» » Состав и свойства меди и ее сплавов
23.04.2015

Медь. Температура плавления меди 1083 °С; плотность 8960 кг м3; она обладает гранецентрированной кубической решеткой и имеет хорошую коррозионную устойчивость в ряде сред, высокие тепло-, электропроводность и пластичность.
Отечественная промышленность выпускает медь одиннадцати марок, различающихся содержанием примесей Все примеси снижают электропроводность меди, но в большей мере это относится к растворимым примесям (Al, Zn, Sn, Ni, Sb). Наиболее вредными примесями являются висмут, свинец и кислород.
Висмут почти нерастворим в твердой меди (растворимость при 600 °C менее 0,001 %). Поэтому он весь выделяется по эвтектической реакции при 270 °C и располагается по границам зерен в виде прослоек. Влияние его на электропроводность невелико. Однако сотые доли процента висмута вызывают разрушение слитков при горячей прокатке (красноломкость) из-за расплавления прослоек при нагреве выше 270 С. Хрупкость прослоек висмута делает невозможной и холодную деформацию Поэтому содержание его не должно превышать 0,001 %.
Свинец растворяется в меди в количестве до 0,3 % при 400 С. Поэтому он в большей мере, чем висмут, снижает ее электропроводность. Так же как и висмут, свинец вызывает красноломкость меди из-за оплавления эвтектики при нагреве выше 400 °C. Однако свинец менее опасен, чем висмут, что обусловлено наличием в системе медь—свинец монотектического превращения
Взаимодействие меди с кислородом описывается эвтектической диаграммой с очень малой растворимостью кислорода в твердом состоянии (0,005 % при 100 °С). Поэтому в меди, содержащей более 0,005 % кислорода, по границам кристаллов появляются выделения эвтектики (Cu + Cu2O) Влияние кислорода на электропроводность меди невелико. Примесь кислорода не вызывает и красноломкости при горячей деформации. Однако хрупкие включения закиси меди существенно понижают пластичность меди и делают ее склонной к «водородной болезни» — образованию трещин в изделиях при работе в восстановительной атмосфере.
Сера образует с медью сульфид меди, выделяющийся по границам зерен. He отражаясь существенно на электропроводности, сера снижает пластичность меди при низких и высоких температурах. Содержание кислорода и серы в проводниковой меди лимитируется 0,005 %.
Чистую медь используют в основном для изготовления листов, труб, профилей, прутков и проволоки методами пластической деформации. Отливки из меди применяют для электротехнических целей, а также для изготовления сварочных машин, котлов и химических аппаратов. В зависимости от требований к свойствам изделий из чистой меди для изготовления литых заготовок используют катодную медь марок M0, M1.
Медь имеет низкие литейные свойства: большую линейную (2,1 %) и объемную (~ 11 %) усадку, высокую склонность к газопоглощению и образованию трещин при затрудненной усадке, низкую жидкотекучесть.
Литейные сплавы. Состав и свойства наиболее распространенных бронз и латуней приведены в табл. 31—33.
Оловянные бронзы широко применяют при изготовлении арматуры, подшипников, шестерен, втулок, работающих в условиях истирания, повышенного давления воды и водяного пара. Характерная особенность этой группы сплавов — большой интервал между температурами ликвидуса и солидуса (150—200 °С), что обусловливает образование в отливках рассеянной усадочной пористости. Оловянные бронзы имеют хорошие литейные свойства, позволяющие получать при литье в землю сложные по конфигурации отливки.
Состав и свойства меди и ее сплавов

Состав и свойства меди и ее сплавов

Бронзы с высоким содержанием олова (БрО10, БрО10Ц2, БрО10Ф1) ввиду его высокой стоимости и дефицитности применяют лишь для изготовления изделий ответственного назначения. Для рядовых отливок используют малооловянные бронзы.
Из примесей, присутствующих в бронзах, наиболее вредное влияние на свойства оказывают алюминий и кремний. Сотые доли процента этих элементов снижают механические свойства бронз и способствуют усилению поглощения ими водорода при плавке.
Безоловянные бронзы используют как заменители оловянных. По механическим, коррозионным и антифрикционным свойствам безоловянные бронзы превосходят оловянные. Среди сплавов этой группы наиболее широко применяют алюминиевые бронзы. Они имеют хорошую коррозионную стойкость в пресной и морской воде, хорошо противостоят разрушению в условиях кавитации, обладают меньшим, чем оловянные бронзы, антифрикционным износом. Алюминиевые бронзы применяют для изготовления гребных винтов крупных судов, тяжелонагруженных шестерен и зубчатых колес, корпусов насосов и других отливок. Механические, технологические и эксплуатационные свойства алюминиевых бронз улучшаются при легировании железом, марганцем, никелем и другими элементами.
Свинцовая бронза БрСЗО обладает высокой износостойкостью при трении в условиях больших удельных нагрузок и скоростей скольжения. Поэтому она применяется как заменитель оловянных при изготовлении вкладышей подшипников. Особенность свинцовых бронз — сильная ликвация свинца. Дисперсное распределение свинца в бронзе может быть достигнуто большими скоростями охлаждения.
Состав и свойства меди и ее сплавов

Состав и свойства меди и ее сплавов

Латуни. Для фасонного литья применяют сложнолегированные медноцинковые сплавы; простые латуни используют сравнительно редко. Состав и свойства литейных латуней приведены в табл. 31.
Легирование двойных латуней алюминием и кремнием повышает жидкотекучесть, коррозионную стойкость сплавов и механические свойства и уменьшает угар цинка при плавке. Вместе с тем алюминий и кремний повышают склонность латуней к газонасыщению и образованию пористости. Железо и марганец увеличивают значения механических свойств сплавов, но снижают жидкотекучесть. Олово до 2—2,5 % не оказывает заметного действия на литейные свойства латуней и повышает их механические свойства
Примеси алюминия и олова оказывают вредное влияние на литейные свойства кремнистой латуни ЛЦ16К4, снижая жидкотекучесть и увеличивая склонность к газопоглощению и образованию газовой пористости.
Состав и свойства меди и ее сплавов

Состав и свойства меди и ее сплавов

Деформируемые сплавы. Для получения деформированных полуфабрикатов используют большое число различных медных сплавов, которые делят на четыре группы: оловянные бронзы, безоловянные бронзы, латуни и медноникелевые сплавы.
Многие из деформируемых сплавов имеют однофазную структуру и обладают высокой пластичностью в горячем и холодном состоянии. Некоторые из них (алюминиевые и оловянные бронзы, сложнолегированные латуни) по составу близки к литейным сплавам.
Особую группу составляют медноникелевые сплавы, широко применяющиеся для изготовления посуды (мельхиор, нейзильбер), проволоки для термопар (константан, копель) и других целей.