Медные сплавы и их применение

Медный сплав — прочный металлический материал, полученный методом сплавления меди с другими химическими элементами, такими как олово, цинк, алюминий.

Появление первых сплавов из меди

Научно доказано, что медные сплавы были известны многим древним народам, населявшим Землю, и использовались ими повсеместно в быту.

Согласно археологическим исследованиям оловянную бронзу люди научились добывать еще в Бронзовом веке, чем и обусловлено название этого исторического периода. Первые найденные изделия из бронзы датированы IV тысячелетием до нашей эры. Из сплава меди с оловом выполнено большинство древнегреческих скульптур, в том числе гигантская статуя Колосса Родосского.

Всеми известная сегодня латунь применялась для чеканки монет более 2000 лет назад, во времена правления Юлия Цезаря. Только тогда этот материал носил название орихалк.

Впервые метод получения сплава из меди и металлического цинка был запатентован в 1781 году англичанином Джеймсом Эмерсоном.

Разновидности медных сплавов и их маркировка

Медные сплавы различают по виду легирующего компонента, придающего материалу дополнительную прочность. Самые известные среди них, получившие наибольшее распространение:

• Латунь — сплав меди с цинком. Она имеет маркировку: ЛX, где X — это процентное соотношение содержания меди.
• Бронза — соединение меди с оловом, никелем, свинцом, алюминием или кремнием, маркируемое буквенным обозначением Бр, за которым следуют первые буквы названий легирующих компонентов с процентным содержанием каждого.
• Медно-никелевые сплавы: мельхиор (соединения с никелем, железом и марганцем), нейзильбер (с никелем и цинком), куниаль (с никелем и алюминием). В маркировке указываются первые буквы всех, входящих в состав сплава, компонентов и их процентное соотношение.

Свойства сплавов меди

К общим физико-химическим свойствам сплавов относят:

• прочность;
• устойчивость к износу и коррозии при взаимодействии с агрессивными средами;
• высокие показатели тепло- и электропроводности;
• термическую стойкость;
• низкий коэффициент трения.

Латунь достаточно прочный и твердый материал, при этом легко поддающийся обработке. Бронза отличается хорошими антифрикционными свойствами, коррозионной устойчивостью и сопротивлением механическим нагрузкам, обладает малой усадкой. Медно-никелевые сплавы отличаются повышенными показателями электросопротивления и устойчивостью к воздействию агрессивных сред.

Сферы применения сплавов

Сплавы меди широко применяются практически во всех отраслях промышленности. Латунь используется в машиностроении, химической, мебельной, автомобильной и оборонной промышленности. Из нее изготавливают крепежи и фурнитуру для мебели, декоративные элементы для интерьера, патронные гильзы, приборы теплотехнической и химической аппаратуры, детали автомобилей, воинские знаки отличия, сантехнические муфты и краны.

Помимо декоративных изделий, из бронзы производят большинство деталей и запчастей промышленных машин и оборудования, которые должны функционировать в условиях больших скоростей и высокого давления.

Медно-никелевые сплавы широко используются в судостроении и при изготовлении электроаппаратуры, в том числе термоэлектрогенераторов. Из медно-никелевых соединений производят монеты, посуду, медицинский инструмент, декоративно-сувенирную продукцию, украшения.

За счет высокой электропроводности медь и сплавы активно применяются в производстве электротехники, в том числе они используются для изготовления проводов, кабелей, теплообменных камер.

Сплавы меди и их применение

Один из самых распространенных цветных металлов – медь. Она часто встречается в природе, и ее залежи находятся относительно неглубоко.

Преимущества меди:

• высокая прочность;
• устойчивость к коррозии;
• хорошая электропроводность;
• пластичность;
• отличная теплопроводность.

Медь в чистом виде больше всего используется в производстве электротехники. Почти половина добываемого металла в мире уходит именно на нужды этой отрасли. Наибольший процент меди идет на изготовление кабелей и проводов. Высокая электропроводность делает медь идеальным материалом для этих целей. А благодаря хорошей теплопроводности медь широко используют в производстве систем охлаждения и отопления. Также из этого металла изготавливают трубы для транспортировки жидкостей и газов. Медь также рекомендуют использовать для систем водоснабжения, поскольку медные трубы экологичны, устойчивы к высоким и низким температурам, практически не изнашиваются.

Тем временем, в остальных сферах чаще всего используют не чистую медь, а ее сплавы: латунь, бронзу и медно-никелевые соединения.

Латунь

Этот сплав достаточно дешев, прочен, тверд, легок в обработке. Область применения латуни широка: химическая промышленность, машиностроение, производство крепежей и фурнитуры для мебели. Также из латуни часто создают декоративные элементы для дома, перила лестниц, медали и оружейные гильзы.

Для получения такого сплава медь в равных пропорциях соединяют с цинком. Также в состав латуни может входить марганец, кремний, никель либо алюминий, которые придают сплаву разные свойства.

Бронза

Это самый востребованный сплав меди, который использовали испокон веков. В Древнем Египте из бронзы изготавливали украшения, а в Средние века из нее отливали боевые орудия. Сплав бронзы и олова в соотношении 9:1 получился особо устойчивым к коррозии, легко обрабатываемым и довольно декоративным. Что интересно, бронза гораздо тверже своих «родителей» – меди и олова. Сегодня в состав сплава вместо олова может входить свинец или алюминий, из-за чего у бронзы появляются новые преимущества. Например, алюминий придает сплаву прочность.

Медно-никелевые сплавы

Такие материалы отличаются интересным серебристо-белым цветом и очень устойчивы к коррозии. Их не разрушает даже воздействие соленой воды, поэтому медно-никелевые сплавы активно используют в судостроении.

Основные виды медно-никелевых сплавов:

мельхиор – сплав с долей никеля до 33%, применяется для штамповки монет, изготовления посуды, украшений;

нейзильбер – сплав меди, никеля и цинка. Из него делают особо прочный медицинский инструмент и декоративные элементы;

манганин – сплав меди с марганцем и никелем. Благодаря высокой электрической сопротивляемости его активно применяют в точных электронных приборах.

Специалисты считают, что запасы меди еще долгое время не будут исчерпаны. Кроме того, возможность вторичной переработки меди говорит о том, что этот материал со временем будет применяться все больше, а сферы его использования значительно расширятся.

типов медных сплавов — International Wire

Разместил Юлия Лесковец на 11 апреля 2022 14:08

В отличие от чистой меди, медные сплавы представляют собой сложные составы металла на основе меди и легирующих элементов, таких как никель, алюминий, кремний, олово и цинк, в различных концентрациях, которые придают сплаву желаемые свойства. Узнайте больше о популярных медных сплавах и их распространенных применениях.

ЭТП и ОФ Медь

Двумя популярными медными сплавами являются электролитически вязкая медь (ETP) и бескислородная медь (OF).

Медь ETP (C110)

Для свойств меди ETP этот сплав чрезвычайно универсален и является наиболее часто используемым медным сплавом. Он обеспечивает 100% минимальную проводимость IACS, что делает его популярным для электрических применений и тех, где требуются низкие уровни сопротивления.

Медь (C101)

Медь

OF представляет собой сплав меди чистотой 99,99% с содержанием кислорода 0,0005%. Этот сплав имеет показатель проводимости 101% по классификации IACS, он устойчив к окислению и менее подвержен водородному охрупчиванию.

Недвижимость

Медь как ETP, так и OF податлива, что облегчает ее обработку и формование в процессе производства. Эти сплавы обладают высокими показателями тепло- и электропроводности и низкой химической активностью. Они также обладают свойствами устойчивости к окислению, коррозии, микробам и бактериальному загрязнению.

Приложения

Некоторые из их наиболее распространенных применений включают:

•     Аэрокосмические детали
•     Строительство
•     Электроника
•     Элементы теплообменников
•     Медицинское оборудование
•     Линии электропередач и их компоненты

Медь кадмия (C162)

Кадмий-медь представляет собой высокоэффективный сплав, состоящий из 98-99 % меди, 0,1-1,5 % кадмия и иногда небольшого количества других материалов. Кадмий придает металлу большую прочность и делает его восприимчивым к некоторым термическим обработкам.

Недвижимость

Кадмий-медь

обладает увеличенным сроком службы при изгибе и хорошими характеристиками прочности на растяжение, что делает ее более податливой для промышленных и научных применений. Сплав также обладает отличной термической стабильностью и высокой степенью электропроводности.

Приложения

Некоторые из наиболее популярных применений кадмия-меди включают:

•     Электрические компоненты (автоматические выключатели, соединители, пружинные контакты, электрические проводники)
•     Трос контактный
•     Оборудование для геофизических исследований
•     Высокопрочные линии электропередачи

Медный сплав с высокими эксплуатационными характеристиками при растяжении и изгибе

Этот сплав признан проводником с высокими эксплуатационными характеристиками, который может выполнять специальные функции, отвечая или превосходя требования промышленных норм. Медный сплав с высокими эксплуатационными характеристиками, обеспечивающий растяжение и изгиб, соответствует следующим промышленным стандартам:

.

•     ASTM B624
•     MIL-W-29606
•     NEMA WC67
•     SAE AS22759

Недвижимость

Этот сплав обладает высокой прочностью на растяжение и сохраняет эту ключевую характеристику даже при повышенных температурах 700°F и выше. Материал также обладает высокой термической стабильностью и отличными характеристиками проводимости и может выдерживать отжиг при высоких температурах.

Приложения

Поскольку этот сплав сохраняет свои положительные характеристики при высоких температурах, он является отличным выбором для:

•     Аэрокосмическая промышленность
•     Медицинские приложения
•     Геофизические приложения
  
  

80EF: экологически чистый медный сплав

Медь

80EF является альтернативой кадмиевой меди, соответствующей требованиям по ограничению использования опасных веществ (RoHS). Этот сплав не содержит кадмия и других тяжелых металлов, таких как свинец или ртуть.

Недвижимость

Несмотря на отсутствие кадмия, 80EF по-прежнему имеет чрезвычайно благоприятные характеристики, такие как хороший срок службы при изгибе и прочность на растяжение, и работает аналогично кадмиевой меди. Он также обладает высокой проводимостью и обеспечивает хорошую термическую стабильность.

Приложения

Этот сплав идеально подходит для применений, которые должны соответствовать нормам и требованиям RoHS. Дополнительные приложения включают в себя:

•     Коммерческие аэрокосмические приложения
•     Компоненты для геофизических исследований
•     Медицинское оборудование

35EF: экологически чистый медный сплав

Медный сплав

35EF не содержит тяжелых металлов, таких как кадмий, свинец или ртуть. Медь Alloy 35EF также соответствует нескольким специализированным отраслевым стандартам, в том числе:

•     ASTM B624
•     MIL-W-29606
•     NEMA WC67
•     SAE AS22759

Недвижимость

35EF термически стабилен и обладает отличной проводимостью. Он также имеет высокую прочность на растяжение, что делает его идеальным для различных применений.

Приложения

Этот сплав является популярным выбором для любого применения RoHS из-за его соответствия директивам.

КС-95: Медный сплав сверхвысокой прочности

Этот сплав имеет состав, обеспечивающий повышенную прочность для использования в экстремальных условиях. Это позволяет производителям уменьшить размер и вес компонентов, не жертвуя прочностью или целостностью.

Недвижимость

Сверхпрочный медный сплав имеет превосходное соотношение прочности и электропроводности к массе, а также высокую степень прочности на растяжение. Этот прочный сплав имеет превосходный срок службы при изгибе в механических приложениях и является еще одним сплавом, соответствующим требованиям RoHS.

Приложения

Детали, изготовленные из сверхвысокопрочного медного сплава CS-95, используются в следующих приложениях:

•     Аэрокосмические и авиационные кабельные системы
•     Миниатюрная электроника
• Медицинское диагностическое оборудование
•   Миниатюрные инвазивные медицинские датчики и зонды

Бронза

Бронзовые сплавы состоят в основном из меди и примерно 12-12,5% олова, а также других металлов, таких как алюминий, марганец, никель, фосфор или кремний.

Недвижимость

Что касается свойств бронзы, сплав хорошо известен своей прочностью, устойчивостью к коррозии и электропроводностью.

Приложения

Некоторые из наиболее распространенных применений бронзы включают:

•     Автозапчасти
•     Электронные и электрические компоненты, включая контакты и реле
•     Морские компоненты

Провода из медных сплавов в International Wire

Являясь ведущим производителем проволоки из медных сплавов в США, International Wire Group использует высококачественные металлы для удовлетворения уникальных требований клиентов. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше о нашем выборе медных сплавов или о наших внутренних кабельных услугах.

Последние сообщения

• Маркетинговый бюллетень за первый квартал 2023 г.
• Маркетинговый бюллетень за 4 квартал 2022 г.
• Маркетинговый бюллетень за 3 квартал 2022 г.
• Q2 2022 Маркетинговый бюллетень
• Руководство по медным проводам

Архивы:

• апрель 2023 г.
• Январь 2023
• Октябрь 2022
• июль 2022
• июнь 2022

Категории:

• Сообщения в блоге
• Новости компании
• Информационные бюллетени

Что такое определение медных сплавов| Медные сплавы Свойства

Медные сплавы – это сплавы на основе меди, в которых основными легирующими элементами являются Zn, Sn, Si, Al, Ni. Медь и сплавы на ее основе, включая латуни (Cu-Zn) и бронзы (Cu-Sn), широко используются в различных промышленных и общественных целях.

Медь высокой чистоты — мягкий, ковкий и пластичный металл с очень высокой тепло- и электропроводностью. Свежая открытая поверхность чистой меди имеет красновато-оранжевый цвет. Медь используется как проводник тепла и электричества, как строительный материал и как составная часть различных металлических сплавов, таких как стерлинговое серебро, используемое в ювелирных изделиях, мельхиор, используемый для изготовления морского оборудования и монет, и константан, используемый в тензодатчиках и термопарах. для измерения температуры. Медь высокой чистоты имеет предел прочности около 210 МПа и предел текучести 33 МПа, что ограничивает ее использование в промышленности. Но так же, как и другие сплавы, медь можно упрочнять. Основным механизмом упрочнения является легирование сплавов на основе меди.

Медные сплавы — сплавы на основе меди, в которых основными легирующими элементами являются Zn, Sn, Si, Al, Ni. Сплавы на основе меди представляют собой в основном твердые растворы замещения, в которых растворенные или примесные атомы замещают или замещают атомы-хозяева. Несколько особенностей атомов растворенного вещества и растворителя определяют степень, в которой первый растворяется во втором. Они выражаются в виде правил Юма-Розери. Существует до 400 различных составов меди и медных сплавов, свободно сгруппированных по категориям: медь, сплав с высоким содержанием меди, латунь, бронза, медно-никелевый сплав, медь-никель-цинк (нейзильбер), освинцованная медь и специальные сплавы. Кроме того, ограниченное количество медных сплавов можно упрочнить термической обработкой; следовательно, для улучшения этих механических свойств необходимо использовать холодную обработку давлением и/или легирование в твердом растворе.

Свойства меди

Медь — мягкий, прочный, пластичный и ковкий материал. Эти свойства делают медь чрезвычайно подходящей для формовки труб, волочения проволоки, прядения и глубокой вытяжки. К другим ключевым свойствам меди и ее сплавов относятся:

• Отличная теплопроводность. Медь имеет показатель теплопроводности на 60% выше, чем алюминий, поэтому она лучше способна уменьшать точки перегрева в системах электропроводки. Электрическая и теплопроводность металлов обусловлена ​​тем, что их внешние электроны делокализованы.
• Отличная электропроводность. Электропроводность меди составляет 97% от проводимости серебра. Из-за гораздо более низкой стоимости и большей распространенности медь традиционно была стандартным материалом, используемым для передачи электроэнергии. Однако алюминий обычно используется в воздушных высоковольтных линиях электропередачи, потому что он имеет примерно половину веса и более низкую стоимость по сравнению с медным кабелем сопоставимого сопротивления. При заданной температуре тепло- и электропроводность металлов пропорциональны, но повышение температуры увеличивает теплопроводность при уменьшении электропроводности. Это поведение количественно определяется законом Видемана-Франца.
• Хорошая коррозионная стойкость. Медь не реагирует с водой, но медленно реагирует с кислородом воздуха, образуя слой коричнево-черного оксида меди, который, в отличие от ржавчины, образующейся на железе во влажном воздухе, защищает нижележащий металл от дальнейшей коррозии (пассивация). Медно-никелевые сплавы, алюминиевая латунь и алюминий демонстрируют превосходную стойкость к коррозии в морской воде.
• Хорошая стойкость к биообрастанию
• Хорошая обрабатываемость. Возможна механическая обработка меди, хотя сплавы предпочтительнее из-за хорошей обрабатываемости при создании сложных деталей.
• Сохранение механических и электрических свойств при криогенных температурах
• Диамагнетик

Использование меди и медных сплавов

Исторически сложилось так, что сплав меди с другим металлом, например оловом, для получения бронзы впервые начали практиковать примерно через 4000 лет после открытия плавки меди и примерно через 2000 лет после того, как «природная бронза» стала широко использоваться. Древняя цивилизация находится в бронзовом веке либо путем производства бронзы путем выплавки собственной меди и сплавления с оловом, мышьяком или другими металлами. Основными областями применения меди являются электрические провода (60%), кровля и водопровод (20%), а также промышленное оборудование (15%). Медь используется в основном в чистом виде, но когда требуется большая твердость, ее вводят в такие сплавы, как латунь и бронза (5% от общего использования). Медь и сплавы на ее основе, включая латуни (Cu-Zn) и бронзы (Cu-Sn), широко используются в различных промышленных и общественных целях. Некоторые из распространенных применений латунных сплавов включают бижутерию, замки, петли, шестерни, подшипники, гильзы для боеприпасов, автомобильные радиаторы, музыкальные инструменты, электронную упаковку и монеты. Бронза или бронзоподобные сплавы и смеси использовались для изготовления монет в течение более длительного периода. до сих пор широко используется для пружин, подшипников, втулок, направляющих подшипников автомобильных трансмиссий и аналогичных фитингов, и особенно распространен в подшипниках небольших электродвигателей. Латунь и бронза являются распространенными конструкционными материалами в современной архитектуре и в основном используются для кровли и облицовки фасадов из-за их внешнего вида.

Типы медных сплавов

Как уже было сказано, существует до 400 различных составов меди и медных сплавов, свободно сгруппированных по категориям: медь, сплав с высоким содержанием меди, латунь, бронза, медно-никелевый сплав, медь-никель-цинк (никель серебра), свинцовистой меди и специальных сплавов. В следующих пунктах мы суммируем основные свойства выбранных материалов на основе меди.

• Электролитно-стойкая пековая (ЭТП) медь. Медь электролитического вязкого пека, UNS C11000, представляет собой чистую медь (с максимальным содержанием примесей 0,0355 %), рафинированную в процессе электролитического рафинирования, и является наиболее широко используемой маркой меди во всем мире. ETP имеет минимальный рейтинг электропроводности 100% IACS и должен быть 9чистота 9,9%. Он имеет содержание кислорода от 0,02% до 0,04% (обычно). Электропроводка является наиболее важным рынком для медной промышленности. Это включает структурную силовую проводку, кабель распределения питания, проводку прибора, кабель связи, автомобильный провод и кабель, а также магнитный провод. Примерно половина всей добываемой меди используется для производства электрических проводов и кабелей. Чистая медь обладает лучшей электропроводностью и теплопроводностью среди всех промышленных металлов. Электропроводность меди составляет 97% от проводимости серебра. Из-за гораздо более низкой стоимости и большей распространенности медь традиционно была стандартным материалом, используемым для передачи электроэнергии.
• Латунь. Латунь — это общий термин для ряда медно-цинковых сплавов. Латунь может быть легирована цинком в различных пропорциях, в результате чего получается материал с различными механическими, коррозионными и термическими свойствами. Повышенное содержание цинка придает материалу повышенную прочность и пластичность. Латуни с содержанием меди более 63 % являются наиболее пластичными из всех медных сплавов и подвергаются сложным операциям холодной штамповки. Латунь имеет более высокую пластичность, чем бронза или цинк. Относительно низкая температура плавления латуни и ее текучесть делают ее относительно легким материалом для литья. Латунь может иметь цвет поверхности от красного до желтого в зависимости от содержания цинка. Некоторые из распространенных применений латунных сплавов включают бижутерию, замки, петли, шестерни, подшипники, шланговые муфты, гильзы для боеприпасов, автомобильные радиаторы, музыкальные инструменты, электронную упаковку и монеты. Латунь и бронза являются распространенными конструкционными материалами в современной архитектуре и в основном используются для кровли и облицовки фасадов из-за их внешнего вида.
• Бронза. Бронзы представляют собой семейство сплавов на основе меди, традиционно легированных оловом, но могут относиться к сплавам меди и других элементов (например, алюминия, кремния и никеля). Бронза несколько прочнее латуни, но все же обладает высокой степенью коррозионной стойкости. Как правило, они используются, когда в дополнение к коррозионной стойкости требуются хорошие свойства при растяжении. Например, бериллиевая медь достигает наибольшей прочности (до 1400 МПа) среди всех сплавов на основе меди.
• Медно-никелевый сплав. Мельхиор — это медно-никелевые сплавы, обычно содержащие от 60 до 90 процентов меди и никеля в качестве основного легирующего элемента. Два основных сплава 90/10 и 70/30. Также могут содержаться другие укрепляющие элементы, такие как марганец и железо. Мельхиоры обладают отличной стойкостью к коррозии, вызванной морской водой. Несмотря на высокое содержание меди, мельхиор имеет серебристый цвет. Добавление никеля к меди также повышает прочность и коррозионную стойкость, но сохраняет хорошую пластичность.
• Нейзильбер. Нейзильбер, известный также как нейзильбер, никелевая латунь или альпака, представляет собой сплав меди с никелем и часто цинком. Например, медный сплав UNS C75700 из нейзильбера 65-12 обладает хорошей устойчивостью к коррозии и потускнению, а также высокой формуемостью. Нейзильбер назван из-за его серебристого цвета, но он не содержит элементарного серебра, если только не покрыт металлом.

Медь и управление отходами

В настоящее время предпочтительным вариантом окончательного захоронения высокоактивных радиоактивных отходов является глубинное геологическое хранилище (ГГР), представляющее собой подземное захоронение в устойчивых геологических формациях. Кристаллическая порода (гранит, спаянный туф и базальт), соли и глины являются наиболее подходящими образованиями для геологического захоронения. В однократном цикле отработавшее ядерное топливо считается высокоактивными отходами (ВАО) и, следовательно, оно непосредственно захоранивается в хранилище, не подвергаясь каким-либо химическим процессам, где оно будет безопасно храниться миллионы лет. лет, пока его радиотоксичность не достигнет уровня природного урана или другого безопасного эталонного уровня.

Один из возможных вариантов — заключить это отработавшее топливо в медные (сплав CuOFP — бескислородная фосфорсодержащая медь) ампулы и разместить эти канистры в слое бентонитовой глины, в круглой яме глубиной восемь метров и диаметром двухметровой скважины, пробуренной в пещере на глубине 500 метров в кристаллической породе. Месторождения самородной (чистой) меди в мире доказали, что медь, используемая в контейнере для окончательного захоронения, может оставаться неизменной в коренной породе в течение очень долгого времени, если геохимические условия являются подходящими (низкий уровень потока грунтовых вод). Находки древних медных инструментов, которым много тысяч лет, также демонстрируют долговременную коррозионную стойкость меди, что делает ее надежным контейнерным материалом для долгосрочного хранения радиоактивных отходов.

Электролитно-стойкий пек (ETP) медь

Электролитически-стойкий пек-медь, UNS C11000, представляет собой чистую медь (с максимальным содержанием примесей 0,0355%), рафинированную в процессе электролитического рафинирования, и это наиболее широко используемый сорт меди во всем мире. мир. ETP имеет минимальный рейтинг электропроводности 100% IACS и должен иметь чистоту 99,9%. Он имеет содержание кислорода от 0,02% до 0,04% (обычно). Электропроводка является наиболее важным рынком для медной промышленности. Это включает структурную силовую проводку, кабель распределения питания, проводку прибора, кабель связи, автомобильный провод и кабель, а также магнитный провод. Примерно половина всей добываемой меди используется для производства электрических проводов и кабелей. Чистая медь обладает лучшей электропроводностью и теплопроводностью среди всех промышленных металлов. Электропроводность меди 97% от серебра. Из-за гораздо более низкой стоимости и большей распространенности медь традиционно была стандартным материалом, используемым для передачи электроэнергии.

Латунь

Латунь — это общий термин для ряда медно-цинковых сплавов. Латунь может быть легирована цинком в различных пропорциях, в результате чего получается материал с различными механическими, коррозионными и термическими свойствами. Повышенное содержание цинка придает материалу повышенную прочность и пластичность. Латуни с содержанием меди более 63 % являются наиболее пластичными из всех медных сплавов и подвергаются сложным операциям холодной штамповки. Латунь имеет более высокую пластичность, чем бронза или цинк. Относительно низкая температура плавления латуни и ее текучесть делают ее относительно легким материалом для литья. Латунь может иметь цвет поверхности от красного до желтого, от золотого до серебряного в зависимости от содержания цинка. Некоторые из распространенных применений латунных сплавов включают бижутерию, замки, петли, шестерни, подшипники, шланговые муфты, гильзы для боеприпасов, автомобильные радиаторы, музыкальные инструменты, электронную упаковку и монеты. Латунь и бронза являются распространенными конструкционными материалами в современной архитектуре и в основном используются для кровли и облицовки фасадов из-за их внешнего вида.

Например, патронный латунный сплав UNS C26000 (70/30) относится к серии желтой латуни, обладающей самой высокой пластичностью. Патронные латуни в основном изготавливаются методом холодной штамповки, а также легко поддаются механической обработке, что необходимо при изготовлении гильз. Его можно использовать для радиаторных сердечников и резервуаров, корпусов фонарей, светильников, крепежных деталей, замков, петель, компонентов боеприпасов или сантехнических аксессуаров.

Бронза

Бронзы представляют собой семейство сплавов на основе меди, традиционно легированных оловом, но могут относиться к сплавам меди и других элементов (например, алюминия, кремния и никеля). Бронза несколько прочнее латуни, но все же обладает высокой степенью коррозионной стойкости. Как правило, они используются, когда в дополнение к коррозионной стойкости требуются хорошие свойства при растяжении. Например, бериллиевая медь достигает наибольшей прочности (до 1400 МПа) среди всех сплавов на основе меди.

Исторически сложилось так, что сплав меди с другим металлом, например оловом, для получения бронзы впервые начали практиковать примерно через 4000 лет после открытия выплавки меди и примерно через 2000 лет после того, как «природная бронза» стала широко использоваться. Древняя цивилизация находится в бронзовом веке либо путем производства бронзы путем выплавки собственной меди и сплавления с оловом, мышьяком или другими металлами. Бронза или бронзоподобные сплавы и смеси использовались для изготовления монет в течение более длительного периода. до сих пор широко используется для пружин, подшипников, втулок, направляющих подшипников автомобильных трансмиссий и аналогичных фитингов, и особенно распространен в подшипниках небольших электродвигателей. Латунь и бронза являются распространенными конструкционными материалами в современной архитектуре и в основном используются для кровли и облицовки фасадов из-за их внешнего вида.

Свойства медных сплавов

Свойства материалов являются интенсивными свойствами, что означает, что они не зависят от количества массы и могут варьироваться от места к месту в системе в любой момент. В основу материаловедения входит изучение структуры материалов и их связь с их свойствами (механическими, электрическими и т. д.). Как только материаловед узнает об этой корреляции структуры и свойств, он может приступить к изучению относительных характеристик материала в данном приложении. Основными факторами, определяющими структуру материала и, следовательно, его свойства, являются входящие в его состав химические элементы и то, каким образом он был обработан до конечной формы.

Механические свойства медных сплавов

Материалы часто выбирают для различных применений, поскольку они имеют желаемое сочетание механических характеристик. Для структурных применений свойства материалов имеют решающее значение, и инженеры должны их учитывать.

Прочность медных сплавов

В механике материалов прочностью материала называется его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации. Прочность материалов в основном рассматривает взаимосвязь между внешними нагрузками, приложенными к материалу, и возникающей в результате деформацией или изменением размеров материала. Прочность материала – это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации.

Предел прочности при растяжении

• Предел прочности при растяжении электролитно-вязкой пековой (ЭТП) меди составляет около 250 МПа.
• Предел прочности на растяжение патронной латуни – UNS C26000 составляет около 315 МПа.
• Предел прочности при растяжении алюминиевой бронзы – UNS C95400 составляет около 550 МПа.
• Предел прочности на растяжение оловянной бронзы – UNS C90500 – пушечного металла составляет около 310 МПа.
• Предел прочности при растяжении медно-бериллиевого сплава UNS C17200 составляет около 1380 МПа.
• Предел прочности при растяжении мельхиора – UNS C70600 составляет около 275 МПа.
• Предел прочности нейзильбера на растяжение – UNS C75700 составляет около 400 МПа.

Предел прочности при растяжении является максимальным на инженерной кривой напряжения-деформации. Это соответствует максимальному напряжению, которое может выдержать конструкция при растяжении. Предельная прочность на растяжение часто сокращается до «предельной прочности» или даже до «предельной». Если это напряжение применяется и поддерживается, произойдет разрушение. Часто это значение значительно превышает предел текучести (на 50–60 % превышает предел текучести для некоторых типов металлов). Когда пластичный материал достигает предела прочности, он испытывает сужение, когда площадь поперечного сечения локально уменьшается. Кривая напряжение-деформация не содержит более высокого напряжения, чем предел прочности. Несмотря на то, что деформации могут продолжать увеличиваться, напряжение обычно уменьшается после достижения предела прочности. Это интенсивное свойство; поэтому его значение не зависит от размера испытуемого образца. Однако это зависит от других факторов, таких как подготовка образца, наличие или отсутствие поверхностных дефектов, а также температура испытательной среды и материала. Предел прочности при растяжении варьируется от 50 МПа для алюминия до 3000 МПа для очень высокопрочных сталей.

Предел текучести

• Предел прочности электролитно-вязкой пековой (ЭТП) меди находится в пределах 60-300 МПа.
• Предел текучести алюминиевой бронзы – UNS C95400 составляет около 250 МПа.
• Предел текучести оловянной бронзы – UNS C90500 – бронза около 150 МПа.
• Предел текучести медно-бериллиевой – UNS C17200 составляет около 1100 МПа.
• Предел текучести мельхиора – UNS C70600 составляет около 105 МПа.
• Предел текучести нейзильбера – UNS C75700 составляет около 170 МПа.

Предел текучести — это точка на кривой напряжения-деформации, которая указывает предел упругости и начало пластичности. Предел текучести или предел текучести — это свойство материала, определяемое как напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться, тогда как предел текучести — это точка, в которой начинается нелинейная (упругая + пластическая) деформация. До предела текучести материал будет упруго деформироваться и вернется к своей первоначальной форме, когда приложенное напряжение будет снято. Как только предел текучести пройден, некоторая часть деформации будет постоянной и необратимой. Некоторые стали и другие материалы демонстрируют явление, называемое явлением предела текучести. Пределы текучести варьируются от 35 МПа для низкопрочного алюминия до более 1400 МПа для очень высокопрочных сталей.

Твердость медных сплавов

• Твердость по Виккерсу электролитно-вязкого пека (ETP) меди сильно зависит от состояния материала, но находится в пределах 50 – 150 HV.
• Твердость патронной латуни по Бринеллю – UNS C26000 составляет приблизительно 100 МПа.
• Твердость алюминиевой бронзы по Бринеллю – UNS C95400 составляет примерно 170 МПа. Твердость алюминиевых бронз увеличивается с содержанием алюминия (и других сплавов), а также с напряжениями, вызванными холодной обработкой.
• Твердость оловянной бронзы по Бринеллю – UNS C90500 – оружейный металл приблизительно 75 BHN.
• Твердость по Роквеллу меди с бериллием – UNS C17200 составляет примерно 82 HRB.
• Твердость мельхиора по Бринеллю – UNS C70600 приблизительно равна HB 100.

Твердость нейзильбера по Роквеллу

• – UNS C75700 составляет примерно 45 HRB.

Тест на твердость по Роквеллу является одним из наиболее распространенных тестов на твердость при вдавливании, который был разработан для определения твердости. В отличие от теста Бринелля, тестер Роквелла измеряет глубину проникновения индентора при большой нагрузке (большая нагрузка) по сравнению с проникновением, сделанным при предварительном нагружении (незначительная нагрузка). Незначительная нагрузка устанавливает нулевое положение. Прикладывается основная нагрузка, затем ее снимают, сохраняя при этом второстепенную нагрузку. Разница между глубиной проникновения до и после приложения основной нагрузки используется для расчета числа твердости по Роквеллу. То есть глубина проникновения и твердость обратно пропорциональны.