Медь и ее сплавы. Медь – тяжелый металл (γ = 8,9 г/см3) с ГЦК решеткой; полиморфных превращений не имеет

Медь – тяжелый металл (γ = 8,9 г/см³) с ГЦК решеткой; полиморфных превращений не имеет. Температура плавления 1083 °C. Ее можно назвать «самым цветным» металлом: поверхность красная, излом розовый.

Чистая медь применяется чаще всего в электротехнике и электронике. Медь обладает высокой электропроводимостью, поэтому используется как проводник тока (шины, жилы кабелей, обмотки электродвигателей, контакты).

Высочайшая теплопроводность позволяет делать из меди водоохлаждаемые тигли, кристаллизаторы, поддоны, изложницы.

Медь проявляет коррозионную стойкость в атмосфере, морской, речной и водопроводной воде, в других агрессивных средах.

Технологические свойства меди не очень высоки: она очень пластична и легко обрабатывается давлением, но плохо – резанием, литейные свойства низкие (дает большую усадку), плохо сваривается, но зато хорошо паяется.

Прочность меди низкая: от 160 МПа в литом состоянии до 240 после горячей деформации. Но проволока при волочении может наклепываться до
450 МПа.

Медь поставляется в виде проката: листов, прутков, труб, проволоки.

Медные сплавы – это твердые растворы на основе меди. Они и прочнее, и пластичнее чистой меди. Прочность медных сплавов равна прочности низкоуглеродистой стали в отожженном состоянии (450 и 500 МПа соответственно).

Все медные сплавы подразделяются на две группы: латуни и бронзы.

1. Латуни – сплавы меди с цинком. Если кроме цинка других легирующих элементов нет, то это простая латунь; если есть и другие добавки – специальная.

Цинк растворяется в меди до 39 %, образуя фазу α – твердый раствор замещения. При добавлении свыше 39 % Zn образуется β-фаза CuZn с ОЦК решеткой (упорядоченный твердый раствор на базе электронного соединения). При этом повышается прочность, но пластичность резко снижается (рис. 103).

Применяют латуни с содержанием цинка не более 45 %, так как при большей концентрации структура состоит из одной только хрупкой β-фазы.

α-латуни

Однофазные, или α-латуни пластичны; изделия из них получают холодным деформированием. Это всевозможные детали, получаемые листовой штамповкой, а также про-волока, ленты, радиаторные трубки, гильзы патронов, электротехнические детали.

Двухфазные, или (α+β)-латуни прочнее и тверже, но менее пластичны; изделия получают литьем или горячей пластической деформацией. Это различные литые и штампованные заготовки, которые затем обрабатываются резанием (паровая и водяная арматура).

Маркировка латуни включает содержание меди, а не легирующего элемента (цинка), как у большинства сплавов:

Л96 (96 % Cu), Л80, ЛАН59-3-2 (59 % Cu, 3 % Al, 2 % Ni, остальное –цинк).

Латуни с содержанием цинка до 10 % называются томпак, до 20 % – полутомпак. Это пластичные сплавы красивого золотистого цвета, используются для художественных и ювелирных изделий.

ЛК80-3Л – литейная латунь с максимальной жидкотекучестью (3 % Si).

ЛО70-1 – «морская латунь», стойкая к коррозии в морской воде (1 % Sn).

Добавки никеля и железа повышают прочность латуни до 550 МПа.

Латунь сохраняет пластичность и вязкость при отрицательных температурах.

2. Бронзы – сплавы меди с любыми элементами, кроме цинка. Классические бронзы – оловянистые (до 10 % Sn). Они дороги. Сложные по составу бронзы дешевле. Например, антифрикционная бронза БрОЦС4-4-2,5 (4 % Sn,
4 % Zn, 2,5 % Pb).

Строение сплавов меди с оловом сложное: твердые растворы, интерметаллиды, имеется эвтектоидное превращение.

По технологии получения изделий бронзы подразделяют на литейные (для антифрикционных деталей и пароводяной арматуры) и деформируемые, однофазные (для упругих элементов – мембран, пружин).

Алюминиевые бронзы (9-10 % Al) применяют для мелких ответственных деталей (шестерен, втулок, фланцев, а также медалей и монет).

Кремнистые бронзы (3-4 % Si) – заменители оловянных, имеют высокие упругие свойства. Из них делают пружины.

Свинцовые бронзы – антифрикционные, для вкладышей подшипников скольжения.

Бериллиевая бронза БрБ2 имеет очень высокую упругость и предел прочности σ_в = 1100-1200 МПа. Применяют для часовых и приборных пружин, упругих контактов.

Интересно старинное подразделение бронз в зависимости от содержания олова:

БрО5 – монетная бронза, из нее чеканили монеты и медали;

БрО20 – пушечная бронза для стволов артиллерийских орудий;

БрО30 – колокольная бронза;

БрО40 – зеркальная бронза.

Дата добавления: 2014-01-11