Медные сплавы

Медь имеет кубическую гранецентрированную решетку (а = 0,3607 нм), диамагнитна, при нагреве и охлаждении не имеет полиморфных превращений. Медь и ее сплавы обладают высокой электро- и теплопроводностью. Ниже приведены некоторые свойства меди:

Медные сплавы

По объему производства среди цветных металлов медь занимает третье место после алюминия. Медь применяют для изготовления фасонных отливок - фурм для доменных печей и кислородно-конвертерных сталеплавильных печей, а также токопроводящих фасонных изделий в радио- й электротехнической промышленности.

Медь обладает высокими коррозионными свойствами. Она устойчива на воздухе, в пресной и морской воде, в химически агрессивных средах. Медь сохраняет высокие свойства при пониженных температурах, поэтому ее применяют в криогенной технике. Медь обладает хорошей технологичностью на всех операциях пластической обработки полуфабрикатов, прекрасно полируется, паяется, сваривается. К недостаткам меди относятся дефицитность, высокая стоимость, большая плотность и относительно невысокая удельная прочность (особенно при повышенных температурах), невысокие литейные свойства (большая линейная и объемная усадка), горячеломкость. Медь трудно обрабатывается резанием.

Получение отливок из сплавов меди литьем под давлением из-за низкой стойкости пресс-форм находит ограниченное применение. В США из сплавов меди изготовляют только 1 % отливок от общего выпуска. При литье латуни в качестве материала пресс-форм применяют сплавы молибдена и вольфрама, что повышает стойкость пресс-форм.

Из медных сплавов для литья под давлением применяют главным образом латуни, которые по сравнению с бронзами обладают лучшей жидкотекучестью и значительно меньшей усадкой. Наиболее широко используют латуни типа CuZn13Si14, CuZn12Si4Pb2 и CuZn37Pb2.

Химический состав и механические свойства латуней, применяемых для литья под давлен ием приведены в табл.11. Кремнистые латуни ЛК80-ЗЛ и ЛКС80-3-3 обладают низкой для медных сплавов температурой плавления, хорошей жидкотекучестью, малым интервалом кристаллизации, хорошей обрабатываемостью резанием. Присадка свинца в латуни ЛКС80-3-3 улучшает обрабатываемость и повышает антифрикционные свойства. Свинцовистую латунь ЛС59-1Л применяют в тех случаях, когда требуется хорошая обрабатываемость резанием. Детали с высокой коррозионной стойкостью можно изготовлять из марганцовисто-железистой латуни ЛМцЖ55-3-1.

Ниже рассмотрено влияние легирующих элементов и вредных примесей на структуру и свойства латуней при литье их под давлением.

Цинк, содержащийся в латунях примерно до 38 %, образует а-твердый раствор. Дальнейшее увеличение содержания цинка приводит к образованию хрупких фаз, Ϭ и ε, делающих сплавы непригодными для промышленного применения. При быстром охлаждении латуни ЛС59-1Л, содержащей 38 % Zn, образуется двухфазная структура α + β (рис.5). Максимальное удлинение имеют сплавы, содержащие 30-32 %Zn, т.е. как раз те сплавы, в структуре которых отсутствует р фаза.

Кремний (~ 4 %) растворяется в меди при 400 °С. До тех пор, пока вводимый кремний полностью входит в a-твердый раствор, сплав

Таблица 11. Химический состав и механические свойства латуней (ГОСТ 17711-93), применяемых для литья под давлением

Медные сплавы

остается вязким, имеет большое удлинение и не слишком большое сопротивление разрыву. С увеличением содержания кремния и появлением в структуре второй составляющей сплав становится более твердым, удлинение его уменьшается, а сопротивление разрыву растет.

Свинец не растворим в латуни. При добавке свинца он располагается по границам зерен твердого раствора, изолируя их друг от друга. Свинец облегчает обработку отливок резанием. У латуни, не содержащей свинца, стружка из-за высокой вязкости материала получается длинной и запутывается около резца.

Медные сплавы

Олово и сурьма является вредными примесями, увеличивающими хрупкость сплава. Сурьма обладает ничтожной растворимостью в α-фазе и уже при малых концентрациях в сплаве (до 0,1 %) выпадает в виде хрупкого металлического соединения Cu2Sb образующего на границах зерен тонкую сплошную сетку.

Медные сплавы

Марганец значительно растворим в меди - до 20 % при комнатной температуре. В латунях он плохо растворяется в α-фазе и образует новую богатую марганцем составляющую. В небольших количествах (до 1 %), марганец улучшает механические свойства отливок и повышает сопротивляемость коррозии.

Железо весьма незначительно растворяется в латуни. С повышением его содержания появляется железистая составляющая, которая ухудшает механические свойства отливок и обрабатываемость резанием.

Алюминий, входящий в состав латуней ЛК80-ЗЛ, Л КС 80-3-3 и ЛС59-1Л в виде примеси, увеличивает прочность отливок и одновременно снижает их удлинение.

Благодаря совершенствованию систем автоматического терморегулирования и термостатирования формы появилась возможность изготовлять ЛПД не только кремнистые латунные детали, но и детали из бронзы БрАЖНМ9-9-4-1-1. Отливают под давлением детали судовой аппаратуры, предназначенные для работы в морской воде.

Смотрите также