Тема 1.4 Цветные металлы и их сплавы «Сплавы на медной основе»

В технике используют сплавы меди с цинком, оловом, алюминием, бериллием, кремнием, марганцем, никелем, свинцом. Легирование меди обеспечивает повышение ее механических, технологических и антифрикционных свойств.

Сплавы меди с цинком называют латунями и томпаками, все другие ее сплавы, за исключением сплавов с никелем, называют бронзами.

Латуни по сравнению с медью прочнее и тверже, устойчивее к коррозии и обладают жидкотекучестью.

Существуют также сложные (специальные) латуни, содержащие железо, марганец, никель, олово, кремний. Массовое содержание легирующих компонентов в специальных латунях не превышает 7—9 %.

Наименование	Марка	Область применения
Латуни, обрабатываемые давлением
Томпак Латунь Латунь марганцево-алюминиевая	Л96 Л63 ЛМцА57-3-1	Для изготовления лент, полос, труб Для изготовления листов, лент, полос, труб, прутков , фольги, про­волоки Для изготовления поковок
	Латуни литейные
Латунь алюминиево-железная Латунь марганцево-оловянно-свинцовая Латунь алюминиевая	ЛАЖ1-1 ЛМцОС58-2-2 ЛА67-2.5	Для арматуры, втулок, подшипни­ков Для изготовления шестерен Для коррозионно-стойких деталей, работающих в морской воде

Таблица 1 Марки латуней

По ГОСТу латуни обозначают буквой Л и цифрой, указывающей массовое содержание меди в сплаве в процентах. Латуни, содержа­щие до 10 % цинка, называют томпаком, свыше 10 до 20 % —полу­томпаком. Обозначение легирующих элементов следующее: Ж — Железо, Мц—марганец, Н—никель, О—олово, К—кремний, С — свинец; массовое содержание легирующего элемента указывается цифрами. Например, марка ЛМцЖ55-3-1 обозначает марганцево-железную латунь, содержащую около 55 % Cu, 3 % Mn и 1 % Fe (остальное—цинк).

Легирующие элементы (кроме свинца) увеличивают прочность, но уменьшают пластичность сплавов. Свинец улучшает антифрик­ционные свойства и обрабатываемость резанием.

Латуни, как и все сплавы цветных металлов, делят на литейные (для фасонного литья) и деформируемые (обрабатываемые прокаткой, прессованием, волочением). Наклепанные (нагартованные) латуни в присутствии влаги (а также кислорода, аммиака) растрескиваются; для предотвращения этого их отжигают при 250—300 °С. В табл. 1 приведены некоторые марки латуней.

Важнейшими бронзами являются оловянные, алюминиевые, кремнистые, никелевые.

Оловянные бронзы обладают высокой коррозионной стойкостью, жидкотекучестью и повышенными антифрикционными свойствами. Из них изготовляют главным образом отливки.

Простые оловянные бронзы применяют редко; в стандартных литейных бронзах массовое содержание олова не превышает 6 %, деформируемые бронзы содержат до 8 % Sn.

По ГОСТу оловянные бронзы маркируются буквами БрО и циф­рой, показывающей массовое содержание олова; последующие буквы и цифры показывают наличие и массовое содержание в бронзе дополнительных элементов, для обозначения которых применяют те же буквы, что и при маркировке специальных латуней. Кроме того, цинк обозначают буквой Ц, а фосфор —Ф. Например, маркировка БрОЦС6-6-3 обозначает оловянно-цинково-свинцовую бронзу, со­держащую около 6 % Sn, 6 %'Zn и 2 % Pb (остальное — медь).

Цинк повышает жидкотекучесть бронз, плотность отливок, их прочность, улучшает свариваемость. Свинец улучшает антифрик­ционные свойства, обрабатываемость резанием, никель способствует повышению коррозионной стойкости и прочности.

Среди сплавов на медной основе оловянные бронзы имеют самую низкую литейную усадку (около 1 %) и лучшую жидкотекучесть. Деформируемые бронзы имеют хорошую пластичность; они выпу­скаются в виде полос, лент, прутков, проволоки, трубок. В табл. 2 приведены некоторые марки бронз, область их применения.

Таблица 2.Марки бронзы

Наименование	Марка	Область применения
Оловянно-цинковая бронза (обрабатываемая давлением) Оловянно-цинково-свинцовая бронза (литейная) Оловянно-цинково-свинцово-никелевая бронза (литейная) Алюминиевая бронза (обра­батываемая давлением) Алюминиево-железо-свинцовая бронза (литейная) Кремниемарганцевая бронза (обрабатываемая давлением)	БрОЦ4-3 БрОЦС5-7-5 БрОЦСНЗ-7-5-1 БрА7 БрАЖС7-1,5-1,5 БрКМцЗ-1	Ленты, полосы , прутки, проволока для пружин Вкладыши подшипников Арматура, устойчивая к морской воде, а также работающая под давлением до 2500 кПа Ленты, полосы Отливки с высокими тре­бованиями по шерохова­тости поверхности после обработки резанием Проволока, прутки, лен­ты

В алюминиевых бронзах содержится до 11 % А1. По структуре эта бронза в основном (до 9,7 % А1) однофазная и представляет собой твердый раствор алюминия в меди. Она устойчива к коррозии, износу, более пластична, чем оловянная бронза; недостатком является большая литейная усадка (2,3 %) и пониженная жидко­текучесть.

Добавка к алюминиевой бронзе железа, марганца еще больше повышает ее механические свойства.

Кремнистая бронза содержит 2—3 % Si и относится к однофаз­ным сплавам — твердым растворам, является литейной, имеет вы­сокую прочность и успешно заменяет во многих случаях оловянную бронзу; ее свойства улучшают добавками марганца, никеля и др.

Медно-никелевые сплавы маркируются буквой М, а по легиру­ющим элементам как бронзы. Константан МНМц40-1,5 имеет боль­шое электрическое сопротивление и применяется в виде проволоки и лент в реостатах, электроизмерительных приборах. Мельхиор МНЖМпЗО-1 -1 имеет высокую коррозионную стойкость, применяется для теплообменных аппаратов, работающих в морской воде.

Монель-металл НМЖМц29-2,5-1,5 — сплав на основе никеля, отличается высокой коррозионной стойкостью в агрессивных сре­дах, широко применяется в судостроении, электротехнике и других отраслях промышленности.