4 Ответ Характеристика, применение и маркировка меди и медных сплавов (бронз и латуней) медь

Медь является наиболее распространенным цветным металлом. Она 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.

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

В электротехнической промышленности, электронике и электровакуумной технике применяют бескислородную М0 ( 0,001 % O2) и раскисленную М1 (0,01 %О2).

Медь хорошо сплавляется со многими металлами, образуя сплавы, которые обладают высокими механическими и техническими свойствами, хорошо сопротивляются износу и коррозии.

В зависимости от чистоты медь изготавливают следующих марок: М00, М0, М1, М2 и М3.

Марка меди	М00	М0	М0б	М1	М1р	М2	М2р	М3	М3р	М4
Содержание меди, % не менее	99,99	99,95	99,97	99,90	99,90	99,70	99,70	99,50	99,50	99,00

Медь марок М1р, М2р и М3р отличается от М1, М2 и М3 тем, что содержание кислорода в них снижено до 0,01 % вместо 0,05-0,08 %. Кроме того, в них дополнительно содержится до 0,04 % фосфора.

Марка М0б кислорода не содержит совсем, тогда как в марке М0 он быть в количестве до 0,02 %.

Влияние различных примесей на свойства меди.

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

 Никель, цинк, сурьма, олово, алюминий, мышьяк, железо, фосфор и др. (примеси, образующие с медью твердые растворы) Эти примеси (особенно сурьма и мышьяк ) резко снижают электропроводимость и теплопроводность меди, поэтому для проводников тока применяют медь М0 и М1, содержащую не более 0,002 Sb и не более 0,002 As . Сурьма, кроме того, затрудняет горячую обработку давлением. 

 Свинец, висмут и другие (практически не растворимые в меди) Затрудняют обработку давлением. На электропроводимость эти примеси оказывают небольшое влияние.

 Кислород и сера. Образуют с медью хрупкие химические соединения. Кислород, находясь в растворе, уменьшает электропроводимость. Сера улучшает обрабатываемость меди резанием, а кислород, если он присутствует в меди, образует закись меди и вызывает «водородную болезнь» которая приводит к значительной потере прочности.

БРОНЗА

Бронза - сплав меди с оловом, алюминием, кремнием, бериллием и другими элементами, за исключением цинка. В зависимости от легирования бронзы называют оловянными, алюминиевыми, кремневыми, бериллиевыми и т.д.

Марку бронз составляют из букв «Бр», характеризующих тип сплава (бронза), букв, указывающих перечень легирующих элементов в нисходящем порядке их содержания, и цифр, соответствующих их усредненному количеству в процентах. Например: маркой Бр. ОЦС4-4-2,5 обозначают бронзу, содержащую 4% олова, 4% цинка, 2.5% свинца и 89,5% меди (100-(4+4+2.5)=89,5% ).

Принято все бронзы делить на оловянные и безоловянные.

Оловянные бронзы.

Сплавы меди с оловом обладают высокой антикоррозионной стойкостью и хорошими антифрикционными свойствами. Этим обусловливается применение бронз в химической промышленности для изготовления литой арматуры, а также в качестве антифрикционного материала в других отраслях.

Оловянные бронзы легируют цинком, никелем и фосфором. Цинка добавляют до 10%, в этом количестве он почти не изменяет свойств бронз, но делает их дешевле. Свинец и фосфор улучшают антифрикционные свойства бронзы и ее обрабатываемость резанием.

Применение некоторых литейных оловянных бронз

Деформируемые бронзы:

БрОФ6,5-0,4 - пружины, барометрические коробки, мембраны, антифрикционные детали

БрОЦ4-3 - плоские и круглые пружины

БрОЦС4-4-2,5 - Антифрикционные детали

Литейные бронзы:

БрО3Ц12С5 - Арматура общего назначения

БрО5ЦНС5  - Антифрикционные детали, вкладыши подшипников и арматура

БрО4Ц4С17 - Антифрикционные детали (втулки, подшипники, вкладыши, червячные пары)

Бронзы безоловянные.

В настоящее время существует ряд марок бронз, не содержащих олова. Это двойные или чаще многокомпонентные сплавы меди с алюминием, марганцем, железом, свинцом, никелем, бериллием и кремнием.

Алюминиевые бронзы. Алюминиевые бронзы хорошо сопротивляются коррозии в морской воде и тропической атмосфере, имеют высокие механические и технологические свойства. Однофазные бронзы, обладающие высокой пластичностью, применяют для глубокой штамповки. Двухфазные бронзы подвергают горячей деформации, или применяют в виде фасонного литья. Литейные свойства алюминиевых бронз ниже, чем литейные свойства оловянных бронз, но они обеспечивают высокую плотность отливок.

Кремнистые бронзы. При легировании меди кремнием (до 3,5%) повышается прочность, а так же пластичность. Никель и марганец улучшает механические и коррозионные свойства кремнистых бронз, эти бронзы легко обрабатываются давлением, резанием и свариваются. Благодаря высоким механическим свойствам, упругости и коррозионной стойкости их применяют для изготовления пружин и пружинящих деталей приборов и радиооборудования, работающих при температуре до 2500С, а также в агрессивных средах (пресная, морская вода).

Бериллиевые бронзы. Эти бронзы относятся к сплавам, упрочняемые термической обработкой. Обладая высокими значениями временного сопротивления, пределами текучести и упругости, бериллиевые бронзы хорошо сопротивляются коррозии, свариваются и обрабатываются резанием. Бериллиевые бронзы применяют для мембран, пружин, пружинящих контактов, деталей, работающих на износ, в электронной технике

Свинцовые бронзы. Свинец практически не растворяется в жидкой меди. Поэтому сплавы после затвердевания состоит из кристаллов меди и включения свинца. Такая структура бронзы обеспечивает высокие антифрикционные свойства. Это предопределяет широкое применение свинцовой бронзы для изготовления вкладышей подшипников скольжения, работающих с большими скоростями и при повышенных давлениях. По сравнению с оловянными подшипниковыми бронзами теплопроводность бронзы БрС30 в 4 раза больше, поэтому она хорошо отводит теплоту, возникающую при трении.

Нередко свинцовые бронзы легируют никелем и оловом и повышают механические и коррозионные свойства.

Применение безоловянных бронз:

Алюминиевые бронзы

БрАЖ9-4 - Для обработки давлением ( прутки, трубы, листы)

БрАЖН10-4-4 -  Детали химической аппаратуры

БрА9Ж3Л - Арматура, антифрикционные детали

БрА10Ж3Мц2 - Арматура, антифрикционные детали

Кремнистые бронзы

БрКМц3-1 -  Прутки, ленты, проволока для пружин

Бериллиевая бронза

БрБ2 -  Полосы, прутки, лента, проволока для пружин

Свинцовая бронза

БрС30 - Антифрикционные детали

ЛАТУНЬ

Латунь - сплав меди с цинком (от 5 до 45%). Латунь с содержанием от 5 до 20% цинка называется красной (томпаком), с содержанием 20–36% Zn – желтой. На практике редко используют латуни, в которых концентрация цинка превышает 45%. Обычно латуни делят на:     - двухкомпонентные латуни или простые, состоящие только из меди, цинка и, в незначительных количествах, примесей.     - многокомпонентные латуни или специальные – кроме меди и цинка присутствуют дополнительные легирующие элементы.

Двухкомпонентные латуни.

Марка латуни составляется из буквы «Л», указывающей тип сплава - латунь, и двузначной цифры, характеризующей среднее содержание меди. Например, марка Л80 - латунь, содержащая 80 % Cu и 20 % Zn. Классификация латуней дана в таблице.

Сплав	Марка	Химический состав, %
		Медь	Примеси, не более
Томпак	Л96	95-97	0,2
	Л90	88-91	0,2
Полутомпак	Л85	84-86	0,3
	Л80	79-81	0,3
Латунь	Л70	69-72	0,2
	Л68	67-70	0,3
	Л63	62-65	0,5
	Л60	59-62	1,0

Все двухкомпонентные латуни хорошо обрабатываются давлением. Их поставляют в виде труб и трубок разной формы сечения, листов, полос, ленты, проволоки и прутков различного профиля. Латунные изделия с большим внутренним напряжением (например, нагартованные) подвержены растрескиванию. При длительном хранении на воздухе на них образуются продольные и поперечные трещины. Чтобы избежать этого, перед длительным хранением необходимо снять внутреннее напряжение, проведя низкотемпературный отжиг при 200-300 C.

Многокомпонентные латуни.

Количество марок многокомпонентных латуней больше, чем двухкомпонентных.

Марку этих латуней составляют следующим образом:

- первой, как в простых латунях, ставится буква Л;

- вслед за ней - ряд букв, указывающих, какие легирующие элементы, кроме цинка, входят в эту латунь;

- затем через дефисы следуют цифры, первая из которых характеризует среднее содержание меди в процентах, а последующие - каждого из легирующих элементов в той же последовательности, как и в буквенной части марки.

Порядок букв и цифр устанавливается по содержанию соответствующего элемента: сначала идет тот элемент, которого больше, а далее по нисходящей. Содержание цинка определяется по разности от 100%.

Например: марка ЛАЖМц66-6-3-2 расшифровывается так: латунь, в которой содержится 66 % Cu, 6 %Al, 3 % Fe и 2 % Mn. Цинка в ней 100-(66+6+3+2)=23 %.

Основными легирующими элементами в многокомпонентных латунях являются алюминий, железо, марганец, свинец, кремний, никель. Они по-разному влияют на свойства латуней:

Марганец повышает прочность и коррозионную стойкость, особенно в сочетании с алюминием, оловом и железом.

Олово повышает прочность и сильно повышает сопротивление коррозии в морской воде. Латуни, содержащие олово, часто называют морскими латунями.

Никель повышает прочность и коррозионную стойкость в различных средах.

Свинец ухудшает механические свойства, но улучшает обрабатываемость резанием. Им легируют (1-2 %) латуни, которые подвергаются механической обработке на станках-автоматах. Поэтому эти латуни называют автоматными.

Кремний ухудшает твердость, прочность. При совместном легировании кремнием и свинцом повышаются антифрикционные свойства латуни и она может служить заменителем более дорогих, например оловянных бронз, применяющихся в подшипниках скольжения.

Применение специальных латуней:

Деформируемые латуни:

ЛАЖ60-1-1 - Трубы, прутки

ЛЖМц59-1-1 - Полосы, прутки, трубы, проволока

ЛС59-1 - То же

Литейные латуни:

ЛЦ40С - Арматура, втулки, сепараторы шариковых и роликовых подшипников и др.

ЛЦ40Мц3Ж - Сложные по конфигурации детали, арматура, гребные винты и их лопасти и др.

ЛЦ30А3 - Коррозионно-стойкие детали