Металлургия.
Медь и сплавы



Содержание:

Характеристики меди

Медь - химический элемент одиннадцатой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 29. Обозначается символом Cu (cuprum), металл красновато-жёлтого цвета, вязкий и ковкий.
Механические и электрические свойства чистой меди:
  • Предел прочности бв = 220 - 240 МПа
  • Твёрдость по Бринеллю НВ 40 - 50
  • Температура плавления Тп = 1083° С
  • Электропроводность р (мкОм * метр) = 0,0172 - 0,0179
  • Теплопроводность Вт/м * град = 389 - 390

    • Как видно из приведённых выше данных, медь обладает низкой механической прочностью, в связи с чем, в чистом виде не используется для изготовления механических конструкций. Однако высокая электропроводность и теплопроводность меди позволяют изготавливать из неё изделия электронной промышленности, такие как электрические кабели, теплоотводящие радиаторы, проводники печатных плат и т.п.



Получение меди. Марки меди

Медь получают из сульфидных руд, содержащих медный, колчедан (CuFeS2).
Сначала производят отжиг руд с целью снижения содержания серы. Затем руду плавят на штейн (не до конца выделанный продукт, полуфабрикат). Медные штейны переплавляют в медеплавильном конвертере с продувкой воздухом и получают черновую медь, содержащую 1-2% примесей железа, цинка, никеля, мышьяка и других примесей. Черновую медь рафинируют для удаления примесей.
Техническая чистая медь имеет небольшое количество примесей, обычно, в виде фосфора Р и кислорода О2

Марки меди
Марка Чистой меди % Способ получения и примеси
М00к 99,98 Медные катоды: продукт электролитического рафинирования, заключительная стадия переработки медной руды.
М0к 99,97 Медные катоды: продукт электролитического рафинирования, заключительная стадия переработки медной руды.
М1к 99,95 Медные катоды: продукт электролитического рафинирования, заключительная стадия переработки медной руды.
М2к 99,93 Медные катоды: продукт электролитического рафинирования, заключительная стадия переработки медной руды.
М00Б 99,99 Переплавка катодов в вакууме, инертной или восстановительной атмосфере. Уменьшает содержание кислорода.
М0Б 99,97 Переплавка катодов в вакууме, инертной или восстановительной атмосфере. Уменьшает содержание кислорода.
М1Б 99,95 Переплавка катодов в вакууме, инертной или восстановительной атмосфере. Уменьшает содержание кислорода.
М00 99,96 Переплавка катодов в обычной атмосфере. Повышенное содержание кислорода в отливке и отсутствие фосфора
М0 99,93 Переплавка катодов в обычной атмосфере. Повышенное содержание кислорода в отливке и отсутствие фосфора
М1 99,9 Переплавка катодов в обычной атмосфере. Повышенное содержание кислорода в отливке и отсутствие фосфора
М2 99,7 Переплавка лома. Повышенное содержание кислорода в отливке и отсутствие фосфора
М3 99,5 Переплавка лома. Повышенное содержание кислорода в отливке и отсутствие фосфора
М1ф 99,9 Переплавка катодов и лома медис раскислением фосфором. Уменьшает содержание кислорода, но приводит к повышенному содержанию фосфора
М1р 99,9 Переплавка катодов и лома медис раскислением фосфором. Уменьшает содержание кислорода, но приводит к повышенному содержанию фосфора
М2р 99,7 Переплавка катодов и лома медис раскислением фосфором. Уменьшает содержание кислорода, но приводит к повышенному содержанию фосфора
М3р 99,5 Переплавка катодов и лома медис раскислением фосфором. Уменьшает содержание кислорода, но приводит к повышенному содержанию фосфора



Сплавы меди

Для изготовления промышленных механических изделий чистую медь не используют, а используют её сплавы с такими легирующими элементами как: Zn (Ц) - цинк, Sn (О) - олово, Mn (Мц) - марганец, Pb (С) - свинец, Fe (Ж) - железо, F (Ф) - фосфор, Al (А) - алюминий, Be (Б) - бериллий и т. д.

Латунь

Латунь - сплав на основе меди, где основным легирующим элементом является цинк (от 5 до 45%). 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. Латунь подразделяют на двойные и многокомпонентные. Двойные медно цинковые сплавы - простые или двойные латуни, многокомпонентные - специальные латуни. Двойные латуни, содержащие 88 - 97% меди, называют томпаком, а содержащие 79 - 80% меди - полутомпаком. Так же, в названиях латуней могут быть дополнительные обозначения характеризующие содержание других добавок (кроме меди и цинка). Например, 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%. Такие латуни называются многокомпонентными.
Дополнительные добавки придают определённые свойства латуням:
 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. Обычно, такая латунь используется для обработки на станках автоматах и называется автоматной; Кремний- ухудшает твёрдость, прочность, но улучшает антифрикционные свойства латуни.
Латуни обладают сравнительно высокими механическими свойствами и удовлетворительной коррозионной устойчивостью и, будучи наиболее дешевыми из медных сплавов, имеют широкое распространение во многих отраслях машиностроения.

Двойные деформируемые латуни

Марка Температура
плавления °С		 Назначение
Л60 Толстостенные патрубки, гайки, детали машин
Л62 905 Гайки, болты, детали автомобилей, конденсаторные трубы
Л68 938 Штампованные изделия
Л70 950 Гильзы химической аппаратуры
Л80 1099 Детали машин, приборов теплотехнической и химической аппаратуры, змеевики, сильфоны и др.
Л85 1025 Детали машин, приборов теплотехнической и химической аппаратуры, змеевики, сильфоны и др.
Л90 1045 Детали машин, приборов теплотехнической и химической аппаратуры, змеевики, сильфоны и др.
Л96 1070 Радиаторные и капиллярные трубки


Многокомпонентные деформируемые латуни

Марка Удельное электрическое
сопротивление
Ом * мм2/м		 Модуль упругости
кГ/мм2		 Назначение
ЛА77-2 0,075 Конденсаторные трубы морских судов
ЛАЖ60-1-1 0,09 10500 Детали морских судов
ЛАН59-3-2 0,078 10000 Детали химической аппаратуры, электромашин, морских судов
ЛЖМа59-1-1 0,093 10600 Вкладыши подшипников, детали самолетов, морских судов
ЛН65-5 0,146 11200 Манометрические и конденсаторные трубки
ЛМц58-2 0,118 10000 Гайки, болты, арматура, детали машин
ЛМцА57-3-1 Детали морских и речных судов
Л090-1 0,054 10500 Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры
Л070-1 0,072 10600 Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры
Л062-1 0,072 10000 Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры
Л060-1 0,07 10500 Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры
ЛС63-3 0,066 10500 Детали часов, втулки
ЛС74-3 0,078 10500 Детали часов, втулки
ЛС64-2 0,066 10500 Полиграфические матрицы
ЛС60-1 0,07 10500 Гайки, болты, зубчатые колеса, втулки
ЛС59-1В 0,68 10500 Гайки, болты, зубчатые колеса, втулки
ЛЖС58-1-1 Детали, изготовляемые резанием
ЛК80-3 0,2 9800 Коррозионностойкие детали машин
ЛМш68-0,05 Конденсаторные трубы
ЛАМш77-2-0,05 Конденсаторные трубы
ЛОМш70-1-0,05 Конденсаторные трубы
ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5 Пружины, манометрические трубы


Литейные латуни

Марка Назначение
ЛЦ16К4 Детали арматуры
ЛЦ23А6ЖЗМц2 Массивные червячные винты, гайки нажимных винтов
ЛЦЗОАЗ Коррозионно-стойкие детали
ЛЦ40С Литые детали арматуры, втулки, сепараторы, подшипники
ЛЦ40МцЗЖ Детали ответственного назначения, работающие при температуре до 300° С
ЛЦ25С2 Штуцера гидросистемы автомобилей



Бронза

Бронза - сплав меди с оловом и некоторыми другими элементами. Маркируют бронзы буквами Бр, следующие буквы указывают на элементы, входящие в состав бронзы: О - олово, С - свинец, Ф - фосфор, К - кремний и т. д., а цифры показывают процентное содержание данных элементов. Например, деформируемые бронзы маркируются: марка БрОФ4-0,25 обозначает оловянную бронзу, содержащую 4% Sn, 0,25% Pb и остальное - медь, марка БрОЦС 4-4-2,5 содержит 4% Sn, 4% Zn, 2,5% Pb и остальное - Си. В марках литейных бронз содержание каждого легирующего элемента ставится сразу после буквы, обозначающей его название. Например, Бр. О6Ц6С3 содержит 6% Sn, 6 - Zn, 3% Pb и остальное медь.
Оловянные бронзы имеют самую низкую линейную усадку, и поэтому их используют для получения сложных фасонных отливок. Деформируемые бронзы характеризуются хорошей пластичностью и более высокой прочностью, чем литейные. Наряду с хорошей электрической проводимостью, коррозионной стойкостью и антифрикционностью деформируемые бронзы обладают высокими упругими свойствами и сопротивлением усталости. Их используют для изготовления круглых и плоских пружин, мембран, пружинящих контактов.
Бронза оловянная литейная

Марка Твёрдость
HB 10 -1 (Мпа)		 Температура плавления °C Назначение
БрО10 68 - 78 1020 Для арматуры и фасонных отливок ответственного назначения
БрО10С10 78 Подшипники скольжения, работающие в условиях высоких удельных давлений
БрО10С12Н3 73.5 Для изготовления деталей, работающих на трение
БрО10Ф1 90 934 Узлы трения арматуры, высоконагруженные детали шнековых приводов, нажимные и шпиндельные гайки, венцы червячных шестерен
БрО10Ц2 75 1120 - 1150 Арматура, антифрикционные детали, вкладыши подшипников, детали трения и облицовки гребных валов
БрО19 157 880 Для арматуры и фасонных отливок ответственного назначения
БрО3.5Ц7С5 59 Нет данных о применении
БрО3Ц12С5 60 998 Арматура общего назначения
БрО3Ц7С5Н 59 1022 Для арматуры, работающей в морской воде, водяном паре
БрО3Ц7С5Н1 60 Детали, работающие в масле, паре и в пресной воде
БрО4Ц4С17 60 970 Антифрикционные детали
БрО4Ц7С5 60 Арматура, антифрикционные детали
БрО5С25 60 940 Биметаллические подшипники скольжения
БрО5Ц5С5 60 1250 - 1300 Арматура, антифрикционные детали, вкладыши
БрО6Ц6С3 59 Для изготовления арматуры в паровой и водяной среде
БрО8Н4Ц2 78.5 810 Для изготовления арматуры в паровой и водяной среде
БрО8С12 68.5 - 98 940 Для ответственных подшипников, работающих при высоких давлениях
БрО8Ц4 Арматура, фасонные части трубопровода, насосы, работающие в морской воде

Бронза оловянная литейная в чушках

Марка Назначение
БрО3Ц13С4 Служит шихтой для изготовления оловянной литейной бронзы
БрО3Ц8С4Н1 Служит шихтой для изготовления оловянной литейной бронзы
БрО5Ц6С5 Служит шихтой для изготовления оловянной литейной бронзы

Бронза оловянная, обрабатываемая давлением

Марка Твёрдость
HB 10 -1 (Мпа)		 Температура плавления °C Назначение
БрОФ2-0.25 Винты, ленты для гибких шлангов, токопроводящие детали, присадочный материал для сварки
БрОФ4-0.25 55 - 70 1060 Для трубок манометров
БрОФ6.5-0.15 70 - 90 995 Для пружин, втулок, вкладышей подшипников
БрОФ6.5-0.4 70 - 90 995 Для пружин, деталей машин, сеток бумагоделательных машин
БрОФ7-0.2 85 - 95 900 Для шестерен, зубчатых колес, втулок и прокладок высоконагруженных машин
БрОФ8-0.3 90 - 100 880 Для сеток бумагоделательных машин
БрОЦ4-3 50 - 70 1045 Для токоведущих пружин, контактов штепсельных разъемов, деталей химической аппаратуры
БрОЦС4-4-2.5 50 - 70 1018 Для втулок и прокладок автомобилей и тракторов
БрОЦС4-4-4 61 1015 Для втулок и прокладок автомобилей и тракторов

Бронза безоловянная литейная

Марка Твёрдость
HB 10 -1 (Мпа)		 Температура плавления °C Назначение
БрА10Ж3Мц2 120 1045 Антифрикционные детали, детали арматуры
БрА10Ж4Н4Л 170 Детали химической и пищевой промышленности, а также детали, работающие при повышенных температурах
БрА10Мц2Л 110 Антифрикционные детали, детали арматуры, работающие в пресной воде, жидком топливе и в паре при температуре до 250 °C
БрА11Ж6Н6 250 Арматура, антифрикционные детали
БрА7Ж1.5С1.5 98 Для литья деталей простой формы, работающих в тяжелых условиях
БрА7Мц15Ж3Н2Ц2 63.7 Антифрикционные детали
БрА9Ж3Л 100 Антифрикционные детали, детали арматуры
БрА9Ж3Л 100 Антифрикционные детали, детали арматуры
БрА9Ж4 98 1040 В машиностроении и авиапромышленности
БрА9Ж4Н4Мц1 160 Арматура для использования в морской воде
БрА9Мц2Л (устар. БрАМц9-2Л) 80 1060 Антифрикционные детали, детали арматуры, работающие в пресной воде, жидком топливе и в паре при температуре до 250 °C
БрС30 25 954 Антифрикционные детали
БрС30 13.5 Нет данных
БрСу3Н3Ц3С20Ф 65 Антифрикционные детали
БрСу6Н2 80 1065 Для литья деталей простой формы, работающих в тяжелых условиях
БрСу6С12Ф0.3 59 Нет данных
БрСу6С12Ф0.3 59 Нет данных
БрСу6Ф1 78 Для литья деталей простой формы, работающих в тяжелых условиях

Бронза безоловянная, обрабатываемая давлением

Марка Твёрдость
HB 10 -1 (Мпа)		 Температура плавления °C Назначение
БрА5 55 - 65 1060 Детали, работающие в морской воде, детали для химического машиностроения; деформируется в холодном и горячем состоянии, коррозионно-стойкая, жаропрочная, стойкая к истиранию
БрА7 65 - 75 1040 Детали для химического машиностроения; деформируется в холодном состоянии, коррозионно-стойкая, жаропрочная, стойкая к истиранию
БрАЖ9-4 100 - 120 1040 В авиапромышленности, в машиностроении; высокие механические свойства, хорошие антифрикционные свойства, коррозионностойкая
БрАЖМц10-3-1.5 125 - 140 1045 Детали химической аппаратуры; для изготовления деталей криогенной техники
БрАЖН10-4-4 130 - 150 1084 Детали химической аппаратуры
БрАЖНМц9-4-4-1 150 Детали химической аппаратуры
БрАМц10-2 100 - 120 Заготовки, фасонное литье в судостроении; высокое сопротивление при знакопеременной нагрузке
БрАМц9-2 110 - 130 1060 Износостойкие детали, винты, валы, детали для гидравлических установок; высокое сопротивление при знакопеременной нагрузке
БрБ2 130 - 150 955 Для пружин и упругих элементов; высокая прочность и износостойкость, хорошие антифрикционные свойства, очень хорошая деформируемость в закаленном состоянии
БрБ2.5 130 Для пружин и упругих элементов
БрБНТ1.7 80 - 120 865 Для пружин и упругих элементов; высокая прочность и износостойкость, хорошие антифрикционные свойства, очень хорошая деформируемость в закаленном состоянии
БрБНТ1.9 120 - 140 860 Для пружин и упругих элементов; высокая прочность и износостойкость, хорошие антифрикционные свойства, очень хорошая деформируемость в закаленном состоянии
БрБНТ1.9Мг Для пружин и упругих элементов; высокая прочность и износостойкость, хорошие антифрикционные свойства, очень хорошая деформируемость в закаленном состоянии
БрБНТ1.9Мг Для пружин и упругих элементов; высокая прочность и износостойкость, хорошие антифрикционные свойства, очень хорошая деформируемость в закаленном состоянии
БрКМц3-1 70 - 90 Для деталей химической промышленности, судостроения, пружин
БрКН1-3 80 - 100 1084 Для деталей с высокими механическими и технологическими свойствами, хорошими антифрикционными свойствами, коррозионно-стойких
БрКХКо0.4-0.6-1.6 Для изготовления электродов контактных сварочных машин
БрМц5 70 - 90 1047 Детали и изделия, работающие при повышенных температурах; высокие механические свойства; коррозионная стойкость
БрСр0.1 50 1082 Коммутаторы, коллекторные кольца, обмотки роторов турбогенераторов
БрХ1 Электроды для сварки, электродетали, оборудование сварочных машин
БрХЦр0.3-0.09 Для изготовления электродов контактных сварочных машин
БрХЦр0.6-0.05 Для изготовления электродов контактных сварочных машин



Сплавы меди с никелем

Медноникелевые сплавы - это сплавы на основе меди, в которых основным легирующим компонентом является никель. По назначению их подразделяют на конструкционные и электротехнические сплавы.
Куниаль (медь-никель-алюминий) содержит 6-13% никеля, 1,5-3% алюминия, остальное - медь. Куниали подвергают термической обработке (закалка-старение). Куниали служат для изготовления деталей повышенной прочности, пружин и ряда электротехнических изделий.
Нейзильберы (медь-никель-цинк) содержат 15% никеля, 20% цинка, остальное медь. Нейзильберы имеют белый приятный цвет, близкий к цвету серебра. Они хорошо сопротивляются атмосферной коррозии; применяют в приборостроении и производстве часов.
Мельхиоры ( медь-никель и небольшие добавки железа и марганца до 1%) обладают высокой коррозионной стойкостью, в частности в морской воде. Их применяют для изготовления теплообменных аппаратов, штампованных и чеканных изделий.
Копель (медь-никель 43%-марганец 0,5%) - специальный термоэлектродный сплав для изготовления термопар.
Манганин (медь-никель 3%-марганец 12%) - специальный сплав с высоким удельным электросопротивлением, используемый в электротехнике для изготовления электронагревательных элементов.
Константан (медь-никель 40%-марганец 1,5%) имеет такое же назначение, как и манганин.




Источники информации:


   ©Гуков Константин Михайлович 2006 - 2013     Почта: [email protected]