Железоуглеродистые сплавы. Медь и ее сплавы

В России принята буквенно-цифровая маркировка латуней, в которой буквы обозначают основные компоненты сплава, числа -- их примерное содержание в процентах. Марка латуни начинается с буквы «Л». В двойных (простых) латунях число после буквы «Л» определяет среднее содержание меди. В марках многокомпонентных латуней после буквы «Л» указаны легирующие элементы, которым даны следующие обозначения: О -- олово; А -- алюминий; Н -- никель; К -- кремний; Ж -- железо и т. д. Порядок букв и чисел в деформируемых и литейных латунях различен. В деформируемой латуни первое число после букв указывает среднее содержание меди, последующие числа, отделенные через тире, указывают среднее содержание легирующих элементов. Например, латунь ЛА77-2 имеет следующий состав: 77 % Cu, 2 % Al, остальное Zn. В литейных латунях среднее содержание компонентов сплава указывается сразу после буквы, обозначающей его название; цинк обозначается буквой «Ц». Например, литейная латунь ЛЦ30А3 содержит 30 % Zn, 3 % AL, Cu -- основа.

3.3.2 Бронзы

Бронзами называют медные сплавы, в которых основными легирующими элементами являются различные металлы, кроме цинка. В особую группу выделяют медноникелевые сплавы.

По химическому составу бронзы подразделяются на оловянные и безоловянные, и в каждой из этих групп по технологии производства бронзы делятся на обрабатываемые давлением и литейные.

В марке обрабатываемых давлением оловянных (ГОСТ 5017-74) и безоловянных бронз (18175-78) после букв «Бр» стоят буквенные обозначения названий легирующих элементов в порядке убывания их концентрации, а в конце марки в той же последовательности указаны средние концентрации соотвествующих элементов (например, БрОЦС4-4-2,5). В марке литейных оловянных (ГОСТ 613-79) и безоловянных бронз (ГОСТ 493-79) после каждого обозначения легирующего элемента указано его содержание. Если составы литейной и деформируемой бронз перекрываются, то в конце марки литейной бронзы ставится буква «Л» (например, БрА9Ж3Л).

Свойства бронз определяются содержанием в них легирующих элементов. Для бронз, в которых легирующие элементы входят в основном в твердый раствор, характерно твердорастворное упрочнение. Дополнительно они могут быть упрочнены путем пластической деформации. Бронзы, содержащие бериллий, хром, цирконий и некоторые другие элементы с переменной растворимостью в твердом растворе, упрочняются путем закалки и последующего дисперсионного твердения. К классу термически упрочняемых сплавов относится также алюминиевая бронза БрАЖН10-4-4, в которой упрочнение при термообработке связано с мартенситным превращением.

Бронзы по сравнению с латунью обладают более высокой прочностью, коррозионной стойкостью и антифрикционными свойствами. Они достаточно коррозионностойки в морской воде, в растворах большинства органических кислот, углекислых растворах.

3.3.3 Медноникелевые сплавы

Никель -- металл серебристо-белого цвета, кристаллизующийся в решетку ГЦК с параметром а = 0,352 нм (при 20 ° С) и полиморфных превращений не имеет. При температуре ниже 358 ° С (точка Кюри) никель является слабым ферромагнетиком. Никель -- прочный, высокопластичный металл, отличающийся высокой коррозионной стойкостью, повышенной температурой плавления и высокой каталитической способностью. Это обусловило его широкое применение в металлургии, машиностроении, электронике, медицине и других отраслях техники.

Сплавы меди с никелем отличаются хорошими механическими свойствами, коррозионной стойкостью, технологичностью и особыми электрическими свойствами, что обусловливает широкое применение их в технике.

Медь образует с никелем непрерывные твердые растворы. Никель существенно упроч-няет медь, причем максимальную прочность и твердость имеют сплавы примерно эквиатомного состава. Важно отметить, что при этом характеристики пластичности и ударной вязкости практически не меняются. Никель повышает характеристики жаропрочности, модуль упругости и понижает температурный коэффициент электросопротивления меди.

По назначению медноникелевые сплавы делятся на две группы: конструкционные и электротехнические. К первой группе относятся высокопрочные и коррозионностойкие сплавы типа мельхиор, нейзильбер и куниаль, ко второй -- константан, манганин и копель, обладающие высоким электрическим сопротивлением и определенными термоэлектрическими свойствами.

3.4 Применение меди

Примерно половина производимой меди в настоящее время используется в радиотехнике и электротехнической промышленности. Это связано с ее хорошей проводимостью и относительно высокой коррозионной стойкостью. К меди, идущей на изготовление электрических проводов, часто добавляют в небольшом количестве кадмий, который не снижает электропроводимость меди, но повышает ее прочность на разрыв.

Древнейший сплав меди с цинком - латунь и в настоящее время производится в больших количествах. Содержание цинка в латуни составляет 30-45%. Она применяется для изготовления различной арматуры, соприкасающейся с водой (краны, вентили и т.д.), а также для производства различных труб. Из латуни прокатывают полосы и листы, идущие для выработки самых разнообразных изделий (проволока, произведения искусств, предметы быта и т.д.).

Латунь хорошо прокатывается, штампуется и несколько дешевле меди, так как цинк более дешевый металл по сравнению с медью.

Другие сплавы меди называются бронзами. Наиболее распространенная бронза - оловянная. Она содержит от 5 до 80% олова. В зависимости от содержания олова свойства и назначение меняется. При содержании олова 10-13% ее цвет красновато-желтый, а более 27-30% - белый. Подшипниковая бронза содержит 81-87% меди. Для изготовления подшипников, различных тормозных устройств, где происходит скольжение металла, применяют бронзы, содержащие до 45% свинца. В часовых и других точных механизмах, где нужна высокая механическая прочность и коррозионная стойкость, применяется бериллиевая бронза, содержащая 1-2% бериллия. Ее прочность равна прочности стали.

В быту и особенно в химической промышленности применяют сплавы меди с никелем, например монель-металл, в котором отношение меди к никелю равно 2:1, и мельхиор, в котором это соотношение равно 4:1. Мельхиор по внешнему виду похож на серебро, из него приготовляют предметы домашнего обихода: ложки, вилки, подносы и т.д. Монель-металл применяют для изготовления монет, различных реакторов для химической промышленности, так как это сплав коррозионно-стоек.

Гидроксокарбонат меди (II) - (CuOH)2CO3 - применяют для получения хлорида меди (II), для приготовления синих и зеленых минеральных красок, а также в пиротехнике.

Сульфат меди (II) - CuSO4 - в безводном состоянии представляет собой белый порошок, который при поглощении воды синеет. Поэтому он применяется для обнаружения следов влаги в органических жидкостях.

Смешанный ацетат-арсенит меди (II) - Cu(CH3COO)2*Cu3(AsO3)2 - применяют под названием “парижская зелень” для уничтожения вредителей растений.

Из солее меди вырабатывают большое количество минеральных красок, разнообразных по цвету: зеленых, синих, коричневых, фиолетовых и черных. Все соли меди ядовиты, поэтому медную посуду лудят - покрывают внутри слоем олова, чтобы предотвратить возможность образования медных солей.

Список использованных источников

1. Бунин К.П., Баранов А.А., Металлография, М., 1970.

2. Зуев В.М. Термическая обработка металлов - М: Высшая школа, 1976,

3. Никифоров В.М. Технология металлов и конструкционные материалы - М: высшая школа, 1980, 360 с. с ил.

4. Полтавец В.В. Доменное производство. М., 1981.

5. Металлургия чугуна. Е.Ф. Вегман, Б.Н., М.: Металлургия, 1978.

6. Материаловедение под ред. Б.Н. Арзамасова // М.: Машиностроение - 1986 - 384с.

7. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение // М.: Машиностроение - 1980 - 493с.

8. Технология конструкционных материалов. // Под ред. А.М. Дальского, М.: Машиностроение - 1985 -448с.

9. Колесов, С.Н. «Материаловедение и технология конструкционных материалов»: - М.: Высш шк., 2004. - 512 с.: ил.

10. Б.Н. Арзамасов « Материаловедение». М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003. - 648с.: ил.

11. Ройтман И.А., Кузьменко В.И. «Основы машиностроения в черчении» М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2000. - Кн. 1. - 224с.: ил.

12. Технология конструкционных материалов / Дальский А.М., Арутюнова И.А., Барсукова Т.М. и др. - М.: Машиностроение, 1985. - 664 с.

13. Технология металлов / Кнорозов Б.В., Усова Л.Ф., Третьякова А.В. и др. - М.: Металлургия, 1987. - 903 с.

14. Соколов Г.А. Производство стали. - М.: Металлургия, 1982. - 496 с.

15. Латухин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.: Металлургия. 1977. - 207 с.

16. Л.Ф. Попова. От лития до цезия. М., “Просвещение”, 1972.

17. В.Е. Лунев. Познакомьтесь с медью. М.,”Металлургия”, 1965.

18. Л.Ф. Попова. Медь. М., “Просвещение”, 1989.

19. Н.А. Фигуровский, "Открытие элементов и происхождение их названий". М., “Наука”, 1970.

20. В.С. Котлярова, Н.В. Касимова. Получение плёнок меди и опыты с ними // Химия в школе, №3, 1972.

21. И.Г. Подчайнова, Э.Н. Симонова. Аналитическая химия меди. М.,”Наука”, 1990.