Медные сплавы их маркировка и применение

Медные сплавы

Медные сплавы – продукция металлургического производства, процесс изготовления которой человечество освоило с давних времён. Первый медный сплав – сплав меди с оловом – дал начало целой технологической эпохе истории цивилизации, получившей название «бронзовый век».

Медь

Мягкий, пластичный металл розовато-золотистого цвета. Его красота издревле привлекала человека, поэтому первыми изделиями из меди были украшения.

В присутствии кислорода медные слитки и изделия из меди приобретают красновато-жёлтый оттенок за счёт образования плёнки из оксидов. Во влажной среде в присутствии углекислого газа медь становится зеленоватой.

Медь имеет высокие показатели теплопроводности и электропроводности, что обеспечивает ей использование в электротехнике. Не меняет свойств в значительном диапазоне температур от очень низких до очень высоких. Не магнитная.

В природе залежи медной руды чаще, чем других металлов, находятся на поверхности. Это позволяет вести добычу открытым способом. Встречаются крупные медные самородки с высокой чистотой меди и медные жилы. Помимо этого медь получают из таких соединений:

• медный колчедан,
• халькозин,
• борнит,
• ковеллин,
• куприт,
• азурит,
• малахит.

Медные сплавы, их свойства, характеристики, марки

Изготовление медных сплавов позволяет улучшить свойства меди, не теряя основных преимуществ данного металла, а также получить дополнительные полезные свойства.

К медным сплавам относят: бронзу, латунь и медно-никелевые сплавы.

Бронза

Сплав меди с оловом. Однако, с развитием технологий появились также бронзы, в которых вместо олова в состав сплава вводятся алюминий, кремний, бериллий и свинец.

Бронзы твёрже меди. У них более высокие показатели прочности. Они лучше поддаются обработке металла давлением, прежде всего, ковке.

Маркировка бронз производится буквенно-цифровыми кодами, где первыми стоят буквы Бр, означающими собственно бронзу. Добавочные буквы означают легирующие элементы, а цифры после букв показывают процентное содержание таких элементов в сплаве.

Буквенные обозначения легирующих элементов бронз:

• А – алюминий,
• Б – бериллий,
• Ж – железо,
• К – кремний,
• Мц – марганец,
• Н – никель,
• О – олово,
• С – свинец,
• Ц – цинк,
• Ф – фосфор.

Пример маркировки оловянистой бронзы: БрО10С12Н3. Расшифровывается как «бронза оловянистая с содержанием олова до 10%, свинца – до 12%, никеля – до 3%».

Пример расшифровки алюминиевой бронзы: БрАЖ9-4. Расшифровывается как «бронза алюминиевая с содержанием алюминия до 9% и железа до 4%».

Латунь

Это сплав меди с цинком. Кроме цинка содержит и иные легирующие добавки, также и олово.

Латуни – коррозионно устойчивые сплавы. Обладают антифрикционными свойствами, позволяющими противостоять вибрациям. У них высокие показатели жидкотекучести, что даёт изделиям из них высокую степень устойчивости к тяжёлым нагрузкам. В отливках латуни практически не образуются ликвационные области, поэтому изделия обладают равномерной структурой и плотностью.

Маркируются латуни набором буквенно-цифровых кодов, где первой всегда стоит буква Л, означающая собственно латунь. Далее следует цифровой указатель процентного содержания меди в латуни. Остальные буквы и цифры показывают содержание легирующих элементов в процентном соотношении. В латунях используются те же буквенные обозначения легирующих элементов, что и в бронзах.

Пример маркировки латуни двойной: Л85. Расшифровывается как «латунь с содержанием меди до 85%, остальное – цинк».

Пример маркировки латуни многокомпонентной: ЛМцА57-3-1. Расшифровывается как «латунь с содержанием меди до 57%, марганца – до 3%, алюминия – до 1%, остальное – цинк».

Медно-никелевые сплавы

• Мельхиор —  сплав меди и никеля. В качестве добавок в сплаве могут присутствовать железо и марганец. Частные случаи технических сплавов на основе меди и никеля:
• Нейзильбер – дополнительно содержит цинк,
• Константан – дополнительно содержит марганец.

У мельхиора высокая коррозионная устойчивость. Он хорошо поддаётся любым видам механической обработки. Немагнитен. Имеет приятный серебристый цвет.

Благодаря своим свойствам мельхиор является, прежде всего, декоративно-прикладным материалом. Из него изготавливают украшения и сувениры. В декоративных целях является отличным заменителем серебра.

Выпускается 2 марки мельхиора:

• МНЖМц – сплав меди с никелем, железом и марганцем;
• МН19 – сплав меди и никеля.

Область применения сплавов меди

Медь обладает невысоким удельным сопротивлением. Это свойство обеспечило меди широкое применение в электротехнической промышленности. Из меди изготавливаются проводники, провода, кабели. Медь используется при изготовлении печатных плат различных электронных устройств. Медные провода используются в электрических двигателях и трансформаторах.

У меди высокая теплопроводность. Это обеспечивает ей применение при изготовлении охладительных и отопительных радиаторов, кондиционеров, кулеров.

Прочность и коррозиоустойчивость меди послужили основанием для изготовления из неё труб, находящих значительную сферу применения: в водопроводных, газовых и отопительных системах, в охладительном оборудовании, в кондиционировании.

В строительстве медь применяется при изготовлении крыш и фасадных деталей зданий.

Бактерицидные особенности меди дают ей возможность использования в медицинских заведениях как дезинфицирующего материала: при изготовлении деталей интерьера, которых люди касаются больше всего – дверных ручек, перил, поручней, бортиков кроватей и т.п.

Медные сплавы имеют не меньшую сферу применения.

Бронзы (по маркам) применяются при производстве деталей машин: паровой и водяной арматуры, элементов ответственного назначения, подшипников, втулок. Оловянистые деформируемые бронзы используют для производства сеток, используемых в целлюлозно-бумажной промышленности.

Латуни (по маркам) находят применение при производстве деталей машин в области теплотехники и химической аппаратуры. Из них изготавливают различные змеевики и сильфоны.

В автомобилестроении латуни используют для изготовления конденсаторных труб, патрубков, метизов. В судостроении и авиастроении латуни также используются для изготовления деталей, конденсаторных труб, метизов.

Из латуней изготавливаются детали часовых механизмов, полиграфические матрицы.

Мельхиор МНЖМц используется для производства конденсаторных трубок морских судов, работающих в наиболее тяжёлых условиях. Мельхиор МН19 используется для изготовления медицинских инструментов, монет, украшений, столовых приборов.

Источники меди для вторсырья

Экономия ресурсов – важная экологическая и технологическая задача. Медь – слишком ценный элемент, чтобы запросто им разбрасываться.

Поэтому при утилизации бытовых устройств и приборов (телевизоров, холодильников, компьютерной техники) нужно срезать все медь содержащие элементы и сдавать их на пункты сбора вторсырья.

На производствах должен быть организован централизованный сбор списанных силовых кабелей и трансформаторов, электродвигателей, прочих медь содержащих деталей и устройств. Определённое содержание меди есть в испорченных люминесцентных лампах, что тоже стоит учитывать при утилизации.

Медь и медные сплавы, освоенные человечеством на самой заре цивилизации, остаются востребованными материалами и в технологическую эпоху, основу которой составляет железо.

Современное промышленное производство невозможно себе представить без использования цветных металлов.

В дальнейшем потребность в меди её сплавах будет только расти, поэтому очень важно относиться к данным материалам экономно и использовать их рационально.

Марки меди – характеристики, маркировка и ее расшифровка

Марки меди широко представлены в различных отраслях промышленности: этот цветной металл благодаря своим уникальным характеристикам является одним из наиболее распространенных. Все марки этого металла отличают высокая пластичность и коррозионная устойчивость при эксплуатации в различных средах, за исключением аммиака и сернистых газов.

Современная промышленность выпускает медные заготовки в виде листового материала, труб, проволоки, прутков и шин. Различают бескислородную (М0) и раскисленную (М1) медь, изделия из которых нашли широкое применение в электротехнической, электронной и электровакуумной промышленности. В бескислородных марках О2 содержится в пределах 0,001%, в раскисленных — 0,01%.

Марок, которые классифицируются по чистоте содержания основного металла, сегодня достаточно много: М00, М0, М1, М2 и М3. Распространены также марки М1р, М2р и М3р, которые характеризуются содержанием кислорода в пределах 0,01% и фосфора 0,04%. Для примера, в марках М1, М2 и М3 кислород содержится в пределах 0,05–0,08%.

Марка медиМ00М0М0бМ1М1рМ2М2рМ3М3рМ4

меди, %	99,99	99,95	99,97	99,90	99,90	99,70	99,70	99,50	99,50	99,00

Примеси в медных сплавах

Примеси, содержащиеся в меди (и, естественно, взаимодействующие с ней), подразделяют на три группы.

Образующие с медью твердые растворы

К таким примесям относятся алюминий, сурьма, никель, железо, олово, цинк и др. Данные добавки существенно снижают электро- и теплопроводность. К маркам, которые преимущественно используются для производства токопроводящих элементов, относятся М0 и М1. Если в составе медного сплава содержится сурьма, то значительно затрудняется его горячая обработка давлением.

Не растворяющиеся в меди примеси

Сюда относятся свинец, висмут и др. Не влияющие на электропроводность основного металла, такие примеси затрудняют возможность его обработки давлением.

Примеси, образующие с медью хрупкие химические соединения

К этой группе относятся сера и кислород, который снижает электропроводность и прочность основного металла. серы в медном сплаве значительно облегчает его обрабатываемость при помощи резания.

Марки меди и их применение

Стандарты для медных сплавов

Государственными стандартами оговариваются правила маркировки меди и ее сплавов, обозначение которых соответствует определенной структуре.

О том, что перед нами одна из марок меди, свидетельствует буква «М» в ее обозначении.

После начальной буквы в маркировке меди и ее сплавов следуют цифры (от 0 до 3), условно обозначающие массовую долю основного металла в их составе (например, медь М3).

После цифр следуют прописные буквы, по которым можно определить, каким способом получили данную марку меди. Из технологических способов получения меди различают следующие:

• катодные (к);
• метод раскисления, предполагающий невысокое содержание остаточного фосфора (р);
• метод раскисления, предполагающий высокое содержание остаточного фосфора (ф);
• без использования раскислителей – бескислородные (б).

Примеры маркировок таких марок и сплавов меди могут выглядеть следующим образом: М2р, М1б.

Химический состав меди ГОСТ 859-2014

Целый ряд марок меди, отличающихся уникальными характеристиками, активно используют в различных отраслях промышленности.

• М0 – эта марка применяется для производства токопроводящих элементов и для добавления в сплавы, отличающиеся высокой чистотой.
• М1 — из этой марки также производят токопроводящие элементы, прокат различного профиля, бронзы, детали для криогенной техники, электроды для сварки меди и чугуна, проволоку и прутки (применяемые для выполнения сварочных работ под слоем флюса и в среде инертных газов), расходные материалы для выполнения газовой сварки деталей из меди, не испытывающих значительных нагрузок при эксплуатации.
• М2 – данная марка позволяет получать изделия, хорошо обрабатываемые давлением. Медь М2 также используют для деталей криогенной техники.
• МЗ — детали из данной марки металла производят прокатным методом.

Пространственное распределение запасов меди в России

ГОСТ 859-2001, в котором оговаривались требования и характеристики медных сплавов, в 2014 году был заменен новым государственным стандартом (859-2014), что зафиксировано соответствующим Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии. Новый стандарт по основным своим пунктам практически идентичен ГОСТу 859-2001.

ГОСТ 859-2001 о марках меди

Данный документ государственного стандарта относится к литым и деформированным полуфабрикатам из меди, а также к меди, изготовленной в виде катодов.

Медные сплавы их маркировка и применение — Справочник металлиста

Благодаря своим свойствам, различные марки меди в промышленной среде имеют большую популярность. Этот металл хорош тем, что он гибок и независимо от среды эксплуатации, за исключением воздействия сернистых газов и аммиака, устойчив к коррозиям.

Внешняя отличительная черта меди – это ее розово-красный цвет. В зависимости от чистоты медь делится на виды с техническим обозначением M1, M2, M3. В производство данный металл поступает в виде проволоки, листов, труб, прутьев.

Это обусловлено разными ситуациями применения.

График

По составу медь подразделяют на бескислородную и раскисленную, условное обозначение – М0 и М1 соответственно. Бескислородная применяется при изготовлении деталей для электротехнической, электронной, электровакуумной промышленной продукции. О2 в бескислородных марках составляет не более 0,001%, а в раскисленных – 0,01%.

Расшифровка марок меди представлена в таблице:

Разновидность медных изделий

Прутья, сделанные из этого металла, отличаются по форме, могут быть круглыми, квадратными, шестигранными. Кроме этого, подразделяются на холоднодеформированные, так называемые «тянутые», горячедеформированные, или «прессованные». Их производство проходит со строгим соблюдением ГОСТ 1535-91, применяя такие марок меди, как М1, М1р, М2, М3, М3р по ГОСТ 859.

Степень жесткости готовых прутков бывает: средняя, жесткая и мягкая. Применяется медь марки М2, а также М1, М1р, М2р, М3, М3р по ГОСТ 859, в соответствии со стандартом ГОСТ 1173-93.

Также происходит разделение по нормальной точности по толщине и увеличенной по ширине, нормальной точности по толщине и ширине, увеличенной точности по толщине и оптимальной точности по ширине.

Медная проволока бывает мягкая и жесткая. При производстве применяют марку меди М1, ГОСТ 859, ГОСТ 434-78.

Изготовление труб

Чтобы изготовить качественные, пригодные для дальнейшей эксплуатации трубы из меди, нужно знать, какую марку использовать, а также соблюдать определенные технические требования, которые прописаны в ГОСТ 617-90. Так, на промышленном производстве применяется марка М3, а также М1, М1р, М2, М2р, М3р, ГОСТ 859 и хим. состав ГОСТ 15527 Л96.

Трубы бывают следующих разновидностей – прессованные и холоднодеформированные, твердые, средней жесткости и мягкие.

Производство полос и листов

Полосы и листы делают по ГОСТ 495-92, для этого используют медь со следующей маркировкой: М1, М1р, М2, М2р, М3, М3р ГОСТ 859.

Применяется методика нормальной и повышенной точности производства для холоднокатаных листов и полос.

Величина горячекатаных листов варьируется от шестисот до трех тысяч мм в ширину, а в длину – от тысячи до шести тысяч.

По степени твердости холоднокатаные листы и полосы в промышленных масштабах встречаются мягкие, жесткие, средние.

Разновидность медных сплавов

Самым распространенным сплавом в промышленности является латунь. Она представляет собой соединение цинка и меди. Когда в этом составе появляется третий, четвертый, пятый и т.д. элемент, латунь становится сложной, или специальной. В этом случае она получает приставку алюминиевая, железно-марганцевая, марганцево-оловянно-свинцовая.

Такой сплав хорошо подходит для работ, связанных с литьем, давлением, разрезанием, так как в отличие от обычного состава меди, он отличается повышенной устойчивостью к разрушению, упругостью и выносливостью. Эти качества облегчают процесс обработки деталей.

Латунные прутки делают с соблюдением ГОСТ 2060-90. Точностью изготовления бывает повышенная, нормальная и высокая. Пластичность – жесткая, средняя, и мягкая.

Проволока из латуни производится с учетом ГОСТ 1066-90, используется латунь марок Л68, Л80, Л63, ЛС59-1. Химсостав регулируетсмя ГОСТ 15527.

Изготовление ленты производится по ГОСТ 2208-91. Применяется латунь Л85, Л90, Л80, Л68, Л63, ЛС59-1, ЛМц58-2, химсостав определяется ГОСТ 15527. Состояние: полутвердое, мягкое, твердое, пружинно-твердое и особо-твердое. Допустима нормальная точность производства – по ширине и толщине, по толщине и повышенная точность по ширине, повышенная точность по толщине и нормальная точность по ширине.

Выпускаются также особые марки – для штамповки, антимагнитная, с повышенной точностью по серповидности, с нормированной глубиной выдавливания, которая выдерживает испытание на изгибе.

Все это вы можете видеть на фото.

Латунные трубы выпускаются согласно стандарту ГОСТ 494-90,. Холоднокатаные и тянутые трубы – марка Л63 и Л68, а прессованные – Л63, Л60, ЛС59-1, ЛЖМц59-1-1, хим. состав ГОСТ 15527. Длина – 1-6 м.

Специальные изделия – трубы повышенной точности, особой  кривизны, антимагнитные.

Применение меди

Обработка меди уходит глубоко в историю. Изначально люди из медного листа изготавливали украшения и утварь для дома. А уже потом была открыта методика производства бронзы путем соединения сплава олова и меди. Так началась бронзовая эра.

Время, в котором вы живем, и бронзовый век разделяют тысячелетия, однако медь широко применяется по сей день. Если заглянуть внутрь старых телевизоров, приемников, трансформаторов, и прочих чудес технического прогресса прошлого века, мы обнаружим там целые катушки с медной проволокой.

В современной промышленности медь и сплавы имеют значение, которое трудно переоценить, поэтому цена на медь достаточно высокая. Но, тем не менее, практически вся техника сделана с использованием этого металла.

Кроме этого, медь является прекрасным тепловым проводником. Поэтому это метал номер один, который используют при производстве кондиционеров. А прочность и непроницаемость труб из меди позволяет эксплуатировать их для транспортировки некоторых видов едких жидкостей и газов.

Медь широко используют в промышленности разных отраслей, причем их список настолько велик, что перечислить сейчас все невозможно.

Если не касаться темы промышленности, то проволоку из этого ценного металла используют для создания произведений искусства. Например, деревья из бисера. На нее нанизывают маленькие бусинки, и благодаря гибкости данного материла, готовое изделие принимает нужную для композиции форму.

Цветные металлы и сплавы: ключевые характеристики и сферы применение, маркировка

Цветные металлы — это все существующие металлы за исключением железа и его сплавов (чугуна и стали — они считаются черными). Сплавы цветных металлов в основном применяют в качестве конструкционных материалов для разных работ. Чтобы понимать их назначение, следует уметь правильно расшифровывать маркировку сплавов.

Единой системы по маркировке цветных металлов и их сплавов не существует. Однако всегда они маркируются буквами и цифрами, где буквы обозначают принадлежность материала к той или иной группе, а цифры в разных группах материалов или сплавов могут обозначать разные вещи, например:

• если это чистый металл, то степень его чистоты;
• количество легирующих элементов;
• номер сплава и т. д.

Цветные металлы и сплавы: ключевые характеристики и сферы применение, маркировка

Цветные металлы — это все существующие металлы за исключением железа и его сплавов (чугуна и стали — они считаются черными). Сплавы цветных металлов в основном применяют в качестве конструкционных материалов для разных работ. Чтобы понимать их назначение, следует уметь правильно расшифровывать маркировку сплавов.

Единой системы по маркировке цветных металлов и их сплавов не существует. Однако всегда они маркируются буквами и цифрами, где буквы обозначают принадлежность материала к той или иной группе, а цифры в разных группах материалов или сплавов могут обозначать разные вещи, например:

• если это чистый металл, то степень его чистоты;
• количество легирующих элементов;
• номер сплава и т. д.

Маркировка меди и сплавов на ее основе

Когда речь идет о технической меди, то маркировка содержит букву М. Далее указываются цифры, обозначающие степень ее чистоты. Например, медь М3 включает в себя больше примесей по сравнению с материалом М000. Буквы в конце означают следующее:

• Б-безкислородный материал;
• Р — раскисленный;
• К-катодный.

Медь в чистом виде часто применяется в качестве проводникового материала в электротехнических целях. Материал хорошо поддается пайке, деформации и свариванию, единственный минус — плохо поддается резке.

В медных сплавах маркировка имеет буквенно-цифровую систему, по которой можно определить их химический состав. Так, легирующие элементы указаны своими начальными буквами, например:

• К-кремний;
• Ф-фосфор;
• Б-бериллий;
• О-олово и т. д.

Титан и титановые сплавы

Титан и сплавы из него маркируются согласно существующим ГОСТ буквами и цифрами. Закономерностей при маркировке не существует. Однако ключевая особенность в этом случае — это обязательное присутствие буквы «Т». Числа обозначают условный номер титанового сплава.

Технический титан может маркироваться как ВТ1−0 или ВТ1−00. Все остальное означает титановые сплавы и имеет другие маркировки, которые обозначаются по-разному, и все их перечислить не удастся.

Ключевое преимущество титана и материалов на его основе — это отличное сочетание таких свойств, как:

• относительно низкая плотность;
• очень высокая устойчивость к коррозии;
• высокая механическая прочность.

Но есть у них и недостатки — это дефицитность и дороговизна. По этой причине применение этого материала в холодильной и пищевой промышленности ограничено. Титановые сплавы преимущество применяются в таких отраслях:

• судостроение;
• ракетостроение;
• авиационное строительство;
• химическое машиностроение;
• транспортное машиностроение.

Материалы могут применяться при высоких температурах до 500 градусов. Изделия на основе титановых материалов производятся методом обработки под давлением, а также посредством литья. По составу литейные сплавы соответствуют деформируемым, но при маркировке в конце указываются буквой «Л».

Технический магний обладает не самыми лучшими свойствами, поэтому его не используют как конструкционный материал. А вот магниевые сплавы в соответствии со стандартами подразделяются на литейные и деформируемые.

В соответствии с ГОСТ литейные маркируются как «МЛ», а также цифрой, обозначающей их условный номер. В некоторых моделях после цифр идут такие строчные буквенные обозначения:

• «пч» — повышенной чистоты;
• «он» — материал общего назначения.

А деформируемые магниевые сплавы маркируются буквами «МА», а также цифрой, соответствующей условному номеру материала. После числа тоже может идти обозначение «пч».

Магниевые материалы имеют отличное сочетание таких свойств, как:

• низкая плотность;
• высокая устойчивость к коррозии;
• относительно высокая прочность;
• хорошие технологические качества.

На основе магниевых сплавов производят детали простой и сложной формы, обладающие высокой устойчивостью к коррозии. Например:

• арматуру;
• горловины;
• насосные корпусы;
• бензиновые баки;
• барабаны тормозных колес;
• штурвалы;
• фермы и т. д.

Свинец и олово в чистом виде и сплавы

Свинец в чистом виде в холодильной или пищевой промышленности почти не применяется, а олово в пищевой отрасли используется как покрытие пищевой тары.

При его маркировке «О» означает олово, цифры же — его условный номер. С повышением номера количество примесей повышается. Буквосочетание «пч» указывает на повышенную чистоту материала.

В пищевой промышленности с целью лужения консервной жести используется олово, маркируемое как О1 и О2.

В зависимости от назначения свинцовые или оловянные сплавы подразделяются на две категории:

Баббиты представляют собой сложные сочетания из свинца и олова, дополнительно в них присутствуют медь, сурьма и прочее. Их маркируют буквой «Б», а также числом, указывающим на процентное соотношение олова в составе. Помимо буквы «Б» могут быть еще буквы, обозначающие особые добавки, например:

• Н — никелевый баббит;
• С — свинцовый баббит и прочие.

Полный химический состав установить только по марке баббита невозможно. В отдельных случаях даже количество олова не указывается, хотя в марке БН его присутствует порядка 10 процентов. Есть баббиты и без олова (в частности, свинцово-кальциевые).

Данный материал признан лучшим антифрикционным и используется преимущественно в подшипниках скольжения.

Вторая категория — припои. Они в зависимости от своих признаков делятся по следующим признакам:

• по температуре расплавления;
• по ключевому компоненту;
• по методу плавки и другим особенностям.

В частности, по температуре расплавления припои бывают следующих типов:

• особо легкоплавкие (температура плавления составляет около 145 градусов);
• легкоплавкие (от 145 до 450 градусов соответственно);
• среднеплавкие (от 450 до 1100 градусов);
• высокоплавкие (1100−1850 градусов);
• тугоплавкие (температура от 1850 градусов и выше).

Первые две категории используются с целью низкотемпературной пайки, а прочие для высокотемпературной соответственно.

По своему ключевому компоненту припои бывают таких видов:

• оловянными;
• алюминиевыми;
• кадмиевыми;
• галлиевыми;
• свинцовыми;
• цинковыми и т. д.

Цветные металлы и их сплавы могут иметь разное назначение и разные технические характеристики. Определить их особенности можно по нанесенной маркировке, которую нужно уметь расшифровывать.

Медь и ее сплавы

Медь относится к группе цветных металлов, наиболее широко применяемых в промышленности. Порядковый номер меди в периодической системе Д. И. Менделеева — 29, атомный вес А = 63,57. Медь имеет гранецентрированную кубическую решетку (ГЦК) с периодом а = 3,607 Å.

Удельный вес меди g = 8,94 г/см3, температура плавления — 1083 0С. Чистая медь обладает высокой тепло — и электропроводностью. Удельное электрическое сопротивление меди 0,0175 мкОм×м, теплопроводность l = 395 Вт/(м×град).

Предел прочности sв = 200…250 МПа, твердость 85…115 НВ, относительное удлинение d = 50 %, относительное сужение y = 75 %.

Медь — немагнитный металл. Она обладает хорошей технологичностью: обрабатывается давлением, резанием, легко полируется, хорошо паяется и сваривается, имеет высокую коррозионную стойкость. Основная область применения — электротехническая промышленность.

Электропроводность меди существенно понижается при наличии даже очень небольшого количества примесей. Поэтому в качестве проводникового материала применяют в основном особо чистую медь М00 (99,99 %), электролитическую медь М0 (99,95 %), М1 (99,9 %). Марки технической меди М2 (99,7 %), М3 (99,5 %), М4 (99,0 %).

В зависимости от механических свойств различают медь твердую, нагартованную (МТ) и медь мягкую, отожженную (ММ).

Вредными примесями в меди являются висмут, свинец, сера и кислород. Действие висмута и свинца аналогично действию серы в стали; они образуют с медью легкоплавкие эвтектики, располагающиеся по границам зерен, что приводит к разрушению меди при ее обработке давлением в горячем состоянии (температура плавления эвтектики соответственно 270 0С и 326 0С).

Сера и кислород снижают пластичность меди за счет образования хрупких химических соединений Сu2O и Сu2S.

В качестве конструкционного материала технически чистую медь применяют редко, так как она имеет низкие прочностные свойства, твердость. Основными конструкционными материалами на основе меди являются сплавы латуни и бронзы. Для маркировки медных сплавов используют следующее буквенное обозначение легирующих элементов:

• О — олово; Ц — цинк; Х — хром;
• Ж — железо; Н — никель; С — свинец;
• К — кремний; А — алюминий; Ф — фосфор;
• Мц — марганец; Мг – магний; Б – бериллий.

Латуни

Латуни — это медные сплавы, в которых основным легирующим элементом является цинк.

В зависимости от содержания цинка латуни промышленного применения бывают:

1. однофазные a — латуни, содержащие до 39 % цинка (это предельная растворимость цинка в меди);
2. двухфазные (a+b|)- латуни, содержащие до 46 % цинка;
3. однофазные b|- латуни ,содержащие до 50 % цинка.

Однофазные a- латуни пластичны, хорошо обрабатываются резанием, давлением при температурах ниже 300 0С и выше 700 0С (в интервале от 300 0С до 700 0С — зона хрупкости). С увеличением содержания цинка прочность латуней повышается.

В латунях b|- фаза представляет собой упорядоченный твердый раствор на базе электронного соединения СuZn с решеткой ОЦК, она хрупкая и прочная. Поэтому, чем больше в латунях b|- фазы, тем они прочнее и менее пластичны.

Практическое применение имеют латуни с содержанием цинка до 42…43 %.

Латуни, обрабатываемые давлением, маркируются буквой Л (латунь), после которой ставятся буквенные обозначения легирующих элементов; цифры, следующие за буквами, указывают содержание меди и количество соответствующего легирующего элемента в процентах. цинка определяется по разности от 100 %.

Например, латунь Л62 содержит 62 % Сu и 38 % Zn. Литейные латуни маркируются буквой Л, после которой ставится содержание цинка и других легирующих элементов в процентах. Количество меди определяется по разности от 100 %. Например, латунь ЛЦ36Мц20С2 содержит 36 % Zn, 20 % Mn, 2 % Pb и 42 % Сu.

К однофазным a — латуням относятся Л96 (томпак), Л80 (полутомпак), Л68, имеющая наибольшую пластичность (d = 56 %). Двухфазные (a+b|) — латуни марок Л59 и Л60 имеют меньшую пластичность в холодном состоянии, но большую прочность и износостойкость. Однофазные имеют после отжига sв = 250…350 МПа и d = (50…56) %, двухфазные — sв = 400…450 МПа и d = (35…40 %).

Для повышения механических свойств и коррозионной стойкости латуни могут легироваться оловом, алюминием, марганцем, кремнием, никелем, железом и др.

Введение легирующих элементов (кроме никеля) уменьшает растворимость цинка в меди и способствует образованию b|- фазы, поэтому такие латуни чаще двухфазные (a+b|).

Никель увеличивает растворимость цинка в меди, и при достаточном его содержании латунь из двухфазной становится однофазной. Свинец облегчает обрабатываемость резанием и улучшает антифрикционные свойства.

Сопротивление коррозии повышают Al, Zn, Si, Mn, Ni, Sn.

В морском судостроении применяются оловянистые ”морские” латуни, например, ЛО70-1 (70 % Сu, 1 % Sn, 29 % Zn). Она используется для изготовления конденсаторных трубок, деталей теплотехнической аппаратуры.

Алюминиевые латуни используют для изготовления конденсаторных трубок, цистерн, втулок, а также для изготовления коррозионно-стойких деталей, работающих в морской воде.

Марки латуней: ЛА77-2, ЛАЖ60-1-1, ЛАН59-3-2 (в электрических машинах, в хим. машиностроении).

Из латуни ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5 изготовляют цельнотянутые круглые трубы для производства манометрических трубок и пружин в приборах повышенного класса точности. С помощью закалки и старения sв достигает 700 МПа.

Марганцевые латуни кроме хороших механических и технологических свойств (обрабатываются давлением в холодном и горячем состоянии) обладают высокой коррозионной стойкостью в морской воде, хлоридах и перегретом паре. Латуни ЛМц 58-2 и ЛМцА 57-3-1 применяются в основном для изготовления крепежных изделий арматуры.

Кремнистые латуни характеризуются высокой прочностью (sв до 640 МПа), пластичностью и вязкостью до минус 183 0С. Латунь ЛК80-3 применяют для изготовления арматуры, деталей приборов в судо- и общем машиностроении.

Свинцовистые латуни отлично обрабатываются резанием и обладают высокими антифрикционными свойствами. Латуни ЛС60-1, ЛС59-1 применяют для изготовления крепежных деталей , зубчатых колес, втулок.

Никелевая латунь обладает повышенными механическими (sв до 785 МПа) и коррозионными свойствами, обрабатывается давлением в холодном и горячем состоянии. Латунь ЛН65-5 применяется для изготовления манометрических и конденсаторных трубок, различного вида проката.

Литейные латуни содержат те же элементы, что и латуни, обрабатываемые давлением; от последних литейные отличает, как правило, большее легирование цинком и другими металлами. Вследствие этого они обладают хорошими литейными характеристиками.

Бронзы

Бронзы — это сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием и другими элементами.

По технологическому признаку бронзы делятся на деформируемые и литейные. Деформируемые маркируются буквами Бр, после которых перечисляются легирующие элементы, а затем соответственно содержание этих элементов в процентах. меди определяется по разности от 100 %. Например, БрОЦС 8-4-3 содержит 8 % Sn, 4 % Zn, 3 % Pb, 85 % Сu.

Литейные бронзы маркируются аналогично литейным латуням. Например, бронза Бр06Ц3Н6 содержит 6 % Sn, 3 % Zn, 6 % Pb, 85 % Сu.

Бронзы по сравнению с латунью обладают лучшими механическими, антифрикционными свойствами и коррозионной стойкостью.

Оловянные бронзы. Наибольшее практическое значение имеют сплавы, содержащие до 10…12 % Sn. Предельная растворимость олова в меди 15,8%, однако в реальных условиях кристаллизации и охлаждения предельная растворимость снижается примерно до 6 %.

К однофазным сплавам относятся бронзы с содержанием олова до 5…6 % и a — фаза, представляет твердый раствор олова в меди с ГЦК — решеткой. При большем содержании олова наряду с a — раствором присутствует эвтектоид (a + Сu31Sn8).

Предел прочности бронзы возрастает с увеличением олова, но при его высоких концентрациях резко снижается из-за большего количества хрупкого интерметаллида Сu31Sn8.

Оловянные бронзы обычно легируют Zn, Pb, Ni, P. Цинк улучшает технологические свойства бронзы и удешевляет ее. Фосфор улучшает литейные свойства. Для изготовления художественного литья содержание фосфора может достигать 1 %.

Свинец (до 3…5 %) вводится в бронзу для улучшения ее обрабатываемости резанием. Никель повышает механические свойства, коррозионную стойкость и плотность отливок, уменьшает ликвацию.

Среди медных сплавов оловянные бронзы имеют самую низкую линейную усадку (0,8 % при литье в землю и 1,4 % — в металлическую форму).

Для проведения пластичности проводится гомогенизация сплавов при температурах 700…750 0С с с быстрым охлаждением. Остаточные напряжения снимаются отжигом при 550 0С.

Оловянные деформируемые бронзы Бр0Ф7-0.2, БрОЦС4-4-4, БрОЦ4-3 и другие имеют более высокую прочность, упругость, сопротивление усталости, чем литейные. Их используют для изготовления подшипников скольжения, шестерен, трубок контрольно — измерительных и других приборов, манометрических пружин и т.д.

Литейные оловянные бронзы. По сравнению с деформируемыми они содержат большее количество легирующих элементов, имеют ниже жидкотекучесть, малую линейную усадку, склонны к образованию усадочной пористости. Бронзы БрОЗЦ7С5Н, БрО10Ф1, БрО6Ц6С3, БрО5С25 и другие применяются для изготовления арматуры, работающей в воде и водяном паре, подшипников, шестерен, втулок.

Алюминиевые бронзы отличаются высокими механическими антикоррозионными свойствами, жидкотекучестью, малой склонностью к дендритной ликвации. Из-за большой усадки трудно получить сложную фасонную отливку. Они морозостойки, немагнитны, не дают искры при ударах. По коррозионной стойкости превосходят латуни и оловянистые бронзы.

Алюминий растворяется в меди, образуя a — твердый раствор замещения с пределом растворимости 9,4 %. При большем содержании в структуре появляется эвтектоид (a + g|); g| — интерметаллид Сu32Al9.

Однофазные бронзы БрА5, БрА7 имеют хорошую пластичность и относятся к деформируемым. Обладают наилучшим сочетанием прочности и пластичности: sв = 400…450 МПа, d = 60 %.

Двухфазные бронзы (a + g|) имеют повышенную прочность до 600 МПа, но пластичность заметно ниже d = (35…45) %. Эти сплавы упрочняются термообработкой и дополнительно легируются Fe, Ni, Mn.

Железо измельчает зерно и повышает механические и антифрикционные свойства алюминиевых бронз. Никель улучшает механические свойства и износостойкость, температуру рекристаллизации и коррозионную стойкость. Марганец повышает технологические и коррозионные свойства.

Бронзы БрАЖН10-4-4, БрАЖМц10-3-1-5 и др. применяются для изготовления зубчатых колес, деталей турбин, седел клапанов и других деталей, работающих в тяжелых условиях износа при повышенных температурах до 400 0С, корпуса насосов, клапанные коробки и др.

Закалка проводится с температуры 950 0С, после чего бронзы подвергают старению при 250…300 0С в течение 2…3 ч.

Кремнистые бронзы применяются в качестве заменителей оловянистых бронз. До 3 % кремний растворяется в меди, и образуется однофазный a-твердый раствор. При большем содержании кремния появляется твердая и хрупкая g-фаза.

Никель и марганец улучшает механические и коррозионные свойства. Они не теряют пластичности при низких температурах, хорошо паяются, обрабатываются давлением, немагнитны и не дают искры при ударах.

Их используют для деталей, работающих до 500 0С, а также в агрессивных средах (пресная, морская вода).

Бронзы БрКН1-3, БрКМц3-1 применяют для изготовления пружин, антифрикционных деталей, испарителей и др.

Бериллиевые бронзы. Содержат 2…2,5 % Ве. Эти сплавы упрочняются термической обработкой. Предельная растворимость бериллия в меди при 866 0С составляет 2,7 %, при 600 0С — 1,5 %, а при 300 0С всего 0,2 %. Закалка проводится при 760…800 0С в воде и старение при 300 0С в течение 3 ч.

Сплав упрочняется за счет выделения дисперсных частиц g-фазы СuBe, что приводит к резкому повышению прочности до 1250 МПа при d = 3…5 %. Бронзы БрБ2, БрБНТ1,9 и БрБНТ1,7 имеют высокую прочность, упругость, коррозионную стойкость, жаропрочность, немагнитны, искробезопасны (искра не образуется при размыкании электрических контактов).

Применяются для изготовления мембран, пружин, электрических контактов.

Свинцовые бронзы. Свинец практически не растворяется в жидкой меди. Поэтому сплавы после затвердевания состоят из кристаллов меди и включений свинца. Такая структура обеспечивает высокие антифрикционные свойства.

Бронза БрС30 применяется для изготовления вкладышей подшипников скольжения, работающих при повышенных давлениях и с большими скоростями. По сравнению с оловянистыми бронзами, теплопроводность ее в 4 раза больше, поэтому она хорошо отводит теплоту, возникающую при трении.

Прочность этих бронз невысокая sв = 60 МПа, d = 4 %.

Алюминий и его сплавы >
Дальше >