Медь и сплавы на основе меди

 

Чистая медь по своим свойствам близка к серебру и золоту. Последние не окисляются на воздухе и называются благородными металлами. Медь окисляется слабо и считается полублагородным металлом. Поэтому медь (в виде сплавов) широко используется в ювелирном деле и при отливке скульптур.

Но особо ценными являются ее технические свойства – электропроводность и теплопроводность. Высокая электропроводность обуславливает ее преимущественное применение в электротехнике как проводникового металла. После серебра медь стоит на втором месте по электропроводности. Все примеси и наклеп уменьшают электропроводность. Поэтому, если провода не должны быть особо прочными, применяют отожженную медь. Для подвесных проводов, где требуется прочность, применяют нагартованую медь или медь с добавками упрочнителей. Высокие теплопроводные свойства меди используются при изготовлении нагревательных индукторов, кристаллизаторов и т.д.

Медь поставляется по ГОСТ 859-78 и маркируется буквой М с цифровым индексом, который показывает степень чистоты меди. Поскольку степень очистки от примесей зависит от технологии получения меди, после цифрового индекса могут стоять буквы, обозначающие: к – катодная, б – безкислородная, р – раскисленная, вч – высокая чистота.

МВЧк	99,993% Сu,	остальное	0,007%	примеси
М00к, М00б	99,99% Сu,	»	0,01%	»
М0к, М0б	99,95% Cu,	»	0,05%	»
М1, М1к, М1р	99,90% Cu,	»	0,10%	»
М2, М2р	99,70% Cu,	»	0,30%	»
М3, М3р	99,50% Cu,	»	0,50%	»

Медь может содержать в своем составе до 12 примесей.

Следующим положительным качеством меди является ее способность сплавляться со многими элементами, приобретая положительные свойства. Поэтому медь является основой многих распространенных сплавов: латуней, бронз и медно-никелевых сплавов (мельхиор, монель, нейзильбер, константан и др.).

 

Латуни

 

Латуни – сплавы меди с цинком. Обозначаются латуни буквой Л и цифрами, указывающими процент меди в сплаве. Согласно ГОСТ 15527-70 нормировано 8 марок простых латуней Л96, Л90, Л85, Л80, Л70, Л68, Л63 и Л60. До ста процентов в сплаве содержится цинк.

Если латуни содержат третий, четвертый компонент и более, то такие латуни именуются сложными или специальными. Все добавляемые в латуни элементы обозначаются начальными буквами от названия химического элемента:

О – олово	С – свинец	А – алюминий
Ж – железо	Н – никель	К – кремний
Мц – марганец	Мш – мышьяк

Обозначаются сложные латуни следующим образом: после «Л» стоят индексы легирующих элементов, первая после букв двузначная цифра – содержание меди, последующие цифры – содержание компонентов в той последовательности, в какой приведены в буквенной части. Например, ЛМцОС 58-2-2-2 содержит 58% Сu, и по 2% марганца, олова и свинца, 36% – Zn (остальное).

 

Таблица 10.1. Марки, состав и назначение латуней (ГОСТ 15527-70)

Латунь	Марка	Состав, %	Примерное назначение латуни
Медь	Легирующие
Алюминиевая	ЛА 77-2	76-79	1,75-2,5 АI	Детали, работающие в морской воде
Кремнистая	ЛК 80-3	78-81	3,0-4,5 Si	“
Свинцовая	ЛС 59-1	57-61	0,8-2,0 Рb	Сепараторы для подшипников, втулки.
Марганцевая	ЛМц 58-2	57-60	1,0-2,0 Мn	Детали упорных и опорных подшипников
Марганцево- оловяно- свинцовая	ЛМцОС 58-2-2-2	57-60	1,5-2,5 Мn 1,5-2,5 Sn 1,5-2,5 Рb	Зубчатые колеса
Алюминиево- железисто- марганцовистые	ЛАЖМц 66-6-3-2	64-68	5-7 АI 2-4 Fе 1,5-2,5 Мn	Гайки, винты, червячные винты
Марганцево- никеле- железо- алюминиевая	ЛМцНЖА 60-2-1-1-1	58-62	0,5-1,0 Ni 0,5-1,0 АI 0,5-1,1 Fе 1,5-2,5 Мn	Арматура, работающая на воздухе, в воде, масле, жидком топливе

 

Латуни подразделяются на деформируемые и литейные. Литейные латуни имеют последней букву «Л»: ЛК-80-3Л, ЛАЖ60-1-1-Л, ЛС59-1Л и поставляются в виде чушек по ГОСТ 1020-77.

Бронзы

 

Классической бронзой является сплав меди с оловом. Но ввиду дефицитности олова и желания получить более широкий спектр свойств широкое применение нашли сплавы меди с алюминием, кремнием, марганцем, бериллием и др. Обозначение бронз начинается с букв «Бр», после которых ставятся буквы, обозначающие добавки, а затем цифры, указывающие процент добавок: бронза БрОЦ 4-3 содержит 4% олова, 3% цинка и 93% меди. В бронзы вводятся те же элементы, которыми легируют латунь, и обозначаются они так же. Но два элемента фосфор и бериллий встречаются только в составе бронз. Фосфор вводится в оловянистые бронзы как раскислитель, устраняющий хрупкие включения окиси олова (SnО). А бериллий в количестве 2% создает оригинальную термически упрочняемую бронзу БрБ2.

Бронзы по способу обработки или способу получения делятся на деформируемые и литейные. Литейные бронзы отмечаются буквой «Л» в конце марки: БрАЖН 10-4-4Л.

По химическому составу бронзы делятся на 2 группы, поставляемые по ГОСТам:

1. Бронзы оловянистые ГОСТ 5017-74.

2. Бронзы безоловянистые ГОСТ 18175-78.

 

Таблица 10.2. Химический состав, свойства и назначение

некоторых марок бронз (ГОСТ 5017-74, ГОСТ 18175-78)

Марка бронзы	Химический состав, %	Свойства	Применение
Предел проч-ности sВ, МПа	Относительное удлинение d, %	Твердость, НВ
БрОФ 8,0-0,30	7,0-8,5 Sn 0,25-0,35 Р	370-450	15-55	750-900	Проволока для сеток целлюлезно-бумажной промышленности
БрОФ-6,5-0,15	6,0-7,0 Sn 0,10-0,25 Р	350-450	60-70	700-900	Ленты, полосы, прутки, детали подшипников, биметаллы
БрОЦ4-3	3,5-4,5 Sn 2,7-3,3 Zn	320-800	10-25	600-1600	Электротехника, машиностроение, химия в виде лент, полос, прутков, пружины
БрОЦС4-4-2,5	3,0-5,0 Sn 3,5-4,5 Zn 1,5-3,5 Рb	300-550	5-35	600-1100	Ленты, полосы, прокладки для втулок и подшипников
БрОЦСН3-7-5-1	2,4-4,0 Sn 6,0-9,5 Zn 3,0-6,0 Рb 0,5-2,0 Ni	180-210	5-8	400-600	Аппаратура, работающая в морской воде, маслах и слабокоррозионных средах, антифрикционные детали
БрА7	6,0-8,0 Аl	580-800	5-10	1800-2300	Упругие элементы: пружины, мембраны, сильфоны
БрАЖ9-4	7-10 Аl 2-4 Fе	³550	³15	1100-1800	Шестерни, гайки силовых винтов, седла клапанов
БрАЖН10-4-4	9,5-11,0 Аl 3,5-5,5 Fе 3,5-5,5 Ni	>650	>5	1700-2200	Направляющие втулки, клапаны, шестерни, сепараторы подшипников
БрАМц9-2	9,0-10,0 Аl 1, 5-2,5 Мn	450-600	5-18	-	Шестерни, червяки, втулки
БрАЖМц10-3-1,5	9,0-11,0 Аl 2-4 Fе 1-2 Мn	>600	>12	1300-2000	Шестерни, подшипники
БрКМц3-1	2,75-3,5 Si 1,0-1,5 Мn	350-850	5-35	1700-2200	Пружины, мембраны, подшипники
БрБ2	1,9-2,2 Ве	400-1500	20-30	1000-3300	Пружины, мембраны, сильфоны
БрБНТ1,7	1,6-1,85 Ве 0,2-0,4 Ni 0,1-0,25 Тi	600-1500	2,0-2,5	1500-3400	Для пружин и других упругих элементов