Мідь та її ссплави, застросування в приладобудуванні

Мідь – пластичний метал, світло-червоного кольору. Відносно

легко відновлюється з руди. Мідь має температуру плавлення 1083°С,

густина – 8,94г/см³

-Тип гратки – ГЦК, із періодом а=0,3615 нм, діаметр атома – dCu=0,256 нм. Границя міцності складає 200-250 МПа, відносне подовження (d) – 50 %, звуження (y) – 75 %, рівень пластичності та міцність залежать від ступеня чистоти металу. Цей метал застосовується в багатьох галузях промисловості, у чистому вигляді широко застосовується в електротехніці та приладобудуванні. До особливостей цього металу відносяться висока тепло- та електропровідність. Питома теплопровідність при 20°С складає 387 Вт/(м×К). Питомий електроопір 1,72×10^-6 Ом×см. Міді притаманна висока корозійна стійкість у звичайних умовах та в морській воді, стійкість у сірчаних газах є низькою, у вологому повітрі утворюється закис Cu₂O. До недоліків міді відносять високу густину порівняно із сталями. Мідь добре обробляється тиском але через високу в’язкість погано піддається різанню. Мідь задовільно зварюється та добре паяється. Із підвищенням температури міцність міді зменшується і спостерігається зростання пластичності. Холодна пластична деформація сприяє підвищенню твердості, реалізується явище наклепу, утворюється

текстура деформації. Пластичність міді після холодної деформації може бути відновлена проведенням рекристалізаційного відпалення при температурі 500-600°С.

Чиста мідь маркується буквою та цифрою: М0 – (99,95% Cu), M1 – (99,9% Cu), M0б – мідь підвищеної чистоти (без кисню). Мідь технічної чистоти використовується у вигляді листів, труб, дроту. Для

виготовлення провідників електричного струму застосовують М0, М1, для електронної техніки – М0б.

Сплави міді

За способом виготовлення мідні сплави поділяють на деформовні та ливарні, в залежності від змін при ТО – сплави, що зміцнюються термообробкою, та сплави, що не зміцнюються при термічній обробці. За хімічним складом мідні сплави поділяють на латуні, бронзи та мідно-нікелеві сплави.

Латуні – сплави міді, в яких основним легуючим елементом виступає цинк. Позначаються буквою Л та цифрами, що вказують середній вміст міді (Л80 містить 80% міді, решта (20%) – цинк). При наявності в латуні легуючих елементів, вони позначаються літерами: С – свинець, О – олово, Ж – залізо, А – алюміній, К – кремній, Мц – марганець, Мг – магній, Н – нікель, Ф – фосфор. Цифра після букви вказує середній вміст кожного легуючого елемента в латуні у відсотках. Вміст цинку в латунях не зазначають, за винятком ливарних (ЛЦ40С1: ливарна латунь, з вмістом Zn 40% та 1% Pb, решта 59% – мідь). ЛАЖМц66-6-3-2 – деформовна латунь, що містить 66% Cu, 6% Al, 3% Fe, 2% Mn, решта – 23% Zn.

Латуні добре піддаються деформуванню, широко застосовуються при виготовленні катаного напівфабрикату (стрічка, дріт, профіль). Обробка тиском при кімнатній температурі двофазних латуней ускладнена наявністю крихкої складової (b¢-фази), тому найчастіше їх деформують при підвищених температурах (вище 454-468°С), коли існує більш пластична b-фаза (не впорядкована). Недоліком латуней є схильність до корозійного розтріскування у вологій атмосфері („сезонне розтріскування”), якщо в металі після деформації збереглися залишкові напруження. Найчастіше це явище спо-

стерігається в латунях, що містять понад 20% Zn. Запобігає появі цього недоліку відпалення напівфабрикатів при 270-300°С. Для поліпшення властивостей латуні додатково легують алюмінієм, марганцем, залізом, нікелем, оловом, свинцем, кремнієм, вміст яких коливається від 1 до 4%.

 

Бронзи – сплави міді з оловом, алюмінієм, берилієм, свинцем, кремнієм, марганцем, тобто сплави, в яких основним легуючим елементом не є цинк або нікель. Бронзи позначають буквами Бр, потім вказують основні легуючі елементи та їх вміст в сплаві. Цинк позначають– Ц, фосфор – Ф, берилій – Б, хром – Х.

БрОЦСН 3-7-5-1 – це бронза, що містить 3% Sn, 7% Zn, 5% Pb, 1% Ni, решта – мідь.

Переваги олов’яних бронз: За корозійною стійкістю в морській воді - кращі за мідь та латуні. Мають низьку ливарну усадку (»1%) – використовуються для складних відливок із значною різницею у пере-

різах. Бронзи з наявністю в структурі евтектоїда (a+d) забезпечують стійкість до зносу і використовуються як антифрикційний матеріал.

Алюмінієві бронзи. Алюмінієві бронзи за рівнем механічних властивостей близькі до олов’яних, водночас, вони мають певні переваги: нижчу вартість, велику щільність відливок, кращу рідкотекучість, більшу міцність та жароміцність, вищій рівень корозійної стійкості, не утворюють іскор при ударі.

Недоліками цих бронз є значна усадка при кристалізації, схильність до утворення стовпчатих кристалів та сильне окислення розплаву, що спричиняє шиферний злам у деформованих напівфабрикатах.

Кремнієві бронзи мають високі пружні та антифрикційні властивості. Добре обробляються тиском, зварюються з бронзами та сталлю, не утворюють іскор при ударі. Недолік – поглинання газів.

Берилієві бронзи поєднують високу міцність та стійкість в корозійних умовах, високі пружні властивості, тепло- та електропровідність, опір втомі; використовуються у відповідальних випадках при виготовленні пружин, мембран, пружинних контактів та в електронній техніці. Використання цих бронз обмежується високою вартістю берилію та його токсичністю.

Свинцеві бронзи. Сплави характеризуються високими антифрикційними властивостями, застосовуються при виготовленні підшипників ковзання потужних турбін, авіаційних двигунів, дизелів, тощо. До переваг цих матеріалів належать висока теплопровідність, здатність витримувати нагрівання до 300-320°С, що є важливим для швидкохідних машин

Магній та його слави

Магній та його сплави.

Магній (Mg) – лужноземельний метал світло-сірого кольору. Температура плавлення магнію 650°С, густина – r=1,74 г/см3 Магній має низькі показники теплопровідності та пластичності. При температурах від 20 до 200°С зсув при деформації є можливим лише у площині базису. Деформація може здійснюватися ков-

занням або двійникуванням. При температурах, що перевищують 200-300°С, з’являються додаткові площини ковзання і двійникування та і пластичність зростає, тому деформація магнію пе-

реважно проводиться в діапазоні 350-450°С. Рівень міцності магнію вищий за міцність алюмінію (sв»180 МПа). Магній має низьку корозійну стійкість, плівка окислу MgO, що утворюється при взаємодії з повітрям, не забезпечує захисних властивостей. Магній та його сплави прискорено кородують в електролітах при контакті з іншими металами, що пов’язано зі значним електронегативним зарядом. При легуванні магнію цирконій та марганець підвищують корозійну стійкість; залізо, мідь, кремній та нікель – погіршують. При температурі вище 500-550°С магній здатний самовільно спалахувати, горіння відбувається дуже швидко. Магнієві сплави задовільно зварюються, легко оброблюються різанням. Технічно чистий магній маркують: Мг90, Мг95, Мг96. Магній чутливий до наявності домішок. Залізо, натрій та калій практично не

Розчиняються в магнії, не утворюють сполук і виділяються майже у чистому вигляді. Кремній, мідь та нікель утворюють нерозчинні в твердому стані сполуки, що виділяються на межах зерен. Найбільш

Шкідливими вважаються домішки заліза, міді та нікелю. чистому вигляді.

За способом виготовлення напівфабрикатів та виробів магнієві сплави поділяють на дві основні групи:

- деформовні – для виготовлення напівфабрикатів тиском (МА5, МА6);

- ливарні – для отримання деталей методами фасонного лиття (МЛ5).

За температурою експлуатації сплави на основі магнію поділяють на групи:

- призначені для роботи при звичайних температурах (сплави загального призначення);

- жароміцні (призначені для тривалої експлуатації при температурах до 200°С);

- високожароміцні (для тривалої експлуатації при температурах до 250–300°С);

- призначені для роботи при кріогенних температурах.

Деформовні магнієві сплави

Призначені для виготовлення прутків, смуг, профілю. Внаслідок особливості будови (ГЩП-гратка) магнієві сплави малопластичні при звичайних температурах. При підвищенні температури до 200–300°С з’являються додаткові системи ковзання, внаслідок чого зростає пластичність.

За хімічним складом ливарні сплави на основі магнію близькі до деформовних. Основні легуючі елементи: алюміній, цинк, марганець, кремній, церій, цирконій. Рівень механічних властивостей ливарних сплавів нижчий, порівняно з магнієвими деформованими сплавами. Певне підвищення властивостей ливарних сплавів пов’язано з подрібненням зерна. Існують різні способи впливу на розміри зерен: перегрі-