8.2.3 Сплавы на основе меди

Медь по коррозионной стойкости близка к серебру и золоту, которые на воздухе не окисляются. Медь слабо окисляется на воздухе, поэтому, её называют полублагородным металлом. Медь обладает высокой тепло- и электропроводимостью, пластичностью, коррозионной стойкостью (в атмосфере, в пресной и морской воде и в других агрессивных средах) и хорошей технологичностью (легко обрабатывается давлением, хорошо паяется). Но медь плохо обрабатывается резанием, имеет невысокие литейные свойства (большая усадка, низкая жидкотекучесть).

Сохраняя многие положительные качества меди (высокую тепло- и электропроводность, коррозионную стойкость и др.), медные сплавы обладают к тому же хорошими механическими, технологическими и антифрикционными свойствами. Сплавы подразделяют на деформируемые (обрабатываемые давлением) и литейные, на упрочняемые и неупрочняемые термической обработкой.

Основное преимущество медных сплавов – низкий коэффициент трения, сочетающийся для многих сплавов с хорошей коррозионной стойкостью в ряде агрессивных сред, высокой пластичностью и хорошей тепло- и электропроводимостью.

По химическому составу медные сплавы разделяют на три основные группы: латуни и бронзы и сплавы меди с никелем.

Латунями называют сплавы меди с цинком, которые подразделяют на простые (двойные) и сложные (специальные). Простые содержат только медь с цинком, сложные, кроме этих элементов, содержат еще Al, Ni, Fe, Mn, Si, Sn, Pb, вводимые для улучшения механических, химических, антифрикционных и других свойств. Микроструктура двойных (простых) латуней может быть однофазной, состоящей из -твердого раствора цинка в меди (при содержании в сплаве цинка до 37…39), и двухфазной, при содержании цинка 39… 45 ). Прочность и пластичность латуней возрастает с повышением концентрации цинка. Максимальной пластичностью обладает латунь с примерно 30% цинка. Появление в структуре ^- фазы (при содержании более 39% Zn) способствует резкому падению пластичности и повышению прочности. Наибольшую прочность (σ_B = 420МПа) имеет (+^)латунь (45% Zn). Вследствие повышенной хрупкости '-фазы  латуни не находят практического применения.

Специальные (сложные) латуни кроме цинка содержат еще (не более 7%) другие элементы, сообщающие латуням повышенную прочность и твердость, улучшающим литейные свойства, повышающие коррозионную стойкость или антифрикционные свойства. Микроструктура специальных латуней чаще двухфазная (α + '). Специальные латуни могут использоваться как заменители оловянных бронз для отливки деталей паровой и водяной арматуры, частей насосов и т. п., особенно в случаях, когда к конструкции деталей предъявляются повышенные требования по прочности⁶.

Бронзами называют сплавы меди со всеми элементами, кроме цинка. Название бронзам дают по основным элементам (оловянные, алюминиевые, кремнистые и др.). В бронзах в качестве легирующего элемента может присутствовать в количестве 5…10% Zn. В таких количествах цинк полностью находится в твердом растворе и потому не оказывает существенного влияния на структуру бронз.

Бронзы обладают высокой коррозионной стойкостью, хорошей обрабатываемостью резанием. Многие из них имеют высокие антифрикционные качества. Большинство обладает хорошими литейными свойствами. Некоторые бронзы, например алюминиевые или бериллиевые, по механическим свойствам не уступают качественным сталям. Например, бериллиевая бронза с 2...2,5% бериллия после термообработки имеет прочность порядка 1500 МПа. Бронзы разделяют на деформируемые и литейные. Микроструктура бронз может быть однофазной и многофазной (из α-твердого раствора и эвтектоида α+γ). Прочность выше у двухфазных бронз, а пластичность – у однофазных.

Наибольшим распространением пользуются сложные оловянные и алюминиевые бронзы. Однако из-за высокой стоимости олова стараются использовать бронзы, в которых часть олова заменена цинком или свинцом.

Сплавы меди с никелем подразделяются на конструкционные и инструментальные. Основными из них являются: куниали, нейзильберы, мельхиоры, константан, копель, манганин.