Какие изделия на судах изготовляют из меди и ее сплавов

Обновлено: 26.07.2024

Медь и ее сплавы - прекрасные материалы, которые используются практически во всех сферах промышленного производства. Будет достаточно трудно представить без нее современный мир. Это неудивительно, ведь любой доклад подтверждает ее исключительные характеристики.

1 Исторический ракурс

Медь имеет большое значение для человека. Медными были первые орудия труда, выполненные из металла. Обрабатывали металл холодным способом, о чем свидетельствуют раскопки на побережье реки Гудзон в Северной Америке. Эту традицию индейцы сохранили до прибытия на континент Христофора Колумба.

Доподлинно известно, что наши предки начали добычу металла из медной руды около 7 тысяч лет тому назад.

Этот податливый материал во многом определил последующие тенденции в развитии человеческой культуры и истории.

Царствование меди в мире металлов продолжалось всего тысячу лет, ровно до той поры, пока не был открыт первый медный сплав, названный бронзой (в честь маленького купеческого городка). Древние люди быстро перешли на изготовление изделий из нового сплава, поскольку он обладал лучшими характеристиками: бронза тверже и плотнее меди, к тому же температура плавления у нее ниже. Египтяне, ассирийцы и индусы активно использовали бронзовые изделия, но отливать массивные сооружения научились только к V веку до нашей эры, о чем свидетельствуют найденные археологами древнегреческие статуи. Известное чудо древности - Колосс Родосский - был отлит из бронзы и установлен над входом в гавань порта Родос в III веке до нашей эры.

Медные листы использовали на Руси для кровли храмов. Специальные медные сплавы применялись для отливки пушечных орудий и церковных колоколов.

Медь обнаружена в составе почти 200 минералов, но стратегически важными оказались всего 17 из них, например, такие как медный колчедан (CuFeS2), халькозин (Сu2S), бронзит (Cu5FeS4) и ковеллин (CuS).

Формирование залежей медной руды в земной коре происходило неравномерно. Самые большие месторождения меди сегодня расположены в районе Конго. На территории России первые выработки меди производились в Закавказье и Сибири. Из летописей известно, что первые медные заводы в России появились в XVII веке.

Обнаружены значительные залежи руды на океаническом дне.

2 Физико-химические свойства меди

Незначительная примесь кислорода обеспечила меди красноватый оттенок. Если воздействие кислорода исключить полностью, цвет металла изменится на желтый.

Начищенная медь обладает ярко выраженным блеском. Чем выше валентность, тем слабее окрас. Так, оксид CuCl имеет белый цвет, Cu2O - красный, CuO - черный. Карбонаты меди, как правило, синего или зеленого цвета.

Медь - второй металл после серебра, обладающий высокой электропроводностью, благодаря чему он широко используется в электронике.

Медь слабо вступает в реакцию с кислородом, имеет свойство окисляться на воздухе и покрываться пленкой. В сухом воздухе окисление происходит очень медленно: 4Cu+O2=2Cu2O. Металлы этой группы не способны вытеснить водород из воды и кислот.

3 Особенности оксида меди

Этот оксид можно получить, прокаливая медь, нитрат или гидрокарбонат на воздухе. Оксид меди способен окислять органические соединения, что позволяет проводить анализ соединений на предмет наличия в них водорода или углерода.

Купроксные выпрямители электрического тока имеют в своей основе закись меди.

Растворением меди в концентрате серной кислоты получают медный купорос. Он необходим в химической промышленности и до сих пор применяется для защиты урожая.

4 Широко применяемые сплавы меди

Легирующий компонент практически во всех ныне используемых в производстве сплавах меди составляет менее 10%, исключением из этого правила является латунь. В качестве легирующего компонента могут использоваться такие элементы, как золото, фосфор, марганец, цинк.

Все зависит от того, какие свойства сплава необходимы. Среди интересующих характеристик особенно выделяют прочность, износоустойчивость и термостойкость. Олово, алюминий и кремний улучшают пластичность, большое количество легирующего компонента, напротив, увеличивает хрупкость. Так, например, медно-никелевый сплав (его маркировка - МНЖ5-1) хорошо обрабатывается давлением как в горячем, так и в холодном состоянии. Именно поэтому его используют при чеканке монет, а сплав серебра и меди - в ювелирном деле.

Основные виды сплавов меди и их классификация:

Сплав меди с оловом - один из первых сплавов. Великолепные статуи Греции, произведения, имеющие и сегодня непревзойденную художественную ценность, отливались именно из оловянистых бронз. Сегодня процесс производства сплава с оловом усовершенствован. В технологическом процессе задействованы электрические дуговые печи, а защита сплава от окисления производится в вакууме. Для увеличения прочности и пластичности бронзы в технологический процесс производства включают такие этапы, как закаливание и старение сплава с оловом.
Алюминиевая бронза - это сплав алюминия с медью, он хорошо деформируется и слабо поддается коррозии. Его применяют для изготовления конструкционных элементов и деталей, подвергающихся воздействию высоких температур.
Сплавы меди и свинца являются непревзойденными материалами с антифрикционными свойствами. Добавление свинца значительно повышает прочность.
Латунь. Двухкомпонентный или многокомпонентный сплав, в основе которого имеется медь, такой как томпак или полутомпак, называется латунью.
Нейзильбер - это медно-никелевый сплав с никелем от 5 до 35% и цинком. Его стоимость дешевле мельхиора, но полностью аналогичен ему по внешнему виду и свойствам.
Сплав меди с железом возможен благодаря близким физико-химическим параметрам металлов, однако разница в температурах плавления придает такому сплаву высокую пористость.

Латуни славятся высокой прочностью благодаря содержанию в них цинка (40-45%). Легкость в обработке делает латунь предпочтительней чистой меди. Этот сплав на основе меди используется преимущественно в приборостроении. Прочность латуни, которая содержит небольшой процент алюминия, марганца и других металлов, достигает 90 кг/мм². Она применяется при изготовлении запорной арматуры, подшипниковых вкладышей.

5 Применение сплавов

Пожалуй, трудно отыскать производственную отрасль, которая бы не использовала изделия из меди или ее сплавов. В чистом виде такой металл, как медь, задействован в электротехнических коммуникациях. Электрическая проводка, электродвигатели и кабельные изделия невозможно представить без участия меди.

Трубопроводы, вакуумные машины, теплообменные камеры на 1/3 состоят из меди.

Сплавы благодаря их выверенным свойствам применяют в автомобильной промышленности и сельскохозяйственном машиностроении. Высокая устойчивость к коррозии позволяет медным сплавам участвовать в изготовлении химической аппаратуры, а сплав меди со свинцом используется в производстве сверхпроводниковой техники.

Изделия со сложным узором требуют вязких и пластичных сплавов, например, сплав серебра. Этим запросам отвечает мягкая медь, из которой можно формировать любые шнуры и элементы. Проволоку легко гнуть и паять вместе с такими элементами, как золото и серебро.

Медные сплавы хорошо взаимодействуют с эмалями. Эмалированная поверхность может сохраняться длительное время, не отслаиваясь и не растрескиваясь, на поверхности меди. Таково применение сплавов.

Под цветными сплавами в судостроении понимаются , главным образом, сплавы алюминия, титана и красной меди. Цветные сплавы применяются взамен черных там, где они являются незаменимыми вследствие а) большей коррозионной стойкости, б) небольшого удельного веса, в) меньшего коэффициента трения, износа.

Так, например, на судах вследствие большей коррозионной устойчивости в некоторых местах устанавливают вместо стальных трубопроводов медные и вместо стальной арматуры – бронзовую (клапана, краны). Борьба с коррозией – главная причина, заставившая прибегать к более дорогим медным сплавам. Низкий коэффициент трения – другая причина использования в судостроении медных сплавов (подшипники, элементы зубчатых зацеплений в механизмах).

В целях облегчения веса применяют легкие алюминиевые сплавы там, где условия прочности это допускают: поршни двигателей внутреннего сгорания, корпусные детали механизмов.

Алюминий имеет низкую прочность (σ = 45-70 МПа), однако сплавы на его основе вполне конкурентоспособны — деформируемые сплавы при 20°С имеют значение σ=700 МПа, литейные σ=550 МПа. Рабочие температуры – примерно до 300°С, однако порошковые и композиционные сплавы на основе алюминия работают до 400-450°С, поэтому номенклатура изделий очень велика и разнообразна.

Алюминий и его сплавы имеют хорошие литейные свойства, высокую технологическую пластичность и хорошую свариваемость. В судостроении распространена сварка деформируемых сплавов на основе алюминия в среде инертных газов. В ряде случаев допускается применение контактной или электронно-лучевой сварки.

К недостаткам алюминиевых сплавов относится повышенная по сравнению со сталью деформируемость при сварке. Основная причина деформаций – высокий коэффициент линейного расширения алюминия (примерно в два раза больший, чем стали). Практическим неудобством является то, что при нагреве алюминиевые сплавы не меняют цвета (нет цветов побежалости), вследствие чего легко допустить прожоги во время сварки и при правке конструкций местными нагревами горелкой.

Рекомендуемые файлы

Алюминии и его сплавы имеют высокую коррозионную стойкость, так как на поверхности образуется окисная пленка толщиной 100 нм, являющаяся хорошей защитой. Сплавы на основе алюминия в морской и пресной воде по коррозионной стойкости превосходят стали, за исключением коррозионно-стойких.

Наиболее важным свойством алюминия, определяющим его широкое применение, является его небольшая плотность (2,7 г/см 3 ). По теплопроводности и электропроводности он уступает лишь серебру, золоту и меди. Высокая электропроводимость алюминия позволяет применять его как проводниковый материал.

В судостроении технически чистый алюминий применяют при изготовлении переговорных труб, емкостей для хранения пищевых продуктов и воды. Алюминий в виде фольги используется для теплоизоляции судовых помещений.

В качестве основных легирующих элементов во всех алюминиевых сплавах используется преимущественно – металлы (Mg, Сu, Zn, Li) и полупроводник (Si). Введение их в больших количествах оказывается возможным потому, что они обладают значительной растворимостью в алюминии в твердом состоянии. Их вводят для повышения прочности алюминия.

Магний повышает коррозионную стойкость алюминия, слабо снижает его пластичность и в результате обеспечивает такой комплекс свойств сплавов базовой системы А1–Mg (магналии), благодаря которым они являются самыми широко используемыми среди алюминиевых сплавов. Магналии маложаропрочные и термически неупрочняемые сплавы.

Медь существенно снижает коррозионную стойкость алюминия и любых его сплавов. В этом отношении она является вредной добавкой, и ее содержание ограничивают. Но сплавы, легированные медью, упрочняются в результате термической обработки и являются основой жаропрочных сплавов.

Цинк при введении с другими добавками, особенно с магнием и медью, оказывает существенное влияние на свойства сплавов. Термически упрочняемые сплавы систем Al-Zn-Mg и А1-Zn-Mg-Сu (высокопрочные сплавы) обладают самой высокой прочностью среди всех алюминиевых сплавов.

Литий в качестве основного легирующего элемента все чаще начинает использоваться, обеспечивая повышение модуля упругости и удельной прочности.

Кремний способен обеспечить хорошую технологичность при литье, что достигается за счет образования в сплавах AI–Si (силумины) значительного количества эвтектической составляющей. Силумины являются наиболее широко распространенными литейными сплавами на алюминиевой основе.

К термически неупрочняемым сплавам относятся сплавы алюминия с магнием – магналии (АМг) и марганцем (АМц). Эти сплавы обладают не высокой прочностью(АМц, АМг2, АМгЗ ,АМг6, АМг61) прочностью, хорошей пластичностью и свариваемостью, а также высокой коррозионной стойкостью. Эффект от закалки и старения сплавов АМц и АМг невелик, и их применяют в отожженном состоянии и после наклепа для изготовления судовых деталей, получаемых штамповкой и гибкой (легких выгородок и переборок, труб вентиляции и дельных вещей).

К термически упрочняемым сплавам относят сплавы на основе систем: А1–Zn–Mg; Al–Zn–Mg–Сu (высокопрочные сплавы); Al–Сu–Mg (дюралюмины); Al– Mg–Си–Si (жаропрочные сплавы) и другие.

Дюралюмины удовлетворительно обрабатываются резанием в закаленном и состаренном состоянии и плохо – в отожженном состоянии. Хорошо свариваются точечной сваркой и не свариваются сваркой плавлением вследствие склонности к образованию трещин. Сплавы этой группы отличаются весьма хорошими литейными свойствами и применяются для изготовления крупных поковок и штамповок (весом несколько тонн).

Сплавы, содержащие медь, защищают от коррозии плакированием. Плакировка – процесс нанесения на поверхность листов из алюминиевых сплавов тонкого слоя чистого алюминия для предохранения от коррозии (нормальная плакировка, толщина слоя от 2 до 4 % толщины листа). В судостроении используются плакированные листы из сплавов Д16 и АМг61.

Литейные алюминиевые сплавы предназначаются для изготовления фасонных изделий. Конструкционные литейные алюминиевые сплавы по назначению можно условно разделить на группы: сплавы, отличающиеся высокой герметичностью: АК12 (АЛ2), АК9ч (АЛ4), АК7ч (АЛ9). высокопрочные, жаропрочные: АМ5 (АЛ19), АК5М (АЛ5). Коррозинно-стойкие: АМч11(АЛ22), АЦ4Мг(АЛ24), АМгЮ (АЛ27).

В зависимости от химического состава литейные алюминиевые сплавы подразделяют на пять групп.

Свойства алюминиевых литейных сплавов существенным образом зависят от способа литья. Механические свойства отливок, полученных литьем в песчано-глинистые формы и по выплавляемым моделям, оказываются более низкими, чем при литье в кокиль, а при литье под давлением свойства повышаются из-за резкого охлаждения.

К новым конструкционным материалам на основе алюминия относят порошковые, гранулированные и композиционные материалы. В настоящее время находят применение сплавы, получаемые спеканием порошка А1. причем частицы порошка (размером 1 мкм) покрыты тонким слоем оксида алюминия. После спекания и деформации получают двухфазный сплав, в котором дисперсные частицы А1зОз (примерно 5-8%) равномерно распределены в матрице А1 не растворяясь в ней. Такие сплавы называются САП. Сплавы типа САП применяют при высоких температурах (до 500°С), поскольку разупрочнение в них, связанное с рекристаллизацией, не наступает почти до температуры плавления А1.

Медь – пластичный металл красного цвета. Температура плавления 1083°С. Плотность меди составляет 8.9 г/см 3 , предел прочности 200-250МПа. Твердость меди (НВ примерно 35) почти в два раза меньше, чем железа. На воздухе медь окисляется слабо. В сухом воздухе медь почти не изменяется, так как образующаяся на ее поверхности тончайшая пленка оксидов (придающая меди более темный цвет) служит хорошей защитой от дальнейшего окисления. Важными свойствами меди являются хорошая электропроводимость и теплопроводность, высокая пластичность и способность образовывать технологичные сплавы- латуни и бронзы.

Латуни – двойные (простые; или многокомпонентные (легированные) медные сплавы, в которых цинк (Zn) является основным легирующим элементом. Двойные латуни, содержащие до 14 % цинка называют томпаком.

По сравнению с медью латуни обладают более высокой прочностью (в том числе при повышенных температурах), коррозионной стойкостью, упругостью и технологичностью. Это наиболее дешевые медные сплавы.

В специальных латунях для легирования используют элементы, повышающие прочность, коррозионную стойкость и улучшающие антифрикционные свойства (Al. Mn. Sn. Ni. Fe. Si и др.). Для улучшения обрабатываемости резанием и повышения антифрикционных свойств в латуни иногда добавляют свинец. Для предохранения латуней от обесцинкования в агрессивных водах в латунь вводят мышьяк. Фосфор повышает твердость, но снижает пластичность латуней.

Оловянные латуни (Л070-1) называют морскими и широко применяют в речном и морском судостроении (трубки манометрические и в теплообменниках). Практическое применение находят высокомедистые латуни с добавлением алюминия до 4 % (ЛА77-2), которые благодаря однофазной структуре хорошо обрабатываются давлением. Никелевые латуни (ЛН65-5) хорошо обрабатываются давлением в холодном и горячем состояниях.

Бронзами называют сплавы меди с оловом (оловянные бронзы), алюминием, кремнием, бериллием, свинцом (безоловянные бронзы). Безоловянные бронзы в зависимости от основного легирующего элемента подразделяют на алюминиевые, свинцовые, бериллиевые и другие.

Кроме основных указанных элементов бронзы дополнительно легируют фосфором, железом, никелем, марганцем, цинком, титаном. Применяют бронзы для получения отливок и полуфабрикатов, изготавливаемых обработкой давлением.

Оловянные бронзы. При содержании олова более 5-8% наблюдается резкое снижение вязкости и пластичности оловянных бронз, поэтому практическое значение имеют бронзы, содержащие только до 10 % олова.

В оловянных бронзах часто присутствует фосфор – повышает жидкотекучесть. износостойкость предел прочности, предел упругости и выносливость бронз, но ухудшает пластичность. Цинк (от 2 до 15 % ) улучшает технологические и механические свойства оловянных бронз и удешевляет их. Никель способствует измельчению структуры и повышению механических свойств и коррозионной стойкости.

Структура оловянных бронз (Бр010Ц2. Бр03Ц12С5. Бр04Ц4С17) полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к структуре антифрикционных сплавов. Имеют высокую коррозионную стойкость в атмосферных условиях, пресной и морской воде

Алюминиевые бронзы (4-5%) – наряду с прочностью и твердостью повышается пластичность, затем она резко падает, а прочность продолжает расти при увеличении содержания алюминия до 10-11%. Они хорошо сопротивляются коррозии и имеют высокие механические и технологические свойства: легко обрабатываются давлением и имеют хорошие литейные качества, отличаются высокими механическими, антикоррозионными и антифрикционными свойствами. Их преимущества перед оловянными бронзами - меньшая стоимость и лучшие механические свойства.

Из алюминиево-железоникелевых бронз изготавливают детали, работающие в тяжелых условиях износа при повышенных температурах (400-500°С): части насосов и турбин, шестерни и др. Высокими механическими, антикоррозионными и технологическими свойствами обладают алюминиево-железные бронзы, легированные вместо никеля более дешевым марганцем (БрАЖМц 10-3-1,5).

Свинцовые бронзы используют для изготовления вкладышей подшипников скольжения, работающих с большими скоростями и при повышенных давлениях, широко применяется бронза БрСЗО, которая по сравнению с оловянными подшипниковыми бронзами имеет теплопроводность в четыре раза больше и поэтому эти бронзы хорошо отводят тепло, возникающее при трении. Бронзу БрСЗО часто наплавляют тонким слоем на стальные ленты (трубы), получая биметаллические подшипники.

Титан – это металл серебристо-белого цвета с температурой плавления 1668±3°С. Плотность титана составляет 4.5 г/см 3 . Механические свойства титана сильно зависят от количества примесей которые, при последующем переплаве удаляются. Наиболее вредными примесями являются углерод, кислород,азот и водород резко повышающие твердость, прочность и уменьшающие пластичность. Самая вредная примесь – водород (водородная хрупкость особенно опасна в сварных конструкциях), избавиться от водорода можно отжигом в вакууме. Высокие механические свойства титан сохраняет вплоть до нескольких сот градусов. По удельной прочности в интервале 300-600°С титан не имеет себе равных. Ниже 300°С – уступает алюминиевым сплавам; выше 600°С – сплавам на основе железа и никеля. На поверхности титана образуется защитная оксидная пленка, предохраняющая от коррозии.

Недостатками титана являются его активное взаимодействие с атмосферными газами, склонность к водородной хрупкости. Например, титан может самовозгораться, в некоторых случаях и взрываться, что объясняется его высокой активностью. Титановые сплавы имеют низкие антифрикционные свойства, плохо работают в паре со сталями, имеют невысокую обрабатываемость резанием. Возникают трудности при сварке титана и его сплавов.

Основной целью легирования титана является повышение механических свойств. Широкое применение нашли сплавы титана с алюминием, хромом, молибденом, ванадием, магнием. Основным легирующим элементом является алюминий, который обычно содержится во всех титановых сплавах.

В промышленной практике большое распространение получили титановые сплавы марок ОТ4-0, ОТ4-1, ОТ4, ВТ5-1. Основным легирующим элементом в сплавах этой группы является алюминий. С повышением его содержания хотя и повышается прочность, но снижаются пластические свойства сплавов. Эти сплавы хорошо свариваются, позволяют осуществлять горячее деформирование, ковку, прокатку, прессование и штамповку. Поставляются в виде прутков, профилей, труб, поковок и штамповок. Титановые сплавы обладают высокой жидкотекучестью. Из них можно получать плотные отливки. Для фасонного литья используются технический титан и титановые сплавы марок ВТ5Л, ВТЗ-1Л, ВТ14Л. К недостаткам литейных титановых сплавов относятся большая склонность к поглощению газов и высокая активность при взаимодействии с формовочными материалами. Поэтому плавку и разливку титановых сплавов ведут в вакууме или в среде нейтральных газов.

Фасонные титановые отливки массой от 0.5 до 2000 кг используют для судового машиностроения, химического, энергетического и нефтегазового оборудования, например, теплообменники, парогенераторы, конденсаторы, охладители и котлы.

Многокомпонентный либо двойной сплав меди с цинком, как известно очень многим, называется латунью. В таком сплаве ключевую роль играет цинк. Кроме того, в нем имеются добавки железа, свинца, никеля, марганца и других элементов.

Исторический ракурс

Согласно историческим данным, первый медный сплав появился к 7 тыс. до н.э. Позже в качестве добавки стало использоваться олово. В это время, именуемое бронзовым веком, из такого материала изготавливалось оружие, зеркала, посуда и украшения.

Технология производства менялась. Появились добавки в виде мышьяка, свинца, цинка и железа. Все зависело от требований, предъявляемых к предмету. Материал для украшений нуждался в особом подходе. Состав сплава состоял из меди, олова и свинца.

Начиная с 8 в. до н. э. в Малой Азии была разработана технология получения латуни. В это время еще не научились добывать чистый цинк. Поэтому в качестве сырья использовалась его руда. С течением времени производство медных сплавов постоянно расширялось и до сих пор находится на первых местах.

Основные факты

Медь является очень важным материалом для человека. Первыми орудиями труда у людей были именно медные изделия. Раньше обработка металла производилась холодным методом, что подтверждают различные археологические находки на территории Северной Америки. Еще до приезда Колумба индейцы сохранили такие традиции. Установлено, что еще 7 000 лет назад человек добывал и использовал медную руду. Именно благодаря его податливости он стал очень популярным.

Медь имеет красноватый оттенок за счет небольшого количества кислорода в составе. Если полностью исключить этот элемент, то оттенок будет желтоватым. Если начистить медь, то она будет иметь яркий блеск. Чем больше будет валентность, тем слабее оттенок. К примеру, медные карбонаты обычно имеют зеленый либо синий цвет.

После серебра медь является вторым металлом, который обладает хорошей электропроводностью. Из-за этого он активно применяется в электронике. Медь плохо реагирует на кислород. Она покрывается пленкой из-за окисления на свежем воздухе.

Медный оксид можно получить, если прокалить медь, гидрокарбонат или нитрат на воздухе. Это соединение способно окисляюще воздействовать на соединения органического характера.

Если растворить медь в серной кислоте, то выходит медный купорос. Его применяют в химической промышленности, а также использует в качестве профилактики вредителей урожая.

В зависимости от влияния примесей на характер общего медного сплава можно выделить 3 основные группы.

К первой относятся те соединения, которые вместе с медью создают твердые вещества. Это касается мышьяка и сурьмы. Сюда же относятся железо, цинк, никель, олово, алюминий, фосфор и прочие.
Вторую группу составляют соединения, которые практически не растворяются в меди. Примером является висмут, свинец и прочие. Из-за них обработка посредством давления затруднена. На способность к электропроводности это практически не влияет.
Третья группа — это сера и кислород. Вместе с медью они создают химические соединения, которые отличаются своей хрупкостью.

Маркировка сплавов, состоящих из меди и цинка

первая двухзначная цифра – это содержание меди;
остальные цифры, разделенные дефисами, соответствуют содержанию легирующих элементов, указанных в буквенной части маркировки.

Памятка по маркировке латуни

Чтобы было более понятно, разберем, какие элементы содержатся в сплаве меди с цинком марки ЛАЖМц66-6-3-2. Согласно первой цифре, в данном сплаве содержится 66% меди, затем следует Алюминий (6%), Железо (3%) и Марганец (2%). Если просуммировать эти цифры, то можно определить, что меди с остальными элементами в данной латуни содержится 77%. Оставшиеся 23% составляет цинк.

Несколько иначе маркируются латуни, относящиеся к категории литейных. В их маркировке сразу после букв, обозначающих легирующие элементы, ставятся цифры, соответствующие их процентному содержанию. К примеру, в сплаве марки ЛЦ40Мц1,5 содержится:

40% цинка;
1,5% марганца;
оставшиеся 58,5% составляет медь.

Медные сплавы, их свойства, характеристики, марки

Изготовление медных сплавов позволяет улучшить свойства меди, не теряя основных преимуществ данного металла, а также получить дополнительные полезные свойства.

К медным сплавам относят: бронзу, латунь и медно-никелевые сплавы.

Бронза

Сплав меди с оловом. Однако, с развитием технологий появились также бронзы, в которых вместо олова в состав сплава вводятся алюминий, кремний, бериллий и свинец.

Бронзы твёрже меди. У них более высокие показатели прочности. Они лучше поддаются обработке металла давлением, прежде всего, ковке.

Маркировка бронз производится буквенно-цифровыми кодами, где первыми стоят буквы Бр, означающими собственно бронзу. Добавочные буквы означают легирующие элементы, а цифры после букв показывают процентное содержание таких элементов в сплаве.

Буквенные обозначения легирующих элементов бронз:

А – алюминий,
Б – бериллий,
Ж – железо,
К – кремний,
Мц – марганец,
Н – никель,
О – олово,
С – свинец,
Ц – цинк,
Ф – фосфор.

Латунь

Это сплав меди с цинком. Кроме цинка содержит и иные легирующие добавки, также и олово.

Латуни – коррозионно устойчивые сплавы. Обладают антифрикционными свойствами, позволяющими противостоять вибрациям. У них высокие показатели жидкотекучести, что даёт изделиям из них высокую степень устойчивости к тяжёлым нагрузкам. В отливках латуни практически не образуются ликвационные области, поэтому изделия обладают равномерной структурой и плотностью.

Маркируются латуни набором буквенно-цифровых кодов, где первой всегда стоит буква Л, означающая собственно латунь. Далее следует цифровой указатель процентного содержания меди в латуни. Остальные буквы и цифры показывают содержание легирующих элементов в процентном соотношении. В латунях используются те же буквенные обозначения легирующих элементов, что и в бронзах.

Медно-никелевые сплавы

Мельхиор — сплав меди и никеля. В качестве добавок в сплаве могут присутствовать железо и марганец. Частные случаи технических сплавов на основе меди и никеля:
Нейзильбер – дополнительно содержит цинк,
Константан – дополнительно содержит марганец.

У мельхиора высокая коррозионная устойчивость. Он хорошо поддаётся любым видам механической обработки. Немагнитен. Имеет приятный серебристый цвет.

Благодаря своим свойствам мельхиор является, прежде всего, декоративно-прикладным материалом. Из него изготавливают украшения и сувениры. В декоративных целях является отличным заменителем серебра.

Выпускается 2 марки мельхиора:

МНЖМц – сплав меди с никелем, железом и марганцем;
МН19 – сплав меди и никеля.

3 Как маркируется латунь?

первая (двузначная) определяет содержание в сплаве меди;
остальные говорят о количестве легирующих компонентов.

Для примера давайте посмотрим на латунь ЛАЖМц66-6-3-2. В ней имеется 66 % меди (первое число после букв), 6 % алюминия (вторая цифра), 3 % железа (третья цифра) и 2 % марганца (четвертая цифра). Сложив друг с другом эти числа, мы получим сумму 77. Это означает, что второго главного компонента в данном сплаве (цинка) содержится 23 % (от 100 отнимаем 77).

Добавим, что литейные латуни, о которых мы расскажем чуть ниже, маркируются иначе. В них после литеры, указывающей на легирующий компонент, сразу ставят цифру, определяющую процентное содержание этого самого компонента в сплаве. То есть, состав сплава, допустим, ЛЦ40Мц1,5 расшифровывается следующим образом:

цинка – 40 %;
марганца – 1,5 %;
остальное – медь.

Физические и химические свойства сплавов

Благодаря своим свойствам медь и ее сплавы нашли применение не только в промышленности, но и ювелирном деле.

Соединения меди также используются для изготовления следующих изделий:

проволоки, благодаря хорошей электропроводности;
труб, материал которых не вступает в реакцию с водой;
посуды, в которой не развиваются бактерии;
кровли для крыши, служащей длительное время;
в качестве фурнитуры для мебели.

Работа с медным сплавом

Источники меди для вторсырья

Экономия ресурсов – важная экологическая и технологическая задача. Медь – слишком ценный элемент, чтобы запросто им разбрасываться. Поэтому при утилизации бытовых устройств и приборов (телевизоров, холодильников, компьютерной техники) нужно срезать все медь содержащие элементы и сдавать их на пункты сбора вторсырья. На производствах должен быть организован централизованный сбор списанных силовых кабелей и трансформаторов, электродвигателей, прочих медь содержащих деталей и устройств. Определённое содержание меди есть в испорченных люминесцентных лампах, что тоже стоит учитывать при утилизации.

Медь и медные сплавы, освоенные человечеством на самой заре цивилизации, остаются востребованными материалами и в технологическую эпоху, основу которой составляет железо. Современное промышленное производство невозможно себе представить без использования цветных металлов. В дальнейшем потребность в меди её сплавах будет только расти, поэтому очень важно относиться к данным материалам экономно и использовать их рационально.

Заключение

Медь, сплавы меди — это материалы, без которых сейчас трудно представить современный мир. Они обладают различными свойствами и используются в разных отраслях промышленности. Самыми известными сплавами являются бронза и латунь.

Способы получения металла

Основные сплавы на основе меди — латунь и бронза. Их процесс производства следующий:

Латунь. Предварительно идет плавка меди. Затем цинк разогревается до 100 градусов и добавка его ведется на конечной стадии получения латуни. В качестве источника тепла используется древесный уголь.
Бронза. Для ее производства применяются индукционные установки. Сначала плавится медь, а потом добавляется олово.

В обоих случаях формируются слитки, поступающие в прокатный цех, где происходит их обработка давлением в горячем и холодном виде.

Плавление меди в домашних условиях

Чтобы получить сплав меди в домашних условиях, нужно изготовить самодельное оборудование для плавления. Процесс проводится следующим образом:

Изготавливается из силикатного кирпича опора.
Сверху укладывается сетка из металла с мелкими ячейками.
Насыпается уголь и разогревается газовой горелкой. Чтобы огонь разгорелся лучше, направляется струя воздуха из пылесоса.
На огонь ставится тигель с мелкими кусочками металла.
По окончании процесса жидкий металл сливается в форму.

Проба плавки меди в домашних условиях

Физические свойства медных сплавов сделали их незаменимыми во многих сферах хозяйственной деятельности. Без них не обойдется самолетостроение и судостроение. Нельзя представить без такого металла и часовые механизмы. Любая конструкция, в которой имеются работающие в паре детали, нуждается в антифрикционном материале.

Кол-во блоков: 13 | Общее кол-во символов: 14257
Количество использованных доноров: 5
Информация по каждому донору:

Медь относят к цветным металлам. Он обладает высокими показателями тепло- и электропроводимости. Она подлежит обработке всеми традиционными технологиями – литье, давление, точение и пр.

Производители выпускают 11 марок чистого металла. Для ее получения используют медный колчедан и некоторые другие руды. На основании этого цветного металла разработано и производится большое количество соединений.

Физико-химические свойства меди

В естественной среде (на воздухе) у меди яркий желто-красный оттенок. Этот цвет придает металлу оксидная пленка, образующаяся на его поверхности. Чистый металл – это довольно мягкий материал, он легко подвергается прокату и вытяжке. Но использование при его получении определенных примесей позволяет увеличить ее твердость и изменить другие параметры.

Плотность этого материала равна 8890 кг/ м 3 , температура плавления лежит в пределах 1100 °C.

Ключевым свойством, которое определило применяемость в быту и производстве. Кроме высокой электропроводимости меди свойственна высокая теплопроводности. Использование таких примесей, как железо, олово и некоторые другие оказывают существенное влияние на ее свойства.

Кроме названных параметров, у меди высокая температура плавления и кипения. Медь обладает высокой стойкостью к воздействию коррозии.

Физические параметры меди позволяют получать из нее различную продукцию, например, проволоку толщиной в несколько микрон.

Медь и ее соединения нашли свое применение, в первую очередь, в электротехнической промышленности, впрочем без нее вряд ли обойдется любая другая область промышленности.

Особенности оксида меди

Соединение кислорода и меди называют оксидом. В природе он существует как кристаллы красно-коричневого цвета. Это соединение применяют для окрашивания изделий из стекла, керамики и пр. Его вводят в состав красок применяемых для окрашивания днищ морских и речных судов.

Это вещество обладает небольшой токсичностью, но в целом представляет опасность только для мелких грызунов.

Медь и ее сплавы как источник цветного вторичного металла

На практике существует два типа сплавов – латунь и бронза. Между тем их можно разделить еще на несколько групп.

Бронза с большим содержанием алюминия. Ее применяют для изготовления деталей, которые работают под воздействием высоких температур и в агрессивных средах, например, морской воде.

Бронза со свинцом – это материал, обладающий высокими антифрикционными свойствами, и это широко применяется в промышленности.

Добыча цветных металов – это дорогостоящее предприятие и поэтому, многие детали и узлы производят из вторичного металла.

То есть существует множество пунктов приема вторичного сырья. Они специализируются на утилизации лома медного сплава и передаче его на заводы по производству цветного металла. Такой подход в итоге позволяет замещать множество изделий, для изготовления которых идет добытая медь и соединения полученные из нее.

Латунь

При введении в расплав меди цинка, получают сплав под названием латунь. Существует двухкомпонентная латунь, в нем содержаться только медь и цинк. Кроме нее промышленность выпускает специальные сплавы, в состав которых входят многочисленные легирующие элементы.

Применение цинка, как компонента сплава существенно повышает прочностные параметры меди. Максимальной пластичности достигает латунь, в состав которой входит порядка 40% цинка.

Большая часть произведенной латуни, используют для производства катаных изделий – труб, листа, проволоки и многих других.

При маркировке латуни используют набор букв и цифр. Буква Л, говорит о том, что это латунь. Затем следует набор символов, показывающий какие материалы, входят в состав этого сплава. Надо отметить, то, что содержание цинка не показывается. Для того, что бы его узнать, надо из 100% отнять, входящее в медный сплав количество основного материала и других элементов. Например, латунь Л90, содержит в себе 90% меди, а остальное составляет цинк.

Если сравнивать характеристики латуни и меди, то надо отметить, что у латуни более высокие прочностные параметры, она отличается стойкостью к воздействию коррозии.

По технологическому предназначению из разделяют на литейные и те, которые обрабатывают под давлением. Последние называют деформируемыми.

Бронза

Так называют сплав меди и олова. Кроме последнего в бронзу могут входить алюминий, кремний, свинец и многие другие вещества. Сплавы этого типа можно разделить на те, которые обрабатывают под давлением и литьем.

Маркировка этого медного сплава выполняется следующим образом – Бр, обозначает бронзу, затем идут буквенно-цифровые обозначения, показывающие содержание других элементов смеси.

Производители выпускают оловянистые бронзы, то есть выполненные с большим содержанием олова. И те, которые получены без его участи. Сплав меди с оловом может использоваться при производстве вкладышей для подшипников скольжения.

Маркировка по ГОСТ

Медные сплавы подразделяют в соответствии со своими техническими характеристиками:

литейные;
деформируемые;
термически упрочняемые;
термически неупрочняемые.

Латунь обозначают буквой Л, бронзы – Бр. Затем следуют буквы, которые показывают наличие других химических веществ. Например, Мц – обозначает наличие марганца, С – свинец и пр. Цифры, которые идут далее сообщают о процентном содержании примесей в сплаве.

Применение сплавов

Бронзы и латунь применяют во всех отраслях промышленности, в первую очередь в электротехнической промышленности.

При производстве трубопроводной арматуры, например, при производстве клапанов, вентилей и пр. Кроме этого, медные сплавы применяют при создании систем отопления, вентиляции и кондиционирования.

Бронзы используют при производстве антифрикционных изделий, например, устанавливаемых в подшипники скольжения.

Медные сплавы могут работать в агрессивных средах, например, в морской воде, жидком топливе и пр.

Не последнюю роль бронза играет и в украшении интерьеров зданий и сооружений. В частности, оловянистые бронзы использовали еще в древнем мире для создания предметов искусства и роскоши.Производители выпускают на рынок широкий ассортимент продукции, выпускаемой из латуни и бронзы.

Фигурки из бронзы и латуни

Так, на рынке можно приобрести трубы, которые получены методом холодной деформации. Они поставляются в трех состояниях – мягком, полутвердом, твердом.
Листы и полосы получают с применением холодного проката. При этом листы обладают следующими габаритами 600-3000Х1000-6000 мм. По состоянию материала холоднокатаные листы и полосы изготовляют мягкими, полутвердыми и твердыми.

Для производства проволоки используют латунь марок Л63 или Л68. Они поставляются или в виде прутков длиной до 6 м, либо свернутыми в бухты, длиной в 10 м.

Из бронзового сплава БрАЖМц производят прутки разного диаметра и длиной до 6 метров.

Читайте также: