Stopy miedzi - Notatki - Materiałoznastwo, Notatki z Materiały inżynieryjne

Pobierz Stopy miedzi - Notatki - Materiałoznastwo i więcej Notatki w PDF z Materiały inżynieryjne tylko na Docsity! 13. STOPY MIEDZI Stopy miedzi są to stopy, w których metalem podstawowym jest miedź. Wyjątkiem od tej zasady są stopy miedzi ze srebrem i złotem, które uważa się za stopy srebra lub złota, jeżeli zawartość tych metali jest co najmniej rów- na 10%. W niniejszym rozdziale zostaną omówione stopy miedzi o największym znaczeniu technicznym - mosiądze i brązy. W zależności od liczby składników (dodatków stopowych) wyróżnia się mosiądze i brązy dwuskładnikowe i wieloskładnikowe, a w zależności od przeznaczenia - stopy odlewnicze i do przeróbki plastycznej. 13.1. Mosiądze Mosiądze są to stopy miedzi, w których głównym dodatkiem stopowym (pierwiastkiem występującym w największej ilości poza miedzią) jest cynk, a jego zawartość jest większa niż 2%. Zawartość innych dodatków stopowych jest niewielka, przy czym nazwy mosiądzów zawierających je uwzględniają ten fakt, np. mosiądz aluminiowo-manganowo-żelazowy. 13.1.1. Układ równowagi fazowej miedź-cynk Fragment wykresu układu równowagi miedź-cynk przedstawiono na rys. 13.1. W stanie stałym miedź tworzy z cynkiem kilka faz, z których jedynie dwie mają znaczenie techniczne: α - roztwór stały cynku w miedzi, krystalizujący w układzie A1, tym samym co miedź, β - roztwór stały na bazie fazy międzymetalicznej CuZn, krystalizujący w sieci A2. W wysokich temperaturach faza β posiada nieuporządkowane, przy- padkowe rozmieszczenie atomów w sieci krystalicznej. Podczas ochładza- nia, w temperaturach 454—468°C, sieć przestrzenna ulega uporząd- kowaniu tworząc nadstrukturę, oznaczoną na wykresie jako β'. docsity.com 202 Rys. 13.1. Fragment wykresu układu równo- wagi fazowej Cu-Zn Stopy jednofazowe α, skłonne do gruboziarnistości, po odlaniu i szyb- kim chłodzeniu mają budowę dend- rytyczną (fot. 13.1). Wolno chłodzone lub wyżarzone ujednoradniająco uzy- skują strukturę jednorodnego roz- tworu a (fot. 13.2); po przeróbce plas- tycznej i rekrystalizacji - budowę ko- mórkową z utworami bliźniaczymi (fot. 13.3). Stopy dwufazowe α+β' odlane posiadają przeważnie budowę iglastą (fot. 13.4). Po przeróbce plas- tycznej na gorąco uzyskują regularną komórkową strukturę (fot. 13.5)1). Stopy miedzi z cynkiem, w miarę wzrostu zawartości cynku, zmieniają nie tylko strukturę, ale i właściwości (rys. 13.2). Największą plastyczność ma stop jednofazowy a o zawartości 30—32% Zn. Po przekroczeniu gra- nicy obszaru jednofazowego wydłuże- nie zmniejsza się. Wytrzymałość na- tomiast osiąga maksimum przy za- Rys. 13.2. Właściwości mechaniczne stopów układu Cu-Zn 1) Struktura stopów miedzi z cynkiem ulega zmianie przy obecności innych składników stopowych. Składniki rozpuszczające się w roztworach α i β' zmieniają zakresy ich występowania. Po przekroczeniu granicznej rozpuszczalności dodatki stopowe wydzielają się w postaci odrębnych faz. docsity.com Ta bli ca 1 3.2 W yb ra ne g at un ki s to pó w m ie dz i z cy nk iem ( m os iąd zó w ) do p rz er ób ki p la sty cz ne j, w g PN -9 2/ H -8 70 25 G ru pa ga tu nk ów st op y m ie dz i z cy n- ki em st op y m ie dz i z cy nk ie m i oł ow ie m st op y m ie dz i ! z cy nk ie m i in ny m i do da tk am i st op ow ym i z w ył ąc ze - ni em oł ow iu G at un ek Z na k/ ce ch a C uZ n1 0/ M 90 C uZ n3 0/ M 70 C uZ n4 0/ M 70 C uZ n3 6P b3 /M 06 1 C uZ n4 0P b2 /M O 58 B C uZ n2 8S n1 /M C 70 C uZ n3 9A l1 Fe 1M n1 / M A 58 C uZ n4 0M n1 ,5 /M M 58 C uZ n3 1S il/ M K 68 Sk ła d ch em ic zn y [% ] C u 89 ,0 -9 1, 0 69 ,0 -7 1, 0 59 ,5 -6 1, 0 60 ,0 -6 2, 0 57 ,0 -5 9, 0 70 ,0 -7 2, 5 56 ,0 -6 1, 0 57 ,0 -5 9, 0 66 ,0 -7 0, 0 In ne - - P b 2, 5- 3, 5 P b 1, 5- 2, 5 Sn 0 ,9 -1 ,3 A l 0, 2- 1, 5 M n 0, 2- 2, 0 F e 0, 2- 1, 5 M n 1, 0- 2, 0 Si 0 ,7 -1 ,3 Z n Reszta O ri en ta cy jn e w ła śc iw oś ci ła tw o po dd aj ąc y si ę pr ze ró bc e pl as ty cz - ne j na z im no , od po rn y na k or oz ję n ap rę - że ni ow ą, n ad aj ąc y si ę do em al io w an ia , do br y do l ut ow an ia ła tw o po dd aj ąc y si ę pr ze ró bc e pl as ty cz ne j na z im no , do br y do l ut ow an ia na da ją cy s ię d o pr ze ró bk i pl as ty cz ne j na z im no i d o lu to w an ia b ar d zo d ob rz e sk ra w al ny , na da ją cy s ię d o pr ze ró bk i pl as ty cz ne j na z im no w o gr an i- ni cz on ym z ak re si e ba rd zo d ob rz e sk ra w al ny ( st op a ut om a- to w y ba rd zo od po rn y na k or oz ję od po rn y na k or oz ję od po rn y na ko ro zj ę at m os fe ry cz ną , do br y do l ut ow an ia do br e w ła śc iw oś ci ś liz go w e G łó w ne z as to so w an ie el em en ty w yk on yw an e ró żn ym i m et od am i pr ze - ró bk i pl as ty cz ne j, sz cz eg ól ni e pr ze z gł ęb ok ie tło cz en ie ta śm y do p ro du kc ji ch ło dn ic , el em en ty w yk on yw a- ne r óż ny m i m et od am i pr ze ró bk i pl as ty cz ne j, w t ym p rz ez g łę bo ki e tło cz en ie el em en ty w yk on yw an e ró żn ym i m et od am i pr ze ró bk i pl as ty cz ne j el em en ty w yk on yw an e ró żn ym i m et od am i sk ra w a- ni a, w t ym n a au to m at ac h el em en ty w yk on yw an e ró żn ym i m et od am i sk ra w a- ni a, sz cz eg ól ni e na a ut om at ac h ru ry n a w ym ie nn ik i ci ep ła el em en ty a pa ra tu ry , el em en ty ś liz go w e el em en ty a pa ra tu ry , ar ch it ek tu ra el em en ty ś liz go w e 205 docsity.com 206 pując w postaci odrębnej fazy, przyczynia się on do tworzenia kruchego wióra, łatwo odpadającego od skrawającego narzędzia. Aluminium, krzem, mangan i cyna przyczyniają się do wzrostu odporności mosiądzów na korozję, a krzem również do wzrostu odporności na ścieranie. Zawartość cynku i dodatków stopowych w mosiądzach odlewniczych jest tak dobrana, że posiadają one zwykle strukturę α+β', często z wydzieleniami faz zawierającymi dodatki stopowe (fot. 13.6). W tym zakresie składów właściwości wytrzymałościowe mosiądzów są największe, a ponadto stopy mają najlepsze właściwości odlewnicze wobec bliskiego położenia linii likwidus i solidus. Właściwości mechaniczne mosiądzów zależą od sposobu lania. Ich warto- ści liczbowe podane w normie są wartościami minimalnymi, tzn. że wartości wyższe uzyskane w czasie prób są pożądane i oczekiwane. 13.1.4. Mosiądze do przeróbki plastycznej Mosiądze są jednymi z najlepszych i najbardziej rozpowszechnionych w przemyśle materiałów do przeróbki plastycznej. W tablicy 13.2 podano skład chemiczny, orientacyjne właściwości i przy- kłady zastosowania niektórych stopów miedzi z cynkiem, wybranych spośród dwudziestu czterech stopów, zamieszczonych w PN-92/H-87025. Jak wynika z tej tablicy, wyróżnia się stopy mie- dzi cynkiem, stopy miedzi z cynkiem z dodatkiem ołowiu oraz stopy miedzi z cynkiem i innymi dodatkami stopo- wymi z wyłączeniem ołowiu. Znacze- nie dodatków stopowych jest tu ana- logiczne jak w stopach odlewniczych. W stosunku do mosiądzów od- lewniczych, w mosiądzach przerabia- nych plastycznie zawartość cynku i innych dodatków stopowych jest zwykle mniejsza, taka aby materiał posiadał strukturę o wysokich właściwościach plastycznych: α (fot 13.1 - 13.2) lub α z pewną ilością fazy β' (fot. 13.5). Mogą tu też wy- stępować, w niewielkiej ilości, wydzie- lenia bogate w pozostałe składniki stopowe.Rys. 13.4. Właściwości, mechaniczne mosiądzuCuZn37 w zależności od stopnia zgniotu na zimno R m , M P a P ó łł w ar d y T w ar d y S p rę ży st y A 10 ,% H B 800 160 70 120600 60 50 400 40 80 30 200 20 40 10 0 0 20 40 60 0 80 Zgniot, % docsity.com 207 Stopy miedzi z cynkiem łatwo poddają się przeróbce plastycznej na zimno. Zdolność tą ogranicza dodatek ołowiu w stopach o wyższej zawartości cynku, np. w stopie CuZn40Pb2. Podczas przeróbki plastycznej na zimno mosiądze ulegają znacznemu umocnieniu. Dla przykładu, na rys. 13.4 przedstawiono właściwości mechaniczne mosiądzu CuZn37 w zależności od stopnia zgniotu. Na osi odciętych, oprócz stopnia zgniotu, podano jeszcze handlowe nazwy stanu utwardzenia: półtwardy, twardy i sprężysty. Stopy miedzi z cynkiem do przeróbki plastycznej są dostarczane w postaci prętów, kształtowników, drutów, blach, rur i taśm. 13.2. Brązy Brązy są to stopy miedzi, w których głównym dodatkiem stopowym nie jest cynk lub nikiel. Zawartość głównego dodatku jest zwykle większa niż 2%. W zależności od jego nazwy wyróżnia się brązy cynowe, aluminiowe, krzemowe, berylowe, manganowe i inne. Nazwy są bardziej złożone, gdy brązy są stopami wieloskładnikowymi, np. brąz cynowo-cynkowy. 13.2.1. Układy równowagi fazowej W rozdziale tym przedstawione są dwuskładnikowe układy równowagi fazowej miedź - główny składnik stopowy, ilustrujące struktury najszerzej stosowanych brązów - cynowych i aluminiowych1). 13.2.1.1. Układ miedź-cyna Miedź tworzy z cyną złożony układ równowagi (rys 13.5). Praktyczne zastosowanie mają stopy do zawartości ok. 20% Sn. Przy tych stężeniach miedź i cyna tworzą następujące fazy stałe: α - roztwór stały cyny w miedzi o strukturze krystalicznej miedzi Al, o zmien- nej rozpuszczalności w stanie stałym. W warunkach technicznych uzyskuje się znaczne zawężenie obszaru występowania fazy a, jak to przedstawiono przerywaną linią na wykresie. Uzyskanie struktury równowagi wymaga bardzo powolnego chłodzenia; β - roztwór stały na bazie fazy międzymetalicznej Cu5Sn6 o strukturze A2, ulegający przemianie eutektoidalnej na mieszaninę (α+γ); γ - roztwór stały, różniący się od fazy β tylko sposobem rozmieszczenia atomów w sieci. Ulega on przemianie eutektoidalnej, dając mieszaninę (α+δ); 1) Struktury brązów dwuskładnikowych ulegają zmianie pod wpływem dodatkowych skład- ników stopowych w wyniku przesunięcia zakresów występowania poszczególnych faz oraz tworzenia nowych faz wzbogaconych w te dodatki. docsity.com 210 13.2.1.2. Układ miedź-aluminium Na rys. 13.8 przedstawiony jest fragment wykresu układu równo- wagi miedź-aluminium. W zakresie technicznego zastosowania stopów - do około 11% Al, występują w stanie stałym fazy: α - roztwór stały aluminium w miedzi, krystalizujący w sie- ci Al, β - roztwór stały na osnowie fazy międzymetalicznej Cu3Al o strukturze A2, ulegający przemianie eutektoidalnej na mieszaninę fazy (α+γ2), γ2 - roztwór stały na osnowie fazy międzymetalicznej Cu3Al4 o skomplikowanej strukturze układu regularnego. W temperaturze około 365oC fazy α i γ2 tworzą fazę α2 w wyniku przemiany perytektoidalnej. W wa- runkach technicznych fazę α2 po- mija się, gdyż pojawia się ona do- piero po długotrwałym wyżarza- niu. Stopy miedzi z aluminium przy niższych zawartościach alumi- nium są więc jednofazowe α (fot. 13.9), a przy wyższych mają budowę roztworu α z eutektoidem (α+γ2) (fot. 13.10). Wobec małej odległości między linią likwidus i solidus, zwykle nie obserwuje się segregacji dendrytycznej w roztworze α. Właściwości mechaniczne stopów zależne są bardzo wyraźnie od zawarto- ści aluminium, co ilustruje rys. 13.9. Fazę β w stopach aluminium można przechłodzić, podobnie jak austenit w stopach żelaza. Przechłodzona faza β, zawierająca ponad 11% Al, ulega częściowemu uporządkowaniu na fazę β1. Chłodzenie z szybkością większą niż krytyczna powoduje bezdyfuzyjną przemianę martenzytyczną obu faz na mieszaninę faz β' i β'1 ο wyglądzie zbliżonym do martenzytu w stalach (fot. 13.11). Przemiana ta jest odwracalna; przy nagrzewaniu następuje powrót do struktury równowagi. Rys. 13.8. Fragment wykresu układu równowagi fazowej Cu-Al 1085 L 1 0 3 7 o 1048 o 7,5 8,3 9,5 1000 9 0 0 9 6 3 o β β+γ1 800- 7800α + β α 7 0 0 γ2 β + γ 2 600. 9,4 5 6 7 ο 15,6 11,8 α + γ 2 500 400 11,2 365ο α 2 + γ 2 300 Cu 4 8 α + α 2 12 α 2 16 % wagowy Al T e m p e ra tu ra , o C docsity.com 211 Rys. 13.9. Właściwości mechaniczne stopów układu Cu-Al w stanie lanym 13.2.2. Zasady tworzenia znaków i cech brązów Znak brązów formowany jest w ten sam sposób, co mosiądzów (p. 13.1.2). Cecha natomiast zaczyna się od litery B, co oznacza brąz. Następnie, w brązach w których głównym składnikiem jest cyna, występuje liczba, której kolejne liczby lub cyfry wyrażają procentową zawartość cyny, potem cynku i na końcu ołowiu. Np. brąz cynowo-cynkowo-ołowiowy o składzie 4% Sn, 7% Zn i 6% Pb ma cechę B476. Inne brązy mają jeszcze po literze Β drugą literę: A (brąz aluminiowy), Κ (brąz krzemowy), Β (brąz berylowy), Μ (brąz manganowy). Po tych dwóch literach następuje również liczba opisująca skład chemiczny stopu. 13.2.3. Brązy odlewnicze PN-91/H-87026 zawiera jedenaście gatunków brązów odlewniczych; część ich jest przedstawiona w tablicy 13.3. W brązach tych składnikami głównymi są: cyna (do 11%), aluminium (do 11%) i krzem (do 4%). Są to przeważnie stopy wieloskładnikowe. W brązach cynowych cynk zastępuje drogą cenę i poprawia lejność, fosfor polepsza właściwości przeciwcierne, zaś ołów wpływa korzystnie na szczelność odlewów, poprawia skrawalność i właściwości przeciwcierne. R m , A 5 H B MPa % α α+γ2 700 70| A 5 H B 200600 60 500 50 400 4 0 150 R m 300 30 200 20 100 100 10 0 0 Cu 2 4 6 8 10 12 % w a g o w y Al docsity.com T ab lic a 13 .3 W yb ran e ga tu nk i o dle w nic zy ch st op ów m ied zi (b rąz ów ), w g PN -9 1/H -8 70 26 N az w a ga tu nk u B rą z cy no w y B rą z cy no w o- fo sf or ow y B rą z cy no w o- cy nk ow y B rą z cy no w o- oł ow io w y B rą z cy no w o- cy nk ow o- oł ow io w y B rą z al um in io - w o- że la - zo w y B rą z kr ze m o- w o- cy nk o- w o- m an - ga no w y Z na k/ C ec ha C uS n1 0/ B 10 C uS n1 0P /B 10 1 C uS n1 0Z n2 / B 10 2 C uS n1 0P b1 0/ B 10 10 C uS n5 Z n5 Pb 5/ B 55 5 C uA J9 Fe 3/ B A 93 C uS i3 Z n3 M n/ B K 33 1 Sk ła dn ik i st op ow e [% ] C u re sz ta re sz ta re sz ta re sz ta re sz ta re sz ta re sz ta Sn 9 ,0 - 11 ,0 9 ,0 - 11 ,0 9 ,0 - 11 ,0 9 ,0 - 11 ,0 4 ,0 - 6, 0 A l 8 ,0 - 10 ,5 Si 3 ,5 - 4, 0 In ne Ρ 0, 5- 1, 0 Z n 1, 0- 3, 0 P b 8 ,5 - 11 ,0 Z n 4 ,0 - 6, 0 P b 4 ,0 - 6, 0 F e 2 ,0 - 4, 0 Z n 3 ,0 - 5, 0 M n 0 ,5 - 1,2 Sp os ób od le w a- ni a1 ) W ła śc iw oś ci m ec ha ni cz ne R m m in [M P a] 24 0 27 0 28 0 31 0 22 0 31 0 33 0 36 0 24 0 26 0 27 0 18 0 22 0 22 0 20 0 22 0 25 0 50 0 55 0 55 0 28 0 35 0 A 5m in [% ] 12 5 6 9 3 2 4 6 10 7 7 8 6 6 13 13 13 13 15 15 8 12 H B m in 65 80 90 90 80 90 10 0 10 0 70 80 80 65 70 80 60 65 70 10 0 11 0 10 0 90 10 0 W ła śc iw oś ci t ec hn ol og ic zn e Z as to so w an ie le jn oś ć i sk ra w al no ść d ob ra ; od po rn y na d uż e ob ci ąż e- ni a st at yc zn e, z m ie nn e i ud er ze ni ow e, k or oz ję , śc ie ra ni e i te m pe ra tu rę d o 28 0° C st os ow an y na s iln ie o bc ią żo ne cz ęś ci m as zy n, j ak ł oż ys ka , pa ne w ki i n ap ęd y or az os pr zę t pa ro w y, w od ny ; od po rn y na d zi ał an ie n ie kt ó- ry ch k w as ów le jn oś ć i sk ra w al no ść d ob ra ; od po rn y na k or oz ję , śc ie ra - ni e i du że o bc ią że ni a m ec ha ni cz ne ; st os ow an y na w ys o- ko ob ci ąż on e, ź le s m ar ow an e i na ra żo ne n a ko ro zj ę ło - ży sk a, c zę śc i m as zy n or az a rm at ur ę ch em ic zn ą le jn oś ć i sk ra w al no ść b ar dz o do br a; o dp or ny n a ko ro zj ę w od y m or sk ie j, śc ie ra ni e i na ci sk i; st os ow an y na w ys ok o- ob ci ąż on e i na ra żo ne n a ko ro zj ę cz ęś ci m as zy n w p rz e- m yś le o kr ęt ow ym i p ap ie rn ic zy m le jn oś ć i sk ra w al no ść b ar dz o do br a; o dp or ny n a śc ie ra - ni e; s to so w an y na ł oż ys ka i c zę śc i tr ąc e m as zy n pr ac uj ą- ją cy ch p rz y du ży ch n ac is ka ch i s zy bk oś ci ac h le jn oś ć i sk ra w al no ść b ar dz o do br a; o dp or ny n a te m pe - ra tu rę d o 22 5° C ; st os ow an y na c zę śc i m as zy n, o sp rz ęt u po ja zd ów , si ln ik ów i tr ak to ró w , po dl eg aj ąc e ko ro zj i w od y, ś ci er an iu i c iś ni en iu d o 2, 5 M P a le jn oś ć ba rd zo do br a; ba rd zo od po rn y na o bc ią że ni a st at yc zn e, k or oz ję , śc ie ra ni e i p od w yż sz on e te m pe ra tu ry ; st os ow an y na s iln ie o bc ią żo ne c zę śc i m as zy n, s iln ik ów or az o sp rz ęt u i ap ar at ur y, n ar aż on e na k or oz ję i ś ci er a- ni e, p rz y ró w no cz es ny m o bc ią że ni u m ec ha ni cz ny m w p rz em yś le k om un ik ac yj ny m , ok rę to w ym , lo tn ic zy m , ch em ic zn ym i tp . le jn oś ć do br a; o dp or ny n a ko ro zj ę, o bc ią że ni a zm ie nn e, ud er ze ni ow e i śc ie ra ni e; s to so w an y na c zę śc i m as zy n i os pr zę tu ( ło ży sk a, e le m en ty n ap ęd ów , po m py ) na ra żo - ne n a ko ro zj ę, z m ie nn e ob ci ąż en ia , zł e sm ar ow an ie 1) l p - w f or m aa ch p ia sk ow yc h; l k - w f or m ac h m et al ow yc h; l c - od śr od ko w o; l g - m et od ą ci ąg łą l ub p ół ci ąg łą 212 docsity.com 215 W strukturze brązów cynowych może też wystąpić niewielka ilość eutektoidu (α + δ). Budowę wielofazową mają również brązy aluminiowe wieloskład- nikowe: roztwór α i eutektoid (α+γ2) (fot. 13.13). Podobnie jak w brązach odlewniczych, w brązach do przeróbki plastycznej mogą występować wy- dzielenia bogate w dodatkowe składniki stopowe, jednakże przeważnie w mniejszej ilości. Omawiane stopy miedzi łatwo poddają się przeróbce plastycznej na zimno, która powoduje silne ich umocnienie. Zależnie od wielkości umocnienia wyróżnia się zwykle stany stopów: wyżarzony (miękki), twardy i sprę- żysty. Dla przykładu, w tablicy 13.5 podano charakterystyki stanów brązu cynowego CuSn6. Jak widać, w wyniku odkształcenia plastycz- nego można uzyskać ponad dwukrotny wzrost wytrzymałości tego brązu. Podobny wzrost wytrzymałości występuje w wypadku brązów aluminiowych i krzemowych. W brązach berylowych natomiast można uzyskać wysokie właściwości zarówno wytrzymałościowe jak i plastyczne, porównywalne Tablica 13.5 Właściwości mechaniczne brązu CuSn6 Stan Wyżarzony Twardy Sprężysty [MPa] 350-450 750-850 850-950 A5 [%] 60-70 4 - 6 2 - 4 HB 75 200-210 210-250 Tablica 13.6 Właściwości mechaniczne brązu CuBe2,5 Stan Wyżarzony Zgnieciony (zgniot 70%) Zgnieciony i utwardzony wydziele- leniowo [MPa] 540 735 1180 Rc [MPa] 295 490 785 A5 [%] 50 4 25 HB 200 240 380 docsity.com 216 z właściwościami stali ulepszonych cieplnie (tabl. 13.6). Jest to możliwe dzięki połączeniu przeróbki plastycznej z utwardzaniem wydzieleniowym1). Wyroby wykonywane z brązów do przeróbki plastycznej to: blachy, taśmy, rury, pręty, druty, kształtowniki. 13.3. Obróbka ciepła stopów miedzi 13.3.1. Wyżarzanie ujednoradniające Wyżarzanie ujednoradniające stosowane jest w wypadku stopów prze- znaczonych do przeróbki plastycznej i jest zabiegiem poprzedzającym ten proces. Jego celem jest zmniejszenie segregacji dendrytycznej - miejscowej niejednorodności składu chemicznego, a tym samym i właściwości mechanicz- nych (p. 13.2.1.1). Występuje ona bezpośrednio po odlaniu stopu i może stwarzać trudności przy jego przeróbce plastycznej. Wyżarzanie ujednoradniające jest zbędne w wypadku stopów o małej skłonności do segregacji dendrytycznej. Gdy niejednorodność struktury jest znaczna, tak jak to ma miejsce np. w brązach cynowych, obróbka ta jest konieczna. Wyżarzanie przeprowadza się w temperaturach dość wysokich, nie powo- dujących jednak przemian fazowych. Dla brązów cynowych są to temperatury 650 —750°C. Proces jest czasochłonny - trwający do kilkunastu godzin, co wynika z małej szybkości dyfuzji cyny w miedzi. Dla ujednorodnienia struktury mosiądzów wystarcza natomiast kilku- godzinne wyżarzanie w temperaturze około 700°C. 13.3.2. Wyżarzanie rekrystalizujące Podczas przeróbki plastycznej na zimno, wobec zmian właściwości mecha- nicznych (p. 13.1.4, 13.2.4), zdolność materiału do dalszego odkształcania zostaje zahamowana. Jeżeli warunki technologiczne wymagają dalszego pro- wadzenia procesu, należy zastosować międzyoperacyjną obróbkę cieplną, nazywaną wyżarzaniem rekrystalizującym, dla przywrócenia poprzednich właś- ciwości stopu. Wyżarzanie rekrystalizujące może być też obróbką końcową po przeróbce plastycznej na zimno; uzyskany wtedy stan ma nazwę handlową wyżarzony (miękki). Zmiany właściwości mechanicznych, które zachodzą w zgniecionym stopie pod wpływem temperatury, są pokazane na przykładzie mosiądzu CuZn37 (rys. 13.10). Zaznaczono tu w sposób schematyczny zmiany struktury i na- prężeń szczątkowych w kolejnych etapach wyżarzania. Struktury mosiądzu 1) Zasada utwardzania wydzieleniowego - rozdz. 14.3. docsity.com 217 zgniecionego oraz po wyżarzaniu re- krystalizującym ilustrują również fo- tografie - odpowiednio - 13.14 i 13.3. W materiale odkształconym widocz- ne są wydłużone ziarna roztworu α z licznymi pasmami poślizgów. Po wyżarzaniu rekrystalizującym ziarna uzyskują charakterystyczną komór- kową budowę z utworami bliźnia- czymi. Jak wynika z rysunku 13.10, tem- peratura początku rekrystalizacji mo- siądzu CuZn37, tj. najniższa tempera- tura w Której rozpoczyna się proces zarodkowania nowych, nieodkształ- conych ziarn, wynosi około 250°C. W praktyce przemysłowej, przy tym wyżarzaniu, stosuje się temperatury o 100—200°C wyższe od temperatury rekrystalizacji, dla zapewnienia odpo- wiedniej szybkości procesu. Z drugiej strony, proces prowadzony w tem- peraturach zbyt wysokich lub przez nadmiernie długi czas jest niekorzyst- ny, gdyż może doprowadzić do gru- boziarnistości materiału. Wielkość ziarn jest ważnym czynnikiem określającym jakość półwyrobów, zwłaszcza blach do głębokiego tłoczenia. Nadmiernie duże ziarno, w stosunku do stopnia odkształcenia i grubości tłoczonej blachy, powoduje wady powierz- chni (groszkowatość), a nawet pęknięcia. 13.3.3. Wyżarzanie odprężające Wyżarzanie to przeprowadza się w celu usunięcia naprężeń szczątkowych (wewnętrznych), wywołanych zastosowanym uprzednio procesem technologicz- nym, takim jak: odlewanie, spawanie, a zwłaszcza przeróbka plastyczna na zimno. Nieodprężone stopy miedzi wykazują bowiem skłonność do korozji naprężeniowej, tj. do pękania podczas przebywania w specyficznych środowis- kach korozyjnych, zawierających najczęściej amoniak, azotany, chlorki, rtęć. Szczególnie podatne na ten rodzaj korozji są mosiądze znajdujące się w środowisku amoniaku. Korozja naprężeniowa mosiądzów nazywana jest też czasem pękaniem sezonowym. Nazwa ta pochodzi stąd, że zjawisko nagłego Zdrowienie Rekrys ta - lizacja pierwotna Rozrost ziaren N ap rę że n ia Z ia rn a R m ,M P a A 10 % Η B 500 50 400 40 80 300 30 200 20 .40 100 10 0 200 400 600 Temperatura , oC Rys. 13.10. Wpływ temperatury wyżarzania na właściwości i strukturę zgniecionego mosiądzu CuZn37 120 docsity.com