1. Cel i zakres ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest identyfikacja struktur zestawu próbek stopów aluminium oraz miedzi.
W zakres ćwiczenia wchodzi:
- przygotowanie mikroskopu optycznego do badań,
- obserwacja wytrawionych zgładów próbek pod różnymi powiększeniami,
- narysowanie i opisanie obserwowanych mikrostruktur z zaznaczeniem występujących składników strukturalnych z podaniem sposobu trawienia próbki i stosowanego powiększenia.
2. Opis stanowiska badawczego:
- mikroskop metalograficzny,
- próbki metalograficzne stopów aluminium,
- próbki metalograficzne stopów miedzi.
3. Przebieg doświadczenia:
Obserwowaliśmy pod mikroskopem metalograficznym 8 próbek o następujących oznaczeniach:
- M1E
- M59(CuZn39Pb2)
- MA67(CuZn30Al3)
- B10(CuSn10)
- BA1044(CuAl10Ni4Fe4)
- AK51(AlSi5Cu1)
- AK9mod(AlSi9)
- PA7(AlCu4Mg2Mn)
4. Wyniki:
1. M1E, miedź elektrolityczna - otrzymana przez przetopienie katod w atmosferze utleniającej, przy kontrolowanej rozpuszczalności tlenu (do 0,08%); Skład chemiczny: 99,9% Cu; 0,005% Pb; 0,005% Fe; 0,004% S; 0,002% Sb, As, Ni; razem zanieczyszczeń do 0,10%; Właściwości: dobra przewodność cieplna i elektryczna, odporność na korozję; Zastosowanie: w przemyśle chemicznym, elektrotechnicznym, architekturze (krycie dachów zabytkowych budowli);
Powiększenie: p=6,3×10
2. M59(CuZn39Pb2); α, β’, Pb - Skład chemiczny: 59% Cu; 40% Zn; ok. 1% Pb; Własności mechaniczne: A = 12÷20%;Rm = 250 ÷400 MPa; HB = 70÷100 MPa; Bardzo dobra lejność i skrawalność, dobra odporność na niewielkie obciążenia dynamiczne korozję i ścieranie; Zastosowanie: armatura hydrauliczna, gazowa, budowlana, obudowy i części maszyn;
3. MA67(CuZn30Al3); α, β’, mosiądz aluminiowy - Skład chemiczny: 66÷68% Cu; 30% Zn; 2,0÷3,0% Al; max 2,0% zanieczyszczeń; Własności mechaniczne: Rm = 400 MPa, HB = 900 MPa, A = 15%; dobre właściwości wytrzymałościowe, są lejne, dobrze skrawalne, odporne na korozję i ścieranie w stanie lanym; zastosowanie: części maszyn i armatury szczególnie odporne na korozję wody morskiej;
Powiększenie: p=25×10
4. B10(CuSn10); α, E(α+δ), Sn - Skład chemiczny: 9,0÷11% Sn, reszta Cu, max 1% zanieczyszczeń; Własności mechaniczne: Rm = 220÷360 MPa; HB = 600÷700 MPa; odporny na duże obciążenia stałe, zmienne i uderzeniowe, korozję i podwyższone temperatury; dobra lejność i skrawalność, odporny na działanie niektórych kwasów; zastosowanie: silnie obciążone części maszyn (łożyska, napędy), osprzęt parowy, wodny;
5. BA1044(CuAl10Ni4Fe4); α, β - Skład chemiczny: 9,0÷11,2% Al; 3,6÷5,7% Fe 3,5÷5,5% Ni; max 1,5% zanieczyszczeń; Własności mechaniczne: A = 5÷8 %, Rm = 600÷650 MPa, HB = 600÷800 MPa; odporny na obciążenia statyczne, korozję, ścieranie, podwyższone temperatury, dobra lejność i skrawalność; zastosowanie: silnie obciążone części maszyn oraz osprzętu i aparatury narażonej na korozję i ścieranie; w przemyśle okrętowym, chemicznym;
6. AK51(AlSi5Cu1); α, E(α+Si) - – silumin (odlew kokilowy), właściwości mechaniczne Rm= 180 MPa As=1%; HB=65÷ 70 (zależy od sposobu odlewania), kolor szary – eutektyka; stop niemodyfikowany, gruboziarnista struktura , gruba ziarna Si, na tle roztworu α, zastosowania: odlewy głowic cylindrów silników samochodowych, dla przemysłu maszynowego, części różnych aparatów.
Powiększenie: p=50×10
7. AK9mod(AlSi9); α, E(α+Si) - silumin, modyfikowany (odlew kokilowy), α + eutektyka (Si+ α), dobre własności odlewnicze, i spawalność, dobra obrabialność, dobra odporność -na korozję, po obróbce cieplnej dobre właściwości mechaniczne, Hb = 70, Rm = 200 MPa, zastosowania: odlewy o skomplikowanych kształtach, dużej wytrzymałości, średnio obciążone, eutektyka szara, nie można odróżnić wydzieleń Si, silumin odlewniczy
8. PA7(AlCu4Mg2Mn); α, fm/met - α + faza międzymetaliczna, w stanie wyżarzonym - Rm = 210 MPa, Przesycony i starzony - Rm = 420 MPa, widoczne pasma są wynikiem stosowanej obróbki (np. po walcowaniu), odporność na korozję, zastosowania: obciążone elementy konstrukcji lotniczych, elementy budowlane .
5. Wnioski:
Czysta miedź jest materiałem miękkim i mającym bardzo słabą wytrzymałość, do jej głównych zalet należą dobre właściwości plastyczne, duże przewodnictwo cieplne i elektryczne, odporność korozyjna. Aby polepszyć właściwości, głównie wytrzymałościowe tego pierwiastka robi się z niego stopy: mosiądze (stop miedzi z cynkiem) i brązy (jakiś inny poza cynkiem pierwiastek, cyna, aluminium, krzem, beryl). Zarówno mosiądze jak i brązy zachowują takie właściwości miedzi jak wysoka przewodność elektryczna i cieplna i odporność korozyjną.
Czyste aluminium ma podobnie jak miedź dużą przewodność cieplną i elektryczną, odporność korozyjną oraz słabe własności wytrzymałosiciowe. Aby polepszyć właściwości tego pierwiastka wykonuje się jego stopy z Cu, Mn, Si, Zn.
Podsumowując aby polepszyć właściwości pierwiastków wystarczy wykonać ich stopy z innymi pierwiastkami, w zależności od cech jakie chcemy otrzymać. Uzyskane w ten sposób materiały zachowują część cech głównego pierwiastka stopowego, często są tańsze dzięki zastosowaniu dużej ilości tanich pierwiastków stopowych, które stanowią duży procent masy stopu, takim pierwiastkiem może być nikiel.
Dowiedzieliśmy się również, że wszelkiego rodzaju instalacje, poza wysokonapięciowymi nie mogą być wykonywane z aluminium, ponieważ aluminium ulega utlenianiu, co morze być przyczyną awarii elektryczności. Alternatywnym zamiennikiem jest droższa miedź, która nie podlega tak łatwo korozji.
5
Osashel