Postanowiłem stopić trochę miedzi (kawałki grubego drutu) z cyną (laska do lutowania LC 60). W tym celu sklepałem koniec rurki stalowej, do środka wrzuciłem składniki w proporcji wagowej 90 % miedzi i 10 % laski cynowej. Dosypałem też szczyptę boraksu i stopiłem palnikiem na propan butan. Palnik ledwo co dał radę ale uzyskałem 2 cm żółciutki kawałek tegoż brązu. Próbkę wydobyłem przy pomocy kątówki zeszlifowując ścianki rurki. Łatwo poznać kiedy przestać bo przestają lecieć iskry.
Po próbie przekucia brąz jednak pęka, bez różnicy czy na zimno czy na gorąco. Pomyślałem że to wina zbyt niskiej temperatury przy przetopie lub wina samego brązu (w lasce cynowej jest też ołów) więc wykonałem drugą próbę tym razem w palenisku na węgiel drzewny. Jako pojemnika też użyłem rurkę i też dałem boraks tylko więcej. Stopiłem prawie samą miedź + mały kawałek poprzedniego brązu. Kolor stopu pozostał miedziany. Temperatura była bardzo wysoka (odkurzacz), stop był płynny a miedz przedyfundowała nawet do zewnętrznej ścianki rurki stalowej (ciekawy efekt nawet wyszedł). Niestety dalej przy kuciu pęka. Po podgrzaniu palnikiem i paru uderzeniach robi się prawie fioletowo szaro rdzawy piasek miedziany.
Moje przypuszczenia:
- zbyt niska temperatura lub za krótki czas przetopu
- boraks
- zanieczyszczenie węglem drzewnym
- dyfuzja żelaza do stopu
- wielkość ziarna
- fatum, koniunkcja Wenus i Księżyca lub brak odpowiedniego zaklęcia
Wie ktoś może czemu pęka i jak uzyskać stop kowalny?
Kucie przetopionych metali
Moderatorzy: Nomad, BANAN, Marcin, Nikiel
-
BANAN
- arcyweteran forum
- Posty: 6514
- Rejestracja: 30 sie 2009, 10:28
- Lokalizacja: Armaty pod Stoczkiem zdobywała wiara rękoma czarnymi od pługa
Miedź i jej stopy pod wpływem kucia utwardzają się i stają się kruche.po podgrzaniu należy schłodzić je w wodzie,tak jak byś hartował stal i znowu są miękkie. W trakcie kucia dobrze jest mieć pod ręką wiadro z wodą i co chwila przekuwany materiał studzić. Kurcze miałem walczyć ze swym internetowym nałogiem i nie pisać już postów 
Kontakt 517355290
Próbowałem znowu kuć. Rozgrzałem palnikiem zgasiłem i znowu kicha :-( . Podejrzewam jakieś wtrącenia niemetaliczne między kawałkami metalu. To jednak coś z technologią wytopu. Może następnym razem wrzucę do większego kontenera bez boraksu i jak się stopi to łyżką powyciągam syf z powierzchni. Mam też wrażenie jakby miedź się utleniła strasznie i to w całej objętości.
W poniedziałek stopiłem troche miedzi w tygielku, i przekułem. Dziś sobie to powtórzyłem, ale nie klepałem.
"Bułeczka" waży 150g około, wytopiłem ją przed chwilą, zahartowałem w celu zmiękczenia.
Sztabka waży troche mniej, bo oszlifowałem powierzchnie bułki. Przed kuciem zahartowałem 2 razy, kuło się przyjemnie.
Topiłem w tygielku palnikiem z dodatkiem boraksu.
Edit:
Po szybkim poklepaniu powierzchni na mosiężnym kowadełku bułka wygląda tak:
"Bułeczka" waży 150g około, wytopiłem ją przed chwilą, zahartowałem w celu zmiękczenia.
Sztabka waży troche mniej, bo oszlifowałem powierzchnie bułki. Przed kuciem zahartowałem 2 razy, kuło się przyjemnie.
Topiłem w tygielku palnikiem z dodatkiem boraksu.
Edit:
Po szybkim poklepaniu powierzchni na mosiężnym kowadełku bułka wygląda tak:
Dobrzański. Metaloznawstwo
O alu
DWUSKŁADNIKOWE STOPY MIEDZI Z ALUMINIUM
Jednofazowe brązy aluminiowe zawierają do 8% Al i ze względu na dużą plastyczność
mogą być obrabiane plastycznie na zimno i na gorąco. Brązy o składzie
eutektoidalnym można odkształcać plastycznie wyłącznie na gorąco w temperaturze,
w której istnieje struktura jednofazowa β. Brązy aluminiowe wykazują dobrą
odporność na korozję w środowisku wody morskiej i kwasów utleniających, dzięki
pasywacji i tworzeniu się warstewki Al2O3 na ich powierzchni. Charakteryzują się
dużymi własnościami mechanicznymi w temperaturze pokojowej i podwyższonej
oraz wysoką odpornością na ścieranie. Jedynie nieliczne gatunki tych stopów, np.
CuAl8 lub odlewniczy CuAl9–C, są wytwarzane jako dwuskładnikowe.
WIELOSKŁADNIKOWE STOPY MIEDZI Z ALUMINIUM
Własności mechaniczne brązów aluminiowych zwiększają dodatki stopowe,
głównie Fe, Mn, Ni (tabl. 7.33, 7.35, 7.38 i 7.39). Pierwiastki Fe i Ni powodują
podwyższenie własności wytrzymałościowych i odporności na ścieranie w wyniku
działania modyfikującego i sprzyjania drobnoziarnistości stopów. Ze względu na
niewielką rozpuszczalność w roztworze αCu, pierwiastki te mogą być dodawane
w niewielkiej ilości, gdyż wydzielające się bogate w nie fazy powodują zmniejszenie
odporności korozyjnej. Mangan rozpuszcza się w roztworze αCu w stężeniu do
ok. 10%, powodując znaczne zwiększenie odporności tych stopów na korozję i ścieranie
oraz własności mechanicznych.
7.2. Miedź i jej stopy
737
Tablica 7.38
Orientacyjny skład chemiczny stopów miedzi z aluminium, przeznaczonych do obróbki plastycznej
Znak stopu
Stężenie pierwiastków1), %
Norma
Al Fe Ni Mn Si Sn Zn Pb
CuAl6Si2Fe 6,2 0,6 ≤0,1 ≤0,1 2,2 ≤0,1 ≤0,4 ≤0,5 3), 4)
CuAl7Si2 7 ≤0,3 ≤0,2 ≤0,2 1,9 ≤0,2 ≤0,5 ≤0,5 3), 4)
CuAl8Fe3 7,5 2,5 ≤1 ≤1 ≤0,2 ≤0,1 ≤0,5 ≤0,05 2)
CuAl10Fe1 9,5 1 ≤1 ≤0,5 ≤0,2 ≤0,1 ≤0,5 ≤0,5 3), 4)
CuAl10Ni5Fe4 9,8 4 5 ≤1 ≤0,2 ≤0,1 ≤0,4 ≤0,5 3), 4)
CuAl10Fe3Mn2 10 3 ≤1 2,5 ≤0,2 ≤0,1 ≤0,5 ≤0,5 3), 4)
CuAl11Fe6Ni6 11,5 6 6 ≤1,5 ≤0,2 ≤0,1 ≤0,5 ≤0,5 3), 4)
1) Inne razem ≤0,2; wartości bez znaku ≤ oznaczają stężenie średnie.
Normy: 2) PN-EN 1652:1999, 3) PN-EN 12163:2002, 4) PN-EN 12167:2002.
Tablica 7.39
Orientacyjny skład chemiczny odlewniczych stopów miedzi z aluminium
Znak stopu
Stężenie pierwiastków1), %
Al Fe Ni Mn Si Sn Zn Pb Mg
CuAl9-C 9,3 ≤1,2 ≤1 ≤0,5 ≤0,2 ≤0,3
≤0,5
≤0,3 –
CuAl10Fe2-C 9,5 2,5 ≤1,5 ≤1 ≤0,2 ≤0,2 ≤0,1 –
CuAl10Ni3Fe2-C 9,5 2 2,8 ≤2 ≤0,2 ≤0,2 ≤0,1 ≤0,05
CuAl10Fe5Ni5-C 2) 9,5 4,8 5 ≤3 ≤0,1 ≤0,1 ≤0,03 ≤0,05
CuAl11Fe6Ni6-C 11 5,5 5,8 ≤2,5 ≤0,1 ≤0,2 ≤0,05 ≤0,05
1) Wartości bez znaku ≤ oznaczają stężenie średnie.
2) Cr ≤0,05, Bi
O cynie
DWUSKŁADNIKOWE STOPY MIEDZI Z CYNĄ
Techniczne stopy Cu z Sn, nazywane tradycyjnie brązami cynowymi, mają zazwyczaj
strukturę roztworu α. Duży zakres temperatury krystalizacji brązów
o strukturze α sprzyja jednak ich skłonności do segregacji. Z tego powodu w stopach
chłodzonych w warunkach rzeczywistych, nawet przy niewielkim stężeniu Sn,
oprócz niejednorodnej fazy α tworzą się fazy, które w warunkach równowagi występują
przy większym stężeniu Sn. Segregacja może być w pewnym stopniu usunięta
przez długotrwałe wyżarzanie ujednorodniające w ciągu 24 h w temperaturze
700÷750°C.
Brązy cynowe wykazują dobrą odporność na korozję, szczególnie w środowisku
atmosfery przemysłowej i wody morskiej. Odporność ta ulega polepszeniu wraz ze
zwiększeniem stężenia Sn, lecz do wartości nie większej od zapewniającej wystąpienie
struktury dwufazowej, decydującej o ułatwieniu korozji. Brązy cynowe
o strukturze jednorodnego roztworu α cechuje duża plastyczność i z tego względu
mogą być obrabiane plastycznie na zimno, podobnie jak stopy o niejednorodnej
strukturze α, zawierające nie więcej niż 4% Sn. Wraz ze zwiększeniem stężenia Sn
ponad ok. 4% w strukturze pojawiają się fazy międzymetaliczne, najczęściej przechłodzona
faza δ wchodząca w skład mieszaniny eutektoidalnej α + δ.
W praktyce do obróbki plastycznej są przeznaczone brązy cynowe zawierające
do ok. 8% Sn (tabl. 7.33 i 7.34), choć obrabia się je źle, przy dużej skłonności do
pęknięć. W stanie obrobionym plastycznie na zimno brązy cynowe charakteryzują
się dużymi własnościami mechanicznymi, co umożliwia stosowanie ich w przemyśle
chemicznym, papierniczym i okrętowym, m.in. na elementy aparatury kontrolno–
pomiarowej, siatki, sprężyny, tulejki, łożyska ślizgowe, ślimacznice i ślimaki.
7. Metale nieżelazne i ich stopy
730
Tablica 7.33
Orientacyjne zakresy stężenia dodatków stopowych w różnych grupach stopów miedzi z cyną i/lub
innymi pierwiastkami, przeznaczonych do obróbki plastycznej
Grupa stopów Cynowe
dwuskładnikowe
Cynowe
wieloskładnikowe
Aluminiowe
wieloskładnikowe Berylowe Krzemowe Manganowe
Zakres
stężenia
składników
stopu, %
Cu 90÷96,5 85,4÷95,9 71÷92,2 95,5÷98,2 94,3÷99,2 83,5÷86
Sn 3,5÷8,5 3,5÷5,5 0÷0,2 – – –
Zn 0÷0,3 0÷10 0÷0,5 – 0÷1,5 –
Pb – 0÷4,5 – 0÷0,6 – –
Al – – 6÷12,5 – – –
Fe – – 0÷7 0÷0,2 0÷0,8 –
Mn – – 0÷3,5 – 0÷1,3 11,5÷13
Ni 0÷0,3 – 0÷7 0÷2,5 – 2,5÷3,5
Si – – 0÷2,4 – 0,8÷3,2 –
Be – – – 0,2÷2,1 – –
inne P: 0,01÷0,4 Te: 0÷1,
P: 0÷0,4 – Co: 0÷2,8 – –
Gatunki podano w tabl.
7.34
podano w tabl.
7.37
podano w tabl.
7.38
podano w
tabl. 7.40
podano w
tabl. 7.42
CuMn12Ni3
Normy –
Tablica 7.34
Orientacyjny skład chemiczny dwuskładnikowych stopów miedzi z cyną, przeznaczonych do obróbki plastycznej
Znak
stopu
Stężenie pierwiastków 1), %
Norma
Sn P Zn Ni Fe Pb
CuSn4 4 0,2 ≤0,2 ≤0,2 ≤0,02 2), 3), 5)
CuSn5 5 0,2 ≤0,2 ≤0,2 ≤0,02 2)÷5)
CuSn6 6,3 0,2 ≤0,2 ≤0,2 ≤0,1 ≤0,02 2)÷6)
CuSn8 8 0,2 ≤0,2 ≤0,2 ≤0,02 2)÷6)
CuSn9P 8 0,3 ≤0,3 ≤0,3 ≤0,05 4)
1) Inne razem ≤0,2; wartości bez znaku ≤ oznaczają stężenie średnie.
Normy: 2) PN-EN 1652:1999, 3) PN-EN 1654:2001, 4) PN-EN 12163:2002,
5) PN-EN 12166:2002, 6) PN-EN 12167:2002.
7 roz 8-11-02 18:21 Page 730
WYMAGANIA DOTYCZĄCE STOPÓW MIEDZI Z CYNĄ
Wymagania dotyczące m.in. brązów do obróbki plastycznej znajdują się w normach
obejmujących produkty hutnicze: płyty, blachy, taśmy i krążki ogólnego przeznaczenia
(PN-EN 1652:1999), taśmy na sprężyny i złączki (PN-EN 1654:2001),
pręty ogólnego przeznaczenia (PN-EN 12163:2002), pręty do obróbki skrawaniem
na automatach (PN-EN 12164:2002), druty ogólnego przeznaczenia, na sprężyny
i elementy złączne (PN-EN 12166:2002), kształtowniki i pręty prostokątne ogólnego
przeznaczenia (PN-EN 12167:2002), odkuwki (PN-ISO 1640:1999). Na podstawie
tych norm zestawiono w tablicy 7.33 zakresy stężenia pierwiastków stopowych
w brązach do obróbki plastycznej.
Krajowe gatunki brązów cynowych zawiera także dotychczasowa norma PN-
92/H-87050. Brązy stosowane na spoiwa do lutowania twardego podano w projekcie
normy PN-EN 1044, a krajowe w dotychczasowej normie PN-70/M-69413.
Orientacyjne zakresy stężenia podstawowych pierwiastków stopowych występujących
w brązach cynowych odlewniczych (według projektu normy PN-EN 1982)
zestawiono w tablicach 7.35 i 7.36. Krajowe odlewnicze stopy miedzi z cyną są także
ujęte w dotychczasowej normie PN-91/H-87026.
STOPY MIEDZI Z CYNĄ I FOSFOREM
Ze względu na konieczność przeciwdziałania wydzielaniu się bardzo twardego
tlenku cyny SnO2, powstającego podczas odlewania np. panewek brązowych, co zagraża
uszkodzeniem czopów współpracujących z nimi wałów, odlewnicze brązy cynowe
są odtleniane fosforem, dodawanym zwykle w stężeniu ok. 1,2% jeszcze
przed wprowadzeniem cyny do kąpieli metalowej. W brązach do obróbki plastycznej
stężenie P nie może przekraczać 0,4% (tabl. 7.33 i 7.34), gdyż pierwiastek ten
bardzo niekorzystnie wpływa na plastyczność, zwiększając jednak własności wytrzymałościowe
i odporność brązów na ścieranie. W odlewniczych stopach z dodatkiem
fosforu, zawierających do 1% P, np. w CuSn11P–C (tabl. 7.36), występuje
eutektoid potrójny α + δ + Cu3P. Brązy cynowo–fosforowe są stosowane na panewki,
koła ślimakowe, sprężyny.
7.2. Miedź i jej stopy
731
Tablica 7.35
Orientacyjne zakresy stężenia
pierwiastków stopowych
w odlewniczych stopach
miedzi z cyną i/lub innymi
pierwiastkami
Grupa stopów Cynowe dwuskładnikowe Cynowe wieloskładnikowe Aluminiowe
Zakres
stężenia
składników
stopu, %
Cu 84,5÷90 70÷90 72÷92
Sn 9÷13 2÷11 –
Zn ≤2 0÷9,5 –
Pb ≤1 1÷23 –
Al – – 8÷12
Fe – – 0÷7
Ni 0÷2,5 0÷2,5 0÷7,5
Mn – – 0÷3
inne P: 0÷1 P ≤0,1, Sb ≤0,5 –
Gatunki podano w tabl. 7.36 podano w tabl. 7.39
7 roz 8-11-02 18:21 Page 731
WIELOSKŁADNIKOWE STOPY MIEDZI Z CYNĄ
W celu polepszenia niektórych własności oraz zaoszczędzenia Sn są produkowane
stopy zawierające oprócz Cu i Sn dodatki Zn lub Pb, nazywane brązami cynowymi
wieloskładnikowymi (tabl. 7.33 i 7.35). Dodatek Zn przeciwdziała segregacji
brązów cynowych przez zmniejszenie zakresu temperatury krystalizacji fazy α,
sprzyjając ujednorodnieniu ich własności mechanicznych i zwiększeniu własności
wytrzymałościowych. Cynk jest dobrym odtleniaczem i poprawia lejność tych stopów.
Ołów, nietworzący roztworów, polepsza skrawalność brązu cynowego, zmniejsza
współczynnik tarcia i korzystnie wpływa na szczelność odlewów, jednak przy
większym stężeniu powoduje pogorszenie własności mechanicznych.
Brązy cynowe wieloskładnikowe do obróbki plastycznej mają stężenie Sn ograniczone
do ok. 5% (tabl. 7.33 i 7.37). Wieloskładnikowe stopy miedzi z cyną i innymi
pierwiastkami są stosowane głównie jako odlewnicze (tabl. 7.35 i 7.36). Charakteryzują
się dobrą odpornością na korozję oraz na ścieranie (wynikającą z obecności
w strukturze twardych faz międzymetalicznych). Szczególnie duży udział
tych faz występuje w brązach cynowych stosowanych na dzwony (np. w nieznormalizowanym
stopie CuSn21–C).
Brązy cynowo–cynkowe (nazywane tradycyjnie spiżami) mają zastosowanie podobne
jak brązy cynowe dwuskładnikowe, natomiast brązy cynowo–cynkowo–ołowiowe
(tabl. 7.36) stosuje się głównie na tulejki i panewki łożyskowe, a także na elementy
maszyn, aparatury, osprzętu silników pojazdów mechanicznych i armatury wodnej.
7. Metale nieżelazne i ich stopy
732
Tablica 7.36
Orientacyjny skład chemiczny odlewniczych stopów miedzi z cyną oraz miedzi z cyną i ołowiem
Znak stopu
Stężenie pierwiastków 1), %
Sn Pb Zn P Ni Fe Si Mn Sb S
CuSn10-C 10 ≤1 ≤0,5 ≤0,2 ≤2 ≤0,2 ≤0,02 ≤0,1 ≤0,2 ≤0,05
CuSn11P-C 10,8 ≤0,25 ≤0,05 0,75 ≤0,1 ≤0,1 ≤0,01 ≤0,05 ≤0,05 ≤0,05
CuSn11Pb2-C 11,5 1,6 ≤2 ≤0,4 ≤2 ≤0,2 ≤0,01 ≤0,2 ≤0,2 ≤0,08
CuSn12-C 12 ≤0,7 ≤0,5 ≤0,6 ≤2 ≤0,2 ≤0,01 ≤0,2 ≤0,15 ≤0,05
CuSn12Ni2-C 12 ≤0,3 ≤0,4 ≤0,4 2 ≤0,2 ≤0,01 ≤0,2 ≤0,1 ≤0,05
CuSn3Zn8Pb5-C 2,8 4,5 8,3 ≤0,05 ≤2 ≤0,5
–
≤0,3
≤0,1
CuSn5Zn5Pb5-C 5 5 5 ≤0,1 ≤2 ≤0,3 ≤0,25
CuSn7Zn2Pb3-C 7 3 2,3 ≤0,1 ≤2 ≤0,2 ≤0,01 ≤0,25
CuSn7Zn4Pb7-C 7 6,5 4,5 ≤0,1 ≤2 ≤0,2 ≤0,3
CuSn6Zn4Pb2-C 6 1,5 4 ≤0,05 ≤1 ≤0,25 ≤0,25
CuSn5Pb9-C 5 9
≤2 ≤0,1
≤2
≤0,2
≤0,5
≤0,1
CuSn10Pb10-C 10 9,5 ≤2
≤0,25 ≤0,01
≤0,5
CuSn7Pb15-C 7 15 ≤2 ≤0,5
CuSn5Pb20-C 5 20,5 ≤2,5 –
1) Al ≤0,01; wartości bez znaku ≤ oznaczają stężenie średnie.
7 roz 8-11-02 18:21 Page 732
7.2.6. Stopy miedzi z aluminium
UKŁAD Cu–Al
Układ równowagi Cu–Al częściowo omówiono w rozdz. 7.1.5, najważniejsze fazy
zaś zestawiono w tablicy 7.10. W układzie Cu–Al występują trzy eutektoidy β→
αCu + γ2, χ → β + γ1, ε2 → δ + ξ1, a także jeden perytektoid αCu + γ2 → ν. Fragment
wykresu równowagi Cu–Al przedstawiono na rysunku 7.16.
7.2. Miedź i jej stopy
733
Tablica 7.37
Orientacyjny skład chemiczny wieloskładnikowych stopów miedzi z cyną, przeznaczonych do obróbki plastycznej
Znak stopu
Stężenie pierwiastków 1), %
Norma
Sn Zn Pb Te P Ni Fe
CuSn3Zn9 2,5 8,8 ≤0,1 – ≤0,2
≤0,2 ≤0,1
2), 3)
CuSn4Pb2P 4 ≤0,3 2 – 0,3 4)
CuSn4Pb4Zn4 4 4 4 ≤0,2 0,2 4)
CuSn4Te1P 4,5 ≤0,3 – 0,75 0,25 4)
CuSn5Pb1 4,5 ≤0,3 1 – 0,2 4)
1) Inne razem ≤0,2; wartości bez znaku ≤ oznaczają stężenie średnie.
Normy: 2) PN-EN 1652:1999, 3) PN-EN 1654:2001, 4) PN-EN 12164:2002.
O alu
DWUSKŁADNIKOWE STOPY MIEDZI Z ALUMINIUM
Jednofazowe brązy aluminiowe zawierają do 8% Al i ze względu na dużą plastyczność
mogą być obrabiane plastycznie na zimno i na gorąco. Brązy o składzie
eutektoidalnym można odkształcać plastycznie wyłącznie na gorąco w temperaturze,
w której istnieje struktura jednofazowa β. Brązy aluminiowe wykazują dobrą
odporność na korozję w środowisku wody morskiej i kwasów utleniających, dzięki
pasywacji i tworzeniu się warstewki Al2O3 na ich powierzchni. Charakteryzują się
dużymi własnościami mechanicznymi w temperaturze pokojowej i podwyższonej
oraz wysoką odpornością na ścieranie. Jedynie nieliczne gatunki tych stopów, np.
CuAl8 lub odlewniczy CuAl9–C, są wytwarzane jako dwuskładnikowe.
WIELOSKŁADNIKOWE STOPY MIEDZI Z ALUMINIUM
Własności mechaniczne brązów aluminiowych zwiększają dodatki stopowe,
głównie Fe, Mn, Ni (tabl. 7.33, 7.35, 7.38 i 7.39). Pierwiastki Fe i Ni powodują
podwyższenie własności wytrzymałościowych i odporności na ścieranie w wyniku
działania modyfikującego i sprzyjania drobnoziarnistości stopów. Ze względu na
niewielką rozpuszczalność w roztworze αCu, pierwiastki te mogą być dodawane
w niewielkiej ilości, gdyż wydzielające się bogate w nie fazy powodują zmniejszenie
odporności korozyjnej. Mangan rozpuszcza się w roztworze αCu w stężeniu do
ok. 10%, powodując znaczne zwiększenie odporności tych stopów na korozję i ścieranie
oraz własności mechanicznych.
7.2. Miedź i jej stopy
737
Tablica 7.38
Orientacyjny skład chemiczny stopów miedzi z aluminium, przeznaczonych do obróbki plastycznej
Znak stopu
Stężenie pierwiastków1), %
Norma
Al Fe Ni Mn Si Sn Zn Pb
CuAl6Si2Fe 6,2 0,6 ≤0,1 ≤0,1 2,2 ≤0,1 ≤0,4 ≤0,5 3), 4)
CuAl7Si2 7 ≤0,3 ≤0,2 ≤0,2 1,9 ≤0,2 ≤0,5 ≤0,5 3), 4)
CuAl8Fe3 7,5 2,5 ≤1 ≤1 ≤0,2 ≤0,1 ≤0,5 ≤0,05 2)
CuAl10Fe1 9,5 1 ≤1 ≤0,5 ≤0,2 ≤0,1 ≤0,5 ≤0,5 3), 4)
CuAl10Ni5Fe4 9,8 4 5 ≤1 ≤0,2 ≤0,1 ≤0,4 ≤0,5 3), 4)
CuAl10Fe3Mn2 10 3 ≤1 2,5 ≤0,2 ≤0,1 ≤0,5 ≤0,5 3), 4)
CuAl11Fe6Ni6 11,5 6 6 ≤1,5 ≤0,2 ≤0,1 ≤0,5 ≤0,5 3), 4)
1) Inne razem ≤0,2; wartości bez znaku ≤ oznaczają stężenie średnie.
Normy: 2) PN-EN 1652:1999, 3) PN-EN 12163:2002, 4) PN-EN 12167:2002.
Tablica 7.39
Orientacyjny skład chemiczny odlewniczych stopów miedzi z aluminium
Znak stopu
Stężenie pierwiastków1), %
Al Fe Ni Mn Si Sn Zn Pb Mg
CuAl9-C 9,3 ≤1,2 ≤1 ≤0,5 ≤0,2 ≤0,3
≤0,5
≤0,3 –
CuAl10Fe2-C 9,5 2,5 ≤1,5 ≤1 ≤0,2 ≤0,2 ≤0,1 –
CuAl10Ni3Fe2-C 9,5 2 2,8 ≤2 ≤0,2 ≤0,2 ≤0,1 ≤0,05
CuAl10Fe5Ni5-C 2) 9,5 4,8 5 ≤3 ≤0,1 ≤0,1 ≤0,03 ≤0,05
CuAl11Fe6Ni6-C 11 5,5 5,8 ≤2,5 ≤0,1 ≤0,2 ≤0,05 ≤0,05
1) Wartości bez znaku ≤ oznaczają stężenie średnie.
2) Cr ≤0,05, Bi
O cynie
DWUSKŁADNIKOWE STOPY MIEDZI Z CYNĄ
Techniczne stopy Cu z Sn, nazywane tradycyjnie brązami cynowymi, mają zazwyczaj
strukturę roztworu α. Duży zakres temperatury krystalizacji brązów
o strukturze α sprzyja jednak ich skłonności do segregacji. Z tego powodu w stopach
chłodzonych w warunkach rzeczywistych, nawet przy niewielkim stężeniu Sn,
oprócz niejednorodnej fazy α tworzą się fazy, które w warunkach równowagi występują
przy większym stężeniu Sn. Segregacja może być w pewnym stopniu usunięta
przez długotrwałe wyżarzanie ujednorodniające w ciągu 24 h w temperaturze
700÷750°C.
Brązy cynowe wykazują dobrą odporność na korozję, szczególnie w środowisku
atmosfery przemysłowej i wody morskiej. Odporność ta ulega polepszeniu wraz ze
zwiększeniem stężenia Sn, lecz do wartości nie większej od zapewniającej wystąpienie
struktury dwufazowej, decydującej o ułatwieniu korozji. Brązy cynowe
o strukturze jednorodnego roztworu α cechuje duża plastyczność i z tego względu
mogą być obrabiane plastycznie na zimno, podobnie jak stopy o niejednorodnej
strukturze α, zawierające nie więcej niż 4% Sn. Wraz ze zwiększeniem stężenia Sn
ponad ok. 4% w strukturze pojawiają się fazy międzymetaliczne, najczęściej przechłodzona
faza δ wchodząca w skład mieszaniny eutektoidalnej α + δ.
W praktyce do obróbki plastycznej są przeznaczone brązy cynowe zawierające
do ok. 8% Sn (tabl. 7.33 i 7.34), choć obrabia się je źle, przy dużej skłonności do
pęknięć. W stanie obrobionym plastycznie na zimno brązy cynowe charakteryzują
się dużymi własnościami mechanicznymi, co umożliwia stosowanie ich w przemyśle
chemicznym, papierniczym i okrętowym, m.in. na elementy aparatury kontrolno–
pomiarowej, siatki, sprężyny, tulejki, łożyska ślizgowe, ślimacznice i ślimaki.
7. Metale nieżelazne i ich stopy
730
Tablica 7.33
Orientacyjne zakresy stężenia dodatków stopowych w różnych grupach stopów miedzi z cyną i/lub
innymi pierwiastkami, przeznaczonych do obróbki plastycznej
Grupa stopów Cynowe
dwuskładnikowe
Cynowe
wieloskładnikowe
Aluminiowe
wieloskładnikowe Berylowe Krzemowe Manganowe
Zakres
stężenia
składników
stopu, %
Cu 90÷96,5 85,4÷95,9 71÷92,2 95,5÷98,2 94,3÷99,2 83,5÷86
Sn 3,5÷8,5 3,5÷5,5 0÷0,2 – – –
Zn 0÷0,3 0÷10 0÷0,5 – 0÷1,5 –
Pb – 0÷4,5 – 0÷0,6 – –
Al – – 6÷12,5 – – –
Fe – – 0÷7 0÷0,2 0÷0,8 –
Mn – – 0÷3,5 – 0÷1,3 11,5÷13
Ni 0÷0,3 – 0÷7 0÷2,5 – 2,5÷3,5
Si – – 0÷2,4 – 0,8÷3,2 –
Be – – – 0,2÷2,1 – –
inne P: 0,01÷0,4 Te: 0÷1,
P: 0÷0,4 – Co: 0÷2,8 – –
Gatunki podano w tabl.
7.34
podano w tabl.
7.37
podano w tabl.
7.38
podano w
tabl. 7.40
podano w
tabl. 7.42
CuMn12Ni3
Normy –
Tablica 7.34
Orientacyjny skład chemiczny dwuskładnikowych stopów miedzi z cyną, przeznaczonych do obróbki plastycznej
Znak
stopu
Stężenie pierwiastków 1), %
Norma
Sn P Zn Ni Fe Pb
CuSn4 4 0,2 ≤0,2 ≤0,2 ≤0,02 2), 3), 5)
CuSn5 5 0,2 ≤0,2 ≤0,2 ≤0,02 2)÷5)
CuSn6 6,3 0,2 ≤0,2 ≤0,2 ≤0,1 ≤0,02 2)÷6)
CuSn8 8 0,2 ≤0,2 ≤0,2 ≤0,02 2)÷6)
CuSn9P 8 0,3 ≤0,3 ≤0,3 ≤0,05 4)
1) Inne razem ≤0,2; wartości bez znaku ≤ oznaczają stężenie średnie.
Normy: 2) PN-EN 1652:1999, 3) PN-EN 1654:2001, 4) PN-EN 12163:2002,
5) PN-EN 12166:2002, 6) PN-EN 12167:2002.
7 roz 8-11-02 18:21 Page 730
WYMAGANIA DOTYCZĄCE STOPÓW MIEDZI Z CYNĄ
Wymagania dotyczące m.in. brązów do obróbki plastycznej znajdują się w normach
obejmujących produkty hutnicze: płyty, blachy, taśmy i krążki ogólnego przeznaczenia
(PN-EN 1652:1999), taśmy na sprężyny i złączki (PN-EN 1654:2001),
pręty ogólnego przeznaczenia (PN-EN 12163:2002), pręty do obróbki skrawaniem
na automatach (PN-EN 12164:2002), druty ogólnego przeznaczenia, na sprężyny
i elementy złączne (PN-EN 12166:2002), kształtowniki i pręty prostokątne ogólnego
przeznaczenia (PN-EN 12167:2002), odkuwki (PN-ISO 1640:1999). Na podstawie
tych norm zestawiono w tablicy 7.33 zakresy stężenia pierwiastków stopowych
w brązach do obróbki plastycznej.
Krajowe gatunki brązów cynowych zawiera także dotychczasowa norma PN-
92/H-87050. Brązy stosowane na spoiwa do lutowania twardego podano w projekcie
normy PN-EN 1044, a krajowe w dotychczasowej normie PN-70/M-69413.
Orientacyjne zakresy stężenia podstawowych pierwiastków stopowych występujących
w brązach cynowych odlewniczych (według projektu normy PN-EN 1982)
zestawiono w tablicach 7.35 i 7.36. Krajowe odlewnicze stopy miedzi z cyną są także
ujęte w dotychczasowej normie PN-91/H-87026.
STOPY MIEDZI Z CYNĄ I FOSFOREM
Ze względu na konieczność przeciwdziałania wydzielaniu się bardzo twardego
tlenku cyny SnO2, powstającego podczas odlewania np. panewek brązowych, co zagraża
uszkodzeniem czopów współpracujących z nimi wałów, odlewnicze brązy cynowe
są odtleniane fosforem, dodawanym zwykle w stężeniu ok. 1,2% jeszcze
przed wprowadzeniem cyny do kąpieli metalowej. W brązach do obróbki plastycznej
stężenie P nie może przekraczać 0,4% (tabl. 7.33 i 7.34), gdyż pierwiastek ten
bardzo niekorzystnie wpływa na plastyczność, zwiększając jednak własności wytrzymałościowe
i odporność brązów na ścieranie. W odlewniczych stopach z dodatkiem
fosforu, zawierających do 1% P, np. w CuSn11P–C (tabl. 7.36), występuje
eutektoid potrójny α + δ + Cu3P. Brązy cynowo–fosforowe są stosowane na panewki,
koła ślimakowe, sprężyny.
7.2. Miedź i jej stopy
731
Tablica 7.35
Orientacyjne zakresy stężenia
pierwiastków stopowych
w odlewniczych stopach
miedzi z cyną i/lub innymi
pierwiastkami
Grupa stopów Cynowe dwuskładnikowe Cynowe wieloskładnikowe Aluminiowe
Zakres
stężenia
składników
stopu, %
Cu 84,5÷90 70÷90 72÷92
Sn 9÷13 2÷11 –
Zn ≤2 0÷9,5 –
Pb ≤1 1÷23 –
Al – – 8÷12
Fe – – 0÷7
Ni 0÷2,5 0÷2,5 0÷7,5
Mn – – 0÷3
inne P: 0÷1 P ≤0,1, Sb ≤0,5 –
Gatunki podano w tabl. 7.36 podano w tabl. 7.39
7 roz 8-11-02 18:21 Page 731
WIELOSKŁADNIKOWE STOPY MIEDZI Z CYNĄ
W celu polepszenia niektórych własności oraz zaoszczędzenia Sn są produkowane
stopy zawierające oprócz Cu i Sn dodatki Zn lub Pb, nazywane brązami cynowymi
wieloskładnikowymi (tabl. 7.33 i 7.35). Dodatek Zn przeciwdziała segregacji
brązów cynowych przez zmniejszenie zakresu temperatury krystalizacji fazy α,
sprzyjając ujednorodnieniu ich własności mechanicznych i zwiększeniu własności
wytrzymałościowych. Cynk jest dobrym odtleniaczem i poprawia lejność tych stopów.
Ołów, nietworzący roztworów, polepsza skrawalność brązu cynowego, zmniejsza
współczynnik tarcia i korzystnie wpływa na szczelność odlewów, jednak przy
większym stężeniu powoduje pogorszenie własności mechanicznych.
Brązy cynowe wieloskładnikowe do obróbki plastycznej mają stężenie Sn ograniczone
do ok. 5% (tabl. 7.33 i 7.37). Wieloskładnikowe stopy miedzi z cyną i innymi
pierwiastkami są stosowane głównie jako odlewnicze (tabl. 7.35 i 7.36). Charakteryzują
się dobrą odpornością na korozję oraz na ścieranie (wynikającą z obecności
w strukturze twardych faz międzymetalicznych). Szczególnie duży udział
tych faz występuje w brązach cynowych stosowanych na dzwony (np. w nieznormalizowanym
stopie CuSn21–C).
Brązy cynowo–cynkowe (nazywane tradycyjnie spiżami) mają zastosowanie podobne
jak brązy cynowe dwuskładnikowe, natomiast brązy cynowo–cynkowo–ołowiowe
(tabl. 7.36) stosuje się głównie na tulejki i panewki łożyskowe, a także na elementy
maszyn, aparatury, osprzętu silników pojazdów mechanicznych i armatury wodnej.
7. Metale nieżelazne i ich stopy
732
Tablica 7.36
Orientacyjny skład chemiczny odlewniczych stopów miedzi z cyną oraz miedzi z cyną i ołowiem
Znak stopu
Stężenie pierwiastków 1), %
Sn Pb Zn P Ni Fe Si Mn Sb S
CuSn10-C 10 ≤1 ≤0,5 ≤0,2 ≤2 ≤0,2 ≤0,02 ≤0,1 ≤0,2 ≤0,05
CuSn11P-C 10,8 ≤0,25 ≤0,05 0,75 ≤0,1 ≤0,1 ≤0,01 ≤0,05 ≤0,05 ≤0,05
CuSn11Pb2-C 11,5 1,6 ≤2 ≤0,4 ≤2 ≤0,2 ≤0,01 ≤0,2 ≤0,2 ≤0,08
CuSn12-C 12 ≤0,7 ≤0,5 ≤0,6 ≤2 ≤0,2 ≤0,01 ≤0,2 ≤0,15 ≤0,05
CuSn12Ni2-C 12 ≤0,3 ≤0,4 ≤0,4 2 ≤0,2 ≤0,01 ≤0,2 ≤0,1 ≤0,05
CuSn3Zn8Pb5-C 2,8 4,5 8,3 ≤0,05 ≤2 ≤0,5
–
≤0,3
≤0,1
CuSn5Zn5Pb5-C 5 5 5 ≤0,1 ≤2 ≤0,3 ≤0,25
CuSn7Zn2Pb3-C 7 3 2,3 ≤0,1 ≤2 ≤0,2 ≤0,01 ≤0,25
CuSn7Zn4Pb7-C 7 6,5 4,5 ≤0,1 ≤2 ≤0,2 ≤0,3
CuSn6Zn4Pb2-C 6 1,5 4 ≤0,05 ≤1 ≤0,25 ≤0,25
CuSn5Pb9-C 5 9
≤2 ≤0,1
≤2
≤0,2
≤0,5
≤0,1
CuSn10Pb10-C 10 9,5 ≤2
≤0,25 ≤0,01
≤0,5
CuSn7Pb15-C 7 15 ≤2 ≤0,5
CuSn5Pb20-C 5 20,5 ≤2,5 –
1) Al ≤0,01; wartości bez znaku ≤ oznaczają stężenie średnie.
7 roz 8-11-02 18:21 Page 732
7.2.6. Stopy miedzi z aluminium
UKŁAD Cu–Al
Układ równowagi Cu–Al częściowo omówiono w rozdz. 7.1.5, najważniejsze fazy
zaś zestawiono w tablicy 7.10. W układzie Cu–Al występują trzy eutektoidy β→
αCu + γ2, χ → β + γ1, ε2 → δ + ξ1, a także jeden perytektoid αCu + γ2 → ν. Fragment
wykresu równowagi Cu–Al przedstawiono na rysunku 7.16.
7.2. Miedź i jej stopy
733
Tablica 7.37
Orientacyjny skład chemiczny wieloskładnikowych stopów miedzi z cyną, przeznaczonych do obróbki plastycznej
Znak stopu
Stężenie pierwiastków 1), %
Norma
Sn Zn Pb Te P Ni Fe
CuSn3Zn9 2,5 8,8 ≤0,1 – ≤0,2
≤0,2 ≤0,1
2), 3)
CuSn4Pb2P 4 ≤0,3 2 – 0,3 4)
CuSn4Pb4Zn4 4 4 4 ≤0,2 0,2 4)
CuSn4Te1P 4,5 ≤0,3 – 0,75 0,25 4)
CuSn5Pb1 4,5 ≤0,3 1 – 0,2 4)
1) Inne razem ≤0,2; wartości bez znaku ≤ oznaczają stężenie średnie.
Normy: 2) PN-EN 1652:1999, 3) PN-EN 1654:2001, 4) PN-EN 12164:2002.
Statystyki
Zespół administracyjny