Раздел 6. Цветные металлы и сплавы

6.1. Медь и сплавы на основе меди

Медь - металл красноватого цвета с ГЦК кристаллической решеткой. Плот­ность Си равна 8890 кг/м³. При 1083 °С медь плавится. Она обладает высокой электро- и теплопроводностью, коррозионно-стойка в сухой атмосфере (Си при­мыкает к группе благородных металлов). Механические свойства меди характе­ризуются высокой пластичностью и невысокими прочностью и твердостью.

В технике наряду с чистой медью широко используются ее сплавы. Наи­большее распространение получили сплавы меди с цинком, называемые латунями, и сплавы с другими элементами (Sn, Si, Al, Be и т. д.), получившие название бронзы.

Цинк растворяется в меди до концентрации 39 %, образуя твердый раствор а (соответствующие ему сплавы называют α-латунями). Чем больше в α-латуни цинка, тем выше прочность и пластичность сплава. Увеличение концентрации Zn сверх 39 % приводит к появлению в структуре сплава фазы β-твердого раствора на базе химического соединения CuZn с электронным типом связи. Прочность сплавов α + β по мере возрастания содержания цинка увеличивается, а пластич­ность убывает. При концентрации Zn более 45 % сплав становится однофазным твердым раствором β. Такие сплавы хрупки и практического применения не имеют.

Кроме основных компонентов (Си и Zn) латунь может содержать легирую­щие элементы (Al, Fe, Pb, Sn и т.д.).

Деформируемые латуни маркируют буквой Л и следующими за ней обозна­чениями легирующих элементов, если таковые имеются. Затем следуют группы чисел, первое из которых указывает на концентрацию меди, а каждое из после­дующих - на содержание соответствующего легирующего элемента. Концентра­ция цинка определяется по разности. Например, сплав Л62 содержит 62 % Си и 38 % Zn; ЛАН59-3-2 содержит 59 % Си, 3 % А1, 2 % Ni и 36 % Zn.

В марках литейных латуней в явной форме указывается содержание цинка (содержание меди определяют по разности). Числа, соответствующие процентной концентрации цинка и легирующих элементов, следуют непосредственно за бук­венными символами. Например, сплав ЛЦ40МцЗА содержит 40 % Zn, 3% Мп, 1 %А1, и 56% Си.

Принципы маркировки бронз в общем близки с маркировкой латуней. Раз­личия состоят в том, что на первом месте в марке пишут не Л, а Бр, кроме того, ни в деформируемых, ни в литейных сплавах не указывают в явной форме кон­центрацию меди, имея в виду, что она всегда является основой сплава. Например, сплав БрОЦС 4-4-17 - деформируемая бронза, содержащая 4% Sn, 4 % Zn, 17 % Pb, основа сплава - медь; сплав БрОЗЦ12С5 - литейная бронза, содержащая 3 % Sn, 12 % Zn, 5 % Pb, основа сплава Си.

Сплавы меди широко применяют для изделий, обладающих высокой тепло­проводностью (различная теплообменная аппаратура, например, сплавы Л62, Л68), электрической проводимостью (контакты, детали реле, токопроводящая арматура и др.), коррозионной стойкостью (паровая и водяная арматура, напри­мер, морская латунь ЛО70-2, бронзы Бр05Ц5С5, БрОЗЦ7С5Н). Оловянистые, оловянисто-цинково-свинцовистые, алюминиевые, свинцовистые бронзы, крем­нистые и марганцовистые латуни, например, БрО10Ф1, БрСЗО, ЛЦ16К4 приме­няют для изготовления вкладышей подшипников скольжения. Бериллиевые брон­зы, например БрБ2, применяют для изготовления ответственных пружин, мем­бран, пружинящих контактов.