Лабораторная работа №10 Медные и антифрикционные сплавы

Цель работы: изучение структуры, свойств, маркировки медных и антифрикционных сплавов и области их применения.

Приборы и оборудование: коллекция изделий из медных и антифрикционных сплавов.

Основные свойства меди

Медь –металл красного (светло – розового) цвета с плотностью 8,94 г/см³, имеющий кристаллическую решётку ГЦК, без полиморфных превращений и температурой плавления 1083º С.

Широкое применение меди обусловлено рядом её ценных свойств и прежде всего высокой электро- и теплопроводностью. Медь принято считать эталоном электрической проводимости и теплопроводности по отношению к другим металлам. Медь обладает высокой пластичностью, хорошей коррозионной стойкостью, удовлетворительной жидкотекучестью.

Медь и её сплавы хорошо обрабатываются давлением, свариваются всеми видами сварки и легко поддаются пайке. На поверхности меди образуется плотная оксидная плёнка, поэтому медь имеет высокую коррозионную стойкость в пресной и морской воде, в атмосферных условиях и различных химических средах (органических кислотах, едких щелочах). Однако медь не противостоит воздействию азотной и соляной кислот, концентрированной серной кислоты, аммиака. Недостатком меди является сравнительно плохая обрабатываемость резанием.

Электрическая проводимость меди зависит от содержания примесей. При наличии даже небольшого количества примесей проводимость резко падает. При ГОСТ 859-78 в зависимости от содержания примесей различают следующие марки меди: М00 ( 99,99% Cu), М0 ( 99,97% Cu), М1 ( 99,9% Cu), М2 ( 99,7% Cu), М3 ( 99,5% Cu).

Наиболее чистую медь марок М00, М0, М1, содержащую не более 0,1% примесей, применяют для проводников тока различных теплообменников. Медь остальных марок, более загрязнённая примесями, пригодна только для производства сплавов различного состава и качества (М3, М4).

Наиболее часто встречающиеся в меди элементы подразделяют на две группы:

1. Растворимые в меди элементы алюминий (Аl), железо (Fe), никель (Ni), стронций (Sr), цинк (Zn), серебро (Ag) повышают прочность и твердость меди и используются для легирования сплавов на медной основе.

2. Нерастворимые элементы свинец (Pb), висмут (Bi) ухудшают механические свойства меди. Висмут и свинец даже в тысячных долях процентов резко ухудшают способность меди обрабатываться путём прокатки или волочения. С этими элементами медь образует легкоплавкие эвтектики, которые располагаясь по граница зёрен, при нагреве расплавляются и вызывают красноломкость меди, т. е. приводят к разрушению металла при горячей деформации. Висмут, будучи хрупким металлом охрупчивает медь и её сплавы. Свинец, обладая низкой прочностью, снижает прочность медных сплавов, однако вследствие хорошей пластичности не вызывает их охрупчивание. Кроме того, свинец улучшает антифрикционные свойства и обрабатываемость резанием медных сплавов, поэтому его применяют для легирования.

Механические свойства меди в большей степени зависят от её состояния и в меньшей от содержания примесей. В отожженном виде медь весьма пластична (δ = 50%, HB 50, σ_В = 240 МПа). В деформированном состоянии (при наклёпке) пластичность меди понижается, но прочность повышается (δ = 2-5%, HB 120, σ_В = 500 МПа). Исходные свойства меди восстанавливают путём отжига при температуре 600…700ºС.