Stopy miedzi - Notatki - Materiałoznastwo - Część 3, Notatki z Materiały inżynieryjne

Pobierz Stopy miedzi - Notatki - Materiałoznastwo - Część 3 i więcej Notatki w PDF z Materiały inżynieryjne tylko na Docsity! 168 JW Stan stopu osi gni!ty w wyniku starzenia naturalnego nie jest trwa"y. Je#li stop tak umocniony zostanie nagrzany do temperatury 200 250°C i wytrzymany przez krótki okres czasu (2 3 min) w tej temperaturze, to umocnienie zaniknie w"asno#ci stopu b!d odpowiada"y tym, jakie stop mia" w stanie #wie$o przesyconym, przy czy czym stop zyskuje ponownie zdolno#% do starzenia naturalnego. Zjawisko to nazywa si! nawrotem. Przyczyn nawrotu jest rozpuszczanie si! nietrwa"ych stref G-P o ma"ych rozmiarach i powrót do struktury pierwotnie przesycnego roztworu sta"ego o równomiernym roz"o$eniu atomów rozpuszczonych. Po ostudzeniu stop mo$e by% powtórnie starzony i b!dzie ulega" umocnieniu. 9.3. 4. Wy arzanie stopów aluminium Stopy aluminium mo$na poddawa% nast!puj cym rodzajom wy$arzania: ! wy$arzaniu ujednorodniaj cemu, ! wy$arzaniu zmi!kczaj cemu, ! wy$arzaniu rekrystalizuj cemu, ! wy$arzaniu odpr!$aj cemu. Wy arzanie ujednorodniaj!ce przeprowadza si! g"ównie w celu ujednorodnienia struktury, zw"aszcza odlewów. Polega ono na nagrzaniu stopu do temperatury, w której ma on struktur! roztworu sta"ego, wygrzaniu w tej temperaturze przez d"u$szy okres czasu (2 12 godzin) i nast!pnie powolnym ch"odzeniu. Wy arzanie zmi"kczaj!ce ma na celu zmniejszenie twardo#ci i polepszenie plastyczno#ci stopu poprzez koagulacj! wydzielonych faz. Przeprowadza si! je w zakresie temperatur le$ cych poni$ej krzywej granicznej rozpuszczalno#ci. W praktyce stopy aluminium w zale$no#ci od sk"adu wy$arza si! w temperaturze 320 400°C przez 2 3 godziny. Stopy wy$arzone zmi!kczaj co maj ni$sz twardo#% i wytrzyma"o#% ni$ stopy przesycone. Wysoka plastyczno#% stopów uzyskana w wyniku wy$arzania u"atwia ich walcowanie, kucie i inne rodzaje przeróbki plastycznej na zimno. Wy arzanie rekrystalizuj!ce przeprowadza si! w celu usuni!cia niektórych skutków zgniotu zwykle w temperaturze nieco wy$szej od temperatury rekrystalizacji (300 400°C). Wy$arzanie to przeprowadza si! jako zabieg mi!dzyoperacyjny w czasie obróbki plastycznej na zimno lub jako zabieg ko&cowy, nale$y jednak pami!ta%, $e w niektórych przypadkach mo$e ono spowodowa% nadmierny rozrost ziarn, np. gdy nast pi" zgniot krytyczny lub gdy temperatura wy$arzania by"a zbyt wysoka, wzgl!dnie gdy czas wy$arzania by" zbyt d"ugi. Wy arzanie odpr" aj!ce ma na celu usuni!cie napr!$e& w"asnych, zw"aszcza w odlewach kokilowych. Temperatura wy$arzania wynosi, zale$nie od gatunku stopu, 200 300°C. Po wy$arzaniu stosowane jest powolne ch"odzenie. 10. Magnez i jego stopy Ze wzgl!du na swoj g!sto#% (1,74 g/cm 3 ) magnez jest zaliczany do najl$ejszych metali. Temperatura topnienia czystego magnezu wynosi 650°C, temperatura topnienia stopów magnezu 460 ÷ 650°C, w zale$no#ci od ilo#ci i rodzaju sk"adników stopowych. Magnez jest metalem bardzo aktywnym chemicznie i podobnie jak aluminium, "atwo " czy si! z tlenem, tworz c na powierzchni warstewk! tlenku MgO. Warstewka ta jest jednak ma"o szczelna i nie chroni metalu przed korozj . Z tego powodu magnez i jego stopy s na ogó" nieodporne na korozj! (wyj tek stanowi atmosfera suchego powietrza). W temperaturze 600 650°C magnez zapala si! i p"onie o#lepiaj co bia"ym p"omieniem, co wywo"uje konieczno#% stosowania specjalnych #rodków zabezpieczaj cych przy jego topieniu i odlewaniu. Czysty magnez ma niewielk wytrzyma"o#% i plastyczno#%, np. w postaci lanej Rm = 78 120 MPa, A5 = 4 6 w postaci walcowanej Rm = 160 180 MPa, A5 = 5 6%. W zwi zku z tym magnez nie znajduje zastosowania jako materia" konstrukcyjny. Wykorzystywany jest on natomiast w pirotechnice (do produkcji rakiet sygnalizacyjnych i lotniczych bomb zapalaj cych), w przemy#le chemicznym, w energetyce j drowej (jako ciek"y no#nik ciep"a w niektórych docsity.com 169 JW typach reaktorów) oraz w metalurgii jako odtleniacz. W postaci stopów z miedzi i niklem u$ywany jest tak$e jako modyfikator $eliw. W Polsce magnez otrzymuje si! przez redukcj! termiczn tlenku magnezu dolomitu. Zgodnie z PN-79/H-82161 produkowane s dwa gatunki magnezu: Mg 99,95 (zawieraj cy 99,95% Mg, reszta to Al, Zn, Fe, Si, Cu i inne) i Mg 99,9 (zawieraj cy 99,9% Mg). Pierwszy jest przeznaczony dla przemys"u chemicznego i celów specjalnych, drugi - do produkcji stopów magnezu i stopów z magnezem. Znacznie szersze zastosowanie przemys"owe znajduj stopy magnezu, które cz!sto osi gaj wytrzyma"o#% Rm = 300 340 MPa. G"ównymi sk"adnikami tych stopów obok magnezu s : a) aluminium (do 11%), które podwy$sza w"asno#ci wytrzyma"o#ciowe i twardo#%, a w stopach odlewniczych polepsza lejno#% i zmniejsza skurcz; wzrost zawarto#ci aluminium w stopie wywo"uje jednak zwi!kszenie krucho#ci na gor co; b) cynk (do 7%) polepszaj cy zarówno w"asno#ci wytrzyma"o#ciowe, jak i plastyczne; c) mangan zwi!kszaj cy odporno#% na korozj! i wywo"uj cy rozdrobnienie ziarna; w stopach nie zawieraj cych aluminium zawarto#% manganu dochodzi do 5%, w stopach z aluminium, które zmniejsza rozpuszczalno#% manganu w magnezie, wynosi kilka dziesi!tnych procentu; d) cyrkon (do 1%) polepszaj cy w"asno#ci mechaniczne i obrabialno#% stopów wywo"uje rozdrobnienie ziarna); e) cer, tor i metale ziem rzadkich (lantan, neodym, prazeodym) polepszaj ce w"asno#ci w temperaturach podwy$szonych. Spotyka si! równie$ stopy magnezu zawieraj ce takie dodatki stopowe, jak: krzem, wap&, kadm i nikiel, przy czym zawarto#% ich zwykle nie przekracza 1%. Inne pierwiastki wyst!puj w stopach magnezu w nieznacznych ilo#ciach i poza berylem dodawanym w celu zmniejszenia sk"onno#ci magnezu do zapalania si! podczas odlewania, pochodzenie ich jest przypadkowe. Osobn , najm"odsz grup! stopów magnezu stanowi stopy z litem (zawieraj ce do kilkunastu % Li), których g!sto#% (1,35 1,62 g/cm 3 ) jest znacznie mniejsza ni$ pozosta"ych stopów magnezu (ok. 1,80 g/cm 3 ). Ogólnie stopy magnezu dziel si! na odlewnicze i do przeróbki plastycznej. W obu tych grupach podstawowymi typami s podwójne stopy magnez-mangan oraz wielosk"adnikowe stopy magnez-aluminium-cynk-mangan i magnez-cynk-cyrkon. W krajach wysoko uprzemys"owionych (WNP, USA) na bazie tych podstawowch typów stopów opracowano i wprowadzono do przemys"u wiele stopów pochodnych, zawieraj cych dodatkowo cer, tor, lantan, neodym i inne, a wi!c pierwiastki powoduj ce wyra'ny wzrost w"asno#ci mechanicznych w temperaturach podwy$szonych. Sk"ad chemiczny krajowych stopów magnezu podano w tabl. 9.1. Stopy magnezu, podobnie jak wi!kszo#% stopów aluminium, mo$na obrabia% cieplnie (przesyca% i starzy%), gdy$ rozpuszczalno#% g"ównych sk"adników stopowych (aluminium, cynku i manganu) w magnezie jest ograniczona i zmniejsza si! z obni$eniem temperatury. Obróbka ta jednak tylko w niewielkim stopniu polepsza w"asno#ci mechaniczne stopów i rzadko jest stosowana. Wyj tkiem s stopy odlewnicze, zawieraj ce powy$ej 6% aluminium, które po obróbce cieplnej maj wytrzyma"o#% o 40 50% wy$sz . Na przyk"ad, stop GA8 w stanie surowym ma wytrzyma"o#% na rozci ganie 150 MPa. Po przesyceniu w temperaturze w temperaturze 415°C (w czasie 20h, ch"odzenie na powietrzu) w starzeniu w temperaturze 175°C (w czasie 16 h) jego wytrzyma"o#% wzrasta do 230 MPa. Z regu"y natomiast odlewy ze stopów magnezu poddaje si! wy$arzaniu odpr!$aj cemu w temperaturze 200 250°C. Zastosowanie stopów magnezu zale$y od ich sk"adu chemicznego i w"asno#ci. Na przyk"ad stopy odlewnicze przeznaczone s na: GA3 - korpusy pomp i armatury, GA6 - odlewy cz!#ci lotniczych i samochodowych, obudowy przyrz dów aparatów, GA8 - silnie obci $one cz!#ci lotnicze, cz!#ci aparatów fotograficznych maszyn do pisania, GRE3 - skomplikowane odlewy pracuj ce w temp. do 250°C; stopy przerabialne plastycznie; GA6 - na obci $one elementy konstrukcji lotniczych, poszycia samolotów i #mig"owców itd. Dok"adne w"asno#ci i g"ówne i zastosowania wszystkich krajowych stopów magnezu podaj odpowiednie Polskie Normy. docsity.com 172 JW ze wzrostem zawarto#ci pierwiastka stopowego granice obszaru dwufazowego " + # przesuwaj si! w kierunku wy$szych temperatur. Rys. 11.1. Typ I uk"adu równowagi tytan-pierwiastek stopowy (pierwiastek stopowy podwy$sza temperatur! przemiany alotropowej) Na rysunku 11.2 przedstawiono uk"ad równowagi typu II, w którym pierwiastek stopowy rozszerza zakres istnienia roztworu sta"ego #, stabilizuj c w strukturze stopów faz! #. Tego typu uk"ady równowagi wyst!puj dla molibdenu, wanadu, niobu i tantalu, które znacznie lepiej rozpuszczaj si! w tytanie #, ni$ w tytanie ", tworz c roztwory sta"e ró$now!z"owe. Przy bardzo ma"ej zawarto#ci tych pierwiastków w stopie, struktur równowagi w temperaturze pokojowej b!dzie faza ", przy du$ej - faza #, przy zawarto#ciach po#rednich - mieszanina faz "+ #. W tym ostatnim przypadku istnieje mo$liwo#% otrzymania w temperaturze pokojowej jednofazowej struktury # przez szybkie przech"odzenie stopu z temperatury istnienia obszaru trwa"ej fazy #, ale mo$liwo#% ta jest ograniczona wyst!powaniem bezdyfuzyjnej przemiany typu martenzytycznego. W wyniku tej przemiany z przech"odzonej fazy # powstaje przesycona faza ", oznaczana na ogó" jako faza "' i maj ca budow! iglast , podobn do martenzytu w stali, ale w przeciwie&stwie do niego mi!kka i ci gliwa. Stanowi ona modyfikacj! fazy " i krystalizuje równie$ w sieci heksagonalnej zwartej, tylko o nieco innych parametrach. Rys. 11.2. Typ II uk"adu równowagi tytan-pierwiastek stopowy (pierwiastek stopowy obni$a temperatur! przemian alotropowej) Temperatur! pocz tku przemiany bezdyfuzyjnej dla ró$nych st!$e& pierwiastka stopowego okre#la na rys. 11.2 kreskowa krzywa Ms. Jak wida%, temperatura ta dla okre#lonego st!$enia pierwiastka stopowego (zw. st!$eniem krytycznym) staje si! ni$sza od pokojowej. Warunkiem wi!c uzyskania jednorodnej fazy # w temperaturze pokojowej przez przech"odzenie stopu z obszaru stabilnej fazy # jest zawarto#% pierwiastka stopowego przekraczaj ca st!$enie krytyczne. Trzeba jednak podkre#li%, $e tak uzyskana faza # nie jest faz stabiln i w temperaturach podwy$szonych wykazuje sk"onno#% do rozk"adu (starzenia). docsity.com 173 JW W niektórych stopach tytanu (m.in. z Mo, V, Nb, Ta, W i Re) mo$e pojawi% si! faza martenzytyczna "", b!d ca tak$e przesyconym roztworem sta"ym pierwiastka stopowego w tytanie, ale krystalizuj ca w uk"adzie rombowym. Powstaje ona przy du$ych zawarto#ciach sk"adników stopowych, jest drobniejsza ni$ faza "' i bardziej plastyczna. Mo$e wspó"istnie% z faz " i metastabiln faz #, nie wyst!puje obok fazy "'. Faz "' i "" cz!sto si! nie rozró$nia, traktuj c je jako jedn faz! typu martenzytycznego. Uk"adem dwusk"adnikowym tytan-pierwiastek stopowy III typu jest uk"ad z przemian eutektoidaln (rys. 11.3), podczas której nast!puje rozk"ad roztworu sta"ego pierwiastka stopowego w tytanie #. Zgodnie z wykresem równowagi produktem przemiany eutektoidalnej powinna by% mieszanina faz " + % (faza mi!dzymetaliczna). Okazuje si! jednak, $e w stopach tytanu z niektórymi metalami (tzw. przej#ciowymi), przy ich och"adzaniu z obszaru istnienia trwa"ej fazy #, dla pewnego zakresu st!$e& przemiana eutektoidaln jak gdyby nie zachodzi i poni$ej temperatury eutektoidu utrwala si! mieszanina faz " + # (linie kreskowe na rys. 11.3). Taki nieprawid"owy przebieg przemiany eutektoidalnej wykazuj przede wszystkim podwójne stopy tytanu z chromem, manganem, kobaltem lub $elazem, na skutek bardzo ma"ej pr!dko#ci reakcji rozk"adu eutektoidalnego, tote$ przy odpowiedim st!$eniu pierwiastka stopowego i okre#lonej pr!dko#ci ch"odzenia "atwo mo$na w nich uzyska% dwufazow struktur! " + #. Rys. 11.3. Typ III uk"adu równowagi tytan-pierwiastek stopowy (pierwiastek stopowy wywo"uje przemian! eutektoidalna) Jak wi!c z powy$szych rozwa$a& wynika, stopy tytanu w zale$no#ci od struktury wyst!puj cej w temperaturze pokojowej (uzyskanej przez odpowiedni dobór sk"adników stopowych oraz ewentualn obróbk! ciepln ) mo$na podzieli% na trzy g"ówne grupy: ! jednofazowe stopy ", ! dwufazowe stopy " + #, ! jednofazowe stopy #. Ka$da z tych grup wykazuje charakterystyczne po" czenie w"asno#ci mechanicznych i technologicznych, decyduj ce o ich przeznaczeniu. Wszystkie stopy tytanu stosowane s przede wszystkim w przemy#le lotniczym i chemicznym. Sk"ad chemiczny wa$niejszych przemys"owych stopów tytanu podano tabl. 11.1. Stopy ". G"ównym sk"adnikiem stopowym w stopach " jest aluminium, które podwy$sza wytrzyma"o#% i zmniejsza g!sto#%, ale pogarsza plastyczno#%, dlatego, jego zawarto#% ogranicza si! zwykle do 8%. Równie$ cyna podwy$sza wytrzyma"o#% stopów, nie zmniejszaj c jednak ich plastyczno#ci i zdolno#ci do odkszta"ce& plastycznych w wysokich temperaturach. Jej zawarto#% w stopach " nie przekracza 6%. Podobne w"asno#ci wykazuje cyrkon. Niektóre stopy " obok aluminium zawieraj ma"e ilo#ci (1-2%) niektórych pierwiastków stabilizuj cych faz! # (Nb, Ta, V, Mo). Dodatek tych pierwiastków z jednej strony podwy$sza wytrzyma"o#% stopów, z drugiej - polepsza ich zdolno#% do obróbki plastycznej na gor co, co jest szczególnie wa$ne w przypadku stopów zawieraj cych wi!ksz ilo#% aluminium. Jednocze#nie wysoka zawarto#% aluminium równowa$y ich wp"yw na struktur!, tak $e stopy zachowuj jednofazow struktur! ". docsity.com 174 JW Wszystkie stopy " cechuje dobra spawalno#% i $arowytrzyma"o#%. Pierwsza w"asno#% jest wynikiem jednofazowej struktury, druga - obecno#ci aluminium. Stopy a nie podlegaj obróbce cieplnej poza wy$arzaniem rekrystalizuj cym i wy$arzaniem odpr!$aj cym, stosowanymi oczywi#cie w razie potrzeby. Umacnia si! je jedynie przez zgniot, podobnie jak tytan techniczny. Tablica 11.1 Sk!ad chemiczny wa niejszych stopów tytanu Sk"ad chemiczny, % (reszta tytanu) Oznaczenie stopu Typ stopu Al Mo Sn Si V inne Ti-5Al-2,5Sn, BT5-1 * 5 - 2,5 - - - RMI 5621 "$ 5 1 6 - - 2 Zr RMI 3A1-2,5V 3 - - - 2,5 - Ti.4Al-3Mo.lV 4 3 - - 1 - Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo 6 2 2 - - 4 Zr Ti-6Al-4V, BT6* 6 - - - 4 - Ti-6Al-6V-2Sn 6 - 2 - 6 - Ti-7Al-4Mo 7 4 - - - - BT3-1 * 5,5 2 - 0,2 - 2 Cr, l Fe BT4 * 4 - - - - 1,5 Mn BT8* 6,5 3,5 - 0,2 - - BT9* 6,5 3,5 - 0,2 - 2 Zr BT20* " + # 6 1 - - 1 2 Zr * Stopy rosyjskie, pozosta"e ameryka&skie. Stopy " + #. Warunkiem uzyskania dwufazowej struktury " + # jest obecno#% w stopie odpowiedniej ilo#ci pierwiastków stabilizuj cych faz! #. Najbardziej odpowiednimi zarówno ze wzgl!du na w"asno#ci ich roztworów w tytanie, jak i cen! s mangan, wanad, molibden, chrom i $elazo. Wszystkie te pierwiastki rozpuszczaj si! bardzo dobrze w tytanie # i bardzo s"abo w tytanie ", w zwi zku z czym ich wp"yw na w"asno#ci mechaniczne wyst!puje przede wszystkim w fazie #. W"asno#ci mechaniczne stopów tej grupy zale$ wi!c od ilo#ci i w"asno#ci fazy #. Wi!kszo#% jednak stopów " + # oprócz wymienionych pierwiastków zawiera jeszcze aluminium, które dobrze rozpuszcza si! zarówno w tytanie ", jak i w tytanie #. W takim przypadku w"asno#ci stopu s wypadkow w"asno#ci obu faz. Ogólnie wi!c stopy " + # mo$na podzieli% na dwie podgrupy: a) stopy zawieraj ce tylko pierwiastki stabilizuj ce faz! #, b) stopy zawieraj ce pierwiastki stabilizuj ce faz! # i aluminium. Stopy " + # zawieraj ce aluminium cechuj wysokie wska'niki w"asno#ci mechanicznych. Na rys. 11.4a, b i c pokazano zakresy wytrzyma"o#ci na rozci ganie w podwy$szonych temperaturach dla poszczególnych typów stopów tytanu, a na rys. 11.4d - krzywe reprezentuj ce #rednie warto#ci tej wytrzyma"o#ci. Wyra'nie wida%, $e stopy " + # zawieraj ce aluminium s stopami najbardziej wytrzyma"ymi i w temperaturze pokojowej i w temperaturach podwy$szonych. Natomiast pozosta"e stopy " + # i stopy " do temperatury oko"o 370°C maj wytrzyma"o#% zbli$on , powy$ej tej temperatury bardziej wytrzyma"e s stopy "$(wp"yw aluminium). Wytrzyma"o#% zm!czeniowa i udarno#% stopów " + # zawieraj cych aluminium s mniej wi!cej takie same, jak stopów bez aluminium, wytrzyma"o#% na pe"zanie nieco wy$sza. Ponadto stopy " + # zawieraj ce aluminium cechuje mniejsza g!sto#%, lepsza obrabialno#% skrawaniem i ni$sza temperatura przemiany martenzytycznej. Przyk"adow mikrostruktur! stopu " + # (BT3- 1) po przeróbce plastycznej okazano na rys. 11.5. docsity.com 177 JW Cu3Sn (krzepn cych w po"aci igie"). Te ostatnie, charakteryzuj c si! najwi!ksz temperatur topnienia, krzepn pierwsze, tworz c jak gdyby rodzaj szkieletu, który utrudnia przesuwanie si! krzepn cych kryszta"ów SnSb i zapewnia ich równomierne rozmieszczenie w roztworze ". Rys. 12.1. Panewka "o$yska. Od lewej: stal, ciemna warstewka stopu Sn-Pb oraz br z o"owiowy sk"adaj cy si! z jasnych kryszta- "ów miedzi i ciemnych kryszta"ów o"owiu (osnowa). Nie trawione. Powi!ksz. 100x Rys. 12.2. Mikrostruktura stopu "o$yskowce na osnowie cyny ((83), zawieraj cego 11% Sb i 6% Cu. Na ciemnym tle roztworu sta"ego antymonu w cynie wida% jasne regularna kryszta"y fazy mi!dzymetalicznej SnSb oraz iglaste kryszta"y fazy mi!dzymetaliczne Cu3Sn. Traw. 5% roztworem HNO3. Powi!ksz. 100x Tablica 12.1 Sk!ad chemiczny !o yskowych stopów cyny i o!owiu (wg PN-82/H-87111) oraz stopów cynku (wg PN-80/H-87101) Sk"ad chemiczny, % Cecha stopu Sn Sb Cu As Pb 2n inne (89 reszta 7,25-8,25 2,5-3,5 - - - - (83 reszta 10,0-12,0 5,5-6,5 - - - - (83Te reszta 10,0-12,0 5,5-6,5 - max 1,5 - 0,2-0,5 Te (808 reszta 11,0-13,0 5,0-6,5 0,2-0,5 - - 1,0-1,5Cd 0,3-0,6 Ni 0,03-0,2 Cr (16 15,0-17,0 15,0-17,0 1,5-2,0 - reszta - - (10As 9,0-11,0 13,0-15,0 1,0-2,0 0,5-0,9 reszta - - (6 5,0-7,0 5,5-7,5 - - reszta - - Z105 - - 4,5-5,8 - - reszta 9,0-11,5 Al Z284 - - 3,0-5,4 - - reszta 26,0-30,0 Al 0,02-0,05 Mg (o$yskowe stopy na osnowie cyny maj bardzo dobre w"asno#ci, w zwi zku z czym wykonane z nich panewki mog pracowa% zarówno przy obci $eniach statycznych, jak i dynamicznych. Ze wzgl!du jednak na wysok cen! i deficytowo#% cyny, w wielu przypadkach stosuje si! zast!pcze stopy na osnowie o"owiu, w których zawarto#% cyny jest ograniczona do kilku lub kilkunastu procent, a nawet stopy bezcynowe, zawieraj ce wap&, sód, lit, aluminium i inne metale. Krajowe stopy "o$yskowe na osnowie o"owiu zawieraj antymon, cyn!, mied', czasem arsen lub tellur (tabl. 12.1). W stopach tych mi!kk osnow! stanowi roztwory sta"e pierwiastków stopowych w o"owiu lub eutektyki, twarde wtr cenia – odpowiednie fazy mi!dzymetaliczne, np. SnSb, Cu3Sn, SnAs2 itd. – rys.12.3. (o$yskowe stopy na osnowie cynku (PN-80/H-87101) zawieraj g"ównie aluminium i mied'. Orientacyjne warunki pracy i zastosowanie znormalizowanych w Polsce stopów "o$yskowych na osnowie cyny, o"owiu i cynku podano w tabl. 12.2. docsity.com 178 JW Spo#ród stopów aluminium na panewki "o$ysk #lizgowych stosuje si! stopy z antymonem i magnezem, z niklem, a tak$e z miedzi i krzemem. Ich znaczenie jest jednak niewielkie. Tablica 12.2. Orientacyjne warunki pracy i zastosowanie stopów !o yskowych (wg PN-82/H-87111 i PN- 80/H-87102) Cecha stopu Orientacyjne warunki pracy Zastosowanie (89 odlewane od#rodkowo ta#my bimetalowe na panewki "o$ysk #lizgowych mocno obci $onych (83 obci $enia statyczne i dynamiczne: naciski do 10 MPa, pr!dko#% obwodowa powy$ej 5 m/s, iloczyn nacisku i pr!dko#ci poni$ej 50 MPa • m/s wylewane panewki "o$ysk #lizgowych mocno obci $onych (83Te obci $enia statyczne i dynamiczne: naciski do 10 MPa, pr!dko#% obwodowa powy$ej 3 m/s, iloczyn nacisku i pr!dko#ci 15 50 MPa -m/s panewki "o$ysk #lizgowych mocno obci $onych (80S obci $enia statyczne i dynamiczne: naciski do 19 MPa, pr!dko#% obwodowa do 20 m/s, iloczyn nacisku i pr!dko#ci do 38 MPa •m/s panewki "o$ysk turbin parowych oraz wysoko obci $onych przek"adni z!batych (16 obci $enia statyczne: naciski do 10 MPa, pr!dko#% obwodowa powy$ej 1,5 m/s, iloczyn nacisku i pr!dko#ci do 15 MPa m/s panewki "o$ysk #rednio obci $onych (10As obci $enia statyczne: naciski do 10 MPa, pr!dko#% obwodowa powy$ej 1,5 m/s, iloczyn nacisku i pr!dko#ci do 30 Mpa m/s panewki "o$ysk #rednio obci $onych (6 obci $enia uderzeniowe ta#my bimetalowe na panewki "o$ysk samochodowych Z105 ma"e i #rednie naciski, ma"e i #rednie pr!dko#ci obwodowe w warunkach pracy niekorozyjnej zast!puje br z B555, a nawet stop ( 10As Z284 naciski do 20 MPa, maks. temperatura pracy 100°C w warunkach pracy niekorozyjnej zast!puje br zy B10, B101 i B555 Rys. 12.3. Mikrostruktura stopu "o$yskowego na osnowie o"owiu, zawieraj cego 16% Sb i 6% Sn. Na tle eutektyki o"ów-antymon-cyna widoczne jasne kryszta"y fazy mi!dzymetalicznej SnSb i ciemne kryszta"y o"owiu. Traw. 5% roztworem HN03. Powi!ksz. 200x docsity.com 179 JW 13. Stopy arowytrzyma!e Stopami $arowytrzyma"ymi nazywa si! stopy wykazuj ce: a) du$ wytrzyma"o#% dora'n w temperaturze otoczenia i temperaturach wysokich, b) odporno#% na d"ugotrwa"e dzia"anie obci $e& sta"ych w wysokich temperaturach (wytrzyma"o#% na pe"zanie), c) odporno#% na d"ugotrwa"e dzia"anie obci $e& zmiennych w wysokich temperaturach (wytrzyma"o#% zm!czeniowa), d) odporno#% na wielokrotne zmiany temperatury zwi zane lub nie zwi zane z zmian obci $e& (wytrzyma"o#% na zm!czenie cieplne), e) odporno#% na korozyjne dzia"anie gazów w wysokich temperaturach ($aroodporno#%). Oczywi#cie poszczególne stopy $arowytrzyma"e spe"niaj powy$sze warunki w ró$nym stopniu. Zasadniczym czynnikiem okre#laj cym przydatno#% stopu $arowytrzyma"ego do danego zastosowania jest jego optymalna temperatura pracy. Temperatura ta zale$y przede wszystkim od sk"adu chemicznego stopu, ale równie$ od wielko#ci i rodzaju losowanych obci $e&, dopuszczalnych odkszta"ce& i za"o$onego czasu pracy (np. czas pracy elementów turbin lotniczych wynosi oko"o 1000 h, czas pracy turbin stacjonarnych - 10000 do 100000 h). Najwa$niejsze grupy stopów $arowytrzyma"ych to stopy niklu, stopy kobaltu stopy $elazowo- niklowe, które " cznie nazywane s cz!sto nadstopami lub superstopami. Perspektywicznymi materia"ami $arowytrzyma"ymi s stopy metali trudno topliwych (molibdenu, wolframu, niobu, tantalu, wanadu), a tak$e stopy berylu. 13.1. "arowytrzyma!e stopy niklu Do tej grupy materia"ów nale$ stopy niklu z chromem, molibdenem, kobaltem, wolframem, tytanem, aluminium, borem, $elazem i inne, charakteryzuj ce si! wysok $aroodporno#ci i $arowytrzyma"o#ci , a przeznaczone g"ównie do budowy turbin gazowych i silników odrzutowych, na elementy pracuj ce w warunkach w wysokich napr!$e& i temperaturze 550 1030°C. Na rynkach #wiatowych stopy te znane pod ró$nymi nazwami (np. Hastelloy, Inconel, MAR, Nimocast, Nimonic, Rene, Udimet itd.), przy czym je#li pod jedn nazw produkowanych jest kilka stopów, ró$ni cych si! sk"adem chemicznym i w"asno#ciami, nazwa ta jest uzupe"nia dodatkowym oznaczeniem liczbowym lub literowym (tabl. 13.1). Dziel si! stopy odlewnicze i do przeróbki plastycznej. Rys. 13.1. Mikrostruktura $arowytrzyma"ego stopu niklu do przeróbki plastycznej w stanie wy$arzonym. Widoczne jasne kryszta"y roztworu sta"ego % i drobne ciemne wydzielenia faz mi!dzymetalicznych. Traw. elektrolitycznie w 10% roztworze kwasu szczawiowego. Powi!ksz. 500x Wi!kszo#% $arowytrzyma"ych stopów niklu podlega obróbce cieplnej z"o$onej z przesycania i starzenia (utwardzanie dyspersyjne). Po takiej obróbce struktura stopów sk"ada si! z jednoro- dnych ziarn roztworu sta"ego pierwiastków stopowych w niklu i równomiernie roz"o$onych, bardzo drobnych wydziele& faz umacniaj cych np. Ni3Ti, Ni3Al, Ni3(Al,Ti) (rys. 13.1). docsity.com