Materiały metalowe. Stopy Miedzi Cu. Struktura, własnoci i zastosowanie stopów miedzi Copyright by L.A. Dobrzaski, IMIiB, Gliwice 2007

Podobne dokumenty
Metale nieżelazne - miedź i jej stopy

Wpływ warunków obróbki cieplnej na własnoci stopu AlMg1Si1*

Materiały metalowe. Wpływ składu chemicznego na struktur i własnoci stali. Wpływ składu chemicznego na struktur stali niestopowych i niskostopowych

Materiały metalowe. Odkształcenie plastyczne i rekrystalizacja metali. Copyright by L.A. Dobrzaski, IMIiB, Gliwice

Materiały metalowe. Utwardzanie wydzieleniowe stopów aluminium

Stosowane s na narzdzia nie przekraczajce w czasie pracy temperatury wyszej ni 200 C.

Materiały metalowe STOPY METALI LEKKICH. Stopy metali lekkich

Do metali nieżelaznych stosowanych w budowie maszyn i urządzeń technicznych zalicza się: miedź, nikiel, cynk, cynę, ołów, aluminium, magnez i chrom

Stale Leksykon materia oznawstwa

Badania odpornoci na korozj napreniow stopu aluminium typu AlMg5

STALE ODPORNE NA KOROZJ

Odporno korozyjna stopu AlMg1Si1

ODPORNO NA KOROZJ WIELOSKŁADNIKOWYCH STOPÓW NA OSNOWIE Al-Mg

4. Charakterystyka stali niestopowych. I. Stale niestopowe konstrukcyjne, maszynowe i na urzdzenia cinieniowe. Stal jest łatwospawalna gdy:

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

NOWE GATUNKI: ELIWA NI-RESIST ORAZ STOPÓW ALUMINIUM

Wpływ wanadu na przemiany przy odpuszczaniu stali o małej zawartoci innych pierwiastków

WPŁYW DODATKÓW STOPOWYCH NA WŁASNOŚCI STOPU ALUMINIUM KRZEM O NADEUTEKTYCZNYM SKŁADZIE

Technologie wytwarzania. Opracował Dr inż. Stanisław Rymkiewicz KIM WM PG

ĆWICZENIE Nr 1/N. Laboratorium Materiały Metaliczne II. Opracowali: dr Hanna de Sas Stupnicka, dr inż. Sławomir Szewczyk

Wysza twardo to wzrost czasu uytkowania narzdzia

MIKROSKOPIA METALOGRAFICZNA

Technologie wytwarzania metali. Odlewanie Metalurgia proszków Otrzymywanie monokryształów Otrzymywanie materiałów superczystych Techniki próżniowe

Technologie wytwarzania metali. Odlewanie Metalurgia proszków Otrzymywanie monokryształów Otrzymywanie materiałów superczystych Techniki próżniowe

Spis treœci Wstêp Od epoki br¹zu do in ynierii materia³owej Przedmowa Rozdzia³ 1 Budowa atomowa metali Rozdzia³ 2 Krzepniêcie metali

Zespół Szkół Samochodowych

Badania kompozytu wytworzonego w wyniku reakcji ciekłego Al ze stałym Ti

Struktura i własnoci mechaniczne elementów kutych o zrónicowanej hartownoci ze stali mikrostopowych metod obróbki cieplno-mechanicznej

Politechnika Gdańska. Wydział Chemiczny. Katedra Elektrochemii, Korozji i Inżynierii Materiałowej. Materiały Konstrukcyjne

Wpływ metody odlewania stopów aluminium i parametrów anodowania na struktur i grubo warstwy anodowej*

STOPY METALI NIEŻELAZNYCH

4. METALE I ICH STOPY

Technologia obróbki cieplnej. Grzanie i ośrodki grzejne

CHARAKTERYSTYCZNE USZKODZENIA MASZYN I NARZDZI

Stale narzdziowe do pracy na gorco s przeznaczone na narzdzia pracujce w zakresie temp C.

Stopy tytanu. Stopy tytanu i niklu 1

MATERIAŁY KONSTRUKCYJNE

Skład chemiczny wybranych stopów niklu do obróbki plastycznej

OBRÓBKA CIEPLNA STOPÓW ŻELAZA. Cz. I. Wyżarzanie

Zespół Szkół Samochodowych

Stale niestopowe jakościowe Stale niestopowe specjalne

Zakres tematyczny. Podział stali specjalnych, ze względu na warunki pracy:

10. METALE NIEŻELAZNE I ICH STOPY. Opracował: dr inż. Adam Bunsch

KONSTRUKCJE METALOWE - LABORATORIUM. Produkcja i budowa stali

Metody łączenia metali. rozłączne nierozłączne:

Struktura i własnoci mechaniczne elementów kutych metod obróbki cieplno-mechanicznej ze stali mikrostopowych

Stopy niklu i kobaltu

STRUKTURA STOPÓW UKŁADY RÓWNOWAGI FAZOWEJ. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Wykaz niezgodnych substancji chemicznych

KRYSTALIZACJA METALI I STOPÓW. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

ĆWICZENIE Nr 2/N. 9. Stopy aluminium z litem: budowa strukturalna, właściwości, zastosowania.

LABORATORIUM MATERIAŁOZNAWSTWA

TŁOCZNO BLACH O PODWYSZONEJ WYTRZYMAŁOCI

Wpływ obróbki cieplnej na morfologi ledeburytu przenienionego w stopach podeutektycznych

BADANIA WTRĄCEŃ TLENKOWYCH W BRĄZIE KRZEMOWYM CUSI3ZN3MNFE METODĄ MIKROANALIZY RENTGENOWSKIEJ

ZAGADNIENIA EGZAMINACYJNE

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTUR I MORFOLOGI PRZEŁOMÓW SILUMINU AK64

Ocena kształtu wydziele grafitu w eliwie sferoidalnym metod ATD

PODSTAWY OBRÓBKI CIEPLNEJ

MATERIAŁY SPIEKANE (SPIEKI)

WPŁYW PROPORCJI SKŁADNIKÓW ATMOSFERY AZOTUJ CEJ NA STRUKTUR WARSTWY AZOTOWANEJ JONOWO

Obróbka cieplna stali

Technologie Materiałowe II Wykład 2 Technologia wyżarzania stali

Materiały metalowe. Wpływ warunków nagrzewania i chłodzenia na struktury stopów metali

ĆWICZENIE Nr 9. Laboratorium Inżynierii Materiałowej. Akceptował: Kierownik Katedry prof. dr hab. inż. A. Weroński

WPŁYW ZABIEGÓW USZLACHETNIANIA NA WŁASNOŚCI STOPU ALUMINIUM KRZEM O NADEUTEKTYCZNYM SKŁADZIE

Obecnie najbardziej popularne stopy w biomedycynie Główne zalety: obojętność, odporność na korozję, mała gęstość Głównie: endoprotezy stawowe,

Walcowanie blach o strukturze wielofazowej metod obróbki cieplno - mechanicznej ze stali konstrukcyjnej z mikrododatkami Nb i Ti #

Metale i niemetale. Krystyna Sitko

Stal - definicja Stal

Austenityczne stale nierdzewne

PODSTAWY OBRÓBKI CIEPLNEJ STOPÓW ŻELAZA WYŻARZANIE 1. POJĘCIA PODSTAWOWE 2. PRZEMIANY PRZY NAGRZEWANIU I POWOLNYM CHŁODZENIU STALI 3.

Napd i sterowanie hydrauliczne i pneumatyczne

Metaloznawstwo II Metal Science II

PROCESY PRODUKCYJNE WYTWARZANIA METALI I WYROBÓW METALOWYCH

Stopy metali nieżelaznych

ELEKTRYCZNE SYSTEMY GRZEWCZE

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

Kształtowanie struktury i własności użytkowych umacnianej wydzieleniowo miedzi tytanowej. 7. Podsumowanie

Wpływ metody odlewania stopów aluminium i parametrów anodowania na strukturę i grubość warstwy anodowej 1

8. Miedź i stopy miedzi

Stopy żelaza Iron alloys

WPŁYW MAŁYCH DODATKÓW WANADU I NIOBU NA STRUKTUR I WŁACIWOCI MECHANICZNE ELIWA SFEROIDALNEGO

1. Podstawowe prawa i pojęcia chemiczne

Elementy pneumatyczne

Hartowno i odpuszczalno stali

WPŁYW TEMPERATURY NA WŁACIWOCI MECHANICZNE SFEROIDALNEGO ELIWA AUSTENITYCZNEGO O ZAWARTOCI 20% NIKLU

Obróbka cieplno-mechaniczna blach ze stali konstrukcyjnej mikrostopowej o strukturze ferrytyczno-martenzytycznej*

Zadanie 2. Przeprowadzono następujące doświadczenie: Wyjaśnij przebieg tego doświadczenia. Zadanie: 3. Zadanie: 4

Chłodnice CuproBraze to nasza specjalność

Napd i sterowanie hydrauliczne i pneumatyczne

Klasyfikacja stali i przykłady oznaczeń

LABORATORIUM Ceramika Narzdziowa ANALIZA WYBRANYCH UKŁADÓW RÓWNOWAGI FAZOWEJ

Żeliwo stop żelaza z węglem, zawierający 2,5-4,5% C i inne pierwiastki (Si, Mn, P, S), przeznaczony do wykonywania części maszyn, urządzeń

PIERWIASTKI STOPOWE W STALACH. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Wpływ procesu stygnicia odlewu na wybrane parametry eliwa chromowego odpornego na cieranie

Metalurgia - Tematy Prac magisterskich - Katedra Tworzyw Formierskich, Technologii Formy, Odlewnictwa Metali Nieżelaznych

OZNACZENIE EGZAMINU KWALIFIKACYJNEGO SPAWACZA WEDŁUG PN-EN I PN-EN ISO

33/15 Solidiiikation of Metlłls and Alloys, No. 33, 1997 Krzejlnięcic Metali i Stopów, Nr JJ, 1997

ANALIZA KRYSTALIZACJI STOPU AlMg (AG 51) METODĄ ATND

Transkrypt:

Stopy Miedzi Cu

Mied Mied stopowa Stopy Cu-Sn Stopy Cu-Al Stopy Cu-Si Stopy Cu-Mn Stopy Cu-Be Stopy Cu-Ni Stopy Cu-Zn Spis treci

Mied Mied ma liczb atomow równ 29 a jej masa atomowa wynosi 63,5463. Cu nie wykazuje odmian alotropowych i krystalizuje w sieci ciennie centrowanej układu regularnego A1 o parametrze sieci równym 0,3617 nm. Temperatura topienia tego metalu wynosi 1083 0 C a jego gsto w 20 0 C wynosi 8,93 g/cm 3. Własnoci miedzi : bardzo du przewodno elektryczn i dua przewodno cieplna. Dziki duej przewodnoci cieplnej mied daje si lutowa i spawa.

Budowa krystaliczna miedzi (sie A1)

Wan własnoci miedzi jest jej dua odporno na korozj. Mied dziki pokrywaniu si zasadowym wglanem miedziowym tzw. patyn jest odporna na korozj atmosferyczn i działanie wody. Na mied silnie działaj take: chlor, chlorek amonu, chlorek glinu, chlorek elaza, fluorek amonu, kwas siarkowy (w wyszych temperaturach), siarkowodór oraz acetylen, chlorek sodowy, chlorowodór, wapno bielce i zaprawa murarska. Utleniona mied po wyarzeniu jej w temperaturze 500 0 C lub wyszej w atmosferze redukujcej, zawierajcej wodór, traci zdolno do obróbki plastycznej. Zjawisko to nosi nazw choroby wodorowej miedzi.

Czysta mied jest do mikka i charakteryzuje si du plastycznoci. Jedynym sposobem na umocnienie miedzi jest przeróbka plastyczna na zimno. W miar wzrostu zgniotu wszystkie własnoci wytrzymałociowe wzrastaj za własnoci plastyczne malej. Pierwiastki wystpujce w miedzi, traktowane jako zanieczyszczenia, wywieraj duy wpływ na własnoci wytrzymałociowe. Niekorzystnie na własnoci plastyczne wpływaj: antymon, arsen, fosfor. Fosfor wpływa take negatywnie na własnoci wytrzymałociowe. Nieznaczne podwyszenie własnoci wytrzymałociowych powoduje elazo oraz arsen w steniu nie wikszym ni 0,2%.

Własnoci mechaniczne czystej miedzi.

Własnoci mechaniczne miedzi w zalenoci od stopnia zgniotu. R m wytrzymało na rozciganie, R e granica plastycznoci, Z przewenie, A wydłuenie całkowite, A wydłuenie równomierne, A wydłuenie przeweniowe, HB twardo Brinella.

Zastosowanie Miedzi Cu: -elektrotechnika (produkcja kabli i przewodów) - przemysł chemiczny i energetyczny (wyrobu chłodnic, aparatów chemicznych oraz wymienników ciepła) - budownictwo (pokrywanie dachów oraz produkcja rur wykorzystywanych do wykonywania instalacji ciepłej i zimnej wody, centralnego ogrzewania oraz instalacji sanitarnych)

Kabel wykonany z miedzi Radiatory wykonane z miedzi

Miedziane blachy pokryciowe Rurki miedziane wykorzystywane w budownictwie

Mied stopowa Stopy o zawartoci niewielkich iloci (do 2% wag.) pierwiastków stopowych takich jak srebro, arsen, fosfor, cyna, chrom, nikiel, mangan, kadm, cyrkon, tellur, krzem nosz nazw miedzi stopowej. Mied stopowa posiada znacznie wysze własnoci mechaniczne ni czysta mied. W praktyce stosowane jest nazewnictwo wywodzce si z zastosowanego pierwiastka stopowego, i tak wyrónia si: mied srebrow, arsenow, fosforow, cynow, chromow, niklow, manganow, kadmow, krzemowo-manganow, cyrkonow i tellurow.

Stopy miedzi, w zalenoci od tego, czy oprócz głównego dodatku stopowego posiadaj jeszcze inne pierwiastki stopowe, podzieli mona na: stopy dwuskładnikowe (proste), stopy wieloskładnikowe (złoone). Stopy miedzi z poszczególnymi dodatkami (wyłczajc cynk i nikiel jako główne pierwiastki stopowe) wystpujcymi w steniu co najmniej 2% tradycyjnie nosz nazw brzów. Stopy miedzi i cynku nazywane s tradycyjnie mosidzami. Spiami nazywane s stopy miedzi z cyn i cynkiem, za miedzioniklami nazywane s stopy miedzi, w których głównych pierwiastkiem stopowym jest nikiel.

W obecnie stosowanych normach nie s uywane tradycyjne nazwy stopów, podawane s jedynie okrelenia zwizane ze składem chemicznym stopów np. stopy miedzi z cyn lub stopy miedzi z berylem. Stopy miedzi mona podzieli take na: - stopy do przeróbki plastycznej, o bardziej złoonym składzie chemicznym i ograniczonej zawartoci domieszek, - stopy odlewnicze, o podobnym składzie lecz przewanie z wiksz dopuszczaln zawartoci domieszek.

Wyróniamy nastpujce grupy stopów Cu: - z cynkiem -- z cynkiem i ołowiem -- z cynkiem i niklem -- z niklem -- z cyn -- z aluminium -- z innymi pierwiastkami stopowymi, których łczne stenie przekracza 5% -- niskostopwe - stenie pierwiastków stopowych mniejsze ni 5%

Stopy Cu-Sn (brzy cynowe) Brzy cynowe wykazuj dobr odporno na korozj w rodowisku atmosfery przemysłowej i wody morskiej. Struktura cynowych brzów technicznych w temperaturze otoczenia jest nierównowagowa. Do zawartoci cyny około 4% stopy wykazuj struktur jednofazow a powyej tej zawartoci w strukturze stopów wystpuj ziarna fazy oraz eutektoidu +. Struktura brzów cynowych zaley w duej mierze od szybkoci chłodzenia. Dua rónica pomidzy temperatur likwidusu a temperatur solidusu jest powodem wystpowania mikrosegregacji dendrytycznej cyny, gdzie rdze dendrytu jest bogatszy w mied ni strefa zewntrzna. Zjawisko to jest bardzo niekorzystne z punktu widzenia obróbki plastycznej. Prowadzi ono do nierównomiernych własnoci plastycznych, co powoduje pkanie brzu podczas odkształcania.

Układ równowagi Cu-Sn

Mikrosegregacja dendrytyczna stopów Cu-Sn, narastajce dendryty fazy oraz eutektoid + w przestrzeniach midzydendrytycznych (szary kolor).

Własnoci fizyczne, takie jak przewodno cieplna i elektryczna malej wraz ze zwikszaniem zawartoci cyny. Maksymalne wydłuenie posiadaj stopy o zawartoci cyny w przyblieniu równej granicznej rozpuszczalnoci. Natomiast wytrzymało stopów ronie do zawartoci cyny około 25% a nastpnie maleje. Własnoci wytrzymałociowe zale od szybkoci chłodzenia. Zwikszenie zawartoci cyny w brzach odlewanych do form piaskowych zwiksza wytrzymało i twardo stopów za zmniejsza ich wydłuenie. W brzach odlewanych do form metalowych wpływ cyny na własnoci wytrzymałociowe jest zmienny. Wzrost zawartoci cyny zwiksza take lejno, obnia skurcz oraz rozpuszczalno wodoru.

Skład chemiczny stopów Cu-Sn, do przeróbki plastycznej Skład chemiczny wieloskładnikowych stopów Cu-Sn, do przeróbki plastycznej.

Mikrostruktura stopu CuSn10-C w stanie lanym; widoczne dendryty fazy oraz w przestrzeniach midzydendrytycznych eutektoid + (zielone wtrcenia) (Zdjcia pochodz z serwisu www.copper.org)

Stopy Cu-Al (brzy aluminiowe) Stopy miedzi z aluminium dziel si na stopy proste, oraz na stopy złoone, które zawieraj oddzielnie lub łcznie takie pierwiastki jak: Fe, Mn, Ni. Stopy o niszych zawartociach Al cechuj si struktur jednofazow a stopy o wikszej zawartoci Al posiadaj struktur dwufazow. Zastosowanie techniczne maj stopy o zawartoci Al do 11%. Powan wad stopów miedzi z aluminium jest ich dua skłonno do gruboziarnistoci przy powolnym stygniciu, zjawisko to nasila si szczególnie w przypadku stopów z du zawartoci aluminium. Struktura gruboziarnista znaczco wpływa na obnienie własnoci mechanicznych.

W celu zmniejszenia rozrostu ziarn stosuje si szybkie chłodzenie odlewu, wprowadzanie do stopu składników wpływajcych na rozdrobnienie struktury, a take jeli to moliwe stosuje si odlewanie do kokili metalowej zamiast odlewania do form piaskowych. Stopy miedzi z aluminium odznaczaj si dobrymi własnociami wytrzymałociowymi. Dodatek aluminium podwysza twardo i wytrzymało miedzi. Przy zawartoci 10% Al stop posiada dwukrotnie wiksze własnoci wytrzymałociowe ni czysta mied. Stopy zawierajce do 8% Al maj dobre własnoci plastyczne i moliwa jest ich obróbka plastyczna na zimno i gorco. Stopy o zawartoci do 10% Al obrabia si plastycznie na gorco po ogrzaniu stopu do temperatury wystpowania fazy.

Układ równowagi Cu-Al

Wpływ Al na własnoci stopów Cu-Al

Skład chemiczny stopów Cu-Al, do obróbki plastycznej Skład chemiczny odlewniczych stopów Cu-Al

Stopy posiadajce zawarto Al od 8,6 do 11,8% mog by poddawane obróbce cieplnej składajcej si z hartowania i odpuszczania. Obróbk ciepln umoliwia wystpowanie w tych stopach przemiany martenzytycznej. Przemiana martenzytyczna zachodzca w stopach miedzi z aluminium, w przeciwie stwie do przemiany martenzytycznej wystpujcej w stalach, jest odwracalna. Obróbka cieplna stosowana jest głównie do stopów wieloskładnikowych, znacznie rzadziej do stopów dwuskładnikowych. Stenie aluminium w brzach wpływa na temperatur rozpoczcia i zako czenia przemiany martenzytycznej. Wraz ze wzrostem stenia aluminium temperatura M s oraz temperatura M f malej. Obróbka cieplna powoduje znaczne polepszenie własnoci wytrzymałociowych stopów.

Wpływ stenia aluminium na temperatur M s i M f w stopach Cu-Al

Mikrostruktura stopu CuAl8Fe3 wyciskanego i cignionego na zimno 10%; widoczna faza bogata w elazo (niebieskie pola) (Zdjcia pochodz z serwisu www.copper.org)

Stopy Cu-Si (brzy krzemowe) Stopy miedzi z krzemem zwane brzami krzemowymi zawieraj od 3 do 4% krzemu. Brzy krzemowe mona podzieli na proste, dwuskładnikowe oraz na złoone, wieloskładnikowe. Stopy podwójne nie znalazły zastosowania w technice ze wzgldu na niskie własnoci mechaniczne. Szersze zastosowanie znalazły wieloskładnikowe stopy miedzi z krzemem z dodatkiem takich pierwiastków jak mangan, elazo, cynk oraz nikiel. Stopy Cu-Si mog zastpowa stopy Cu-Sn, co pozwala na redukcj zuycia bardzo drogiej cyny. Dodatek krzemu powoduje wzrost twardoci i wytrzymałoci, oraz obnienie plastycznoci stopu. Ponadto krzem działa w miedzi jako silny odtleniacz, przez co polepsza własnoci odlewnicze, a uzyskane odlewy posiadaj gładk i czyst powierzchni.

Układ równowagi Cu-Si

Skład chemiczny stopów Cu-Si, do obróbki plastycznej Stopy Cu-Si charakteryzuj si dobrymi własnociami mechanicznymi w temperaturze pokojowej i w temperaturze podwyszonej do około 300 0 C, a take du wytrzymałoci zmczeniow i dobrymi własnociami lizgowymi, a take dua odpornoci na korozj oraz dobr lejnoci i skrawalnoci.

Stopy Cu-Mn (brzy manganowe) Stopy miedzi z manganem, zwane brzami manganowymi, s to stopy zawierajce najczciej 5-6% Mn lub 12-15% Mn. Stopy te do zawartoci 30% Mn mona obrabia plastycznie na gorco, a stopy o mniejszej zawartoci Mn 5-6% mona take obrabia plastycznie na zimno. Dodatek Mn powoduje wzrost wytrzymałoci na rozciganie i zmniejszenie wydłuenia. Odlewy o zawartoci Mn do 20% maja struktur roztworu stałego, a powyej tej zawartoci stopy posiadaj struktur +. Roztwór jest roztworem do plastycznym i mikkim, natomiast roztwór jest nieco twardszy. Dodatek manganu powoduje znaczne obnienie przewodnoci elektrycznej. Ze wzgldu na duy skurcz odlewniczy oraz mał lejno wykonywanie odlewów z tego typu stopów jest utrudnione.

Układ równowagi Cu-Mn

Najpopularniejszymi stopami Cu-Mn s: - Stop zwany Manganinem, stop miedzi z manganem i niklem wyróniajcy si mał sił termoelektryczn wzgldem miedzi i bardzo małym współczynnikiem cieplnym oporu. - Stop Izabelin, stop miedzi z manganem i aluminium. Stop ten jest ognioodporny i charakteryzuje si stałymi własnociami mechanicznymi do temperatury 300 0 C. - Stop Heuslera, stop o zawartoci Mn powyej 20% i Al powyej 9%, który posiada silne własnoci ferromagnetyczne. - Stop Isima, stop miedzi z manganem i krzemem, posiadajcy wysokie własnoci wytrzymałociowe zarówno w stanie lanym jak i w stanie walcowanym.

Stopy Cu-Be (brzy berylowe) Stopy miedzi z berylem zwane brzami berylowymi zawieraj około 2,1% berylu i s przeznaczone głównie do obróbki plastycznej. Oprócz berylu stopy te mog zawiera take dodatki niklu, kobaltu oraz cynku tworzc wieloskładnikowe stopy miedzi z berylem. Stopy te łcz zalety miedzi, a wic łatw obrabialno, odporno na korozj, na wysokie temperatury i na cieranie, a take wysokie przewodnictwo cieplne i elektryczne, z zaletami stali, czyli wytrzymałoci i twardoci. Techniczne zastosowanie maj stopy miedzi z berylem o zawartoci berylu do 2,5%. Stopy te posiadaj take dobr lejno i niewielki skurcz odlewniczy wynoszcy 1,2-1,5%.

Układ równowagi Cu-Be

Zmienna rozpuszczalno berylu w miedzi umoliwia stosowanie obróbki cieplnej. Na proces obróbki cieplnej składa si przesycanie i starzenie stopów. W wyniku utwardzania wydzieleniowego stopy Cu-Be posiadaj budow dwufazow, składajc si z roztworu stałego oraz fazy, gdzie faz utwardzajc jest faza. Przesycanie stopów miedzi z berylem przeprowadza si w temperaturze od 720 do 760 0 C. Po przesycaniu uzyskuje si struktur jednorodn złoon z roztworu. Starzenie w temperaturze 300 350 0 C powoduje wydzielenie umacniajcej fazy. Czas starzenia zaley od temperatury tego procesu. Moliwe jest take umacnianie zgniotowe przez obróbk plastyczn. Bardzo wan własnoci stopów Cu-Be jest brak iskrzenia przy tarciu i przy uderzeniu. Wad tych stopów jest ich bardzo wysoka cena oraz toksyczno zwizków i par berylu wydzielajcych si podczas topienia i szlifowania.

Skład chemiczny stopów Cu-Be, do obróbki plastycznej Stop Cu-Be moe by poddany krótkotrwałemu ogrzaniu do temperatury około 300 0 C, bez znacznego zmniejszenia własnoci wytrzymałociowych. Spowodowane jest to wydzielaniem w stopach faz umacniajcych, które najintensywniej zachodzi w temperaturach 300 0 C. W przypadku dłuszego ogrzewania w strukturze stopów dochodzi do koagulacji faz umacniajcych i pogorszenia własnoci wytrzymałociowych

Stopy Cu-Ni (miedzionikle) Stopy miedzi z niklem zwane take miedzioniklami s to stopy w których głównym pierwiastkiem stopowym jest nikiel. Zawarto niklu w tych stopach dochodzi maksymalnie do 40%, zawieraj take 1-2% Si, Al, Fe lub Mn. Stopy miedzi z niklem posiadaj dobre własnoci wytrzymałociowe, wysok plastyczno i odporno na korozj. Miedzionikle posiadaj niekorzystne własnoci odlewnicze. Ich temperatura odlewania siga 1500 0 C, ponadto stopy te wykazuj du skłonno do absorbowania gazów, szczególnie H 2 oraz zwizków C i S, a take do rozpuszczania duych iloci O 2.

Mona wyróni dwie grupy miedzionikli: - odporne na korozj (CuNi30Mn1Fe zwany melchiorem, CuNi6Al2 zwany kunialem, CuNi3si1Mn, CuNi19 zwany nikielin), - oporowe (CuNi44Mn1 zwany konstantanem).

Skład chemiczny stopów Cu-Ni, do obróbki plastycznej

Mikrostruktura stopu CuNi10Fe1Mn wyarzanego (Zdjcia pochodz z serwisu www.copper.org)

Stopy Cu-Zn (mosidze) Mosidze s to stopy miedzi w których głównym pierwiastkiem stopowym jest cynk. Mosidze zawierajce 5 do 20% Zn s nazywane tombakami. Ze wzgldu na bardzo szeroki zakres własnoci mechanicznych oraz niskie koszty i łatwo wytwarzania stopy te stanowi bardzo liczn grup stopów miedzi stosowanych w technice.

Układ równowagi Cu-Zn

W zalenoci od przyjtego kryterium stopy Cu-Zn moemy podzieli: - ze wzgldu na ilo składników wyróniamy stopy dwuskładnikowe i wieloskładnikowe, - ze wzgldu na struktur stopów wyróniamy stopy jednofazowe ( od 2 do 39% Zn) oraz dwufazowe ( od 39 do 45% Zn), - ze wzgldu na sposób wytwarzania gotowych wyrobów wyróniamy stopy odlewnicze oraz stopy do przeróbki plastycznej.

Znaczenie techniczne znalazły stopy o strukturze roztworu stałego lub +, czyli stopy o zawartoci cynku do około 45%. Powyej tej zawartoci wystpuje faza, która powoduje krucho stopów, co w znaczny sposób ogranicza moliwo stosowania takich stopów na odlewy i do przeróbki plastycznej. Stopy zawierajce do 39% Zn posiadaj struktur jednofazow i dziki temu posiadaj dobr plastyczno w temperaturze pokojowej oraz nieco gorsz w zakresie temperatur 300-700 0 C. Z tego powodu stopy o strukturze jednofazowej obrabiane s plastycznie na zimno. Stopy zawierajce od 39 do 45% Zn maj struktur dwufazow +. Faza ma du wytrzymało lecz posiada o wiele mniejsz plastyczno ni faza. Dlatego mosidze o strukturze dwufazowej obrabia si zwykle na gorco w temperaturze, w której wykazuj one struktur jednofazow.

Skład chemiczny dwuskładnikowych stopów Cu-Zn, do obróbki plastycznej

Stopy Cu-Zn charakteryzuj si dobr odpornoci na korozj, która maleje wraz ze zwikszaniem zawartoci cynku. Najgroniejszymi rodzajami korozji, którym ulegaj mosidze s odcynkowanie i pkanie sezonowe. Odcynkowanie zachodzi w stopach jedno oraz dwufazowych zawierajcych powyej 20% Zn, które s naraone na działanie chloru lub elektrolitu zawierajcego chlor. W rodowisku takim dochodzi do przejcia miedzi i cynku do roztworu ciekłego, z którego wytrca si czciowo mied w postaci gbczastej, co dodatkowo wzmaga korozj. Odcynkowanie nie powoduje zmian kształtu korodujcego przedmiotu ale powoduje znaczne obnienie własnoci wytrzymałociowych stopu. W celu wyeliminowania odcynkowania naley doda do stopu kilka setnych procent arsenu, antymonu lub fosforu.

Pkanie sezonowe jest to midzykrystaliczna korozja napreniowa wystpujca zarówno w stopach jednofazowych jak i w dwufazowych, poddanych obróbce plastycznej na zimno i działaniu orodka zawierajcego amoniak. Skłonno stopów do pkania sezonowego moe zosta ograniczona poprzez zastosowanie wyarzania odprajcego przedmiotów w temperaturze 200-300 0 C. Podatno mosidzów na pkanie sezonowe mona zbada za pomoc próby amoniakalnej i próby rtciowej.

Schemat odcynkowania

Schemat pkania sezonowego

Stopy Cu-Ni-Zn (mosidze wysokoniklowe nowe srebra) Nikiel powoduje zwikszenie wydłuenia, udarnoci, wytrzymałoci w podwyszonych temperaturach oraz twardoci, zmniejsza take skłonno stopu do odcynkowania. Nikiel utrwala mikrostruktur jednofazow. Stopy zawierajce nikiel posiadaj du odporno na korozj wody morskiej i kwasów. W przypadku mosidzów niklowych wykonywanie odlewów jest utrudnione ze wzgldu na skłonno tych stopów do powstawania wad skurczowych, porowatoci oraz zaule. Mosidze wysokoniklowe posiadaj bardzo dobre własnoci wytrzymałociowe a take dobr podatno na obróbk plastyczna na zimno i na gorco.

Skład chemiczny mosidzów wieloskładnikowych do obróbki plastycznej

Skład chemiczny wieloskładnikowych mosidzów odlewniczych

Zastosowanie stopów miedzi Stopy miedzi z cyn znalazły zastosowanie głównie w przemyle chemicznym, papierniczym i okrtowym na elementy spryste, na elementy aparatury kontrolno pomiarowej, siatki, spryny, tulejki, łoyska lizgowe, limacznice i limaki a take na diafragmy, zaciski bezpieczników i armatur parow, wodn oraz do wyrobu czci maszyn naraonych na korozj niektórych kwasów, ze stopów tych wytwarzane s take rurki Bourdona stosowane w manometrach. W przeszłoci stopy te stosowane były do wytwarzania broni i przedmiotów domowego uytku. Wieloskładnikowe stopy Cu-Sn stosowane s głównie na panewki łoyskowe i spryny.

Membrany wykonane ze stopu Cu-Sn

Stopy miedzi z aluminium stosuje si na elementy maszyn naraonych jednoczenie na due obcienia mechaniczne, cieranie, korozj i podwyszon temperatur. Ze stopów tych wykonywane s panewki, łoyska lizgowe, koła zbate, oraz dna sitowe, armatura parowa i chemiczna. Stopy miedzi z krzemem stosowane s na elementy aparatury w przemysłach maszynowym, chemicznym, chłodniczym w tym na siatki, spryny, łoyska, elementy samochodowe oraz panewki, wirniki pomp, koła cierne i przekładnie limakowe. Stopy miedzi z manganem znalazły zastosowanie na czci maszyn i urzdze pracujcych w podwyszonych temperaturach. Stop o nazwie Manganin uywany jest do wyrobu oporników wzorcowych, a stop Isima stosowny jest do wyrobu łopatek turbin.

Panewki wykonane z brzu

Stopy miedzi z berylem znalazły zastosowanie do wyrobu spryn, czci pomp, narzdzi chirurgicznych a take na szczotki silników elektrycznych, przewody trakcji elektrycznej, elektrody i przewody spawalnicze, formy szklarskie, wkładki do kokili i form cinieniowych. Brzy berylowe nadaj si take do produkcji wysoko obcionych czci, które musz by niemagnetyczne, a ze wzgldu na brak iskrzenia przy uderzeniu i tarciu stosowane s do wytwarzania narzdzi dla górnictwa i przemysłu chemicznego.

Spryny wykonane ze stopu Cu-Be Odlew artystyczny wykonany z brzu

Stopy miedzi z niklem stosowane s do odlewania armatury i czci dla przemysłu okrtowego. Stop CuNi25 znalazł zastosowanie do wyrobu monet. Ponadto stopy Cu-Ni stosuje si do wytwarzania płytek kondensatorów, spryn, rub, nitów, tabliczek znamionowych a take czci zegarków i aparatów fotograficznych. Ze wzgldu na duy opór elektryczny stopy te wykorzystuje si na elementy oporowe Stop CuNi10 stosuje si do pokrywania kadłubów statków. Popularne stopy CuNi20Fe20 i CuNi21Co29 stosowane s do wyrobu magnesów trwałych, za nowe srebra, czyli stopy Cu-Ni-Zn stosowane s głównie jako luty. Szczególnie znane s stopy o nazwie Nikielina i Konstantan. Nikielin stosuje si do platerowania oraz do wyrobów wytłaczanych i cignionych. Konstantan uywa si do produkcji termopar.

Moneta cz zewntrzna wykonana ze stopu Cu75Ni25, cz wewntrzna wykonana ze stopu CuZn20Ni5 Termopara wykonana ze stopu konstantan

Jednofazowe stopy Cu-Zn stosowane s do wyrobu czci współpracujcych w ruchu obrotowym, a take na kształtowniki i armatur w przemyle budowlanym. Tego typu mosidze bardzo czsto stosowane s do wyrobów artystycznych. Ponadto z mosidzów jednofazowych wytwarzane s czci stosowane w przemyle komunikacyjnym, maszynowym, okrtowym i chemicznym, a take rurki kapilarne i chłodnicowe, wownice, instrumenty muzyczne oraz elementy otrzymywane przez głbokie tłoczenie. Dwufazowe stopy Cu-Zn stosowane s do produkcji elementów lizgowych a take w przemyle okrtowym. Stopy te nadaj si do wykonywania nieskomplikowanych i duych odlewów czci maszyn i pojazdów, a take do produkcji rub okrtowych.

Wyroby artystyczne wykonane z mosidzu