Miedź. Właściwości miedzi. Miedź ma cztery podsta­wowe cechy: wybitną przewodność elektryczną i cieplną, urabialność, odporność na wpływy atmosferyczne, łatwość tworzenia stopów z innymi metalami. Miedź wystawiona na działanie wody i powietrza pokrywa się zwartą powłoką o zie­lonej barwie, tzw. patyną, która całkowicie chroni głębiej położone warstwy przed dal­szym niszczeniem. Moduł sprężystości podłużnej miedzi waha się w granicach od 107 do 121 GPa (1070 000 do 1210 000 kG/cm2) zależnie od obróbki, a moduł sprężystości poprzecznej — w granicach od 4000 do 4400 MPa (40 000 do 44 000 kG/cm2). W większych granicach zmienia się wytrzymałość na rozciąganie, a z nią naprężenie dopuszczalne od 20 MPa (200 kG/cm2) dla miedzi walcowanej, 70 MPa (700 kG/cm2) dla miedzi wyżarzonej, do 140 MPa (1400 kG/cm2) dla miedzi kutej. Miedź techniczna zawiera domieszki, które w wielu przypadkach wpływają w sposób istotny na jej właściwości mechaniczne i fizyczne. Domieszki te można podzielić na trzy grupy: I grupa — to pierwiastki tworzące z miedzią roztwory stałe (np. Ag, Au, Al, As, Ca, Fe, Ni, Pt, Sb, Sn, Zn). Powiększają one twardość miedzi i jej wytrzymałość, wpływając w małym stopniu na jej właściwości plastyczne. II grupa — to pierwiastki, które nie tworzą roztworów stałych z miedzią, jak ołów, bizmut. Stanowią one najniekorzystniejsze zanieczyszczenie miedzi, wydatnie obniżające jej właściwości plastyczne i fizyczne. III grupa — to pierwiastki, które tworzą związki chemiczne z miedzią. Należą tu tlen i siarka. Związki Cu20 i Cu2S rozmieszczają się na granicach ziarn, podobnie jak eutektyki grupy II, i dlatego wpływają na właściwości fizyczne i mechaniczne miedzi, podobnie jak pierwiastki grupy U. W PN-77/H-82120 podano gatunki miedzi otrzymywanej metodą rafinacji elektro­litycznej i ogniowej, ich skład chemiczny oraz główne zastosowania. Wyroby z miedzi. Miedź jest używana przede wszystkim do wyrobu drutów, kabli, szyn zbiorczych i różnych elementów stosowanych w elektrotechnice, do wyrobu kotłów, pieców łazienkowych, lodówek i różnych aparatur stosowanych w technice chłodniczej, do krycia dachów i wykonywania rynien w zabytkowych budowlach, do budowy aparatur destylacyjnych, rurociągów w przemyśle chemicznym i spożywczym. Stopy miedzi. Charakteryzują się one dobrymi właściwościami mechanicznymi i znalazły szerokie zastosowanie w technice. Dzielą się one na dwie zasadnicze grupy: mosiądze — stopy miedzi z cynkiem i brązy — stopy miedzi z innymi pierwiastkami (poza cynkiem). Mosiądze mogą być dwuskładnikowe (miedź i cynk) oraz wieloskładnikowe. Dzielą się na mosiądze do przeróbki plastycznej (PN-77/H-87025) oraz mosiądze odlewnicze (PN-70/H-87026). Brązy mogą być również dwuskładnikowe jak i wieloskładnikowe. Z dwuskładni­kowych praktyczne znaczenie mają brązy cynowe, ołowiowe, aluminiowe, krzemowe i niklowe. Brązy cynowe i aluminiowe są stosowane zarówno do przeróbki plastycznej, jak i na odlewy. Brązy ołowiowe dzięki szczególnej odporności na ścieranie znalazły zastosowanie do wyrobu ciężko pracujących panwi, narażonych na duże naciski i duże prędkości obwodowe. Brązy krzemowe stosuje się na odlewy, natomiast brązy niklowe i manganowe głównie jako stopy oporowe. Charakterystykę odlewniczych stopów miedzi podano w PN-70/H-87026, a charak­terystykę brązów do przeróbki plastycznej w PN-69/H-87050. Rodzaje obróbki cieplnej stopów miedzi są określone w PN-76/H-01200. Cynk. Właściwości cynku. Cynk występuje w przyrodzie jedynie w postaci rud jako siarczek cynkowy (blenda cynkowa) lub jako węglan cynkowy (gal-man). Cynk czysty jest niebieskawobiały z silnym połyskiem, na powietrzu uzyskuje po­włokę ciemną, chroniącą go przed dalszym utlenianiem. Wytrzymałość doraźna na roz­ciąganie wzdłuż włókien wynosi 190 MPa (1900 kG/cm2), prostopadle do włókien — 250 MPa (2500 kG/cm2). Ujemną cechą cynku jest jego znaczne pełzanie. Z cynku są wyrabiane blachy cienkie i płaskowniki. Wyroby cynkowe z reguły w dość znacznym stop­niu zanieczyszczone są ołowiem. Zastosowanie cynku. Około 1 /3 część produkcji cynku wykorzystywana jest na odlewy i wyroby walcowane, 1/3 część na ochronę stali przed korozją (cynkowa­nie blach, kształtowników, siatek, drutów itp.), reszta do produkcji stopów ważnych technicznie. Stopy cynku z innymi metalami. Poza mosiądzami mają zastosowanie stopy cynku z miedzią i aluminium. Stopy cynku dzieli się na odlewnicze i przerabiane plastycznie (PN-69/H-87101). Blachy i taśmy z tych stopów są stosowane na wyroby głęboko tłoczone i na kształtowniki o skomplikowanych profilach. Stopy odlewnicze natomiast są stosowane na panewki łożysk wysoko obciążonych, matryce, tłoczniki itp. Ołów. Właściwości ołowiu. Ołów czysty jest bardzo ciągliwy, daje się w stanie zimnym ciąć, walcować w cienkie blachy i ciągnąć. Odznacza się bardzo du­żym pełzaniem, jest odporny na działanie kwasu siarkowego (czemu zawdzięcza swe znaczenie w budownictwie). Bardzo cenną właściwością ołowiu jest jego ochronne dzia­łanie przed promieniami X i y. Z uwagi na wysoką liczbę atomową przewyższa on pod tym względem wielokrotnie inne metale i materiały. Zastosowanie ołowiu. Ołów jest stosowany na wewnętrzne wykładziny wanien i komór w przemyśle chemicznym (większych zbiorników nie można wykonywać z blach ołowianych ze względu na pełzanie i dużą odkształcalność ołowiu), do produkcji specjalnych rur, do izolacji pomieszczeń, w których odbywa się praca przy zastosowaniu promieni X lub y, do elektrolitycznego powlekania wyrobów stalowych w celu ochrony ich przed korozją (grubość takiej powłoki wynosi 7 do 10[z, warunki wykonania wg PN-74/H-97007). Ołów wchodzi w skład takich stopów, jak: cyna lutownicza, biały metal łożyskowy, stop na czcionki drukarskie itp. Pierwiastki nie stanowiące składników stopowych mogą występować jako zanieczyszczenia; ich górna granica jest określona normą. Zależnie od gatunku stopu dopuszczalna sumaryczna ilość zanieczyszczeń waha się w granicach 0 85—2,4%. Na żądanie zamawiającego wartość manganu powinna wynosić 0,2—0,6%. Na żądanie zamawiającego zawartość manganu można zastąpić chromem w ilości 0,15—0,35% W stopach przeznaczonych do anodowego utleniania zawartość chromu nie powinna przekraczać 0,05%, a zawartość manganu 0,2%.Nikiel. Właściwości nikiu. Nikiel jest chemicznie odporny na wpływy atmosferyczne i na działanie wysokiej temperatury (do temperatury 400°C nie zmieniają się jego cechy wytrzymałościowe), ponadto podgrzany przy dostępie powietrza do tem- peratury 500°C nie utlenia się. Używany jest z powodzeniem do wyrobu stopów anty- korozyjnych i żaroodpornych. Zastosowanie niklu. Połowę produkcji niklu wykorzystuje się do wyrobu stali stopowych i specjalnych, dalsze 20% — na powłoki niklowe do ochrony innych metali, pozostałe 30% — na wyroby z czystego niklu i jego stopów (PN-69/H-87045), tj. na druty, pręty, blachy, taśmy itp. Aluminium. Właściwości aluminium. Czyste aluminium odznacza się małą gęstością, dobrą przewodnością elektryczną i cieplną oraz dużą odpornością na korozję atmosferyczną, ale ze względu na małą wytrzymałość nie jest stosowane jako materiał konstrukcyjny. Dla zwiększenia odporności na korozję, po uzgodnieniu stron, zawartość tytanu powinna wynosić od 0,02 do 0,2%, zawartość miedzi nie powinna przekraczać 0,05%, a zawartość cynku 0,1%. Dopuszcza się częściową lub całkowitą zamianę tytanu borem lub innymi modyfikującymi dodatkami zabezpieczającymi drobnoziarnistą strukturę stopu. " Na żądanie zamawiającego zawartość magnezu nie powinna przekraczać 5,5%. W zetknięciu z powietrzem aluminium pokrywa się warstwą tlenku, która w ciągu kilkunastu do kilkudziesięciu dni osiąga grubość 0,01 mikrometra. Jest ona ścisła i chroni od korozji atmosferycznej głębsze warstwy metalu, lecz nie chroni go od innych wpływów chemicznych. Można uczynić z niej powłokę ochronną (o grubości do 20 m) na drodze chemicznej lub przez utlenianie anodowe, wtedy staje się ona odporna na wpływy che­miczne, na ścieranie, a także stanowi w pewnym stopniu izolację elektryczną. Głównymi zanieczyszczeniami technicznego aluminium są: żelazo, krzem i miedź. Składniki te polepszają właściwości wytrzymałościowe aluminium, ale obniżają jego plastyczność, a przede wszystkim przewodność cieplną i elektryczną. W Polsce produkuje się dwa rodzaje aluminium: hutnicze i rafinowane. Gatunki ich i składy chemiczne podano w PN-75/H-82160. Stopy aluminium. Głównymi składnikami stopów aluminium są: miedź, krzem, magnez, mangan i cynk. W zależności od zastosowań dzieli się te stopy na od­lewnicze i do przeróbki plastycznej. Stopy odlewnicze z kolei dzielą się zależnie od głów­nego składnika stopowego na stopy aluminium z miedzią (4-9-14% Cu), o wytrzymałości Rm = 110-9-220 MPa (11 -9-22 kG/mm2), mało odporne na korozję, ale odznaczające się dobrą lejnością i skrawalnością, stopy aluminium z krzemem (44-23% Si) o wytrzy- małości 150-9-230 MPa (15-9-23 kG/mm2), odporne na korozję i odznaczające się dobrą lejnością, stopy aluminium z magnezem (4,5-9-11,6% Mg), o wytrzymałości Rm = 150-9-280 MPa (15 do 28 kG/mm2), bardzo odporne na korozję. Moduł sprę­żystości stopów aluminium wynosi w przybliżeniu 70 GPa (700 000 kG/cm2). Stopy do przeróbki plastycznej dzielą się na cztery główne grupy: stopy z magnezem, stopy z magnezem i krzemem, stopy z miedzią i magnezem oraz stopy z cynkiem i magne­zem. Szczegółowy podział wg PN-79/H-88026 przewiduje 26 różnych sto­pów. Materiały sąjdostarczane w stanie utwardzonym dyspersyjnie lub w stanie odpo­wiedniej obróbki cieplnej. Stopy utwardzone tracą na wytrzymałości w miejscu spa­wania. Zastosowanie: dzięki swym zaletom stopy aluminium znajdują w budownictwie zastosowanie zarówno do wykonywania konstrukcji nośnych, jak i elementów pokrycia dachów, ścian osłonowych, zawieszonych sufitów, ram okiennych i drzwiowych, żaluzji, poręczy, różnych okuć budowlanych oraz mebli. W konstrukcjach widoczne powierzchnie poddaje się zazwyczaj jedynie oczyszczaniu, natomiast w elementach o charakterze deko­racyjnym powierzchnie poddaje się dalszej obróbce mechanicznej, chemicznej lub elek­trotechnicznej w celu uzyskania efektów barwnych, nołysku lub zmatowienia, albo też w celu zwiększenia odporności na korozję lub ścieranie. Oddzielną dziedziną zastosowania aluminium jest tzw. aluminiowanie stali. Proces ten polega na wprowadzeniu pewnej ilości aluminium do warstwy powierzchniowej elementu stalowego lub żeliwa w celu zwiększenia jego odporności na wpływy wysokich temperatur i chemiczne działanie gazów zawartych w spalinach. Główne sposoby prze­prowadzania tego procesu to metoda natryskowa, aluminiowanie w proszkach alumi­nium i tlenku glinowego oraz aluminiowanie metodą zanurzania. Cienka powłoka alu­miniowa uzyskana jedną z wymienionych metod wymaga dodatkowej obróbki cieplnej, podczas której aluminium dyfunduje w powierzchniową warstwę elementu stalowego lub żeliwnego. Wyroby z aluminium i jego stopów. Wytwarzanie półfabrykatów z aluminium i z jego stopów w postaci blach, taśm, prętów, drutów, rur i kształtowników odbywa się w drodze przeróbki plastycznej: metodą walcowania, wyciskania lub ciągnienia. Wal­cowanie stosuje się do wykonywania blach, taśm, folii, prętów, rur i kształtowników. Przez wyciskanie na gorąco otrzymuje się pręty i kształtowniki o bardziej złożonym kształcie przekroju poprzecznego. Ciągnienie (odbywające się na zimno) stanowi prze­róbkę plastyczną drutów, prętów, rur i kształtowników i ma na celu uzyskanie dokład­nych kształtów i wymiarów przekroju poprzecznego, poprawienie właściwości wytrzy­małościowych oraz wyrobienie gładkich powierzchni. Poszczególne wyroby mogą być wykonywane i dostarczane w różnym stopniu utwar­dzenia wg PN-71/H-01706. Stan dostawy poszczególnych wyrobów aluminiowych obję­tych tablicami jest podany w odnośnych normach. Druty przeznaczone do spawania są ujęte w PN-59/H-93837. Druty prze­znaczone do innych cełów omówiono w PN-75/H-93835. Szerokie zastosowanie mają taś­my aluminiowe i ze stopów aluminium (PN-75/H-92833) oraz folie zarówno nieuszla-chetnione (PN-73/H-92924), jak i lakierowane (PN-73/H-92925). W wymienionych tablicach wprowadzono średnią wartość gęstości stopu Al równą 2700 kg/m3. Mnożniki zależne od gatunku stopu należy zgodnie z normą przyjmować następujące: Mnożniki te dotyczą podanej w tablicach masy jednostkowej wyrobu. Aktualny asortyment elementów produkowanych w kraju można znaleźć w katalogu SWW 056'" wydawanym w pewnych odstępach czasu przez Wydawnictwo „Wema", z wyjątkiem okuć budowlanych.