost właściwości wytrzymałościowych sprężystych w brązach najczęściej stosowanych-CuBe2Ni i CuBe2NiT, uzyskuje się po zastosowaniu obróbki plastycznej na zimno lub utwardzania dyspersyjnego (czasami te obróbki łączy się ze sobą). Brązy te przesyca się z temperatury 800°C-820°C a następnie starzy w temperaturze 300°C-350°C w czasie 2 godzin. W stanie przesyconym brązy berylowe wykazują dobre właściwości plastyczne i można je odkształcać na zimno. Po starzeniu Rm osiąga wartość ok. 1200 MPa tj. wzrost ponad 2-3 krotnie w odniesieniu do stanu przesyconego. Podobnie rośnie również twardość (od 130 HB do 320 HB).

Głównie brązy berylowe stosuje się do wyrobu sprężyn, membran, elementów sprężystych, aparatury precyzyjnej, elektrycznej itp. Cechuje ten rodzaj brązów dobra przewodność elektryczna i brak iskrzenia przy uderzeniach stąd zastosowanie w przemysłach produkujących łatwopalne i wybuchowe substancje. Są też one odporne na korozję. Beryl jest drogim składnikiem tych stopów i pamiętać należy, że jest silnie toksyczny.

Rys. 17. Zmiana właściwości mechanicznych brązu CuSi3Mn1 w zależności od stopnia odkształcenia na zimno

Rys. 18. Fragment wykresu równowagi faz układu Cu-Be

2.1.2.5. Brązy ołowiowe.

Brązy ołowiowe zawierają do 35% Pb. Wskutek praktycznie braku wzajemnej rozpuszczalności w stanie stałym mikrostruktura ich złożona jest z mieszaniny ziarn miedzi i ołowiu. Stopy te są stosunkowo miękkie dlatego w celu ich umocnienia do niektórych gatunków wprowadza się cynę (do 10%). Charakteryzują się one dobrymi własnościami ślizgowymi stąd głównie stosuje się je do wyrobu łożysk ślizgowych współpracujących z utwardzonymi czopami wałów przy dużych prędkościach obwodowych i naciskach. Praktycznie stosowanymi stopami są CuPb30, CuPb35 i CuPb10Su10.

2.2. WAŻNIEJSZE STOPY ALUMINIUM.

Aluminium charakteryzuje się dużą plastycznością (tablica 1), dobrą zgrzewalnością, dobrą przewodnością elektryczną stanowiącą 65% przewodności miedzi i małą gęstością. Aluminium odporne jest na działanie korozji atmosferycznej (pokrywa się szczelną, pasywującą warstewką Al2O3 ), wody, dwutlenku siarki, wielu kwasów organicznych i związków azotowych. Wrażliwe jest natomiast na działanie zasad, a więc wody morskiej, wodorotlenków sodu i wapnia oraz związków rtęci. Stopy Al na ogół wykazują wrażliwość
na korozję, dlatego niektóre z nich pokrywa się warstewką czystego aluminium (plateruje). Dla zwiększenia odporności korozyjnej aluminium i jego stopów, poddaje się je anodowemu utlenianiu (tzw. eloksalacji).

Wytworzona warstewka tlenkowa o grubości od 0,001 do 0,15 mm w zależności od stanu początkowego powierzchni może być matowa lub błyszcząca. Po dodaniu w czasie procesu, barwników osiąga się efekt dekoracyjny co ma estetyczne znaczenie dla produkcji aparatury pomiarowej, elektronicznej, przyrządów precyzyjnych itp.

W zależności od procesu otrzymywania, wyróżnić można aluminium hutnicze (produkowane w kilku gatunkach - A00, A0, A1, A2) zawierające od 0,2% do 1 % zanieczyszczeń i aluminium rafinowane (również kilka gatunków-ARO, AR1, AR2) posiadające od 0,005% do 0,05% zanieczyszczeń. Najczęściej zanieczyszczeniami Al są: Fe, Si, Cu, Zn, Ti, które obniżają przewodność elektryczną, właściwości plastyczne i odporność korozyjną. Jak jednak wcześniej wspomniano, pojęcie "zanieczyszczenie" z punktu technicznego należy traktować względnie i odnosić do zasadniczej cechy bądź cech materiału na których zależy nam w pierwszej kolejności. Np. wymienione zanieczyszczenia aluminium pogarszają pewne właściwości fizyczne (przewodność elektryczną), technologiczne (plastyczność), ale podwyższają właściwości wytrzymałościowe i w
pewnych rodzajach stopów aluminium stają się składnikami stopowymi.

Niska wytrzymałość Rm aluminium nie kwalifikuje go do materiałów konstrukcyjnych, natomiast stopy sporządzane na jego bazie zajmują drugie miejsce po stopach żelaza stosowanych w maszynach, pojazdach, aparaturze, konstrukcjach itp. Zaznaczyć trzeba, że w czystym Al można osiągnąć wyższe właściwości wytrzymałościowe w wyniku umocnienia odkształceniowego. W zależności od stopnia tego umocnienia wyróżnia się stany: półtwardy i twardy. Wartości Rm osiągnięte w tych stanach dla aluminium o czystości 99,5% Al wynoszą:

-wyżarzony 70-100 MPa,

-półtwardy 100-120 MPa,

-twardy 130-180 MPa.

Stopy aluminium o największym technicznym znaczeniu zawierają Cu, Si, Mg i Mn. Obok wymienionych głównych składników wprowadza się do nich jeszcze niewielkie ilości takich pierwiastków jak: Fe, Ni, Ti, Zn i Cr. Składniki stopowe tworzą z aluminium roztwory stałe (większość z nich wykazuje zmienną rozpuszczalność ze zmianą temperatury) i fazy międzymetaliczne jak Al₂Cu, Al₃Fe, Al₅FeSi itd. oraz fazy utworzone przez składniki stopowe np. Mg₂Si (w układzie Al-Mg-Si).

Skład chemiczny stopu określa jego techniczne zastosowanie tj. do obróbki plastycznej lub odlewania. Ponieważ aluminium i większa część jego składników stopowych nie posiada odmian alotropowych to wykresy równowagi faz są stosunkowo proste i od strony Al podobne jak na rys. 19.

Na podstawie tego rysunku można zilustrować tzw. Podział „technologiczny” stopów Al., tj. zastosowania do określanych technik wytwarzania w zależności od zawartości składnika stopowego (B).

Rys. 19. Schemat podziału stopów aluminium w zależności od zawartości składnika stopowego: a₁ - stopy do obróbki plastycznej, a₂ - stopy do obróbki plastycznej i utwardzania wydzieleniowego, b - stopy odlewnicze. (B) - oznacza, że składnik B może tworzyć z Al. Roztwór β - B(Al) lub fazę międzymetaliczną, np. Al₂B

Zakres a przedstawia składy chemiczne stopów przeznaczonych do obróbki plastycznej, przy czym można podzielić go jeszcze na dwie części: a₁ - stopy o właściwościach wytrzymałościowych niewiele większych od czystego aluminium, które w miarę potrzeby umacnia się odkształceniowo i a₂ - stopy, które z uwagi na zmienną rozpuszczalność składnika B w stanie stałym, poddaje się utwardzaniu wydzieleniowemu. Zakres b reprezentuje składy stopów odlewniczych, w których zazwyczaj udział składnika stopowego jest taki, że zawartość eutektyki w mikrostrukturze nie przekracza 15% lub 20%.

2.2.1. STOPY DO OBRÓBKI PLASTYCZNEJ UTWARDZANE WYDZIELENIOWO (durale).

Typowymi przedstawicielami stopów Al przeznaczonych do obróbki plastycznej i utwardzania wydzieleniowego są stopy, których głównym składnikiem stopowym jest Cu, potocznie zwane duralami.

Z fragmentu wykresu układu Al-Cu (rys. 20)wynika, że maksymalna zawartość Cu w Al w temperaturze eutektycznej (548°C) wynosi 5,7% i dość szybko maleje do 0,1% w temperaturze normalnej.

Rys. 20. Fragment wykresu równowagi Al-Cu

Mikrostruktura stopów o zawartości miedzi powyżej 0,1%, w stanie równowagi złożona jest z roztworu stałego a i fazy międzymetalicznej Al₂Cu oznaczanej także literą θ.

Stopy techniczne zawierają zwykle od 2% do 4% miedzi (prócz tego Mg, Ni, Zn, Ti i inne, których zawartość z wyjątkiem Zn na ogół nie przekracza 2%). Poddaje się je utwardzaniu wydzieleniowemu, które polega jak wcześniej wspomniano, na przesycaniu i starzeniu.

Po nagrzaniu i wygrzaniu stopu nieco powyżej 500°C i szybkim chłodzeniu (przeważnie w wodzie) stop uzyskuje strukturę jednofazową przesyconego roztworu α. Ten metastabilny stan nadaje mu niewielki wzrost wytrzymałości Rm (rys. 21) i twardości. Stop podatny jest w tym stanie na odkształcenia plastyczne.

Po pewnym czasie w temperaturze normalnej lub podwyższonej następuje powracanie stopu do stanu równowagi. Zjawiska zachodzące w roztworze podczas starzenia naturalnego (w temp. normalnej) i sztucznego (w temp. podwyższonej) prześledzić można na przykładzie stopów Al-Cu, które pod tym względem najbardziej zostały przebadane.

Rys. 21. Zmiana wytrzymałości Rm stopu Al.-4%Cu podczas starzenia naturalnego

W temperaturze normalnej i odpowiednio długim czasie (4 - 7 dni) w roztworze przesyconym a utworzą się sprzężone z siecią roztworu skupiska atomów Cu w kształcie dysków o grubości rzędu 1nm i średnicy do 10nm, nazwane strefami GP I (Guinier-Prestona). Proces w warunkach normalnych zakończy się wytworzeniem tych stref. Roztwór stały znajduje się w stanie przed-wydzieleniowym, nadal jeszcze metastabilnym i dość trwałym. Wytworzone strefy powodują odkształcenia sprężyste sieci co wywołuje powstanie pól naprężeń, które stają się (upraszczając wyjaśnienie zjawiska) przeszkodami trudnymi do pokonania przez dyslokacje. Wytrzymałość Rm i twardość osiąga w tym stanie najwyższe wartości. W stosunku do stanu wyżarzonego (rys. 21 i 22) Rm rośnie prawie dwukrotnie.

Rys. 22. Wpływ temperatury i czasu starzenia na wytrzymałość Rm stopu AlCu4Mg1

W temperaturze powyżej 100°C tworzą się również skupiska atomów Cu w kształcie dysków o jednak większych wymiarach: grubości do 10nm i średnicy do 150nm. Posiadają one struktury tetragonalną i nadal są sprzężone z siecią α. Skupiska te nazwano GP II.

Powyżej 200°C tworzy się faza metastabilna, oznaczona θ' o strukturze regularnej
półsprzężonej z siecią macierzystą o składzie stechiometrycznym zbliżonym do Al_3.6Cu₂. Na
koniec długotrwałe wygrzewanie prowadzi do przemiany θ' w samoistną równowagową
fazę θ (Al₂Cu). Dalsze wygrzewanie stopu powoduje koagulację i koalescencję wydzieleń θ.

Stadia zmian jakie zachodzą w przesyconym stopie w wyniku starzenia można
zapisać symbolami:

α [(Cu)] → GP I → GP II → θ'(Al_3.6Cu₂) → θ(Al₂Cu)

Konsekwencją tych zmian i przemian jest różny stan umocnienia stopu (rys. 22). Pierwsze trzy stadia zmian zachodzą nie przez przemiany jednej fazy w drugą lecz przez zanik poprzednich skupisk (małych stref GPI) i utworzenie się nowych (dużych stref GP II). O takim przebiegu zmian, przekonuje nas zjawisko nawrotu właściwości. Polega ono na tym, że stop starzony naturalnie lub w niezbyt wysokich temperaturach, wygrzany w ciągu 2-3 min w temperaturze 200°C-250°C odzyskuje właściwości plastyczne (rys. 23). Zjawisko to ma znaczenie techniczne, gdyż po takim krótkotrwałym nagrzewaniu stop można formować, zagniatać łby nitów itp.

Rys. 23. Schemat zmiany wytrzymałości Rm stopu Al-4%Cu na skutek starzenia i nawrotu wywołanej krótkotrwałym nagrzewaniem do temperatury 230°C

2.2.2. STOPY ODLEWNICZE (siluminy) I ICH MODYFIKACJA.

Obecnie wytwarza się wiele aluminiowych stopów odlewniczych. Do najważniejszych należą dwuskładnikowe: Al-Si, Al-Mg, Al-Cu i wieloskładnikowe np. Al-Zn-Mg.

Stopy z krzemem zwane siluminami mają szerokie zastosowanie. Wykonuje się z nich głowice, tłoki, obudowy silników spalinowych i elektrycznych, korpusy pomp i wiele jeszcze innych elementów.

Wraz ze wzrostem zawartości Si w stopie rośnie wytrzymałość na rozciąganie Rm (rys. 24).

Wykres równowagi układu Al-Si jest bardzo prosty (rys. 25). Od strony Al. Występuje faza α będąca roztworem stałym Si w Al. W temperaturze eutektycznej (577°C) rozpuszczalność krzemu w aluminium wynosi 1,65% i maleje wraz z obniżeniem temperatury. W temperaturze 200°C wynosi już ona tylko 0,05%.

Rys. 24. Właściwości mechaniczne siluminu niemodyfikowanego i modyfikowanego w zależności od udziału krzemu

Rys. 25. Fragment wykresy równowagi Al.-Si z zaznaczonym przesunięciem punktu eutektycznego pod wpływem procesu modyfikacji

Praktycznie aluminium nie rozpuszcza się w krzemie, stąd drugą fazą w układzie jest Si (niekiedy oznaczany jako faza β). Eutektyka złożona (α+Si) zawiera 11,7% krzemu.

Technicznie siluminy zawierają od 9% do 13% Si, gdyż przy tych stężeniach odznaczają się najlepszym i właściwościami wytrzymałościowymi, odlewniczymi, małym skurczem (ok. 1%), małą skłonnością do pęknięć, małym współczynnikiem rozszerzalności cieplnej i są dość odporne na korozję.

Ogólnie właściwości mechaniczne tych stopów są stosunkowo niskie: Rm wynosi ok. 120 Mpa, a wydłużenie A_l0 ok. 3%. Spowodowane jest to nietypową dla stopów eutektycznych skłonnością do gruboziarnistości. W stopie AlSi11, w którym górna granica zawartości krzemu wynosi 13% mogą występować ziarna krzemu na tle gruboiglastej eutektyki (rys. 26a). Taka mikrostruktura odlewu jest niekorzystna również ze względów eksploatacyjnych.

Rys. 26. Mikrostruktura siluminu AlSi11; a - niemodyfikowanego, b - modyfikowanego

W celu przebudowy tej niekorzystnej mikrostruktury stop przed odlaniem poddaje się modyfikacji. Polega ona na dodaniu do kąpieli niewielkiej ilości mieszaniny soli sodu (NaCl, NaF). W tym celu w ostatnich latach stosuje się również stront i antymon. (8). W wyniku procesów jakie zachodzą w czasie krystalizacji stopu uzyskuje się mikrostrukturę rozdrobnioną (rys. 26b). Ogólnie uważa się, że sód gromadząc się na powierzchni międzyfazowej krzem-ciecz utrudnia krystalizację krzemu w wyniku czego punkt eutektyczny przesunięty zostaje w kierunku większych zawartości krzemu i większych przechłodzeń (linia przerywana na rys. 25). Stop nad eutektyczny (rys. 26a) staje się stopem pod eutektycznym (rys. 26b). Jego właściwości mechaniczne są wyższe: Rm ok. 180 MPa a wydłużenie A₁₀ 8-12%.

3. PYTANIA KONTROLNE.

l. Właściwości aluminium i główne jego zastosowania.

2. Właściwości miedzi i jej główne zastosowania.

3. Dokonać głównego podziału stopów aluminium biorąc pod uwagę: skład chemiczny, budowę fazową i zastosowanie techniczne.

4. Dokonać podziału stopów miedzi biorąc pod uwagę: skład chemiczny, budowę fazową i zastosowanie techniczne.

5. Jak wpływa ołów i bizmut na własności miedzi?

6. Co to jest choroba wodorowa miedzi?

7. W jakim celu przeprowadza się modyfikację siluminu?

8. Jakie zmiany zachodzą w mikrostrukturze siluminu w wyniku jego modyfikacji?

9. Co to są mosiądze i jak się je dzieli w zależności od struktury i składu chemicznego?

10. Jaką obróbkę należy zastosować aby zwiększyć wartość Rm (granicy wytrzymałości na rozciąganie) i H (twardość) mosiądzu M70 (jednofazowego)?

11. Co to jest brąz fosforowy?

12. Co to jest za stop, który nazywamy duraluminium?

13. Czym głównie charakteryzują się brązy berylowe?

14. Z jakich zabiegów składa się obróbka cieplna nazywana utwardzaniem wydzieleniowym?

15. Co dzieje się w strukturze duralu podczas zabiegu przesycania?

16. Co to są strefy G-P?

17. Jakie zjawiska zachodzą w strukturze duralu podczas jego starzenia?

18. W jaki sposób można umocnić stopy z zakresu Al (rys. 19)?

19. Jakie warunki musi spełniać stop aby można było umocnić go wydzieleniowo ?

20. Jaki czynnik powoduje umocnienie stopu podczas procesu starzenia ?

21. Jaka jest różnica między hartowaniem stali a przesycaniem duralu lub brązu berylowego ?

22. Na czym polega zjawisko nawrotu występujące w duralach ?

23. Jaka jest różnica między strefą G-P a fazą równowagową θ w układzie Al-Cu ?

24. Wymienić nazwy głównych grup brązów.

4. LEKTURA.

1. K. Wesołowski - „Metaloznawstwo i obróbka cieplna” Wyd. WNT 1972 Warszawa

2. R. Haimann - „Metaloznawstwo” Wyd. Politechnika Wrocławska 1974

3. St. Prowans - „Struktura stopów” Wyd. PWN 1991 Warszawa

4. L. Dobrzański - „Metaloznawstwo i obróbka cieplna stopów metali” Wyd. Politechnika Śląska, Gliwice 1995.

5. K. Przybyłowicz- „Metaloznawstwo” WNT Warszawa 1996.

6. Praca zbiorowa w składzie międzynarodowym koordynowana przez. L Jeničeka, H. Gonera, M. Ormana, A. Domony'ego- „Aluminium” Wyd. WNT 1967

7. St. Prowans - „Materiałoznawstwo” Wyd. PWN Warszawa-Poznań 1977

8. Z. Poniewierski- „Krystalizacja, struktura i właściwości siluminów” WNT Warszawa 1989

---