Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки

Общего назначения

Для изготовления обмоток электрических машин с жидко­ стным охлаждением

Для изготовления волноводов

В электронной технике

Для специальных целей

Общего назначения

Для электромагнитных расцепителей Для токоведущих

соединительных шин обмоток статора тур­ богенераторов с водя­ ным охлаждением Для водоохлаждаемых индукторов электро­ печей Для электротехниче­

ских целей Для выпрямительных

блоков с жидкостным охлаждением

Прутки

Проволока - электротехническая

Проволока - электротехни­ ческая

Проволока Ml кремерная

Проволока для Ml электротехни­ ческих целей

Принципиальная технологическая схема производства деформированных полуфабрика­ тов приведена на рис. 1.24.

Металлургические заводы выпускают ка­ танку диаметром 5...22 мм, получаемую из кислородсодержащий и бескислородной меди горячей прокаткой вайербарсов, а также с ис­ пользованием непрерывных процессов, совме­ щающих плавку, литье и прокатку. В настоя­ щее время еще некоторое количество катанки получают традиционным способом горячей прокатки вайербарсов. Для прокатки применя­ ют различные типы станов: линейные, комби­ нированные (линия черновых и линия чисто­ вых клетей), полунепрерывные (непрерывной является черновая группа), непрерывные.

Современная технология производства катанки из вайербарсов и литых заготовок включает: нагрев слитков до температуры 900 °С, деформацию на многоклетьевых не­ прерывных и полунепрерывных станах до 0 5...22 мм. После выхода из стана проволоч­ ная заготовка охлаждается водой и сматывает­ ся в бухты, которые направляются в травиль­

ное отделение и далее на контроль физических и механических свойств и содержания кисло­ рода. В последние годы широкое распростра­ нение при производстве проволочной заготов­ ки получили непрерывные процессы, совме­ щающие плавку, литье и горячую прокатку. Наибольшие успехи в этом направлении дос­ тигнуты фирмами США и Бельгии, которые используют три метода, совмещающие в одном технологическом цикле плавку, литье и про­ катку: «Саутувайр Континоус род» (SCR) США, «Контирод» Бельгия и «Дип-Форминг» США [101, 104].

Основным видом медных полуфабрика­ тов является проволока. Волочением получа­ ют проволоку круглого, прямоугольного (плющенная) и фасонного сечений. Проволока наматывается на катушки, шпули, барабаны и пр. и поставляется потребителю по ГОСТ 2112. Плоская (плющенная) и фасонная про­ волока может поставляться в виде прямых отрезков. В табл. 1.38 приведены механиче­ ские свойства отожженной проволоки диа­ метром 0,2...0,5 мм.

1.38. Механические свойства медной проволоки (ГОСТ 22666-77)

Плоский прокат получают горячей и хо­ лодной прокаткой. Катаные полуфабрикаты подразделяются на плиты, доски, аноды, лис­ ты, ленты, полосы и фольгу. Плиты получают главным образом горячей прокаткой. Листы поставляются горяче- и холоднокатаными. Размеры и свойства листов регламентированы ГОСТ 495-92. Полосы и ленты поставляются по ГОСТ 495-92 и 1173-93, медная фольга поставляется по ГОСТ 5638-75. Высокие тре­ бования по допускам предъявляются к радиа­ торной ленте, оценку качества которой прово­ дят также по микроструктуре. Из бескислород­ ной меди производятся ленты с высокой элек­ тропроводностью большой длины и жесткими допусками по толщине (ГОСТ 15471-77).

Трубы в объеме производства медных де­ формированных полуфабрикатов занимают второе место после проволоки, они поставля­

ются в соответствии с ГОСТ 617-90 и 15040-77.

1.5.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Втабл. 1.39 приведены важнейшие тех­ нологические свойства меди, а также дана ка­ чественная оценка технологических процессов изготовления изделий из меди марки Ml раз­ личной степени очистки.

Обработка давлением. Медь пластична

ихорошо деформируется всеми способами обработки давлением. Бескислородная медь и

медь, раскисленная фосфором с малым остат­ ком раскислителя, по деформируемости в го­ рячем и холодном состоянии превосходит ки­ слородсодержащую медь (Ml, М2, М3), осо­ бенно огневого рафинирования. Кислородсо­ держащую медь (слитки, заготовки) нагревают до 875...900°С, продолжительность нагрева зависит от толщины слитка и составляет 15...20 мин на каждые 25 мм толщины. Мини­ мальная температура окончания горячей про­ катки - 700 °С. Ниже этой температуры кисло­ родсодержащую медь обрабатывать не реко­ мендуется во избежание растрескивания заго­ товок.

Кислород наиболее вредная примесь меди и ее сплавов. Он понижает технологическую пластичность меди, ухудшает ее коррозионную стойкость, затрудняет процессы пайки и свар­ ки.

охлаждении может оставаться в растворе. Со­ гласно имеющимся сведениям, при температу­ ре 900 °С в твердом растворе находится 0,002% кислорода (см. рис. 1.5). При медлен­ ном охлаждении кислород выделяется из твер­ дого раствора в виде дисперсных частиц закиси меди Си2 0. Характерная особенность поверх­ ностной зоны, обогащенной кислородом, - меньший размер зерен по сравнению с основ­ ным металлом. При температурах ниже 600 °С образуется малопластичный слой оксидов, который при пластической деформации от­ слаивается. При высокотемпературном отжиге (800 °С) на воздухе образуется слой из не­ скольких оксидов (на внешней поверхности - СиО, в зоне контакта с металлом - Си2 0), ко­ торый даже при быстром охлаждении прочно удерживается на поверхности меди, при со­ держании фосфора более 7* 10^ % (по массе) оксидная пленка отслаивается. Глубина про­ никновения кислорода в бескислородную медь зависит от содержания в ней серы: с повыше­ нием содержания серы интенсивность диффу­ зии кислорода в меди возрастает.

Учитывая вредное влияние кислорода на свойства меди, необходимо четко соблюдать технологию горячей деформации и термиче­ ской обработки различных марок меди.

Горячую деформацию слитков из кисло­ родсодержащей меди проводят с небольшими обжатиями за проход. Бескислородную медь обрабатывают с максимальными обжатиями при прокатке или ударными средствами при максимальной силе при ковке.

Прокатка проволочной заготовки из ки­ слородсодержащей меди на высокоскоростных станах проводят начиная с 920 °С, температура окончания прокатки 750...780°С. Слитки (за­ готовки) из бескислородной меди нагревают в нейтральной или восстановительной атмосфере до температур порядка 800...850°С. Нагрев слитков кислородсодержащей меди до 850...900 °С следует проводить в нейтральной или окислительной атмосфере, так как медь, содержащая кислород, подвержена водородной болезни. При нагреве меди в восстановитель­ ной атмосфере (в средах, содержащих Н2, СН4 , и др. газы) соединения диссоциируют и обра­ зуется атомарный водород, который обладает высокой диффузионной подвижностью в твер­ дой меди. Водород быстро диффундирует вглубь металла и взаимодействует с закисью меди. Образующиеся пары воды не растворя­

ются в твердой меди и создают высокое давле­ ние в микрообъемах металла, достаточное для образования несплошностей, надрывов, тре­ щин, из-за чего резко снижается пластичность и прочность.

Склонность к водородной болезни (ГОСТ 15471-77) оценивают путем отжига образцов в виде пластин в атмосфере водорода при 825...

875 °С (40 мин) с последующим их визуальным осмотром и испытанием на перегиб.

Кроме кислорода к вредным примесям, ухудшающим деформируемость меди, отно­ сятся Bi, Pb и S. Висмут и свинец практически не растворимы в твердой меди и образуют лег­ коплавкие эвтектики с температурами плавле­ ния 270 и 326 °С соответственно. Склонность висмута выпадать по границам зерен усугубля­ ет отрицательное влияние этого элемента. Со­ держание Bi’ > 0,005 % приводит к горячеломкости меди при горячей прокатке. С увеличе­ нием содержания висмута медь становится хрупкой и при комнатной температуре.

Свинец влияет на деформируемость меди в горячем состоянии несколько слабее висмута, поэтому его содержание в меди допускается в ббльших количествах (см. табл. 1 .1 ).

Сера в небольших количествах (до 0,005 %) оказывает незначительное влияние на деформируемость в горячем и холодном со­ стоянии, при увеличении содержания серы технологическая пластичность меди ухудшает­ ся. Во всех марках технической меди остаточ­ ное содержание висмута, свинца и серы сни­ жено до безопасного уровня (см. табл. 1 .1 ) и обязательно контролируется: все полуфабрика­ ты технической меди поставляются с гаранти­ рованным остаточным содержанием этих элементов.

Примеси Ag, As, Cd, Fe, Ni, Sn, и Zn, ко­ торые присутствуют в небольших количествах в меди огневого рафинирования, не оказывают влияния на деформируемость меди в горячем и холодном состоянии.

Допустимая суммарная деформация при холодной обработке давлением (прокатка, во­ лочение) для бескислородной меди высокой чистоты составляет 96 % [9, 101].

Медь хорошо штампуется, но при этом необходимо иметь в виду, что в отожженном состоянии она отличается значительной анизо­ тропией механических свойств (рис. 1.26), вы­ зывающей образование фестонов при глубокой вытяжке.