materiale metalice i - sim.utcluj.ro metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună...
TRANSCRIPT
![Page 1: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/1.jpg)
MATERIALE METALICE
CURS 10
CUPRUL ŞI ALIAJELE CU BAZA CUPRU
![Page 2: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/2.jpg)
CUPRUL
metal roşiatic, cu mare plasticitate şi conductivitate electrică / termică,
rezistent la coroziune
sistem c.f.c, fără transformări alotropice
ttop=1083˚C; ρ = 8950 kg/m3;
conductivitate termică după Au
conductivitate electrică după Ag:
ρel=1.7241 μΩ x cm (20˚C, stare recoaptă)
corespunde la 100 IACS
structură: cristalite poliedrice cu macle (recoacere)
![Page 3: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/3.jpg)
CUPRUL
![Page 4: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/4.jpg)
CUPRUL
![Page 5: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/5.jpg)
CUPRUL
![Page 6: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/6.jpg)
CUPRUL
Rezistenţă la coroziune:
bună în aer uscat; în aer umed cu CO2 se formează carbonat bazic; rezistă bine în atmosferă / apă de mare
(se formează CuSO4 x 3Cu(OH)2);
rezistenţă mică în NH3, NH4Cl, săruri alcaline, cianuri
se dizolvă în H2SO4, HNO3 (la cald)
Prelucrare tturnare=1150-1230˚C; contracţia de solidificare = 2.1%
deformare la cald: 900-1050˚C; trecrist.=200-300˚C
![Page 7: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/7.jpg)
CUPRUL
Elemente însoţitoare
a. se dizolvă în Cu (Al, Fe, Ni, Sn, Zn, …)
b. nu se dizolvă – formează eutectice uşor fuzibile (Bi, Pb)
c. formează compuşi chimici (O, S, P, …)
![Page 8: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/8.jpg)
CUPRUL
a. cresc rezistenţa şi duritatea, scad conductivitatea electrică (Al, Si, Fe, Sn, …)
![Page 9: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/9.jpg)
CUPRUL
b. formează eutectice pierdute; fragilizează
![Page 10: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/10.jpg)
CUPRUL
Cu-Pb
![Page 11: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/11.jpg)
CUPRUL
O: oxizi Cu2O, CuO (straturi); Cu2O + H2 → 2Cu + H2O (v) (boala de
hidrogen)
Obişnuit – strat < 0.45% Cu2O → neafectat de H2
![Page 12: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/12.jpg)
CUPRUL
Cu oxidat Cu dezoxidat
![Page 13: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/13.jpg)
CUPRUL
P: Compuşi Cu3P, (Cu5P2), Cu2P, CuP, …; eutectic Cu(P)-Cu3P
H: efect diferit în funcţie de elementele dizolvate – Ni creşte solubilitatea; Sn, Zn, Ag, Au scad solubilitatea; Bi, Pb fragilizează în H2
N, C – nu influenţează
Cupru tehnic: de convertizor (CuA, CuB) (97 – 99% Cu)
rafinat electrolitic / termic (99 – 99.95% Cu)
![Page 14: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/14.jpg)
ALIAJE Cu-Zn (ALAME)
Aliajele industriale conţin max. 45% Zn
Diagrama binară: 6 soluţii solide (3 pe bază de compuşi electronici)
α = Cu(Zn), c.f.c.; 32.5% Zn la 905˚C / 39-40% Zn la rece
β = sol.sol. pe baza compusului CuZn (raport electronic 3/2), c.v.c.;
β → β’ (transformare dezordine-ordine la răcire, 453-470˚C)
γ = sol.sol. pe baza compusului Cu5Zn8 (raport electronic 21/13); cubic complex
ε = sol.sol. pe baza compusului CuZn3 (raport electronic 7/4); hexagonal compact
η = Zn(Cu), h.c.;
[δ – stabilă numai la cald]
![Page 15: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/15.jpg)
ALIAJE Cu-Zn (ALAME)
![Page 16: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/16.jpg)
ALIAJE Cu-Zn (ALAME)
Liniile solidus / lichidus apropiate >>> tendinţă mică de segregaţie dendritică
Pentru conţinut de Zn > 32%: α + L → β (+α);
între 32-39%Zn: β → α
Structura alamelor tehnice: α, α+β’ (γ)
Alamele α – deformabile la cald / rece
Alamele α+β’ – deformabile numai la cald
Alamele cu γ (rezultat la rece prin β’ → α + γ) – casante
![Page 17: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/17.jpg)
ALIAJE Cu-Zn (ALAME)
Alama monofazica α deformata Alama monofazica α turnata
![Page 18: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/18.jpg)
ALIAJE Cu-Zn (ALAME)
![Page 19: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/19.jpg)
ALIAJE Cu-Zn (ALAME)
![Page 20: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/20.jpg)
ALIAJE Cu-Zn (ALAME)
![Page 21: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/21.jpg)
ALIAJE Cu-Zn (ALAME)
![Page 22: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/22.jpg)
ALIAJE Cu-Zn (ALAME)
Proprietăţile mecanice: rezistenţa / duritatea cresc cu cantitatea de β’
(cu %Zn)
tenacitatea / rezistenţa la fluaj scad cu %Zn
![Page 23: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/23.jpg)
ALIAJE Cu-Zn (ALAME)
Proprietăţi tehnologice:
Turnabilitate bună
(retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune)
Deformabilitate bună inclusiv la rece pt. alamele α /
numai peste 500˚C pentru α+β’
Pb şi Bi dăunătoare numai pentru < 32%Zn;
pentru > 32%Zn – intragranulare
Aşchiabilitate slabă pentru conţinuturi mici de Zn;
se îmbunătăţeşte prin 1-3%Pb
![Page 24: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/24.jpg)
ALIAJE Cu-Zn (ALAME)
Rezistenţa la coroziune ~ bună în atmosferă
scade cu conţinutul de gaze încorporate
Risc: segregaţia Zn (dezincare!)
favorizată de tensiuni interne şi gaze(O2, NH3, SO2, H2, …)
→ necesară detensionare după turnare!
![Page 25: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/25.jpg)
ALAME ALIATE
Se introduc elemente de aliere pentru îmbunătăţirea propr. mecanice,
rezistenţei la coroziune,…
Constituenţii structurali ai alamelor speciale ≈ ai alamelor binare
K – coeficient de echivalenţă (Guillet) = cantitatea procentuală de Zn
care are acelaşi efect cu 1% din elementul de aliere
kSi=10; kAl=6; kSn=2; kFe=0.9; kNi=-1.3;…
![Page 26: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/26.jpg)
ALAME ALIATE
titlul fictiv al alamei (conţinutul fictiv de Zn):
Z – conţinutul real de Zn [%]
ai – conţinutul în elementul de aliere „i” [%]
ki – coeficientul de echivalenţă al elementului „i” [%]
A – conţinutul real de Cu [%]
conţinutul aparent de cupru:
[%]100
i
ii
i
ii
akAZ
akZ
t
i
ii ka
AX
)1(100
100
![Page 27: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/27.jpg)
ALAME ALIATE
Si: influenţează puternic structura (favorizează structura β’)
îmbunătăţeşte turnabilitatea şi aşchiabilitatea
Al: influenţă foarte puternică (inclusiv structurală)
creşte duritatea, rezistenţa, tenacitatea, rezistenţa la coroziune (până la 3.5%)
peste 4% creşte prelucrabilitatea
Ni: dizolvat complet în Cu creşte tenacitatea
Fe: măreşte tenacitatea, reduce granulaţia
după călire şi revenire creşte duritatea
Pb: îmbunătăţeşte prelucrabilitatea
![Page 28: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/28.jpg)
ALIAJE Cu-Sn (Bronzuri cu Sn) Diagrama Cu-Sn: 7 soluţii solide, 3 peritectice, 1 eutectoid
α – Cu(Sn) (max.16%Sn / 586˚C, scade la ~ 1.3%Sn la răcire f. lentă);
β – soluţie solidă pe baza compusului Cu5Sn (rap. electronic 3/2); c.v.c.
δ - soluţie solidă pe baza compusului Cu31Sn8 (rap. electronic 21/13); cubic complex;
ε - soluţie solidă pe baza compusului Cu3Sn (rap. electronic 7/4); hexagonal compact;
η – [compus CuSn]
ω – soluţie solidă Sn(Cu)
Aliajele industriale conţin max. 25-30%Sn; structură α sau α + (α+δ); eutectoidul apare peste 5% Sn
![Page 29: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/29.jpg)
![Page 30: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/30.jpg)
![Page 31: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/31.jpg)
Bronz monofazic recopt
![Page 32: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/32.jpg)
![Page 33: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/33.jpg)
ALIAJE Cu-Sn (Bronzuri cu Sn)
![Page 34: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/34.jpg)
ALIAJE Cu-Sn (Bronzuri cu Sn)
Turnabilitate: fluiditate bună, interval larg de solidificare
(tendinţă de segregare)
Tratamente termice: omogenizare, recristalizare, călire
(peste 600˚C, martensită sau β)
Rezistenţa la coroziune:
rezistă în apă (şi de mare), săruri (neutre),
soluţii de H2SO4, H3PO4
atacat de HNO3, HCl, baze tari;
![Page 35: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/35.jpg)
ALIAJE Cu-Sn (Bronzuri cu Sn)
Bronzuri aliate – coeficienţi de echivalenţă k
kZn=0.87; kNi=1; kPb=0.195,…
Zn: scade intervalul de cristalizare, creşte fluiditatea, scade propr. antifricţiune
P: creşte rezistenţa şi propr. antifricţiune
(Cu3P formează eutectic ternar)
se introduc 0.02 – 0.2%P
creşte fluiditatea
Ni: creşte rezistenţa şi refractaritatea
intensifică impurificarea cu gaze
![Page 36: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/36.jpg)
![Page 37: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/37.jpg)
![Page 38: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/38.jpg)
DIAGRAMA Cu-Al
α c.f.c.
7.4% (1035˚C); 9.4% (565˚C)
β c.v.c., pe baza Cu3Al (raport electronic 3/2)
intre 9 – 15% Al (stoechiometric 12.5%)
stabil numai la cald; la racire cu v < 2˚C/min
transformari martensitice: β1 (c.v.c.); β’ (c.f.c.); β1’ (c.v.c. ordonat)
γ1 sol. solida pe baza compusului Cu2Al (17.52%Al); cubic complex
γ2 sol. solida pe baza compusului Cu32Al19
provine din γ1 (786˚C)
dura, fragila, conductivitate redusa
>>>> PRINCIPAL NEAJUNS al Cu-Al – AUTORECOACEREA
(formarea γ2 interdendritic la racire lenta, structura grosolana, fragila)
δ sol. solida pe baza compusului Cu3Al2 (17.52%Al)
![Page 39: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/39.jpg)
DIAGRAMA Cu-Al
INTERVAL DE SOLIDIFICARE F. MIC (10 – 13 ˚C),
mai mic decat la alame
Importanta practica: max. 20%Al (15%)
Aliajele cu max. 7.4%Al: α la echilibru (asemanatoare cu Cu-Sn);
nu se calesc
plasticitate la rece / cald
la racire rapida – β (creste HB, scade A)
>>>intre 6 – 10% Al: fiecare %Al >>> crestere cu 50MPa a Rm
8 – 11%Al: deformare la cald
>11%Al: turnabilitate maxima, propr. antifrictiune, rezistenta mecanica
![Page 40: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/40.jpg)
![Page 41: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/41.jpg)
ALIAJE Cu-Al
Rezista bine in H2S, SO2, solutii de cloruri si clorati, acizi, apa (si de mare) datorita peliculei Al2O3
Rezista rau in oxidanti puternici, vapori supraincalziti
Propr. mecanice + chimice >>> cele mai bune bronzuri (raport pret / performante)
Alte dezavantaje: absorb usor gaze
+ contractie mare de solidificare
>>> formare de microretasuri si oxizi intergranulari
>>> fisurare
`
se sudeaza greu
![Page 42: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/42.jpg)
ALIAJE Cu-Al
Clasificare
Deformabile la rece: <8% Al, [putine elemente de aliere];
pt. electrotehnica, chimie, monede, piese sub 500˚C
Deformabile la cald: 8 – 11% Al + alte elemente
pt. schimbatoare de caldura
De turnatorie: continut maxim de Al si elemente de aliere; rezistente la coroziune, aschiabile, culoare aurie (Gaudent 8.5-10% Al; 3-4%Ni; 1.5-2.5%Mn; 1-2%Fe)
Pt. roti dintate, lagare solicitate usor, industria navala.
![Page 43: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/43.jpg)
BRONZURI CU PLUMB
Diagrama Cu-Pb: monotectic (925˚C); eutectic pierdut (327˚C).
![Page 44: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/44.jpg)
BRONZURI CU PLUMB
Pentru lagare – cele mai bune proprietati antifrictiune dintre aliajele Cu;
permit viteze mari (8 – 10 m/s) si presiuni mari (2500 – 3000 MPa)
conductivitate termica mare; temp. max. 300˚C; aschiabiltate buna
Interval de cristalizare mare (>700˚C) >>> segregare intensa
>>> necesare viteze mari de racire (>400˚C / min).
![Page 45: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/45.jpg)
BRONZURI CU PLUMB
Aliaje: 1. Binare (25 – 42% Pb)
2. Speciale (Sn, Ni, Ag,…)
1. numai in straturi pe suport
(25%Pb – Rm max.50MPa; A max. 2.5%; max. 23 HB)
2. Ni (1.3 – 6%): limiteaza domeniile de existenta a fazelor
>>> Rm=230-250 MPa; 90-100 HB >>> lagar autoportant
Fe, Co: modificatori ordinul I pt. Cu
Al, Si: elimina incluziunile de gaze
+ grafit, MoS2 !!!
![Page 46: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/46.jpg)
α c.f.c.
max. 5.3% Si la 852˚C;
scade la 3.4% la 300˚C
β c.v.c.
(analog cu Cu-Zn, Cu-Sn, …)
stabil pana la 784˚C
γ cubic complex; 8.15% Si
se form. prin reactie peritectica
(730˚C)
δ cubic complex
stabil la t > 710˚C
k h.c
stabil la t>555˚C;
%65.4
555
%2.5
Ck
![Page 47: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/47.jpg)
Aliaje Cu-Si
Utilizare practica: 1.5 – 6% Si (nu aliaje binare)
Si: creste rezistenta, scade tendinta de oxidare, micsoreaza tendinta
de absorbţie a gazelor (nu sufluri)
Structura: α, α+γ, α+k, β+k
![Page 48: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/48.jpg)
Aliaje Cu-Si
Mn: scade solubilitatea Si in Cu; pana la 1% in solutie solida
>>> creste rezistenta la coroziune, compactitatea, rezistenta mecanica;
peste 1% >>> Mn2Si (interdendritic, durificare)
Everdur: 2.75 – 3.5% Si; 1 – 1.5% Mn, (Ni, Fe, Sn…)
Rm=350-380 MPa; 150-200 HB; A=45%
Aplicatii: arcuri, profile, tije de piston (laminate)
![Page 49: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/49.jpg)
Aliaje Cu-Si
Ni: solubilitate limitata, formare de Ni2Si >>> durificare prin precipitare
Creste rezistenta
Scade plasticitatea (nu e admis mai mult de 2-2.5% Ni2Si)
[max.9% Ni2Si in Cu la 1050˚C; max. 0.5% Ni2Si la 20˚C)]
Calire (850-960˚C) + imbatranire (450-500˚C)
Korzon: 0.6-2%Si, 0.1-0.4%Mn, 2-5%Ni, …
Rezistenta la coroziune, propr. antifrictiune comparabile cu Cu-Sn, conductivitate mare (40 IACS)
Pentru utilaj chimic si piese solicitate la uzare intensa (perii curent)
Ex. 0.4-0.6%Cr; 0.7-1.1%Al; 0.3-0.7%Mg; 4-4.5%Ni; 0.8-1.2%Si
Dupa T.T.: Rm > 1000 MPa; A = 8%; HB > 310
Obisnuit: pentru 1%Si si 4% Ni >>> Rm = 590-720 MPa; 183 – 225 HB (dupa T.T.)
![Page 50: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/50.jpg)
Aliaje Cu-Si
Dezavantaje:
- contractie mare de solidificare (mai mare ca Cu-Sn);
- segregatie datorita greutatii diferite a componentilor
![Page 51: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/51.jpg)
BRONZURI CU Be
Cea mai mare rezistenta la coroziune,
plasticitate foarte mare dupa calire,
rezistenta foarte mare la oboseala,
uzare, fluaj,
rigiditate si duritate mare,
conductivitate electrica ridicata,
antiscantei
![Page 52: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/52.jpg)
BRONZURI CU Be
α c.f.c.
max. 2.7%Be la 866˚C; 0.16% la 20˚C
β c.v.c., solutie solida pe baza CuBe (raport electronic 3/2)
6%Be:
γ (β’?) solutie solida ordonata
δ solutie solida pe baza CuBe3
![Page 53: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/53.jpg)
BRONZURI CU Be
Structura dendritica,
Separari eutectoide (α+γ)
Structura de recoacere sau
calire (750-850˚C)
+ imbatranire (280-350˚C)
α+γ
![Page 54: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/54.jpg)
BRONZURI CU Be
Industrial: max. 3%Be
Laminate: arcuri, scule antiscantei; contacte electrice,
electrozi de sudura
Turnate (structura grosolana): cuzineti, piese supuse la uzare,
[arcuri]
Aliaj turnat cu max. 2.5%Be
% Be Rm
[MPa]
A
[%]
HB
1.3-1.4 700-750 4-5 230-240
1.9-2.3 850-1000 1-2 240-360
2.4-2.5 1050-1100 0-1 380-390
![Page 55: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/55.jpg)
BRONZURI CU Be
![Page 56: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/56.jpg)
BRONZURI CU Be
T.T. omogenizare >>> calire >>> imbatranire
Ex. 2.5%Be Omogenizare 800˚C
Calire pt. punere in solutie (750-850˚C)
>>>α+βsupraracit (max.130HB)
Imbatranire 0.5h / 300˚C 300HB
10h / 300˚C 425HB
(si Ni >>> 500 HB)
Utilizabile pana la 600˚C; nu rezista la coroziune in NH3, saruri de Hg si acizi oxidanti
Fluiditate mare la turnare; contractie solidificare 1.2-1.5%;
tendinta de formare de microretasuri;
Temp. turnare 1100-1200˚C (piese mici), 1030-1050˚C (piese mari)
![Page 57: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/57.jpg)
BRONZURI CU Be
Problemele Be >>> inlocuire partiala cu Ni, Co, Mn, Ti
Co: creste refractaritatea si conductivitatea termica
>>> electrozi sudura
Ni creste refractaritatea
Mn formeaza MnBe;
reduce Be la 1%, pastrand proprietatile mecanice
Ex. Belmont 4977: 1.9-2.15%Be; 0.35-0.65% Co+Ni; 0.2-0.3%Si,…
Max. Rm=1090 MPa, Rp0.2=800 MPa
Rezista in atmosfera, apa, NH3, saruri HG, acizi organici
![Page 58: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/58.jpg)
BRONZURI CU Be
2%Be: ρel = 4-6 μΩ cm; λ = 20 W/mK la 100K
Rm/ρ = 3-12.8 m2/s2, max. 17 dupa T.T.
[7.4-8.1 pt Cu-Zn turnat; 5.5-7 pt.Cu-Si; 2.2-6 pt. Cu-Sn;
max. 4.2 pt. Cu-Al]
[25-36 pt. aliaje Ti; max. 22.6 pt aliaje de Al T.T.]
Efect maxim T.T.: deformare plastica inainte de imbatranire;
- max. Rm=1470 MPa pt. 2%Be (E max = 127 GPa)
- relaxarea unui arc (┴ pe directia de laminare):
2500 ore sub 300-500 MPa, relaxare sub 1.5-4%
![Page 59: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/59.jpg)
Simbolizarea cuprului si aliajelor de cupru
SR EN 1412: 1997 Cupru si aliaje de cupru.
Sistem european de simbolizare numerica
[1 2 3 4 5 6]
1 = C
2 = B – lingou pentru retopire
C – produs turnat
F – adaos pentru lipire / sudare
M – prealiaje
R – Cu brut rafinat
S – materii prime recirculabile
W – produs deformat
X – nestandardizat
3, 4, 5 = cifre fara semnificatie speciala
![Page 60: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/60.jpg)
Simbolizarea cuprului si aliajelor de cupru
6 = grupa de aliaje
A, B – Cu tehnic
C, D – Cu slab aliat (≤5%)
E, F – aliaje diverse (≥5%)
G – aliaje Cu-Al
H – aliaje Cu-Ni
J – aliaje Cu-Ni-Zn
K – aliaje Cu-Sn
L, M – aliaje Cu-Zn
N, P – aliaje Cu-Zn-Pb
R, S – aliaje Cu-Zn complexe
![Page 61: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/61.jpg)
Simbolizarea cuprului si aliajelor de cupru
SR ISO 1190-1:1993 Cupru si aliaje de cupru. Codurile simbolizarilor.
Partea 1: Simbolizarea materialelor
Pe simboluri chimice, similar STAS
SR ISO 1190-2:1993 Cupru si aliaje de cupru. Codurile simbolizarilor.
Partea 2: Simbolizarea starilor
M – brut de fabricatie (nu conditii de temperature si stare de ecruisare)
O – recopt complet (turnat / deformat, structura stabilizata)
Subdiviziune: OS – recoacere suplimentara pentru limitarea marimii grauntilor
H – ecruisat (numai deformate), totdeauna urmat de litera
Subdiviziuni: HA, HB, … (in ordinea crescatoare a Rm);
daca e necesara recoacere de detensionare dupa ecruisare HAR
![Page 62: MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 10.pdf · (retasură concentrată, fluiditate bună – singurele aliaje ale Cu care se pot turna bine sub presiune) Deformabilitate](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020122/5d674b9988c993d0688ba883/html5/thumbnails/62.jpg)
Simbolizarea cuprului si aliajelor de cupru
T – tratat termic (pentru cresterea rezistentei), cu / fara ecruisare suplimentara
Subdiviziuni:
TA – imbatranit natural dupa prelucrare la cald
TB – calire pentru punere in solutie + imbatranire naturala
TC – racire dupa prelucrare la cald, deformare la rece, imbatranire naturala
TD - calire pentru punere in solutie, deformare la rece, imbatranire naturala
TE - imbatranit artificial dupa prelucrare la cald
TF – calire pentru punere in solutie + imbatranire artificiala
TG – racire dupa prelucrare la cald, deformare la rece, imbatranire artificiala
TH - calire pentru punere in solutie, deformare la rece, imbatranire artificiala
TK – prelucrare la cald, racire, imbatranire artificiala, deformare la rece
TL – calire pentru punere in solutie, imbatranire artificiala, deformare la rece