Медь относят к цветным металлам. Он обладает высокими показателями тепло- и электропроводимости. Она подлежит обработке всеми традиционными технологиями – литье, давление, точение и пр.
Производители выпускают 11 марок чистого металла. Для ее получения используют медный колчедан и некоторые другие руды. На основании этого цветного металла разработано и производится большое количество соединений.
Сплавы меди
Физико-химические свойства меди
В естественной среде (на воздухе) у меди яркий желто-красный оттенок. Этот цвет придает металлу оксидная пленка, образующаяся на его поверхности. Чистый металл – это довольно мягкий материал, он легко подвергается прокату и вытяжке. Но использование при его получении определенных примесей позволяет увеличить ее твердость и изменить другие параметры.
Плотность этого материала равна 8890 кг/ м3, температура плавления лежит в пределах 1100 °C.
Ключевым свойством, которое определило применяемость в быту и производстве. Кроме высокой электропроводимости меди свойственна высокая теплопроводности. Использование таких примесей, как железо, олово и некоторые другие оказывают существенное влияние на ее свойства.
Кроме названных параметров, у меди высокая температура плавления и кипения. Медь обладает высокой стойкостью к воздействию коррозии.
Медь в природе
Физические параметры меди позволяют получать из нее различную продукцию, например, проволоку толщиной в несколько микрон.
Медь и ее соединения нашли свое применение, в первую очередь, в электротехнической промышленности, впрочем без нее вряд ли обойдется любая другая область промышленности.
Особенности оксида меди
Соединение кислорода и меди называют оксидом. В природе он существует как кристаллы красно-коричневого цвета. Это соединение применяют для окрашивания изделий из стекла, керамики и пр. Его вводят в состав красок применяемых для окрашивания днищ морских и речных судов.
Это вещество обладает небольшой токсичностью, но в целом представляет опасность только для мелких грызунов.
Медь и ее сплавы как источник цветного вторичного металла
На практике существует два типа сплавов – латунь и бронза. Между тем их можно разделить еще на несколько групп.
Бронза с большим содержанием алюминия. Ее применяют для изготовления деталей, которые работают под воздействием высоких температур и в агрессивных средах, например, морской воде.
- Бронза со свинцом – это материал, обладающий высокими антифрикционными свойствами, и это широко применяется в промышленности.
- Добыча цветных металов – это дорогостоящее предприятие и поэтому, многие детали и узлы производят из вторичного металла.
То есть существует множество пунктов приема вторичного сырья. Они специализируются на утилизации лома медного сплава и передаче его на заводы по производству цветного металла. Такой подход в итоге позволяет замещать множество изделий, для изготовления которых идет добытая медь и соединения полученные из нее.
Латунь
При введении в расплав меди цинка, получают сплав под названием латунь. Существует двухкомпонентная латунь, в нем содержаться только медь и цинк. Кроме нее промышленность выпускает специальные сплавы, в состав которых входят многочисленные легирующие элементы.
Применение цинка, как компонента сплава существенно повышает прочностные параметры меди. Максимальной пластичности достигает латунь, в состав которой входит порядка 40% цинка.
Большая часть произведенной латуни, используют для производства катаных изделий – труб, листа, проволоки и многих других.
Латунь
При маркировке латуни используют набор букв и цифр. Буква Л, говорит о том, что это латунь. Затем следует набор символов, показывающий какие материалы, входят в состав этого сплава.
Надо отметить, то, что содержание цинка не показывается. Для того, что бы его узнать, надо из 100% отнять, входящее в медный сплав количество основного материала и других элементов.
Например, латунь Л90, содержит в себе 90% меди, а остальное составляет цинк.
Если сравнивать характеристики латуни и меди, то надо отметить, что у латуни более высокие прочностные параметры, она отличается стойкостью к воздействию коррозии.
По технологическому предназначению из разделяют на литейные и те, которые обрабатывают под давлением. Последние называют деформируемыми.
Бронза
Так называют сплав меди и олова. Кроме последнего в бронзу могут входить алюминий, кремний, свинец и многие другие вещества. Сплавы этого типа можно разделить на те, которые обрабатывают под давлением и литьем.
Маркировка этого медного сплава выполняется следующим образом – Бр, обозначает бронзу, затем идут буквенно-цифровые обозначения, показывающие содержание других элементов смеси.
Бронза
Производители выпускают оловянистые бронзы, то есть выполненные с большим содержанием олова. И те, которые получены без его участи. Сплав меди с оловом может использоваться при производстве вкладышей для подшипников скольжения.
Маркировка по ГОСТ
Медные сплавы подразделяют в соответствии со своими техническими характеристиками:
- литейные;
- деформируемые;
- термически упрочняемые;
- термически неупрочняемые.
Скачать ГОСТ 3297-2013
Латунь обозначают буквой Л, бронзы – Бр. Затем следуют буквы, которые показывают наличие других химических веществ. Например, Мц – обозначает наличие марганца, С – свинец и пр. Цифры, которые идут далее сообщают о процентном содержании примесей в сплаве.
Применение сплавов
Бронзы и латунь применяют во всех отраслях промышленности, в первую очередь в электротехнической промышленности.
При производстве трубопроводной арматуры, например, при производстве клапанов, вентилей и пр. Кроме этого, медные сплавы применяют при создании систем отопления, вентиляции и кондиционирования.
- Бронзы используют при производстве антифрикционных изделий, например, устанавливаемых в подшипники скольжения.
- Медные сплавы могут работать в агрессивных средах, например, в морской воде, жидком топливе и пр.
Не последнюю роль бронза играет и в украшении интерьеров зданий и сооружений. В частности, оловянистые бронзы использовали еще в древнем мире для создания предметов искусства и роскоши.Производители выпускают на рынок широкий ассортимент продукции, выпускаемой из латуни и бронзы.
Фигурки из бронзы и латуни
Так, на рынке можно приобрести трубы, которые получены методом холодной деформации. Они поставляются в трех состояниях – мягком, полутвердом, твердом.Листы и полосы получают с применением холодного проката. При этом листы обладают следующими габаритами 600-3000Х1000-6000 мм. По состоянию материала холоднокатаные листы и полосы изготовляют мягкими, полутвердыми и твердыми.
Для производства проволоки используют латунь марок Л63 или Л68. Они поставляются или в виде прутков длиной до 6 м, либо свернутыми в бухты, длиной в 10 м.
Из бронзового сплава БрАЖМц производят прутки разного диаметра и длиной до 6 метров.
Разновидности и применение сплавов меди с другими металлами
Последнее обновление — 17 марта 2022 в 06:14
Сбор цветного металла для вторичного передела — древний промысел. Медь (Cu) начали одной из первых применять для изготовления оружия и посуды.
Период зарождения металлургии — бронзовый век, он выделен в истории по получению сплава меди самородной с оловом. Простота обработки материала и высокие потребительские свойства обеспечивают спрос на легированные изделия и сегодня.
Легирующие возможности медных добавок используют для улучшения различных типов стали.
Свойства и применение чистой меди
В чистом виде металл имеет лёгкий розовый оттенок, в естественном состоянии его наблюдают редко: на воздухе оксидная плёнка окрашивает поверхность в жёлто- или коричнево-красный цвет.
Световые отличия позволяют отнести медь и её сплавы к разряду самых ценных и широко применяемых в промышленности металлов — цветных.
Одно из свойств — отсутствие намагничивания, температура перехода в жидкую фазу 1083ºС.
Высокая технологичность меди обусловлена пластичностью, мягкостью и тягучестью: поддаётся обработке давлением, хорошо сваривается и паяется, режется и полируется.
Основные свойства — высокая электро- и теплопроводность, эти качества предопределяют спектр поиска ценного металла сборщиками цветного лома, а также указывают на производства, где наблюдается накопление отходов медных изделий или некондиционных обрезков латуни и бронзы. Это электротехника — провода и кабели, строительство и химические предприятия — инструменты, детали декораций и приборов, металлургия — изготовление сплавов, бытовая и художественная сферы — посуда, чеканка по меди, бронзовые бюсты и детали интерьера.
Оценить количество Cu в обнаруженных дефектных кабелях, трубопроводах и калориферах поможет обмер кучи — полученный объём нужно умножить на удельный вес металла (8,9 г/м3) и сделать поправку на пустоты и посторонние примеси. Собственно медь присутствует обычно в электротехнических устройствах в виде контактов, передаточных шин, проводов и обмоток. Примерное содержание ценного металла в некоторых бытовых приборах:
- телевизор ламповый весом 50―70 кг — до 1500 г;
- полупроводниковый домашний экран — 500 граммов;
- двигатель-компрессор и трубки холодильника — 1 кг;
- обычные электромоторы дают хороший доход сборщикам меди: 1кг/кВт мощности изделия.
Немало красного металла содержат отслужившие магнитные пускатели и трансформаторы, автомобильные стартеры и генераторы, дроссели люминесцентных ламп и реле различного назначения. Одним из способов получения чистой меди является переплавка вторичного лома и термическое рафинирование — освобождение от посторонних примесей.
Элементи, сплавливаемые с медной основой
Существует много легирующих присадок к главному веществу, посредством которых сплавам меди с другими металлами придаются требуемые для производства свойства.
Чтобы довести до пользователей состав многокомпонентного материала, принято обозначать наименования входящих в новый металл элементов по первым буквам их названий: цинк — Ц, никель — Н, олово — О, марганец — Мц, магний — Мг.
Аналогичным образом шифруют хром, железо, свинец, кремний, алюминий, фосфор и бериллий.
Примеры маркировки
Медь входит в состав многих сплавов, и для определения содержания Cu в предмете надо разбираться в маркировках, представлять, в каких пределах изменяется доля основного металла. Наибольшую известность приобрели:
- латунь (Cu + Zn);
- бронза (Cu + Sn);
- мельхиор — сплав с никелем; из него чеканили советские монеты от 10 копеек, изготавливали подарочные наборы столовых ножей, вилок и ложек.
Больше распространены изделия из бронзы и латуни — жёлтой меди, как её именуют в сантехнике. По химическому составу сплав с цинком бывает двойным и многокомпонентным. В последнем случае в него входят другие легирующие добавки, например, марганец. Соотношение основного металла и вторичных компонентов варьирует в широких пределах.
Если двойная латунь содержит Zn до 20%, её называют томпак. В маркировке после буквенного обозначения указывают количество меди: Л60 — 60%. Многокомпонентный сплав с участием 2% марганца шифруется как ЛМц58−2, цинка в нём — 40%.
Сбор легированного красного металла
Оценивая с точки зрения прибыльности доход от сдачи 1 кг лома меди и её сплавов, приходят к выводу о предпочтительности поиска чистого металла: в этом случае рентабельность оказывается выше в 1,5―2 раза. Найти Cu без добавления легирующих элементов — большая удача и случается редко. Медные сплавы часто встречаются в отслуживших свой век бытовых приборах:
- в сантехнике — душевые шланги и трубки, смесители, краны и вентили, регистры отопления;
- в мебели и элементах квартиры — фурнитура шкафов, окон и дверей;
- в светильниках старого года выпуска.
Латунь используется преимущественно в приборо- и машиностроении — запорные устройства и вкладыши скольжения, из неё изготавливают гильзы для боеприпасов. Детали оборудования также делают на основе сплавов. В известном материале дюраль меди содержится 4,4%. Соединения Cu + Au применяют в ювелирном деле для придания золоту большей стойкости к истиранию.
Сплавы медно-оловянные
Бронза в классическом понимании, это сплав меди с оловом, но на практике термин используется для определения любых соединений Cu с основным легирующим металлом, исключая цинк и никель. Отсюда пошло разделение бронзы на две категории: с содержанием Sn и безоловянные. Последние сорта встречаются чаще. Ещё сплав меди с оловом называется оловянистой бронзой.
По технологическому признаку металл бывает деформируемым или литейным, маркировка аналогична латуни с заменой буквы Л на сочетание Бр. В первом случае шифровка выглядит как БрОЦС 8−4−2, что означает процентное вхождение в состав сплава:
- олова — 8;
- цинка — 4;
- свинца — 2;
- меди — 100-(8+4+2)=86%.
Литейные сорта бронзы кодируются сходно с аналогичными видами латуни — буквы и цифры чередуются. Например: БрО6Ц3Н5: 6% Sn, 3 — Zn, 1 — Ni, 90% Сu.
Подразделение от содержания олова — сплав общего назначения 6―10%, у высокопрочной бронзы количественные значения Sn выше: до 16―19%. С увеличением в соединении оловянной составляющей до 30%, хрупкость бронзы возрастает до такой степени, что от удара молотком изделие крошится. Искры при этом не возникают. Области применения бронзы различного состава и плотности сплавов приведены в таблице.
| Марка бронзы | Удельный вес, т/м3 | Направления использования |
| БрО3Ц12С5 | 8,6 | Тонкостенные литые элементы, способные работать в морской воде, насыщенном пару и под давлением |
| БрО3Ц7Н1 | 8,8 | То же |
| Бро4Ц7С5 | 8,9 | Заготовки для подвижных конструкций тракторов и автомобилей, оснастка поршневых головок и шатунов дизелей |
| БрО4Ц4С7 | 9,2 | Антифрикционные изделия и муфты для машиностроительных станков |
| БрО5Ц5С5 | 8,8 | Литые детали узлов скольжения, червячные колёса |
| БрО5С25 | 9,4 | Подшипники и втулки поршневой системы дизельных двигателей, водяных насосов и турбин, маслосъёмные кольца |
Как видно из таблицы, удельный вес оловянистых сплавов меди находится на уровне плотности основного металла: 8,9 т/м3 ~ 8,6―9,4. Это позволяет подходить к оценке количества собранного лома бронзы с меркой, применяемой для самой меди.
Медистые ферросплавы
В отличие от других случаев соединения металлов, основой для легирования является не медь, а железо. Сплав Cu + Fe обладает высокой пористостью.
С точки зрения заготовки медного лома, медистые стали интереса не представляют — содержание Cu находится в пределах 0,2―0,5%. Но для переплавки чугуна и чёрного металлолома сплав железа и меди играет роль легирующей присадки при термическом переделе. За счёт добавления Cu антикоррозийные свойства стали улучшаются в 1,5―3 раза против обычной углеродистой. В порошковой металлургии в отношении медистой стали отмечаются следующие явления:
- Медь повышает прочность при одновременном введении 5―6% Cu и углерода 0,3―0,6%. При этом ухудшаются пластические свойства сплава.
- Улучшается обрабатываемость стали.
- Возрастает стойкость к атмосферной коррозии.
Малоуглеродистая сталь с медью используется для обшивки ж/д вагонов, изготовления резервуаров. Краска на изделиях из такого металла удерживается дольше.
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:
- однофазные a — латуни, содержащие до 39 % цинка (это предельная растворимость цинка в меди);
- двухфазные (a+b|)- латуни, содержащие до 46 % цинка;
- 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.
Содержание 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. Содержание 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 >
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.
Загрузка...
