Studiul Aliajelor Neferoase

Cuprul si aliajele sale

Cuprul

Cuprul este un metal neferos folosit in tehnica (electrotehnica, termotehnica, etc.) mai ales sub forma de produse laminate, presate, trefilate si mai putin sub forma de piese turnate.

Cuprul are o greutate specifica ridicata (8,96 g/cm ), o foarte buna plasticitate si proprietatii fizico-chimice deosebite: conductivitate termica si electrica foarte ridicate, rezistenta inalta la coroziune, atat in atmosfera cat si in agentii organici si gaze de combustie, iar temperature de topire este situate la 1083 grade C.

Proprietatile mecanice ale acestui material metallic depend de starea de prelucrrare. Astfel, rezistenta la rupere a cuprului laminat si recopt este MPa, iar duritatea Brinell este HB= 35 50 daN/mm . prin deformare plastica la rece cuprul se ecruizeaza si caracteristicile de rezistenta cresc la R MPa si HB=100 daN/mm ; plasticitatea scade foarte mult, de la A=400% la A= 1 . Coprul ecruizat devine din nou moale in urma unui tratament termic de recoacere la 600 800 grade C.

Cuprul ethnic (99,0%....99,9% Cu) contine o serie de impuritati. Unele ii sunt avantajoase (Fe, Ni, P, As, Mn) deoarece ii ridica caracteristicile de rezistenta; altele (S, Se, Bi, O, Te, Pb), care coboara aceste caracteristici sunt considerate dezavantajoase. Cele mai daunatoare sunt bismutul si plumbul deoarece formeaza eutectice usor fuzibile care se aseaza in jurul grauntilor de cupru si acesta devine fragil la cald. La continuturi mai mari de bismuth sau plumb cuprul este fragil si la rece.

Cuprul prezinta o structura poliedrica, iar daca a fost deformat plastic la rece si apoi recopt structura este formata din cristale poligonale cu macle (de recoacere), marimea grauntilor fiind in functie gradul de deformare si temperature de recoacere.

Alame (aliaje cupru-zinc)

Aliajele de cupru a caror element principal de aliere este zincul se numesc alame.

Aceste aliaje se clasifica dupa mai multe criterii:

- dupa numarul de faze:

-alame monofazice ,

-alame bifazice ( );

- dupa modul de prelucrare:

-alame pentru deformare plastica;

-alame pentru turnatorie;

- dupa compozitie:

-alame obisnuite (Cu-Zn);

-alame speciale (Cu-Zn – elemente de aliere).

Alamele obisnuite sunt aliaje Cu – Zn cu cel putin 55% Cu. Continuturi de 58….62% Cu se folosesc doar la alamele pentru lipit. Din diagrama de echilbru Cu – Zn ( fig 8.2 din anexa) se constata ca pana la 37% Zn structura este formata din faza , aceasta este o solutie solida de substitutie a zincului in cupru, cu retea CFC. La temperature ordinara, limita de solubilitate este de 39% Zn; ea nu se modifica prin incalzire pana la 45 grade C, insa apoi scade la 32,5% Zn, la temperature peritectica de 903 grade C.

Dupa o racier lenta sau in stare recoapta solutia solida prezinta o structura poliedrica daca racirea este rapida (dupa turnare), structura este dentritica. Alamele monofazice sunt plastice putand fi deformate la rece. Daca continutul de cupru depaseste 80%, ele se mai numesc tombac; sunt foarte maleabile, insa se prelucreaza mai greu prin aschiere.

Alamele au un continut mai mare de 37% Zn au in structura pe langa solutia solida si o faza intermediara ; faza este o solutie solida intermediara pe baza compusului electronic CuZn cu o concentratie electronica 3/2 si o retea CVC. La temperature de 454 grade C, faza stabile la temperaturi mai ridicate sufera un fenomen de ordonare a atomilor in reteaua cristalina; rezulta faza ; o solutie solida ordonata, mai dura si o plasticiate mai scazuta de cat faza , care are domeniul de existenta la temperature ambianta cuprins intre 45,5 si 49% Zn. Din aceasta cauza alamele bifazice ( ) sunt dure si fragile si pot fi prelucrate prin deformare plastica doar la cald.