Politechnika Śląska w Gliwicach.doc

Politechnika Śląska w Gliwicach

Wydział: Mechaniczny Technologiczny

Kierunek: MiBM

Sprawozdanie

Temat: Miedź i jej stopy.

Piotr Baran

                                                                                          Grupa 1

                                                                                          Sekcja 1

1. Wstęp.

Miedź występuje w przyrodzie w postaci rodzimej oraz w rudach siarczkowych: błyszczu, miedzi, czyli chalkozynie Cu2O, lub w rudach tlenkowych. Miedź zawierającą 0,5- 1% zanieczyszczeń zanieczyszczeń domieszekmożna uzyskać metodą pirometalurgiczną przez redukcję, po uprzednim prażeniu związanym z odsiarczaniem i utlenianiem żelaza.

Miedź ma liczbę atomową równą 29, jej masa atomowa wynosi 63,5463. w związkach chemicznych miedź jest jedno- lub dwuwartościowa. Miedź nie wykazuje odmian alotropowych alotropowych krystalizuje w sieci ściennie centrowanej układu regularnego A1o parametrze 0,3617 nm. Temperatura tonienia miedźi wynosi 1084,88OC, a wrzenia około 2595OC. Miedź ma gęstość 8,93g/cm3 w 20OC. Miedź cechuje duża przewodność cieplna 411W/(m.K) i elektryczna 59,77 MS/m

Miedź jest stosowana w elektrotechnice na przewody, gdzie wykorzystuje się jej wysoką przewodność elektryczną oraz w energetyce i przemyśle.

Przewodność elektryczna miedzi zmniejsza się przy niewielkim nawet stężeniu domieszek rozpuszczających się w miedzi i powodujących znaczne zniekształceniw sieci krystalicznej miedzi. Zjawisko zwane chorobą wodorową występuje w miedzi po wyżarzaniu w atmosferze zawierającej wodór. Zachodzi tu reakcja:

Cu2O + 2H↔2Cu +H2O↑.

Obróbkę plastyczną na zimno szczególnie utrudnia As.

2.Ogólna klasyfikacja stopów miedzi.

Stopy miedzi dzieli się na:

Ø     Odlewnicze;

Ø     Przeznaczone do obróbki plastycznej.

Wyróżniamy następujące grupy stopów miedzi:

Ø     z cynkiem(Cu-Zn) – miedź tworzy z cynkiem dwa roztwory stałe graniczne. Stopy miedzi z cynkiem jako głównym składnikiem stopowym nazywa się mosiądzami. Mosiądze dwuskładnikowe ze względu na skład fazowy dzieli się na :jednofazowe i dwufazowe. Mosiądze jednofazowe cechuje bardzo duża plastyczność. Mosiądze dwufazowe obrabia się plastycznie na gorąco w temperaturze, w której wykazują one strukturę jednofazową. Stopy Cu-Zn znacznie umacniają się w wyniku zgniotu. Mosiądze charakteryzują się dobrą odpornością na korozję, szczególnie atmosferyczną i w wodzie morskiej. Odporność na korozję zwiększa się wraz ze wzrostem stężenia Cu.

Ø     z niklem i cynkiem- nazywane są mosiądzami wysokoniklowymi lub nowymi srebrami. Stopy te wykazują wysokie własności mechaniczne, dobrą podatność na obróbkę plastyczną na zimno i na gorąco, dobrą odporność na korozje. Dobre właściwości mosiądzów wysokoniklowych powodują szerokie zastosowanie w przemyśle maszynowym, elektrochemicznym, precyzyjnym, chemicznym, sanitarnym i architekturze.

Ø     z niklem- nazywane są miedzioniklami. Miedzionikle są oparte na układzie CU-Ni. Można wydzielić dwie grupy miedzionikli: odporne na korozje oraz oporowe. Miedzionikle mogą być utwardzane wydzielinowo.

Ø     z cyną- techniczne stopy Cu- Sn nazywane brązami cynowymi mają zazwyczaj strukturę α. Duży zakres temperatur krystalizacji brązów sprzyja ich skłonności do segregacji. Brązy cynowe wykazują dużą odporność na korozje szczególnie w środowisku atmosfery przemysłowej. Stopy te mogą być obrabiane plastycznie na zimno.

Ø     z aluminium- nazywane brązami aluminiowymi. Jednofazowe brązy aluminiowe ze względu na dużą plastyczność mogą być obrabiane plastycznie na zimno i na gorąco. Wykazują dużą odporność na korozje. Charakteryzują się dużymi własnościami mechanicznymi w temp pokojowej i podwyższonej które zwiększają dodatkowo pierwiastki stopowe takie jak: Fe, Mn, Ni oraz wysoką odpornością na ścieranie.

Ø     z berylem- układ Cu-Be należy do skomplikowanych układów równowagi. Stopy te nazywane brązami berylowymi zawierają do 2,1Zn%głównego pierwiastka stopowego. Stopy te są brązami o najwyższych właściwościach mechanicznych oraz odporności na korozje i ścieranie. Cechują się dużą przewodnością elektryczną i cieplną, brakiem skłonności do iskrzenia oraz dobrą podatnością na obróbkę plastyczną na zimno i na gorąco. Stopy te są stosowane np na elementy maszyn w wytwórniach materiałów wybuchowych i prochowych, szczotki silników elektrycznych przewody trakcyjne.

Ø     z krzemem- zwane brązami krzemowymi. Charakteryzują się dużymi własnościami mechanicznymi w temperaturze pokojowej i podwyższonej do około 300OC, dużą wytrzymałością zmęczeniową i dobrymi własnościami ślizgowymi. Stosuje się je na panewki łożysk ślizgowych, wirniki pomp, koła cierne i zębate.

Ø     z manganem- zwane brązami manganowymi tworzą nieograniczony roztwór stały, w zależności od stężenia Mn wykazujący różną strukturę krystaliczną. Przeznaczone są one od obróbki plastycznej.

3. Rozszyfrować oznaczenia.

A.    M1E- Cu 99,9E- stop miedzi gdzie 99,9% Cu stosowany w elektronice;

B.    MO59- CuZn39Pb2- stop miedzi z cynkiem i ołowiem gdzie Zn=39%; Pb= 1,2%; Al.≤ 0,05%; Sn≤0,2%; Fe≤0,2%; Ni≤0,3% do obróbki plastycznej;

C.    BA83- CuAl8Fe3- stop miedzi z aluminium gdzie Al.=7,5%; Fe= 2,5%; Ni≤ 1%; Mn≤ 0,5%; Si≤ 0,2%; Sn≤ 0,1%; Zn≤ 0,5%; Pb≤0,05% do obróbki plastycznej.

A                                                            B                                                     C

4. Twardości stopów.

A.    MN2101- CuNi10Fe1Mn- 87 HRC

B.    MA58CuZn39Al1Fe1Mn1- 21 HRC

C.    Mn63- CuZn37- 65 HRC