Metale nieżelazne

Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze stopami metali nieżelaznych stosowanymi jako materiały konstrukcyjne, ich mikrostrukturę i własnosciami oraz składem. Omówiono następujące grupy stopów:
1. Miedź rafinowana cynowa
2. Mosiądz jednofazowy
3. Mosiądz ołowiowy
4. Brąz ołowiowo-srebrowy
5. Stop łożyskowy Babbit

Przebieg ćwiczenia
Ćwiczenie polega na dokonaniu obserwacji mikroskopowych zgładów metalograficznych wybranych stopów metali nieżelaznych. W czasie ćwiczenia należy obserwując próbki dokonać identyfikacji stopów. Po przeanalizowaniu badanych struktur ich obrazy widoczne pod mikroskopem należy przerysować, a wykonane rysunki dokładnie opisać.
Próbki były trawione:
1-4 trawiono odz. 30ml HCl
10g FeCl3
120ml C2H5OH
5 Nital 4ml HNO3
96ml C2H5OH

Zastosowanie, skład, własności

Miedź rafinowana cynowa M2G Cu 99,7 G
a) własności
Temperatura topnienia miedzi wynosi 1084,5 [°C],
a wrzenia ok. 2600 [°C].
Miedź ma gęstość 8,889 [g/cm3].
Wytrzymałość miedzi na rozciąganie wynosi Rm = 200 ÷ 250 [MPa],
granica plastyczności Re = 35 [MPa],
twardość 45 HBW a wydłużenie A = 30 ÷ 35 [%].
W wyniku obróbki plastycznej na zimno wytrzymałość miedzi zwiększa się do 400 ÷ 450 [MPa], a twardość do 120 HBW, przy zmniejszeniu wydłużenia do 1÷2 [%]. Przeróbkę plastyczną na gorąco przeprowadza się w temp. 650 ÷ 800 [°C]. Utwardzenie metalu usuwa się przez wyżarzanie rekrystalizujące w temperaturze 450 ÷ 800 [°C].

b) skład

L.p. stężenie w %
Cu Pb Zn Fe Sn Sb Si Al Mg Ni Mn Ag P S Bi As O2 C Cr
1. reszta 0,008 0,04 0,04 0,004 0,18 0,009 0,001 0,008 0,07


c) zastosowanie
Miedź ma bardzo dużą przewodność elektryczną (małą oporność elektryczną), dlatego znajduje bardzo szerokie zastosowanie w elektrotechnice i elektronice. Inne jej własności, a mianowicie duża przewodność cieplna, plastyczność, odporność na korozję atmosferyczną powala na stosowanie w budowie maszyn i okrętów, budownictwie, komunikacji, chemii (itp.).

Mosiądz jednofazowy M80
a) własności
Gęstość: g/cm3 8.67
Moduł sprężystości E: GPa 119
Ciepło właściwe: J/gK 0.380
Współczynnik rozszerzalności cieplnej: 10-6/K 18.8
Opór właściwy: 10-3/K 1.5
Przewodność cieplna: W/mK 142
Przewodność elektryczna: %IACS 32.8
Przewodność elektryczna: MS/m 19

b) skład
Cu 79,0 - 81,0 %
Pb max. 0,05 %
Al max. 0,02 %
Fe max. 0,05 %
Ni max. 0,3 %
Sn max. 0,1 %
Zn reczta

c) zastosowanie
Jest stosowany w głównej mierze do produkcji w procesach obróbki plastycznej. Wykonuje się z niego: elementy architektoniczne, instrumenty muzyczne, tarcze zegarów itp.

Mosiądz ołowiowy
a) własności
Gęstość: g/cm3 8.43
Moduł sprężystości E: GPa 102
Ciepło właściwe: J/gK 0.377
Współczynnik rozszerzalności cieplnej: 10-6/K 21.1
Opór właściwy: 10-3/K 1.6
Przewodność cieplna: W/mK 109
Przewodność elektryczna: %IACS 24.1
Przewodność elektryczna: MS/m 14



b) skład
Cu 59,0 - 60,0 %
Pb 1,6 - 2,5 %
Al max. 0,05 %
Fe max. 0,3 %
Ni max. 0,3 %
Sn max. 0,3 %
Zn reczta

c) zastosowanie
Charakteryzuje się wysoką ciągliwością. Mosiądz jest wykorzystywany w produkcji elementów armatury: złączek, zaworów itp.

Brąz ołowiowo-srebrowy
a) własności
Brazy olowiowe zawieraja do 26% olowiu oraz najczesciej mniejsze dodatki cyny, niklu, manganu itd. Odznaczaja sie dobra odpornoscia na korozje dobra obrabialnoscia, a przede wszystkim dobra odpornoscia na scieranie, w zwiazku z czym wykonuje sie z nich tulejki i panewki do silnie obciazonych maszyn. Ze wzgledu na brak rozpuszczalnosci olowiu w miedzi, w stanie cieklym brazy olowiowe maja sklonnosc do likwacji skladników. Warunkiem dobrych wlasnosci przeciwciernych stopu jest równomierne rozmieszczenie ziarn olowiu i miedzi.

b) skład
Pb- 21,2%
Ag- 1,9%
Cu- reszta

c) zastosowanie
Biorąc pod uwagę dobrą przewodność cieplną i wytrzymałość zmęczeniową brązów ołowiowych można je z powodzeniem stosować na łożyska ślizgowe. Zasadniczą zaletą brązów ołowiowych jest mała wrażliwość na awaryjne przerwy w smarowaniu. Przy wzroście temperatury łożyska następuje wytapianie ołowiu, którego kropelki przejmują funkcje smaru, zabezpieczając wał przed zatarciem czopów.
Wykonuje sie z nich tulejki i panewki do silnie obciazonych maszyn

Stop łożyskowy Babbit
a) własności
jest to stop w stanie lanym, który posiada osnowę będącą roztworem stałym antymonu i miedzi w cynie, w której rozmieszczone są twarde kryształy Snob oraz iglaste kryształy Cu6Sn5. Stop ten wykorzystuję się na łożys ka ślizgowe. Drobnoziarnista i miękka osnowa zapewnia dobrą smarowność, ma dobrą plastyczność i dobre przewodnictwo cieplne. Obecność w strukturze twardych kryształów SnSb zwiększa odporność na ścieranie. Ze względu na skład chemiczny stop ten ma wysoką odporność korozyjną. Iglaste kryształy Cu6Sn5 zapobiegają segregacji grawitacyjnej.

b) skład

L.p. stężenie w %
Cu Pb Zn Fe Sn Sb Si Al Mg Ni Mn Ag P S Bi As O2 C Cr
10. 3,5 reszta 7,5

c) zastosowanie
Opracowany zostal w 1839 roku przez wynalazce i zlotnika amerykanskiego: Isaaca Babbitta (1799 - 1862), stad wlasnie wywodzi sie nazwa tego wytrzymalego na scieranie stopu. Juz w tym samym roku wyprodukowal pierwsze metalowe elementy z tego stopu, które zostaly zastosowane w silnikach parowych