Конструкционные материалы на основе меди

Главными достоинствами меди являются высокие электро- и теплопро­водность; пластичность, коррозионностойкость. Для повышения прочности, литейных свойств и обрабатываемости резанием ее легируют Zn, St, Al, Si, Mn, Ni и др. элементами.

Сплавы меди классифицируются: по химическому составу (латуни – на основе Сu- Zn, бронзы и сплавы на основе Сu-Ni); по технологическим свойствам (литейные и деформируемые); по отношению к ТО (упрочняемые и неупрочняемые). Сплавы обозначают: Л - латунь, Бр - бронза, после чего следуют буквы, обозначающие основные элементы, образующие сплав. О - олово, Ц - цинк, Мц - марганец, Ж - железо, Ф - фосфор, Б - бериллий, Х - хром и т.д. Цифры, следующие за буквами, указывают количество легирующего элемента в %. Например ЛЖМц 59-11- латунь, содержащая 59% Cu, 1% Fe и 1% Mn, остальное Zn; БрОФ6,5-0,15 – бронза, содержащая 6,5% Sn, 0,15% P и остальное Cu.

Латуни самые распространенные сплавы на основе меди. Их высокие эксплуатационные и технологические свойства обусловлены особенностями фазового состава сплавов системы Сu- Zn (рис.2.19). Для лучшей обрабатываемости резанием в них добавляют Pb, для повышения коррозионной стойкости - Sn, механических свойств – Ni.

Все латуни по технологическому признаку подразделяются на две группы: деформируемые, из которых изготовляют листы, ленты, трубы, проволоку и другие полуфабрикаты, и литейные – для фасонного литья. Литейные латуни обладают хорошей жидкотекучестью, мало склонны к ликвации и обладают антифрикционными свойствами.

Рис.2.19. Зависимость механических свойств латуней от концентрации цинка

Когда требуется высокая пластичность, повышенная теплопроводность и отсутствие склонности к коррозионному растрескиванию, применяют латуни с высоким содержанием меди Л96, Л90. Латуни Л70, Л62 и Л60 с большим содержанием цинка обладают более высокой прочностью, лучше обрабатываются резанием, дешевле, но хуже сопротивляются коррозии. Наибольшей пластичностью обладает латунь Л70, которую чаще всего используют для изготовления деталей штамповкой. Многие латуни, например, Л62, Л68, ЛОК 62-06-04 и другие применяют в качестве твердых припоев.

Таблица 2.2.

Механические свойства типичных деформируемых латуней

Бронзы - сплавы на основе меди, отличающиеся малой объемной усадкой при литье (0,6-0,8 %). Классифицируются по основному легирующему компоненту.

Оловянистые бронзы разделяют на обрабатываемые давлением - до 6% Sn и литейные - свыше 6%. Первые, БрОФ 6,5-0,15, БрОЦЧ-3, БрОЦС4-4-2,5 и др., широко применяются в производстве ИРЭ. Механические свойства их зависят от нагартовки. Предел прочности при растяжении s_В = 300-650 МПа при e = 38…5%.

Еще более широкое применение в ИРЭ нашли безоловянистые бронзы, обладающие лучшими механическими свойствами, а некоторые из них – химической стойкостью и жидкотекучестью. Так, кремнистые бронзы как простые с содержанием кремния 2-3 %, так и сложного состава, например, БрКЦ 4-4, БрКМц 3-1 и др., уступая оловянистым по величине усадки, превосходят их по коррозионной стойкости, механическим свойствам и плотности отливки. Кремнистые бронзы применяют для витых и плоских пружин, контактных пружин, лепестков и др. деталей. По многим характеристикам нагартованные кремниевые бронзы превосходят бериллиевые бронзы, так как требуемые упругие свойства деталей из них могут быть получены в результате термообработки, выполняемой после операции формообразования. Эти бронзы обладают также повышенной химической стойкостью, высокой электро- и теплопроводностью, хорошо свариваются, штампуются и обрабатываются резанием. Из бериллиевой бронзы марок Бр.62, Бр.БНТ 1,9, Бр.БНТ 1,7 изготавливают полуфабрикаты в виде полосы и ленты.