Медь и ее сплавы

Медь – тяжелый металл (плотность 8,94 г/см³) красно-розового цвета; находится в I группе Периодической системы, полиморфных превращений не имеет; кристаллизуется в гранецентрированной кубической решетке с параметром а= 0,36074 нм.

На поверхности меди образуется плотная оксидная пленка, поэтому медь имеет высокую коррозионную стойкость в пресной и морской воде, в атмосферных условиях и различных химических средах: органических кислотах, едких щелочах, сухих газах. Однако медь не противостоит действию азотной и соляной кислот, горячей концентрированной серной кислоты, аммиака.

Механические свойства технической меди зависят от ее состояния. В отожженном виде медь весьма пластична (δ ≈ 50 %, ψ ≈ 75 %, σ_0,2 = 70 МПа, НВ35, σ_В = 240 МПа). В деформированном состоянии пластичность меди понижается, но прочность повышается: δ = 1–3 %, ψ ≈ 35 %, σ _0,2 = 380 МПа, НВ120, σ _В = 500 МПа.

Свойства меди существенно зависят от присутствующих в ней примесей.

В технически чистой меди примесями являются Bi, Sb, As, Fe, Ni, Pb, Sn, S, О. Эти примеси попадают в медь при производстве ее из медных руд и резко снижают тепло- и электропроводность.

Наиболее чистую медь, марок М00, М0, Ml, содержащую не более 0,1 % примесей, применяют для проводников тока. Медь остальных марок, более загрязненная примесями, пригодна только для производства сплавов различного состава и качества (МЗ, М4).

Висмут и свинец даже в тысячных долях процента резко ухудшают способность меди обрабатываться путем прокатки или волочения. С этими элементами медь образует легкоплавкие эвтектики, которые, располагаясь по границам зерен, при нагреве расплавляются и вызывают горячеломкость меди, т,е. приводят к разрушению металла при горячей деформации. Так, эвтектика Сu—Bi, содержащая 0,2% Сu, плавится при 270°С.

Свинец и медь ограниченно растворяются в жидком состоянии и совершенно не растворяются в твердом состоянии. В механической смеси Сu—Рb уже при 327°С свинец расплавляется; следовательно, в горячем состоянии деформировать медь, содержащую свинец, нельзя. Поэтому Bi и Рb допускаются в меди в количестве не более 0,002%. Кислород при концентрациях 0,1—2 % отрицательно влияет на горячую прокатку и волочение. Причиной тому образование эвтектики Сu—Сu₂О, которая в виде хрупкой тугоплавкой (1065°С) составляющей располагается по границам зерен меди, резко ухудшаяпластические свойства, микроструктура. В структуре литой меди, содержащей 0,5% кислорода, видны первичные кристаллы Сu₂О (темные дендриты) и эвтектика (Сu+Сu₂О).

Медь, содержащая кислород, склонна к так называемой водородной болезни. Если в медь, содержащую кислород, попадает водород или восстановительные газы, например, СО, СН₄ и др., то Сu ₂О восстанавливается, но зато образуются продукты восстановления в виде Н₂О или СО₂. Эти газы стремятся выйти из металла, создают большое внутреннее давление, которое нередко приводит к образованию трещин и разрушению медных изделий. В связи с этим следует избегать нагрева меди, содержащей кислород, в восстановительной атмосфере.

При деформации меди (наклеп) возрастает ее прочность и уменьшается пластичность. В некоторых случаях этим пользуются специально для упрочнения меди. В частности, для того чтобы увеличить расстояние между подвесками проводов при передаче электрического тока на значительное расстояние, применяют провода из нагартованной, наклепанной, так называемой твердой меди. Прочность такой меди (σ_В = 500 МПа) почти в два раза больше прочности мягкой меди (σ_В = 240 МПа), поэтому расстояние между подвесками может быть вдвое увеличено без опасности обрыва проводов под влиянием собственного веса.

Правда, с увеличением степени деформации электропроводность меди несколько падает и в связи с этим приходится брать более толстые сечения поводов.

Поиск по сайту: