1 МІДЬ ТА ЇЇ СПЛАВИ

Мідь - пластичний метал, світло-червоного кольору. Відносно легко відновлюється з руди. Мідь має температуру плавлення 1083°С, густина - 8,94г/см3. Тип гратки - ГЦК, із періодом а=0,3615 нм, діа­метр атома - сіСи=0,256 нм. Границя міцності (ав) складає 200­250 МПа, відносне подовження (8) - 50 %, звуження (у) - 75 %, рівень пластичності та міцність залежать від ступеня чистоти металу. Цей метал застосовується в багатьох галузях промисловості, у чистому ви­гляді широко застосовується в електротехніці та приладобудуванні. До особливостей цього металу відносяться висока тепло- та електро­провідність. Питома теплопровідність при 20°С складає 387 Вт/(м-К). Питомий електроопір 1,72-10-6 Ом-см. Міді притаманна висока коро­зійна стійкість у звичайних умовах та в морській воді, стійкість у сір­чаних газах є низькою, у вологому повітрі утворюється закис Си20. До недоліків міді відносять високу густину порівняно із сталями.

Мідь добре обробляється тиском але через високу в'язкість по­гано піддається різанню. Мідь задовільно зварюється та добре паяєть­ся. Із підвищенням температури міцність міді зменшується і спостері­гається зростання пластичності. Холодна пластична деформація спри­яє підвищенню твердості, реалізується явище наклепу, утворюється текстура деформації. Пластичність міді після холодної деформації може бути відновлена проведенням рекристалізаційного відпалення при температурі 500-600°С.

Чиста мідь маркується буквою та цифрою: М0 - (99,95% Си), М1 - (99,9% Си), М0б - мідь підвищеної чистоти (без кисню). Мідь технічної чистоти використовується у вигляді листів, труб, дроту. Для виготовлення провідників електричного струму застосовують М0, М1, для електронної техніки - М0б.

Домішки. Властивості міді суттєво залежать від наявності в ній домішок. За характером взаємодії з міддю всі елементи-домішки мож­на поділити на три великі групи. До першої групи належать метали, що розчиняються в гратці міді (А1, Бе, N1, 2и, А§, Аи, Рі, Ссі, БЬ). Другу групу складають елементи, що практично не розчиняються в міді в твердому стані та утворюють легкоплавкі евтектики (Ві, РЬ). Третя група представлена елементами, що утворюють з міддю хімічні сполу­ки (Р, Бе, 8, О2, Те, Аз).

Елементи першої групи не мають суттєвого впливу на властиво­сті, якщо вміст їх не перевищує кількості, що відповідає міді технічноїчистоти (при більшому вмісті ці елементи є легуючими і значною мі­рою впливають на властивості). Найбільш негативний вплив має віс­мут. Його розчинність в міді не перевищує 0,001 %. Евтектичні виді­лення майже чистого вісмуту (99,8%) на межах зерен спричиняють ви­соку крихкість міді та її сплавів при звичайних температурах. При га­рячій деформації спостерігається плавлення евтектики на межах зерен міді (ґевт=270 °С), зв'язок між зернами порушується, виникають трі­щини - спостерігається гарячеламкість міді. Сурма зменшує тепло- та електропровідність міді. Свинець_спричиняє гарячеламкість міді та її сплавів (іевт=326°С). Кисень присутній в міді у вигляді закису Си20, ця сполука має несприятливий вплив на пластичність, технологічність, корозійну стійкість. При проведенні відпалення в атмосфері, що міс­тить водень, атоми водню дифундують в мідь, реагують з Си2О і утво­рюють водяну пару з високим тиском, це спричиняє руйнування -"водородная болезнь". Кисень погіршує зварювання та паяння міді. Сірка утворює сполуку Си2Б, що викликає холодноламкість. Водень спричиняє пористість відливок, якщо його вміст перевищує граничну розчинність в міді.

Класифікація мідних сплавів. Найбільш поширеним є легу­вання міді цинком, алюмінієм, оловом, залізом, кремнієм, марганцем, берилієм та нікелем. Всі ці елементи сприяють підвищенню міцності (рис. 1.1).

 

0 2 * 6 8 Ю П Са % (мас) ме

1 - зразки деформовані та після відпалення; 2 - литі зразки Рисунок 1.1 - Вплив легуючих елементів на механічні властивості міді

За способом виготовлення мідні сплави поділяють на деформо-вні та ливарні, в залежності від змін при ТО - сплави, що зміцню­ються термообробкою, та сплави, що не зміцнюються при термічній обробці. За хімічним складом мідні сплави поділяють на латуні, брон­зи та мідно-нікелеві сплави.

Латуні - сплави міді, в яких основним легуючим елементом ви­ступає цинк. Позначаються буквою Л та цифрами, що вказують серед­ній вміст міді (Л80 містить 80% міді, решта (20%) - цинк). При наяв­ності в латуні легуючих елементів, вони позначаються літерами: С -свинець, О - олово, Ж - залізо, А - алюміній, К - кремній, Мц - марга­нець, Мг - магній, Н - нікель, Ф - фосфор. Цифра після букви вказує середній вміст кожного легуючого елемента в латуні у відсотках. Вміст цинку в латунях не зазначають, за винятком ливарних (ЛЦ40С1: ливарна латунь, з вмістом 2п 40% та 1% РЬ, решта 59% - мідь).

ЛАЖМц66-6-3-2 - деформована латунь, що містить 66% Си, 6% А1, 3% Бе, 2% Мп, решта - 23% 2п.

Бронзи - сплави міді з оловом, алюмінієм, берилієм, свинцем, кремнієм, марганцем, тобто сплави, в яких основним легуючим елеме­нтом не є цинк або нікель. Бронзи позначають буквами Бр, потім вка­зують основні легуючі елементи та їх вміст в сплаві. Цинк позначають - Ц, фосфор - Ф, берилій - Б, хром - Х.

БрОЦСН 3-7-5-1 - це бронза, що містить 3% 8п, 7% 2п, 5% РЬ, 1% N1, решта - мідь.