Значение МЕДНЫЕ СПЛАВЫ в Большой советской энциклопедии, БСЭ

МЕДНЫЕ СПЛАВЫ

сплавы , сплавы на основе меди. М. с. - первые металлические сплавы, созданные человеком (см. Бронзовый век ). Примерно до сер. 20 в. по мировому производству М. с. занимали 1-е место среди сплавов цветных металлов, уступив его затем алюминиевым сплавам. Со многими элементами медь образует широкие области твёрдых растворов замещения, в которых атомы добавки занимают места атомов меди в гранецентрированной кубической решётке. Медь в твёрдом состоянии растворяет до 39 % Zn, 15,8 % Sn, 9,4 % Al, a Ni - неограниченно. При образовании твёрдого раствора на основе меди растут её прочность и электросопротивление, снижается температурный коэффициент электросопротивления, может значительно повыситься коррозионная стойкость, а пластичность сохраняется на достаточно высоком уровне. При добавлении легирующего элемента свыше предела растворимости образуются соединения, в частности электронные, т. е. характеризующиеся определённой электронной концентрацией (отношением суммарного числа валентных электронов к числу атомов, которое может быть равно 3/2, 21/13 или 7/4). Этим соединениям условно приписывают формулы CuZn, Cu5Sn, Cu31Sn8, Cu9Al4, CuBe и другие. В многокомпонентных М. с. часто присутствуют сложные металлические соединения неустановленного состава, которые значительно твёрже, чем раствор на основе меди, но весьма хрупки (обычно в двухфазных и многофазных М. с. доля их в структуре намного меньше, чем твёрдого раствора на основе меди).

М. с. получают сплавлением меди с легирующими элементами или с промежуточными сплавами - лигатурами, содержащими легирующие элементы. Для раскисления (восстановления окислов) широко применяют введение в расплав малых добавок фосфора (десятые доли %). М. с. подразделяют на деформируемые и литейные. Из деформируемых М. с. отливают (в изложницы или непрерывным методом) круглые и плоские слитки, которые подвергают горячей и холодной обработке давлением: прокатке, прессованию через матрицу или волочению для производства листов, лент, прутков, профилей, труб и проволоки. М. с. хорошо обрабатываются давлением, и деформированные полуфабрикаты составляют основную долю всего объёма их производства. Литейные М. с. обладают хорошими литейными свойствами, из них отливкой в земляные и металлические формы получают фасонные детали, а также декоративно-прикладные изделия и скульптуру (см. Бронза в искусстве).

Механические свойства М. с. изменяются в широких пределах при холодной обработке давлением и при отжиге. Холодной деформацией можно увеличить твёрдость и предел прочности М. с. в 1,5-3 раза при одновременном снижении пластичности (см. Наклёп ), а последующий рекристаллизационный отжиг позволяет частично или полностью (в зависимости от температуры и его продолжительности) восстановить исходные (до деформации) свойства (см. Термическая обработка ). Смягчающий отжиг М. с. после холодной обработки давлением проводят при 600-700 |С. Большинство М. с. не подвергают упрочняющей термической обработке (закалке и старению), так как эта обработка или в принципе невозможна, если сплав при всех температурах однофазен, или величина упрочнения очень мала. Для создания термически упрочняемых М. с. используют такие легирующие элементы, которые образуют с медью или между собой интерметаллические соединения (например, CuBe, NiBe, Ni3Al), растворимость которых в твёрдом растворе на базе меди с понижением температуры уменьшается. При закалке таких сплавов образуется пересыщенный твёрдый раствор, из которого при искусственном старении выделяются дисперсные интерметаллические соединения, упрочняющие М. с.

М. с. подразделяют на латуни , бронзы и медно-никелевые сплавы . В латунях главной добавкой является цинк, в бронзах - любой элемент, кроме цинка и никеля. Промышленные марки выпускаемых в СССР М. с. начинаются с первых букв их названий - Л (латуни), Бр. (бронзы) и М (медно-никелевые сплавы). Легирующие элементы обозначают следующими буквами: А - алюминий, Н - никель, О - олово, Ц - цинк, С - свинец, Ж - железо, Мц - марганец, К - кремний, Ф - фосфор, Т - титан. В марке простой (двойной) латуни цифры указывают ср. содержание меди. Например, латунь Л90 содержит 90 % Cu и 10 % Zn. В марке многокомпонентной латуни первые цифры указывают среднее содержание меди, а последующие - легирующих элементов. Например, латунь ЛАН59-3-2 содержит 59 % Cu, 3 % Al и 2 % Ni (остальное цинк). В марках бронз и медно-никелевых сплавов буквы и соответствующие им цифры указывают содержание легирующих элементов. Например, бронза Бр. АЖМц10-3-1,5 содержит 10 % Al, 3 % Fe и 1,5 % Mn. Буква Л в конце марки М. с. обозначает, что он предназначен для фасонного литья (например, ЛК80-3Л). Состав, типичные механические свойства и примерное назначение М. с. приведены в таблицах 1-3. Все М. с. отличаются хорошей стойкостью против атмосферной коррозии. Кислород при комнатной температуре не действует на М. с.; окись углерода с ними не реагирует. Незагрязнённый пар, сухой или влажный действует на бронзы очень слабо. Сероводород уже при незначительной влажности и особенно при повышенных температурах сильно реагирует с М. с. Азотная и соляная кислоты действуют на латуни и оловянные бронзы очень сильно, серная - значительно слабее.

Таблица 1 . - Состав, типичные механические свойства* и назначение латуней (1 Мн/м2 ' 0,1 кгс/мм2 )

Марка сплава

Состав

Предел прочности sb, Мн/м2

Относительное удлинение d, %

Твердость HB , Мн/м2

Примерное назначение

Л96

95-97% Cu, остальное Zn

240

470

Радиаторные трубки

Л90

88-91% Cu, остальное Zn

260

530

Листы и ленты для плакировки

Л80

79-81% Cu, остальное Zn

320

540

Проволочные сетки и целлюлозно-бумажной промышленности, сильфоны

Л68

67-70% Cu, остальное Zn

320

550

Изделия, получае-

мые холодной штамповкой и глубокой вытяжкой

Л63

62-65% Cu, остальное Zn

330

560

Полосы, листы, лента, проволока, трубы, прутки

ЛА77-2

76-79% Cu, 1,75-2,5% Al, остальное Zn

400

600

Конденсаторные трубы

ЛАЖ60-1-1

58-61% Cu, 0,75-1,5% Al, 0,75-1,5% Fe, 0,1-0,6% Mn,остальное Zn

450

950

Трубы и прутки

ЛАЖМц66-6-3-2

64-68% Cu, 6-7% Al,

2-4% Fe, 1,5-2,5% Mn,остальное Zn

650

1600

Литые массивные червячные винты, гайки нажимных винтов

ЛАН59-3-2

57-60% Cu, 2,5-3,5% Al, 2-3% Ni, остальное Zn

380

750

Трубы и прутки

ЛЖМц59-1-1

57-60% Cu, 0,6-1,2% Fe, 0,5-0,8% Mn, 0,1-0,4% Al, 0,3-0,7% Sn, остальное Zn

450

880

Полосы, проволока, прутки и трубы

ЛН65-5

64-67% Cu, 5-6,5% Ni, остальное Zn

400

700

Манометрические трубки, конденсаторные трубы

ЛО70-1

69-71% Cu, 1-1,5% Sn, остальное Zn

350

590

Конденсаторные трубы, теплотехническая аппаратура

ЛС74-3

72-75% Cu, 2,4-3% Pb, остальное Zn

350

570

Детали часов, автомобилей

ЛК80-3Л

79-81% Cu, 2,5-4,5% Si, остальное Zn

300

1050

Арматура, подвергающаяся действию воды, детали судов

ЛКС80-3-3

79-80% Cu, 2,5-4,5% Si, 2-4% Pb, остальное Zn

350

950

Литые подшипники и втулки

* Свойства деформируемых латуней указаны для отожжённого состояния.

Таблица 2 . - Состав, типичные механические свойства* и назначение бронз (1 Мн/м2 ' 0,1 кгс/мм2 )

Марка сплава

Состав

Предел прочности sb, Мн/м2

Относительное удлинение d, %

Твердость HB , Мн/м2

Примерное назначение

Бр. ОФ10-1

9-11% Sn, 0,8-1,2% P

250

900

Подшипники, шестерни, венцы, втулки

Бр. ОФ4-0,25

3,5-4% Sn, 0,2-0,3% P

340

600

Трубки для манометрических пружин

Бр. ОЦС5-5-5

4-6% Sn,

4-6% Zn,

4-6% P

150

600

Антифрикционные детали и арматура

Бр. ОЦСН3-7-5-1

2,5-4% Sn, 6-9,5% Zn, 3-6% Pb, 0,5-2% Ni

180

600

Арматура, работающая в морской и пресной воде, в атмосфере пара

Бр. А7

6-8% Al

420

700

Пружины и пружинящие детали

Бр. АЖ9-4

8-10% Al,

2-4% Fe

600

1100

Шестерни, втулки, сёдла клапанов

Бр. АЖМц10-3-1,5

9-11% Al, 2,4% Fe,

1-2% Mn

610

1300

Шестерни, втулки, подшипники

Бр. АЖН10-4-4

9,5-11% Al, 3,5-5,5% Fe, 3,5-5,5% Ni

600

1500

Шестерни, сёдла клапанов

Бр. АМц9-2

8-10% Al, 1,5-2,5% Mn

400

1600

Детали морских судов, электрооборудования

Бр. Мц5

4,5-5,5% Mn

340

800 Поковки

Бр. Б2

1,9-2,2% Be, 0,2-0,5% Ni

1350

1,5

3500

Пружины и пружинящие детали в авиации и приборостроении

Бр. КН1-3

0,6-1,1% Si, 2,4-3,4% Ni, 0,1-0,4% Mn

600

1800

Направляющие втулки и другие детали ответственного назначения

Бр. С30

27-33% Pb

450 Сальники

* Свойства сплавов Бр. ОФ10-1, Бр. ОЦС5-5-5, Бр. ОЦСН3-7-5-1 и Бр. С30 указаны для отливок в земляные формы, сплавов Бр. Б2 и Бр. КН1-3 - для обработанных давлением изделий, подвергнутых закалке, соответственно при 780 и 850 |С и старению соответственно при 320 |С (2 ч ) и 450 |С (4 ч ), остальных сплавов - для отожжённого состояния после обработки давлением.

Таблица 3 . - Состав, типичные механические свойства* и назначение медно-никелевых сплавов (1 Мн/м2 ' 0,1 кгс/мм2 )

Марка и наименование сплава

Состав

Предел прочности sb, Мн/м2

Относительное удлинение d, %

Твердость HB , Мн/м2

Примерное назначение

МН19 (мельхиор)

18-20% Ni+Co

350

700

Изделия, получаемые штамповкой и чеканкой

МНЖМц30-0,8-1 (мельхиор)

29-33% Ni+Co,

0,8-1,3% Mn,

0,6-1% Fe

380

700

Конденсаторные трубы для судостроения, трубы термостатов

МНЦ15-20 (нейзильбер)

13,5-1,5% Ni+Co,

18-22% Zn

400

700

Детали приборов точной механики, посуда

МНМц43-0,5 (копель)

42,5-44% Ni+Co,

0,1-1% Mn

400

850

Проволока для термопар

МНМц40-1,5 (константан)

39-41% Ni+Co,

1-2% Mn

450

800

Проволока для реостатов, термопар

* Свойства указаны для отожжённого состояния.

М. с. используют как конструкционные, пружинные, антифрикционные и коррозионностойкие материалы, сплавы с высокой электро- и теплопроводностью, с высоким электросопротивлением и низким термическим коэффициентом электросопротивления, сплавы для термопар, художественного литья и посуды. М. с. применяют в общем машиностроении, авиа-, авто- и судостроении, на железнодорожном транспорте, в электротехнической промышленности, приборостроении, в производстве водяной и паровой арматуры и других изделий.

Лит.: Бочвар А. А., Металловедение, 5 изд., М., 1956; Смирягин А. П., Промышленные цветные металлы и сплавы, 2 изд., М., 1956.

И. И. Новиков.

Большая советская энциклопедия, БСЭ. 2012