Réz és ötvözetei. Katt ide! Technikusoknak

Átírás

1 Réz és ötvözetei Katt ide! Technikusoknak

2 Tartalomjegyzék Réz Sárgaréz Ónbronz Alumíniumbronz Bemutató vége

3 Réz tulajdonságai Hidegen jól alakítható, nagy gázoldó képessége miatt rosszul önthető. Kémiailag ellenálló, száraz levegőn szobahőmérsékleten nem oxidálódik, Színe vörös. nedves levegőn zöldes színű rézkarbonát vonja be a felületét. Fő ötvözői Oxidáló a cink (sárgaréz), savakban oldódik. az ón (ónbronz), az ólom (ólombronz) és az Jó alumínium elektromos- (alumíniumbronz). és hővezető, bár az elektromos vezetőképességét a szennyezőanyagok Szabványosított rezek: (As, P, Cr, Mn, Sn, Sb), valamint a hidegalakítás erősen rontja. oxigénmentes réz vákuumtechnikai és különleges villamosipari célokra (Cu- VV, Cu-V, Cu-EOM), átolvasztott katódréz villamosipari felhasználásra (Cu-E), átolvasztott katódréz foszforral dezoxidálva, nem áramvezető, korrózióálló (Cu- EP, Cu-EPP), tűzi finomítású dezoxidálatlan réz (Cu-D, Cu-C) általános felhasználásra, ötvözetek készítésére, tűzi finomítású réz foszforral dezoxidálva (Cu-DP, Cu-CP) általános felhasználásra. Olvadáspontja 1083 C. Kristályszerkezete felületen középpontos köbös (FKK). Keménysége lágy állapotban 40 HB, erősen alakítottan 100 HB. Szakítószilárdsága (R m ) MPa. TARTALOMJEGYZÉK

4 R m [MPa], Nyúlás [%] Brinell keménység [HB] Sárgaréz A réz ötvözője a cink, amelynek hatására a réz keménysége és szilárdsága R m HB 240 nő, önthetősége javul, 400 A gázoldó képessége csökken. Elektromos vezetőképessége romlik, légköri hatásoknak ellenáll, jól polírozható lesz Zn tartalom [%]

5 Sárgaréz egyensúlyi diagramja A a B D C a+b a+b b b b+g b +g g+e e e+h h ( C) V W Z Cu Zn Zn- tartalom, tömeg % Gyakorlati alkalmazás E F J G K H g L M I N OP d Q U Jele Pontok Helyzete % C A B 32,5 903 C 36,9 903 D E R A réz-cink ötvözetrendszer likvidusza hatágú, vagyis az olvadékból hat fázis kristályosodhat ki (α, β, γ, δ, ε, η). A nagyobb cinktartalmú ötvözetek nagyon ridegek, így ezeknek gyakorlati jelentőségük nincs. Lényeges rész az AB, BD, DG pontok közötti rész.

6 Szövetelemek A B D C Olvadék α + Olvadék α A likvidusz AD vonala mentén α szilárd oldat kezd kristályosodni, melynek rácsszerkezete FKK és dendrites alakban, valamint rétegesen kristályosodik. A krisztallitokon belül a koncentrációkülönbség kicsi, mivel a likvidusz és a szolidusz közel van egymáshoz. A rétegesség C-on végzett homogenizáló izzítással megszűntethető. Meleg- vagy hidegalakítás után végzett izzítással a krisztallitok dendrites alakja eltüntethető, és globulitos ikerkristályok keletkeznek.

7 Szövetelemek 2 A Olvadék B D C α + Olvadék α α + β α A BD pontok közé (Zn%= 32,5-38%) eső ötvözetek olvadékából először α szilárd oldat kezd kristályosodni. 903 C hőmérséklet elérésekor α szilárd oldat és 37%- os Zn tartalmú β szilárd oldat is keletkezik. Ez a β szilárd oldat a hőmérséklet csökkenésével α szilárd oldattá alakul át.

8 Szövetelemek 3 A B C D Olvadék α + Olvadék α α β α α β A BD pontok közé (Zn%= 32,5-38%) eső ötvözetek olvadékából először α szilárd oldat kezd kristályosodni. 903 C hőmérséklet elérésekor α szilárd oldat és 37%- os Zn tartalmú β szilárd oldat is keletkezik C-on a β fázis rácsszerkezete átrendeződik, a réz és a cink atomok a kristályrácsban helyet cserélnek. Ez az átrendeződés nem okoz felismerhető változást. (EK vonal mentén játszódik le).

9 Szövetelemek 4 A γ fázis vegyület (Cu 5 Zn 8 ), ún. intermetallikus elektronvegyület, és mint vegyület nagyon rideg, akárcsak a δ és az ε fázisok. Ezért azok az ötvözetek, ahol ezek a fázisok előfordulnak, gyakorlati felhasználásra alkalmatlanok. A β fázis a DH vonal mentén kristályosodik ki az olvadékból elsődlegesen. A η fázis a cink réztartalmú szilárd oldata, és hexagonálisan kristályosodik.

10 Szabványos sárgarezek 1. Öntészeti sárgarezek: szövetük α+β szilárd oldat (α+β ) Jelölésük: öcuzn33pb2 ahol öcuzn40pb ahol Cu=63-67% Pb=0,5-3% Al=0,2-0,6% Szennyezők max. 1,6% Zn 33% Cu=58-62% Pb=0,5-2,5% Al=0,2-0,8% Szennyezők max. 1,2% Zn 40%

11 Szabványos sárgarezek öcuzn40pb2 ahol Cu=58-62% Pb=0,5-3% Al=0,2-0,6% Szennyezők max. 1,4% Zn 40%

12 Szabványos sárgarezek 2. Különleges öntészeti sárgarezek: Jelölésük: öcuzn25al6fe3mn2 ahol Cu=64-68% Fe=2,2-4% Al=5-6% Mn=1,5-2,7% Szennyezők max. 1,2% Zn 25% öcuzn37mn2alfe és öcuzn40mn3fe

13 Szabványos sárgarezek 3. Alakítható sárgarezek: szövetük α szilárd oldat Ólommentes sárgarezek CuZn5 CuZn10 CuZn15 CuZn40 Nagy szilárdságú és különleges sárgarezek CuZn20Al2 CuZn28Sn1 CuZn32Si1 CuZn39Ni2Mn CuZn40Al1Mn CuZn39Ni5

14 Szabványos sárgarezek Ólomtartalmú sárgarezek CuZn40Pb2 CuZn40Pb2Sn CuZn39Pb1 CuZn39Pb2 CuZn39Pb3 CuZn36Pb1 TARTALOMJEGYZÉK

15 R m [MPa], Nyúlás [%] Brinell keménység [HB] Ónbronz A réz ötvözője az ón, amelynek hatására a réz keménysége és szilárdsága R m HB nő, 8% óntartalomig javul a nyújthatósága, felette romlik. 100 A Sn tartalom

16 [ C] Ónbronz egyensúlyi diagramja 1100 A α +olv 800 B C D β +olv G H γ +olv 700 α α+ γ +olv β β γ ε 600 I J K ε+olv 500 L M N δ α+δ ε O 300 P ε+η η+olv α+ε η 200 Z S υ 100 Cu Sn Jele Pontok Helyzete % C A B 13,5 798 C D J 24,5 586 L 15,8 520 M A réz-ón ötvözetrendszer likvidusza hatágú, vagyis az olvadékból hat fázis kristályosodhat ki (α,β,γ,ε,η,υ). Ezek közül a gyakorlatban csak az α, β és γ fázisokkal és ezek átalakulási termékeivel lehet találkozni. Sn tartalom [%]

17 [ C] 1100 A α α +olv O B C D β +olv I L α+ β Z 100 S Cu Sn β γ J K M N α+δ α+ε P Szövetelemek A réz olvadáspontjából kiinduló likvidusz első ága mentén α- 13,5-22% közötti óntartalmú ötvözeteknél 798 C-on szilárd oldat kezd kristályosodni. Az ón a réz olvadáspont-ját erősen peritektikusan csökkenti, a alakul likvidusz át, ezért és alatta meredek. α szilárd A szolidusz oldat és β lényegesen szilárd oldat alacsonyabb lesz jelen. hőmérsékleten húzódik, emiatt az olvadékból keletkezett kristályok belső és külső része közti összetételbeli különbség nagy. A dendrites krisztallitok összetételbeli δ fázis Cu 31 Sn különbsége 8 elektronvegyület, miatt a rétegesség ami lesz kemény, rájuk jellemző rideg öntött szövetelem. állapotban. Színe kékesszürke. A lágy α és a Ez 520 C alatt α+δ fázisokból álló eutektoiddá alakul. A beleágyazódott δ fázis együttesen biztosítja a bronzok 0-13% óntartalmú ötvözeteknél az olvadékból α szilárd oldat kristályosodott jó kopási és siklási ki. A hőmérséklet tulajdonságait. csökkenésével Ez a gyorsabb az ónoldó képessége 586 C-ig nő és ez állandó lesz 520 C-ig. Majd ez 520 C alatt kétféle módon csökken. lehűlés következménye. Az ilyen ötvözetekből készülnek a csapágyak. a) Az Egyensúlyi egyensúlyi állapotban lehűlés az vagy ón majdnem a tartósabb teljesen C-on kiválik az oldatból. Ez akkor következik be, amikor a hidegen erősen végzett izzítás hatására a δ-fázis Cu alakított ötvözetet C között több napig 3 Sn vegyületté melegítik (LOZ vonal alakul, szerint). ez az ε-fázis. b) Ha az ötvözetet nem alakították erősen és nem izzították tartósan, akkor az ónnak csak kis része szegregál, és az α-fázis óntartalma 14% marad (LS vonal szerint).

18 [ C] 1100 A α +olv B C D β +olv Szövetelemek 2 Olvadék Olvadék + α α O I L α+ β Z 100 S Cu Sn β γ J K M N α+δ α+ε P α α + ε Vagy α α

19 [ C] 1100 A α +olv B C D β +olv Szövetelemek 3 Olvadék α + Olvadék α O I L α+ β Z 100 S Cu Sn β γ J K M N α+δ α+ε P α + β α + δ α + ε Vagy α + δ α + δ

20 Szabványos ónbronzok 1. Alakítható ónbronzok: szövetük α szilárd oldat Óntartalmuk 2-14% között van. Hidegen jól, melegen csak szűk hőmérséklethatárok között alakíthatók. Nagy szilárdságú vezetékhuzalok, tengervíznek ellenálló szerelvények készítésére alkalmazzák.

21 Szabványos ónbronzok 2. Önthető ónbronzok: szövetük α szilárd oldat, vagy α+δ eutektoid, vagy α+ε eutektoid Öntészeti bronzok: öcusn12 ahol öcusn10 ahol Cu=86-88% Sn=11-13% Szennyezők 1% Cu=87,7-89,7% Sn=9-11% Szennyezők 1,3%

22 Szabványos ónbronzok öcusn10zn2 ahol öcusn5zn5pb5 ahol öcusn4zn2 ahol Cu=85-89% Sn=9-11% Zn=1-3% Szennyezők 1% Cu=80,2-86,2% Sn=4-6% Zn=4,5-6,5% Pb=4-6% Szennyezők 1,3% Cu=90,6-94,2% Sn=3,5-5,1% Zn=1-3% Szennyezők 1,3% TARTALOMJEGYZÉK

23 Alumíniumbronz A réz ötvözője az alumínium, amelynek hatására a réz szilárdsága nő, korrózióállóvá és egyes vegyi anyagokkal szemben ellenállóvá válik. A különleges alumíniumbronzok magas hőmérsékleten is nagy szilárdságúak, melegen jól alakíthatók, eróziós és kavitációs hatásokkal szemben stabilak, kifáradásra nem érzékenyek.

24 Alumíniumbronz egyensúlyi diagramja C A α K B C F I N α+β β J β+γ O P γ A pont jele helyzete % C A B 7, C 8, D 9,4 565 F 9, β+δ D G S α+δ 565 C 0 2,5 5 7, , ,5 20 δ Al tartalom, tömeg % A likvidusz első vonala mentén szabályos kristályrácsú α-szilárd oldat keletkezik. Ennek a fázisnak a telítési határa (oldatban tartó képessége) 1035 C-on 7,4% Al. Ha a hőmérséklet csökken, akkor ez a határ növekszik, 565 C-on már 9,4%-ra változik. Az a-fázis öntéskor dendritesen kristályosodik és réteges, de izzítás után globulitossá alakul.

25 Szövetelemek C A α K B C F I N α+β β β+δ α+δ J β+γ O D G S P γ 565 C 0 2,5 5 7, , ,5 20 δ Al tartalom, tömeg % Az ötvözet B-F pontok közé eső összetétele eutektikus, ahol az a és a β fázis képez eutektikus rendszert. A C pontban (Al tartalom 8,3%) a+β eutektikum Az F és I pontok keletkezik. között 7,4-8,3% maximumos Al tartalmú rendszer szerint ötvözeteknél β szilárd először oldat az a fázis kiválása keletkezik. kezdődik A K pontban meg, 8,3-9% színfémhez között pedig hasonló a β módon fázisé, (OP=DP) majd a maradék keletkezik a β olvadék szilárd oldat. alakul Stabilitása eutektikummá. a hőmérséklet csökkenésével szűkül, majd 565 C-on eutektoidosan alakul át, a+δ eutektoid képződik belőle. A δ fázis Cu 3 Al fémes vegyület, amely kemény és rideg szövetelem, ezért az alakíthatóságot erősen csökkenti.

26 Szövetelemek 2 Olvadék Olvadék +α α α+β α α+δ

27 Szövetelemek Olvadék Olvadék + α β + α α 0 2,5 5 7,5 10 TARTALOMJEGYZÉK

28 Ezzel vége a bemutatónak! A képre kattintva kilép a prezentációból.