4.6. Сплавы на основе меди

Медь – металл красновато-розового цвета с кристаллической ГЦК решеткой, полиморфных превращений не имеет. Температура плавления 1083 ^оС, плотность 8,9 г/см³. Медь обладает хорошей технологичностью, она прокатывается в тонкие листы, проволоку, хорошо паяется и сваривается. Отожженная медь имеет _в = 220 МПа, _0,2 = 75 МПа,  = 50%,  = 75%, НВ = 550. Понижение температуры до –50 ^оС не оказывает влияния на механические свойства меди.

Медь характеризуется высокой теплопроводностью и электропроводимостью, пластичностью и коррозионной стойкостью. Примеси снижают все эти свойства. 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).

Холодная пластическая деформация (достигающая 90% и более) увеличивает прочность, твердость, предел упругости, но снижает пластичность и электрическую проводимость. Для снятия наклепа проводят отжиг при температуре 550 – 600 ^оС в восстановительной атмосфере, так как медь легко окисляется при нагреве.

По электропроводимости и теплопроводности медь занимает второе место после серебра.

Медь указанных марок поставляется в виде проката (проволоки, полос, прутков) либо в отожженном, либо в нагартованном (упрочненном) состоянии. Отожженную медь используют для обмоточных поводов и кабельных изделий, а нагартованную - для подвесных токонесущих и контактных проводов, коллекторных пластин.

Недостатки меди: высокая плотность, плохая обрабатываемость резанием и низкая жидкотекучесть.

Сохраняя положительные качества меди, медные сплавы обладают хорошими механическими, технологическими и антифрикционными свойствами. Повышая прочность медных сплавов, легирующие элементы практически не снижают, некоторые из них (Zn, Sn, Al) увеличивают пластичность. Относительное удлинение некоторых сплавов достигает 65%. Временное сопротивление разрыву большинства медных сплавов лежит в интервале 300 – 500 МПа, что соответствует низкоуглеродистым нелегированным сталям. И только бериллиевые бронзы после термической обработки достигают _в = 1100 - 1200 МПа.

По технологическим свойствам медные сплавы подразделяют на деформируемые (обрабатываемые давлением) и литейные. По способности упрочняться – на упрочняемые и не упрочняемые термической обработкой. По химическому составу медные сплавы подразделяют на две основные группы: латуни и бронзы.

4.6.1. Латуни

Латунями называются сплавы меди с цинком. Они бывают двойными(простые) и многокомпонентными (легированные). Двойные латуни маркируются буквой Л (латунь) и цифрами, показывающими среднее содержание меди в процентах. Латуни с содержанием меди 90% и более называются томпаком (например Л96), при 80 – 85% меди – полутомпаком (например Л80).

Повышение содержания цинка удешевляет латуни, улучшает их обрабатываемость резанием, способность прирабатываться и противостоять износу. При этом уменьшается теплопроводность и электрическая проводимость до 20 –50 % от характеристик меди.

Они выпускаются в основном в виде холоднокатаных полуфабрикатов: полос, лент, проволоки, листов, из которых изготавливают детали методом холодной вытяжки (радиаторные трубки, трубы, сильфоны). А также идут на изготовление деталей, не требующих высокой твердости (шайбы, втулки, уплотнительные кольца).

Латунь Л70 – называется гильзовая латунь и идет на изготовление снарядных гильз.

Легированные латуни, из за малой пластичности, выпускают в виде горячекатаных полуфабрикатов (листов, прутков, труб). Из них изготавливают также втулки, гайки, тройники, токопроводящие детали электрооборудования и др.

Литейные латуни, как правило, содержат большое количество цинка и легирующих элементов. Например литейная латунь ЛЦ40Мц3А содержит 40% цинка, 3% марганца, 1% алюминия.

Добавление кремния улучшает жидкотекучесть и свариваемость латуней. Кремнистые латуни (ЛК80-3) характеризуются высокой прочностью, пластичностью и вязкостью не только при нормальных температурах, но и при пониженных температурах ( до –183 ^оС). Они применяются для изготовления арматуры, деталей приборов в судостроении, подвергающихся воздействию морской воды.

Латунь марганцевожелезная ЛМцЖ55-3-1 (бронза Рюбеля) имеет _в  500 МПа,   10%, НВ = 100 коррозионно-стойкая в морской воде. Применяется для изготовления валов, штоков и литья массивных деталей, в том числе гребных винтов и их лопастей.

Оловянистые латуни, имеющие высокую коррозионную стойкость, (ЛО70-1) называют морскими и широко применяются в морском и речном судостроении.

Сплав меди с никелем (15 – 20%) и цинком (20 – 30%) называется мельхиор.