Лекция 13 Цветные металлы и сплавы

Ценные свойства цветных металлов обусловили их широкое применение в различных отраслях современного производства..

13.1 Медь и её сплавы

Медь обладает высокой электропроводностью и теплопроводнос­тью, прочностью, вязкостью и коррозионной стойкостью. Физичес­кие свойства ее обусловлены структурой. Она имеет кубическую гранецентрированную пространственную решетку. Температура плавле­ния ее 1083 °С, кипения — 2360 °С. Средний предел прочности зависит от вида обработки и составляет от 220 до 420 МПа (22-45 кгс/мм²). Относительное удлинение 4-60 %, твердость 35-130 НВ, плотность 8,94 г/см³. При 20 °С удельная теплоемкость равна 0,092 кал/(ч · °С), теплопроводность — 0,94 кал/(с · см ·°С). Удельное электрическое со­противление 0,0178 Ом/(мм² · м), линейная усадка 2,1 %. Прочность меди увеличивается в 1,5 раза после холодной деформации (накле­па), но при этом относительное удлинение ее снижается до 8-10 %. В зависимости от степени чистоты и состояния поверхности цвет меди изменяется от светло-розового до красного.

Медь (ГОСТ 859-78)

Обладая замечательными свойствами, медь в то же время как конструкционный материал не удовлетворяет требованиям ма­шиностроения, поэтому ее легируют, т. е. вводят в ее состав металлы: цинк, олово, алюминий, никель и др., за счет чего улучшаются ее механические и технологические свойства.

По химическому составу медные сплавы подразделяют на лату­ни, бронзы и медноникелевые, по технологическому назначению — на деформируемые, используемые для производства полуфабрика­тов (проволоки, листа, полос, профиля), и литейные, применяемые для литья изделий.

Латуни

Латуни сплавы меди с цинком и другими компо­нентами, они содержат кроме цинка другие легирующие эле­менты, называются сложными, или специальными, и именуются по вводимым, кроме цинка, легирующим компонентам. Например: железомарганцевая (ЛЖМц59-1-1), алюминиевоникелькремнистомарганцовая (ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5) и др.

В обозначении марок латуней принята буквенно-цифровая сис­тема. Первая буква означает «латунь», остальные буквы соответ­ствуют условным обозначениям химических элементов, входя­щих в латунь; первая цифра указывает на содержание меди, остальные цифры — на содержание других легирующих элемен­тов. Содержание цинка в обозначении марки не указывается.

Для того чтобы определить содержание цинка в латуни, необхо­димо от 100 % вычесть процентное содержание меди и других хи­мических элементов, входящих в данную латунь. Например: том­пак Л90 — это латунь, содержащая 90 % меди, остальное — цинк; латунь алюминиевая ЛА77-2 — 77 % меди, 2 % алюминия, осталь­ное — цинк; латунь алюминиевоникелькремнистомарганцовая ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5 — 75 % меди, 2 % алюминия, 2,5 % никеля, 0,5 % кремния, 0,5 % марганца, остальное — цинк.

Для обозначения марок латуней по СТ СЭВ 379-76 приняты латинские буквы. За латинской буквой, соответствующей химическому эле­менту, следует цифра, определяющая его процентную долю. Напри­мер: CuZn40 — 40 % цинка, остальное — медь; CuZn28Snl — 28 % цинка, 1 % олова, остальное — медь; CuZn40AlMn — 40 % цинка, 1% алюминия, около 1% марганца, остальное — медь.

По сравнению с медью латуни обладают большей прочностью, коррозионной стойкостью и упругостью. Они обрабатываются литьем, давлением и резанием. По технологическому назначе­нию их подразделяют на обрабатываемые давлением и литейные.

Латуни, обрабатываемые давлением. Из них изготовляют полу­фабрикаты (листы, ленты, полосы, трубы конденсаторов и теплообменников, проволоку, прутки, фольгу, поковки, штамповки), медали и значки, художественные изделия, музыкальные инстру­менты, сильфоны, гибкие шланги, застежки-молнии, подшипники скольжения и разную фурнитуру..

Бронзы

Бронзы — это сплавы на основе меди, в которых в качестве добавок используют олово, алюминий, бериллий, кремний, свинец, хром и другие элементы. Как и латуни, бронзы подразделяют на литейные и обрабатываемые давлением. В обозначении марок бронз принята та же система, что и у латуней, только в начале простав­ляют буквы Бр, означающие — «бронза».

Безоловянные литейные бронзы в чушках применяют в каче­стве шихтового материала для получения бронз по ГОСТ 493-79.

Этот стандарт полностью соответствует рекомендациям СЭВ (PC 1586-75). ГОСТ 493-79 предусмотрены марки безоловянных бронз, а также изделия, изготовляемые из этих бронз:

Химический состав и механические свойства оловянных ли­тейных бронз регламентированы ГОСТ 613-79. Эти бронзы полу­чают литьем в песчаные формы или в кокиль. Стандартом предус­мотрены марки оловянных бронз, а также изготовляемые из них изделия:

Бериллиевые бронзы. БрБ2 (CuBe2Ni[Co]), БрБНТ1,9 (CuBe2NiTi), БрБНТ1,9Мг — обладают высокой прочностью и износостойкос­тью, хорошими пружинящими и антифрикционными свойствами, средними электропроводностью и теплопроводностью, деформиру­ются в закаленном состоянии. Из этих бронз изготовляют пружи­ны и пружинящие детали ответственного назначения, износостой­кие детали всех видов, неискрящий инструмент.

Кремниевые бронзы. БрКМц3-1 (CuSi3Mnl) — коррозионностойкая, жаропрочная, имеет высокое сопротивление сжатию, при­годна для сварки. Применяется для изготовления деталей для хи­мических аппаратов, пружин и пружинящих деталей, сварных кон­струкций и деталей для судостроения.

БрКН1-3 — обладает высокими механическими, технологичес­кими и антифрикционными свойствами. Предназначена для про­изводства ответственных деталей в моторостроении, а также на­правляющих втулок.

Марганцевая бронза. БрМц5 — имеет высокие механические свойства, хорошо деформируется в горячем и холодном состояни­ях, коррозионностойкая, жаропрочная. Из этой бронзы изготовля­ют детали, работающие при повышенных температурах.

Кадмиевая и магниевая бронзы. БрКд1 (CuCdl) и БрМг0,3 — отличаются высокой электропроводностью и жаропрочностью. Их используют при производстве коллекторов электродвигателей и деталей машин контактной сварки.

Из безоловянистых бронз, обрабатываемых давлением, изготов­ляют полуфабрикаты: листы, полосы, ленты, прутки профили, тру­бы, проволоку и поковки.