Медные сплавы: статья о медных сплавах от экспертов компании Рослом

Содержание

Многофункциональные медные сплавы Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 669.35

А.В. Тебякин1, А.Н. Фоканов1, В.Ф. Подуражная1 МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МЕДНЫЕ СПЛАВЫ DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-12-5 -5

Описан опыт работы в ВИАМ с медно-бериллиееыми сплавами — от изготовления медно-бериллиевых лигатур до получения бериллиевых бронз специального назначения.

Разработан новый состав бериллиевой бронзы на основе системы Cu-Be-Ni и технология изготовления прессованных прутков с повышенным сочетанием прочностных характеристик и физических свойств с целью повышения эксплуатационного ресурса изготавливаемых из нее деталей.

Проведенные исследования показали, что высокий предел прочности (1140-1210 МПа) и твердость 42 HRC, которые прутки из бериллиевой бронзы приобретают после термической обработки, позволят повысить износостойкость изделий. Высокий уровень теплопроводности (144 Вт/(м-К)) обеспечит лучший отвод тепла от пар трения, тем самым исключая перегрев деталей и повышая их ресурс.

Работа выполнена в рамках реализации комплексного научного направления 8.6. «Элитарные, износостойкие сплавы и высокопрочные бериллийсодержащие стали для приборов и агрегатов» («Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года») [1].

Ключевые слова: медь, бериллий, бронза, сплав, закалка, старение, прочность, твердость, теплопроводность.

The article introduces VIAM experience of work with copper-beryllium alloys: from production of copper-beryllium ligatures to obtaining beryllium bronze for special purposes.

New Cu-Be-Ni-based composition of beryllium bronze as well as the technology of producing extruded bars with improved combination of strength and physical properties to increase service life of produced products has been developed.

The research shows that the high resistance to rupture (1140-1210 MPa) and hardness index 42 HRC that beryllium bronze bars receive after heat treatment allow increasing durability of products. The high heat conductivity (144 W/(m K)) provides better heat removal from friction couple thereby avoiding overheat of the products as well as increasing their resource.

The work is executed within the implementation of the complex scientific direction 8.6. «Elinvar, wear-resistant alloys and high-strength beryllium-bearing steels for devices and units» («The strategic directions of development of materials and technologies of their processing for the period till 2030») [1].

Keywords: copper, beryllium, bronze, alloy, hardening, ageing, strength, hardness, thermal conductivity.

Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов» Государственный научный центр Российской Федерации [Federal state unitary enterprise «All-Russian scientific research institute of aviation materials» State research center of the Russian Federation]; e-mail: [email protected]

Введение

Медные сплавы различают по следующим видам: латуни, бронзы, медно-никелевые сплавы, специальные медные сплавы; они подразделяются на деформируемые и литейные, а также термически упрочняемые и термически неупрочняемые.

Латуни — сплавы меди, в которых главным легирующим элементом является

цинк.

Бронзами называют сплавы медн с оловом, алюминием, кремнием, бериллием и другими элементами. В настоящее время бронзами называют все сплавы меди кроме латуней и медно-никелевых сплавов. По основным легирующим элементам их подразделяют на оловянные, алюминиевые, бериллиевые, свинцовые, кремнистые и т. д. [2].

Полуфабрикаты из деформированных медно-бериллиевых сплавов в основном применяют для изготовления упругих элементов и пружин. Высокие сопротивление усталости, прочность, упругость, электропроводность и коррозионная стойкость, хорошая обрабатываемость резанием обеспечивают бериллиевым бронзам ряд неоспоримых преимуществ перед сталями. Упругие элементы (мембраны, сильфоны и т. п.) и пружины используют в электротехническом оборудовании, линиях электропередач, контрольно-измерительных приборах, часах. Сплавы нашли применение также для изготовления немагнитных подшипников, гироскопов, неискрящего инструмента. Изделия из этих сплавов могут эксплуатироваться в условиях Арктики и Антарктики, в тропиках, в морской воде [3, 4].

Давно известны и широко применяются высоколегированные бериллиевые бронзы с содержанием бериллия ~2%, такие как [5]:

— сплавы марок БрБ2 и БрБНТ1,9 — стандарты России;

— сплавы марок 25 (С17200) и 165 (С17000) — зарубежные спецификации.

Области их применения обусловлены уникальным набором свойств — высокой прочностью, пластичностью и упругостью, коррозионной устойчивостью, высокой прочностью при криогенных температурах и циклических нагрузках, а также ценными технологическими свойствами — хорошо штампуются, паяются, свариваются и т. д.

В разные годы в ВИАМ уже велись разработки различных бериллийсодержащих медных сплавов. Так, разработан жаропрочный высокотеплопроводный сплав марки ВБр-1 (системы Си-Со-№-Бе-Т1), предназначенный для деталей, от которых требуется высокая теплопрочность в сочетании с высокой теплопроводностью или электропроводностью, — например, ламели коллекторов, для работы при температурах до 400°С и для других деталей специального назначения, подвергающихся кратковременному нагреву до 600°С [6]. Выпускали проволоку из бериллиевой бронзы марки БрБ2, которая в основном используется для изготовления электронных устройств, для сварки и пайки.

В ВЭТЦ ВИАМ также разработан припой на основе меди с добавкой бериллия, позволяющий заменить серебряные припои в конструкциях, в которых используется соединение бериллия с конструкционными сплавами — нержавеющей сталью и моне-лем, применяемых в качестве оправ при изготовлении рентгеновских окон и других контрольно-измерительных приборов [7, 8].

По механической прочности, износостойкости и коррозионной устойчивости бе-риллиевую бронзу считают одним из лучших материалов для опор скольжения, эксплуатируемых в морской воде (насосное, буровое и прочее оборудование при разработке и эксплуатации шельфовых месторождений), в содержащих абразивные и коррозионные вещества пульпах (материковые нефтегазовые и другие месторождения), а также при изготовлении опор и втулок шасси самолетов и другого высоконадежного оборудования и машин.

В настоящее время предприятия отрасли для изготовления деталей опор скольжения и ответственных узлов трения используют отечественную бериллиевую бронзу марки БрБ2, но для повышения ресурса узлов и агрегатов авиационной техники требуются сочетания более высоких прочностных характеристик и физических свойств бронз.

Материалы и методы

В данной статье рассмотрены медные сплавы, содержащие в качестве легирующего элемента бериллий от 0,4-0,7 до 2-2,5%, — так называемые бериллиевые бронзы. Сплавы с пониженным содержанием бериллия используют как высокоэлектропроводные, а с большей концентрацией — как высокопрочные с повышенной электропроводностью [9].

Бериллиевые бронзы относятся к классу так называемых дисперсионно-упрочняемых сплавов, особенностью которых является зависимость растворимости легирующих компонентов от температуры, что позволяет управлять свойствами бронз как при производстве полуфабрикатов, так и при изготовлении изделий [10].

Задача заключалась в разработке нового состава сплава, а также технологии изготовления прессованных прутков из бериллиевой бронзы с повышенным сочетанием прочностных характеристик и физических свойств для изготовления деталей опор скольжения и ответственных узлов трения с целью повышения их эксплуатационного ресурса.

Увеличение содержания бериллия в меди сопровождается повышением твердости и прочности [11]. Оптимальным сочетанием этих свойств обладают сплавы с 2-2,5% бериллия. При содержании бериллия >3% резко снижаются ударная вязкость и пластичность. Бериллий, помимо упрочнения твердого раствора, способствует модифицированию слитков, заметно измельчая зерно. Добиться улучшения свойств этих сплавов можно путем микролегирования. При применении этого метода повышается плотность распределения основного легирующего компонента за счет роста дисперсности, а также равномерность распределения в пределах объема кристаллитов и их границ. Важным достоинством метода микролегирования является то, что при его использовании практически не изменяется технология получения сплавов — от выплавки и пластической деформации до изготовления изделий и их обработки [9].

По результатам обзора научно-технической литературы и ранее проведенных в ВИАМ патентных исследований выбрана базовая композиция бериллиевой бронзы системы Си-Бе-М-Ьа и основные направления ее легирования.

Никель, бериллий и другие легирующие элементы, вводимые для повышения механических свойств, снижают электропроводность и теплопроводность сплава системы Си-Бе-№. Известно, что небольшие добавки лантана в виде миш-металла увеличивают пластичность и деформируемость сплавов, способствуют увеличению теплопроводности и электропроводности. Во всех случаях эта добавка — сильный раскисли-тель и превосходный дегазатор. Таким образом, наличие лантана в сплаве системы Си-Бе-№ уже в литом состоянии будет способствовать получению более однородной структуры.

Для изготовления бериллиевых бронз выплавляли медно-бериллиевую лигатуру (рис. 1), а также применяли медные лигатуры с другими легирующими элементами, составляющими композиции сплава. Целесообразность применения лигатур обусловлена необходимостью надежного воспроизведения заданного состава сплава от плавки к плавке независимо от снижения температуры перегрева расплава, что означает сокращение энергетических затрат, уменьшение цикла плавки, а следовательно, увеличение производительности процесса и снижение угара легирующих элементов.

Обычно сплавы с небольшим содержанием бериллия получают в открытых индукционных печах, но, несмотря на относительно невысокое содержание бериллия, его оксиды интенсивно выделяются в воздух из-за высокой температуры плавления [12]. В Воскресенском экспериментально-технологическом Центре по специальным материалам (ВЭТЦ ВИАМ) — филиале ФГУП «ВИАМ» — все сплавы выплавляют в вакуумно-индукционных печах, что способствует защите рабочих от вредного воздействия

бериллия, а также позволяет получать более качественные сплавы (без насыщения газами) и снижать потери металла при плавке [13].

Рис. 1. Медно-бериллиевая лигатура

По произведенному расчету шихты выплавлены пять экспериментальных композиций бериллиевой бронзы. Исследование их химического состава проводили с помощью метода атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (АЭС-ИСП) в сочетании с микроволновой подготовкой, проведены также испытания на определение механических и теплофизических свойств [14].

Из пяти экспериментальных составов в результате проведенных исследований по совокупности свойств (прочности, твердости и теплопроводности) выбран опытный состав сплава системы Cu-Be-Ni-Co-La (рис. 2).

Рис. 2. Обточенный слиток из бериллиевой бронзы системы Cu-Be-Ni-Co-La

Из диаграммы состояния системы Cu-Be известно, что в структуре бериллиевых бронз типа БрБ2 присутствует у-фаза, которая отрицательно влияет на их деформационную способность [15]. Р Температура солидус Температура плавления эвтектики 636-639 827-856 859-863

Кроме того, для выбора режима прессования заготовок из бериллиевой бронзы системы Cu-Be-Ni-Co-La определены температуры солидус и плавления эвтектик с целью установления температуры, при которой обеспечивается оптимальная деформационная способность материала в твердом состоянии.

Растворение у-фазы происходит при температуре 636-639°С, допускающей проведение рекристаллизационного отжига по режиму, применяемому для бериллиевых бронз типа БрБ2 (при температуре 600-650°С), в процессе которого окисление поверхности заготовки и рост зерна ниже, чем при закалке. Однако бронзы, обработанные по данному режиму, характеризуются более низкой пластичностью по сравнению с бронзами, подвергнутыми закалке при температуре 770-790°С, вследствие получения двухфазной структуры. Поэтому для гарантированного обеспечения однофазной структуры выбран следующий режим термообработки бериллиевой бронзы системы Cu-Be-Ni-Co-La: закалка при температуре 790±10°С с охлаждением в воде.

Прессование проводили на вертикальном гидравлическом прессе с усилием 600 тс. Нагрев пресс-инструмента осуществляли в печи электросопротивления. Отработку деформации (прессования) заготовок 068 мм проводили в матрицу 034 мм со степенью деформации 50%. После деформации проведена закалка (охлаждение в воде) и старение полученных прутков в печи электросопротивления.

Рис. 3. Прессованный пруток из бериллиевой бронзы системы Cu-Be-Ni-Co-La

Из термообработанных прутков (рис. 3) бериллиевой бронзы изготовлены образцы для испытаний и исследованы прочностные характеристики при температуре испытания 20°С.

Результаты

Исследование механических свойств (предел прочности и модуль упругости при растяжении, твердость, ударная вязкость, износостойкость) показало, что образцы прессованных прутков из бериллиевой бронзы опытного состава системы Cu-Be-Ni-Co-La после термической обработки имеют следующий уровень свойств:

Предел прочности, МПа………………………… 1140-1210

Модуль упругости, ГПа……………………………….129

Твердость………………………………………42 HRC

Коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К)…………………144.

Установлено, что температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) прутков из бериллиевой бронзы опытного состава составляет 16,010-6 К-1. Полученное

значение близко к значению ТКЛР для инструментальных сталей, поэтому это будет способствовать их надежной работе в одном узле.

Анализ дифрактограмм показал, что в сплаве наблюдается твердый раствор на основе Си, у-фаза на основе интерметаллида CuBe+фaзa BeNi и следы фазы Co13La. Все фазы имеют кубическую структуру.

Рис. 4. Светлопольное изображение участка образца с преимущественно рекристаллизован-ной структурой

Исследование методами просвечивающей электронной микроскопии показало, что образцы прессованных прутков из бериллиевой бронзы имеют структуру преимущественно рекристаллизованную с размером зерна от 5 до 15 мкм. Рекристаллизован-ные, равноосные зерна разделены высокоугловыми границами, вокруг которых сохраняются области нерекристаллизованного объема. Вблизи границ наблюдаются крупные включения размером до 1 мкм (рис. 4).

Обсуждение и заключения

Значения свойств прутков из бериллиевой бронзы системы Cu-Бe-Ni-Co-Lа в сравнении с аналогами представлены в табл. 2.

Таблица 2

Уровень свойств прутков из бериллиевой бронзы системы Си-Ве-№-Со-Ьа _в сравнении с аналогами_

Свойства Средние значения свойств

бериллиевая бронза системы Си-Бе-№-Со-Ьа БрБ2 (Россия)/ С17200 (США)

Предел прочности при растяжении, МПа 1175 1000/1010

Твердость HRC 42 33/36

Износостойкость (коэффициент трения) 0,64 —

Модуль упругости при растяжении, ГПа 129 130/131

Ударная вязкость КСи, кДж/м2 168 125

Коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К) 144 104/105

Более высокие значения предела прочности при растяжении позволят повысить износостойкость опор скольжения и ответственных узлов трения, изготовленных из разработанной бериллиевой бронзы.

Вследствие большой твердости, которую прутки из бериллиевой бронзы приобретают после термической обработки, они обладают высоким сопротивлением износу -коэффициент трения составляет 0,64.

Более высокий уровень теплопроводности обеспечит лучший отвод тепла от пар трения, тем самым исключая перегрев деталей и повышая их ресурс.

В последнее время все более широкое распространение как на мировом, так и на российском рынке, находят также низколегированные бериллиевые бронзы с содержанием бериллия до 0,7%, стоимость изготовления которых, как правило, в 2-3 раза ниже чем высоколегированных, но при этом их свойства остаются на достаточно высоком уровне.

В связи с имеющимися потребностями в сплавах, предназначенных для комплектования радиоэлектронных блоков изделий авиационной техники, которые наряду с высокой твердостью будут сочетать высокую тепло- и электропроводность при повышенных температурах эксплуатации, дальнейшие исследования необходимо направить на разработку состава сплава с малым содержанием дефицитного и дорогостоящего бериллия путем дополнительного легирования и микролегирования другими элементами.

Многообразие всевозможных направлений использования полуфабрикатов из бериллиевых бронз позволяет называть их поистине многофункциональными сплавами благодаря возможности управлять свойствами дисперсионно-твердеющих сплавов при производстве полуфабрикатов, а также при изготовлении изделий широкого назначения — от электронного и приборного оборудования до высоконагруженных и силовых конструкций.

ЛИТЕРАТУРА

1. Каблов E.H. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3-33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.

2. Машиностроение: энциклопедия. М.: Машиностроение, 2001. Т. II-3. Цветные металлы и сплавы. Композиционные металлические материалы / под ред. И.Н. Фридляндера, E.H. Каблова. 880 с.

3. Папиров И.И. Бериллий в сплавах: справочник. М.: Энергоатомиздат, 1986. С. 147.

4. Каськов B.C. Бериллий и материалы на его основе // Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. C. 222-226.

5. Авиационные материалы и технологии: науч.-технич. сб. / под общ. ред. E.H. Каблова. М.: ВИАМ, 2000. Вып.: Бериллий — конструкционный материал XXI века. 136 с.

6. История авиационного материаловедения. ВИАМ — 80 лет: годы и люди / под общ. ред. E.H. Каблова. М.: ВИАМ, 2012. С. 173-180.

7. Фоканов А.Н., Каськов B.C., Подуражная В.Ф. Пайка бериллия со сплавом монель при изготовлении рентгеновских окон // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2014. №8. Ст. 02. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 08.07.2016). DOI: 10.18577/23076046-2014-0-8-2-2.

8. Припой на основе меди: пат. 2279957 Рос. Федерация; заявл. 21.12.04; опубл. 20.07.06. Бюл. №20.

9. Пастухова Ж.П., Рахштадт А.Г. Пружинные сплавы цветных металлов. 2-е изд. М.: Металлургия, 1983. С. 15.

10. Каблов E.H. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года // Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. C. 7-17.

11. Каськов B.C., Жирнов А.Д. Изготовление конструкционных изделий из бериллия в ВЭТЦ ВИАМ и их применение в различных отраслях науки и техники // Авиационные материалы и технологии: науч.-технич. сб. М.: ВИАМ, 2000. Вып. Бериллий — конструкционный материал XXI века. С. 19-22.

12. Фридляндер И.Н., Яценко К.П., Терентьева Т.Е., Хелковский-Сергеев H.A. Бериллий -материал современной техники. М.: Металлургия, 1992. С. 115.

13. Антипов В.В. Стратегия развития титановых, магниевых, бериллиевых и алюминиевых сплавов // Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. C. 157-167.

14. Дворецков P.M., Волкова О.С., Радзиковская В.Н., Бурова В.Н. Определение бериллия в современных авиационных материалах методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2016. №4. Ст. 05. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 08.07.2016). DOI: 10.18577/23076046-2016-0-4-5-5.

15. Берман СИ. Меднобериллиевые сплавы. М.: Металлургия, 1966. С. 10.

Низколегированные медные сплавы | Астринсплав СК

Результаты многолетних исследований, испытаний и разработок, связанные с промышленным освоением новых, более эффективных низколегированных медных сплавов.


АКТУАЛЬНОСТЬ


Вряд ли в настоящее время найдутся специалисты или предприятия машиностроения и металлургии, авиационной и космической техники, электроники и электротехники, которые бы не убедились в преимуществах низколегированных медных сплавов перед нелегированной медью.


Высокие прочностные свойства и жаропрочность, отсутствие водородной болезни и коррозионная стойкость, свойственная меди, незначительное снижение теплои электропроводности по сравнению с медью, высокая технологичность при обработке давлением, сварке и пайке — вот основные особенности низколегированных медных сплавов. Отсюда их высокая работоспособность и эффективность при использовании в качестве электродов сварки сопротивлением (контактной точечной, шовной, рельефной, стыковой), различных теплообменных агрегатов, в том числе камер сгорания жидкостных реактивных двигателей, радиаторов в машиностроении, кристаллизаторов полунепрерывного и непрерывного литья цветных и черных металлов и сплавов, троллейных проводов на транспорте, деталей электродвигателей, термостойких проводников электрического тока и кабелей, контактов и токопроводящих пружин, рамок интегральных микросхем, пресс-форм и штампов, штепсельных разъемов и др. [1]. Активно работая в этом направлении более 40 лет, институт «Гипроцветметобработка» — по сути, единственная организация в стране подобного направления научного и технического плана — проводил комплексные исследования, связанные с проблемами теоретических основ легирования таких сплавов, их всесторонними исследованиями и испытаниями, разработкой составов и технологии производства полуфабрикатов.


В результате были оптимизированы составы известных композиций (например, медь-хром и медь-хром-цирконий), а также разработаны более 25 новых составов, большинство из которых были доведены до внедрения в промышленность. Для решения ряда конкретных задач, связанных с особенностями эксплуатации сплавов, в их составе, кроме известных базовых композиций с хромом, никелем, оловом, кремнием, цирконием и фосфором, использовали новые для медных низколегированных сплавов легирующие элементы. В их числе ниобий, ванадий, титан, литий, индий, бор, магний, кадмий, кобальт, железо, алюминий [1].


Абсолютное большинство разработанных сплавов относится к числу дисперсионно твердеющих, т. е. приобретают оптимальное сочетание механических, физических и эксплуатационных свойств после термической и термомеханической обработки. Термическая обработка включает в себя закалку от предельно высоких температур в воде и старение при средних температурах, в зависимости от состояния закаленного материала [2].


Очень важным положительным фактором является то обстоятельство, что все разработанные отечественные сплавы не содержат в своем составе чрезвычайно токсичного бериллия, и в этом плане они полностью удовлетворяют современным экологическим требованиям.



НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ


Низколегированные медные сплавы, естественно, имеют особенности формирования химического состава, технологии производства, начиная от плавки сплава, литья слитков или непосредственно деталей, горячей и холодной деформации, термической или термомеханической обработки и кончая сочетанием свойств и особенностями изготовления изделий из них (сварки, пайки, формообразования, гальваники и т. д.) [1].


Главная задача исследователя в этом плане должна сводиться к максимальной рациональности и эффективности, минимальной трудоемкости производства.


Известно [1], что абсолютное большинство примесей в меди повышают ее электросопротивление и температуру рекристаллизации (разупрочнения). Однако такой подход при синтезировании новых современных сплавов достаточно примитивен, хотя системы, такие как Cu-Cr, Cu-Zr, Cu-Ag, Cu-Cd, Cu-Ti, Cu-Te до сих пор занимают твердые позиции в ряду низколегированных медных сплавов.


Усложнение составов сплавов вместе с совершенствованием их структуры путем оптимизации термомеханической обработки (для дисперсионно-твердеющих сплавов) — вот наиболее современный и перспективный путь синтезирования новых эффективных сплавов [2].


Перед металловедами практически никогда не ставятся условия разработать оригинальную композицию сплава. Современное машиностроение, электротехника и другие области техники, перед которыми стоит задача снизить металлоемкость конструкций, повысить их надежность, долговечность, а также нагрузки и рабочие температуры изделий, выдвигают требования перед металлургами об организации производства полуфабрикатов с более высоким сочетанием свойств. Таким образом, главное в этой проблеме — реализация поставленных требований в промышленном масштабе. В современных условиях будет ли внедрен в промышленное производство новый или модифицированный сплав, покажет выполнение каждого из следующих условий: существенное преимущество в свойствах перед аналогами по применению, обоснованность усложнения состава или технологии обработки, хорошая воспроизводимость состава от плавки к плавке и свойств от партии к партии, достаточно широкие интервалы легирования и пределы параметров технологии, высокая рентабельность металлургического производства различных полуфабрикатов из сплава.


При этом решение о разработке нового сплава следует принимать после всесторонней оценки других возможностей повышения свойств уже освоенных промышленностью сплавов, когда нельзя изменением обычной схемы термической и механической обработки дисперсионно твердеющих сплавов существенно повысить их прочность [3].


Конечно, низколегированные медные сплавы нельзя отнести к числу основных, если ориентироваться только на общий тоннаж медных сплавов, выпускаемых предприятиями цветной металлургии. Однако, если учитывать возрастающее с каждым годом потребление различными отраслями промышленности полуфабрикатов из меди, общее стремление к чистоте выпускаемой меди при одновременном увеличении технологических и рабочих температур изготовления и эксплуатации многих изделий, то значимость низколегированных медных сплавов резко возрастает. Связано это с тем большим эффектом, который оказывают сравнительно небольшие добавки легирующих элементов на такие важные свойства меди как температура рекристаллизации, прочностные свойства, жаропрочность и жаростойкость. В свою очередь это приводит к значительному увеличению долговечности изделий, изготовленных из сплавов, если сравнивать их с медными.





В целом ряде случаев низколегированные медные сплавы являются единственными материалами, обеспечивающими необходимую работоспособность изделий и в принципе являются необходимым условием создания изделий новой техники. Дело в том, что важнейшим свойством этих сплавов (их привилегией) является высокие (соизмеримые с медью) тепло- и электропроводность. Поэтому заменить их другими медными сплавами или сплавами иных основ нельзя. Здесь целесообразно привести высказывание генерального конструктора ракетных двигателей академика Валентина Петровича Глушко: «Существенно более высокие характеристики ракетного двигателя были достигнуты лишь тогда, когда в местах огневой стенки, наиболее напряженных в тепловом отношении, использовали жаропрочную высокотеплопроводную бронзу, а в менее напряженных — сталь, титан, другие металлы» [4].



ЧТО ИМЕЕМ




Вернемся на четверть века назад, когда в Советском Союзе творил тысячный коллектив института «Гипро- цветметобработка», который возглавлял это направление и проводил комплексные работы, начиная от синтеза новых сплавов с параметрами свойств, продиктованными промышленностью, разработкой и внедрением на заводах технологии их производства, контроля качества этого производства и кончая решением вместе с многочисленными заказчиками всего комплекса проблем, возникающих при оформлении документации на использование новых сплавов, совместного контроля качества поставляемой с заводов ОЦМ продукции и ее рационального использования. В основном тремя заводами отрасли обработки цветных металлов (ОЦМ): — ЛПО «Красный Выборжец», Каменск-Уральским заводом ОЦМ (К.-У. ЗОЦМ) и «Экспериментальным заводом качественных сплавов» института «Гипроцветметобработка» (ЭЗКС) только в период с 1980 по 1989 гг. ежегодно производилось от 6 до 8 тысяч тонн проволоки, прутков, труб, лент, полос, листов и плит из низколегированных медных сплавов.


Что же осталось на сегодняшний день? Институт (теперь ОАО «Институт Цветметобработка») «преобразуясь и сокращаясь», растерял квалификацию и профессионализм вместе с сотрудниками и, как говорится, «восстановлению не подлежит». Флагман отрасли обработки цветных металлов — завод «Красный Выборжец» также «преобразуясь многократно» и теряя профессионализм, производит, может быть, пятнадцатую или двадцатую часть былой продукции из таких сплавов. К.-У. ЗОЦМ, снизив качество продукции, растерял часть потребителей, но, однако, существует и потенциально, видимо, способен тряхнуть стариной. ЭЗКС сначала отделился от института, а затем, утрачивая кадры и заказчиков, прекратил свое существование.


Вместе с реорганизацией промышленности уже Российской Федерации резко сократились как объемы потребления продукции из низколегированных медных сплавов, так и их производство. Многие предприятия перешли на использование полуфабрикатов и целых изделий импортного производства. Однако остались без металла необходимого высокого качества потребители продукции ЭЗКС. Потребность от десятков килограмм до нескольких тонн и все из наукоемких и зачастую сложных по составу и сочетанию свойств сплавов.


Решая проблему обеспечения Московской монорельсовой дороги износостойкими троллеями сложного профиля из одного из низколегированных медных сплавов, группа малых металлургических предприятий, руководствуясь желанием полностью воссоздать производство теперь уже бывшего «Экспериментального завода качественных сплавов» всех сложных сплавов и весь номенклатурный ряд металлопродукции, сохранить знания, накопленные поколениями ученых, технологов, рабочих, объединились в предприятие, организационно и экономически связанное в единую технологическую схему под общим идейным и профессиональным руководством.


Речь шла о полном металлургическом цикле получения полуфабрикатов (проволоки, прутков, сложных профилей, фольги, лент, полос, поковок, фасонного литья, плит), начиная с выплавки уникальных лигатур и собственно сплавов, литья слитков, их обработки и заканчивая горячим и холодным деформированием, термической и термомеханической обработкой.


Воссоздать, а практически начать заново такое производство оказалось делом весьма непростым. Нужно было сохранить оборудование, обеспечить производство продукции соответствующими площадями, привлечь для выполнения работ профессионалов, приобрести или арендовать новое или более совершенное оборудование [5]. На сегодняшний день производство бывшего ЭЗКС полностью восстановлено как в номенклатурном плане, так и в количественном. Участвуя активно в проблеме импортозамещения, металлургические предприятия готовы обеспечить отечественную промышленность металлопродукцией из рассматриваемых сплавов в полном объеме. А раз так, то настало время вновь обратиться к особенностям этих сплавов тем более, что процесс импортозамещения — это, судя по всему, не разовая акция, а серьезная и продолжительная во времени задача.


ТРЕБОВАНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ


Большой экономический и технический эффект, который может обеспечить применение низколегированных медных сплавов в самых разнообразных отраслях промышленности, привлекает к ним огромное внимание исследователей во многих странах мира. Анализ научно-технической информации за последние 25 лет и патентной информации за последние 50 лет по данной теме показал, что к настоящему времени имеется более 1000 публикаций и около 800 патентов и авторских свидетельств. Только в СССР по 50 стандартам и техническим условиям серийно выпускалось более 40 различных сплавов такого типа. Наиболее широкое применение имеют хромовая, кадмиевая, хромо-циркониевая, кремний-никелевая, кобальт-бериллиевая и некоторые другие бронзы. Имеются сплавы и единичного назначения, выпускаемые в ограниченном объеме.


Чрезвычайно большая номенклатура сплавов является одной из причин имеющего место их дефицита, сложностей металлургического производства (трудности использования отходов непосредственно в плавку, большое количество холостых промывных плавок при переходе со сплава на сплав, сложность унифицирования и оптимизации технологии плавки и литья и т. д.), снижения рентабельности производства и потребления. С другой стороны, дефицит сплавов является причиной использования меди там, где наиболее рационально применение сплавов. Это влечет за собой перерасход меди — металла, само по себе чрезвычайно дефицитного, снижение ресурса работы изделий, их качества и надежности.


Представляют интерес некоторые результаты достаточно представительного анкетного опроса мнений предприятий-потребителей различных отраслей промышленности, проведенного в конце 1980-х годов институтом «Гипроцветметобработка».


Почти 70% предприятий применяют или намереваются применять низколегированные медные сплавы как наиболее эффективные для данного назначения, в том числе 25% связывают прогресс в своей отрасли с этими сплавами (назначения сплавов — электроды сварки сопротивлением и другая арматура установок и автоматических линий контактной сварки — 40%; сварные, паяно-сварные и сборные конструкции различного рода теплообменников — 20%; проводники электрического тока, кабели, пружинные контакты, контактодержатели, детали электровакуумных приборов — 10% и др. ).


Только около 50% предприятий полностью обеспечиваются теми сплавами, которые им были рекомендованы как наиболее эффективные для данного назначения. В то же время более 70% предприятий планируют увеличение их потребления.


Качеством поставляемых полуфабриктов из низколегированных медных сплавов удовлетворены полностью лишь 33% предприятий. Остальные предъявляют претензии, связанные с отсутствием термической обработки, качеством поверхности, наличием неметаллических включений, расслоений, прессутяжин, неравномерности свойств по длине полуфабриката и т. д.


Большинство предприятий (около 80%) считают, что номенклатуру сплавов следует сократить. Однако, каждый второй ответ был связан с необходимостью разработки новых сплавов. Это же мнение преобладает, когда речь идет о целесообразности проведения соответствующих исследовательских работ. Кажущееся противоречие связано с тем, что, с одной стороны, много однотипных по свойствам и различных по составу сплавов, а с другой — есть области техники, не обеспеченные соответствующими материалами (имеется в виду не состав — потребителю все равно, а необходимый уровень свойства или сочетания свойств).


В то же время особо следует отметить, что удовлетворительно используют полуфабрикаты (коэффициенты использования более 80%) только 15% предприятий. Причем, 30% потребителей не без оснований связывают недопустимо низкий коэффициент с недостатками металлургической технологии производства полуфабрикатов (большие допуски на размеры, немерность заготовок, поставка необрезных плит и т. д.). Отрадно, что более 50% предприятий принимают меры по повышению эффективности использования материалов.



ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СВОЙСТВ


Как видно, положение с производством и потреблением низколегированных медных сплавов и основные проблемы, вытекающие из этого, являются типичными для большинства металлических материалов.


Однако в отличие от многих других, низколегированные медные сплавы имеют свои особенности, к числу основных из которых относятся технологичность при обработке давлением. Высокая пластичность в широком температурном интервале абсолютного большинства подобных сплавов обеспечивает практически беспрепятственную горячую и холодную прокатку, ковку и штамповку, прессование, волочение. Вообще, выбор таких параметров технологии как дробность деформации, степень деформации по проходам, суммарная степень деформации и т. д., в данном случае больше зависит от возможностей соответствующего оборудования, чем от состава сплава.


Поэтому, когда обсуждаются вопросы технологии производства низколегированных медных сплавов или их технологичности в металлургическом производстве, имеется в виду, прежде всего, технологичность плавки, литья и термической обработки.


Технологичность, как способность к промышленному производству в данных конкретных условиях (наличие определенного оборудования, требования к качеству и стоимости полуфабрикатов, принятая схема производства, уровень производственной дисциплины и культуры и т. д.) и качество полуфабрикатов во всем многообразии его проявления, понятия взаимосвязанные.


Вообще, если говорить о низколегированных медных сплавах, то реализация полунепрервного литья слитков на канальных индукционных печах и ЭШП части из них решает основной комплекс принципиальных вопросов технологии плавки и литья [3].


Понятие качества полуфабрикатов в основном включает определенные требования к химическому составу по основным компонентам и примесям, чистоте поверхности и точности изготовления (регламентируются практически любой технической документацией), а также по отсутствию внутренних дефектов, свойствам (отдельная задача).


Специфика низколегированных медных сплавов и уровень развития дефектоскопии тяжелых цветных металлов в отечественной промышленности таков, что не позволяет, за редким исключением, проводить неразрушающий контроль качества слитков, толстого плоского проката, крупногабаритных труб и прутков и т. д., хотя брак по внутренним дефектам, например, в плоском прокате из хромовой бронзы (наиболее распространенном низколегированном медном сплаве) может составлять довольно значительную цифру — до 7%.


Если вопросы плавки и литья, контроля качества слитка и проката, выходов годного, производительности являются в какой-то части внутренним делом завода — поставщика полуфабрикатов, то уровень достигнутых сдаточных свойств определяет эксплуатационные свойства материала.


Как известно, наиболее перспективными из низколегированных сплавов являются дисперсионно твердеющие сплавы. Сплавы этого типа имеют наилучшее сочетание физических, механических, а, следовательно, и эксплуатационных свойств после термической либо термомеханической обработки (ТМО), важнейшими опе-




рациями в которых являются закалка на пересыщенный твердый раствор и старение. По существу, в справочной литературе приводятся свойства после такой обработки [1]. Однако на практике термическая обработка этих сплавов применяется далеко не всегда и на заводах-поставщиках, и на предприятиях потребителей. В отсутствие термической обработки (применение в холоднодеформированном, горячедеформированном, отожженном, нормализованном состояниях) свойства сплавов будут в 1,5–4 раза ниже того уровня, который в принципе может обеспечить тот или иной состав. Подобное положение является одной из причин нерационального расходования материалов, их дефицита.


При этом необходимо учитывать еще одну важную особенность низколегированных медных сплавов — хорошую корреляцию между многими физическими, механическими и эксплуатационными свойствами (связи являются статистически значимыми даже при доверительной вероятности 99,9%). Например, если сплав эксплуатируется при высоких температурах, то важнейшими в этом случае (эксплуатационными свойствами) являются одни из показателей жаропрочности (пределы прочности и текучести при повышенных температурах, кратковременная и длительная горячая твердость). В справочнике [1] показаны примеры графов корреляционной связи между свойствами, определенными при комнатной температуре, и показателями жаропрочности.


Или полностью закореллированный граф между удельным электросопротивлением и теплопроводностью при комнатной температуре и удельным электросопротивлением, замеренным в интервале температур 200–700°С [1]. Это значит, что для указанных свойств, впрочем, как и для некоторых других (модули упругости и сдвига, показатели пластичности, коэффициенты линейного расширения и др.) по одному из определенных экспериментально свойств (например, при комнатной температуре) можно достаточно надежно и точно рассчитать все остальные.


То есть число определяемых физических и механических свойств сплавов, от которых зависят их эксплуатационные свойства, может быть значительно сокращено, вплоть до сдаточных свойств, регламентированных технической документацией.


Поэтому, повышая уровень сдаточных свойств путем изменения состава сплава, либо применяя тот или иной режим термической обработки, можно гарантировать в ряде случаев необходимую высокую работоспособность изделий.


ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ




Особо следует остановиться на тех резервах свойств, которые таит в себе оптимизация режимов термической и термомеханической обработки.


Во-первых, совершенно очевидной является необходимость применять во всех случаях термическую обработку дисперсионно твердеющих сплавов по тем режимам, которые достаточно точно определены для каждого из них [1,2]. Можно утверждать, что, например долговечность сварных кристаллизаторов из хромовой бронзы существенно возрастет после того, как они будут после сварки (до механической обработки) закалены и состарены. То же самое можно сказать о заготовках под электроды сварки сопротивлением.



Во-вторых, в некоторых случаях при повышении требований к механическим свойствам таких полуфабрикатов как тонкая проволока, лента, фольга, можно обойтись без усложнения состава сплава или разработки новой композиции. Технология изготовления этих полуфабрикатов допускает осуществление довольно значительных степеней деформации при волочении или холодной прокатке. Поэтому имеется возможность за счет изменения обычной схемы термической и механической обработки дисперсионно твердеющих сплавов существенно повысить их прочность.


В-третьих, необходимо развитие совмещенных способов производства термообработанных полуфабрикатов (совмещение закалки с горячей деформацией при прокатке или прессовании, совмещение закалки с литьем, например, на установках непрерывного литья, и деформации). В этих случаях из технологической схемы производства полуфабрикатов может быть исключена такая трудоемкая операция, как закалка, требующая к тому же и соответствующего, довольно сложного, печного оборудования. Здесь в первую очередь необходимо отдавать предпочтение таким сплавам, состав которых обеспечивает необходимое для дальнейшего распада при старении пересыщение твердого раствора в процессе охлаждения заготовок на воздухе после горячего деформирования. К таким сплавам можно отнести сплавы системы Cu-Cr-Zr-Mg и сплавы системы Cu-Ni-Si-Cr [1]. Последнее, кстати, является еще одним доказательством влияния состава сплавов на технологичность в производстве.


Таким образом, отсутствие термической обработки дисперсионно твердеющих сплавов или ее сравнительное несовершенство является одной из причин большой номенклатуры низколегированных медных сплавов. Повышение свойств удовлетворяется зачастую усложнением составов сплавов или разработкой новых вместо того, чтобы решать задачи за счет использования термической обработки или оптимизации ее режимов.


В заключение следует еще раз отметить, что полуфабрикаты из низколегированных медных сплавов, естественно, дороже медных и пока дефицитнее. Однако их преимущества компенсируют этот недостаток и позволяют эффективно решать многие технические задачи, связанные с экономией меди и развитием современной техники.



Литература

  1. Николаев А. К., Костин С. А. Медь и жаропрочные медные сплавы. Энциклопедический и терминологический словарь. Фундаментальный справочник. — М.: Издательство ДПК Пресс. 2012. – 720 стр.
  2. Николаев А. К. Дисперсионное твердение — эффективное направление синтеза конструкционных сплавов.//РИТМ. 2011, № 3. – с. 31–35.
  3. Николаев А. К. Повышение качества полуфабрикавтов из цветных металлов. Низколегированные медные сплавы.//Цветные меаллы. 1982, № 3, стр. 50–53.
  4. Глушко В. П. Ракетные двигатели ГДЛ-ОКБ. М.: АПН. 1975, 56 с.
  5. А. Николаев, С. Костин. Нужны ли качественные сплавы?//Металлоснабжение и сбыт. 2006, № 1, с. 104–106.

Николаев А.К., профессор, д.т.н.,
журнал «РИТМ», ноябрь 2015 г.

от бронзового века до наших дней


Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Когда появились первые медные сплавы
  • В чем заключаются преимущества медных сплавов
  • Какие медные сплавы являются самыми распространенными
  • Где применяются медные сплавы


Археологические находки свидетельствуют о том, что медную руду человек стал применять в своих целях уже во времена каменного века. Столетие за столетием человечество училось создавать из этого металла необходимые ему приспособления, используя различного рода обработку – ковку, нагревание, литье. В данной статье мы раскроем свойства медных сплавов.

История меди – «вечного металла»


Предположительно уже около десяти тысяч лет назад люди начали использовать медь. Это подтверждается находкой медного кулона, изготовленного около 8700 года до н.э. на территории современного государства Ирак. Археологи также приводят доказательства того, что в одной из областей Турции примерно в 6400 г. до н. э. производили медные сплавы и отливку изделий из них. Египтяне начали осваивать эти технологии около 4500 года до н.э.


Основными поставщиками меди, которую использовали до 4000 года до н.э., были отдельные наземные россыпи руды или метеоритные обломки, обнаруженные на земле. Впервые о регулярной разработке месторождений меди упоминается около 3800 года до н. э. Запись, описывающая добычу медной руды, найдена в Египте на Синайском полуострове.


Научными данными подтверждено, что медь была известна всем народам и применялась повсеместно. К примеру, для Колосса Родосского и египетского водопровода использовали именно медные сплавы.


 


Название меди, кстати, пошло от римлян: сначала появилось сочетание слов «aes cyprium» (руда с Кипра). Позже оно сократилось до «cuprum», и постепенно все европейские языки пополнились новым словом (cooper, Kupfer, cuivre).


Самыми внушительными запасами сегодня обладают Чили и Соединенные Штаты, в этих месторождениях сосредоточено примерно 20 % всей медной руды. Другие значимые регионы добычи находятся в Африке, Австралии, Китае, Канаде, Индонезии, Южной Америке, России и Польше. Основные европейские разработки меди истощились, действуют только несколько мелких месторождений.


 


Медь в целом является очень распространенным металлом на планете, ее содержание в земной коре около 0,006 %. Среди известных химических элементов у меди 23-е место. Почти все каменные породы содержат то или иное количество этого минерала.


Общие объемы медной руды на планете еще очень велики, к старым месторождениям прибавляются новые регионы добычи, таким образом происходит прирост запасов. Помимо открытия и освоения месторождений, современные технологии позволяют более эффективно проводить разработки и увеличивать пригодные к использованию резервы медной руды.


Несмотря на оптимистичные прогнозы по поводу запасов сырья, следует бережно относиться к имеющемуся у нас богатству. Поэтому в основном медь используется не один раз. Ее плюс в том, что она может проходить многократную переработку. За эти свойства мастера Древнего Египта подобрали для меди символ «анкх», имеющий значение «вечная жизнь» − что очень верно подмечено. Ведь для использования этого металла не существует ограничения по времени. Раз за разом медные изделия переплавлялись в новые, и наверняка в современном обиходе продолжает находиться медь, добытая сотни и тысячи лет назад.


 


Способность сохранять свои качества при многочисленных переплавках – это очень существенное преимущество. По статистике, около 80 % всего добытого сырья возвращаются в оборот.

Преимущества и классификация медных сплавов


Медные сплавы обладают целым рядом достоинств. К ним можно отнести высокую коррозионную устойчивость при взаимодействии с паровоздушной средой, а также пресной и соленой морской водой. Низкое значение коэффициента трения улучшает антифрикционные качества сплавов. Кроме того, они наделены высокими механическими свойствами, легко поддаются резанию. Но медное сырье относится к дефицитным и дорогим материалам, поэтому стоимость сплавов с медью выше, чем из стали и чугуна.


Технология легирования необходима для того, чтобы сплав приобрел требуемые механические, технологические, антифрикционные свойства. Наиболее распространены бронзовый и латунный сплавы, которые получили обозначение Бр и Л. В составе бронзы и латуни за легирующими элементами сохраняются начальные буквы их названий: «О» относится к олову, «А» – к алюминию, «Ц» – к цинку, «Н» –к никелю, «Ж» – к железу. За буквой в обозначении проставляется цифровое значение содержания в процентах этого металла в сплаве. Например, марка БрО5Ц5С5 обозначает, что в сплаве бронзы содержатся по 5 % олова, цинка и свинца, а меди 85 %.


Существует следующая классификация медных сплавов в зависимости от химического состава:

  • латунь;
  • бронза;
  • сплавы с медно-никелевым составом.


Рекомендуем статьи по металлообработке

  • Марки сталей: классификация и расшифровка
  • Марки алюминия и области их применения
  • Дефекты металлический изделий: причины и методика поиска


По технологическим свойствам сплавы бывают:

  • деформируемыми;
  • литейными.


По тому, как влияет термическая обработка, сплавы считаются:

  • упрочняемыми;
  • неупрочняемыми.


Самые распространенные медные сплавы, их свойства и применение Раньше всего люди освоили процесс сплавления меди и олова. Это соединение – всем знакомая теперь бронза − применялось древнегреческими скульпторами для создания своих великолепных произведений искусства. Конечно, современное производство ушло далеко вперед от древних технологий. Сегодня процесс идет с использованием электрических дуговых печей, а вакуумные камеры не дают сплавам окисляться. Чтобы придать соединению большую прочность и пластичность, применяют методы закаливания и старения металлического сплава олова и меди.


У сплава кремния и меди ниже величина усадки, чем у оловянной бронзы, однако у него более высокая коррозионная стойкость, механические свойства и плотность отлитых заготовок. Добавление кремния к меди придает сплаву плотности и пластичности, он хорошо поддается давлению. Традиционно из бронзы с кремнием изготавливают детали с антифрикционными качествами, пружины, мембраны для различных видов оборудования.


Алюминий придает особые свойства сплаву с медью, такой материал в дальнейшем легко обрабатывается на прессе, у него высокая коррозионная стойкость. Этот сплав необходим в производстве элементов конструкций, находящихся в высокотемпературном режиме эксплуатации. В советские годы был период, когда этот сплав использовался для выпуска монет.


 


Высокая механическая прочность у бериллиевой бронзы. Ее отличительными качествами являются высокая твердость, упругость, износостойкость и устойчивость к агрессивным средам, что дает возможность использовать этот сплав в условиях повышенных температур. Подходящие методы обработки бериллиевой бронзы – резка и сварка. Перечисленные качества дают возможность изготавливать из этого сплава детали для эксплуатации при жестких нагрузках с высокими скоростями перемещения.


Отличительные особенности сплава с хромом – это высокие механические качества, электропроводность и теплопроводность, повышенная температура рекристаллизации. Из этих материалов изготавливают электроды электросварочной аппаратуры и коллекторы электромоторов. Качественные показатели этого сплава выше, чем у кадмиевой бронзы и коллекторной меди, применяемых обычно.


Что такое латунь? Это сплав с двухкомпонентным или многокомпонентным составом, таким как томпак или полутомпак, основное содержание которого составляет медь.


Латунь относится к очень прочным сплавам, так как в ней высокий процент цинка, примерно 40–45%. Латунный сплав легче подвергать различным видам обработки, чем чистую медь. Соединение цинка и меди чаще всего применяется в приборостроительной промышленности. 90 кг/мм2 – таким показателем прочности может похвастать латунный сплав, который содержит алюминий, марганец и другие металлы в небольшом количестве. Из латуни производят запорную арматуру, вкладыши в подшипники и огромные партии патронных гильз.


 


Самые разные производственные отрасли широко применяют для своих нужд медь и ее сплавы. Наверняка вы сразу назовете электротехнические коммуникации, в которых повсеместно используются медные изделия. Медь необходима для производства электрической проводки, электродвигателей и километров кабелей. 1/3 всех металлических деталей трубопроводов, вакуумных машин, теплообменных камер – это медь. Без медных сплавов невозможно создать автомобиль или любую другую автотехнику. Высокие антикоррозионные свойства позволяют применять медные сплавы в производстве аппаратов для проведения химических опытов. Для изготовления сверхпроводниковых технических устройств применяется медно-свинцовый сплав.


Для изготовления изделий со сложными узорами требуются материалы с вязкими и пластичными свойствами, например, как у серебра. Медь обладает подобными качествами, поэтому из нее могут производиться гибкие детали и проволока. С проволокой довольно легко работать, с помощью пайки она соединяется с деталями из золота и серебра.


 


Эмаль тоже может успешно сочетаться с медными сплавами. Эмалированные поверхности на меди хорошо противостоят внешнему воздействию, не отслаиваются, не растрескиваются.

Другие востребованные медные сплавы


Известны и другие сплавы меди с разными металлами, однако у одних шире область применения, чем у других.

  • Свойства и применение медно-никелевых сплавов.


Сплавы из меди и никеля в основном содержат медную составляющую, а никель добавляется как легирующий элемент. Результатом такого соединения является сплав с повышенными показателями антикоррозионной стойкости, прочности и электросопротивления. Сплавы медно-никелевого состава относят к одному из двух видов: электротехническому или конструкционному.


Конструкционные сплавы – это нейзильбер и мельхиор. Мельхиором называют сочетание, в составе которого медь, никель (5–35 %), цинк (13–45 %). Нейзильбер представляет собой соединение меди и никеля, иногда в смесь добавляются железо и марганец. Мельхиоровые изделия наверняка имеются у многих дома, особая популярность принадлежит знаменитым подстаканникам.


 


У электротехнических медно-никелевых сплавов высокое электросопротивление. В эту группу входят константан и копель. В составе термостабильного соединения − константана − чуть больше половины, примерно 59 %, занимает медь, никель составляет 39–41 %, марганец всего 1-2 %. Материал отличается высоким удельным электрическим сопротивлением (около 0,5 мкОм-м), минимальным значением термокоэффициента электрического сопротивления, высокой электродвижущей силой в паре с медью, хромом, железом. Копелем называют сплав, в котором никель составляет 43-44 %, железо 2-3 %, остальную часть занимает медь.


Состав и свойства медных сплавов, в данном случае медно-никелевых, подходят для применения в электрических аппаратах и следующих типах изделий: резисторов, реостатов, термопар. Из материалов этого вида изготавливается посуда, медицинский инструмент, художественные изделия и сувениры. Медно-никелевые соединения применяются в строительстве судов. Банк России заказывает из этого сплава монеты достоинством один и два рубля по образцу 1997 г.

  • Свойства и применение вольфрамово-медных сплавов.


Очень необычные свойства у вольфрамово-медного соединения CuW или WCu. Это сочетание по большому счету назвать полноценным сплавом нельзя. В полученном материале частицы одного металла равномерно распределяются внутри кристаллической решетки второго. В сплаве сочетаются качества и меди, и вольфрама, благодаря чему он отличается термостойкостью, устойчивостью к абляции, высокой тепло- и электропроводностью. К тому же он хорошо поддается обработке. Для изготовления деталей применяется следующая технология: вольфрамовые частицы прессуют и уплотняют, придавая необходимую форму, затем проходит этап инфильтрации медного расплава.


 


Космическая индустрия, электроэнергетика, металлургия, машиностроение, электроника – вот неполный перечень промышленных областей, где используют сплав меди и вольфрама. Из этого материала изготавливают электроды для сварочных аппаратов – детали из сплава выдерживают высокое и среднее напряжение при дуговой и вакуумной сварке.

  • Свойства и применение молибденово-медных сплавов.


Сплав из меди и молибдена обладает меньшим весом, чем медно-вольфрамовый. Это преимущество используют там, где нужно уменьшить массу изделия. Заготовки из молибденово-медного сплава – это плоские пластинки, имеющие многослойную структуру. Внутри располагается основной слой чистого молибдена, который с двух сторон покрывают слоями 100%-ной меди или медью с дисперсионно-упрочненными качествами.


 


Данный вид медных сплавов обладает свойствами обоих видов металлов и отличается хорошими комплексными характеристиками. Вот некоторые качества данного соединения:


— высокая проводимость;


— возможность регулирования коэффициента теплового расширения;


— низкий процент содержания газов;


— сплав не магнитится;


— у материала имеются необходимые вакуумные свойства;


— легко обрабатывается механическим путем, обладает особыми высокотемпературными качествами.


При отсутствии скачков температуры и при средних температурных показателях у молибденово-медного сплава хорошие показатели прочности и пластичности. Когда внешняя температура выше температуры плавления меди, металл сжимается, испаряется и поглощает тепло, он может оказывать охлаждающее воздействие. Данные качества высокотемпературного материала могут использоваться в технологиях изготовления огнеупорных вкладышей горла сопла, электрических контактов и т. д.

2. Медные сплавы. Материаловедение: конспект лекций [litres]

2. Медные сплавы

Медь относится к числу металлов, известных с глубокой древности. Раннему знакомству человека с медью способствовало то, что она встречается в природе в свободном состоянии в виде самородков, которые иногда достигают значительных размеров. В настоящее время медь широко используется в электромашиностроении, при строительстве линий электропередач, для изготовления оборудования телеграфной и телефонной связи, радио—и телевизионной аппаратуры. Из меди изготовляют провода, кабели, шины и другие токопроводящие изделия. Медь обладает высокой электропроводностью и теплопроводностью, прочностью вязкостью и коррозионной стойкостью. Физические свойства ее обусловлены структурой. Она имеет кубическую гра—нецентрированную пространственную решетку. Ее температура плавления – +1083 °C, кипения – +2360 °C. Средний предел прочности зависит от вида обработки и составляет от 220 до 420 МПа (22–45 кгс/мм 2), относительное удлинение – 4—60 %, твердость – 35—130 НВ, плотность – 8,94 г/см 3. Обладая замечательными свойствами, медь в то же время как конструкционный материал не удовлетворяет требованиям машиностроения, поэтому ее легируют, т. е. вводят в сплавы такие металлы, как цинк, олово, алюминий, никель и другие, за счет чего улучшаются ее механические и технологические свойства. В чистом виде медь применяется ограниченно, более широко – ее сплавы. 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 деталей.


Латуни – сплавы меди с цинком и другими компонентами. Латуни, содержащие, кроме цинка, другие легирующие элементы, называются сложными, или специальными, и именуются по вводимым, кроме цинка, легирующим компонентам. Например: томпак Л90 – это латунь, содержащая 90 % меди, остальное – цинк; латунь алюминиевая ЛА77–2 – 77 % меди, 2 % алюминия, остальное – цинк и т. д. По сравнению с медью латуни обладают большой прочностью, коррозионной стойкостью и упругостью. Они обрабатываются литьем, давлением и резанием. Из них изготовляют полуфабрикаты (листы, ленты, полосы, трубы конденсаторов и теплообменников, проволоку, штамповки, запорную арматуру – краны, вентили, медали и значки, художественные изделия, музыкальные инструменты, сильфоны, подшипники).

Бронзы – сплавы на основе меди, в которых в качестве добавок используются олово, алюминий, бериллий, кремний, свинец, хром и другие элементы. Бронзы подразделяются на безоловянные (БрА9Мц2Л и др.), оловянные (БрО3ц12С5 и др. ), алюминиевые (БрА5, БрА7 и др.), кремниевые (БрКН1–3, БрКМц3–1), марганцевые (БрМц5), бериллиевые бронзы (БрБ2, БрБНТ1,7 и др.). Бронзы используются для производства запорной арматуры (краны, вентили), различных деталей, работающих в воде, масле, паре, слабоагрессивных средах, морской воде.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Медь и сплавы

Медь и сплавы
Довольно часто домашние слесари отдают предпочтение меди (удельный вес 9,0 г/см2), поскольку ее мягкость и пластичность позволяют добиваться точности и высокого качества при изготовлении всевозможных деталей и изделий.Чистая (красная) медь – прекрасный

ЛЕКЦИЯ № 5. Сплавы

ЛЕКЦИЯ № 5. Сплавы
1. Строение металлов
Металлы и их сплавы – основной материал в машиностроении. Они обладают многими ценными свойствами, обусловленными в основном их внутренним строением. Мягкий и пластичный металл или сплав можно сделать твердым, хрупким, и наоборот.

3. Алюминиевые сплавы

3. Алюминиевые сплавы
Название «алюминий» происходит от латинского слова alumen – так за 500 лет до н. э. называли алюминиевые квасцы, которые использовались для протравливания при крашении тканей и дубления кож.По распространенности в природе алюминий занимает третье

4. Титановые сплавы

4. Титановые сплавы
Титан – металл серебристо—белого цвета. Это один из наиболее распространенных в природе элементов. Среди других элементов по распространенности в земной коре (0,61 %) он занимает десятое место. Титан легок (плотность его 4,5 г/см 3), тугоплавок

5.

 Цинковые сплавы

5. Цинковые сплавы
Сплав цинка с медью – латунь – был известен еще древним грекам и египтянам. Но выплавка цинка в промышленных масштабах началась лишь в XVII в.Цинк – металл светло—серо—голубоватого цвета, хрупкий при комнатной температуре и при 200 °C, при нагревании до

«Медные яблоки солнца»[22]

«Медные яблоки солнца»[22]
Планы компании «Рио-Тинто цинк» начать карьерную добычу медной руды в Сноудонском национальном заповеднике вызвали множество протестов (New Scientist, 12, 1970, p. 317). Однако нам, по-видимому, предстоит все чаще сталкиваться с подобными явлениями по мере

Огонь, вода и медные трубки

Огонь, вода и медные трубки
Потери на трение при движении судна по воде возрастают пропорционально кубу скорости, а когда подводная часть судна обрастает ракушками, становятся еще больше. Дедал размышляет над тем, какую экономию принесло бы устранение этого трения.

Сплавы золота

Сплавы золота
Для изготовления ювелирных и других изделий далеко не всегда используют чистые металлы. Происходит это из-за высокой стоимости драгоценных металлов, недостаточной твердостью их и износоустойчивости, поэтому на практике чаще всего употребляют сплавы,

7.4. Сплавы меди, имитирующие золотые и серебряные сплавы

7.4. Сплавы меди, имитирующие золотые и серебряные сплавы
С целью удешевления художественных изделий при производстве недорогих украшений широко используются томпак, латунь, мельхиор, нейзильбер; при изготовлении художественных изделий – бронзы.Сплавы меди с цинком,

10. Серебро и его сплавы

10.  Серебро и его сплавы
Серебро – химический элемент, металл. Атомный номер 47, атомный вес 107,8. Плотность 10,5 г/см3. Кристаллическая решетка – гранецентрированная кубическая (ГЦК). Температура плавления 963 °C, кипения 2865 °C. Твердость по Бринеллю 16,7.Серебро – металл белого

11. Золото и его сплавы

11. Золото и его сплавы
Золото – химический элемент, металл. Атомный номер 79, атомный вес 196,97, плотность 19,32 г/см3. Кристаллическая решетка – кубическая гранецентрировапная (ГЦК). Температура плавления 1063 °C, кипения 2970 °C. Твердость по Бринеллю – 18,5.Золото – металл желтого

11.1. Двухкомпонентные сплавы золота

11.1. Двухкомпонентные сплавы золота
В ювелирной промышленности иногда применяют двухкомпонентные сплавы: золото – медь и золото – серебро.
Рис. 11.1. Диаграмма состояния Сu – Аu. Золото и медь обладают неограниченной растворимостью в жидком, а при высоких температурах и в

11.2. Многокомпонентные сплавы золота

11.2. Многокомпонентные сплавы золота
В ювелирной промышленности для изготовления золотых изделий используют в большинстве случаев сплавы системы золото – серебро – медь, которые могут содержать добавки других металлов: никеля, палладия, цинка, платины. Химический

11.6. Золотые сплавы для припоев

11.6. Золотые сплавы для припоев
При изготовлении ювелирных и художественных изделий из сплавов золота используется пайка. Состав и интервал температур плавки ювелирных припоев для пайки сплавов золота приведен в табл. 11.9. Маркировка золотых припоев осуществляется так

46. Магний и его сплавы

46.  Магний и его сплавы
Магний является химически активным металлом: образующаяся на воздухе оксидная пленка МдО в силу более высокой плотности, чем у самого магния, растрескивается и не имеет защитных свойств; порошок и стружка магния легко воспламеняются; горячий и

47. Титан и его сплавы

47. Титан и его сплавы
Титан и сплавы на его основе обладают высокой коррозионной стойкостью и удельной прочностью. Недостатки титана: его активное взаимодействие с атмосферными газами, склонность к водородной хрупкости.Азот, углерод, кислород и водород, упрочняя титан,

Медные сплавы и их характеристики

СОДЕРЖАНИЕ

  • История возникновения медных сплавов
  • Характеристика меди
  • Классификация и маркировка медных сплавов
  • Особенности бронзы
    • Свойства и уникальность бронзовых сплавов
    • Виды и характеристики бронзовых сплавов
  • Свойства латуни
    • Структура и химический состав латуни
    • Характеристики и свойства латуни
    • Преимущества и недостатки
  • Разновидности медно-никелевых сплавов
    • Константан
    • Копель
    • Нейзильбер
    • Куниаль
    • Манганин
    • Монель
    • Мельхиор

Медь является самым известным из цветных металлов. Востребована она благодаря своим антикоррозийным свойствам, которые сохраняются даже в неблагоприятных условиях. В настоящее время существует более 400 сплавов, содержащих медь, каждый из которых отличается уникальными характеристиками.

Чаще всего, путем добавления цинка и олова, получают такие медные сплавы, как бронзу и латунь. Известно, что производить их научились еще в древнем Риме. Сейчас их применяют в различных областях промышленности и на производстве. Расскажем о медных сплавах подробнее.

История возникновения медных сплавов

Появление первого медного сплава принято относить к VII тысячелетию до н. э. В бронзовом веке в него стали добавлять олово. Сплавы использовались для изготовления оружия, посуды, зеркал и украшений.

В производственную технологию вносили изменения. В зависимости от назначения изделия в соединения стали добавлять мышьяк, железо, цинк, свинец. Украшения делали из особого сплава, содержащего медь, свинец и олово.

Читайте также: «Уровень качества сварного шва: методы контроля»

В VIII веке до н.  э. умельцы из Малой Азии смогли получить латунь. Тогда люди еще не знали о способах получения чистого цинка и для производства использовали его руду. Впоследствии объемы изготовления медных сплавов увеличивались, область их применения становилась все шире. В настоящее время производство данного материала прочно занимает лидирующие позиции.

В данной статье мы расскажем о том, какие сплавы называют медными, разберемся в их свойствах, характеристиках и особенностях.

Характеристики меди

Медь имеет мягкую, пластичную структуру и розово-золотистый оттенок. С давних времен людей притягивал внешний вид этого металла, вследствие чего сперва ее использовали для изготовления украшений.

Покрываясь оксидной пленкой при контакте с кислородом, медь становится красновато-желтого цвета. Влага и углекислый газ придают изделиям из меди зеленоватый оттенок.

Металл обладает высокой тепло- и электропроводностью, поэтому медь и медные сплавы часто применяются при изготовлении электротехники. Свойства меди остаются неизменными в довольно большом диапазоне колебания температур. Металл не имеет магнитной силы.

Добывают медную руду открытым способом, так как в природных условиях она часто встречается на поверхности в виде крупных самородков меди с высоким показателем чистоты и медных жил.

Также медь содержится в следующих соединениях:

  • медном колчедане;
  • халькозине;
  • борните;
  • ковеллине;
  • куприте;
  • азурите;
  • малахите.

Читайте также: «Сварка нержавейки электродом»

При производстве медного сплава сохраняются ключевые преимущества металла, при этом улучшаются его характеристики и раскрываются новые ценные свойства.

Наиболее распространенными видами являются латунь, бронза и медно-никелевые сплавы.

Классификация и маркировка медных сплавов

Различия в технических свойствах позволяют выделить деформируемые медные сплавы (ГОСТ18175-78) и литейные (ГОСТ613-83). В зависимости от возможности закаливания сплавы могут быть термоупрочняемыми и нетермоупрочняемыми. Различия в химическом составе позволяют разделить сплавы на 2 группы: бронзы (медь с добавлением прочих элементов, но без примеси цинка) и латуни (смесь меди и цинка с добавлением прочих элементов). Бронзы и латуни относятся к группе литейных медных сплавов.

Читайте также: «Дуговая сварка в защитном газе: суть процесса»

При определении медных сплавов используют маркировку легирующих элементов: олово – О, алюминий – А, свинец – С, марганец – Мц, магний – Мн, железо – Ж, фосфор – Ф, кремний – К, бериллий – Б, никель – Н.

При обозначении бронз используют буквосочетание «Бр», а также буквенно-цифровую маркировку в зависимости от входящих в состав элементов и их процентного содержания. К примеру, в медный сплав марки БрО5Ц5С5 входят: олово (5 %), цинк (5 %), свинец (5 %), и медь (оставшиеся 85 %).

Читайте также: «Контактная сварка»

При маркировке латуней используют букву «Л» и цифру, указывающую, в каком процентном количестве в ней содержится легирующий элемент – цинк. Легированные латуни также обозначаются буквами и цифрами в соответствии с процентным содержанием прочих легирующих добавок. К примеру, в латуни марки ЛЦ35А3Ж2Мц1 содержится цинк (35 %), алюминий (3 %), железо (2 %), марганец (1 %) и медь (оставшиеся 59 %).

Показатели прочности, антифрикции, коррозионной стойкости лучше у бронз, что объясняет их более высокую стоимость.

Особенности бронзы

Бронзу люди научились делать очень давно. Проведенные археологические раскопки доказывают, что человечество с давних пор использовало ее для изготовления различных изделий.

Бронза применялась для военных нужд – из нее делали холодное оружие, пушки и ядра. Также ее использовали в ювелирном деле и скульптурном искусстве.

Свойства и уникальность бронзовых сплавов

Все бронзовые сплавы отличаются твердостью и пластичностью. При изменении процентного содержания легирующих и дополнительных элементов медные сплавы приобретают новые свойства. Цвет соединения меняется в зависимости от того, какая доля в его составе приходится на медь.

Если бронзовый сплав содержит 85 % основного металла, его цвет будет золотистым. Если доля меди составляет ниже 50 %, сплав приобретет серебристый оттенок. Серую и черную бронзу можно получить при добавлении в сплав менее чем 35 % меди. При количестве свыше 90 % меди бронза приобретет красный цвет.

К старейшим видам сплавов относят колокольную бронзу, из которой с давних пор отливали колокола. Она состоит из меди (80 %) и олова (20 %). Но из-за невысокого содержания олова такой сплав получается довольно хрупким.

Читайте также: «Сварка медных проводов: разбираемся в технологии»

Самую широкую область применения имеют медные сплавы, в состав которых входит олово и незначительная доля других добавок. Ряд исторических обстоятельств привел к постепенному снижению производства бронзы с добавлением мышьяка и все большему распространению оловянных сплавов.

Хотя изготовление оловянных бронзовых сплавов обходилось дороже, с экономической точки зрения они оказались более выгодными. Гужевой транспорт развивался, формировались новые торговые отношения, в результате чего рос импорт бронзовых сплавов без мышьяка.

Виды и характеристики бронзовых сплавов

Наибольшее распространение сплавы меди и олова получили в результате развития крупной промышленности. Их использовали в качестве основных медных сплавов на протяжении долгого времени. В последнее столетие все чаще стали применяться соединения меди с бериллием, кремнием, а также алюминиево-медные сплавы.

Классифицировать бронзы можно на 2 вида:

  • Безоловянные – с содержанием алюминия, кремния, бериллия, а также других веществ. Их наличие определяет, какими свойствами будет обладать бронза. Увеличению антифрикционных свойств и повышению коррозионной стойкости способствует добавление в сплав алюминия. Включение в состав бериллия сделает бронзу более твердой и прочной. Благодаря кремнию и цинку полученный сплав будет обладать лучшей текучестью и стойкостью к истиранию.
  • Оловянные – сплавы с большим содержанием меди. Именно такие сплавы стали использоваться людьми раньше других. В отличие от чистой меди, они характеризуются более высокими показателями прочности и твердости и лучшей способностью к плавлению. Основное легирующее вещество таких бронзовых сплавов – олово, стоящее на втором месте по массовой доле после меди.

Третью позицию по объему в сплаве занимают цинк, свинец и мышьяк. Предпочтение чаще отдается свинцу благодаря его максимально низкой усадке, которая позволяет более качественно выполнить литье. Он почти не затачивается и не режется, а также сложно обрабатывается давлением. Несмотря на пониженную текучесть и склонность к ликвации, из таких медных сплавов часто изготавливают отливки сложной конфигурации (как, например, при художественном литье).

«Адмиралтейская» бронза содержит в своем составе цинк. Этот медный сплав нашел применение в судостроении – из него производят детали, которые часто или непрерывно контактируют с морской водой. Выбор сплава обусловлен высокой коррозионной стойкостью.

Читайте также: «Технология сварки сталей»

Увеличить способность бронзы сопротивляться коррозии в соленой воде можно путем добавления никеля и алюминия. Из подобных «морских» сплавов изготавливают составляющие нефтяных платформ, которые расположены на отмели моря или океана.

Фосфор, цинк, марганец, серебро и мышьяк придают бронзовым сплавам дополнительные свойства. Например, серебро увеличивает показатель электропроводности до схожих с медью значений.

Свойства латуни

Латуни – это медные сплавы, содержащие цинк. В некоторых случаях в состав могут входить и другие компоненты. Количество меди в латуни любой марки всегда выше, доля цинка составляет 5-45 %.

Применение латуни нашли еще в древности. Этот сплав золотистого цвета отличается податливостью и коррозионной стойкостью. Согласно историческим данным, первыми смогли ее добыть жившие в Причерноморье племена моссинойков. Соединение также было обнаружено на территории Древнего Рима, однако не получило там широкого распространения. Причина могла заключаться в том, что латунь чересчур походила на золото и способна была вызывать глубокое разочарование.

С другой стороны, Апеннины не могли похвастать богатыми залежами цинковой руды. В средние века ситуация поменялась мало – латунные медные сплавы имели небольшую область применения; в основном их использовали жители Индии и Китая. На территории Европы более востребованным было железо.

Массовое использование латуни началось лишь с XVIII века. Свойства цинка были уже широко известны, его добычу вели на всей территории Европы. Революция в промышленном производстве вызвала множество открытий в этой области. В 1781 году Джеймсом Эмерсоном (Англия, Бристоль) была запатентована технология производства медного сплава с добавлением цинка. С этого момента стала активно развиваться латунная металлургия.

Структура и химический состав латуни

При формировании состава сплав проходит через следующие фазы:

  • При альфа-фазе доля цинка не превышает 35 %.
  • При бета-фазе содержание цинка приближается к 50 %. В соединение также добавляется 6 % олова.

Ряд медных сплавов структурно содержит только альфа-фазу. При изменении количества меди и цинка могут одновременно присутствовать и альфа, и бета-фазы.

Читайте также: «Быстрорежущая сталь»

Латунь содержит не только медь и цинк, но и другие компоненты. В качестве легирующих веществ могут быть использованы никель, алюминий, свинец, железо, марганец и кремний. Их доля в составе незначительна, однако наличие или отсутствие этих веществ меняет характеристики сплава.

Характеристики и свойства латуни

Ключевым преимуществом является способность сопротивляться коррозии. В числе других важных свойств:

  • Устойчивость в агрессивных средах, которая усиливается при нанесении лакового покрытия.
  • Материал имеет хорошие показатели прочности.
  • Латунь обладает высоким уровнем пластичности.
  • Сплав хорошо проходит обработку с помощью давления. Возможно проведение горячих и холодных работ.
  • Возможность осуществить сварку и пайку медного сплава.
  • Хороший уровень теплопроводности, который увеличивается при повышении процентной доли меди.
  • Латунь плавится при температуре 880-950 ?С. Уменьшение содержания цинка в составе сплава снижает температуру плавления.
  • Материал не имеет магнитных свойств.

Твердость и пластичность медного сплава зависит от доли добавленного в него цинка. С увеличением его количества растет прочность сплава. Рост пластичности происходит, когда доля цинка в составе не достигнет 36 %. Когда его процентное содержание превосходит 45 %, пластичные свойства уменьшаются.

В результате нагартовки (термической обработки) увеличивается плотность латуни. Кроме того, с ее помощью можно снять напряжения внутри структуры медного сплава.

Преимущества и недостатки

Медные сплавы, в зависимости от характеристик, могут иметь свои плюсы и минусы:

  • Относительно небольшой вес, что позволяет использовать их в ряде промышленных отраслей.
  • Высокий показатель пластичности.
  • Относительно невысокая цена.
  • Способность сопротивляться коррозии теряется с ростом содержания меди.
  • Теплопроводность латунных сплавов ниже по сравнению с бронзой и чистой медью.

Разновидность медно-никелевых сплавов

Выделяются медные сплавы с никелем трех видов:

  • конструкционные;
  • электротехнические;
  • ювелирные.

Соединения меди и никеля обладают следующими характеристиками: увеличенная твердость, устойчивость к стиранию и коррозии. Кроме никеля, в состав медных сплавов входят такие металлы и неметаллы, как алюминий, цинк, марганец, хром и т. д.

Читайте также: «Высокоуглеродистая сталь»

В составе электротехнических сплавов количество марганца может превышать долю никеля. Эти соединения хорошо проводят ток и имеют стабильные характеристики сопротивления.

Декоративные медно-никелевые сплавы хорошо режутся и деформируются, имеют хороший показатель жидкотекучести.

Константан

Этот сплав обозначают как МНМц 40-1,5. Маркировка показывает, что доля никеля в медном сплаве составляет примерно 40 %. Материал обладает электротехническими свойствами, высоким омическим сопротивлением и небольшим линейным расширением в процессе нагревания.

Константан характеризуется хорошей пластичностью и возможностью выполнения прокатки. Он востребован при изготовлении проволоки, преобразователей, листов для термоэлектродов.

Копель

Маркировка сплава – МНМц 43-0,5. Легирующими элементами являются никель и марганец. Соединение хорошо противостоит термическим воздействиям. Копель – это проволока, которая может иметь разный диаметр. Из этого материала делают компенсационные провода, низкотемпературные преобразователи. С копелем можно работать в кислой среде и в среде инертного газа.

Данный медно-никелевый сплав отличается важной характеристикой – при изменении температурного режима сопротивление остается стабильным. Жаростойкое соединение, свойства которого не меняются, если температура не превышает 600 ?С.

Нейзильбер

В состав этого ювелирного сплава входят цинк (до 20 %) и никель (15 %). Наличием последнего обусловлен белый цвет материала и зеленоватый или голубоватый оттенок.

Читайте также: «Коррозия металлоконструкций»

Данный медный сплав был получен в Германии. Им заменяли белое золото – внешне материал выглядит так же, но его производство обходится дешевле. Сплав отличается лучшей твердостью и стойкостью к воздействию влаги и пара. Кроме того, он хорошо сохраняет декоративный внешний вид и не темнеет. Европейцы делали из нейзильбера бижутерию и наградные атрибуты. Современной областью его использования является изготовление орденов, медалей, гитарных ладов и хирургических инструментов.

Куниаль

Существует два вида этого медного сплава, в наименованиях которых на конце стоят буквы А и Б. Каждый из них устойчив к коррозии. Могут растрескиваться при увеличении температур.

В состав куниаля-А входят железо, алюминий и кобальт. Его выпускают в форме прутков.

При производстве куниаля-Б медь сплавляют с никелем. Доля прочих элементов не превышает 1 %. Полученный сплав используют для изготовления полос для рессор и пружин.

Манганин

В его состав входит марганец (13 %). Манганин отличается золотисто-красным цветом. В соединение также может быть добавлено железо. Этот медный сплав, согласно классификации, является изначально состаренным – для приобретения определенных механических свойств необходимо провести его термическую обработку. Электрически стабилен в условиях изменения температурного режима.

Читайте также: «Цинкование металлоконструкций»

Сфера его использования – изготовление высокоточных электроизмерительных приборов, создание эталонов.

Манганин может иметь в составе серебро вместо меди. С технической точки зрения он почти идентичен медному сплаву, однако белый манганин отличается более высокой стоимостью.

Монель

Монель – сплав, который состоит из меди, никеля, железа и марганца. Он был разработан в одной из химических лабораторий США, в честь руководителя которой и был назван полученный материал. Монель обладает коррозионной стойкостью, прочностью и пластичностью. Устойчив к кислотам и щелочам. Маркировка такого медного сплава – НМЖМц28-2,5-1,5.

Сфера использования монеля – нефтехимическая промышленность; из него делают специальные приборы и оборудование. Аппаратостроительная отрасль, медицина, судостроение также не обходятся без его применения – из монеля делают антикоррозийные детали и элементы.

Материал имеет высокий показатель пластичности, без труда проходит обработку в любом состоянии (горячем или холодном). Проводить механическую обработку необходимо при низких оборотах.

Мельхиор

Мельхиор является твердым ювелирным сплавом белого цвета, в котором доля меди составляет от 70 % до 90 %. В состав входят никель, марганец (1 %) и железо (0,8 %).

Мельхиор обладает коррозионной стойкостью к среде газов и к морской воде. Вне зависимости от количественного соотношения включенных в состав элементов, материал плавится при температурах от 1150 ?С до 1230 ?С.

Чаще всего применяют мельхиор двух марок – МН16 либо МНЖМц30-1-1. Для получения нужных технических характеристик следует провести его отжиг. Является изначально состаренным медным сплавом.

Раньше носил разговорное название «серебра для пролетариата», так как по внешним признакам он идентичен названному металлу, однако обладает большей твердостью и более низкой стоимостью. Мельхиоровые изделия склонны к окислению и потемнению аналогично серебряным, поэтому за ними обязательно нужно ухаживать.

Ввиду низкой цены на этот медный сплав, мельхиоровая посуда была доступна для обычных рабочих, которые часто выдавали ее за серебро. Провести очистку можно с помощью зубной пасты или порошка без добавок.

Материал востребован при изготовлении вилок, ложек, кухонной посуды, элементов декора и украшений. Его легко обрабатывать, резать, чеканить. Применяется для изготовления монет, медалей, хирургических инструментов.

Читайте также: «Пайка металлов»

Существует большое многообразие медных сплавов (латуней, бронз, медно-никелевых соединений), которые востребованы в различных производственных областях. Практичность их применения обусловлена качественными характеристиками материала, которые привлекли внимание людей очень давно. Вряд ли когда-нибудь медные сплавы потеряют свою популярность.

Медные сплавы – группы, механические и физические свойства, применение, характеристики

Содержание

  1. Понятие о медных сплавах
  2. Группы медных сплавов. Свойства
  3. Чистая (нелегированная) медь
  4. Медно-никелевые сплавы
  5. Высокопрочные медно-никелевые сплавы
  6. Бронза
  7. Латунь
  8. Медно-берилиевые сплавы

Понятие о медных сплавах

Медь – это металл, который извлекают из земли. Медь является основой для развития многих форм жизни, а также неотъемлемой составляющей для существования и процветания цивилизации. Наряду с золотом, медь относится к древнейшим металлам, используемым людьми. Ее история начинается более 10,000 лет назад. Уже в античности знали о высоких антикоррозионных свойствах литых и кованых медных изделий.

Медь является универсальным металлом, который нашел применение во многих отраслях промышленности. Такие ее свойства, как коррозионная стойкость и механическая прочность, могут быть улучшены посредством легирования. В зависимости от легирующих компонентов выделяют основные группы медных сплавов:

  • Чистая медь
  • Медно-никелевые (купроникель)
  • Бронза
  • Латунь
  • Бериллиевая медь

Группы медных сплавов. Свойства

Медь и медные сплавы производятся в соответствии с требованиями национальных и международных спецификаций, которые применяются в различных промышленных отраслях.

Сплавы являются пластичными и могут подвергаться обработке различными технологиями: прессованием, ковкой, прокаткой, волочением, горячей и холодной штамповкой. Также изготовление металлоизделий из меди может происходить путем литья в песчаной или металлической форме, технологиями центробежного и непрерывного литья.

Таблица 1. Европейские стандарты на типы изделий из меди и медных сплавов

Форма металлопродукции EN No
Плиты, листы, рулоны для общего применения 1652
Пластины для пружин и соединяющих деталей 1654
Бесшовные трубки для общего применения 12449
Бесшовные конденсаторные трубки 12451 / 12452
Прутки для общего применения 12163
Проволока 12166
Профили и прутки с прямоугольным сечением (бруски) 12167
Поковки 12440
Слитки и отливки 1982

Механические свойства зависят от типа изделия, регламентирующей его спецификации, а также от размеров и состояния материала. Механические свойства медных сплавов варьируются от умеренных (как в случае с чистой медью) до высоких (как у бериллиевой, никелево-алюминиевой меди и др.). Свойства меди, бронзы, фосфорной бронзы, медно-никелевых сплавов после отжига улучшаются методами холодной обработки. Более высокие свойства достигаются упрочнением при старении. Сплавы не подвергаются хрупко-вязкому переходу (как мягкая сталь) и остаются пластичными даже при криогенных температурах. Наибольшую прочность демонстрирует бериллиевая медь, свойства которой после упрочнения комбинированными методами (холодной обработкой и старением) могут сравниться со свойствами высокопрочной стали.

Таблица 2. Примеры обозначения состояний после механической или термической обработки медных сплавов в США (по стандарту ASTM B601)

Состояние после отжига
010 Литой и отожженный
020 Горячекованый и отожженный
060 Мягкий отжиг
061 После отжига
081 Отожженный и закаленный
OS015 Средний размер зерна (0,015 мм)
Холодная обработка
H01 Полутвердый (1/4)
H02 Полутвердый (1/2)
H04 Твердый
H08 Пружинный
Холодная обработка с отпуском под напряжением
HR01 H01 с последующей термообработкой для снятия напряжения
HR04 H04 с последующей термообработкой для снятия напряжения
Дисперсионно-твердеющий
TB00 Обработанный на твердый раствор
TF00 TB00 и упрочненный старением
TH02 TB00 с холодной обработкой и старением
TM00 / TM02 / TM08 Холодная обработка в сочетании с термическим дисперсионным твердением
Обработанный на производстве
M01 Отлитый в песчаной форме
M04 Отлитый под давлением
M04 Высокоточная отливка

Обозначения, используемые в данной таблице, встречаются в Европе, но европейские спецификации применяют другую терминологию для описания состояний металла после обработки. Обозначения состояния поставки европейских медных сплавов определяются стандартом EN 1173.

Основное обязательное свойство обозначается буквой (табл.4). Например, буква «R» обозначает минимальный предел прочности, в то время как «H» указывает на твердость (по Виккерсу для деформируемых металлов и по Бринеллю – для литых). Медные сплавы могут иметь в обозначении букву R или H, но не обе одновременно.

Таблица 3. Символы для обозначения свойств сплавов (по EN 1173)

A Относительное удлинение
B Предел прочности на изгиб
G Размер зерна
H Твердость (по Бринеллю для литья, по Виккерсу – для пластически деформированных изделий)
M Без определенных механических свойств
R Предел прочности
Y Предел текучести 0,2%

Медные сплавы также применяются из-за своих физических свойств: высокий уровень тепловой и электрической проводимости. Высокий уровень теплопроводности, ассоциируемый с медными сплавами, определяется как быстрая отдача тепла с медных элементов, что широко применяется в теплообменном оборудовании. Высокая температура плавления выступает в качестве меры безопасности в случае пожара: сплавы не растекаются, как некоторые материалы (например, алюминий, пластик).

Таблица 4. Физические и механические свойства

Сплав Медь Алюминиевая латунь Никель-алюминиевая бронза Медно-никелевый 90-10
EN# (UNS) CW024A (C12200) CW702R (C68700) CW307G (C63000) CW352H (C70600)
Точка плавления (°C) 1083 971 1075 1150
Плотность (г/см3) 8,94 8,3 7,95 8,91
Коэффициент линейного расширения х10-6/°C 18 20 18 16
Электропроводность (% IACS) 97 23 15 10
Теплопроводность (Вт/ (м*К) 394 101 38 40
Предел прочности, МПа 200-400 340-540 430-770 290-520
Относительное удлинение (%) 5-50 20-60 5-15 8-35
Твердость HV 40-120 80-160 170-220 80-160

Чистая (нелегированная) медь

Существует 2 основных марки нелегированной меди:

CW004A Cu-ETP состоит из 99. 99% меди «электрическая» Чаще всего применяется в электрической механике, инженерии
CW024A Cu-DHP состоит на 99.90% из меди «инженерная» Применяется для создания труб, работающих в морских условиях, в теплообменниках, в топливопроводах, для изготовления гвоздей

Медь имеет однофазную структуру, что делает ее формуемой и пластичной.

Марка CW024A обладает высокой теплопроводностью (394 Вт/(м*К), в 2 раза больше, чем у алюминия и в 30 раз выше нержавеющей стали. Поэтому данная марка используется для производства элементов, где важна быстрая теплоотдача (например, в теплообменниках).

Механические свойства марок CW024A и CW004A одинаковы. Предел прочности может быть увеличен в отожженном состоянии посредством холодной обработки.

Сплав EN UNS Предел текучести, МПа Предел прочности, МПа Относительное удлинение, % Твердость, HV
Технически чистая медь CW024A C12200 50-340 200-400 5-50 40-120

В дополнение к тепло- и электропроводности, марки обладают хорошими антикоррозионными свойствами в морском климате и в контакте с морской водой, демонстрируют низкую склонность к питтинговой и контактной коррозии.

Медно-никелевые сплавы

Медно-никелевые сплавы (также называемые купроникель) широко применяются в морских условиях благодаря превосходному уровню стойкости к морской коррозии и загрязнению наносами, а также хорошей податливости обработке. Легирование меди никелем улучшает механическую прочность и антикоррозионные свойства, несильно снижая пластичность. Другие химические элементы добавляются с целью улучшить прочность, твердость, свариваемость, жидкотекучесть и другие свойства.

Медно-никелевые сплавы 90/10 и 70/30 являются самыми распространенными. В них содержатся небольшие добавки железа и марганца, которые оптимизируют антикоррозионные качества металла. Данные марки могут быть упрочнены методами холодной обработки. Сплавы хорошо свариваются и поддаются обработке.

Cu-Ni 90-10 (C70600 / CW352H) востребован в судостроении (военном, коммерческом), в морской добыче нефти и газа, в энергетике, в опреснении вод. Отличается хорошей теплопроводностью.

Марка 70/30 Cu-Ni (CW354H / C71500, CW353H / C71640), а также сплавы, легированные алюминием, хромом, оловом, применяются при сильном течении морской воды, при трении с песком и другими абразивными веществами, а также в условиях, требующих большей механической прочности.

Марка C72200 содержит 16% никеля и 0.5% хрома, была разработана для эксплуатации при высоких скоростях потока в трубках конденсаторов.

Медно-никелевые сплавы отличаются высокой устойчивостью к точечной коррозии в контакте с хлоридами, к щелевой коррозии, а также к коррозионному растрескиванию под напряжением. Главным отличием от нержавеющих сталей является отсутствие температурных границ, при которых металл снижает коррозийную стойкость.

Таблица 5. Основные применения медно-никелевых сплавов

Сплав Применение
Марки общего назначения
90-10 Cu-Ni, 70-30 Cu-Ni Системы охлаждения и водяного пожаротушения, теплообменники, конденсаторы, трубопроводы, опоры и другие детали морских платформ, части оборудования для опреснения морской воды, корпусы судов
Cu-Ni-Cr Конденсаторные трубки, полученные методами пластического деформирования. Литые детали для подводных насосов и запорно-регулирующей арматуры
Высокопрочные медно-никелевые
Cu-Ni-Al Валы, подшипниковые втулки, крепеж, тримы трубопроводной арматуры и насосов, зубчатые передачи
Cu-Ni-Sn Подшипники, сверла, подводные соединения, штоки и шпиндели, рым-гайки, подводные магистральные трубопроводы, части насосов, эксплуатируемых в морской воде и др.

Таблица 6. Химический состав основных медно-никелевых сплавов (в %)

Сплав EN UNS Ni Fe Mn Al Sn Cu
Cu-Ni CW352H C70600 10 1,5 1 ост.
CW353H C71640 30 2 2
CW354H C71500 30 0,7 0,7
Cu-Ni-Cr DefStan 02-824 Part 1 30 0,8 0,8
C72200 16 0,7 0,7
Cu-Ni-Al Nibron Special 14,5 1,5 0,3 3
DefStan 02-835 C72420 15 1 5 1,5
Cu-Ni-Sn C72900 15 8

Таблица 7.

Механические свойства

UNS Предел текучести, МПа Предел прочности, МПа Относительное удлинение, % Твердость, HV
C70600 100-350 290-420 12-40 80-160
C71640 (только трубки) 150 420 30 110
C71500 130-450 350-520 12-35 90-190
DefStan 02-824 Part 1 300 480 18
C72200 110 310
Nibron Special 555-630 770-850 12 229-240
C72420 400 710 18 170
C72900 620-1030 825-1100 2-15 272-354

Высокопрочные медно-никелевые сплавы

Для повышения механической прочности медно-никелевых сплавов использовались два основных способа легирования: спинодальный распад структуры металла (как в марке Cu-Ni-Sn) и дисперсионное твердение (Cu-Ni-Al). Обе марки способны достигать высокой прочности, сопоставимой с прочностью углеродистой стали. Они используются в морской воде, применяются в штоках приводов, втулках, подшипниках и соединительных деталях.

Сплавы Cu-Ni-Sn обладают высокой прочностью (620-1300 МПа). Они поддаются сварке, при этом для сварных соединений требуется термическая обработка после сварки, если прочность является критическим требованием. В морских условиях их часто выбирают там, где требуется хорошая устойчивость к коррозии и биообрастанию.

Марка C72900 является одним из самых прочных немагнитных материалов на основе меди, обладающих низким коэффициентом трения и не подверженных истиранию. Может работать в самых суровых условиях эксплуатации. Обладает повышенными антикоррозионными свойствами, отличной устойчивостью к эрозионной коррозии даже в насыщенной песком морской воде. Марка не подвержена водородному охрупчиванию в морской воде и обычно имеет приемлемую стойкость к охрупчиванию в разбавленных растворах аминов.

У марок Cu-Ni-Al алюминий в составе увеличивает прочность за счет обычного механизма дисперсионного твердения. Сплав является прочным, обладает хорошими антикоррозионными свойствами при сохранении низкой скорости коррозии и устойчивости к водородному охрупчиванию.

Бронза

Традиционно со словом «бронза» ассоциировались медно-оловянные сплавы. Сегодня к бронзе относят также сплавы меди с оловом и другими легирующими элементами (например, с цинком, фосфором, бериллием). Основные бронзовые сплавы – это пушечная (Cu-Sn-Zn) и фосфорная бронза (Cu-Sn-P). Также в группу бронзовых сплавов входят металлы, которые не содержат олово (кремниевая бронза Cu-Si, алюминиевая бронза Cu-Al).

Чем выше содержание олова, тем выше стойкость к морской коррозии. Также бронза обладает превосходным уровнем стойкости к коррозионному растрескиванию под напряжением в контакте с аммиаком.

Фосфорная (фосфористая) бронза представляет собой сплав красноватого цвета, легированный оловом и фосфором. Олово улучшает механическую прочность и антикоррозионные свойства, фосфор увеличивает жесткость и износоустойчивость металла.

Пушечная бронза – это литой сплав, состоящий из меди, олова (2-11%) и цинка (1-10%), который широко применяется в судостроении, морском машиностроении. Свое название данная группа металлов получила из-за того, что ранее из бронзы данного типа отливали стволы пушек. Пушечная бронза не поддается коррозии цинковых сплавов, а также питтинговой и контактной, устойчива к коррозионному растрескиванию в контакте с аммиаком и его производными.

Алюминиевая бронза – это медно-алюминиевый сплав с содержанием алюминия 4-12%. Отличительной особенностью сплава является комбинация высокой прочности и антикоррозионной стойкости. Металл также устойчив к эрозии, износу. Широко используется в литой и кованой (деформированной) форме. Разновидностью данной группы сплавов выступает никель-алюминиевая бронза, которая широко применяется в морской среде (часто в качестве материала для гребных винтов).

Кремниевая бронза используется для производства крепежей различного вида (гайки, шайбы, болты, шпильки, скобы и др.). Сплав отличается хорошей стойкостью к коррозии в морском климате, а также не поддается механической коррозии.

Основные сферы применения, а также хим.состав и механические свойства см. в таблицах 8-10.

Таблица 8. Основные сферы применения бронзы

Группа сплавов Эксплуатация
Фосфористая (литая и пластически деформированная) Пружины, подшипники, шестерни, прутки, метизы, затворы
Кремнистая Крепежи: болты, гайки, болты, шайбы, шпильки, шурупы, скобы
Алюминиевая Краны забортной воды, насосы, трубопроводная арматура, втулки
Никель-алюминиевая (литые и кованые) Пропеллеры, валы, подшипники, насосы, метизы, трубные пластины для титановых конденсаторных трубок
Пушечная (литье) Насосы и затворы, задвижки, дейдвудные трубы, фитинги, валы, швартовые тумбы, выпускные патрубки

Таблица 9.

Химический состав бронзовых сплавов (в %)

Тип бронзы EN UNS Ni Fe Mn Zn Al Sn Др. Cu
Фосфористая C52100 8 0,3P ост.
CW451K C51000 5 0,2P
Кремнистая CW116C C65500 1 3Si
Алюминиево-кремнистая CW302G C64200 7,5 2Si
Никелево-алюминиевая CC333G C95800 4 4,5 9
Def Stan 02-833 5 5 10 Ni>Fe
Пушечная CC491K C83600 5 5 5Pb

Таблица 10.

Механические свойства бронзы

UNS Предел текучести, МПа Предел прочности, МПа Относительное удлинение, % Твердость, HV
C52100 170-1000 390-1100 1-60 85-270
C65500 200-890 380-900 3-50 90-220
C64200 250-350 500-650 10-25 125-160
C95800 280 650 12 150 HB
Def Stan 02-833 245 620 15
C83600 110 230 10 65 HB

Латунь

Латунь представляет собой сплав на основе меди с цинком в качестве основного компонента. Пропорции цинка и меди варьируются, что влияет на конечные свойства металла. Латуни являются ковким материалом, подходят для литья. Сплав имеет невысокую точку плавления, хорошо проводит тепло, противостоит коррозии. Часто используется в музыкальных инструментах благодаря хорошим акустическим свойствам.

Металл может быть двухкомпонентным (из меди и цинка), а также многокомпонентным, т.е. содержать дополнительные легирующие элементы (например, олово, свинец, марганец, никель и др.).

Латунь является более пластичной, чем медь, и стоит между медью и цинком по антикоррозионным свойствам в атмосферных условиях. Сплавы подвержены экрозионной коррозии, а также дезинкификации. Медно-цинковый металл подвергается коррозионному растрескиванию под действием аммиака, особенно в морской среде.

Алюминиевая латунь (альфа-латунь) используется для изготовления труб и в составе содержит мышьяк, который предотвращает процесс обесцинкования. Альфа-бета-латунь (дуплексная или горячая) является более твердой и прочной, чем альфа, но больше подходит для эксплуатации при высоких температурах. Латунь DZR (CW602N) или латунь, стойкая к вымыванию цинка, за счет легирования свинцом и мышьяком приобретает особую стойкость к обесцинкованию.

Медно-бериллиевые сплавы

Бериллиевая медь обладает высокими антикоррозионными свойствами, а также превосходной стойкостью против биообрастания. В упрочненном состоянии металл занимает первое место по прочности и твердости среди всех медных сплавов. Демонстрирует высокий уровень стойкости к истиранию, не подвергается водородному охрупчиванию, стресс-коррозии в хлоридных средах.

Марки бериллиевой меди содержат от 0.4 до 2% бериллия. Небольшое содержание бериллия в составе медного сплава позволяет создать целую группу металлов, по прочности сопоставимой с легированными сталями.

Марки C17200 и C17300 обладают высокой прочностью и средней проводимостью, в то время как марки C17500 и C17510 – отличными свойствами проводимости, но средними показателями механической прочности. Главные свойства бериллиевой меди – это податливость дисперсионному упрочнению, отличная теплопроводность, релаксационная стойкость.

Применяется бериллиевая медь для изготовления пружин, сверл, металлоизделий разного характера, которые предназначены для эксплуатации в водной среде.

Advanced Copper Alloys

Наша компания была основана в 1980 году как ведущий производитель твердых бронз для глубокой вытяжки и ведущий поставщик сварочных компонентов для автомобильной промышленности. По мере роста нашей репутации мы быстро стали пионерами в области специальных медных сплавов. Сейчас нас 4 компании, и мы являемся во всем мире востребованными поставщиками решений для крупных OEM-производителей. Наши продукты используются во многих критических областях, в то время как мы фокусируем наше производство на готовых продуктах и ​​полуфабрикатах.

Установка отраслевого стандарта.

Высшее качество Проактивный клиент
сервис
Инновационные решения Чрезвычайно быстрый
оборот
  • Электромеханический

Кольца кованые до
до диам. 40 дюймов
Кованые полные диски
до диам. 30 дюймов
Кованые прутки до
до диам. 11 дюймов
Кованые квадраты
до 10 x 10 дюймов
Кованые прямоугольники
до 4 x 20 дюймов
Центробежные отливки
до диам. 50 дюймов
Отливки в песчаные формы
до 1,5 т

Diehl Metall DIN EN Символ DIN EN № № ООН Типичные области применения Поведение материала
002 CuZn39Pb3 КВ614Н C38500 Фасонные токарные детали, поковки Очень хорошая обрабатываемость, очень хорошие свойства горячей штамповки
003 CuZn40Pb2 КВ617Н С38000 Поковки в штампах, автоматическая обработка Очень хорошая обрабатываемость, очень хорошие свойства горячей штамповки
008 CuZn39Pb2 КВ612Н C37700 Применения для питьевой воды, детали для прецизионного машиностроения и приборостроения Очень хорошая обрабатываемость, очень хорошие свойства горячей штамповки
013
ЭКОМЕРИКА
CuZn40 КВ509Л C27450 Горячештампованные детали, детали фитингов и замков Хорошие свойства горячего формования, средние свойства холодного формования
014 CuZn38Pb2 КВ608Н C37700 Детали для оптики и точного машиностроения, контактные штифты Хорошая обрабатываемость, хорошие свойства горячей штамповки с хорошими свойствами холодной штамповки
015 CuZn39Pb0,5 КВ610Н К36500 Очень хорошие свойства горячей штамповки со средними свойствами холодной штамповки
023 CuZn37 КВ508Л C27400 Холодная штамповка методами глубокой вытяжки, прессования, осадки, прокатки, накатки резьбы, чеканки, гибки Очень хорошие свойства холодной штамповки, хорошие свойства при пайке и сварке
057
ЭКОМЕРИКА
CuZn42 КВ510Л Фасонные токарные детали, поковки Хорошие свойства горячей штамповки, ограниченные свойства холодной штамповки
062
ЭКОМЕРИКА
CuZn38As КВ511Л C27453 Питьевая вода Хорошие свойства холодной штамповки, умеренные свойства горячей штамповки
204 CuZn36 КВ507Л C27200 Холодная штамповка методами глубокой вытяжки, прессования, осадки, прокатки, накатки резьбы, чеканки, гибки Очень хорошие свойства холодной штамповки, хорошие свойства при пайке и сварке
205 CuZn36Pb3 КВ603Н C36000 Автоматическая обработка для накатки и накатки резьбы Очень хорошая обрабатываемость, хорошие свойства горячей и холодной штамповки
402 CuZn36Pb2As КВ602Н К35330 Стойкость к обесцинкованию, хорошие свойства горячей штамповки, хорошая стойкость к морской воде, хорошая обрабатываемость
410 CuZn36Pb2As КВ602Н К35330 Стойкость к обесцинкованию, хорошая обрабатываемость, хорошие свойства горячей штамповки, хорошая стойкость к морской воде
412
АККУАРИН
CuZn33Pb1AlSiAs КВ725Р Автоматическая обработка, применение с питьевой водой Стойкость к обесцинкованию, хорошая обрабатываемость, хорошие свойства горячей штамповки
413
АККУАРИН
CuZb33Pb1AlSiAs КВ725Р Автоматическая обработка для питьевой воды Стойкость к обесцинкованию, хорошая обрабатываемость, хорошие свойства горячей штамповки
430
КУФИН
КуЗн21Си3П КВ724Р C69300 Применения для питьевой воды, конструктивные элементы  Очень хорошая обрабатываемость, очень хорошие свойства горячей штамповки, очень хорошая пайка мягким и твердым припоем
430 CuZn21Si3P КВ724Р C69300 Автомобильные приложения Очень хорошая обрабатываемость, очень хорошие свойства горячей штамповки, очень хорошая пайка мягким и твердым припоем
451 CuZn40Mn1Pb1 КВ720Р Детали токарных автоматов, сепараторы подшипников качения Хорошая обрабатываемость, хорошие свойства горячей штамповки, очень хорошая пайка мягким припоем
452 CuZn37Mn3Al2PbSi КВ713Р C67410 Кольца синхронизатора, вилки переключения, скользящие блоки Очень хорошие свойства горячей штамповки
454 CuZn37Mn3Al2PbSi КВ713Р Червячные передачи, рабочие колеса насосов, подшипники скольжения Очень хорошие свойства горячей штамповки
458 Cuzn37Mn3Al2PbSi КВ713Р Кольца синхронизатора, вилки переключения, направляющие клапанов Очень хорошие свойства горячей штамповки
460 CuZn35Ni3Mn2AlPb КВ710Р Машиностроение, машиностроение (рабочие колеса насосов), судостроение Коррозионная стойкость, средние свойства горячей и холодной штамповки
468
ТЕХПЮР
CuZn31Si1 КВ708Р C69800 Втулки подшипников, направляющие клапанов, другие скользящие компоненты Хорошие свойства холодной штамповки, хорошая износостойкость, высокая термостойкость
469 CuZn31Si1 КВ708Р C69800 Втулки подшипников, направляющие клапанов, другие детали скольжения Хорошие свойства холодной штамповки

Номер сплава ASTM Спец. № Название сплава Обычный состав Скачать
101 Б152
102 Б152 Бескислородная медь Cu – Мин. 99,95 С-102 (pdf)
107 Б152
110 Б152 ЭТП Медь Cu – Мин. 99,9 Кислород 0,05 макс С-110 (pdf)
122 Б152 Медь DHP Cu – Мин. 99.9 Р-.015-.040 С-122 (pdf)
1092 Б152 Медь ETP с низким содержанием кислорода Cu- Мин. 99,9 Кислород 0,02 макс C-1902 (pdf)
Номер сплава прокатных изделий Wieland ASTM Спец. № Прокатные изделия Wieland Название сплава Обычный состав Скачать
151 В747 Циркониевая медь Cu – 99,9 Zr – 0,1 С-151 (pdf)
19020 В422 HPA Медь Cu – 98,4 Ni – 1 Sn – 0,5 P – 0,05 С-19020 (pdf)
19025 В465 HPA Медь Cu – 98 Ni – 1 Sn – 0,9 P – 0,05 C-19025 (pdf)
194 В465 HPA Медь Cu – 97,5 Fe – 2,35 P – 0,03 Zn – 0,12 C-194 (pdf)
197 В465 HPA Медь Cu – 99 Fe – 0,6 P – 0,2 Mg – 0,05 C-197 (pdf)
19720 B465 HPA Медь Cu – 99,4 Fe – 0,3 P – 0,1 Mg – 0,13 C-19720 (pdf)
18080 В936 HPA Медь Cu – 99,2 Cr – 0,5 Ag – 0,1 Fe – 0,08 Ti – 0,06 Si – 0,03 C-18080 (pdf)
654 В96 Ultronze Силиконовая бронза Cu – 95,4 Si – 3,0 Sn – 1,5 Cr – 0,4 C-654 (pdf)
655 В96 Высокая серебряная бронза Cu – 97,0 Si – 3,0 Sn – 0,09 Лист данных (PDF)
688 В592 Медь Цинк Алюминий Кобальт Cu – 73,5 Zn – 22,7 Al – 3,4 Co – 0,4 C-688 (pdf)
7025 В422 HPA Медь Никель Cu – 96,2 Ni – 3 Si – 0,65 Mg – 0,15 C-7025 (pdf)
7035 В422 HPA Медь Никель Cu – 96,8 Ni – 1,5 Co – 1,1 Fe – 0,08 Si – 0,6 C-7035 (pdf)
Номер сплава ASTM Спец. Название сплава Обычный состав Скачать
210 В36 Металл с позолотой Cu – 95 Zn – 5 С-210 (pdf)
220 В36 Коммерческая бронза Cu – 90 Zn – 10 С-220 (pdf)
226 В36 Ювелирная бронза Cu – 87 Zn – 13 C-226 (pdf)
230 В36 Красная латунь Cu – 85 Zn – 15 C-230 (pdf)
240 В36 Низкая латунь Cu – 80 Zn – 20 С-240 (pdf)
260 В36 Картридж латунный Cu – 70 Zn – 30 С-260 (pdf)
268 В36 Желтая латунь Cu – 66 Zn – 34 C-268 (pdf)
272 В36 Желтая латунь
Номер сплава ASTM Спец. Название сплава Нормальный состав Скачать
350 Б121 Мед. Свинцовая латунь Cu – 62 Zn – 37 Pb – 1
353 Б121 Часы из латуни Cu – 62 Zn – 36 Pb – 2 C-353 (pdf)
Номер сплава ASTM Спец. № Название сплава Нормальная композиция Скачать
422 В591 Оловянная латунь Lubronze Cu – 87,5 Zn – 11,5 Sn – 1 C-422 (pdf)
425 В591 Подшипник Бронза Олово Латунь Cu – 88,5 Zn – 9,5 Sn – 2 C-425 (pdf)
Номер сплава ASTM Спец. Название сплава Обычный состав Скачать
510 В103 5% фос. Бронза Cu – 94,9 Sn – 5 P – 0,1 C-510 (pdf)
511 В103 4% фос. Бронза Cu – 95,9 Sn – 4 P – 0,1 C-511 (pdf)
519 В103
521 В103 8% фос. Бронза C-521 (pdf)
524 В103
Номер сплава ASTM Спец. № Название сплава Обычный состав Скачать
706 Б122 10% Медь Никель Cu – 88,6 Ni – 10 Fe – 1,4 C-706 (pdf)
710 Б122 20% Медь Никель Cu – 79 Ni – 20 Fe – 0,5 C-710 (pdf)
715 Б122 30% Медь Никель Cu – 69,4 Ni – 30 Fe – 0,4 C-715 (pdf)
725 Б122 Cu-Ni-Sn Cu – 88,2 Ni – 9,5 Sn – 2,3 C-725 (pdf)
735 Б122
752 Б122 65-18 нейзильбер Cu – 65 Zn – 17 Ni – 18 C-752 (pdf)
770 Б122 55-18 нейзильбер Cu – 55 Zn – 27 Ni – 18

Торговая марка Aufhauser Медь Ал Цинк Сн Мн Си Ni Fe Точка плавления АВС А5. 7/ А5.8 Описание
OFHC Медь CDA 101
(БВЦу-1х)
99,99 1981°F/1083°C БВКу-1х Вакуумная пайка
Бескислородная медь с высокой проводимостью, используемая при пайке сплавов на основе железа и никеля, оптимально в вакуумной печи.
189
Раскисленная медь

(ERCu)
Электрод
(ECu)
98,0 1,0 0,5 0,5 1967°F/1075°C ERCu с покрытием
Электрод | МИГ/ВИГ/Горелка
Использовал
для сварки раскисленных и электролитически вязких
смоляная медь.
470
Морская бронза

(РБКуЗн-А)
59,0 40,4 0,6 1625°F/885°C РБКуЗн-А Факел
Используется для пайки сталей, медных сплавов, никелевых сплавов.
и нержавеющей стали добавление олова улучшает
прочность и коррозионная стойкость наплавленного металла.
518 Фосфорная бронза-A
(ERCuSn-A)
Электрод
(ECuSn-A)
94,4 5,0 1750°F/954°C ЭРКуСн-А с покрытием
Электрод | МИГ/ВИГ/горелка
Может
использоваться для сварки бронзы и латуни, они также могут
можно использовать для сварки меди, если присутствие олова в
металл шва не вызывает возражений
521
Фосфорная бронза-C

(ERCuSn-C)
Электрод
(ECuSn-C)
91,6 0,2 8,0 0,1 1880°F/1027°C ERCuSn-C с покрытием
Электрод | МИГ/ВИГ/горелка
Аналогичен 518, но с более высоким содержанием олова, для большей
твердость.
610
Алюминий Бронза-A1

(ERCuAl-A1)
Электрод
(ECuAl-A1)
90,8 8 0,2 0,5 0,1 1905°F/1041°C ERCUAl-A1 с покрытием
Электрод | МИГ/ВИГ/горелка
Железо
бесплатно, используется в основном для защиты от износа и коррозии
наложение.
618 Алюминий
Бронза-А2

(ERCuAl-A2)
Электрод
(ECuAl-A2)
88,4 10,0 0,1 1,5 1913°F/1045°C ERCUAl-A2 с покрытием
Электрод | MIG/TIG/Горелка
Лучший
выбор алюминиевой бронзы; универсальный, со сваркой
и чрезмерные возможности. Используется для объединения комбинаций
из разнородных материалов, таких как алюминиевая бронза
к стали и меди к стали и меди никель
сплавы. Он также используется в качестве защиты от износа и коррозии.
стойкие накладки.
624
Алюминий Бронза-A3

(ERCuAl-A3)
85,3 10,8 0,10 3,7 1900°F/1038°C ERCUAl-A3 МИГ/ВИГ/горелка
Использовал
преимущественно для соединения и ремонтной сварки алюминия
бронзовые отливки с относительно более высокой прочностью.
632
Никель Алюминий Бронза

(ERCuNiAl)
Электрод
(ECuNiAl)
79,3 9,0 0,1 2,0 0,1 5,0 4,0 1940°F/1060°C ЭРКУНИАЛ с покрытием
Электрод | МИГ/ВИГ/горелка
Ан
железная проволока для сварки алюминиевых бронз, высокопрочная
медно-цинковые сплавы, кремнистые и марганцевые бронзы,
и многие черные металлы. Также используется для объединения комбинаций
из разнородных материалов, а также для наплавки металла
износостойкость и коррозионная стойкость.
633
Марганец Никель Алюминий Бронза

(ERCuMnNiAl)
Электрод
(ECumNiAl)
72 7,8 0,15 12,5 0,10 2,5 3,0 н/д ЭРКУМНИАЛ с покрытием
Электрод | МИГ/ВИГ/горелка
Используется для соединения или ремонта литых или кованых основных металлов аналогичного состава для обеспечения высокой устойчивости к коррозии, эрозии и кавитации, таких как литые корабельные гребные винты. Также проявляет хорошую способность соединять разнородные металлы.
656
Кремний Бронза

(ERCuSi-A)
Электрод
(ECuSi-A)
92.1 1,0 1,0 1,5 3,4 0,5 1866°F/1019°C ERCuSi-A с покрытием
Электрод | МИГ/ВИГ/горелка
Популярный
сплав для TIG/MIG и кислородно-ацетиленовой сварки меди
кремниевых и медно-цинковых неблагородных металлов, а для многих
Применение листового металла с использованием простого и оцинкованного
сталь. Очень популярен для использования в металлической скульптуре. Все
позиционная сварка.
680
Низкодымящая бронза Никель

(РБКуЦн-Б)
58,0 39,2 0,95 0,25 0,5 0,72 1620°F/882°C РБКуЗн-Б Факел
Превосходная альтернатива в семействе RBCuZn.
Более высокая прочность соединения, лучшее соответствие цвета нержавеющей стали.
стали и чугуна, а также легкой обрабатываемостью
сварной шов. Часто предлагает недорогую альтернативу
серебряная пайка сталей.
681 Малодымящая бронза
(RBCuZn-C)
58,0 40 0,95 0,75 1630°F/888°C РБКуЦн-С Факел
Недорогой, универсальный сплав. Используется с горелкой, печью
и индукционной пайки сталей, чугуна,
медные сплавы, никелевые сплавы и нержавеющая сталь.
715
Медь Никель

(ERCuNi)
Электрод
(ECuNi)
66,8 1,0 0,25 30,5 0,6 2260°F/1238°C ЭРКуНи с покрытием
Электрод | МИГ/ВИГ/горелка
Для
соединение большинства медно-никелевых сплавов с превосходной
антикоррозийные свойства. Предварительный подогрев не
необходимый.
773
Нейзильбер

(РБКуЗн-Д)
48,0 42 10 1680°F/915°C РБКуЗн-Д Факел
Используется для пайки карбидов вольфрама, медных сплавов,
никелевые сплавы, нержавеющие стали, углеродистые стали,
и чугун. Хорошее совпадение цвета с нержавеющей сталью.
Превосходная альтернатива с точки зрения соответствия цвета,
прочность и обрабатываемость. Это недорогая альтернатива
к серебряным припоям.