Réz és ötvözetei
Katt ide!
Technikusoknak
Tartalomjegyzék Réz Sárgaréz
Ónbronz Alumíniumbronz
Bemutató vége
Réz tulajdonságai
Hidegen jól alakítható, nagy gázoldó képessége miatt rosszul önthető. Kémiailag ellenálló, száraz levegőn szobahőmérsékleten nem Színe vörös.nedves levegőn zöldes színű rézkarbonát vonja be a oxidálódik, felületét. savakban oldódik. Fő ötvözőiOxidáló a cink (sárgaréz), az ón (ónbronz), az ólom (ólombronz) és az alumínium (alumíniumbronz). Jó elektromosés hővezető, bár az elektromos vezetőképességét a szennyezőanyagok (As, P, Cr, Mn, Sn, Sb), valamint a hidegalakítás Szabványosított rezek: erősen rontja.réz vákuumtechnikai és különleges villamosipari célokra (Cuoxigénmentes VV, Cu-V, Cu-EOM), Olvadáspontja 1083 °C. átolvasztott katódréz villamosipari felhasználásra (Cu-E), átolvasztott katódréz felületen foszforralközéppontos dezoxidálva, nem áramvezető, Kristályszerkezete köbös (FKK). korrózióálló (CuEP, Cu-EPP), Keménysége állapotbanréz 40(Cu-D, HB, erősen 100 HB. tűzi finomításúlágy dezoxidálatlan Cu-C) alakítottan általános felhasználásra, ötvözetek készítésére,(R ) 250…450MPa. Szakítószilárdsága m tűzi finomítású réz foszforral dezoxidálva (Cu-DP, Cu-CP) általános felhasználásra.
TARTALOMJEGYZÉK
amelynek hatására a réz
keménysége és szilárdsága nő, önthetősége javul, gázoldó képessége csökken. Elektromos vezetőképessége romlik, légköri hatásoknak ellenáll, jól polírozható lesz.
800
320 Rm HB
600 400
A10
160
200
0
240
80
20 40 Zn tartalom [%]
60
Brinell keménység [HB]
A réz ötvözője a cink,
Rm [MPa], Nyúlás [%]
Sárgaréz
Sárgaréz egyensúlyi diagramja Pontok
A (°C) 1000
B
D G
800 b
J
N 700
L
b+g
E
g
d
OP
U
F
V W 500 Z
a+b’
e
h
200
e+h
b’+g
100 20
30
40
A
0
1083
B
32,5
903
C
36,9
903
D
38
903
E
39
454
R
37
20
400 g+e
300
10
°C
Q 600
I
K
b’
Cu
% H
M
a
Helyzete
900
C a+b
Jele
50
60
Zn- tartalom, tömeg %
Gyakorlati alkalmazás
70
80
90
Zn
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.
Szövetelemek A likvidusz AD vonala mentén α szilárd oldat kezd kristályosodni, α + Olvadék melynek rácsszerkezete FKK és dendrites alakban, valamint rétegesen kristályosodik. A krisztallitokon belül a koncentrációkülönbség kicsi, α mivel a likvidusz és a szolidusz közel van egymáshoz. A rétegesség 600-800°C-on végzett homogenizáló izzítással megszűntethető. Meleg- vagy hidegalakítás után végzett izzítással a krisztallitok dendrites alakja eltüntethető, és globulitos ikerkristályok keletkeznek. Olvadék
A
B
D C
Szövetelemek 2 A
Olvadék B
D
α + Olvadék
C
α
α +β
α
A BD pontok közé (Zn%= 32,538%) 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.
Szövetelemek 3 A
Olvadék
B
D C
A BD pontok közé (Zn%= 32,538%) eső ötvözetek olvadékából α + Olvadék először α szilárd oldat kezd kristályosodni. 903°C hőmérséklet elérésekor α szilárd oldat és 37%α α β os Zn tartalmú β szilárd oldat is keletkezik. 450-470°C-on a β fázis rácsszerkezete átrendeződik, a réz és a cink atomok a kristályrácsban helyet cserélnek. Ez az átrendeződés nem okoz α α β’ felismerhető változást. (EK vonal mentén játszódik le).
Szövetelemek 4
A γ fázis vegyület (Cu5Zn8), 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.
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% Zn33%
Cu=58-62% Pb=0,5-2,5% Al=0,2-0,8% Szennyezők max. 1,2% Zn40%
Szabványos sárgarezek öCuZn40Pb2 ahol
Cu=58-62% Pb=0,5-3% Al=0,2-0,6% Szennyezők max. 1,4% Zn40%
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% Zn25%
öCuZn37Mn2AlFe és öCuZn40Mn3Fe
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
Szabványos sárgarezek Ólomtartalmú sárgarezek CuZn40Pb2 CuZn40Pb2Sn CuZn39Pb1 CuZn39Pb2 CuZn39Pb3 CuZn36Pb1
TARTALOMJEGYZÉK
amelynek hatására a réz
keménysége és szilárdsága nő, 8% óntartalomig javul a nyújthatósága, felette romlik.
200
400 300
HB
Rm
150
200
100
100
50 A10 5 8 10 15 20 Sn tartalom
Brinell keménység [HB]
A réz ötvözője az ón,
Rm [MPa], Nyúlás [%]
Ónbronz
Ónbronz egyensúlyi diagramja
[°C]
Pontok
1100 A 1000
Jele
α +olv
900
B C D β +olv GH γ +olv α+ γ +olv β β γ
800 700
α
ε
600 I L
500 400
J K
ε+olv
P
300
ε+η
α+ε
η+olv η
200 Z 100 Cu 10
υ
S 20 30 40 50 Sn tartalom [%]
60
70
80
%
°C
A
0
1083
B
13,5
798
C
22
798
D
25
798
J
24,5
586
L
15,8
520
M
27
520
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.
MN δ + α+δ ε
O
Helyzete
90
Sn
Szövetelemek Szövetelemek [°C] 1100 A 1000 α +olv
900
B C D β +olv
800 700
α
beleágyazódott δ fázis együttesen biztosítja a bronzok 0-13% óntartalmú ötvözeteknél az olvadékból α szilárd oldat jó kopási és siklási tulajdonságait. Ez a gyorsabb kristályosodott ki. A hőmérséklet csökkenésével az ónoldó lehűlés Az ilyen ötvözetekből készülnek képességekövetkezménye. 586°C-ig nő és ez állandó lesz 520°C-ig. Majd ez 520°C alatt kétféle módon csökken. a csapágyak.
α+ β β γ
600 I L
500 400
a) állapotban ón majdnem teljesen kiválik az AzEgyensúlyi egyensúlyi lehűlés az vagy a tartósabb 300-350°C-on oldatból. Ez akkor következik be, amikor a hidegen erősen végzett izzítás hatására a δ-fázis Cu3Sn vegyületté alakított ötvözetet 200-300°C között több napig melegítik (LOZ alakul, ez az ε-fázis. vonal szerint).
MN α+δ P α+ε
200
100
J K
O
300
Z Cu 10
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).
S 20
A réz olvadáspontjából kiinduló likvidusz első ága mentén α13,5-22% közötti óntartalmú ötvözeteknél 798°C-on szilárd oldat kezd kristályosodni. Az ón a réz olvadáspont-ját peritektikusan át, ezért és alatta α szilárd oldat és β erősen csökkenti, aalakul likvidusz meredek. A szolidusz szilárd oldat lesz jelen. lényegesen alacsonyabb hőmérsékleten húzódik, emiatt az olvadékból keletkezett kristályok belső és külső része közti Ez 520°C alatt α+δ fázisokból álló eutektoiddá alakul. A összetételbeli különbség nagy. A dendrites krisztallitok δ fázis Cu31Sn ami lesz kemény, rideg 8 elektronvegyület, összetételbeli különbsége miatt a rétegesség rájuk jellemző szövetelem. Színe kékesszürke. A lágy α és a öntött állapotban.
30
Sn
Szövetelemek 2 [°C]
Olvadék
1100 A 1000 α +olv
900
B C D β +olv
800 700
Olvadék + α
α
α+ β β γ
α
Vagy α
600 I L
500 400
MN α+δ
O
300
P α+ε
200
100
J K
Z Cu 10
α
S 20
30
Sn
+
ε
α
Szövetelemek 3 [°C] 1100 A 1000
Olvadék α +olv
900
B C D β +olv
800 700
α
α+ β β γ
α + Olvadék α
+
β
α
+
δ
Vagy α
+
δ
α
+
ε
α
+
δ
600 I L
500 400
MN α+δ
O
300
P α+ε
200
100
J K
Z Cu 10
S 20
30
Sn
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.
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%
Szabványos ónbronzok öCuSn10Zn2 ahol
Cu=85-89% Sn=9-11% Zn=1-3% Szennyezők 1%
öCuSn5Zn5Pb5 ahol Cu=80,2-86,2% Sn=4-6% Zn=4,5-6,5% Pb=4-6% Szennyezők 1,3% öCuSn4Zn2 ahol
Cu=90,6-94,2% Sn=3,5-5,1% Zn=1-3% Szennyezők 1,3%
TARTALOMJEGYZÉK
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.
Alumíniumbronz egyensúlyi diagramja °C
A pont
A
1050
jele
K
B
1000
C
α
F
I
β
N J
α+β
950
P O
γ
900
850
β+γ
800
750
δ
700
650
β+δ
600
565°C D 550
G
S
α+δ 0
2,5
5
7,5
10
12,5
15
17,5
helyzete
A
% 0
C 1083
B C D F
7,4 8,3 9,4 9,4
1035 1035 565 1035
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 20után globulitossá alakul.
Al tartalom, tömeg %
Szövetelemek °C
A
1050 K B
1000
C
α
F
I
β
N J
α+β
950
P O
γ
900
850
β+γ
800
750
δ
700
650
β+δ
600
565°C D 550
G
S
α+δ 0
2,5
5
7,5
10
12,5
15
17,5
20
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 keletkezik. Al Az F és I pontok között 7,4-8,3% maximumos tartalmú ötvözeteknél először rendszer szerint β szilárd oldataz a fázis kiválása kezdődik meg, 8,3-9% között keletkezik. A K pontban színfémhez pedig a βmódon fázisé,(OP=DP) majd a maradék hasonló keletkezik a β olvadék alakulStabilitása eutektikummá. szilárd oldat. a hőmérséklet csökkenésével szűkül, majd 565 C-on eutektoidosan alakul át, a+δ eutektoid képződik belőle. A δ fázis Cu3Al fémes vegyület, amely kemény és rideg szövetelem, ezért az alakíthatóságot erősen csökkenti.
Szövetelemek 2 Olvadék Olvadék +α α α+β
α
α+δ
Szövetelemek 3 Olvadék
1050 Olvadék + α
1000
β
950
+
α
900 850 800
α
750 700
0 2,5 5 7,5 10
TARTALOMJEGYZÉK
Ezzel vége a bemutatónak!
A képre kattintva kilép a prezentációból.
