46. Медь и сплавы на её основе

Медь - металл красновато-розового цвета, имеет кристаллическую решетку ГЦК с периодом а=0,3608 нм. Полиморфизмом не обладает. Температура плавления меди - 1083 °С - ниже, чем у железа, но медь имеет более высокую плотность (8,96 г/см³). Медь обладает хорошей технологичностью, прокатывается в тонкие листы, ленту. Из нее получают тонкую проволоку, она легко полируется, хорошо паяется и сваривается. Однако, она плохо обрабатывается резанием из-за высокой вязкости, имеет низкие литейные свойства, большую усадку.

Медь характеризуется высокими электро- и теплопроводностью, пластичностью и коррозионной стойкостью в атмосфере, воде и ряде других агрессивных сред. В зависимости от содержания примесей в соответствии со стандартами различают следующие марки меди: М 00 (99,99% меди), М 0 (99,97% меди), М 1 (99,9% меди), М 2 (99,7% меди), М 3 (99,5% меди).  Примеси снижают электротехнические свойства и коррозионную стойкость меди. Примеси в меди можно разделить на 3 группы: 1. Растворимые в меди элементы - Al, Fe, Ni, Sn, Zn, Ag - повышают прочность и твердость меди и используются в качестве легирующих добавок; 2. Нерастворимые элементы - Pb, Bi - ухудшают механические свойства меди и однофазных сплавов на ее основе. Они образуют легкоплавкие эвтектики, располагающиеся по границам зерен основной фазы, что вызывает красноломкость. Отрицательное их влияние проявляется уже при малых содержаниях (висмута - в тысячных, а свинца - в сотых долях процента). Висмут охрупчивает медь и ее сплавы. Свинец, снижая прочность, не вызывает охрупчивания. более того, свинец повышает антифрикционные свойства и обрабатываемость резанием медных сплавов, поэтому применяется для легирования двухфазных сплавов. 3. Нерастворимые примеси O, S, Se, Tl присутствуют в меди и ее сплавах в виде промежуточных фаз (например, Cu₂O, Cu₂S), которые образуют с медью эвтектики с высокой температурой плавления и не вызывают красноломкости. Кислород при отжиге меди в среде водорода вызывает “водородную болезнь”, которая может привести к разрушению металла под нагрузкой.

Конструктивные медные сплавы подразделяют на 2 основные группы: 1. Латуни - это сплавы на основе меди, основным легирующим элементом которых является цинк; 2. Бронзы - это сплавы на основе меди, основными легирующими элементами которых являются иные, кроме цинка, компоненты, прежде всего: олово (оловянные бронзы); алюминий (алюминиевые бронзы); кремний (кремнистые бронзы); бериллий (бериллиевые бронзы); свинец (свинцовые бронзы). Кроме основных легирующих элементов, в состав медных сплавов входят и другие компоненты, вводимые для повышения определенных их свойств. Латуни маркируют буквой Л, после которой указывают последовательно буквенные символы легирующих элементов (заглавными буквами русского алфавита). Далее числами, разделенными тире, указывают вначале среднее содержание меди, а затем - содержание иных, кроме цинка, легирующих элементов. Следовательно, содержание основного легирующего элемента латуней - цинка - в маркировке не указывается (и символ цинка также отсутствует) и определяется путем вычитания из 100% суммарного содержания меди и других элементов (по маркировке). В отсутствие иных, кроме цинка, легирующих элементов марка латуни обозначается буквой Л и двумя цифрами, указывающими содержание меди, например, латунь Л 90. Это так называемые двойные, или простые, латуни. Бронзы маркируют буквами Бр, вслед за которыми, как и в латунях, следуют последовательно символы всех без исключения легирующих элементов. После всех символов в той же последовательности указывается процентное содержание соответствующих элементов. В отличие от латуней, в маркировке бронз содержание основного компонента - меди- не указывается. Оно определяется по разнице между 100% и суммарным содержанием легирующих элементов. Легирующие элементы при маркировке медных сплавов имеют следующие символы: цинк - Ц, олово - О, марганец - Мц, железо - Ж, фосфор - Ф, бериллий - Б, алюминий - А, кремний - К, никель - Н, свинец - С, хром - Х и т.д. Примеры маркировки медных сплавов: - ЛС 59-1 - латунь, содержащая 59% Cu, 1% Pb, 40% Zn; - ЛЖМц 59-1-1 - латунь, содержащая 59% Cu, 1% Fe, 1% Mn, 39% Zn: - Бр ОЦСН 3-7-5-1 - бронза, содержащая 3% Sn, 7% Zn, 5% Pb, 1% Ni, 84% Cu: - Бр А 5 - бронза, содержащая 5% Al и 95% Cu.