Свойства меди

Медь расположена в подгруппе 1В системы Д.И.Менделеева, Ее порядковый номер 29, атомная масса 63,57. Медь плавится при 1083°С и кипит при 2360°С. В меди не обнаружено полиморфных прев­ращений, во всем интервале температур ниже точки плавления она имеет г.ц.к решетку, период которой при 20°С равен 0,31607 нм. Медь относится к тяжелым металлам, ее плотность при 20°С состав­ляет 8,94 г/см³.

Физические свойства меди приведены в табл.1. Модули упругос­ти меди больше, чем у алюминия и магния. Медь - диамагнитный ме­талл с очень небольшой удельной магнитной восприимчивостью, рав­ной 0,086 см³/г при 18°С. Удельное электросопротивление отожженной медной проволоки при 20^иС равно 1,72X10^-6 Ом.см. Примеси, со­держащиеся в меди, снижают ее электропроводность. Наиболее сильно повышают электрическое сопротивление меди фосфор, мышьяк, крем­ний, железо, сурьма и кобальт. Кислород в небольших количествах повышает электропроводность меди ввиду того, что он способствует удалению при плавке окисляющихся примесей из расплава.

Чистейшая медь обладает небольшой прочностью и высокой плас­тичностью. При пластической деформации меди, как и других метал­лов с г.ц.к структурой, происходит скольжение преимущественно по плоскостям 111 в направлениях110. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕДИ С ЛЕГИРУЮЩИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Медь образует непрерывные твердые растворы с соседними по таблице Д.И.Менделеева элементами: золотом» никелем» палладием» платиной, а также с марганцем. Ближайший к меди металл - серебро не обладает неограниченной растворимостью в твердой меди. Из метал­лов с неограниченной растворимостью в меди для легирования исполь­зуют лишь никель и марганец, остальные элементы слишком дефицитны и дороги.

Элементы, сильно отличающиеся по строению и свойствам от ме­ди, полностью не смешиваются с ней в жидком состоянии. К ним от­носятся кислород, селен, теллур, таллий, хром, молибден, вольфрам, тантал, рений, уран.

Влияние примесей на структуру и свойства меди

Структура и свойства меди существенно зависят от присутствую­щих в ней примесей.

По характеру взаимодействия с медью примеси можно разделить на три группы. К первой группе относятся металлы, растворимые в твердой меди. Вторая группа представ­лена элементами, практически нерастворимыми в меди в твердом со­стоянии и образующими с ней легкоплавкие эвтектики (В; , РЬ). Третью группу составляют полуметаллические и металлические элемен­ты, образующие с ней химические соединения.

Элементы первой группы существенно не влияют на свойства ме­ди в тех количествах, которые характерны для металла технической чистоты. В больших количествах некоторые из этих металлов благо­приятно сказываются на свойствах меди и поэтому применяются для легирования.

Примеси, нерастворимые в меди, обычно отрицательно влияют на ее механические и технологические свойства. Наиболее вредное влия­ние оказывает висмут. Висмут - хрупкий металл, и его прослойки по границам зерен приводят к хладноломкости меди и ее сплавов.

Свинец не приводит к хладноломкости меди и ее сплавов, так как он пластичен, но из-за низкой точки плавления эвтектики вызы­вает горячеломкость. Вместе с тем свинец облегчает обработку меди и ее сплавов резанием, так как делает стружку более ломкой. Если хорошая обрабатываемость давлением при высоких температурах не является решающим фактором, то в меди и ее сплавах допускают довольно большое содержание свинца. Кислород присутствует в меди в виде закиси, которая дает с ней эвтектику при 3,4% Си или 0,39% 0₂.

Закись меди неблагоприятно влияет на пластические свойства, технологичность, коррозионную стойкость меди. При отжиге в атмосфере, содержащей водород, атомы водорода диффундируют в медь и реагируют с закисью меди, образуя внутри металла пары воды высокого давления, что вызывает разрушение меди. Это явление называют водородной болезнью. Кислород затрудняет также пайку, сварку и лужение меди.

Сера образует с медью соединение, которое в твердой меди практически не растворяется, поэтому при самых малых содержаниях серы в меди формируется хрупкая эвтектика. Эта эвтектика не вызывает горячеломкости, так как она плавится при высоких температурах, но приводит к хладноломкости, снижает технологическую пластичность при горячей обработке давлением.

Селен и теллур образуют с медью соединения, растворимость которых в меди весьма мала. Эти элементы даже в тысячных долях процента резко ухудшают свариваемость меди, снижают ее пластичность.

Оптимальные температуры рекристаллизационного отжига 500-600°С. При более высоких температурах относительное удлинение меди силь­но уменьшается из-за роста зерна, образования текстуры рекристаллизации.