В зависимости от чистоты применение меди различно. Поскольку любая примесь в той или иной мере снижает электропроводность, то для изго-
товления проводников электрического тока (проводов, шин, контактов и
др.) применяют преимущественно наиболее чистую медь марок М00 и М0.
Менее чистую медь применяют для разных целей, используя ее основные положительные свойства: высокую теплопроводность и коррозионную стойкость.
Большое количество меди идет на изготовление сплавов на ее основе и для легирования других цветных сплавов, например медноникелевых, медносеребряных и др. При этом более чистые сорта меди (М0, М1, М2) применяют для получения сплавов высокой чистоты и высококачественных, обрабатываемых давлением, а менее чистые-для деформируемых сплавов обычного качества (М3) и для литейных сплавов (М3, М4).
Технически чистую медь поставляют или в виде катодных листов, или в виде полуфабрикатов-слитков, предназначенных для дальнейшего передела прокаткой. Поставляют также и готовые медные изделия, полученные литьем (отливки разной формы и назначения) и главным образом методами обработки давлением-проволоку, листы, ленты, полосы и др.
Наиболее широко применяемыми в народном хозяйстве являются медные сплавы двух типов, носящие общее групповое название латуней и бронз. В каждой из этих групп содержатся сплавы разного химического состава, обладающие различными свойствами.
Л а т у н я м и называют сплавы меди с цинком. Различают двухкомпонентные латуни, состоящие только из меди, цинка и неизбежных примесей, и многокомпонентные латуни, в которые дополнительно введены еще один
или несколько легирующих элементов для придания тех или иных свойств.
Первые латуни часто называют простыми, а вторые-специальными.
Двухкомпонентные латуни. Предел растворимости цинка в меди при комнатной температуре равен 39 %. При повышении температуры он снижается и при 905 C становится равным 32 %. Латуни, содержащие цинка менее 39 %, имеют однофазную структуру твердого раствора цинка в меди; их называют -латунями.
Если вводят большое количество цинка, то появляется вторая более сложная -фаза. Структура сплавов становится двухфазной. Их называют ( + )-латунями.
В практически применяемых латунях количетво цинка не превышает 45 %. В пределах этого содержания цинк сильно изменяет свойства сплавов. Цинк повышает прочность и пластичность меди.
Максимальной пластичностью обладает -латунь, содержащая 30 % Zn. Прочность ее сравнительно низкая. Резкое снижение пластичности наблю-
дается при переходе через границу растворимости цинка в меди, когда
сплав становится двухфазным и представляет собой механическую смесь -
и -кристаллов. Максимальная прочность достигается в сплавах с 45% Zn,
но пластичность при этом становится невысокой. Дальнейшее повышение
содержание цинка приводит к резкому снижению прочности без повышения
пластичности, поэтому в практике такие сплавы не используют.
| ||||| | |Сплав | | | | | Содержание цинка, % | Механические свойства | ____________________________|Временное | Относител. | сопротивление | удлинение |кГ/мм | % | |
| |||| | |Медь.........| |-латунь.....| | -30 | | |19 | 22 | | |28 | 40 | |
| ||| | ( + )-латунь.||-латунь | | 4550 | 42 | 7 | | |6 | 3 | |
Коррозионная стойкость латуней в атмосферных условиях оказывается средней между стойкостью элементов, образующих сплав, т.е. цинка и меди.
Латуни обладают высокими технологическими свойствами. Из них получают хорошие отливки, так как они обладают хорошей жидкотекучестью и малой склонностью к ликвации. Одновременно с этим латуни легко поддаются пластической деформации и поэтому основное их количество идет на изготовление катанных полуфабрикатов-листов, полос, лент, проволоки и разных профилей.
Особенностью обработки латуней давлением является то, что для обработки в холодном состоянии (тонкие листы, проволока, калиброванные профили) используют -латунь с содержанием цинка до 32 %, так как она при комнатной температуре имеет высокую пластичность и малую прочность. При повышении температуры до 300-700 C ее пластичность уменьшается, поэтому в горячем состоянии ее обрабаывать нет смысла. Для этой цели целесообразно использовать или -латунь с большим содержанием цинка (до 39 %), которая при нагреве переходит в двухфазное состояние
+ , или еще лучше ( + )-латунь. Обьясняется это тем, что менее пластичная при комнатной температуре -фаза при высоких температурах ста-
новится более пластичной, чем -фаза.
Цинк более дешевый материал по сравнению с медью, поэтому его введение в сплав одновременно с повышением механических, технологических и антифрикационных свойств приводит к снижению стоимости-латунь дешевле меди. Электропроводность и теплопроводность латуни ниже, чем меди.
Поскольку содержание меди и цинка решающим образом влияет на все свойства латуней, его отражают в наименовании марки. Марка латуни составляется из буквы Л, указывающей тип сплава-латунь, и двузначной цифры, характеризующей среднее содержание меди. Количество цинка не отражают, так как его легко определить по разности от 100 %. Например, марка Л80-латунь, содержащая 80 % Cu и 20 % Zn.
Классификация латуней дана в таблице.
| Сплав | |Марка |сплавов||| | Химический состав,__________________|примеси,медь | более | | %__не | Механические ______________Временное | сопротивление|кГ/мм | | свойства |___________|Относител. |удлинение, |% | |
| ТомпакПолутомпакЛатунь | |Л96 |Л90 ||Л85 |Л80 ||Л70 |Л68 |Л63 |Л60 | | |95-97 | 0,288-91 | 0,2 |84-86 | 0,379-81 | 0,3 |69-72 | 0,267-70 | 0,362-65 | 0,559-62 | 1,0 | |24 |26 | |28 |32 | |32 |32 |33 | - | | |50 |45 | |45 |52 | |55 |55 |49 | - | |
Остальное-цинк.
Контролируемыми примесями в медноцинковых сплавах являются свинец, железо, сурьма, висмут и фосфор, а в марке Л70 еще дополнительно-мышьяк, олово и сера. Их вредное влияние на латунь такое же, как и в чистой меди-они делают ее хрупкой при горячей обработке давлением.
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, естественно, больше, чем двухкомпонентных, так как в них варьируется не только содержание цинка, но также наименование и количество входящих легирующих элементов.
Наименование специальной латуни отражает ее легирование. Так, если она легирована железом и марганцем, то ее называют железомарганцевой, если алюминием-алюминиевой и т.д.
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 тот, которого больше, а далее по нисходящей закономерности. 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.
М а р г а н е ц повышает прочность и коррозионную стойкость, особенно в сочетании с алюминием, оловом и железом.
О л о в о повышает прочность и сильно повышает сопротивление коррозии в морской воде. Латуни, содержащие олово, часто называют морскими
латунями.
Н и к е л ь повышает прочность и коррозионную стойкость в различных средах.
С в и н е ц ухудшает механические свойства, но улучшает обрабатываемость резанием. Им легируют (1-2 %) латуни, которые подвергаются ме-
ханической обработке на станках-автоматах. Поэтому эти латуни называют
автоматными.
К р е м н и й 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.
Еще наиболее распространенными медными сплавами являются бронзы.
Б р о н з а м и называют все медные сплавы за исключением латуней. Следовательно, бронзы-это сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием,
бериллием и другими элементами. Наиболее раннее применение нашли оловянные бронзы, которые знали и широко использовали еще в древности. Эти бронзы не утратили своего значения и в настоящее время, но в силу высокой стоимости и дефицитности оловаисследователи искали и нашли ряд заменителей оловянной бронзы, в которых олово содержится в меньшем количестве по сравнению с ранее применявшимися бронзами или не содержат совсем.
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 входящих легирующих перечень входящих легирующих элементов в нисходящем порядке их содержания, и цифр, соответсвующих их среднему количеству в процентах. Указывать в марке содержание меди в противоположность латуням нет необходимиости. В латунях два обязательно присутствующих не указанных в марке элемента-медь и цинк, а в бронзах-только медь и ее легко определить по разности от 100 %. Например, маркой Бр. ОЦС4-4-2,5 обозначают бронзу, содержащую 4% Sn, 4% Zn, 2.5% Pb и 100-(4+4+2.5)= =89,5% Cu.