3.8. Медные сплавы

Медь – металл очень мягкий (твердость его в два раза ниже, чем у железа), красного цвета, ковкий, обладает высоким коэффициентом линейного расширения (1,6210 К ) и высокой удельной теплопроводностью (394 Вт / (м×К), а плавится при температуре 1083ºС. Само название «cuprum» медь получила от острова Кипр, где ее добывали древние греки и римляне.

По показателям электропроводности медь принята за эталон (100%) для сравнения с другими техническими металлами.

Медь химически малоактивна. В атмосфере, содержащей H O и CO , на поверхностях медных, бронзовых и латунных изделии образуется патина – пленка зеленоватых оттенков. Патина предохраняет изделие от последующей коррозии и имеет декоративное значение.

Медь хорошо обрабатывается давлением и паяется. Но медь плохо сваривается и затруднена обработка ее резанием.

Медные сплавы делятся по химическому составу (рис. 3.15) на группы:

- латуни, главной добавкой которых является цинк, содержание его может быть до половины состава;

- бронзы, имеющие добавки олова, алюминия, кремния, бериллия и др. химических элементов, (наименование бронзы: свинцовистая, оловяннистая, бериллевая и др. определяется основным легирующим элементом);

- медно - никелевые сплавы.

М едь получают главным образом из обогащенных сульфидных руд. Около 50% меди используется в электротехнике и более 30 % в виде медных сплавов. До 70% меди используется в виде листов, прутков, трубок и проволоки.

Главное применение меди – производство электрических проводов, т.к. примеси существенно снижают электропроводность, то применяют сплавы меди с количеством примесей менее 0,1% (М00; М0; М1).

В последнее время по СНИПу скрытая осветительная электропроводка, закладываемая под штукатурку или гипсокартон, должна применяться только медная, причем трехжильная (три провода: ноль, фаза и заземление). Медная электропроводка значительно дороже алюминиевой, но из-за более высокой электропроводности снижается требуемое сечение, обеспечивается более надежный контакт в электросоединениях и не плавится провод при плохом электроконтакте.

Медь широко используется в теплотехнике (радиаторы, трубки, теплообменники, холодильники) и в вакуумной технике.

Основные сплавы меди - это латуни и бронзы.

Латуни – сплавы меди с цинком (меди от 60 до 90% и цинка от 40 до 10%), они прочнее и менее подвержены окислению, чем технически чистая медь. Латунь легко поддается пластической деформации, обработке давлением и резанием.

При присадке к латуни кремния и свинца повышаются антифрикционные качества сплава.

Обычно для деформируемых латуней в марке, после буквы Л следует цифра, означающая процент меди. Например, латунь Л63 содержит 63% меди. Если еще есть буквы и цифры – это означает наличие и содержание легирующих элементов. Из деформируемых латуней делают листы, ленты, трубы, проволоку.

Бронза – сплав на основе меди, главными компонентами которого являются олово, цинк, никель, свинец, фосфор и марганец. Эти сплавы коррозионностойки, прочны, имеют высокие технологические характеристики. Ряд бронз обладает высокой упругостью и используется для изготовления пружин. Свинцовые бронзы обладают высокими антифрикционными свойствами и используются в подшипниках скольжения машин.

Бронза широко применяется в художественном литье, изготовлении сувениров, юбилейных значков и медалей.

Раньше бронзами называли сплавы меди (80…94%) и олова (20…6%). В настоящее время производят и безоловянистые бронзы.

Медно - никелевые сплавы (константан, копель, манганин и др.) используют для изготовления термопар, мельхиор – для изготовления монет, деталей точной механики и химической аппаратуры.

По способу изготовления деталей сплавы делятся на деформируемые (листы, ленты, трубы, полуфабрикаты для дальнейшей обработки) и литейные (фасонные детали и художественные изделия).

Твердость и прочность медных сплавов в 1,5…3 раза может быть повышена наклепом, который при необходимости может быть снят частично или полностью отжигом (600…700 ºС).

Сплавы обозначаются буквами: Л – латунь; Бр – бронза.

После чего следуют буквы основных элементов, образующих сплав, например: О – олово; Ц – цинк; Мц – марганец; Ж – железо; Ф – фосфор; Б – бериллий; Х – хром и т.д. Цифры, следующие за буквами, указывают количество легирующих элементов. Например, бронза БрОЦ 4-3 имеет следующий состав: олова (О) –4 %; цинка (Ц) – 3%, а меди в ней содержится: 100 – 4 - 3=93%.