66. Медь и медные сплавы. Классификация медных сплавов. Латуни.

Медь – мягкий металл красного цвета. Плотность меди 8,94 г/см³. Температура плавления 1083⁰С. Механические свойства в литом состоянии: σ_В = 160 МПа, δ=25%; в горячедеформированном – σ_В=240 МПа, δ=45%. Медь обладает наибольшими (кроме серебра) электропроводностью и теплопроводностью.

Медь легко обрабатывается давлением, но плохо резанием, и имеет невысокие литейные свойства из-за большой усадки. Медь плохо сваривается, но хорошо паяется. Ее изготовляют в виде листов, прутков, труб и проволоки. Применяют в электротехнической промышленности, электронике и электровакуумной технике в основном для изготовления токопроводящих деталей, контактов и проводников.

Классификация медных сплавов. Различают две основных группы медных сплавов: 1) латуни – двойные сплавы меди с цинком или многокомпонентные сплавы, в которых основным легирующим элементом является цинк; 2) бронзы – сплавы меди с другими элементами, в числе которых может присутствовать цинк, но не в качестве главного легирующего элемента.

Латуни подразделяют по структуре на α-латуни, состоящие из зерен твердого раствора цинка в меди, и, в которых кроме α-фазы присутствует β΄-фаза – упорядоченный твердый раствор на базе соединения CuZn. По технологическому признаку латуни подразделяют на обрабатываемые давлением или деформируемые, из которых изготовляют листы, ленты, трубы, проволоку, и на литейные – для фасонного литья.

Бронзы подразделяют на оловянные и безоловянные (алюминиевые, кремнистые, бериллиевые, свинцовистые). Многие из них могут применяться как в деформированном, так и в литом виде.

Латуни. Технические латуни содержат до 40-45% цинка. Когда требуется высокая пластичность, повышенная теплопроводность и важно отсутствие склонности к коррозионному растрескиванию, например, при изготовлении радиаторных, конденсаторных и капиллярных трубок, змеевиков, применяют α-латуни с высоким содержанием меди Л96 и Л90. Латуни Л70 (α-латуни) и Л62 и Л60 (α+β΄-латуни) с большим содержанием цинка обладают более высокой прочностью, лучше обрабатываются резанием, дешевле, но хуже сопротивляются коррозии. Наибольшей пластичностью из них обладает латунь Л70. Из этих латуней изготовляют полосы, листы, ленты, прутки, трубы, проволоку и профили различных размеров, а также детали различного назначения для химической аппаратуры, автомобилей и др.

Основными легирующими элементами в многокомпонентных латунях являются Al, Fe, Si, Mn, As, Ni, Sn, Pb. Алюминий, никель, олово и

кремний повышают прочность, коррозионную стойкость и улучшают антифрикционные характеристики. Железо, измельчая зерно, повышает температуру рекристаллизации и твердость. Марганец повышает жаростойкость. Мышьяк предохраняет латуни от обесцинкования. Добавки свинца улучшают обработку резанием.

Многокомпонентные латуни ЛАЖ 60-1-1 и ЛЖМц 59-1-1 обладают высокими коррозионными свойствами в атмосферных условиях, пресной и морской воде и применяются для деталей в судостроении. Более высокой устойчивостью в морской воде обладают латуни, легированные оловом, например, ЛО 70-1 и ЛО 62-1, получившие название морских латуней. Латунь ЛС 59-1 (автоматная латунь) предназначается для изделий, изготовляемых резанием на станках-автоматах.

Литейные латуни содержат те же элементы, что и латуни, обрабатываемые давлением; от последних литейные латуни отличает, как правило, большее легирование цинком и другими металлами. Ниже приведены свойства некоторых литейных латуней.

Недостатком латуней является склонность их к коррозионным поражениям двух видов: обесцинкованию и коррозионному растрескиванию. Склонность к обоим видам повреждений увеличивается с повышением содержания цинка.

Явление обесцинкования заключается в избирательной коррозии в связи со значительно более высокой электрохимической активностью атомов цинка по сравнению с атомами меди. Для снижения склонности к обесцинкованию применяют легирование небольшими количествами фосфора, сурьмы, мышьяка (сотые доли).

Коррозионное растрескивание происходит при наличии внутренних или внешних растягивающих напряжений, под воздействием которых происходит раскрытие трещины и ускоренное разрушение по плоскостям, обогащенным цинком. Скорость коррозионного растрескивания увеличивается при наличии в атмосфере аммиака, сернистого ангидрида и др.