61 Классификация и св –ва медных сплавов

Медь — металл красного, в изломе розового цвета. Температура плавления 1083 °С. Кристаллическая решетка ГЦК с периодом Плотность меди 8,94 г/см³. Медь обла­дает высокими электропроводимостью и теплопроводностью¹. В зависимости от чистоты медь изготовляют следующих марок: МОО (99,99 % Си), МО (99,97 % Си), Ml (99,9 % Си),-М2 (99,7 % Си), МЗ (99,50 % Си). Присутствующие в меди примеси оказывают большое влияние на ее свойства.

По характеру взаимодействия примесей с медью их можно разделить на три группы.

1. Примеси, образующие с медью твердые растворы: Ni, Zn, Sb, Sn, Al, As, Fe, P и др.; эти примеси (особенно Sb и As) резко снижают электропроводимость и теплопроводность меди, поэтому для проводников тока применяют медь МО и Ml, содержащую <;0,002 % Sb и -<0,002 % As. Сурьма, кроме того, затрудняет горячую обработку давлением.

2. Примеси Pb, Bi и другие, практически не растворимые в меди,образуют в ней легкоплавкие эвтектики, которые, выделяясьпо границам зерен, затрудняют обработку давлением При содержании 0,005 % Bi медь разрушается при горячей обработке давлением; при более высоком содержании висмута медь становится, кроме того, хладноломкой; на электропроводи­ мость эти примеси оказывают небольшое влияние.

3. Примеси кислорода и серы, образующие с медью хрупкие химические соединения Сu_аО и Cu_aS, входящие в со­ став эвтектики. Кислород, находясь в растворе, уменьшает элек­тропроводимость, а сера не влияет на нее. Сера улучшает обра­ батываемость меди резанием, а кислород, если он присутствует в меди, образует закись меди и вызывает «водородную болезнь».

Медь хорошо сопротивляется коррозии в обычных атмосфер­ных условиях, в пресной и морской воде и других агрессивных средах, но обладает плохой устойчивостью в сернистых газах и аммиаке.

Механические свойства меди в литом состоянии: о_в = 160 МПа, (Т₀₍₂ == 35 МПа, б = 25 %; в горячедеформированном состоянии а_в = 240 МПа, о_м* = 95 МПа, 6 = 45 %. Путем холодного де­формирования предел прочности может быть повышен до 450 МПа (проволока) при снижении относительного удлинения до 3 %.

Медь легко обрабатывается давлением, но плохо резанием, и имеет невысокие литейные свойства из-за большой усадки. Медь плохо сваривается, но легко подвергается пайке. Ее при­меняют в виде листов, прутков, труб и проволоки

. СПЛАВЫ НА ОСНОВЕ МЕДИ

Различают две основные группы медных сплавов: 1) латуни — сплавы меди с цинком; 2) бронзы — сплавы меди с другими элементами, в числе которых, но только наряду с дру­гими, может быть и цинк. Медные сплавы обладают высокими ме­ханическими и техническими свойствами, хорошо сопротивляются износу и коррозии. Принята следующая маркировка медных сплавов. Сплавы обозначают буквами «Л» — (латунь) или «Бр» (бронза), после чего следуют буквы основных элементов, образую­щих сплав. Например, О — олово, Ц — цинк, Мц — марганец, Ж — железо, Ф — фосфор, Б — бериллий, X — хром и т. д. Цифры, следующие за буквами, указывают количество легирую­щего элемента.

Латуни, Латунями называют двой­ные или многокомпонентные сплавы на основе меди, в которых основным легирующим элементом является цинк.

Предельная раствори­мость цинка в меди составляет 39 %

Технические латуни содержат до 40—45 % Zn

К однофазным (пластичным)-латуням, деформируемым в хо­лодном и горячем состоянии, относятся Л96 (томпак), Л80 (полу-томпак) и Л68, имеющая наибольшую пластичность. Двухфаз­ные — менее пластичны в холодном состоянии. Эти латуни подвергают горячей обработке давлением

Однофазные альфа-латуни после отжига имеют а_в = 250ч-350 МПа и б = 50-^55 % , а двухфазные — о_в - 400-М50 МПа и б = 35-J-40 % . Прочность однофазной латуни может быть значительно повышена холодной пластической деформацией (а_в = 450--700 МПа), однако пластичность резко снижается (6 — 34-5 %).

Двухфазные латуни нередко легируют Al, Fe, Ni, Sn, Mn, Pb и другими элементами. Такие латуни называют специальными, или многокомпонентными. Введение легирующих элементов (кроме никеля) уменьшает растворимость цинка в меди и способствует образованию В'-фазы, поэтому специальные латуни чаще двух­фазные Никель увеличивает растворимость цинка в меди. Легирующие элементы увели­чивают прочность (твердость), но уменьшают пластичность латуни.

Свинец облегчает обрабатываемость резанием и улучшав антифрикционные свойства. Сопротивление коррозии повышают Al, Zn, Si, Mn и Ni.

Латуни в наклепанном состоянии или с высокими остаточными напряжениями и содержащие свыше 20 % Zn склонны к корро­зионному («сезонному») растрескиванию в присутствии влаги, кислорода и аммиака. Для предотвращения растрескивания полу­фабрикаты из латуни указанных составов отжигают при 250— 650 °С, а изделия из латуни — при 250—270 °С.

Все латуни по технологическому признаку подразделяют на две группы: деформированные, из которых изготовляют листы, ленты, трубы, проволоку и другие полуфабрикаты, и литейные — для фасонного литья.

Литейные латуни обладают хорошей жидкотекучестью, мало склонны к ликвации и обладают антифрикционными свойствами.

Когда требуются высокая пластичность, повышенная тепло­проводность и важно отсутствие склонности к коррозионному растрескиванию, применяют а-латуни с высоким содержанием меди (Л96 и Л90). Латуни Л62, Л60~, Л59 (а + р'-латуни) с боль­шим содержанием цинка обладают более высокой прочностью, лучше обрабатываются резанием, дешевле, но хуже сопротивля­ются коррозии. Наибольшей пластичностью обладает а-латунь (Л68), которую чаще используют для изготовления деталей штамповкой.