Katedra Metaloznawstwa i Technologii 

Materiałowych

Zakład Metaloznawstwa i Obróbki Cieplnej

Wykład 11:

STOPY METALI NIEŻELAZNYCH C.D.

 

 

Miedź i jej 

stopy 

Miedź

  jest  metalem  krystalizującym  w 

sieci 

A1 

(RSC)

, 

bez 

odmian 

alotropowych, 

 

o 

temperaturze 

topnienia 

1083

0

C

  i    gęstości 

8,9  g/cm

3

. 

Cechuje  ją  bardzo  dobra  przewodność 
elektryczna  (

58,8  MS/m

)  -  stąd  wynika 

jej 

główne 

zastosowanie 

w 

elektrotechnice 

i 

elektronice. 

Ze 

względu  na  bardzo  dobrą  przewodność 
cieplną (

400 W/mK

) wyrabia się z niej 

różnego rodzaju wymienniki ciepła. Jest 
metalem  bardzo  plastycznym,  ale  ma 
niewielką 

wytrzymałość. 

Własności 

mechaniczne  miedzi:       

R

m

=  200220 

MPa

,  wydłużenie 

A

5

=  45%

,  twardość 

3040  HB

.  Można  ją  umocnić  przez 

zgniot ( po zgniocie 60% - R

m

= 400 MPa 

i  108  HB    ).  Miedź  jest  odporna  na 
korozję  atmosferyczną  pod  warunkiem, 
że  atmosfera  nie  zawiera  SO

2

.

 

Dodatek 

0,5-1%  kadmu  do  miedzi  zwiększa  jej 
wytrzymałość,  nie  obniżając  prawie 
przewodności  elektrycznej.  Miedź  taka 
zwana 

kadmową

  jest  stosowana  na 

przewody napowietrzne i trakcyjne. 

Historia i 

teraźniejszość 

wydobycia rud 

i hutnictwa 

miedzi 

w Polsce

 

 

Historia wydobycia rud miedzi w 

dawnej Polsce 

Miedź 

wydobywano 

w 

Chęcinach

  już  od  XIII  w. 

Chęciny  wzięły  początek 
od 

osady 

wolnych 

górników, która z  czasem 
przekształciła się w wolne 
miasto 

górnicze, 

aż 

wreszcie 

powstał 

tu 

zamek 

dla 

ochrony 

bogactw - najpotężniejsza 
warownia  w  Polsce  gdzie 
przechowywano 

skarb 

królestwa. 

Od 

czasów 

Kazimierza 

Wielkiego 

Chęciny  były  miastem 
królewskim, 

a 

górnictwem 

rządził 

żupnik. 

Miedź 

w 

Chęcinach 

wydobywano 

do połowy XVII wieku.

 

 

Historia wydobycia rud miedzi w 

dawnej Polsce 

W 

Miedzianej  Górze

  były  jedne  z  największych  złóż 

miedzi  w  Polsce,              a  największe  w  Górach 
Świętokrzyskich.  Występowały  tu  z  geologiczno-
mineralogiczno  punktu  widzenia:  azuryt,  malachit, 
kupryt,  czerń  miedzi,  chalkozyn,  chalkopiryt  i  w 
minimalnych  ilościach  miedź  rodzima.  W  rudach  tych 
występowało  również  srebro  w  ilościach  śladowych. 
Bardzo  interesujące  było  wydobycie  tzw.  "rudy 
metalowej" lub "mosiężnej" - dzięki dużej zwartości rud 
cynku.  Po  stopieniu  była  gotowym  stopem  z  którego 
odlewano  armaty,  dzwony  czy  posąg  Stanisława 
Augusta ważący 1,5 tony. Początek wydobycia kruszców 
w Miedzianej Górze datowany jest na koniec XVI w., nie 
wyklucza  się  jednak  wcześniejszej  jej  eksploatacji, 
sięgającej XIII w. bądź epoki brązu.

azuryt - 
(CuOH)

2

CO

3

·CuCO

3

 

malachit - 
Cu(OH)

2

·CuCO

3

 

kupryt - Cu

2

O  

czerń miedzi - CuO 
chalkozyn - Cu

2

S

chalkopiryt - CuFeS

2

malachit

kupryt

 

 

Historia wydobycia rud miedzi w 

Miedzianej Górze 

Kalendarium:

1591 r.

 - odkrycie przez kuźnika Jana Niedźwiedzia złóż 

rud miedzi,

 

 

1593-1596  r.

  -  eksploatacja  złóż  przez  biskupa 

krakowskiego Jerzego Radziwiłła,

Z 

kopalni 

miedzianogórskiej 
pochodziła  miedź,  którą 
pokryto  w  1593  roku 
dachy Wawelu

1608-1616 

r.

 

- 

przedstawiciel 
zamożnych 
przedsiębiorców 
Zihauser 

przedstawił 

biskupowi 

Tylickiemu 

projekt  budowy  sztolni 
odwadniającej, 

pod 

warunkiem 

wyłącznej 

eksplo-atacji kopalni.

Historia wydobycia rud miedzi w 

Miedzianej Górze 

 

 

1619  r.

  -    W.  i  J.  A.  Cacciowie  a  następnie  Jan  Gibboni 

otrzymali  przywilej  na  wydobywanie  miedzi  w  dobrach 
biskupich,

1645  r.

  -powstały  huty  miedzi  w  Niewachlowie, 

Kostomłotach 

i 

Białogonie, 

1647 r.

 - dalszy szybki rozwój hut i założenie w Kielcach  

cechu 

gwarków,

II poł. XVII w.

 - zniszczenie kopalń i hut w czasie wojen 

szwedzkich, 

Historia wydobycia rud miedzi w 

Miedzianej Górze 

 

 

1772  r.

  -    powołano  Komisję  Kruszcową  pod 

przewodnictwem  bpa  płockiego  Krzysztofa  Szembeka, 
która  zajęła  się  głównie  przywróceniem  wydobycia  w 
Miedzianej  Górze.  Uzyskano  zamówienie  na  250  ctn. 
blachy  miedzianej  na  pokrycie  zamku  królewskiego  w 
Warszawie. 

1787 r.

 -  zbudowano prażalnię kamienia miedzi, skład 

rud  i  produktu.  W  tym  czasie  w  Miedzianej  Górze 
wydobycie odbywało się w 4 szybach na głębokości 50-
60 m, głównie w szybie Aleksandra ( późn. Stanisława ),

1789 r.

 -  po decyzji Sejmu Czteroletniego konfiskującej 

dobra  biskupstwa  krakowskiego,  w  Miedzianej  Górze 

ilość szybów zwiększono do 12,

  

Historia wydobycia rud miedzi w 

Miedzianej Górze 

Król 

Stanisław 

August 

Poniatowski 

(dzierżawca 

kopalni) 

zwiedził 

ją 

osobiście w 1787 roku. 

 

 

 

1796 r.

 - Austriacy ( zainteresowani wydobyciem miedzi 

potrzebnych  do  produkcji  zbrojeniowej  )  wprowadzili 
ustawę  górniczą  nadającą  prawo  własności  skarbu 
państwa do złóż w głębi ziemi.

Historia wydobycia rud miedzi w 

Miedzianej Górze 

Szyb Austriacki II - zdjęcie z 1915 r.

 

 

1810 r.

 -  tzw. okres staszicowski - na Kielecczyźnie na 

bazie  miejscowych  zasobów  zamierzano  budować 
przemysłowe 

fundamenty 

Król. 

Polskiego, 

1816  r.

  -  w  Kielcach  ustanowiono  Dyrekcję  Główną 

Górniczą.  Pod  Kielcami  rozwijano  przede  wszystkim 
górnictwo  i  hutnictwo  miedzi  zwłaszcza  rozbudowano 
istniejące  kopalnie  m.in.  kopalnię  "Zygmunt”,  m.in. 
dzięki kopalniom i hutom miedzi Zagłębie Staropolskie 
było najbardziej uprzemysłowionym obszarem w dawnej 
Polsce.

Historia wydobycia rud miedzi w 

Miedzianej Górze 

 

 

Historia wydobycia rud miedzi w 

dawnej Polsce 

Z  inicjatywy  Stanisława  Staszica  powstała  i  działała  w 
Kielcach  w  latach 

1816-1827

  pierwsza  i  jedyna 

wówczas w Polsce wyższa uczelnia techniczna - 

Szkoła 

Akademiczno - Górnicza

.

1827 r.

 -  po przejęciu z rąk Stanisława Staszica spraw 

górnictwa  i  hutnictwa  w  Królestwie  Kongresowym 
przez 

Ministra 

Skarbu 

Ksawerego 

Druckiego-

Lubeckiego, zlikwidowano górnictwo i hutnictwo metali 

nieżelaznych na Kielecczyźnie.

 

 

 

Uważa  się,  że  przez  cały  okres  eksploatacji  kopalń  w 
Miedzianej  Górze  (ponad  200  lat)  wydobyto 

1000000  t

 

rudy.  Średnia  zawartość  miedzi  w  rudzie  (  za  czasów 
Stanisława Staszica ) wynosiła 8-12 %. Szacuje się, że w 
kopalni  miedzianogórskiej  ogółem  wydobyto 

4750  - 

6250  t

  czystej  miedzi.  Głębokość  kopalń  sięgała  do  80 

metrów.

Historia wydobycia rud miedzi w 

Miedzianej Górze 

 

 

Hutnictwo miedzi w Polsce 

powojennej

Wydarzeniem,  które  legło  u  podstaw  KGHM,  było 
odkrycie  w 

1957  r.

  przez 

dr  Jana  Wyżykowskiego

  złoża 

rud  miedzi  w  pobliżu  Lubina  i  Sieroszowic,  w 
południowo-zachodniej  Polsce.  Eksploatację  złoża 
miedzi  na  skalę  przemysłową  rozpoczęto  w 

1968  r.

  Od 

tego  czasu  KGHM  funkcjonował  jako  wielozakładowe 
przedsiębiorstwo państwowe. Obok kopalń i hut w jego 
skład wchodziło kilkanaście zakładów usługowych. 

12  września  1991  r.

  KGHM  przekształcono  w  spółkę 

akcyjną pod nazwą 

KGHM Polska Miedź S.A. 

 

 

Hutnictwo miedzi w Polsce 

powojennej

KGHM  Polska  Miedź  S.A.  to  przede  wszystkim  jeden  z 
największych  koncernów  na  świecie  zajmujących  się 
produkcją  miedzi  rafinowanej  i  srebra.  Wielkość 
produkcji miedzi w KGHM w 2005 roku wyniosła     

550 

066  ton

  (3,4%  światowej  produkcji, 

6  miejsce  na 

świecie

).  Jest  to  głównie  miedź  elektrolityczna,  ze 

względu  na  swą  jakość  określana  jako  "cztery 
dziewiątki" (99,99 procent czystej miedzi) oraz bardziej 
przetworzona  walcówka  wytwarzana  zgodnie  z  normą 
ISO  9002.  Produkowana  przez  Spółkę  miedź  katodowa 
jest zarejestrowana przez London Metal Exchange jako 
"Grade A". 

 

 

Hutnictwo miedzi w Polsce 

powojennej

KGHM  jest  największym  w  Europie  producentem 
miedzi,  który  dysponuje  własnym  złożem  rud  i  własną 
zintegrowaną  strukturą  produkcyjną,  od  wydobycia  po 
finalny, najwyższej jakości produkt. Spółka jest jednym 
z największych polskich eksporterów. Produkcja metali 
kolorowych  w  KGHM  odbywa  się  w  trzech  zakładach 
górniczych 

("

Lubin

", 

"

Polkowice-Sieroszowice

", 

"

Rudna

"), 

dwóch 

hutach 

("

Legnica

", 

"

Głogów

"), 

walcowni  miedzi  (HM  "

Cedynia

")  oraz  na  Wydziale 

Metali  Szlachetnych.  Zasoby  miedzi  w  Zagłębiu 
Miedziowym szacuje się na 

33,5 mln ton

. Jest to jedno z 

największych pojedynczych złóż tego metalu na świecie. 
Obecnie eksploatacja złóż odbywa się na głębokości od 
650  do  1150  m.  Drugim  najważniejszym  produktem 
Spółki  jest  srebro.  Występuje  ono  w  wydobywanej 
rudzie  wraz  z  miedzią.  Pojemność  geologiczna  złoża 
srebra  szacowana  jest  na 

91,4  tys.  ton

.  Sprzedawane 

jest  ono  pod  postacią  granulatu  oraz  sztabek.  W  2005 
roku produkcja srebra wyniosła 

1 344 ton

 (3 miejsce na 

świecie)

 

 

 

Podział stopów 

miedzi

 

Czysta  miedź  znalazła  zastosowanie  głównie  w 
elektronice,  a  jako  tworzywa  konstrukcyjne  stosuje  się 
przede  wszystkim  stopy  miedzi  ze  względu  na  ich 
wyższe własności wytrzymałościowe.

  

Mosiądze 

(stopy Cu-

Zn)

 

Brązy

 

(stopy Cu-

Sn )

(stopy Cu-Al 

) (stopy Cu-

Be ) (stopy 

Cu-Si )

 (stopy Cu-

Mn )

 (stopy Cu-

Pb )

 

Miedzionik

le

 

(stopy Cu-

Ni)

 

 

 

Mosiądz

e 

CuZn37 (M63)





 

 

Mosiądz

e 

 

 

 

 

Inne 

mosiądze 

stopowe:

a) 

tzw. 

złoto 

mannheimskie 
(Tombak )

 7-20% Zn, do 

9%  Sn  -  służy  do 
wyrobu 

sztucznej 

biżuterii 

b) 

nowe 

srebro

 

( 

mosiądz 

wysokoniklowy  )  19-
28%  Zn,  9-19%  Ni  - 
stosowane  do  wyrobu 
galanterii  np.  nakryć 
stołowych, okuć. 

 

 

 

Brąz 

cynowy 

Zastosowanie 

brązów 

cynowych:

panewki, 

łożyska 

ślizgowe, 

ślimaki, 

dzwony,  pomniki,  siatki, 
sprężyny, 

armatura 

kotłów.

 

 

Brąz 

cynowy 



Wyżarzanie ujednoradnjajace

 (homogenizacja) w temp. 720-750

0

C



Odlew o 

strukturze dendrytycznej

 

 

Brąz 

aluminiowy 



hartowanie od temp. 950

0

C



BA1032

R

m

 = 590 MPa, 170 

HB 

Struktura typu
martenzytyczneg
o

R

m

 = 770 MPa, 200 

HB

 

 

Brąz 

krzemowy 

Brązy krzemowe są odporne 

na korozję

 

 

Brąz 

berylowy 

Brązy 

berylowe

 

mają 

bardzo 

korzystne 

własności, 

dorównujące  ulepszanym  cieplnie  stalom. 

Przy  tarciu  i 

uderzeniu  nie  iskrzą

,  co  zdecydowało  o  ich  zastosowaniu  na 

części  maszyn  w  prochowniach  i  wytwórniach  materiałów 
wybuchowych. 

Ich 

dobra 

przewodność 

elektryczna 

i 

odporność  na  ścieranie  spowodowały,  że  stosuje  się  je  na 
szczotki  silników  elektrycznych  lub  przewody  trakcji 
elektrycznej. Ich wadą jest wysoka cena i toksyczność berylu.  

 

 

Brąz

y 

 

 

Miedzioni

kle

Miedzionikle

  są  to  stopy  miedzi,  w  których  głównym 

dodatkiem  stopowym  jest  nikiel.  Są  one  oparte  na  układzie 
równowagi 

w 

którym 

występuje 

nieograniczona 

rozpuszczalność  w  stanie  stałym.  Największe  zastosowanie 
znalazł  stop  o  zawartości  19-25%  Ni  zwany

  nikieliną

  (  ze 

stopu  CuNi25  wyrabia  się  monety  ),  który  charakteryzuje  się 
dobrymi  własnościami  plastycznymi  i  dużą  odpornością  na 
korozję  (  także  w  wodzie  morskiej  )  oraz  stop  o  zawartości 
40%  Ni  zwany

  konstantanem

,  który  jest  stosowany  jako  drut 

oporowy i do wyrobu termoelementów. 

Nikielina MN25

R

m

= 290MPa

60 HB

 

 

Lutowi

a

Lutowanie ma na celu łączenie metali bez ich nadtapiania. W 
zależności od temperatury topnienia lutowia dzielimy na:
a) 

miękkie

  -  o  niskiej  temperaturze  topnienia  180-300

0

C  i 

małej wytrzymałości złącza R

m

=

 

50 MPa, z układów Sn-Pb, Sn-

Pb-Bi, Sn-Ag, Sn-Pb-Ag, Pb-Ag.

b) 

twarde

 - o wyższej temperaturze topnienia ( pow. 600

0

C ) i 

lepszej wytrzymałości. Są to: Cu-1% Ag, Cu-8% P, Cu- 60% Zn, 
Cu-6% Sn, Ni-2% Mn. 

 

 

Stopy 

drukarskie

 

 

Stopy 

niskotopliwe

Stopy  niskotopliwe  znajdują  zastosowanie  na  bezpieczniki, 
czujniki  przeciw-pożarowe,  odlewy  precyzyjne  oraz  do 
inkludowania zgładów metalograficznych.
Najniżej topliwy (

47 

0

C

) jest stop o składzie:

44,7% Bi,   22,6% Pb,  8,3% Sn,  5,3% Cd,  19,1% In

 

 

Metale 

szlachetne

Do metali szlachetnych zalicza się: 

złoto

, 

srebro

, 

platynę

 oraz 

platynowce

  (  ruten,  rod,  pallad,  osm  i  iryd  ).  Złoto  i  srebro 

znalazły  zastosowanie  głównie  w  jubilerstwie,  natomiast 
pozostałe w technice. Złoto, srebro i platyna nie utleniają się. 
Złoto  i  platyna  są  również  odporne  na  działanie  wszystkich 
kwasów,  a  rozpuszczają  się  jedynie  w  wodzie  królewskiej  (  3 
obj. HCl + 1 obj. HNO

3

 ). 

W Polsce stosowane jest złoto prób: 960 (96%  Au + 4% Cu), 
750, 583, 500, 375, 333 (na obrączki ślubne).
W  celu  nadania  złotu  odpowiedniej  barwy  wprowadza  się 
różne dodatki stopowe:

złoto  białe

  (  dodatek  palladu  lub  niklu  i  cynku  ), 

złoto 

purpurowe

  (  dodatek  aluminium  ), 

złoto  zielone

  (  dodatek 

srebra z kadmem ), 

złoto niebieskie

 (dodatek żelaza).    

ZŁOTO

SREBRO

PLATYNA

Typ sieci krystalicznej

A1

A1

A1

Temperatura topnienia

1063 

0

C

960 

0

C

1769 

0

C

Gęstość

19,3 g/cm

3

10,5 g/cm

3

21,5 g/cm

3

Twardość

20 HB

26 HB

50 HB

Przewodność elektryczna

45,6 MS/m

62,9 MS/m

10,15 MS/m

Przewodność cieplna

300 W/m·K

408 W/m·K

73,4 W/m·K