Влиянието на примесите върху свойствата на медта
Примесите, присъстващи в медта, значително влияят на нейните свойства.
По естеството на взаимодействието на примесите с медта те могат да бъдат разделени на следните групи:
*Примеси, които образуват твърди разтвори с мед. Това са никел, цинк, антимон, калай, алуминий, фосфор и др. Те подобряват механичните свойства, но рязко намаляват (особено антимона и фосфора) електро- и топлопроводимостта.
*Практически неразтворими примеси в медта : това са олово, бисмут и др. и образуват евтектика с ниска топимост. Те са разположени по границите на зърната и затрудняват обработката чрез натиск. Те не оказват голямо влияние върху електропроводимостта, но влияят върху механичните и технологичните свойства. (Бисмут - студеночупливост, олово - горещочупливост)
*Примесите, които образуват крехки химични съединения с мед са кислород, сяра, разположени по границите на зърната (Cu2O, Cu2S)
Те не влияят на електрическата проводимост. Сярата подобрява обработваемостта.
Кислородът образува меден оксид с мед и причинява така наречената "водородна болест" - тъй като, когато медта се нагрява в атмосфера, съдържаща водород, тя реагира с Cu2O в реакция, която протича с увеличаване на обема. Това създава голямо налягане в метала и причинява появата на микропукнатини.
Медни сплави
Има две основни групи медни сплави:МЕСИНГ - сплави от мед и цинк иБРОНЗ - медни сплави с други елементи, включително, но само заедно с други, може да бъде цинк.
Бронз - Br-бронз, и след това елемента:калай -0, олово -C, алуминий -A, берилий -B, манган -Mc, силиций -K, желязо -F, никел -N, фосфор -F и след това число, показващо процентното съдържание на този елемент.
Например BrA9, BrO10, LAN 59-1-1, LS60-3
МЕСИНГ
Механичната якост на месинга е по-висока от тази на медта, те се обработват добре чрез рязане, голямото им предимство е намалената цена, т.к. цинкът е по-евтин от медта.
Месингът е по-добър от медта при обработката на налягане и леене.
Al Ni Fe се въвежда в месинга за подобряване на неговите механични свойства
Sn Mn се добавя към месинга за подобряване на устойчивостта на корозия
Pb - за подобрено рязане
На технологична основа месингът може да бъде:
- леярски (за фасонни отливки се доставят под формата на слитъци)
- деформирани (те се доставят под формата на пръти, тел, тръби, листове)
Както се вижда от диаграмата на състоянието, се разграничават еднофазни алфа-месинги, съдържащи до 39% цинк (твърд разтвор на цинк в мед). В сплави, съдържащи от 39 до 50% цинк, се образува бета фаза (твърд разтвор на цинк в електронното съединение CuZn)
Месинг, съдържащ повече от 45% - не се прилага.
Двуфазните месинги имат по-висока здравина и устойчивост на износване от еднофазните алфа месинги.
Алфа месинг -L96 - томпак, L80 (полутомпак) и L70
σ = 240-320 MPa δ = 50-52%
Двуфазните месинги -L62, L59 имат σ=360-390 MPa δ =44-49% са с ниска пластичност, подлагат се на GOD
Месингът се втвърдява в процеса на деформация.
За да се премахне втвърдяването, се използва рекристализиращо отгряване при температура 500-700 ° C
Месингите са слабо обработени чрез рязане, към тях се добавя олово, за да се подобри тяхната обработваемост, те се наричат автоматичен месинг. (LS59-1)
*Калаят подобрява корозионната устойчивост на месинга.(LO60-2) - морски месинг
*LMtsS58-2-2 - антифрикционни части, втулкиLMtsZh55-3-1 - витла
Бронз
В древни времена бронзът е бил използван за направата на оръжия, инструменти,домакински уреди. Бронзът е по-здрав и по-устойчив на корозия от медта. Поради отличните му леярски свойства от него започват да се отливат оръдия, камбани и статуи.
Съвременните калаени бронзове са много по-твърди от медните, запълват добре формата по време на леене и се обработват машинно и се отличават с висока устойчивост на корозия. Бронзът се използва в производството на фитинги за газопроводи и водопроводи в химическото инженерство и други индустрии.
Ниският коефициент на триене и износоустойчивостта ги правят незаменими при производството на черупки на плъзгащи лагери, червячни колела, зъбни колела на критични части на машини и устройства.
Бронз от калай
Това са сплави от мед и калай, съдържащи до 12% калай.
Както се вижда от диаграмата на състоянието мед-калай, калайът е разтворим в мед до 12%, след което се появяват механични смеси, химически съединения и свойствата на бронзите рязко се влошават.
При реални условия на охлаждане бронзовата структура се състои от алфа твърд разтвор и делта фаза (близка до химическо съединение).
Калаените бронзи са склонни към сегрегация, имат ясно изразена дендритна структура.Сплавите, богати на калай (повече от 12%), са много крехки.
Бронзът е маркиран с буквите Br и число, показващо процентното съдържание на калай. Например BrO10, BrO6
Бронзов клас Br010 има sv = 200 MPa d = 10%
Бронз, съдържащ не повече от 5-6% калай, може да бъде подложен на обработка под налягане. Те се подлагат на рекристализиращо отгряване (600-650 ° C), за да придадат на готовите полуготови продукти (листове, ленти) необходимите свойства.
Калаени бронзове на пътя. За да намалят разходите си, те добавят олово, цинк (олово подобрява обработваемостта), можете да добавите до 1% фосфор, повишава механичните и антифрикционните свойства.
Калаените бронзи имат отличнилеярски свойства, много течен - това е отличен леярски материал. От него се правят всякакви клапани и други части. Издържа добре на корозия. Но има две но.
Ако се охлажда бавно, тогава неговата разтворимост ще върви по пунктираната линия, т.е. твърдият разтвор ще се разложи с освобождаване на химично съединение. Следователно бронзът трябва да се отлива в студена форма или да се използва центробежно леене.
Калайът е скъп и оскъден материал.
*Br03Ts7S5N3- втулки, лагери, фитинги в морска вода
*Бр05Ц5С5 втулки, лагери
*Br04Ts3- тоководещи контакти, пружини
Алуминиеви бронзи
Съдържат до 10% алуминий, представляват твърд разтвор на алуминий в мед и са монофазни структури.
алуминиевите бронзи, съдържащи до 6-8% алуминий, се обработват чрез студено и горещо налягане
Бронзите, съдържащи 8-10% алуминий, се обработват под налягане само при високи температури, имат по-добри леярски свойства и се използват за фасонно леене.
Устойчиви са на корозия.
*BrA9Zh4 - σ=550 MPa δ = 15% фасонна отливка
*BrAZh9-4 σ=850MPa δ=5% ковашки пръти
*BrA5 - дребни пари
Тези бронзи имат високи механични свойства. повишена устойчивост на топлина и устойчивост на корозия. По отношение на устойчивостта на корозия те са 12 пъти по-устойчиви от калаените бронзи. 2-3 пъти - неръждаеми стомани
*BrAZhMts10-3-1.5 - детайли на химическото оборудване
Силициев бронз
Силициевите бронзи превъзхождат калаените бронзи по механични свойства. те са по-евтини. устойчиви на корозия. имат висока пластичност.
Съдържанието на силиций в тях е до 3%.
*BrK3Mts1 - ленти. тел, пружини. заварени резервоари в хранително-вкусовата промишленост
След валцуване и отгряване имат sв = 380 MPa d = 45%
Берилиев бронз
Те съдържат 2-2,5% берилий. От всички известни бронзи те имат най-добрия набор от свойства. Добре заварени, обработени чрез натиск. съчетават успешно - електропроводимост, устойчивост на корозия, еластичност, здравина.
От него се изработват особено важни части - маншони, мембрани, пружини, пружиниращи контакти (не дават искри при работа), части от електронно оборудване
Берилиевите бронзи се подлагат на термична обработка – закаляване и стареене. В резултат на термичната обработка механичните свойства се подобряват значително.
По време на охлаждането се фиксира пренаситен алфа разтвор. По време на стареене (темпериране) втвърдяване на частици.
След втвърдяване - (760-780°) sv =500 MPa d =45%
След стареене -(300-350°) sv =1300MPa d =1.5
*BrB2
*BrB1.5
Оловни бронзи
Съдържа до 30% олово. Оловото и медта са неразтворими едно в друго, така че структурата - твърда мед и меко олово - осигуряват добри антифрикционни свойства
използвани за производство на лагерни черупки
*BrS30 sv=60MPa d = 40%
Лекция 15
„Материали с ниска плътност (леки материали)“