5.1. Мідь та її сплави
Мідь – пластичний метал червонуватого кольору. Вона, як золото і срібло, в надрах землі зустрічається в самородках. Але незважаючи на те, що в земній корі її небагато (0,01%), мідь не розсіяний метал і концентрується в рудах.
Густина міді 8,9 г/см3, температура плавлення 1083oC, комірка ГЦК, поліморфні перетворення відсутні. Твердість міді 85 – 115 НВ.
За властивостями мідь близька до срібла і золота. На повітрі вона майже не окислюється, має високу пластичність, електро- і теплопровідність. Тому майже половина міді використовується в електрорадіотехніці для виготовлення провідників – монтажного і обмоткового дроту, струмонесучих деталей приладів та апаратів тощо.
Електропровідність міді дуже залежить від домішок. Навіть незначний вміст домішок різко зменшує електропровідність міді. Якщо в мідь внести метал з більшою провідністю (наприклад, срібло), то електро-провідність зменшиться. Тому мідь, яка використовується для виготовлення провідників, повинна бути надзвичайно чистою. Очищають її шляхом електролізу. Тому чисту мідь називають електролітичною.
Шкідливими домішками в міді є вісмут, свинець, сірка і кисень.
Вісмут і свинець з міддю утворюють легкоплавкі евтектики, які розташовуються по границях зерен і спричинюють руйнування при обробці тиском в гарячому стані. Допускається в міді вісмуту до 0,002%, а свинцю до 0,005%.
Сірка і кисень знижують пластичність міді. Крім того, кисень при певних умовах може привести до «водневої хвороби» міді. Кисень з’єднується з міддю, утворюючи оксид міді, який зосереджується на границях зерен. Якщо з такої міді виготовити деталь, яка буде працювати в нагрітому стані та присутності водню, то водень проникає на границю зерен і взаємодіє з оксидом міді, утворюючи пари води, які створюють тиск, достатній для розтріскування поверхні деталі.
Мідь високої чистоти позначають МОО (99,99%), МО (99,95%), технічної – М1, М2, МЗ, М4 (99,9; 99,7; 99,5; 99%).
Властивості міді значною мірою залежать від попередньої обробки деформуванням, теплом (відпалена) тощо. Проте, в усіх випадках мідь має малу міцність. Тому в техніці частіше використовують не мідь, а її сплави – латунь і бронзу.
Латунь – це сплав міді з цинком. В системі мідь-цинк (рис. 5.1) утворюється 6 фаз: α, β, γ, δ, ε, η.
Практичне значення мають латуні з вмістом цинку 42 – 43%. При такому вмісту цинку досягається найбільша пластичність та міцність (рис. 5.2).
При вмісті цинку до 39% латуні однофазні, до 46% – двофазні.
Рис. 5.1
Рис. 5.2