СОСТАВ, СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ

Медь (лат. Cuprum, Сu) - это химический элемент, относящийся к группе тяже­лых металлов. Температура плавления меди 1083 °С, прочность невелика, высокая пластичность, электропроводность и теплопро­водность, красновато-розового цвета. Технически чистая медь при­меняется в основном как электропроводящий материал.

Обладая замечательными свойствами, медь в то же время как конструкционный материал не удовлетворяет требованиям машиностроения, поэтому ее легируют, т.е. вводят в ее состав такие металлы, как цинк, олово, алюминий, никель и др., за счет чего улучшаются ее механические и технологические свойства. Наиболее широко используются латуни, бронзы и медно-никелевые сплавы.

Латунь содержит до 50 % цинка. Латунь с содержанием 3-12 % Zn имеет специальное название - томпак. Простые латуни маркируются буквой Л, а после этой буквы следует цифра, указы­вающая содержание в сплаве меди (Л96, Л62 и др.).

Специальные латуни - это группа латуней, в которые для улуч­шения механических и химических свойств дополнительно вво­дят олово, кремний, марганец, алюминий и железо. Специальные (сложные) латуни маркируются буквой Л (латунь), после которой следуют буквы, обозначающие легирующий элемент: А - алюми­ний, Ж - железо, К - кремний, М - марганец, Н - никель, С - свинец, Ц - цинк, Ф - фосфор и т. д. Первые две цифры, следу­ющие за буквами, указывают среднее содержание меди в процен­тах, а остальные цифры - содержание соответствующих легирую­щих элементов. Например, ЛАЖ60-1-1 - латунь с содержанием меди, алюминия, железа соответственно 60; 1 и 1 %, остальное цинк и примеси.

Бронза. Первоначально бронзами называли сплавы меди и оло­ва, а теперь разработаны сплавы меди с другими элементами, кро­ме цинка, и их тоже называют бронзами. Микроструктура бронз - твердые растворы.

Оловянистые бронзы — сплавы меди с оловом. На практике используют бронзы с содержанием олова до 10-12 %.

Сплавы, более насыщенные оловом, хрупки и поэтому не обладают необхо­димой конструкционной прочностью.

Алюминиевые бронзы - бронзы, содержащие до 90 % А1, об­ладают повышенными литейными свойствами и их применяют для фасонного литья.

Кремнистые бронзы обычно имеют в своем составе 3-4 % Si. Они более прочны и дешевы, чем оловянистые бронзы. Крем­нистая бронза обладает высокой устойчивостью против коррозии в ряде агрессивных сред, в особенности в щелочах.

Бериллиевые бронзы содержат 2,0-2,5 % Ве и обладают наи­лучшим комплексом свойств из всех известных бронз. Берил­лиевые бронзы упрочняются закалкой и старением.

Свинцовистые бронзы содержат до 30 % РЬ. Микрострукту­ра: механическая смесь кристаллов (зерен) меди и свинца. Это обеспечивает хорошие антифрикционные свойства сплава. При­меняют для изготовления вкладышей подшипников скольжения.

Маркируются бронзы буквами Бр и далее буквами, обозначаю­щими легирующие элементы (как и в случае с маркировкой латуней и легированных сталей). Цифры, следующие за буквами, показывают количество соответствующих присадок в процентах. Например, оловянистая бронза Бр ОЦ 4-3, кремнистая бронза Бр КМЦ 3-1-1, бериллиевая бронза Бр Б2, свинцовистая бронза Бр СЗО и т. д.

Медно-никелевые сплавы - сплавы, содержащие никель в качестве главного легирующего элемента. При добавлении никеля к меди возрастают ее прочность и электросопротивление, снижается температурный коэффициент электросопротивления, сильно повышается стойкость против коррозии. Медно-никелевые сплавы хорошо обрабатываются давлением в горячем и холодном состоянии; из них получают листы, ленты, проволоку, прутки, трубы, штампуют различные изделия. Медно-никелевые сплавы подразделяют на конструкционные и электротехнические. Конструкционные медно-нике-левые сплавы отличаются высокой коррозионной стойкостью и красивым серебристым цветом, к ним относятся мельхиор и нейзильбер.

Мельхиор - сплав, который имеет обширное применение как металл, заменяющий во многих случаях серебро; состоит из меди, цинка и никеля. Отношение составных частей бывает различное: сплав, наиболее похожий на серебро, содержит 50 % Cu, 25 % Zn и 25 % Ni. Отливки, например, подсвечники и т. п., делаются из сплава, в котором 60 % Cu, 20 % Zn и 20 % Ni. Мельхиор тверже серебра, прекрасно полируется, имеет серовато-белый цвет. Наиболее ценное свойство мельхиора - высокая стойкость против коррозии в воздушной атмосфере, пресной и морской воде. Увеличенное содержание никеля, а также добавки железа и марганца обеспечивают повышенную коррозионную и кавитационную стойкость, особенно в морской воде и в атмосфере водяного пара.

Нейзильбер - сплав меди с 5-35 % Ni и 13-45 % Zn. При повышенном содержании никеля имеет красивый белый цвет с зеленоватым или синеватым отливом и высокую стойкость против коррозии. Дорогие изделия из сплавов типа нейзильбера под названием «пакфонг» завезены в Европу из Китая еще в ХVIII веке.

Электротехнические медно-никелевые сплавы имеют высокое электросопротивление и высокую термоэдс (термоэлектродвижущую силу) в паре с другими металлами. Их применяют для изготовления резисторов, реостатов, термопар. К электротехническим медно-никелевым сплавам относятся константан, копель и другие сплавы. Благодаря разнообразным ценным свойствам медно-никелевых сплавов, находят широкое применение в электротехнике, судостроении, для производства посуды, художественных изделий массового потребления, в медицинской промышленности, пирометрии.

Константан – термостабильный сплав на основе меди (около 59 %) с добавкой никеля (39-41 %) и марганца (1-2 %) - имеет большое электрическое сопротивление и применяется в виде проволоки и лент вреоста­тах электроизмерительных приборах.

Копель - медно-никелевый сплав, содержащий ~43 % Ni и ~0,5 % Mn. По химическому составу, физическим и механическим свойствам копель близок к константану, температура плавления копеля около 1290 °С. Из всех медно- никелевых сплавов копель обладает максимальной термоэлектродвижущей силой в паре с хромелем. Применяется главным образом в пирометрии в качестве отрицательного термоэлектрода термопар при измерении температур до 600 °С, а также в качестве компенсационных проводов.