41. Медь и ее сплавы

Медь - цветной металл, обладающий высокой тепло-и электропроводностью. Медь хорошо обрабатывается давлением в холодном и горячем состоянии, у нее повы­шена коррозионная стойкость. К недостаткам меди относят низкие литейные свойства и плохую обрабатываемость резанием.

В настоящее время медь широко ис­пользуется в электромашиностроении, при строительстве ли­ний электропередач, для изготовления оборудования теле­графной и телефонной связи, радио- и телевизионной аппаратуры. Из меди изготовляют провода, кабели, шины и другие токопроводящие изделия.

Медь получают из сульфидных руд, содержащих мед­ный колчедан (СuFeS₂). Содержание меди в рудах неве­лико (от 0,5 до 5%), поэтому медь обогащают. Обогащен­ный концентрат медных руд (содержащий 11—35% Си), сначала обжигают для снижения содержания серы, а за­тем плавят на медный штейн.

Цель плавки на штейн - отделение сернистых соеди­нений меди и железа от рудных примесей. Штейны со­держат до 16-60% Сu. Медные штейны переплавляют в медеплавильном конверторе с продувкой воздухом и получают черновую медь, содержащую 1-2% примесей железа, цинка, никеля, мышьяка и др. Черновую медь ра­финируют для удаления примесей. Содержание меди пос­ле рафинирования возрастает до 99,5-99,99% (медь пер­вичная - технически чистая). После рафинирования медь очищают от вредных примесей, после чего качество меди существенно увеличивается.

Чистая медь маркируется в зависимости от содержания примесей

Марка меди	М00	М0	Ml	М2	МЗ	М4
Сu, %	99,99	99,95	99,9	99,7	99,5	99,0
Примеси, %	0,01	0,05	0.1	0.3	0,5	1,0

Физические свой­ства ее обусловлены структурой. Она имеет кубическую гранецентрированную пространственную решетку с параметром = 0,360 нм. Обладает наибольшей (после серебра) электропроводностью (это свойство меди принято принимать за 100%) и теплопроводностью.. Ее темпера­тура плавления - +1083 "С, кипения - +2360 °С. Средний предел прочности зависит от вида обработки и составляет от 220 до 420 МПа (22-45 кгс/мм²), относительное удлинение - 4- 60%, твердость – 35-130 НВ, плотность - 8,94 г/см³.

Примеси оказывают большое влияние на свойства меди.

Примеси можно разделить на:

1) примеси, образующие с медью твердые растворы - Ni, Zn, Sb, Sn, Al, Fe и др. Они улучшают механические свойства, но снижают электропроводность;

2) примеси Pb, Bi (в количестве < 0.02% нерастворимы в меди, образуют легкоплавкие эвтектики, которые располагаются на границах зерна, при нагреве рас­плавляются и вызывают горячеломкость меди, т.е. разрушение при горячей пластической де­формации;

3) примеси кислорода и серы образуют соединения Cu₂О и Cu₂S. вызывают хладноломкость.

Легирование меди осуществляется с целью предания сплаву требуемых механических, технологических, антифрикционных и других свойств. Химические элементы, используемые при легировании, обозначают в марках медных сплавов следующими индексами:

А - алюминий; Вм - вольфрам; Ви - висмут; В - ванадий; Км - кадмий; Гл - галлий; Г - германий; Ж - железо; К - кобальт; Кр – кремний; Мг – магний; Мц – марганец; М – медь; Мш – мышьяк; Н – никель; О – олово; С – свинец; Сн – селен; Ср – серебро; Су – сурьма; Ти – титан; Ф – фосфор; Ц – цинк.