Początek

Skrypty Ciekawe strony  

Zaliczanie

   
 

Obserwacje mikroskopowe mosiądzów

  Stopy miedzi z cynkiem nazywamy mosiądzami . Praktyczne zastosowanie znajdują 

mosiądze o zawartości Zn do 47 % . Mogą one zawierać w mniejszych ilościach jeszcze inne 

składniki stopowe jak ołów mangan , aluminium , cynę , krzem . Nazwy mosiądzów 

wieloskładnikowych zależą od składników występujących w stopie poza miedzią i cynkiem 

jako głównym dodatkiem stopowym .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z wykresu tego wynika ,że rozpuszczalność cynku w miedzi jest znaczna . W temperaturze 

otoczenia dochodzi do 39 %. Kryształy roztworu stałego cynku w miedzi oznacza symbol L . 

Drugim roztworem stałym jest roztwór B , który w przypadku niższej temperatury staje się 

roztworem uporządkowanym . Jest to faza oznaczona symbolem B . Roztwory B posiadają 

znaczną twardość , niż roztwory L a także mniejsza plastyczność . Z tego też względu stopy o 

większej zawartości cynku, gdzie obok fazy L występuje również faza B, są trudniej 

przerabialne plastycznie.

 

Własności mosiądzów .

 

Na wykresie równowagi Cu - Zn (rysunek powyżej) linie likwidus i solidus są położone blisko 

siebie . Taki układ temperatur początku i końca krzepnięcia powoduje , że mosiądze 

posiadają dobre własności odlewnicze charakteryzują się dobrą lejnością . Odlewy mają 

zwartą i szczelną budowę , Wadą jest powstawanie dużej jamy usadowej , co powoduje 

konieczność stosowania układów nadlewowych . Mosiądze o strukturze roztworu stałego 

cynku w miedzi są łatwo obrabialne plastycznie na zimno . Max plastyczność otrzymuje się dla 

mosiądzu o zawartości 32% Zn . Wytrzymałość na rozciąganie Rm dla takiego mosiądzu w 

stanie wyżarzonym wynosi około 30 kG/mm2 przy wydłużeniu około 40% . Mosiądze o 

strukturze są obrabialne plastycznie na gorąco . W celu uzyskania dobrej plastyczności należy 

podgrzać do temperatury , przy której mosiądz ma strukturę jedno-fazową , która jest 

bardziej plastyczna od fazy . Mosiądz CuZn40 o strukturze w stanie wyżarzonym posiada 

wytrzymałość na rozciąganie Rm = 35 KG/mm2 przy wydłużeniu 25%. Mosiądz ten jest więc 

miej plastyczny od mosiądzu o strukturze . Posiada jednak nieco wyższą wytrzymałość na 

rozciąganie . Rozróżniamy mosiądze odlewnicze , do przeróbki plastycznej , wysoko niklowe 

( nowe srebro ) . Mosiądze odlewnicze są stopami wieloskładnikowymi , przy czym 

składnikami stopowymi mosiądzów odlewniczych są : ołów , mangan , aluminium , żelazo , 

krzem . W mosiądzach odlewniczych ołów i krzem poprawiają zdecydowanie lejność , 

aluminium , mangan i żelazo podwyższają własności wytrzymałościowe. Ołów poprawia poza 

tym własności skrawane mosiądzów , gdyż podczas skrawania dzięki niemu tworzy się kruchy 

wiór . Aluminium , krzem uodporniają mosiądze na korozję . Wszystkie mosiądze odlewnicze 

wykazują dużą odporność na korozję i ścieranie . Są stosowane na części maszyn , armaturę 

w przemyśle komunikacyjnym, lotniczym i inne . Mosiądze do przeróbki plastycznej możemy 

podzielić na : dwuskładnikowe ( miedź i cynk ) oraz wieloskładnikowe gdzie składnikami 

dodatkowymi są : ołów , mangan, żelazo, aluminium , cyna , krzem , nikiel i fosfor . Mosiądze 

do przeróbki plastycznej są stosowane w postaci odkuwek , prętów , kształtowników , 

drutów , blach , pasów i innych . Najważniejszą cechą tych mosiądzów jest duża podatność 

do przeróbki plastycznej przeważnie na zimno. Najłatwiej jednak obrabia się plastycznie 

mosiądze dwuskładnikowe. Są one odporne na korozję i dobrze skrawalne , szczególnie przy 

zawartości ołowiu . Stosuje się je na części maszyn , w przemyśle okrętowym , lotniczym , 

samochodowym.

 

Mosiądze wysoko niklowe.

 

Zasadniczo istnieją dwie grupy nowych sreber . Do pierwszej zalicza się stopy o zmiennej 

zawartości niklu ( 8 - 28 % ) drugi zaś stop , gdzie ilość niklu jest stała ( 28 % ) . Nowe 

srebra są roztworami stałymi L lub mieszanymi L + B . Nikiel wpływa na srebrzysty kolor 

mosiądzu . W miarę wzrostu zawartości niklu w stopie zwiększa się wytrzymałość na 

rozciąganie , jego twardość , gęstość , temperatura topnienia . Miedź zwiększa wydłużenie 

wpływ na podwyższenie przewodnictwa cieplnego i zmniejszenie oporności . Cynk zwiększa 

wytrzymałość na rozciąganie i twardość . Gdy wzrasta zawartość cynku w stopie obniża się 

temperatura topnienia , odporność na korozję , gęstość . Ma natomiast wpływ na polepszenie 

zdolności stopu do obróbki plastycznej na gorąco . Cenne wartości nowego srebra - 

srebrzysty kolor , dobra plastyczność , odporność na działania atmosferyczne , ,małe 

przewodnictwo , wpływa na to , że stopy te posiadają szeroki zastosowanie w przemyśle 

maszynowym , elektrotechnicznym , architekturze , urządzeniach sanitarnych.

 

Obróbka cieplna mosiądzów.

 

1/ Wyżarzanie ujednoradniające , stosuje się dla wysoko cynkowanych odlewów mosiężnych 

, które wg. układu równowagi Cu - Zn , powinny mieć przy temperaturze pokojowej 

strukturę roztworu stałego . Ponieważ podczas stygnięcia metalu faza nie zdąży się całkowicie 

rozpuścić , w fazie przy temperaturze otoczenia . W celu uzyskania struktury jednorodnej 

należy stop wyżarzyć przy temperaturze 650 -700 C w ciągu 2 - 6 godzin .

 

2/ Wyżarzanie rekrystalizujące stosuje się do mosiądzów o strukturze poddanej uprzednio 

obróbce plastycznej na zimno . Ponieważ podczas tej obróbki własności plastyczne stopu 

zmalały . Wyżarzanie to ma na celu przywrócenia tych własności w celu umożliwienia dalszej 

obróbki plastycznej na zimno . Przeprowadza się przy temperaturze 500 - 650 C .Stosowanie 

wyżarzania przy temperaturze 700 C i wyższej jest niekorzystne z powodu utleniania się 

powierzchni i nadmiernego rozrostu ziarn.

3/ Wyżarzanie odprężające ma na celu zapobieganie korozji naprężeniowej wyrobów z 

mosiądzu . Wyżarzanie to przeprowadza się przy temperaturze 250 - 300 *C . W czasie 

wyżarzania które trwa ok. 2 godz. następuje usunięcie naprężeń w wyrobach toczonych , 

ciągnionych i prasowanych . Zastosowanie mosiądzów w strukturze : z mosiądzów tych 

produkuje się taśmy , blachy i pręty , z których drogą obróbki plastycznej na zimno otrzymuje 

się różne części jak np. elementy chłodnic samochodowych , rury do skraplaczy itp. 

Zastosowanie mosiądzów o strukturze .

Z mosiądzów tych walcuje się na gorąco pręty z których drogą kłucia lub obróbki plastycznej 

, skrawania wytwarza się różne części . Używa się je również na odlewy . Wykonuje się z 

nich koła zębate , elementy łożyskujące , armaturę wodociągową i części zegarków itp.

 

Brązy .

 

Brązy są stopami miedzi w których głównym składnikiem stopowym mogą być metale z 

wyjątkiem niklu lub cynku . W zależności od nazwy głównego składnika stopowego rozróżnia 

się brązy cynowe , aluminiowe , berylowe , krzemowe , manganowe , ołowiowe , kobaltowe i 

inne . Najstarszym jest brąz cynowy który jest stopem CuSu. Obecnie brązy te zawierają 

oprócz ołowiu jeszcze fosfor i cynk . W celu odtleniania brązów cynowych , wprowadza się 

do ciekłej kąpieli metalowej fosforu w postaci miedzi fosforowej w celu uzyskania lepszej 

odporności na ścieranie brązów wprowadza się do nich 0,5 % fosforu. 

Własności brązów.

 

 

 

 

 

 

 

 

Jak wynika z wykresu równowagi Cu - Sn stopy te charakteryzują się dużą rozpiętością 

temperatur początku i końca krzepnięcia . Z tym związany jest sposób krzepnięcia . Brązy nie 

tworzą typowej jamy usadowej , jednak odlew jest nie ścisły gdyż jama usadowa ulega 

rozproszeniu w całej objętości stopu . Taki odlew jest nie szczelny i nie należy go stosować na 

naczynia ciśnieniowe. Brązy cynowe charakteryzują się bardzo małym skurczem odlewniczym 

poniżej 1 % . Zapewnia to dobre wypełnienie odlewniczych form . Brązy o zawartości cyny 5 

- 7 % można obrabiać plastycznie na zimno , poniżej tej zawartości brązy cynowe tracą 

plastyczność i stosuje się je wtedy do przeróbki plastycznej na gorąco lub w stanie lanym . W 

stopach o zawartości 10 % Sn obecny eutektoid zapewnia doskonałą odporność na ścieranie 

i z tego powodu jest jednym z najlepszych stopów łożyskowych. 

 

Obróbka cieplna brązów.

 

1/ Wyżarzanie ujednoradniające - stosuje się w celu usunięcia budowy dendrytycznej brązów 

. Temperatura procesów 650 - 750 *C. Ponieważ dyfuzja w brązach cynowych przebiega 

wolno , należy wyżarzanie to powtórzyć kilka razy i poddać brązy obróbce plastycznej na 

zimno .

2/ Wyżarzanie rekrystalizujące - celem tego wyżarzania jest usunięcie umocnienia powstałego 

w procesie przeróbki . Przeprowadza się w temperaturze 650 *C . W wyniku wyżarzania 

następuje obniżenie wytrzymałości na rozciąganie , twardości , wyraźny wzrost wydłużenia co 

umożliwia dalszą obróbkę plastyczną na zimno . Zastosowanie brązów cynowych . Plastycznie 

przerobione brązy znajdują zastosowanie przy produkcji aparatury pomiarowo - kontrolnej 

przemysłu chemicznego . Z brązów cynowych odlewniczych wykonuję się części maszyn 

narażone na ścieranie i silne obciążone np. koła zębate , ślimacznice , zębatki i zawory.

 

Aluminium.

 

Czyste aluminium w stanie przerobionym plastycznie i wyżarzonym ma tak małą wytrzymałość, 

twardość , że nie znajduje w tym stanie zastosowania . Podwyższenie temperatury 

wytrzymałość tę jeszcze zmniejsza jak i udarność . Przez zastosowanie przeróbki plastycznej 

można znacznie polepszyć jego własności . Aluminium daje się łatwo przerabiać plastycznie 

nie tylko na gorąco lecz również na zimno głównie przez walcowanie , prasowanie , 

wypływowe ciągnienie , tłoczenie w celu otrzymania prętów , rur , taśm , blach . Jedną z 

najważniejszych własności aluminium która decyduje o jego zastosowaniu w przemyśle jest 

dobra przewodność elektryczna . Wytrzymałość czystego aluminium jest mała jednak przy 

stopieniu z innymi pierwiastkami otrzymuje się stopy o lepszych własnościach 

wytrzymałościowych i plastycznych . Głównymi składnikami stopów aluminium są miedź , 

krzem , cynk , mangan , nikiel . Miedź wpływa na polepszenie własności wytrzymałościowych 

. Krzem na polepszenie własności plastycznych . Cynk polepsza własności odlewnicze . Poza 

tym miedź zmniejsza skurcz odlewów , magnez i mangan polepszają własności mechaniczne i 

odporność na korozje . Stopy aluminium z krzemem krzepną jako układ podwójny o 

zawartości 11,7% krzemu , złożoną z kryształów roztworu stałego granicznego L i B . W 

miarę obniżania się temperatury na skutek zmniejszenia się rozpuszczalności krzemu w 

aluminium maleje ilość krzemu w roztworze L . 

Do najważniejszych stopów aluminium z krzemem należą stopy tzw. siluminy , o zawartości 4 

- 13.5 Si . Siluminy modyfikowane odznaczają się dobrymi własnościami odlewniczymi , z 

których najważniejsze są : doskonała lejność i mały skurcz . Wydzielające się podczas 

krzepnięcia gazy tworzą małe pory nie wpływające zbytnio na własności mechaniczne 

siluminu. Siluminy można odlewać w wysokiej temperaturze ( ok. 800 C ) a w związku z tym 

używać na odlewy o bardzo cienkich ściankach . Siluminy są to stopy wyłącznie odlewnicze . 

Wszystkie stopy podzielono ze względu na stan w jakim mają zastosowanie przy czym 

rozróżnia się

- stopy odlewnicze ,

- stopy przerabialne plastycznie ,

- stopy odlewnicze i przerabialne plastycznie.

Do stopów najbardziej odpornych na działanie czynników chemicznych należą stopy które 

zawierają magnez , krzem , mangan . Obecnie najbardziej rozpowszechnioną metodą ochrony 

stopów przed korozją jest pokrywanie warstwą własnego tlenku . Stopy aluminium - magnez 

odznaczają się dość dużą odpornością na korozję i dobrze spawalne . Stopy aluminium - 

miedź - magnez podlegają obróbce cieplnej polegającej na przesyceniu i starzeniu po której 

mają dużą wytrzymałość na rozciąganie przy znacznej plastyczności . Wadą ich jest mała 

odporność na korozję . Najpopularniejszy stop z tego gatunku nosi nazwę duraluminium ( 

duralu ) . Stopy aluminium - magnez - krzem odznaczają się również dobrymi własnościami 

wytrzymałościowymi, lecz są bardziej odporne na korozję i nie potrzeba ich platerować . 

Zastosowanie stopów aluminium należy przede wszystkim od ich własności fizycznych i 

chemicznych z których najważniejszymi są : mała gęstość duża przewodność cieplna i 

elektryczna, dobre własności mechaniczne duża odporność chemiczna i niezdolność do 

iskrzenia.