- •Содержание
- •Введение
- •1. Общие сведения о цветных металлах и сплавах
- •1.1 Классификация и свойства чистых металлов
- •1.2. Цветные сплавы
- •1.1.3. Термическая обработка цветных сплавов
- •1.3. Принципы разработки литейных сплавов
- •1.3.1. Общие положения синтеза сплавов
- •1.3.2. Оптимизация состава сплавов
- •2. Легкие цветные сплавы
- •2.1. Алюминиевые сплавы
- •2.1.1. Состав и свойства первичного алюминия
- •2.1.2. Классификация и маркировка алюминиевых сплавов
- •2.1.3. Взаимодействие алюминия с другими элементами
- •2.1.4. Литейные алюминиевые сплавы
- •2.1.5. Новые поршневые сплавы и режимы их термической обработки
- •2.2. Магниевые сплавы
- •2.2.1. Состав и свойства первичного магния
- •2.2.2. Выбор основы и легирующих элементов
- •2.2.3. Классификация магниевых сплавов
- •2.2.4. Литейные магниевые сплавы
- •2.2.5. Сверхлегкие магниевые сплавы.
- •2.3. Титановые сплавы
- •2.3.1. Состав и свойства чистого титана
- •2.3.2. Взаимодействие титана с другими элементами
- •2.3.3. Классификация титановых сплавов
- •2.3.4. Литейные титановые сплавы
- •2.3.4.1. Особенности литейных свойств
- •2.3.4.2. Термическая обработка титановых сплавов
- •2.3.4.3. Области применения титановых сплавов
- •3. Тяжелые цветные сплавы
- •3.1. Медные сплавы
- •3.1.1. Состав и свойства чистой меди.
- •3.1.2. Классификация и маркировка медных сплавов.
- •3.1.3. Взаимодействие меди с другими элементами.
- •3.1.4. Литейные латуни
- •3.1.5. Оловянные бронзы
- •3.1.6. Безоловянные бронзы
- •3.1.6.1.Алюминиевые бронзы
- •3.1.6.2. Свинцовая бронза
- •3.1.6.3. Прочие безоловянные бронзы
- •3.1.7. Медно-никелевые сплавы
- •3.2. Никелевые сплавы
- •3.2.1. Состав и свойства чистого никеля
- •3.2.1. Взаимодействие никеля с другими элементами
- •3.2.2. Жаропрочные литейные никелевые сплавы
- •3.3. Сплавы тугоплавких металлов
- •3.4. Цинковые сплавы
- •3.4.1. Состав и свойства чистого цинка
- •3.4.2 Литейные цинковые сплавы
- •Марки и химический состав литейных цинковых сплавов (гост 25140–93)
- •Некоторые физические и технологические свойства литейных цинковых сплавов (гост 25140–93)
- •3.4.3. Антифрикционные цинковые сплавы
- •3.5. Сплавы на основе олова и свинца
- •3.6. Легкоплавкие сплавы
- •3.7. Сплавы благородных металлов
- •3.7.1. Золото и его сплавы
- •3. Тяжелые цветные сплавы Медные сплавы. Классификация и маркировка медных сплавов
- •Методические указания
- •Плавка цветных сплавов
3.1. Медные сплавы
3.1.1. Состав и свойства чистой меди.
Медь – химический элемент I группы периодической системы Д.И. Менделеева с порядковым номером 29 и атомной массой 63,54. Этот металл известен с глубокой древности. Как самородный металл, медь использовали еще 6 – 7 тысяч лет тому назад.
Медь имеет кубическую гранецентрированную решетку с параметром 0, 36074 нм, она немагнитная, при нагреве и охлаждении полиморфных превращений не имеет.
Содержание меди в земной коре невелико и составляет 0, 0047 %. По объему добычи и использования среди металлов медь занимает третье место после железа и алюминия. С каждым годом она становится все более дефицитной. Если в XIX веке медь добывали из руд, содержавших 6 – 9 % этого металла, то сегодня промышленность многих стран перерабатывает руды, в которых всего 0,5 % меди. Это указывает на необходимость создания экономичных, малоотходных технологических процессов плавки и литья медных сплавов и на широкое использование вторичных медных сплавов.
Чистая медь – пластичный и вязкий металл красного, а в свежем изломе розового цвета. Со временем изделия из меди и её сплавов в присутствии влаги покрываются темно-зеленой пленкой (патиной) основного карбоната Cu2(OH)2CO3.
Механические свойства меди в различных состояниях следующие:
Состояние: σв, МПа δ, % НВ
литое 180–250 15–40 110
отожженное 200–280 20–50 45
деформированное 400–600 0,5–3,0 –
Из представленных данных следует, что удельная прочность меди невысока. Пластичность меди достаточна для изготовления любых деформируемых полуфабрикатов. Прочность и твердость меди значительно повышаются путем пластической деформации. Механические свойства меди сохраняются при понижении температуры, поэтому ее можно использовать в криогенной технике.
Отличительной чертой меди и ее сплавов являются высокие значения электро -и теплопроводности и коррозионной стойкости. В связи с этим до 50 % всей меди используется для электротехнических изделий. Благодаря высокой теплопроводности медь можно использовать для изготовления изделий, работающих в контакте с жидкими металлами и сплавами, температура плавления которых намного выше температуры плавления меди. Это могут быть фурмы кислородных конвертеров, кристаллизаторы для непрерывного или полунепрерывного литья, тигли для плавки тугоплавких металлов и сплавов и др.
Чистая медь устойчива против атмосферной коррозии, в пресной и морской воде, ряде химических агрессивных сред. Но она плохо сопротивляется действию аммиака, хлористого аммония, сернистого газа, минеральных кислот.
Плохие литейные свойства чистой меди затрудняют получение фасонных отливок. Она отличается низкой жидкотекучестью, высокой линейной (2,1 %) и объемной (11 %) усадкой, склонна к газопоглощению.
Медь маркируется буквой М и цифрами (номером) от 00 до 3, указывающими содержание примесей. В конце маркировки могут присутствовать подстрочные индексы: б – бескислородная, р – раскисленная. В таблице приведен химический состав некоторых марок чистой меди по ГОСТ 859 – 78.
Чистота меди оказывает большое влияние, как на ее свойства, так и на поведение при последующей обработке. Все примеси в значительной мере снижают электропроводность и теплопроводность меди. К наиболее вредным примесям относятся висмут, свинец и кислород. Их можно легко обнаружить в металле металлографическим путем (рис. 1). Они располагаются по границам зерен в виде легкоплавких эвтектик Cu – Bi, Cu – Pb и Cu + Cu2O.
а б
в г
Рис. 1. Микроструктура чистой меди и меди с примесями: а – литая медь ×100; б – медь с примесью висмута (0,2 %) ×200; в – медь с примесью свинца (0,3 %) ×200; г – медь с примесью кислорода (0, 05%) ×150