Главная Промышленность Примеси снижают все эти свойства. По ГОСТ 859-78 в зависимости от содержания примесей различают следующие марки меди: МОО (99,99% Си), МО (99,97% Си), Ml (99,9% Си), М2 (99,7% Си), МЗ (99,5% Си). Наиболее часто встречающиеся в меди примеси подразделяют на три группы. 1. Растворимые в меди элементы А1, Fe, Ni, Sn, Zn, Ag повышают прочность и твердость меди (рис. 9.6) и используются для легирования сплавов на медной основе. 2. Нерастворимые Элементы РЬ и Bi ухудшают механические свойства меди и однофазных сплавов на ее основе. Образуя легкоплавкие эвтектики (соответственно при температурах 326 и 270 "С), располагающиеся по границам зерен основной фазы, они вызывают красноломкость. Причем вредное влияние висмута обнаруживается при его содержании в тысячных долях процента, поскольку его растворимость ограничивается 0,001%. Вредное влияние свинца также проявляется при малых его содержаниях (< 0,04 %). Висмут, будучи хрупким металлом, охрупчивает медь и ее сплавы. Свинец, обладая низкой прочностью, снижает прочность медных сплавов, однако вследствие хорошей пластичности не вызывает их охрупчивания. Кроме того, свинец улучшает антифрикционные свойства и обрабатьтае-мость резанием медных сплавов, поэтому ТАБЛИЦА 9.2. Механические свойства технической меди Ml О 1 2 7а Легирующий элемент Рис. 9.6. Влияние легируюших элементов на твердость меди Состояние меди Литая Деформированная Отожженная 160 450 35 400 8 \]; 25 3 35 75 400 1250 KCV, МДж/ м- 1,2-1,8 Свойства проволоки, продеформированной на 90";,- применяется для легирования двухфазных сплавов меди. 3. Нерастворимые примеси О, S, Se, Т1 присутствуют в меди и ее сплавах в виде промежуточных фаз (например, CUjO, CujS), которые образуют с медью эвтектики с высокой температурой плавления и не вызывают красноломкости. Кислород при отжиге меди в водороде вызывает «водородную болезнь», которая может привести к разрушению металла при обработке давлением или эксплуатации готовых деталей. Механические свойства меди в большой степени зависят от ее состояния (табл. 9.2) и в меньшей от содержания примесей. Высокая пластичность чистой отожженной меди объясняется большим количеством плоскостей скольжения. Скольжение происходит в основном по октаэдрическим плоскостям fill) в направлениях <110>. Холодная пластическая деформация (достигающая 90% и более) увеличивает прочность, твердость, предел упругости меди, но снижает пластичность и электрическую проводимость. При пластической деформации возникает текстура, вызывающая анизотропию механических свойств меди. Отжиг для снятия наклепа проводят при температуре 550-600 °С в восстановительной атмосфере, так как медь легко окисляется при нагреве. По электропроводимости и теплопроводности медь занимает второе место после серебра. Она применяется для проводников электрического тока (см. п. 17.1) и различных теплообменников, водоохлаждаемых изложниц, поддонов, кристаллизаторов. Недостатки меди: высокая плотность, плохая обрабатьтаемость резанием и низкая жидкотекучесть. Общая характеристика и классификация медных сплавов. Сохраняя положительные качества меди (высокие тепло-проводаость и электропроводимость, коррозионную стойкость и др.), медные сплавы обладают хорошими механическими, технологическими и антифрикционными свойствами (см. гл. 10). Для легирования медных сплавов в основном используют элементы, рас-тюримые в меди, Zn, Sn, Al, Be, Si, Mn, Ni. Повышая прочность медных сплавов, легирующие элементы практически не снижают, а некоторые из них (Zn, Ъп, А1) увеличивают пластичность. Высокая пластичность-отличительная особенность медных сплавов. Относительное удлинение некоторых однофазных сплавов достигает 65%. По прочности медные сплавы уступают сталям. Временное сопротивление большинства сплавов меди лежит в интервале 300-500 МПа, что соответствует свойствам низкоуглеродистых нелегированных сталей в нормализованном состоянии. И только временное сопротивление наиболее прочных бериллиевых бронз после закалки и старения находится на уровне феднеуглеродистых легированных сталей, подвергнутых термическому улучшению (а = = 1100--1200 МПа). По технологическим свойствам мед-нйе сплавы подразделяют на деформируемые (обрабатываемые давлением) и литейные; по способности упрочняться с помощью термической обработки - на упрочняемые и неупрочняемые термической обработкой. По химическому составу медные сплавы подразделяют на две основные группы: латуни и бронзы. Латунями называются сплавы меди с цинком. Они бывают двойными (простые) и многокомпонентными (легированные). Двойные деформируемые латуни маркируются буквой Л (латунь) и цифрой, показьшающей феднее содержание меди в процентах. Латуни с со-дфжанием 90% Си и более называются томпаком (Л96), при 80- 85 % Си - полутомпаком (Л80). В марках легированных латуней кроме цифры, показывающей содержание меди, даются буквы и цифры, обозначающие название и количество в процентах легирующих элементов. Алюминий в медных сплавах обозначают буквой А, никель-Н, олово-О, свинец-С, фосфор-Ф, железо-Ж, кремний-К, марганец-Мц, бериллий-Б, цинк-Ц. Например, ЛАН59-3-2 содержит 59% Си, 3% А1, 2% Ni. В марках литейных латуней указывается содержание цинка, а количество каждого легирующего элемента ставится непосредственно за буквой, обозначающей его название. Например, ЛЦ40МцЗА содержит 40% Zn, 3% Мп, 1% А1. Бронзами называются сплавы меди со всеми элементами кроме цинка. Название бронзам дают по основным элементам. Так, их подразделяют на оловянные, алюминиевые, бериллиевые, кремнистые и др. В бронзах в качестве легирующей добавки может присутствовать цинк. Деформируемые бронзы маркируют буквами Бр (бронза), за которыми следуют буквы, а затем цифры, обозначающие название и содержание в процентах легирующих элементов. Например, БрОЦС4-4-2,5 содержит 4% Sn, 4% Zn, 2,5% Pb. Сплавы меди с никелем имеют названия: мельхиоры, куниа-ли, нейзильберы. В марках литейных бронз содержание каждого легирующего элемента ставится сразу после буквы, обозначающей его название. Например, БрОбЦбСЗ содержит 6% Sn, 6% Zn, 3% Pb. Латуни. Медь с цинком образует твердый раствор с предельной концентрацией цинка 39% (рис. 9.7, а). При большем содержании цинка образуется электронное соединение CuZn (Р-фаза) с кристаллической решеткой объемно-центрированного куба. При температуре 454-468 °С (штриховая линия на диаграмме) наступает упорядочение Р-фазы (Р-фаза), сопровождающееся значительным повышением ее твердости Рис. 9.7. Диаграмма состояния Си-Zn (а) и влияние цинка на механические свойства меди (б) 50 1„Х И хрупкости, в отличие от равновесного состоиния р-фаза появляется в структуре латуней при содержании цинка около 30%. В соответствии с изменением структуры меняются механические свойства латуней (рис. 9.7,6). Когда латунь имеет структуру а-твердого раствора, увеличение содержания цинка вызывает повышение ее прочности и пластичности. Появление р-фазы сопровождается резким снижением пластичности, прочность продолжает повышаться при увеличении цинка до 45%, пока латунь находится в двухфазном состоянии. Переход латуни в однофазное состояние со структурой р-фазы вызывает резкое снижение прочности. Практическое значение имеют латуни, содержащие до 45% Zn. Сплавы с большим содержанием цинка отличаются высокой хрупкостью. Химический состав некоторых промышленных латуней (ГОСТ 15527-70, ГОСТ 17711-80) и их механические свойства приведены в табл. 9.3. Двойные латуни по структуре подразделяют на две группы: 1) однофазные со структурой а-твердого раствора (рис. 9,8, о); ТАБЛИЦА 9.3. Свойства промышленных латуней, 15527- 70) обрабатываемых давлением (ГОСТ
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 [ 57 ] 58 59 60 61 62 63 64 65 |