1 &
W IA D O M O Ś C I
INSTYTUTU METALURGJI I METALOZNAWSTWA
Z A K Ł A D U
M E T A L U R G J I I M E T A L O Z N A W S T W A
POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ ul. Topolowa 18
Rok 3, Nr. 2
W A R S Z A W A - 1936
ROK 3 Nr. 2, CZERWIEC 1 9 3 6
W IA D O M O Ś C I
INSTYTUTU METALURGJI I METALOZNAWSTWA
or az
Z A K Ł A D U
M E T A L U R G J I I M E T A L O Z N A W S T W A
POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ
REDAKCJA I ADM INISTRACJA:
INSTYTUT METALURGJI I M ETALO ZN AW STW A W A R S Z A W A , UL. T O P O LO W A 18.
Przedruk dozwolony pod warunkiem podania źródła.
Autorzy arfykułów sq odpowiedzialni za wyrażone w nich poglqdy,
W A R S Z A W A - 1936
T r e ś ć :
N r. Str.
25. W . Św iętoslaw ski i J . C zo ch ra lsk i: E fek ty cieplne w ystę p ujące w procesie samoulepszania się st o pów a l u m i n j o w y c h ... 59 26. J . C z o ch ra lsk i i H. Ł u k o m sk i: B ro nzy ołowiane 69
27. G. W elter i J . K u c h a rs k i: Badanie mikro-od- kształc eń przy zginaniu udarnem w wyższych tempera tu rach ...75
28. J . C z o ch ra lsk i, G. W e lie r i W . M a ru szew sk a : M e tody i urządzenia do badania korozji stosowane w Instytucie Metalurgji i Metaloznawstw a . . . 84
29. J . C zo ch ra lsk i i S. W a jgm a n : O korozji alu- minjum w obecności r t ę c i ... 90
30. G. W elter i S. G oćk o w sk i: Kształt wykresu m a
szyny na rozciąganie i szybkość wydłużania ma- terjałów plastycznych w zależności od sposobu o b c i ą ż e n i a ...95
31. J C zo ch ra lsk i i J . M ik o ła jcz y k : Szybkość k ry stalizacji aluminjum o czystości 99,9 92w/o . . . 106
32. J . C zo ch ra lsk i i J . M ik o ła jcz y k : K oro zja alu
minjum rafinowanego o czystości 9 9 ,9 9 2 % . . . 108
S o m m a i r e :
P a ge
W. Sw iejoslaw ski et J . C zo ch ra lsk i: Sur les effets thermiques qui apparaissent pendant le phénomène de vieillissement des alliages d'aluminium . . . . 59 J . C zochralski et H. Ł u k o m sk i: Bronzes au plomb . . 69 G. W elter et J . K u ch a rsk i: Recherches sur les défo r
mations micro-plastiques de l'acier par des charges dynamiques à la flexion aux températures élevées . , 75 J . C zochralski, G. W elter et W. M aruszew sk a : Insta l
lations et méthodes de recherches pour la corrosion, employées à l'Institut de Métallurgie et Métallo- graphie ...84 J . C zochralski et S. W a jgm a n : Sur la corrosion de l'aluminium en présence du m e r c u r e ... 90 G. W elter et S. G o ćk o w sk i: Sur les diagrammes ch ar- ges-allongements ainsi que sur la vitesse de d é fo rm a tion de m atéria ux plastiques soumis à la traction en fonction du c h a r g e m e n t ...95 J . C zo ch ra lsk i et J . M ik o ła jcz y k : L a vitesse de cr i stallisation de l'aluminium a 99,992°/» de pureté . . , 106 J . C zo ch ra lsk i et J . M ik o ła jcz y k : Sur la corrosion de l'aluminium raffiné à 99,992%> de p u r e t é ... 108
E r r a t a :
Str. 67, wiersz 6 od dołu w yd ru k ow an o: an ftreten , powinno być: au ftreten .
C e n a p o j e d y n c z e g o z e s z y t u : 6 . — z ł . P r e n u m e r a t a r o c z n a : 2 0 . — z ł .
6 2 9 6 . D r u k . G o s p o d a r c z a , A l. J e r o z o lim s k ie 7 9 . T e le fo n y : 8 - 8 4 - 1 2 ; 8 - 2 8 - 0 2 .
W. ŚW IĘTO SŁA W SKI i J . CZOCHRALSKl
Efekty cieplne w ystępujące w procesie sam oulepszania się stopów aluminjowych
Sur les effets therm iques qui apparaissent pendant le phénom ène de vieillissement des alliages d'aluminium
T R E Ś Ć: t) Przedstaw ion o dotychczasow y stan w ia domości o efektach cieplnych, tow a rz ysz ą cy ch zjawisku re k ry staliz acji metali ora z s a moulepszania się stopów aluminjowych. 2) W pierwszem stadjum prac, zamierzonych na sz erszą skalę, wykonano próbę pomiaru ciepła wydzielanego prz ez duralumin po jego zahartowaniu. Zastoso wano do tego celu mik ro kalo ry m etr Św iętoslaw skiego. 3) Stwierdzono, że tą drogą można zbad ać e n e r
gety cz ny przebieg zjawiska samoulepszania się stopów aluminjowych w temperaturze pokojowej. 4) B a d a n a próbka duraluminu wydzieliła poc ząw szy od 2 ’ ,5. do 260.
godziny po zah artowaniu 0,4712 cal/g, W miarę upływu czasu od chwili z a h a rtow a nia efekty cieplne malały, sp a d a ją c po kil
kunastu dniach do zera.
I. Wstęp
Oddawna spodziewano s ię 1), że pewne przemiany wewnętrzne, zachodzące przy z ja wisku rekrystalizacji, jak również przy t. zw.
„efekcie W ilm a“, związane są z przejawami cieplnemi. W wyższych temperaturach przeja
wy cieplne, związane z „efektem W ilma", zosta
ły kilkakrotnie zauważone2) 3) 4) 5) c) 7)- Nale-
’ ) C zo ch ra lsk i, Z. Metallographie, 8, 1 (1916).
2) D. H anson a. M. G a y ler, J . Inst. Met., 27, 267 (1922).
a) M. G a y ler, J . Inst. Met., 28, 213 (1922).
4) T . Tancibe, J . Inst. Met., 32, 415 (1924).
5) O. B a u er u. W . H eid en h a in , Z. Metallkunde, 16, 221 (192 4).
żalo więc przypuszczać, że zapomocą udosko
nalonego przyrządu dadzą się one stwierdzić również i w temperaturze pokojowej.
W wyniku niejednokrotnej wymiany zdań między autorami niniejszej pracy powzięty zo
stał zamiar przeprowadzenia odnośnych do
świadczeń przy zastosowaniu udoskonalonych przyrządów pomiarowych konstrukcji W. Ś w ię
toslaw skiego. Prace te postanowiono wykonać już przed kilku laty, ale dopiero po przenie
sieniu Zakładu Metalurgji i Metaloznawstwa do nowego gmachu można było przygotować w ła
ściwy m aterjał wyjściowy. Prace badawcze wy
konali pp.: Z. B u kow ski, pracownik Działu M eta
lurgicznego Chemicznego Instytutu Badawczego, oraz H. C ałus i M. R osiński, asystenci Zakładu Chemji Fizycznej Politechniki W arszawskiej.
Narazie przeprowadzono pomiary efektów cieplnych, towarzyszących procesowi samoulep
szania się duraluminu. Doświadczenia wykaza
ły, że tą drogą można zbadać energetyczny przebieg zjawiska w temperaturze pokojowej.
A. Dotychczasowe badania efektów cieplnych procesów rekrystalizacji.*)
W roku 1916 J . C z o c h r a ls k is) podał pierw
sze teoretyczne rozważania, dotyczące procesu
°) W. F ra e n k e l u. W . G oez. Z. Metallkunde, 11, 12 (1925 ).
7) W . F ra e n k e l, Metallwirtschaft, 12, 583 (1933).
') Zestawienie wykonał Z. Bukow ski.
s) J . C zo ch ra lsk i, l. c.
6 0 W . S W IĘ T O S Ł A W S K I i J . C Z O C H R A LS K I W iad . Insi. M et.
rekrystalizacji metali. W rozważaniach tych, opartych na zasadach mechaniki molekularnej, poruszone zostało zagadnienie przemian ener
getycznych, zachodzących w metalu w czasie jego odkształcania i następującej potem rekry
stalizacji. Zasadniczym punktem wyjścia roz
ważań był fakt, że deformacja pociąga za so
bą zakłócenie równowagi sił wewnętrznych w metalu nieodkształconym. Wskutek tego po
w stają w metalu pewne naprężenia i w ten spo
sób część energji, doprowadzonej w czasie od
kształcania metalu, zostaje w nim niejako za- magazynowana. Według C zochralskiego rekry
stalizacja zaczyna się od ośrodków o najwięk
szych naprężeniach i posuwa się w kierunku na
prężeń mniejszych. W czasie rekrystalizacji me
tal wraca do stanu równowagi trw ałej, przy- czem proces odbywa się kosztem energji (Bv), ktćra warunkuje istnienie naprężeń w metalu odkształconym. Je ś li przez E P oznaczyć całko
witą ilość energji, doprowadzonej z zewnątrz w czasie odkształcania metalu, przez Et — część energji mechanicznej, która została zamieniona na ciepło, przez E ? — część energji, zużytej na zmianę położenia cząsteczek w czasie od
kształcania metalu, wówczas będzie:
E v = E c — {Et -|- Eg - f - ... ).
W roku 1922 H. A lłerłhu m 9) rozwinął dal
sze rozważania teoretyczne stwierdzając, że przy plastycznej obróbce metalu na zimno część włożonej pracy zostaje zużyta w sposób nieod
wracalny, część zaś w odwracalny. Pierwsza część energji zużywa się na nieodwracalną prze
mianę pokonania zewnętrznego tarcia między kryształami, na zmianę ich postaci, oraz na po
konanie tarcia wewnętrznego w kryształach, druga zaś na przemianę odwracalną, mianowi
cie na pracę zewnętrzną w postaci zmiany obję
tości, oraz na ciepło utajone. To ciepło utajone pochodzi z nadwyżki ciepła, powstającego w czasie tarcia, względnie w czasie wytwarzania płaszczyzn poślizgu. W związku z temi proce
sami energetycznemi zachodzą zmiany własno
ści fizycznych, a więc gęstości, ciepła właściwe
go, wytrzymałości mechanicznej, zdolności re- krystalizacyjnej i t. d. Zdolność do rekrystali
zacji według C zochralskiego zależy od stopnia przemieszczeń, a więc od ilości włożonej energji w czasie odkształcania metalu.
”) H. A lterth u m , Z. Metallkunde, 14, 417 (1922).
A lłerthu m oznacza przez Wd ilość ciepła, potrzebną do powrotu odkształconego metalu do stanu równowagi (nazywając ją ciepłem re krystalizacji), zaś przez 5 oznacza stopień zgnio
tu i przyjmuje, że Wd jest proporcjonalnie do s, czyli:
W o= = a . s,
gdzie a jest spółczynnikiem proporcjonalności.
Wd (ciepło rekrystalizacji) można obliczyć, znając spółczynnik a i stopień zgniotu S.
Autor nadmienia, że starano się oznaczyć ciepło rekrystalizacji kalorymetrycznie, jako różnicę ciepła rozpuszczalności dwóch drutów wolframowych (z których jeden poddany był zgniotowi) w alkalicznym roztworze żelazicjan- ku potasu, nie otrzymano jednak pozytywnych wyników.
Na podstawie pewnych rozważań termody
namicznych, autor wyprowadza wzór na ilość ziaren Z, powstających po zgniocie w czasie re
krystalizacji:
Wd
z = e R T
gdzie e jest zasadą logarytmów naturalnych, R — stałą gazową, T — temperaturą w skali bezwzględnej i b — pewną stałą.
Ponieważ średnica ziarna:
3
i -
gdzie V jest objętością molową metalu s k r y stalizowanego, autor drogą podstawień docho
dzi ostatecznie do zależności:
3 / _____
l / — + * ] / e RT '
otrzymując wielkość ziarna jako funkcję zgnio
tu i temperatury:
d = f [ s , t).
Można zatem, przynajmniej z pewnem przybliżeniem, otrzymać na drodze rachunko
wej dane, umożliwiające wykreślenie diagramu rekrystalizacji, co też autor czyni w swej pra
cy, porćwnywując teoretyczny wykres rekrysta
lizacji cyny z wykresem doświadczalnym, który
3 (1936) E fe k ty cieplne w ystę p u ją ce w p ro ce sie sam oulepszania się stopów . 61 został podany w r. 1916 przez J . C zochralskie-
go ">)■
B. Efek ty cieplne w procesach samoulepszania się stopów Al.
W roku 1922 przeprowadzono11) badania nad stopami Al-Zn i wykonano szereg pomiarów samorzutnego rozgrzewania się tych stopów bez
pośrednio po ich zahartowaniu. Al i Zn tworzą związek A l 2 Z /z;i, trwały powyżej 256°. Poniżej tej temperatury związek ulega szybko rozkła
dowi, wydzielając dużą ilość ciepła. Je śli za
tem stop A l-Z n ogrzać powyżej 256° i zaharto
wać go w zimnej wodzie, wówczas zaraz po zahartowaniu stop zaczyna się samorzutnie o- grzewać, tak, że po kilku minutach następuje wzrost jego temperatury o kilkadziesiąt stopni.
Na rys. 1 podano przebieg procesu samo
rzutnego ogrzewania się stopów A l-Z n ,
Rys. 1. Prz ebieg sam orzutn ego ogrzew ania się stopów A l - Z n (H a n sen i G a y ler), A Z t l . stop o zaw artości 8 1 , 5 % Z n i 1 8 ,5 % A l; A Z :il, stop o zaw arto ści 8 0 , 1 % Zn i 1 9,9%
A l; A Z 70, stop o zaw arto ści 7 7 , 0 % Z n i 2 3 , 0 % Al.
Próbka o składzie 80,1% Zn i 19,9% A l rozgrzewa się najwięcej (do temp. ok. 58°). Je s t to zrozumiałe, jeśli zważyć, że ze wszystkich trzech badanych próbek stop A Z 79 ma skład najbardziej zbliżony do składu Al„ Zn3 .
W roku 1924 lla) podobne wykresy otrzy
mano dla stopów o zawartości A l: 13,9; 20,0;
24,7; 29,7% . Spośród tych stopów najbardziej ogrzewał się stop o zawartości 20% Al. P rze
prowadzono szereg pomiarów dla stopów o róż
nych składach, poczem sporządzono wykres, na którym podano zależność maksymalnej tempe
ratury, do jakiej ogrzewa się stop po zaharto
waniu, od zawartości A l w stopie (rys. 2). Tem
peraturę mierzono przy pomocy termopary; na wykresie podano temperaturę, wyrażoną w mili- woltach, zaznaczając, że 1 mV = 1,8°.
Ry s. 2. Zależność temperatury, do jakiej ogrzewa się stop Z n z A l po zahartowaniu, od zaw artości A l (T a n a b e ).
W roku 1924 podano12) podobny wykres dla stopów Al Zn, potwierdzający wyniki, otrzy
mane przez T an abe a (rys. 3), przyczem, jak to
Rys. 3. Zależnoś ć temperatury, do jakiej ogrzewa się stop Z n z A l po zahartowaniu, od zaw artości A l (B a u e r
i H eid en h a in ).
wskazują wykresy (rys. 2, 3), otrzymane krzy
we są symetryczne względem prostej, popro
wadzonej przez maksymum równolegle do osi temperatur. Można stąd wyciągnąć wniosek, że ilość ciepła, wydzielanego samorzutnie przez stop po jego zahartowaniu, zależna jest od pro
centowej zawartości związku Al2 Zn3 w stopie.
W roku 1925 inni autorzy13) wykonali ka
lorymetryczne pomiary ciepła, wydzielanego w czasie rozkładu związku A L Z n 3. Pomiary swoje przeprowadzili oni zapomdcą kalorymetru, przedstawionego schematycznie na rys. 4. Jako
10) J . C zo ch ra lsk i, l. c.
11) D. H anson i M . G a y ler, l. c.
ii aj f T a n a b e, 1. c.
12) O. B a u er i W . H eid en h a in , l. c.
13) W. F ra e n k e l i W . G o ez, 1. c.
W . Ś W IĘ T O S Ł A W S K I i J . C Z O C H R A LS K I W ia d . lnst. M et,
stania zawartości Cu w stopie. Krzywe otrzy
mano metodą, zbliżoną do zastosowanej później przez F r a e n k e l‘a ,r') w badaniach nad procesa
mi cieplnemi, zachodzącemi w zdolnych do u- lepszania się stopach aluminjowych, zawierają
cych miedź, magnez i mangan.
Rys. 4. Schem at k alo ry m etr u F ra e n k e l'a i G o e z a .
cieczy kalorymetrycznej użyto benzenu. Badany stop umieszczony był w siatce drucianej, zanu
rzonej w cieczy i przymocowanej do pręta, po
ruszającego się w płaszczyźnie prostopadłej do powierzchni cieczy w naczyniu kalorymetrycz- nem. Przebieg temperatury przedstawiony jest na rys. 5.
Ry s. 6. Krz yw e ogrzewania stopów A l z Cu, zah artow a nych od temperatury 500° (G a y le r).
Rys. 5. Przebieg tem pera tury cieczy kalorymetrycznej w czasie rozkład u związku AL, Z n 3 (F r a e n k e l i G o ez).
Autorzy stwierdzili w ten sposób, że proces rozkładu A L Z n 3 odpowiada z kinetycznego pun
ktu widzenia reakcji jednocząsteczkowej. Krzy
we ilości ciepła, wydzielanego w zależności od czasu trwania procesu, odpowiadają równaniu różniczkowemu pierwszego stopnia:
W roku 1922 14) zostały wykonane bada nia nad przemianami cieplnemi w świeżo zahar
towanym duraluminie. Otrzymano krzywe o- grzewania (rys. 6) dla trzech stopów o różnej zawartości Cu, zahartowanych od 500°. Na krzywych tych istnieją trzy punkty krytyczne, z których dwa górne obniżają się w miarę wzra-
Fraenkel przeprowadzał swoje badania w sposób następujący: dwie próbki w kształcie prostcpadłościennych bloczków o jednakowych wymiarach umieszczane były w tyglu żelaznym w piecu, w równem oddaleniu od jego ścian.
Próbka z badanego stopu aluminjowego, zahar
towanego od 500°, połączona była drutem z po
równawczą próbką ałuminjową. W próbce alu- minjowej wiercono dwa otwory: w jednym z nich umieszczano termoparę P tjP t-R h, w dru
gim jeden ze styków termopary różnicowej że
lazo konstantan/żelazo, której drugi styk umiesz
czony był w takimże otworze, wywierconym w próbce badanej.
Po zmontowaniu całej aparatury piec ogrze
wano równomiernie, mierząc jego temperaturę przy pomocy termopary P t/P t-P h, umieszczonej w bloczku aluminjowym. Termopara różnicowa wykazywała różnice temperatur między próbką badaną a wzorcową (rys. 7)- Różnice te powsta
wały wskutek reakcyj, przebiegających we
wnątrz zahartowanego stopu w czasie jego ogrzewania.
Otrzymane efekty cieplne były dość znacz
ne. Jed en z wykresów, otrzymanych przez Fraenkel‘a, przedstawia rys. 7. Na wykresie
14) M. G a y ler, 1. c. 15j W. F ra e n k e l, 1. c.
3 (1936) E fek ty cieplne w ystęp u jące w p rocesie sam oulepszania się stopów . 63
10) W. Sw iątoslaw ski i A . D orabialska, Roczn.
Chem., 7, 559 ( 1 9 2 7 ); W. Sw iętoslaw ski i E . B arloszew i- czów na, Roczn. Chem., 11, 78 ( 1 931); W. Sw iątosłdw ski, Roczn. Chem., 14, 185 (1934).
Metoda, którą zastosowano w naszej pra
cy, została opracowana w Zakładzie Chemj i F i
zycznej Politechniki Warszawskiej przez W.
Ś w iętosław skiego i J . Salceivicza'~). Polega ona na badaniu przebiegu krzywej ogrzewania lub oziębiania się bloku (rys. 8), będącego źródłem pewnego efektu cieplnego i znajdującego się w zbiorniku o stałej temperaturze t 0. Oczywiście po pewnym czasie nastąpić powinien stan rów
nowagi cieplnej trwałej, przy którym blok za
chowa pewną stałą nadwyżkę temperatury / =
= i a — ta . Wówczas będziemy mieli równanie:
Rys. 7. Przebieg ogrzewania stopu 95,5°/o A l, 4"/o Cli i 0,5"/o M g , zahartow an ego od tem p eratury 500'1 i zesta- rzonego w ciągu 4 tygodni w tempera turze pokojowej
( F r a e n k e l) .
tym krzywa, oznaczona cienką linją, podaj?
zmiany temperatury pieca w czasie. Druga krzy
wa przedstawia różnicę temperatur między prób
kami (skala po prawej stronie wykresu). F r a e n k e l przeprowadził szereg takich pomiarów dla stopów świeżo zahartowanych oraz zestarzonych w temperaturach pokojowych, podczas gdy G ay ler otrzymywała efekty cieplne tylko w sto
pach świeżo zahartowanych. Urządzenie, uży
wane przez F raen kel'a, mogło być stosowan?
jedynie do pomiarów w temperaturach wyż
szych od 200°, przyczem wyregulowanie odle
głości próbek oraz izolacji przy każdym pomia
rze wymagało wielu prób, gdyż mała niedokła
dność wprowadzała błąd większy od otrzymy
wanych efektów. Dlatego autor spośród wielu pomiarów mógł tylko małą ich liczbę uważać ja ko zasługującą na wiarę.
II. Część doświadczalna A. Podstawy teoretyczne.
Dotychczasowe metody, stosowane do mie
rzenia efektów cieplnych, wydzielanych przez stopy podczas procesu samoulepszania, okazały się niedość dokładne. Wobec tego użyto w ni
niejszych badaniach mikrokalorymetru W. Świq- tosław skieg o lfi), umożliwiającego badanie prze
biegu tych zjawisk w temperaturze pokojowej.
Rys. 8. K rz y w a ogrzewania (/, ła) i krzywa ostygania
( ¿ 2 ta) bloku, wydzielającego ciepło.
d t d r
d i d i
K ( t a ~ t 0).
a r Gdzie:
K— stała oziębiania bloku, ta — temperatura bloku.
-prędkość z jakąby się ogrzewał samoczyn
nie blok, gdyby przebieg przemiany był adiabatyczny. Oznaczając:
d t ■a, mamy:
d r
a = K - & t .
Ilość wytwarzanego ciepła na godzinę przez masę 1 g bloku wyrazi się wzorem:
Qi, = c„- /<• At, gdzie Cv = ciepło właściwe [bloku.
Qh = : Cv ’ O.
1T) W. Św iętoslaw ski i J . S a lcew icz, Roczn. Chem., 14, 621 (1934).
6 4 W . Ś W IĘ T O S Ł A W S K I i J . C Z O C H R A LS K I W iad . lnst. M et.
Badając odcinek krzywej ogrzewania się bloku tv A, łatwo spostrzec, że:
ponieważ a = tg a ,
Q/i == Cv * t g & .
Doświadczalne oznaczanie tg a jest szcze
gólnie ważne w przypadku, kiedy efekty cieplne są zmienne (np. zanikające). Wówczas, prowa
dząc kilka pomiarów kolejno w czasie, otrzymu
jemy szereg krzywych o coraz to innym (mniej
szym) kącie nachylenia stycznych w punkcie P, w którym to temperatura bloku równa się tem
peraturze termostatu. W ykreślając zależność
I g a = / ( t ) ,
otrzymujemy graficzny obraz zmienności w cza
sie badanych efektów cieplnych.
B. W ykonanie pomiarów.
Do badań przygotowano blok duraluminjo- wy o ciężarze 580 g, kształcie ściętego stożka i odpowiednich wymiarach. Skład chemiczny bloku (według analizy) był następujący: 4,20n/o Cu; 0,66% Fe\ 0,33°/0 Mn- 0.54° 0 Si; 0,63% Mg\
reszta Al.
Ry s. 9. Schemat mikrokalorymetru W. Św iętoslaw skiego.
Blok zahartowano od temperatury 510° w zimnej wodzie. Natychmiast po zahartowaniu przystąpiono do zmontowania aparatury. B ad a
ny blok (rys. 9, B) został zawieszony na trzech drutach wewnątrz naczynia A, które po dokład- nem uszczelnieniu wstawiono do termostatu o
pojemności ok. 300 litrów wody. Temperaturę w termostacie utrzymywano z dokładnością =
= 0,001° przy pomocy termoregulatora elektry
cznego. Specjalny przekaźnik, t. zw. katodowy, zaprojektowany przez E. Ju rko w skieg o, pozwo
lił wydatnie zmniejszyć natężenie prądu, pły
nącego przez kontakt termoregulatora. Wsku
tek tego udało się uniknąć iskrzenia między me- niskiem rtęciowym a igłą platynową, co pozwo
liło usunąć niebezpieczeństwo utleniania i roz
pylania się rtęci.
Aby móc wyrównać temperaturę bloku z temperaturą otoczenia używa się naczynia K' (rys. 9), które należy w tym celu podnieść ku górze tak, aby objęło dokładnie cały blok B.
Dokoła naczynia K ' nawinięta jest bifilarnie wę- żownica z rurki mosiężnej, przez którą przepły
wa woda z termostatu. Różnicę temperatur mię
dzy blokiem o termostatem mierzono przy po
mocy termopar różnicowych miedź/konstantan/
miedź, wycechowanych w ten sposób, że wychy
lenie 1 mm na skali galwanometru, odległej od lusterka o ok. 1 m, dla pojedyńczej termopary powodowane było różnicą temperatury 0,005°.
Natomiast dla trzech termopar, złączonych sze
regowo, 1 mm skali odpowiadał 0,0025°,
Zastosowanie naczynia ruchomego K' do wyrównywania temperatur bloku B i otoczenia ma doniosłe znaczenie, gdyż tą drogą wytwa
rzają się warunki, w których przez cały czas doświadczenia, a także wstępnych czynności, termopary pozostają nieruchome. Doświadcze
nia wykazały, że jest to warunek konieczny, je żeli chodzi o precyzyjne badania dokonywane przy pomocy termopar.
Przebieg właściwego pomiaru jest następu
jący: po wyrównaniu temperatury bloku z tem
peraturą otoczenia (galwanometr przyjmuje po
łożenie zerowe), opuszcza się kubełek K do gniazda i natychm iast podwyższa względnie obniża temperaturę termostatu do temperatury przyjętej za poziom zerowy /„ t0 (np o — 0,100°
lub o + 0,100°). Po uszczelnieniu otworów, odpro
wadzających sznury, służące do podnoszenia lub opuszczania kubełka, wytwarza się niewiel
kie nadciśnienie (ok. 20 mm fig ) w płaszczu ka
lorymetrycznym, celem ostatecznego stwierdze
nia, że aparatura jest szczelna.
Po tych czynnościach można rozpocząć re
gularne odczytywanie na galwanometrze stop
niowego wzrostu (względnie spadku) tempera
tury bloku w czasie.
3 (1936) E fek ty term iczn e w ystęp u jące w p ro cesie sam oulepszania się stopóv 65 Gdyby blok był termicznie biernym, to zna
czy nie zachodziłyby w nim przemiany cieplne, krzywa ogrzewana (rys. 8, krzywa dolna) po- winnaby dążyć asymptotycznie do prostej t0 t„.
To samo dotyczy krzywej oziębiania t2 ta , poza- tem obie krzywe byłyby symetryczne względem osi t0 ta. Je śli natomiast blok jest źródłem efek
tów cieplnych, wówczas krzywa ogrzewania tx t a przetnie prostą t0 10 , dążąc asymptotycznie do prostej ta ta . W przypadku, gdy efekty ciepl
ne zanikają z czasem, krzywe ogrzewania osią
gną pewne maksymum wzrostu temperatury ta
— t0 , poczem stopniowo będą opadać, dążąc asymptotycznie do zlania się z t0 t0 .
Powyższy sposób pozwala zatem spraw
dzić, czy badany objekt jest termicznie obojęt
ny, czy też jest źródłem jakichkolwiek efektów cieplnych.
O ile istnieją ujemne efekty cieplne racjo nalniej jest badać krzywą ochładzania (krzywa górna).
C. W yniki pomiarów.
Ze względu na długi okres przygotowaw
czy właściwe pomiary rozpoczęto po 20 godzi
nach od chwili zahartowania bloku, wskutek czego stracono początkowe stadjum zmian efek
tów cieplnych w bloku.
Otrzymane wyniki podane są na wykresach (rys. 10 do 12). Rys. 10 przedstawia cztery krzywe ogrzewania się bloku, badane w odstę
pach czasu, podanych w tablicy poniżej.
Nr.krzywej narys.10
P o c z ą te k pom iaru od
chwili zahart.
Koniec pom iaru od
chwili zahart.
Czas trw ania p om ia ru
C zas osi ąg
nięcia pkt.
adiab. od zahart.
I 21 h 3 0 ' 27 h 45' 6 h 15' 2 2 h 30' II 45 h 15' 73 h 3 0 ' 28 h 15' 52 h 30' III 96 h 113 h 3 0 ' 19 k 30' 103 h 30' IV 2 12 h 219 h 3 0 ' 7 li 30 ' 21 5 h
W pomiarze 4-ym początkowa różnica tem
peratur termostatu wynosi nie 0,100", jak w pierwszych trzech pomiarach, a tylko 0,010", a to w celu skrócenia czasu trwania pomiaru.
Celem zilustrowania przebiegu badanego procesu cieplnego podano dwa wykresy, z któ
rych jeden (rys. 11) przedstawia spadek war
tości tg a w zależności od czasu t w miarę po-
Rys. 10. Przebieg ogrzewania się bloku duraluminjowego (porówn. tabl. na str. 65).
6 6 W . Ś W IĘ T O S L A W S K I i J . C Z O C H R A LS K I W ia d . Inst. M et.
0.07000
^ 0 ,06000
.0y>
o -Q
0.05000
0,04000
1
'
i
\
\
l
\\
\
\ \ N
\
\ X
s 7 8
c7 as w dniach
Rys. 11. Szybkość ogrzewania się bloku w zależności od czasu.
tg a = / (x )
stępowania samoulepszania duraluminjum po za
hartowaniu. Natomiast rys. 12 podaje graficznie zależność
Krzywe powyższe m ają analogiczny cha
rakter i pozwalają na stwierdzenie, że źródło efektów cieplnych w zahartowanym błoku dura- luminjowym stopniowo zamiera. Praktycznie po jedenastu dniach nie udało się już stwier
dzić istnienia powyższych efektów w badanym bloku. Po oznaczeniu ciepła właściwego bada
nego bloku (cv — 0,218 cal/g.) *), obliczona została ilość ciepła, wydzielona w czasie całego pomiaru, t. zn. w ciągu 237,5 godz. (od 22,5 godz.
o 260 godz. po zahartowaniu bloku, t. j. od po
czątku pomiaru do całkowitego zaniku efektów
*) Oznaczenie to wykonane zo st ało po całkowity m zaniku efektów cieplnych, t. zn. gdy blok był już term ic z
nie obojętnym.
cieplnych). Ta ilość ciepła w odniesieniu do 1 g badanego stopu wyniosła:
Q„ = 0.4712 cal/g.
Całkowita więc ilość ciepła, wydzielona przez cały blok, ważący 580 g, wyniosła Q = 213,3 cal.
Twardość, zmierzona zaraz po zahartowa niu, wynosiła 76,3 kg/mm2, natomiast po zaniku efektów cieplnych wzrosła do 107 kg/mm2.
D. W nioski.
Pomiary, przeprowadzone w mikrokalory- metrze W. Ś w iątosław skiego, całkowicie po
twierdziły przewidywania teoretyczne. Okaza
ło się mianowicie, że w czasie procesu samo- ulepszania duraluminu w temperaturach poko
jowych wydziela się ciepło. Największe ilości ciepła wydzielają się zaraz po zahartowaniu du
raluminu, w miarę zaś upływu czasu od chwili zahartowania efekty cieplne maleją, osiągając wreszcie po kilkunastu dniach wartości zerowe, blok staje się termicznie obojętny, proces samo-
3 (1936) E fe k ty cieplne w ystęp u jące w p ro cesie sam oulepszania się stopów . 67
Rys. 12. Przebieg różnicy tem p eratur A i w zależności od czasu.
ulepszania się jest skończony. Można tu zatem zaobserwować wyraźną regularność przemian, odbywających się wewnątrz metalu.
Ciekawe wnioski pozwala wysnuć porów
nanie uzyskanych tu wyników ze zmianami wła
sności mechanicznych i fizycznych (jak np. wy
trzymałości, ciągliwości, twardości, oporności elektrycznej, objętości i t. p.), występujących w świeżo zahartowanych stopach, zdolnych do samoulepszania się. Własności te zmieniają się początkowo gwałtownie, z biegiem zaś czasu ustalają się, dążąc asyptotycznie do pewnych określonych wartości końcowych. Przy obser
wowanych efektach cieplnych mamy do czynie
nia z taką samą regularnością.
Wskazuje to, że zarówno zmiany własno
ści mechanicznych i fizycznych, jak i wydziela
nie ciepła w samoulepszającym się duraluminie, są wynikiem jednego i tego samego procesu, któ
ry odbywa się wewnątrz świeżo zahartowanego stopu.
W arszaw a, 1936,
Z akła d C hem ji F iz y czn ej oraz Z akła d M etalurgji i M etaloznaw stw a P olitechn iki
W arszaw skiej.
W ärm effek te, die bei dem Vergütungs (Aushiirtungs) — Prozess von Alum inium legierun
gen an ftreten .
von W. $ W I E T O S L A W S K I u nd J . C Z O C H R A L S K I
Z u s a m m e n f a s s u n g
D ass gew isse innere U mwandlungen, d ie bei sind, w ird seit langem verm utet. B ei Vergütung d er R ekristallisation sow ie b ei dem W ilm effekt von Legierungen in höheren T em peratu ren sind Vorkommen, mit W ärm eerscheinungen verbunden W ä rm eeifek te öfters b eob a ch tet w orden. Es war
W . S W IE T O S L A W S K I i J . C Z O C H R A LS K I W iad . Inst. M et.
68
also zu erw arten, dass sich d iese E ffe k te mit H ilfe von vervollkom m n eteren Einrichtungen
auch bei Z im m ertem peraturen feststellen lassen w erden . A uf Grund d ieser A nnahm e sind k a lo rim etrische M essungen d er W ä rm eeffek te, die bei d er Vergütung Vorkommen, durchgeführt w orden. D ie Durchführung d er V ersuche e r folg te mit H ilfe eines durch S w iqtoslaw ski kon struierten M ikrokalorim eters, d er d ie B estim mung von klein en W ärm eerscheinungen bei Zim
m ertem peratu r erm öglicht. (S ch em a d es K a lo ri
m eters sieh e A bb. Rys. 9, S. 64 J.
Ein A lum inium block von 580 g nachstehen ■ d er Zusam m ensetzung: 4,20°lo Cu; 0,66°/o F e ; 0,33°/o M n; 0,54°/o S i; 0,63°/o M g; R est Al, ist bei einer T em peratu r von 5100 in kaltem W asser
ab g esch reckt w orden. N ach 22 Std. ist mit d er kalorim etrischen M essung begonnen w orden, ln den ersten Stunden sind grössere W ärm em engen von dem abg esch reckten M aterial abgegeben w orden, d ie mit d er Zeit im m er klein er wurden (D ie W ä rm eeffek te d es B lo c k es sind aus Z eich
nung rys. 10, S. 65 zu ersehen ). E lf T age nach d er A bschrecku ng konnten kein e W ä rm eeffek te m ehr festg estellt w erden . Von d er 22-ten bis 260-ten Stunde hat d er B lo ck insgesam t 273,3 K alorien abgegeben , d. h. 0,47 12 cal/g.
W arszaw a, 1936,
Institut für P h y sikalisch e C hem ie und Institut für M etallurgie und M etallku n de d er T ech
nischen H ochschule.
J . C Z O C H R A LSK I i H. ŁU K O M SK I
Bronzy ołowiane
B ron zes au plom b
T R E Ś Ć : I. Część ogólna: Zastosowanie, skład i budowa bronzów ołowianych. W p ły w składu i wa
runków odlewania na własności technolo
giczne bronzów ołowianych według danych z literatury. II. Część dośw iadcza ln a: W y k o nanie 20 odlewów piaskowych i wlewnico- wych (8 stopów o rozmaitej zaw art ości Cu, Pb. Sn i Ni, tabl. I). W yniki pomiarów granicy sprężystości na ściskanie, twardości i udarności (tabl. III) oraz badań m e ta lo gra ficznych,
( I. Dotychczasowe dane o budowie i wła
snościach bronzów ołowianych.
Bronzy ołowiane zawierają jako główny składnik miedź, ołów zaś od nieznacznych ilo
ści aż do 50% ; naogół mogą one być stopami potrójnemi, poczwórnemi i o jeszcze bardziej złożonym składzie chemicznym1).
Bronzy ołowiane używane są nietylko jako stopy łożyskowe (zwłaszcza w kolejnictwie i lotnictwie), lecz również do wyrobu innych czę
ści maszyn, których praca związana jest z po
ślizgiem, jak np. na zawory, mimośrody, pier
ścienie tłokowe i t. p . 2).
Zakres stosowania oraz skład bronzów oło
wianych jest w rozmaitych krajach różny; ob
szerne zastosowanie znalazły one zwłaszcza w Stanach Zjednoczonych. Czyste stopy Cu-Pb są rzadko używane. Zazwyczaj zawierają one cynę, obok niej zaś najrozmaitsze składniki dodatko
we: Zn, Ni, P, F e, S, Mn, As, Si, Cu, Na, A l
*) J . C zo ch ra lsk i, Z. Metallkunde, 13, 171 (1921).
2) H . B lu m e, Automobiltechn. Z., 35, 398 (1 932).
i inne. Pierwiastki te mogą występować w bron- zie albo jako umyślnie wprowadzone dodatki albo jako zanieczyszczenia.
Układ składników strukturalnych w bron- zach ołowianych zbliża się swym charakterem do budowy, uważanej za odporną na ścieranie;
roztwory stałe miedzi tworzą w nich twardą siat
kę, wypełnioną miękkiemi wtrąceniami ołowiu.
Ułożenie składników jest tu więc odwrotne jak w innych stopach łożyskowych, gdzie w miękkiej osnowie eutektycznej ułożone są twarde kryszta
ły roztworów stałych lub związków chemicznych.
Podczas pracy bronzy ołowiane zachowują się podobnie jak „metal biały“ i stanowią ważny człon przejściowy od stopów łożyskowych nisko- topliwych, o małej wytrzymałości na ściskanie, do bronzów łożyskowych wysokotopliwych o wy
sokich własnościach wytrzymałościowych ').
Stopy z ołowiem muszą być odlewane bar
dzo starannie, zwłaszcza przy większych zawar
tościach Pb. Wskutek znacznego ciężaru wła
ściwego cłów posiada skłonność do segregacji, tak, że w dolnej części odlewu może nagroma
dzić się w znacznie większem stężeniu aniżeli w górnej.
Na rys. 1 podany jest wykres termiczny sto
pów miedzi z ołowiem 4). W temperaturze mo- notetyki (955°) zakres niemieszania się w sta
nie ciekłym rozciąga się od 7,40% do 52,30Vc Cu.
3) M . P. Sław iński, A . E. W ot, J . W. G ulm an i L. R.
E d e lso n , Metałłurg, 8, Nr. 4, 91, Nr. 6, 3 (1933).
4) W . C laus, Z. Metallkunde, 23, 264 ( 1 931): M e tallwirtschaft, 13. 226 (1934).
7 0 J - C Z O C H R A LS K I i H. Ł U K O M S K I W ia d . Inst. Met.
«00
HOO
m
Cu
m
m
600
w
w
Ry s. 1.
/
I \
ß j_ \
Roztwór £ m u /3/a j e d n o r o d n y j ^ \
I dtci/e -warstwy i c/ekTe.
'A \
'Ju j/e w e m t u j u c ie k f e
Pb
Różnorodna m /cszanm a cieczy / krysz/aTów <x
ot * f i
955*
i'!
J2/°A P b
to 60 so m zpb
W y k r e s term iczny stopów miedzi z ołowiem (C la u s *).
/ / / Rys. 2. Układ potró jny C u— P b— N i (G ü r t le r i M e n z e l)
Krzywa graniczna A, ustalona przez B ornem an- na i W agenm an n a*), odpowiada pojawianiu się względnie zanikaniu drugiej fazy ciekłej w po
staci dyspersji. Linja pozioma B c oznacza po
czątek przejścia ze stanu dysperji do dwuch warstw ciekłych w procesie stygnięcia; linja po
zioma Bd oznacza temperaturę zanikania dwuch warstw cieczy i przejścia w stan dyspersji przy ogrzewaniu.
Układom potrójnym Cu-Pb z trzecim skład
nikiem poświęcono niewielką ilość prac. W u- kładach Cu-Ni-Pb 6) i Cu Pb-Sn 7) oznaczone zo
stały w przybliżeniu zakresy niemieszania się w stanie stopionym (rys. 2 i 3), natomiast niema bliższych danych co do przebiegu linij krzepnię
cia.
Zabiegi, stosowane celem otrzymywania do
brych odlewów, dadzą się podzielić na dwie grupy:
a) dodawanie do stopu lub do żużla przy topieniu substancyj, mających utrudnić segre
gację ołowiu;
■ioa £ 0 *0 60 a tO 400
Cze -P b
Rys. 3. Układ potró jny Cu—P b — Sn (B rie s e m e is t e r).
b) topienie bronzów w szczególnych warun
kach fizycznych, które m ają zapobiegać segre
gacji w odlewie. Specjalne znaczenie przypisuje się szybkiemu chłodzeniu stopu przy odlewa
n iu 8), a), 10).
Dawniej uważano siarkę za dodatek, szcze
gólnie utrudniający segregację ołowiu. Dodawa
no ją albo wprost do stopu albo też stosowano ją jako żużel w postaci rozmaitych związków.
Wpływ siarki na bronz dotąd nie jest ostatecz
nie wyjaśniony. Wiadomo jednak, że siarka wpływa niekorzystnie na własności bronzu i dla
tego w nowszych czasach stosuje się ją nie
chętnie 9), 10).
Obecnie najbardziej zalecany jest dodatek niklu. Nikiel nietylko ma zapobiegać segregacji
5) E. B o rn em a n n u. K . W a gen m a n n , Ferrum , 11, 276 (1913 /14) .
°) IV. G ü rtle r u. F . M en zel. Z. Metallkunde, 15, 223 (1923).
7) S. B rie sem eister, Z. Metallkunde, 23, 225 (1931).
s) W. F rö lic h , Chem. Z., 57, 741 (1933).
*) E . R. T hew s, Giesserei — Z., 26, 97 (1929).
10) H. K . H ersch m a n a. I. L. B asil, M etal. Ind,, London, 43, 219 (1 933).
3 (1936) B ro n zy ołow iane. 71 ołowiu w odlewie, ale polepszać również wła
sności mechaniczne stopu.
Dodatek małych ilości sodu powoduje rów
nomierne rozmieszczenie P b w stopie 9) .
Prócz tych trzech pierwiastków stosuje się albo zaleca cały szereg innych, pojedynczo lub po kilka naraz. Wszystkie tc dodatki m ają po
wodować równomierne rozmieszczenie ołowiu w stopie; w jaki sposób, tego nikt nie tłumaczy ani nie uzasadnia11), 12), 13), I4), 10), 1(i).
Do drugiej kategorji środków, zapobiegają
cych segregacji w bronzach ołowianych, należy:
a) mieszanie stopu przez cały czas topienia;
b) powolne wkraplanie ołowiu do stopionej m iedzi17);
c) emulgowanie przez topienie w indukcyj
nym piecu elektrycznym IS), 19) ; d) znaczne przegrzewanie stopu 20).
” ) P a t. niem. Nr. 3 1 4 3 4 5 z 1918 r.
■>2) P a t. St. Zjedn. Nr. 1724896 z 1922 r.
13) P a t. niera. Nr. 3 55336 z 1921 r.
14} P at. niem. Nr. 4 36440 z 1923 r.
'■>) P a t. ang. Nr. 2 91462 z 1928 r.
10) P at. niem. Nr. 58 4020 z 1929 r.
■') P a t. franc. Nr. 748681 z 1932 r.
l s) P a t. niem. Nr. 3 14346 z 1918 r, li'} P a t. szwajc. Nr. 872 23 z 1918 r.
20) P a t. St. Zjedn. Nr. 1584706 z 1923 r.
T A B L I C A I.
Zestawienie w ykonanych odlewów.
L. p. Nr. Znak odle
wu
S k ł a d c l e m i c z n y w °/0 ) T e m p e r a tu
ra o d l e w a Sposób odlew ania stopu
Cu Pb Sn Ni F e nia
1 I X 85,14 (4.83) 9,55 0,48 1050 do piasku
2 I U 85,22 (4,96) 9,70 — 0.125 1050 (1 II
3 II S 79,72 (10,13) 9,06 1.01 0,08 1025 •1 H
4 II D 79,78 (10,04) 9,18 0,94 0,21 1025 Il 1»
5 III K 76,24 (14,93) 8,72 — 0,11 1000
6 III Y 76,15 (15,04) 8,64 — 0,17 1000 .
7 IV O 71 ,12 (19,84) 7,97 0,97 0,10 98 0
8 IV Z 70.51 (20,80) 7,64 0,98 0.075 98 0 Il II
9 IV M 70,65 2 0,05 8,26 0,97 0,20 980 Il II
10 IV Ł 70,89 20 ,04 8,33 0,94 0.14 9 80 do w le w nicy
11 IV P 71,00 20,33 7,89 0,96 0,08 98 0 Il II
12 V 6 2,39
57,15
2 7,8 3
■34,05
7 ,12 6,60
2,54 2,30
0,10
0,17 97 0 do piasku
13 V H 53,81 (37,78) 6,13 2,26 0,08 97 0
14 VI J 71,9 6 28.11 — — 0,10 1050 do wlewnicy
15 VIII 8 48,31 51,66 — — 0,06 1050 „ .
16 VII m2 62 .38 37,10 — — ślady 1000 II H
17 — 9 62 38 — — — 1000 „
18 — N 60.75 30 6,75 2,5 — 97 0 11 II
19 IV 4 71.1 20 7.9 1,0 — 9 80 Il II
20 — — 70 30 — — — --- nieodlany
’ ) Sto py 1 do 16 były a n a liz o w a n e ch emicznie; z a w a rto śc i Pb, wzięte w naw ias, obliczone zo stały z an alizy jako re sz ta . Dla stopów 17 do 2 0 podano skład wsadu.
7 2 J . C Z O C H R A LS K I i H. ŁU K O M S K I W iad . Inst. M et.
II. Część doświadczalna, a ) Odlewanie stopów.
Tablica I. podaje wykaz odlanych i zbada
nych stopów. Jako m aterjały wyjściowe służyły:
1) miedź elektrolityczna, 2) ołów techniczny rafinowany, 3) cyna techniczna w prętach, 4) nikiel Monda w kulkach,
5) fosforomiedź o zawartości 15% P.
Nikiel był dodawany w postaci stopu p rzej
ściowego o składzie: 64,76% Cu; 14,94% Sn;
19,80% N i; 0,40% Fe.
Wszystkie wytopy przeprowadzono w pie
cu Tammanna, w tyglu węglowym, bez stosowa
nia żużla. Wsad wynosił 4 kg metalu. Wytop prowadzono w sposób następujący: najpierw to
piono miedź, do niej dodawano obliczoną ilość stopu przejściowego (stopy z niklem), następnie cynę. Stopy z cyną odtleniano dodatkiem fosfo- romiedzi. Po wymieszaniu zawartości tygla prę
tem żelaznym dodawano ołów w kawałkach wiel
kości 10 do 70 g. Stop przegrzewano do tempe
ratury 1200" lub 1300° i mieszano.
Następnie, po ostygnięciu w piecu do od
powiedniej temperatury, mieszano stop jeszcze raz i odlewano.
W celu zmniejszenia do minimum warun
ków, sprzyjających segregacji ołowiu przy krze
pnięciu, wybrano temperatury odlewania tylko o 60° do 70" wyższe od temperatur początku krzepnięcia tych stopów. Dla uniknięcia zakłó
ceń w krzepnięciu w czasie wlewania metalu wlew umieszczony był z boku i łączył się z głów
ną przestrzenią formy na całej wysokości. W y
sokość wlewków wynosiła około 180 mm, śred
nica 50 mm. Celem zwiększenia szybkości styg
nięcia, wszystkie odlewy piaskowe z wyjątkiem odlewu M (tabl. I) wrzucono do zimnej wody po ośmiu minutach od chwili odlania. Wlewnice stalowe natychmiast po napełnieniu wrzucano wraz z metalem do zimnej wody. Jedynie od
lew Ł został ostudzony we wlewnicy na po
wietrzu.
Dobre odlewy otrzymano tylko przy nie- przerywanem wlewaniu. Stop 19 był odlewany do wlewnicy, wstawionej do wody. Spowodu nie
szczelności wlewnicy odlewanie przerwano.
Wlewki, odlane do piasku, posiadały jamy usadowe o głębokości od 1 do 3 cm. Odlewy do wlewnic miały jamy usadowe znacznie mniej
sze. Stopy podwójne Cu-Pb nie wykazały jam usadowych.
Analiza chemiczna odlewów H i V wyka
zała ich niejednorodność. Dła odlewu H po
dano wynik średni z trzech oznaczeń. Odlew V zanalizowano jako dwa odrębne stopy po prze
cięciu w połowie wysokości; górną część ozna
czono Vu dolną V-,.
Celem stwierdzenia, w jakim stopniu na
stąpiła segregacja w tych odlewach, które m ają wygląd zupełnie jednolitych, zanalizowano na trzech poziomach odlew M2 (jako zawierający największą ilość P b spośród dobrze odlanych wlewków). Pobrano próbki wysokości około 10 mm z dolnej części odlewu, środkowej i górnej.
W próbach tych oznaczono Cu i Pb. Otrzymane wyniki podane są w tablicy II.
T A B L I C A II.
A n a l i z a ch e m icz n a odlewu M 2
M iejsce pobra nia p ró by z w le w ka °/o Cu 7o Pb
C zę ść górna
„ środkowa
„ dolna
A na liz a p rz e cię tn a (T a b li c a I)
63,22 62 ,95 61 .55 62,38
36 80 36 ,79 38 ,40 37 ,10
b) Badania własności mechanicznych.
Oznaczono granicę sprężystości przy ści
skaniu przez pomiar mikroodkształceń zapomocą aparatu lusterkowego. W tym celu z każdego dobrze odlanego wlewka wycięto po dwie prób
ki cylindryczne; h = 70 mm, d = 20 mm, i ści
skano je na 20-tonnowej maszynie Amslera. Za granicę sprężystości przyjęto naprężenie, które
mu odpowiada odkształcenie trwałe próbki, wy
noszące 0,01% długości pomiarowej (50 mm) czyli 0,005 mm.
Do badań udarności z każdego wlewka wy
konano po cztery próbki typu Mesnager‘a (wy
miary 1 0 X 1 0 X 5 5 mm, karb okrągły). Pomiary przeprowadzono przy użyciu młota Charpy‘ego o mocy 30 kgm. Najbardziej rozbieżne wyniki otrzymano dla stopów z małemi zawartościami Pb, odlanemi w piasek. Twardość mierzono na aparacie Brinell‘a (P = 250 kg lub 62,5 kg, za
leżnie od twardości stopu, kulka d = 5 mm, czas 30 sek.). Dla stopów 16 i 17 (tablica III)
3 (1936) B ron zy ołow iane. 73
7 4 J . C Z O C H R A LS K I i H. Ł U K O M S K I W ia d . Inst. M et,
twardość mierzono tylko na dolnej, jednolitej części bloczków. Pomiary te wykazały, że odla
ne wlewki, z wyjątkiem V i H, pod względem twardości są w przybliżeniu jednolite. Ogólne wyniki badań własności mechanicznych podane są w tablicy III.
c) Badania m etalograficzne.
Każdy z odlanych stopów badano mikrosko
powo przy różnych powiększeniach (szlify nie- trawione i trawione). Przekonano się, że wygląd szlifu w znacznym stopniu zależy od sposobu szlifowania. Ilość i wielkość ciemnych plamek
na szlifach nietrawionych (Fot. 1 i 2, PI. IX ), nie
zupełnie odpowiada zawartości ołowiu w danym stopie. Wszystkie stopy z cyną, oglądane pod silniejszemi powiększeniami, wykazały obecność fazy o. Stopy, odlane do form piaskowych, miały dobrze wykształconą budowę dendrytycz- ną (Fot. 3 i 4). W odlewach kokilowych den- dryty były bardzo drobne i źle wykształcone (Fot. 5). Stopy podwójne Cu-Pb wykazały struk
turę, zbliżoną do eutektycznej (Fot. 6, PI. IX ).
W arszaw u, 1936,
Z akła d M etalurgii i M etaloznaw stw a P olitech n iki W arszaw skiej.
Ueber Bleibronzen
von J . C Z O C H R A L S K I u nd H . Ł U K O M S K I
Z u s a m m e n f a s s u n g 1) A uf Grund von L iteratu ran gaben wurde
d ie Anwendung und d er Einfluss d es S chm elz- und G iesserv erfah ren s sow ie d ie Z usam m ense
tzung und die Struktur von B leibron zen au f d e ren technologische E igen schaften kurz b e sp ro chen.
2) Es wurden 8 Legierungen mit v ersch ie
den em Cu-, Pb-, Sn-, und Ni- G eh alt geschm ol
zen und in Sand- o d er S tahlform en gegossen.
Die Zusam m ensetzung d er geprü ften L egieru n gen ist au f T a fe l 1 (T a b lic a 1), S. 71, an gegeben Die Z ahlen bezw . B u chstaben in den d rei ersten S palten sind d ie K en n zeichen d er einzelnen P ro ben und S chm elzen, ln d er letzten S p alte ( T a blica I, rech ts) ist d ie A rt d es G ussverfahrens an gegeben (d o piasku — Sandguss, do wlewni- cy — K okillen gu ss).
3) In d er T a fe l I I I (T a b lic a II I, S. 73) sind
M essergebn isse d er E lastizitätsgren ze beim Zu
sam m en drü cken (Qc, bis 0,01°/o b leib en d er D e
form ation), d er B rin ellh ärte (Hb, Belastung 250 bezw . 62,5 kg, K u geldu rchm esser 5 mm, Zeit 30 S ek .) sow ie d er S ch lag festig keit (U, C harpy- P en delham m er, klein e M esn ag er-P robe) an g eg e
ben. E in zelne H ärtem essungen, d ie an v ersch ie
den en T eilen d er P roben vorgenom m en wurden (T a b lica III, H, S palte I, II, I I I usw.) zeigen die U ngleichm ässigkeit d es G usses d er B lö ck e.
Die M ittelw erte (w artość śred n ia ) sind in d er T a fe l I I I angegeben.
4) Die M ikrostruktur einzeln er P roben ist aus F ot. 1 bis 6 (PI. IX ) ersichtlich.
W arszaw a, 1936,
Institut für M etallurgie und M etallku n de d er T echn ischen H ochschule.
