9.4. Медные сплавы
Свойства меди.
Медь - металл красноваторозового цвета; кристаллическая ГЦК решетка с периодом нм, полиморфных превращений нет. Медь менее тугоплавка, чем железо, но имеет большую плотность (см. табл. 1.5).
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.
ТАБЛИЦА 9.2. Механические свойства технической меди Ml
Примеси снижают все эти свойства. По ГОСТ 859-78 в зависимости от содержания примесей различают следующие марки меди: . Наиболее часто встречающиеся в меди примеси подразделяют на три группы.
1. Растворимые в меди элементы повышают прочность и твердость меди (рис. 9.6) и используются для легирования сплавов на медной основе.
2. Нерастворимые Элементы и ухудшают механические свойства меди и однофазных сплавов на ее основе. Образуя легкоплавкие эвтектики (соответственно при температурах 326 и располагающиеся по границам зерен основной фазы, они вызывают красноломкость. Причем вредное влияние висмута обнаруживается при его содержании в тысячных долях процента, поскольку его растворимость ограничивается 0,001%. Вредное влияние свинца также проявляется при малых его содержаниях Висмут, будучи хрупким металлом, охрупчивает медь и ее сплавы. Свинец, обладая низкой прочностью, снижает прочность медных сплавов, однако вследствие хорошей пластичности не вызывает их охрупчивания. Кроме того, свинец улучшает антифрикционные свойства и обрабатываемость резанием медных сплавов, поэтому применяется для легирования двухфазных сплавов меди.
3. Нерастворимые примеси присутствуют в меди и ее сплавах в виде промежуточных фаз (например, ), которые образуют с медью эвтектики с высокой температурой плавления и не вызывают красноломкости. Кислород при отжиге меди в водороде вызывает «водородную болезнь», которая может привести к разрушению металла при обработке давлением или эксплуатации готовых деталей.
Механические свойства меди в большой степени зависят от ее состояния (табл. 9.2) и в меньшей от содержания примесей.
Высокая пластичность чистой отожженной меди объясняется большим количеством плоскостей скольжения. Скольжение происходит в основном по октаэдрическим плоскостям в направлениях
Холодная пластическая деформация (достигающая 90% и более) увеличивает прочность, твердость, предел упругости меди, но снижает пластичность и электрическую проводимость. При пластической деформации возникает текстура, вызывающая анизотропию механических свойств меди. Отжиг для снятия наклепа проводят при температуре 550-600°С в восстановительной атмосфере, так как медь легко окисляется при нагреве. По электропроводимости и теплопроводности медь занимает второе место после серебра. Она применяется для проводников электрического тока (см. ) и различных теплообменников, водоохлаждаемых изложниц, поддонов, кристаллизаторов.
Недостатки меди: высокая плотность, плохая обрабатываемость резанием и низкая жидкотекучесть.
Рис. 9.6. Влияние легирующих элементов на твердость меди