Сплав меди со сталью

Обновлено: 18.05.2024

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек - в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки - в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Введение углерода в железомедные сплавы несколько снижает растворимость меди. Марганец и кремний улучшают растворимость Марганец расширяет область γ-твердого раствора, в котором медь растворяется интенсивнее.

физико-химические свойства Сu и Fe близки (строение кристаллической решетки, атомные радиусы и т. д.), что дает возможность получения непосредственного соединения меди (медных сплавов) с железом (сталью). Осложняющим фактором является различие в температурах плавления, сильная разница в теплопроводности и теплоемкости, высокая сродство меди к кислороду, ее высокая жидкотекучесть, склонность к пористости, появление эвтектики Сu + Сu₂O, охрупчивающей металл.

Типичным дефектом, сопровождающим сварку стали с медью (медными сплавами), наплавку, пайку сталей медьсодержащими припоями, т. е. процессы, в которых имеет место контакт стали с жидкой медью, является межкристаллитное проникновение меди в сталь (МКП). Дефект представляет собой трещины в виде «клиньев», заполненных медью, часто охватывающей группу зерен. Его глубина от 0,01 до 40 мм. Локализация в районе действия напряжения растяжения, у концентраторов напряжений. Частота появления дефекта от единиц до десятков на одном квадратном сантиметре. Дефект существенно снижает механические свойства стали (σ_0,2, σ_в, σ_-1, δ) и особенно пластические. Трудно или вовсе невозможно обнаружить его неразрушающими методами контроля. Избежать появления дефекта для многих марок сталей без применения специальных методов не удается. Механизм МКП объясняется на основе представлений об адсорбционном понижении прочности, межзеренной коррозии и диффузии под напряжением, расклеивающего действия жидкой меди. Исследования показали общность условий образования МКП меди в сталь и горячих трещин (ГТ) в стали.

Все пути и приемы, способствующие предотвращению появления ГТ в стали, способствуют и предотвращению МКП меди.

Сокращение времени контакта жидкой меди со сталью, ведение процесса в твердой фазе при возможно более низкой температуре, легирование металла шва элементами, повышающими стойкость ГТ, применение барьерных подслоек и подставок, повышение содержания ферритной фазы в стали способствуют предотвращению появления этого дефекта.

Сварка трением дает сварные соединения с прочностью на уровне основного материала в отожженном состоянии. Нет МКП меди в сталь, что связано со спецификой процесса: максимальные температуры развиваются на соединяемых поверхностях и обычно составляют 700—800 °С (ниже температуры плавления более легкоплавкого металла).

Сварка взрывом дает соединение высокой прочности. Появления пор и микротрещин в зоне сварки крайне редки. Поверхность контакта имеет чаще всего типичные для сварки взрывом волнообразный характер. Вблизи границы имеет место наклеп, а на стороне стали возможно появление в узкой зоне закалочных структур вследствие высокой скорости охлаждения. Толщина плакирующего слоя (медный сплав) обычно 4—10 мм. Отжиг при температуре 700—900 °С сваренных биметаллических листов приводит к росту пластических свойств, некоторому снижению предела прочности и уменьшению анизотропии свойств по площади листа. Метод применяется для получения слоистых листов и лент.

Сваркой прокаткой применяется для получения биметаллических листов и лент сталь + медь, сталь + латунь, сталь + монель-металл и других сочетаний. В большинстве случаев соединение равнопрочно основному металлу. В результате термической обработки (нормализация при 750 °С в течение 30 мин) биметалла сталь — медь в углеродистой стали наблюдается скопление углерода непосредственно у медного слоя, а вблизи ее находится зона, обедненная углеродом.

Диффузионная сварка позволяет получать сварные соединения медных сплавов со сталями на большой номенклатуре пар (БрОЦС5—5—5 + сталь 20ХНР, бронза БрОЦ10—10 + сталь 10, бронза БрОЦ8—12+сталь 12ХН3А, бронза БрХ0,8 + сталь Э, латунь Л59 + сталь, константан+12Х18Н10Т, бронза БрАЖМЦ10-3—1,5 + сталь 30ХГСА, медь М1 + армко-железо и т. д.).

Температура сварки зависит от состава медного сплава и лежит в диапазоне 700—1000 °С. Сварка меди МБ, МОБ, M1 с армко-железом ведется при 7—1000 °С. Этот температурный режим при соединении БрОСНЮ-2-3 со сталью 40Х вследствие наличия в сплаве свинца приведет к оплавлению поверхности уже при температуре 760—780 °С. В таких случаях целесообразна предварительная наварка на сталь медной прокладки малой толщины (порядка 1 мм) при температуре 900 °С, а затем сваркой получают заготовки с бронзой БрОСН10-2-3 при 7 = 750 °С. Сварка стали с медной прокладкой при предварительном нанесении на медь слоя никеля (200 мкм) повышает качество соединения и позволяет производить закалку стали. К применению прослойки никеля прибегают тогда, когда необходимо добиться повышения прочности соединения.

Контактная сварка ведется с применением подкладок под электрод, обеспечивающих интенсификацию тепловыделения в зоне сварки и высокие градиенты температур (например, листовой молибден толщиной 0,6 мм со стороны медного сплава при сварке стали 10 с латунью Л63).

Возможна ультразвуковая сварка деталей малых толщин. Колебания подводятся со стороны меди.

Сварка плавлением выполняется различными методами — ручная электродуговая плавящимся и неплавящимся электродами, полуавтоматическая и автоматическая сварка под флюсом и в среде аргона, электронно-лучевая, газопламенная и др.

Для получения качественных соединении используются различные приемы: процесс ведут с преимущественным плавлением медного сплава (смещение пятна нагрева на медь), используют концентрированный источник тепла, применяют наплавки и проставки из материалов, не склонных к образованию трещин и т. п.

При изготовлении изделий из листового биметалла, получаемого сваркой взрывом и прокаткой, соединения выполняются послойно. В случае, если глубина ванны превосходит толщину свариваемого слоя, возможен переход меди в стальной шов и стали— в медный. В местах расплава контакта меди со сталью может иметь место МКП меди. Все это ведет к ухудшению механических свойств и коррозионной стойкости биметалла. Для явлений прибегают к использованию специальной конструкции сварного соединения (рис. 33.2).

При сварке биметалла и его использовании в качестве проставки в результате нагрева в зоне перехода сталь — медь может иметь место снижение прочности. Термическая обработка такого материала показала, что кратковременный нагрев до 5 мин вплоть до 950 °С и длительный до температуры 250°С не оказывают существенного влияния на механические свойства биметалла. Это необходимо учитывать при выборе размеров проставки.

Сплав железа и меди

Сплав железа и меди как таковой не существует. Причины – разные температуры плавления и свойства растворимости. По сути, получается нечто вроде слоеного пирога. Однако и такой результат смешивания двух металлов с успехом используется в самых разных сферах.

Большее распространение получили сплавы меди с другими металлами: алюминием, оловом, свинцом, с добавлением никеля и др. О свойствах медных сплавов, а также интересные факты о сплаве железа и меди вы узнаете из нашего материала.

Сплав железа и меди в чистом виде – редкость

Существование сплава железа и меди вполне возможно. Фазовая диаграмма с этими двумя элементами имеет следующий вид:

На ней заметно, что фазовые поля «ααFe» и «Cu» значительно сужаются к краям диаграммы. Это значит, что в одном веществе нельзя растворить большое количество другого.

Растворимость железа в фазах меди и меди в фазах железа ограничена. Так, в фазе аустенита (гамма-Fe) можно растворить не более 18% меди. Для этого необходима высокая температура (около +1400 °С), которая резко должна смениться комнатной для предотвращения повторного разделения. Все, что получится в других условиях, – двухфазная смесь, которую нельзя назвать сплавом железа и меди.

Также по диаграмме заметно, что возникновение интерметаллических соединений невозможно. Если именно их вы подразумевали под сплавом, то ошибались.

Следовательно, сплав имеет эвтектоидную микроструктуру со сменяющими друг друга слоями материала, насыщенного железом и медью. Точная микроструктура и формула сплава железа и меди зависит от составных компонентов.

Лигатура медь-железо имеет формулу CuFe. Ее используют для алюминиевой бронзы и определенных латунных сплавов в роли рафинера. Также сфера применения лигатуры распространяется на повышение качества других сплавов, а именно улучшение коррозионной стойкости медно-никелевых сплавов и механических свойств низколегированных медных сплавов.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Есть несколько разновидностей сплавов железа и меди, в которых доля железа варьируется от 1% до 2,5%. Медные сплавы отличаются высокой прочностью, благодаря которой могут использоваться в трубках конденсаторов и электрических контактах с хорошей электропроводностью (около 65 % IAC).

Это сплавы вариации серии C19xxxx, например, C19200, C19500, C19600.

Классификация сплавов меди

Медь – это крайне значимый материал, который сопровождал человечество практически всю жизнь. Первобытные люди использовали в качестве орудий труда именно медные изделия. При этом способы обработки металла в разные времена отличались.

Раньше было принято обрабатывать медь холодным методом, о чем говорят археологические находки в пределах современной Северной Америки. Традиции по использованию меди сохранялись еще до приезда Христофора Колумба. Медную руду начали добывать около 7 тысяч лет назад, и благодаря податливости материала он быстро стал востребованным. Даже спустя столько лет медь не теряет своей актуальности.

Металл отличается красноватым цветом, который ему придает кислород. Если этот компонент полностью убрать, то оттенок станет желтым. Насыщенность цвета также зависит от валентности. Так, карбонаты меди имеют выраженный синий либо зеленый тон. Начищенная медь придаст металлу яркий блеск.

По электропроводимости медь занимает почетное второе место, уступая лишь серебру. Благодаря своим качествам ее используют в электронике. Однако важно помнить недостатки металла. Один из основных – плохое взаимодействие с кислородом. На свежем воздухе медь покрывается пленкой, связанной с процессом окисления.

Медный оксид можно получить прокаливанием гидрокарбоната меди либо нитрата на воздухе. Данное соединение способно окисляющим образом влиять на органические соединения.

Медный купорос дает растворение материала в серной кислоте. Сфера применения полученного вещества – химическая промышленность. Медный купорос используют и для профилактики вредителей на огороде.

Примеси способны по-разному воздействовать на характер медного сплава. По данному критерию выделяется три группы:

Первая группа включает в себя соединения, создающие твердые вещества. Среди них: сурьма, цинк, железо, олово, фосфор, сурьма, никель и др.
Во вторую группу входят соединения, имеющие низкую растворимость в меди. Из-за их наличия обработка давлением становится сложнее. Однако стоит отметить, что электропроводность остается практически неизменной. Пример таких соединений – свинец и висмут.
В третьей группе содержатся вещества, создающие вместе с медью хрупкие соединения (кислород, сера).

Характеристики сплавов меди

Сплав меди может иметь разные характеристики, которые зависят от примесей и их количества. Например, прочность, коррозионную стойкость, низкий коэффициент трения. На практике часто используются смеси меди с магнием, цинком, марганцем и алюминием. При этом в промышленности можно найти и другие варианты сплавов.

Чтобы определить состав по Межгосударственному стандарту, необходимо использовать классификацию из специальной таблицы. Там указана маркировка меди и перечислены ее главные характеристики:

Так, в марках М1 и М1р, М2 и М2р, М3 и М3р содержание меди одинаковое, а буква «р» означает наличие фосфора (до 0,04% от общего количества вещества) и меньшее количество кислорода (до 0,01%). В марках с обычным количеством кислорода его доля составляет от 0,05 до 0,08%.
В марках М00 и М1 содержится как минимум 99,9% меди.
Марка М0 состоит из меди на 99,95%.
Для М0б содержание металла – около 99,97%.
Вещество с обозначением М2 состоит из меди на 99,7%.
Для марки М3 характерна доля металла, составляющая 99,5%.
В марке М4 основное вещество занимает 99% от общего количества сплава.
Буква «б» в составе марки означает полное отсутствие кислорода. Так, в М0б его нет, а в М0 содержится около 0,02%.

Основные характеристики сплавов с содержанием меди:

Способность сопротивляться коррозии, которая особенно выражена у веществ с полированной поверхностью. Она проявляется при воздействии на сплав пресной воды. Кислотная среда ухудшает коррозионную стойкость. Например, мельхиор (сплав из железа, никеля и меди) в кислотной среде (при контакте с водой) обретает зеленоватый оттенок.
Прочность, что позволяет использовать материал в промышленных целях. Так, при высоких удельных и знакопеременных нагрузках часто применяют детали из сплава меди с железом и марганцем.
Антифрикционность, что дает сплаву устойчивость к трению. Так, например, бронза применяется в производстве подшипников даже без использования смазки. Это происходит именно благодаря идеально гладкой поверхности. Сплав железа с медью и серебром также обладает хорошими антифрикционными свойствами.
Теплопроводность и электропроводность. Эти свойства позволяют делать из медного сырья электропроводные кабели.

Медные сплавы могут использоваться в разных сферах деятельности: в самолето- и судостроении, ювелирном деле, при создании часовых механизмов и других приспособлений, в которых вероятно возникновение трения двух парных компонентов.

Если говорить о сплавах, в которых также есть железо, то на практике чаще всего применяют сплав из меди, железа и олова, сплав из меди, алюминия и железа, а также сплав из меди, цинка и железа.

Основные сферы применения сплавов меди

В производстве используется как медь в чистом виде (катодная медь), так и полуфабрикаты, сделанные на ее основе. Особенно это касается катанок, проката и других промышленных изделий. Характеристики и сфера применения зависят от доли примесей в общем продукте. В марке может содержаться от 10 до 50 добавок.

Чтобы сделать высокоточный и чистый металл, потребуется медь именно той марки, в которой нет кислорода. Для криогенной промышленности его отсутствие – важнейший критерий. В противном случае изделие не будет соответствовать условиям использования. Однако в других сферах применения подойдут и те виды, в которых есть кислород.

Рассмотрим их более подробно:

М00 и М0 могут использоваться для создания высокочастотных и электропроводниковых деталей. Полученные изделия обычно создаются на заказ и считаются дорогими.
М001ф и М001бб подойдут для изготовления электрических шин и медной проволоки с маленьким диаметром сечения.
М1 и марки с таким же содержанием меди (М1р, М1ф, М1ре) используются в качестве проводников электрического тока. Небольшое количество олова позволяет их задействовать в производстве высококачественной бронзы. Также их часто включают в состав прутьев для сварки чугуна и электродов.
М2, М2р и М2к – идеальный вариант для деталей, производимых в криогенной промышленности. Так как литой прокат подвергается обработке под давлением, для него тоже подойдут перечисленные марки.
Из М3, М3р и М3к создают плоский и прессованный прокат, а также проволоку для электромеханической сварки деталей из чугуна и меди.

Самые распространенные сплавы меди

В сплавах меди и железа последнее выступает легирующим компонентом. Также таковым может выступать золото, марганец или цинк. Их доля в общем количестве составляет менее 10 %. Единственное исключение из правил – латунь. Ее концентрация может быть больше заявленной, конкретное число будет зависеть от условий применения.

Среди основных видов медных сплавов следует выделить:

Смесь меди и железа. Для обоих металлов характерны похожие химические показатели. Основное отличие заключается в температуре плавления, поэтому сплав железа и меди имеет пористую структуру.
Смесь с оловом. Сплав меди и олова использовали еще в давние времена. Так, в Древней Греции из смеси создавали настоящие произведения искусства, которые сейчас являются огромной ценностью для людей. Разумеется, современные характеристики сплава значительно отличаются от тех, которые существовали тысячи лет назад. Во многом это связано с улучшенными методиками производства. Сейчас для создания сплава применяются дуговые электропечи, а защита от окисления обеспечивается вакуумом. Закаливание смеси позволяет достичь высокого уровня пластичности и прочности.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Свойства медных сплавов

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

По технологическим свойствам сплавы бывают:

По тому, как влияет термическая обработка, сплавы считаются:

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:

- 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.

Почему следует обращаться к нам

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Свариваемость стали с медью и ее сплавами

Сварка стали с медью и ее сплавами, а также наплавка сплавов меди на сталь позволяют не только создать рациональные сварные конструкции, но и обеспечить значительную экономию цветного металла. Для оценки свариваемости стали с медью и ее сплавами следует прежде всего сопоставить между собой химико-физические свойства этих металлов:

Как видим, наблюдается некоторая близость кристаллохимических свойств меди и железа (тип кристаллической решетки при повышенных температурах, параметры, атомные радиусы, количество электронов в наружном слое атома). Поэтому медь с железом образует раствор с предельной растворимостью Fe в расплавленной меди — 3%. В равновесном же состоянии (при комнатной температуре) меди в α-железе растворяется до 0,3%, а железа в меди — до 0,2%. Ухудшает их взаимную растворимость присутствующий в стали С, а улучшает — Si и Мn. Следует также отметить, что хрупких интерметаллидов медь с железом не образует.

Более существенная разница в физических свойствах ухудшает свариваемость этих двух металлов (пониженная температура плавления меди, резко отличные по величине теплофизические коэффициенты). Кроме того, отрицательно влияет также повышенная окисляемость меди и значительное поглощение ею газов.

Основной проблемой свариваемости стали с медью и ее сплавами является образование встали, находящейся в контакте с жидкой медью или сплавом меди, околошовных трещин, заполненных цветным металлом (рис. 241). Возникновение подобных трещин объясняется расклинивающим действием жидкой меди, проникающей в микронадрывы в стали по границам зерен при одновременном действии и термических напряжений растяжения. Начальное проникновение меди по границам зерен стали, протекающее под влиянием капиллярного эффекта, диффузии и растворения стали в меди, облегчается далее тем, что поверхностная энергия на границе Feγ — Сu_ж примерно в два раза меньше, чем на границе Feγ—Feγ. Поэтому прочность границы зерна, находящейся в контакте с жидкой медью, оказывается сниженной, а развивающиеся напряжения растяжения — достаточными для окончательного разрыва ослабленной границы и мгновенного заполнения медью образовавшейся трещины Проникновение цветного металла в сталь на глубину > 2,5 мм в некоторых случаях снижает статическую, и особенно усталостную, прочность стали.

На глубину проникновения меди или ее сплава в сталь влияют следующие факторы:

1) химический состав как стали, так и цветного металла. Например, бронзы, легированные Ni, Al, Si, менее проникают в сталь, чем оловянные или латуни; в аустенитных сталях развитие трещин большее;

2) доля расплавляемой в соединении стали, время контактирования стали с жидкой фазой. В этом отношении наилучшие результаты достигаются, если сталь вообще не расплавлять. Если же ограничить максимальную температуру нагрева стали до 1450° С, то длительность контакта ее с жидкой фазой составит ∼1,5—4 сек. Этим обеспечится получение качественного соединения.

Ухудшает свариваемость стали с медными сплавами образование в околошовной зоне у границы сплавления промежуточных хрупких прослоек (рис. 242). Их возникновение и развитие связано с диффузией некоторых элементов из стали и сплава меди. Чтобы предупредить образование прослоек такого типа, следует применять способы и режимы сварки, обеспечивающие минимальные нагрев стали и длительность ее контакта с жидким сплавом меди. Весьма эффективна также предварительная наплавка на сталь промежуточных слоев из сплавов, уменьшающих возможность образования хрупких прослоек и перехода железа в наплавленный металл.

Медистая сталь

Медистая сталь это сталь, легированная, наряду с др. хим. элементами, медью. Используется с конца 19 в. Различают медистую сталь конструкционную и с особыми физ. и хим. св-вами (нержавеющую сталь, коррозионно-стойкую сталь).

Что такое медистая сталь

Медь расширяет гамма-область, смещает эвтектоидную точку на диаграмме состояния железо — углерод к более низким содержаниям углерода, повышает прочность и текучесть феррита, способствует графитизации, снижает критическую скорость закалки. С понижением т-ры растворимость меди в альфа-железе уменьшается.

Если меди содержится более 0,3%, после закалки и отпуска при т-ре 400— 600° С в стали происходит дисперсионное твердение. Предельное упрочнение наблюдается, если в стали содержится более 1,0—1,5% Сu.

Свойства стали

При выплавке стали медь не окисляется, что неизбежно приводит к увеличению ее содержания. Влияние меди (более 0,2%) на сопротивление атмосферной коррозии возрастает при совместном легировании сталей марганцем, хромом, кремнием, а также фосфором.

Горячее деформирование углеродистых медистая сталь часто приводит к образованию поверхностных трещин.

Никель в таком же количестве, как и медь, устраняет образование трещин. Низколегированные низкоуглеродистые (строительные).

Медистая сталь отличаются высоким пределом текучести, стойкостью к атмосферной коррозии, хорошими свариваемостью, полируемостью и сцеплением с лакокрасочными покрытиями, высокой ударной вязкостью при низкой т-ре и теплостойкостью.

Влияние на сталь добавления меди

При толщине проката до 32 мм у стали марки 15ХСНД, содержащей 0,12—0,18% С и 0,2— 0,4% Сu, в состоянии поставки (без термообработки) предел текучести > 35 кгс/мм 2 , предел прочности на растяжение > 50 кгс/мм2, удлинение >21%, ее ударная вязкость при т-ре — 70° С равна > 3 кгс-м/см2.

После закалки и отпуска предел текучести М. с. > 50 кгс/мм 2 , предел прочности на растяжение > 60 кгс/мм 2 , удлинение > 17%, ударная вязкость при т-ре — 70° С 3 кгс-м/см 2 . В среднеуглеродистых низколегирован.

Медистая сталь (0,3—0,5% С) медь (0,4 — 1,5%) увеличивает сквозную прокаливаемость крупных поковок, а также повышает предел текучести после отпуска.

В высоколегированных нержавеющих и коррозионностойких медистых сплавов (аустенитного, ферритоаустенитного, мартенситного и мартенситоферритного классов).

Медь (0,8—3,5%) повышает сопротивление коррозии в определенных средах, понижает склонность к коррозионному растрескиванию под напряжением, приводит к дисперсионному твердению.

Легирование медью аустенитных хромоникелевых сталей

Легирование медью аустенитных хромоникелевых сталей увеличивает коррозионную стойкость в растворах серной к-ты.

Особенно эффективно одновременное легирование медью и молибденом (сталь марок 06ХН28МДТ и 03ХН28МДТ). Сталь марки 03ХН28МДТ обладает повышенной стойкостью к ножевой и межкристаллитной коррозии.

Коррозионностойкая сталь марки Х15Н5Д2Т (1,75—2,5% Сu) упрочняется вследствие дисперсионного твердения при выделении меди.

У такой стали после закалки от т-ры 940—980° С (охлаждение на воздухе) и отпуска при т-ре 600 — 625° С предел прочности на растяжение > 90 кгс/мм 2 , предел текучести > 70 кгс/мм 2 и удлинение > 10%.

При выплавке медистая сталь используют природно-легированные чугуны, медистый скрап и металлическую медь.

Как получают медистую сталь

Медистую сталь получают в мартеновских печах, конверторах и электро печах, электрошлаковым и вакуумно-дуговым переплавом.

Поставляют ее в виде листов, полос, сортового проката и швеллеров.

Применение медистой стали

Низколегированные медистые стали применяют в мосто-, судо- и турбостроении, из них изготовляют металлоконструкции для кранов тяжелого и особо тяжелого режимов эксплуатации.

Нержавеющие и коррозионностойкие медистая сталь используют для изготовления сварных конструкций, эксплуатируемых при т-ре до 80° С в серной к-те различной концентрации, арматуры повышенного качества, сварнолитых деталей и гидротурбин.

Статья на тему медистая сталь