Презентація на тему "Мідь та її сплави"

Мідь та її сплави. Наталія Кліщова. Київський Професійний Коледж Артдизайну

КОЛЬОРОВI МЕТАЛИ – технічна назва всіх металів і їхніх сплавів, крім заліза та заліза сплавів. Їхні властивості визна­чаються особливістю атом. будо­ви. До кольорових металів відносять: алюміній, мідь, цинк, олово, свинець.

Мідь - пластичний метал червонуватого кольору. У надрах землі зустрічається у самородках. Але незважаючи на те, що в земній корі її небагато (0,01%), мідь не розсіяний метал і концентрується у рудах. Густина міді 8,9 г/см 3 , температура плавлення 1083 o C, твердість міді 85 – 115 НВ.

ВластивостіЗа властивостями мідь близька до срібла та золота. На повітрі вона майже не окислюється, має високу пластичність, електро- та теплопровідність.

Лігатура Електропровідність дуже залежить від домішок. Навіть незначний вміст домішок різко зменшує електропровідність міді. Якщо в мідь внести метал з більшою провідністю (наприклад, срібло), то електропровідність зменшиться. Мідь, яка використовується для виготовлення провідників, повинна бути надзвичайно чистою. Очищають її шляхом електролізу. Тому чисту мідь називають електролітичною.

Шкідливі домішки. Шкідливими домішками в міді: вісмут, свинець, сірка та кисень. Вісмут і свинець з міддю утворюють легкоплавкі евтектики, які спричинюють руйнування при обробці тиском у гарячому стані. Допускається у міді вісмуту до 0,002%, а свинцю до 0,005%. Сірка та кисень знижують пластичність міді. Крім того, кисень за певних умов може призвести до «водневої хвороби» міді. Кисень з'єднується з міддю, утворюючи оксид міді, якщо з такої міді виготовити деталь, яка буде працювати в нагрітому стані та присутності водню, то водень проникає на межу зерен і взаємодіє з оксидом міді, утворюючи пари води, які створюють тиск, достатній для розтріскування поверхні деталі.

Сплави на основі міді

Латунь – це сплав міді з цинком. Практичне значення мають латуні з вмістом цинку 42 – 43%. За такого вмісту цинку досягається найбільша пластичність та міцність 

При вмісті цинку до 39% латуні однофазні, до 46% двофазні.Із збільшенням цинку спочатку міцність і пластичність зростають (до 30% цинку). Далі пластичність зменшується, а міцність продовжує рости, але до 45% цинку. Потім і вона різко падає. Це зумовлене появою (при 39% цинку) – β-фазі. При збільшенні вмісту цинку зменшується вартість латуні, покращується міцність, однак різко зменшується корозіостійкість. 

Легуючі елементи (олово, алюміній, марганець, залізо, кремній) змінюють структуру та властивості латунів. За технологічними ознаками латуні, як і всі сплави кольорових металів, поділяються на ліварні та деформовані. Ліварні використовуються для виготовлення фасонних виливків. Деформовані виготовляють у вигляді простих латунів, наприклад Л90 (томпак), Л80 (напівтомпак) та складних латунів ЛАЖ60-1-1, ЛС63-3 та ін. Маркують прості латуні буквою Л та цифрами, що показують вміст міді у відсотках: Л96, Л70 тощо.

Латунь у ювелірній справіУ ювелірній справі широко застосовується двокомпонентний метал латуні. До складу такого сплаву входить мідь та цинк, причому частка міді становить понад 50%.  Найчастіше в ювелірному виробництві використовують:жовту латунь (зміст міді – 67%, вміст цинку – 33%);золотисту латунь (тампак), за зовнішніми ознаками найбільше нагадує золото (зміст міді – 75%, цинку – 25%);зелену (зміст міді – 60%, цинку – 40%).

Латунь у ювелірній справі Склад металу, з якого виробляють металопрокат латуні, маркується буквою «Л».  Після букви «Л» стоїть цифра, значення якої збігається із відсотковим вмістом міді у сплаві.  У ювелірній справі можна використовувати різний прокат: латунну сітку, лист з латуні, латунний пруток.  Сплави з латуні деформуються при температурних впливах (до 300 С), а тонкий дріт можна зігнути без нагрівання.

Бронза – це сплави міді з оловом, алюмінієм, кремнієм, марганцем, свинцем, берилієм. Маркуються бронзи літерами Бр і літерами, якими позначаються елементи, що входять до неї. Після літер стоять цифри, які у відсотках показують кількість цих елементів. Наприклад, марка Бр. ОЦС5-5-5 означає, що бронза вміщує олова, свинцю та цинку по 5%.

Види бронз

Олов'яні бронзи – використовувалися ще в давні часи (бронзовий вік) для виготовлення предметів праці та побуту. Підлягають термічній обробці. Деформовані бронзи для підвищення пластичності відпалюють при 700 – 750 o C (з наступним швидким охолодженням), а виливки для зняття внутрішніх напруг відпалюють при 550 o C. З вмістом олова близько 10% мають високі антифрикційні якості. Для здешевлення додають 5 – 10% цинку. Він розчиняється у міді і суттєво не змінює структуру. Для кращої обробки в бронзу додають 3 – 5% свинцю, що спричинює подрібнення стружки. Фосфор вводять у бронзу для її розкислення.

Алюмінієва бронза При нормальній температурі в міді може розчинятися близько 9% алюмінію і утворити однофазний α-твердий розчин. Тому на практиці використовуються алюмінієві бронзи з вмістом алюмінію 9 – 11%. Бронзи, які мають більше 10% алюмінію, гартують з нагріванням до 900 o C. Після гартування утворюється орієнтована структура з іголками, подібними до мартенсітних у сталі. Це спричинює зростання міцності та твердості бронзи, проте падає пластичність. Алюмінієві бронзи часто легують залізом, нікелем, марганцем тощо. Це покращує механічні властивості алюмінієвих бронз. З алюмінієвих бронз виготовляють зубчасті колеса, сальники, деталі турбін, електропровідні пружини тощо. Вони добре працюють в умовах знесення, підвищеного тиску і навіть підвищених температур. Бронзі з вмістом заліза є найбільш міцними. Поєднання міцності, високої хімічної стійкості та антифрикційних властивостей робить їх цінними матеріалами для виготовлення різних втулок, сідел клапанів, шестерень, тобто відповідальних деталей.

Марганцеві бронзи мають порівняно невисокі механічні властивості, але добре протистояти корозії.

Свинцеві бронзи відрізняються високою корозіостійкістю та теплопровідністю (в чотири рази більшою, ніж у олов'яних бронз). Застосовуються для високонавантажених підшипників з великим навантаженням.

Берилієві бронзи після термообробки мають високі механічні властивості – велику межу пружності, хорошу корозіостійкість та теплостійкість. Використовують у приладобудуванні для виготовлення відповідальних пружин, мембран, вона є іскронебезпечною, тому з неї виготовляють електричні контакти та ударний інструмент, яким можна працювати у вибухонебезпечних середовищах. Проте, її використання обмежується дорожнечею берилією.

Кремнієві бронзи використовують замість дорогих берилієвих. Їх властивості дещо нижчі, ніж у берилієвих, але вищі ніж у олов'янистих. Виготовляють відповідальні деталі, які працюють у важких умовах температури та тренування. З них виготовляють смуги, прутки, втулки, клапани, плоскі та круглі пружини.

Нейзильбери (мідь – нікель – цинк) мають колір близький до срібла. Вони добре протистоять атмосферній корозії. Їх використовують у приладобудуванні та при виробництві годинників.

Мельхіори (мідь – нікель та незначна кількість добавки залізу та марганцю) дуже корозіїєстійкі, навіть у морській воді.Їх використовують для виготовлення теплообмінних апаратів, ювелірних виробів.