Медные сплавы, Свойства меди, Общая характеристика и классификация медных сплавов - Сплавы цветных металлов

Свойства меди

Медь - металл красновато-розового цвета, медь менее тугоплавка, чем железо, но имеет большую плотность. Медь обладает хорошей технологичностью. Она прокатывается в тонкие листы, ленту. Из меди получают тонкую проволоку, медь легко полируется, хорошо паяется и сваривается. Медь характеризуется высокими теплопроводностью и электропроводимостью, пластичностью и коррозионной стойкостью. Примеси сжигают все эти свойства. Механические свойства меди в большой степени зависят от ее состояния, и в меньшей от содержания примесей.

Недостатки меди: высокая плотность, плохая обрабатываемость резанием и низкая жидкотекучесть.

Общая характеристика и классификация медных сплавов

Сохраняя положительные качества меди (высокие теплопроводность и электропроводимость, коррозийная стойкость и др.), медные сплавы обладают хорошими механическими, технологическими и антифрикционными свойствами.

Для легирования медных сплавов в основном используют элементы, растворимые в меди: Zn, Sn, Al, Si, Be, Mn, Ni. Повышая прочность медных сплавов, легирующие элементы практически не снижают, а некоторые из них (Zn, Sn, Al) увеличивают пластичность. Высокая пластичность - отличительная особенность медных сплавов. По прочности медные сплавы уступают сталям.

По технологическим свойствам медные сплавы подразделяются на деформируемые (обрабатываемые давлением) и литейные; по способности упрочняться с помощью термической обработки - на упрочняемые и неупрочняемые термической обработкой. По химическому составу медные сплавы подразделяются на две основные группы: латуни и бронзы.

Латунями называются сплавы меди с цинком. Они бывают двойными (простые) и многокомпонентными (легированные).

Латуни с содержанием 90% Cu и более называются томпаком, при 80-85% Cu - полутомпаком. Практическое значение имеют латуни, содержащие до 45% Zn. Сплавы с большим содержанием цинка отличаются высокой хрупкостью. Повышенное содержание цинка удешевляет латуни, улучшает их обрабатываемость резанием, способность прирабатываться и противостоять износу. Вместе с тем уменьшаются теплопроводность и электрическая проводимость, которые составляют 20-50% от характеристики меди.

Примеси повышают твердость и снижают пластичность латуней.

Однофазные латуни в основном выпускают в виде холодно-катанных полуфабрикатов: полос, лент, проволоки, листов, из которых изготовляют детали методом глубокой вытяжки (радиаторные трубки, снарядные гильзы, сильфоны, трубопроводы), а также детали, требующие по условиям эксплуатации низкую твердость (шайбы, втулки, уплотнительные кольца и др.).

Ввиду малой пластичности при низких температурах двухфазные латуни выпускают в виде горячекатанного полуфабриката: листков, прутков, труб, штамповок. Из них изготовляют втулки, гайки, тройники, штуцеры, токопроводящие детали электрооборудования и др.

Легированные латуни применяют как для деформируемых полуфабрикатов, так и в виде фасонных отливок. Литейные латуни, как правило, содержат большое количество цинка и легирующих элементов.

Для легирования латуней используют Al, Fe, Ni, Sn, Si. Эти элементы повышают коррозионную стойкость латуней. Поэтому легированные латуни широко применяют в речном и морском судостроении (конденсаторные и манометрические трубки и др. детали). Оловянные латуни называют морскими.

Алюминий повышает прочность, твердость латуней. Практическое применение находят высокомедистые латуни с добавлением алюминия до 4%, которые хорошо обрабатываются давлением.

Кремний улучшает жидкотекучесть, свариваемость и способность к горячей и холодной пластической деформации латуней. Кремнистые латуни характеризуются высокой прочностью, пластичностью, вязкостью не только при 20-250 С, но и при низких температурах (до - 1830 С).

Никель повышает растворимость цинка в меди и улучшает механические свойства латуней. Никелевые латуни хорошо обрабатываются давлением в холодном и горячем состояниях.

Бронзами называются сплавы меди со всеми элементами, кроме цинка. Название бронзы дают по основным элементам. Так, их подразделяют на оловянные, алюминиевые, бериллиевые, кремнистые и др. Сплавы меди с никелем имеют названия: мельхиоры, куниали, нейзильберы.

Оловянные бронзы.

Практическое значение имеют бронзы, содержащие до 10% Sn. Двойные оловянные бронзы применяют редко, так как они дороги.

Оловянные бронзы легируют Zn, Pb, Ni, P. Для экономии более дорогостоящего олова в бронзы добавляют от 2 до 15% Zn. Это способствует повышению механических свойств. Цинк улучшает их жидкотекучесть, плотность отливок, способность к сварке и пайке. Свинец повышает антифрикционные свойства и улучшает обрабатываемость резанием оловянных бронз. Фосфор, являясь раскислителем оловянных бронз, повышает их жидкотекучесть, износостойкость улучшается благодаря появлению твердых включений фосфида меди Cu3 P. Кроме того, он повышает временное сопротивление, предел упругости и выносливость бронз. Никель способствует измельчению структуры и повышению механических свойств.

Бронзы хорошо обрабатываются резанием, паяются, хуже свариваются.

Большое количество Zn и Pb повышает их жидкотекучесть. Улучшает плотность отливок, антифрикционные свойства и обрабатываемость резанием. Структура оловянных бронз удовлетворяет требованиям, предъявляемым к структуре антифрикционных сплавов. Высокая коррозионная стойкость в атмосферных условиях, пресной и морской воде способствует широкому применению литейных бронз для пароводяной арматуры, работающей под давлением.

Деформируемые бронзы содержат до 6-8% Sn. Они характеризуются хорошей пластичностью и более высокой прочностью, чем литеные.

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 в точной механике, электротехнике, химическом машиностроении и других областях промышленности.

Алюминиевые бронзы

Они отличаются высокими механическими, антикоррозионными и антифрикционными свойствами. К преимуществам перед оловянными бронзами относятся меньшая стоимость, более высокие механические и некоторые технологические свойства.

Кремнистые бронзы

Они характеризуются хорошими механическими, упругими и антифрикционными свойствами. Они хорошо свариваются, паяются, удовлетворительно обрабатываются резанием. Литейные свойства кремнистых бронз ниже, чем оловянных, алюминиевых бронз и латуней.

Кремнистые бронзы выпускают в виде ленты, полос, прутков, проволоки. Для фасонных отливок они применяются редко. Их используют вместо более дорогих оловянных бронз при изготовлении антифрикционных деталей, а также для замены бериллиевых бронз при производстве пружин, мембран и других деталей приборов, работающих в пресной и морской воде.

Похожие статьи




Медные сплавы, Свойства меди, Общая характеристика и классификация медных сплавов - Сплавы цветных металлов

Предыдущая | Следующая