Медь и ее сплавы

Медь - это пластичный металл светло-розового цвета. Медь встречается в самородном состоянии  и, по-видимому, с нее начато было использование металлов человеком. Медь очень легко восстанавливается из руды, поэтому давно применяется в про­мышленности и быту. Плотность меди 8,86 Мг/м3, предел прочности 200— 250 МПа, относительное удлинение 50 %, относительное суже­ние 75 %. Медь имеет гранецентрированную кубическую ре­шетку с периодом 0,36 нм (3,6 А) при 20 °С. Аллотропических превращений медь не испытывает до температуры плавления (1083 С). Она обладает высокой удельной электропроводно­стью (59 м/Ом-мм2), незначительно уступая в этом отношении только серебру (62 м/Ом-мм2). Медь — основной металл элект­ротехники и приборостроения. Примеси, растворяющиеся в твердой меди, понижают ее электропроводность. Следовательно, легирование меди такими примесями применяется только в отдельных случаях, когда не­обходимо значительное повышение прочности. Наилучшим ле­гирующим компонентом проводниковой меди является кадмий, так как его предел растворимости в ней невелик (менее 0,3 %). Практически кадмий вводят в медь в количестве около 1 % и его избыток за пределом растворимости выделяется в виде со­единения Cu2Cd. Это соединение является упрочняющей фазой, повышающей сплава медь—кадмий (кадмиевой бронзы) до 700 МПа. При этом его электропроводность составляет —80 % от электропроводности чистой меди. Для упрочнения меди используют также наклеп. Техниче­ское осуществление его очень удобно, так как проводниковая медь очень пластична и применяется в виде изделий простой формы: проволоки для проводов, полосы для шин и т. п. Путем наклепа можно довести меди до 450 МПа при уменьшении электропроводности всего на 3 %. Для повышения электропроводности меди из нее стремятся удалить все имеющиеся примеси. Для этого в расплавленную медь вводят кислород путем продувки ее воздухом. Образую­щиеся оксиды примесей уходят в шлак. Количество остающе­гося в меди кислорода в виде хрупкого соединения Си20 дол­жно быть незначительным — порядка 10~3%. При большем со­держании усложняются условия горячей и холодной обработки давлением. Самый надежный способ контроля количества кис­лорода в меди — металлографический. Оксид Си20 под микро­скопом хорошо различим по своей серо-голубой окраске и легко отличается от других включений благодаря тому, что приобре­тает красный цвет в поляризованном свете. Количественная оценка содержания Си20 и, следовательно, кислорода доста­точно точна. В части, примыкающей к меди, диаграмма равно­весия системы Си—О имеет простейший эвтектический харак­тер (кислород очень мало растворим в меди) с эвтектикой Си + + Си20, образующейся при 1064 °С. Содержание кислорода в эвтектике 0,38 % (3,4 % Си20).

 

По площади на шлифе, медь составляет около 30 %. Следовательно, количество кислорода в этом образце равно 0,3X   Х0,38 = 0,114 %, т. е. с практической точки зрения очень  велико. При применении обычной технологии эвтектики образуется гораздо меньше, и она располагается по границам зерен меди. После горячей обработки давлением эвтектики на шлифе не наблюдается, а видны укрупнившиеся путем коалесценции.

 

Перед холодной обработкой волочением, прессованием и.т. д. слитки меди прокатывают в горячем состоянии. Некоторые примеси, в частности висмут и свинец, вызывают разрушение меди при обработке в нагретом состоянии, аналогично сере, вызывающей красноломкость стали. Это является следствием того, что висмут и свинец образуют с медью легкоплавкие эвтектики и предел их растворимости в твердой меди очень мал. Из диаг­рамм равновесия Си—РЬ и Bi—Си следует, что «эвтектика» по существу состоит почти полностью из кристаллов свинца или висмута, которые располагаются по катоду меди. При температуре их плавления (0 и 327 С соответственно) связь между кристаллитами меди нарушается, что и приводит к разрушению при обработке давлением. Во избежание этого в слитках, предназначенных для горячих прокатки, прессования или ковки, содержание висмута ограничивают 0,002 %, а свинца —0,005 %.Сплав меди с цинком называют латунью. Все остальные медные сплавы называют бронзами. Марки латуни начинаются с буквы Л и затем ставятся названий легирующих компонентов. Более 50% добываемой меди применяется в электротехнической промышленности. Благодаря высокой теплопроводности и коррозионной стойкости медь широко применяется в теплообменниках, холодильниках, вакуумных аппаратах и.т.п. Примерно 30-40% меди применяется в виде медных сплавов.

 

Мы предлагаем следующие виды цветных металлов: бронза, медь, титан, олово, баббит, магний, кадмий, латунь, сурьма, висмут.