Numer ćwiczenia:
6
Mikroskopowe badania stopów metali nieżelaznych.
Ocena:
Zespół:
3
Uwagi:
Data:
17.03.99
1. Celem przeprowadzonego ćwiczenia było zapoznanie się ze strukturą i własnościami stopów metali nieżelaznych.
2. Wstęp teoretyczny.
Główne grupy stopów metali nieżelaznych jakie można wyróżnić to stopy miedzi i aluminium oraz stopy łożyskowe, lutownicze i niskotopliwe.
Zestawienie własności miedzi i aluminium:
Pierwiastek
Temperatura topnienia [°C]
Ciężar właściwy [g/cm3]
Ciężar atomowy
Liczba atomowa
Układ krystalograficzny
Miedź
1083
8,9
63,54
29
Regularny, ściennie centrowany
Aluminium
660
2,7
26,98
13
Miedź.
Miedź Cu jest metalem plastycznym (wysoka symetria sieci krystalicznej) o barwie czerwonozłotej. W stanie zimnym daje się kuć i walcować. Miedź jest odporna na wpływy atmosferyczne, trudno się utlenia w suchym powietrzu, a w wilgotnym powoli pokrywa się zielonym nalotem, tzw. patyną (szczelna warstwa zasadowego węglanu miedzi (CuCO3·Cu(OH)2) na powierzchni miedzi zabezpieczająca ją przed dalszym utlenianiem). Ze względu na dobrą przewodność elektryczną miedzi (najwyższa po srebrze) używa się ją w przemyśle elektrotechnicznym np. do wyrobu drutu na przewody i kable. Ponadto znalazła zastosowanie w galwanotechnice i galwanoplastyce. Miedź jest podstawowym składnikiem wielu stopów technicznych. Spośród nich najbardziej są rozpowszechnione mosiądze i brązy. Miedź pozyskuje się z rud: chalkozynu (Cu2S), chalkopirytu (CuFeS2), kuprytu (Cu2O) oraz bronitu (Cu5FeS4). Miedź surowa pozyskiwana jest z wyżej wymienionych rud, lecz poddaje się ją dalej rafinacji.
Aluminium.
Aluminium Al jest metalem o barwie srebrzystobiałej, odpornym na wpływy atmosferyczne i działanie słabych kwasów. Odznacza się dużą przewodnością elektryczną i cieplną; jest kowalny, ciągliwy i daje się odlewać. Na powietrzu pokrywa się cienką, zwartą i przezroczystą warstwą tlenku Al2O3, co również zapobiega jego dalszej korozji. Zastosowanie aluminium w stanie czystym jest ograniczone, głównie ze względu na małą wytrzymałość. Dużo większe zastosowanie mają stopy aluminium, które ze względu na małą gęstość są nazywane stopami lekkimi. Najczęściej stosowanymi dodatkami stopowymi są: miedź, krzem, magnez, mangan, nikiel i cynk. Dodatki stopowe zwiększają przede wszystkim wytrzymałość, odporność na korozję i polepszają obrabialność. W przyrodzie miedź występuje jako boksyt (AlO(OH)) i jako kryolit (Na3(AlF6)). Czyste aluminium otrzymuje się na drodze elektrolitycznej.
Stopy:
Miedzi
Mosiądze
Stopy miedzi z cynkiem zawierające 55 – 85% miedzi. Mosiądze specjalne zawierają oprócz miedzi i cynku jeszcze aluminium, nikiel, cynę, ołów, żelazo, krzem, mangan. Stopy zawierające powyżej 45% cynku są kruche i nie mają technicznego znaczenia.
Stopy odlewnicze
Najczęściej zawierają krzem (do 10,5%), magnez, mangan i miedź.
Siluminy (stopy aluminium i krzemu do 89% Al i do 13%Si).
Podeutektyczne(4 – 10% Si)
Wysokie własności wytrzymałościowe, duże wydłużenie. Dodatek magnezu (0,2 – 0,5%) umożliwia obróbkę cieplną.
Eutektyczne (10 – 13% Si)
Mają najlepsze własności odlewnicze – dobrą lejność, niski skurcz, skupiona jama usadowa.
Do przeróbki plastycznej
Z przeznaczeniem na armaturę kotłową, hydrauliczną itp. Mosiądze α są plastyczne przy temperaturze pokojowej. Fazy β lub α+β powyżej 500°C są bardziej plastyczne
Do przeróbki plastycznej na zimno (do 30% Zn)
Nadeutektyczne (17 – 30% Si)
Posiadają mały współczynnik rozszerzalności cieplnej i dobrą odporność na ścieranie (tłoki do silnników spalinowych).
Do przeróbki na zimno i na gorąco (35 – 40% Zn)
Stopy Al-Cu
Mają zawsze strukturę podeutektyczną, składającą się z roztworu stałego α i eutektyki α+CuAl2. Można je poddawać obróbce cieplnej.
Do przeróbki na gorąco (41 – 45% Zn)
Odlewnicze
Wykonuje się z nich części maszyn dla przemysłu komunikacyjnego, lotniczego i okrętowego.
Stopy miedzi z cyną (o zawartości cyny do 11%), odporny na działanie wpływów atmosferycznych i słabszych kwasów, daje się dobrze odlewać i obrabiać. W przypadku małej zawartości cyny stosuje się go na wyroby kute
Stopy do przeróbki plastycznej
Stopy nie obrabiane cieplnie
Alumen – AlMn1, jest odporny na korozję oraz bardzo dobrze się spawa
Brązy cynowe
Stopy miedzi z cyną. Występujące fazy: α, β, γ, δ, ε, η i Sn. W stopach technicznych – fazy α i δ. Stosuje się brązy o zawartości cyny do 24%, w stanie wyżarzonym – do 14% Sn (struktura jednofazowa). Wykazują mały skurcz odlewniczy.
Do przeróbki plastycznej (do 10% Sn)
Przerabiane na gorąco (zawartość około 10% Sn) i na zimno (mała zawartość cyny). W temperaturze 700°C – bardzo łatwe walcowanie (jednorodny roztwór α z małą ilością fazy β – obie fazy są plastyczne).
Stopy aluminium z magnezem, np. AlMg5Mn – hydronalium, odporny na korozję pod działaniem słonej wody.
Odlewnicze (powyżej 10% Sn)
Zazwyczaj stosowane brązy cynowe mają do 16% Sn. O wyższej zawartości stosuje się rzadko gdyż są kruche. Brązy wysokocynowe (16 – 22% Sn) stosuje się do odlewania dzwonów i odlewów artystycznych. Brązy cynowe z dodatkiem cynku – spiże, np. CuSn5Zn11.
...
wito23