Медь и сплавы на основе меди
Чистая медь по своим свойствам близка к серебру и золоту. Последние не окисляются на воздухе и называются благородными металлами. Медь окисляется слабо и считается полублагородным металлом. Поэтому медь (в виде сплавов) широко используется в ювелирном деле и при отливке скульптур.
Но особо ценными являются ее технические свойства – электропроводность и теплопроводность. Высокая электропроводность обуславливает ее преимущественное применение в электротехнике как проводникового металла. После серебра медь стоит на втором месте по электропроводности. Все примеси и наклеп уменьшают электропроводность. Поэтому, если провода не должны быть особо прочными, применяют отожженную медь. Для подвесных проводов, где требуется прочность, применяют нагартованую медь или медь с добавками упрочнителей. Высокие теплопроводные свойства меди используются при изготовлении нагревательных индукторов, кристаллизаторов и т.д.
Медь поставляется по ГОСТ 859-78 и маркируется буквой М с цифровым индексом, который показывает степень чистоты меди. Поскольку степень очистки от примесей зависит от технологии получения меди, после цифрового индекса могут стоять буквы, обозначающие: к – катодная, б – безкислородная, р – раскисленная, вч – высокая чистота.
| МВЧк | 99,993% Сu, | остальное | 0,007% | примеси |
| М00к, М00б | 99,99% Сu, | » | 0,01% | » |
| М0к, М0б | 99,95% Cu, | » | 0,05% | » |
| М1, М1к, М1р | 99,90% Cu, | » | 0,10% | » |
| М2, М2р | 99,70% Cu, | » | 0,30% | » |
| М3, М3р | 99,50% Cu, | » | 0,50% | » |
Медь может содержать в своем составе до 12 примесей.
Следующим положительным качеством меди является ее способность сплавляться со многими элементами, приобретая положительные свойства. Поэтому медь является основой многих распространенных сплавов: латуней, бронз и медно-никелевых сплавов (мельхиор, монель, нейзильбер, константан и др.).
Латуни
Латуни – сплавы меди с цинком. Обозначаются латуни буквой Л и цифрами, указывающими процент меди в сплаве. Согласно ГОСТ 15527-70 нормировано 8 марок простых латуней Л96, Л90, Л85, Л80, Л70, Л68, Л63 и Л60. До ста процентов в сплаве содержится цинк.
Если латуни содержат третий, четвертый компонент и более, то такие латуни именуются сложными или специальными. Все добавляемые в латуни элементы обозначаются начальными буквами от названия химического элемента:
| О – олово | С – свинец | А – алюминий |
| Ж – железо | Н – никель | К – кремний |
| Мц – марганец | Мш – мышьяк |
Обозначаются сложные латуни следующим образом: после «Л» стоят индексы легирующих элементов, первая после букв двузначная цифра – содержание меди, последующие цифры – содержание компонентов в той последовательности, в какой приведены в буквенной части. Например, ЛМцОС 58-2-2-2 содержит 58% Сu, и по 2% марганца, олова и свинца, 36% – Zn (остальное).
Таблица 10.1. Марки, состав и назначение латуней (ГОСТ 15527-70)
| Латунь | Марка | Состав, % | Примерное назначение латуни | |
| Медь | Легирующие | |||
| Алюминиевая | ЛА 77-2 | 76-79 | 1,75-2,5 АI | Детали, работающие в морской воде |
| Кремнистая | ЛК 80-3 | 78-81 | 3,0-4,5 Si | “ |
| Свинцовая | ЛС 59-1 | 57-61 | 0,8-2,0 Рb | Сепараторы для подшипников, втулки. |
| Марганцевая | ЛМц 58-2 | 57-60 | 1,0-2,0 Мn | Детали упорных и опорных подшипников |
| Марганцево- оловяно- свинцовая | ЛМцОС 58-2-2-2 | 57-60 | 1,5-2,5 Мn 1,5-2,5 Sn 1,5-2,5 Рb | Зубчатые колеса |
| Алюминиево- железисто- марганцовистые | ЛАЖМц 66-6-3-2 | 64-68 | 5-7 АI 2-4 Fе 1,5-2,5 Мn | Гайки, винты, червячные винты |
| Марганцево- никеле- железо- алюминиевая | ЛМцНЖА 60-2-1-1-1 | 58-62 | 0,5-1,0 Ni 0,5-1,0 АI 0,5-1,1 Fе 1,5-2,5 Мn | Арматура, работающая на воздухе, в воде, масле, жидком топливе |
Латуни подразделяются на деформируемые и литейные. Литейные латуни имеют последней букву «Л»: ЛК-80-3Л, ЛАЖ60-1-1-Л, ЛС59-1Ли поставляются в виде чушек по ГОСТ 1020-77.
Бронзы
Классической бронзой является сплав меди с оловом. Но ввиду дефицитности олова и желания получить более широкий спектр свойств широкое применение нашли сплавы меди с алюминием, кремнием, марганцем, бериллием и др. Обозначение бронз начинается с букв «Бр», после которых ставятся буквы, обозначающие добавки, а затем цифры, указывающие процент добавок: бронза БрОЦ 4-3 содержит 4% олова, 3% цинка и 93% меди. В бронзы вводятся те же элементы, которыми легируют латунь, и обозначаются они так же. Но два элемента фосфор и бериллий встречаются только в составе бронз. Фосфор вводится в оловянистые бронзы как раскислитель, устраняющий хрупкие включения окиси олова (SnО). А бериллий в количестве 2% создает оригинальную термически упрочняемую бронзу БрБ2.
Бронзы по способу обработки или способу получения делятся на деформируемые и литейные. Литейные бронзы отмечаются буквой «Л» в конце марки: БрАЖН 10-4-4Л.
По химическому составу бронзы делятся на 2 группы, поставляемые по ГОСТам:
1. Бронзы оловянистые ГОСТ 5017-74.
2. Бронзы безоловянистые ГОСТ 18175-78.
Таблица 10.2. Химический состав, свойства и назначение
некоторых марок бронз (ГОСТ 5017-74, ГОСТ 18175-78)
| Марка бронзы | Химический состав, % | Свойства | Применение | ||
| Предел проч-ности sВ, МПа | Относительное удлинение d, % | Твердость, НВ | |||
| БрОФ 8,0-0,30 | 7,0-8,5 Sn 0,25-0,35 Р | 370-450 | 15-55 | 750-900 | Проволока для сеток целлюлезно-бумажной промышленности |
| БрОФ-6,5-0,15 | 6,0-7,0 Sn 0,10-0,25 Р | 350-450 | 60-70 | 700-900 | Ленты, полосы, прутки, детали подшипников, биметаллы |
| БрОЦ4-3 | 3,5-4,5 Sn 2,7-3,3 Zn | 320-800 | 10-25 | 600-1600 | Электротехника, машиностроение, химия в виде лент, полос, прутков, пружины |
| БрОЦС4-4-2,5 | 3,0-5,0 Sn 3,5-4,5 Zn 1,5-3,5 Рb | 300-550 | 5-35 | 600-1100 | Ленты, полосы, прокладки для втулок и подшипников |
| БрОЦСН3-7-5-1 | 2,4-4,0 Sn 6,0-9,5 Zn 3,0-6,0 Рb 0,5-2,0 Ni | 180-210 | 5-8 | 400-600 | Аппаратура, работающая в морской воде, маслах и слабокоррозионных средах, антифрикционные детали |
| БрА7 | 6,0-8,0 Аl | 580-800 | 5-10 | 1800-2300 | Упругие элементы: пружины, мембраны, сильфоны |
| БрАЖ9-4 | 7-10 Аl 2-4 Fе | ³550 | ³15 | 1100-1800 | Шестерни, гайки силовых винтов, седла клапанов |
| БрАЖН10-4-4 | 9,5-11,0 Аl 3,5-5,5 Fе 3,5-5,5 Ni | >650 | >5 | 1700-2200 | Направляющие втулки, клапаны, шестерни, сепараторы подшипников |
| БрАМц9-2 | 9,0-10,0 Аl 1, 5-2,5 Мn | 450-600 | 5-18 | - | Шестерни, червяки, втулки |
| БрАЖМц10-3-1,5 | 9,0-11,0 Аl 2-4 Fе 1-2 Мn | >600 | >12 | 1300-2000 | Шестерни, подшипники |
| БрКМц3-1 | 2,75-3,5 Si 1,0-1,5 Мn | 350-850 | 5-35 | 1700-2200 | Пружины, мембраны, подшипники |
| БрБ2 | 1,9-2,2 Ве | 400-1500 | 20-30 | 1000-3300 | Пружины, мембраны, сильфоны |
| БрБНТ1,7 | 1,6-1,85 Ве 0,2-0,4 Ni 0,1-0,25 Тi | 600-1500 | 2,0-2,5 | 1500-3400 | Для пружин и других упругих элементов |