Сплави на мідній основі
Мідь — м'який пластичний метал рожево-червоного забарвлення. Щільність його становить 8,93 г/см3, температура плавлення — 1083 °С, міцність у відпаленому стані σΒ = 250 МПа, твердість 50 НВ, пластичність δ = 45 %.
Мідь має найменший (після срібла) питомий опір, тому її широко застосовують для виготовлення провідників струму (дроту, шнурів, кабелів, шин). Вона має високу теплопровідність, пластичність. Добре обробляється штампуванням у холодному і гарячому станах. Найменша товщина листа становить 0,05...0,06 мм, а діаметр дроту — 0,02...0,03 мм.
Для технічних цілей велике значення має чистота міді, бо найменший вміст домішок знижує її електропровідність. Залежно від чистоти мідь виготовляють таких марок: М00 (99,99 % Си), МО (99,95 % Cu), Ml (99,90 % Си), М2 (99,7 % Си), МЗ (99,50 % Си).
Сплави на мідній основі поділяють на латуні і бронзи.
Латунь — сплав міді з цинком із вмістом до 45 % Zn. Латуні дешевші за мідь і мають переваги за міцністю, в'язкістю і корозійною стійкістю.
Залежно від технологічних властивостей латуні поділяють на Де формівні (оброблювані тиском) і ливарні. Латунь із вмістом до 32 % цинку добре обробляється тиском у холодному і гарячому станах.
Для виготовлення виробів обробкою тиском (у холодному стані) застосовують, наприклад, латуні марок Л96, Л80, ЛО70-1 та ін. Після обробки тиском у холодному стані на латуні утворюється наклеп, який знімається рекристалізаційним відпалом ^ за температури 500...600 °С.
Із латуней марок ЛС59-1, ЛС74-3, ЛС64-2 виготовляють деталі гарячого штампування з наступною обробкою різанням. При збільшенні вмісту цинку понад 38 % твердість латуні підвищується, поліпшуються ливарні властивості, але знижується пластичність.
Залежно від кількості компонентів латуні поділяють на прості (двокомпонентні) і спеціальні (багатокомпонентні).
Прості латуні містять тільки мідь і цинк. їх маркують літерою Л і цифрами, які означають вміст міді в сплаві. Наприклад, марка Л80 означає латунь з 80 % Си, решта — Ζn.
Ураховуючи високу пластичність, прості латуні обробляють тиском. Прості латуні марок Л96, Л90, Л85 (мають найбільшу основу міді) називають томпаками. З них виготовляють, наприклад, радіаторні трубки, штаби, профілі, стрічки.
Спеціальні латуні мають легувальні елементи — А1, Ni, Si, Sn, Pb, Fe та ін. Ці домішки підвищують корозійну стійкість, твердість, міцність, а також технологічні властивості (полегшують обробку різанням). Вміст легувальних елементів (окрім Си й Ζn) від 1 до 8 %.
При маркуванні спеціальних латуней вміст елементів позначають початковими літерами їхніх назв: О — олово, С — свинець, Η — нікель, Мг — магній, Ж — залізо, А— алюміній тощо. Перші дві цифри, записані після літери Л, означають середній вміст міді (у відсотках), а наступні — вміст інших елементів (у відсотках), решта— цинк. Наприклад, марка ЛС59-1 означає: латунь спеціальна, містить 59 % Си, 1 % Pb, решта — цинк; марка ЛАЖМц66-6-3-2 — латунь містить 66 % Си, 6 % А1, 3 % Fe, 2 % Μη, решта — цинк. Зміцнювальної обробки латуні не зазнають.
Бронзи. Бронзами називають сплави міді з оловом, алюмінієм, силіцієм, свинцем, берилієм і деякими іншими елементами.
Бронзи характеризуються високими механічними, антифрикційними і ливарними властивостями, корозійною стійкістю, їх піддають обробці різанням. Із них виготовляють переважно деталі, які працюють в умовах тертя.
Марка бронзи починається літерами Бр, за ними йдуть літери, що позначають легувальні елементи, і цифри, які означають їх вміст (решта — мідь). Наприклад, марка БрОЦЮ-2 означає: Bp — бронза олов'яниста з вмістом 10 % олова і 2 % цинку, решта — мідь; марка БрАЖМц 10-3-1,6 — бронза алюмінієва, містить 10% алюмінію, 3 % заліза, 1,5 % мангану, решта — мідь.
Олов'янисті бронзи мають низьку лінійну усадку, тому їх використовують для одержання складних фасонних відливків. На відміну від ливарних деформівні бронзи характеризуються високими пластичністю і міцністю. їх використовують для виготовлення круглих і плоских пружин, мембран. Із деформівних бронз марок БрОФ6,5-1,5; БрОЦ4-3 та ін. виготовляють стрічки, прутки, дріт, труби. Бронзи, наприклад, ливарних марок БрОФ10-1, БрОЦС6-6-3 та ін. застосовують для виготовлення підшипників ковзання, арматури тощо.
Алюмінієві бронзи мають високі механічні й антикорозійні властивості. До переваг порівняно з олов'янистими бронзами належать менша вартість, вищі механічні і технологічні властивості. Однофазні бронзи (БрА5, БрА7, які містять 6...8 % А1) мають добру пластичність, вони належать до деформівних. Алюмінієві бронзи додатково легують нікелем, залізом, манганом (БрАЖ9-4, БрАЖН 10-4-4, БрАЖМц10-3-1,5). їх використовують для виготовлення різних втулок, напрямних сідел, фланців, шестерень, які працюють за температури 400... 500°С.
Силіцієві бронзи мають високу пластичність, добрі ливарні і корозійностійкі властивості. За механічними властивостями вони наближаються до сталей. Силіцієві бронзи містять 3...4 % Si. їх додатково легують нікелем і манганом, що підвищує міцність і пружність (для виготовлення пружин застосовують бронзи марок БрКН1-3, БрКМц3-1).
Силіцієві бронзи легко обробляються тиском, різанням і добре зварюються.
Берилієві бронзи характеризуються високими міцністю, твердістю, пружністю і стійкістю до спрацювання, а також високою хімічною стійкістю, доброю зварюваністю і обробкою різанням. Ці бронзи містять 1,8...2,3 % берилію і зміцнюються термічною обробкою (гартуванням і старінням). Наприклад, бронза БрВ2 у стані після гартування і старіння має σΒ = 1250 МПа і δ = 3...5 %. Бронзу часто легують нікелем і титаном (0,10...0,25 %).
Берилієві бронзи застосовують для мембран, пружин, пружинних контактів, деталей, які працюють на знос (кулачки напівавтоматів), в електронній техніці та ін. Недолік берилієвих бронз — висока вартість.
Мідно-нікелеві сплави чинять великий опір електричному струму, мають високу твердість, жаростійкість і корозієстійкість. Використовують ці сплави для нагрівальних елементів, термопар, реостатів, посуду тощо.
Маркують мідно-нікелеві сплави літерами і цифрами. Перша літера Η означає, що сплав нікелевий, наступні — показують наявність інших елементів. Двозначне число позначає вміст міді у відсотках, решта — нікель. Найчастіше застосовують такі сплави: НХ9,5 (хромель) — для термопар; НМц85-12 — для реостатів; НМц65-20 (нейзильбер) — для корозійностійких деталей.
