Медь и сплавы на ее основе: латуни, бронзы. Их свойства, применение, классификация

метки: Материаловедение, Основа, Скачать, Осаждение, Химический, Характеристика, Применение, Цветной

Медь относится к группе цветных металлов, наиболее широко применяемых в промышленности. Порядковый номер меди в периодической системе Д. И. Менделеева — 29, атомный вес А = 63,57. Медь имеет гранецентрированную кубическую решетку (ГЦК) с периодом а = 3,607 Å.

Удельный вес меди g = 8,94 г/см3, температура плавления — 1083 0С. Чистая медь обладает высокой тепло — и электропроводностью. Удельное электрическое сопротивление меди 0,0175 мкОм×м, теплопроводность l = 395 Вт/(м×град).

Предел прочности sв = 200…250 МПа, твердость 85…115 НВ, относительное удлинение d = 50 %, относительное сужение y = 75 %.

Медь — немагнитный металл. Она обладает хорошей технологичностью: обрабатывается давлением, резанием, легко полируется, хорошо паяется и сваривается, имеет высокую коррозионную стойкость. Основная область применения — электротехническая промышленность.

Электропроводность меди существенно понижается при наличии даже очень небольшого количества примесей. Поэтому в качестве проводникового материала применяют в основном особо чистую медь М00 (99,99 %), электролитическую медь М0 (99,95 %), М1 (99,9 %).

Марки технической меди М2 (99,7 %), М3 (99,5 %), М4 (99,0 %).

В зависимости от механических свойств различают медь твердую, нагартованную (МТ) и медь мягкую, отожженную (ММ).

Вредными примесями в меди являются висмут, свинец, сера и кислород. Действие висмута и свинца аналогично действию серы в стали; они образуют с медью легкоплавкие эвтектики, располагающиеся по границам зерен, что приводит к разрушению меди при ее обработке давлением в горячем состоянии (температура плавления эвтектики соответственно 270 0С и 326 0С).

Сера и кислород снижают пластичность меди за счет образования хрупких химических соединений Сu2O и Сu2S.

В качестве конструкционного материала технически чистую медь применяют редко, так как она имеет низкие прочностные свойства, твердость. Основными конструкционными материалами на основе меди являются сплавы латуни и бронзы. Для маркировки медных сплавов используют следующее буквенное обозначение легирующих элементов:

• О — олово; Ц — цинк; Х — хром;
• Ж — железо; Н — никель; С — свинец;
• К — кремний; А — алюминий; Ф — фосфор;
• Мц — марганец; Мг – магний; Б – бериллий.

Латуни

Латуни — это медные сплавы, в которых основным легирующим элементом является цинк.

В зависимости от содержания цинка латуни промышленного применения бывают:

Курсовая работа медные сплавы в транспортостроении

... отнимает кислород у закиси меди Cu2O с образованием паров воды. В металле возникают области с высоким давлением, вызывающим разрушение материала. Сплавы меди с цинком называют латунями, томпаками (до 10% Zn) ...

1. однофазные a — латуни, содержащие до 39 % цинка (это предельная растворимость цинка в меди);
2. двухфазные (a+b|)- латуни, содержащие до 46 % цинка;
3. однофазные b|- латуни ,содержащие до 50 % цинка.

Однофазные a- латуни пластичны, хорошо обрабатываются резанием, давлением при температурах ниже 300 0С и выше 700 0С (в интервале от 300 0С до 700 0С — зона хрупкости).

С увеличением содержания цинка прочность латуней повышается. В латунях b|- фаза представляет собой упорядоченный твердый раствор на базе электронного соединения СuZn с решеткой ОЦК, она хрупкая и прочная. Поэтому, чем больше в латунях b|- фазы, тем они прочнее и менее пластичны. Практическое применение имеют латуни с содержанием цинка до 42…43 %.

Латуни, обрабатываемые давлением, маркируются буквой Л (латунь), после которой ставятся буквенные обозначения легирующих элементов; цифры, следующие за буквами, указывают содержание меди и количество соответствующего легирующего элемента в процентах. Содержание цинка определяется по разности от 100 %. Например, латунь Л62 содержит 62 % Сu и 38 % Zn. Литейные латуни маркируются буквой Л, после которой ставится содержание цинка и других легирующих элементов в процентах. Количество меди определяется по разности от 100 %. Например, латунь ЛЦ36Мц20С2 содержит 36 % Zn, 20 % Mn, 2 % Pb и 42 % Сu.

К однофазным a — латуням относятся Л96 (томпак), Л80 (полутомпак), Л68, имеющая наибольшую пластичность (d = 56 %).

Двухфазные (a+b|) — латуни марок Л59 и Л60 имеют меньшую пластичность в холодном состоянии, но большую прочность и износостойкость. Однофазные имеют после отжига sв = 250…350 МПа и d = (50…56) %, двухфазные — sв = 400…450 МПа и d = (35…40 %).

Для повышения механических свойств и коррозионной стойкости латуни могут легироваться оловом, алюминием, марганцем, кремнием, никелем, железом и др.

Введение легирующих элементов (кроме никеля) уменьшает растворимость цинка в меди и способствует образованию b|- фазы, поэтому такие латуни чаще двухфазные (a+b|).

Никель увеличивает растворимость цинка в меди, и при достаточном его содержании латунь из двухфазной становится однофазной. Свинец облегчает обрабатываемость резанием и улучшает антифрикционные свойства. Сопротивление коррозии повышают Al, Zn, Si, Mn, Ni, Sn.

В морском судостроении применяются оловянистые ”морские” латуни, например, ЛО70-1 (70 % Сu, 1 % Sn, 29 % Zn).

Она используется для изготовления конденсаторных трубок, деталей теплотехнической аппаратуры.

Алюминиевые латуни

используют для изготовления конденсаторных трубок, цистерн, втулок, а также для изготовления коррозионно-стойких деталей, работающих в морской воде. Марки латуней: ЛА77-2, ЛАЖ60-1-1, ЛАН59-3-2 (в электрических машинах, в хим. машиностроении).

Из латуни ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5 изготовляют цельнотянутые круглые трубы для производства манометрических трубок и пружин в приборах повышенного класса точности. С помощью закалки и старения sв достигает 700 МПа.

Марганцевые латуни

кроме хороших механических и технологических свойств (обрабатываются давлением в холодном и горячем состоянии) обладают высокой коррозионной стойкостью в морской воде, хлоридах и перегретом паре. Латуни ЛМц 58-2 и ЛМцА 57-3-1 применяются в основном для изготовления крепежных изделий арматуры.

Кремнистые латуни

характеризуются высокой прочностью (sв до 640 МПа), пластичностью и вязкостью до минус 183 0С. Латунь ЛК80-3 применяют для изготовления арматуры, деталей приборов в судо- и общем машиностроении.

Исследование влияния режимов термической обработки на свойства ...

... до изготовления самых сложных теплообменников в энергетике [ 1 ]. 1. Латуни. Общая характеристика, классификация Латунь — это двойной или многокомпонентный сплав на основе меди, где основным легирующим элементом является цинк, иногда ...

Свинцовистые латуни

отлично обрабатываются резанием и обладают высокими антифрикционными свойствами. Латуни ЛС60-1, ЛС59-1 применяют для изготовления крепежных деталей , зубчатых колес, втулок.

Никелевая латунь

обладает повышенными механическими (sв до 785 МПа) и коррозионными свойствами, обрабатывается давлением в холодном и горячем состоянии. Латунь ЛН65-5 применяется для изготовления манометрических и конденсаторных трубок, различного вида проката.

Литейные латуни

содержат те же элементы, что и латуни, обрабатываемые давлением; от последних литейные отличает, как правило, большее легирование цинком и другими металлами. Вследствие этого они обладают хорошими литейными характеристиками.

Медистая сталь

Что такое медистая сталь это сталь, легированная, наряду с др. хим. элементами, медью. Используется с конца 19 в. Различают медистую сталь конструкционную и с особыми физ. и хим. св-вами (нержавеющую сталь, коррозионно-стойкую сталь).

Медь расширяет гамма-область, смещает эвтектоид-ную точку на диаграмме состояния железо — углерод к более низким содержаниям углерода, повышает прочность и текучесть феррита, способствует графитизации, снижает критическую скорость закалки. С понижением т-ры растворимость меди в альфа-железе уменьшается.

Если меди содержится более 0,3%, после закалки и отпуска при т-ре 400— 600° С в стали происходит дисперсионное твердение. Предельное упрочнение наблюдается, если в стали содержится более 1,0—1,5% Сu.

При выплавке стали медь не окисляется, что неизбежно приводит к увеличению ее содержания. Влияние меди (более 0,2%) на сопротивление атмосферной коррозии возрастает при совместном легировании сталей марганцем, хромом, кремнием, а также фосфором. Горячее деформирование углеродистых медистая сталь часто приводит к образованию поверхностных трещин.

Никель в таком же количестве, как и медь, устраняет образование трещин. Низколегированные низкоуглеродистые (строительные) Медистая сталь отличаются высоким пределом текучести, стойкостью к атмосферной коррозии, хорошими свариваемостью, полируемостью и сцеплением с лакокрасочными покрытиями, высокой ударной вязкостью при низкой т-ре и теплостойкостью.

При толщине проката до 32 мм у стали марки 15ХСНД, содержащей 0,12—0,18% С и 0,2— 0,4% Си, в состоянии поставки (без термообработки) предел текучести > 35 кгс/мм2, предел прочности на растяжение > 50 кгс/мм2, удлинение >21%, ее ударная вязкость при т-ре — 70° С равна > 3 кгс-м/см2. После закалки и отпуска предел текучести М. с. > 50 кгс/мм2, предел прочности на растяжение > 60 кгс/мм2, удлинение > 17%, ударная вязкость при т-ре — 70° С 3 кгс-м/см2. В среднеуглеродистых низколегирован.

Медистая сталь (0,3—0,5% С) медь (0,4 — 1,5%) увеличивает сквозную прокаливаемость крупных поковок, а также повышает предел текучести после отпуска. Легирование высокоуглеродистых сталей (1,0-1,2% С) медью (0,8-1,0%) после длительного нагрева при т-ре 800—850° С способствует появлению (Цудерода отжига, что повышает антифрикционные св-ва.

В высоколегированных нержавеющих и коррозионностойких медистых сплавов (аустенитного, ферритоаустенитного, мартенситного и мартенситоферритного классов) медь (0,8—3,5%) повышает сопротивление коррозии в определенных средах, понижает склонность к коррозионному растрескиванию под напряжением, приводит к дисперсионному твердению.

Разработка ингибитора кислотной коррозии нелегированных сталей

... патентов в данной области исследования. 3) Изучение методов борьбы с коррозией. 4) Экспериментальное изучение действия ингибиторов. ... в) стали, обладающие особыми свойствами – это нержавейка, кислотостойкая сталь, электротехническая сталь и другие. 2) Углеродистая сталь. Углеродистая сталь ... используют в производстве,как в чистом виде, так и в сплавах с железом, медью, магнием и другими. В таблице ...

Легирование медью аустенитных хромоникелевых сталей увеличивает коррозионную стойкость в растворах серной к-ты. Особенно эффективно одновременное легирование медью и молибденом (сталь марок 06ХН28МДТ и 03ХН28МДТ).

Сталь марки 03ХН28МДТ обладает повышенной стойкостью к ножевой и межкристаллитной коррозии.

Коррозионностойкая сталь марки Х15Н5Д2Т (1,75—2,5% Си) упрочняется вследствие дисперсионного твердения при выделении меди. У такой стали после закалки от т-ры 940—980° С (охлаждение на воздухе) и отпуска при т-ре 600 — 625° С предел прочности на растяжение > 90 кгс/мм2, предел текучести > 70 кгс/мм2 и удлинение > 10%.

При выплавке медистая сталь используют природнолегированные чугуны, медистый скрап и металлическую медь. Медистe. сталь получают в мартеновских печах, конверторах и электр. печах, электрошлаковым и вакуумно-дуговым переплавом. Поставляют ее в виде листов, полос, сортового проката и швеллеров.

Низколегированные М. с. применяют в мосто-, судо- и турбостроении, из них изготовляют металлоконструкции для кранов тяжелого и особо тяжелого режимов эксплуатации. Нержавеющие и коррозионностойкие медистая сталь используют для изготовления сварных конструкций, эксплуатируемых при т-ре до 80° С в серной к-те различной концентрации, арматуры повышенного качества, сварнолитых деталей и гидротурбин.

Статья на тему медистая сталь

Будь умным!

Работа добавлена на сайт samzan.ru: 2016-03-13

Реферат на тему: «Сплавы на основе меди: примеры и применение.»

Студентки I-ого курса Конновой Дарьи.

1. Введение.

Пожалуй, стоит начать с определения самого слова «медь». От латинского «Cuprum» — химически элемент, находящийся в таблице Менделеева в первой группе побочной подгруппы, третьего периода, характеризующийся хорошей ковкостью, мягкостью, устойчивостью против атмосферной коррозии и коррозии в пресной и морской воде, а также тепло- , электропроводимостью.

Знакомство человечества с медью относится к более ранней эпохе, чем с железом; это объясняется с одной стороны более частым нахождением меди в свободном состоянии на поверхности земли, а с другой — сравнительной легкостью получения ее из соединений. Древняя Греция и Рим получали медь с острова Кипра (Cyprum),откуда впоследствии и произошло название данного химического элемента.

2. Производство меди.

Медь добывают из оксидных и сульфидных руд, но 80% всей меди добывают из сульфидных руд, путем обогащения, ибо, как правило, медные руды содержать много пустой породы. Медь получают методом ее выплавки, который характеризуется несколькими операциями: обжиг, плавка, конвертирование, огневое и электролитического рафинирования (этот процесс решает сразу две задачи — глубокое рафинирование меди от примесей, что обеспечивает ее высокую электропроводность, и попутно извлечение ценных золота, серебра и селена).

В процессе обжига большая часть примесей, которыми обычно являются FeS2 и Fe2O3, превращается в оксиды. Получающиеся в процессе обжига оксиды железа, цинка и других примесей отделяются в виде шлака при плавке. Жидкий медный штейн (Cu2S с примесью FeS) поступает в конвертор, где через него продувают воздух. В ходе конвертирования выделяется диоксид серы и получается черновая или сырая медь. Для извлечения ценных (Au, Ag, Te и т.д.) и для удаления вредных примесей черновая медь подвергается сначала огневому, а затем электролитическому рафинированию. В ходе огневого рафинирования жидкая медь насыщается кислородом. При этом примеси железа, цинка и кобальта окисляются, переходят в шлак и удаляются. А медь разливают в формы. Получающиеся отливки служат анодами при электролитическом рафинировании. Основным компонентом раствора при электролитическом рафинировании служит сульфат меди — наиболее распространенная и дешевая соль меди. Для увеличения низкой электропроводности сульфата меди в электролит добавляют серную кислоту. А для получения компактного осадка меди в раствор вводят небольшое количество добавок. Металлические примеси, содержащиеся в неочищенной («черновой») меди, можно разделить на две группы. 1)Fe, Zn, Ni, Co. 2)Au, Ag, Pb, Sn.

Бронза, её свойства

... свойствами руд привели к освоению значения олова, которое и стали добавлять к меди, образуя искусственный сплав — бронзу. При нагревании с оловом медь ... металлами, такие как волочение, к лепка, пайка и сварка, дополнявшие уже известные ковку и литье. С ... олово, алюминий, никель и кремний главным образом повышают прочность, упругие свойства и коррозионную стойкость бронз, а в сочетании с ...

3. Медь и ее сплавы

Медь обладает следующими свойствами:

• Плотность — 8,93*103кг/м3;
• Удельный вес — 8,93 г/cм3;Температура плавления — 1083 °C ;Удельная теплота плавления — 42 кал/г;Температура кипения — 2600 °C ;Коэффициент теплопроводности — 335ккал/м*час*град;

• Как элемент 1 подгруппы имеет атомный номер 29 и атомную массу 63,546.

Кристаллической решеткой — гранецентрированного куба.

Некоторые примеси меди затрудняют обработку давлением в горячем состоянии, придавая ей хладноломкость, а некоторые, особенно P, As, Sb снижают электропроводность, что позволяет использовать медь в электротехнической промышленности для проводов, кабелей, шин и других токопроводящих частей, в машиностроении, судостроении, котлостроении для теплообменников. В большом количестве медь используют для изготовления важнейших конструкционных сплавов – латуней и бронз.

Основные сплавы меди, повышающие прочность и другие её свойства, получают путем введения в нее добавок, таких металлов, как цинк, олово, кремний, свинец, алюминий, марганец, никель. Как правило, на сплавы уходит более 30% меди.

Латунь — сплав меди с цинком, в котором меди от 60 до 90%, а цинка от 40 до 10% — прочнее меди и менее подвержена окислению. При присадке к латуни кремния и свинца повышаются ее антифрикционные качества, при присадке олова, алюминия, марганца и никеля возрастает антикоррозийная стойкость. Листы, литые изделия используются в машиностроении, особенно в химическом, в оптике и приборостроении, в производстве сеток для целлюлозно-бумажной промышленности. Например, литейная латунь ЛЦ30А3 содержит 30 % Zn, 3 % AL, Cu — основа.

Бронза. Раньше бронзой называли сплав, в котором самого металла около 80-94%, а олова 20-60%. В настоящее время же производят без оловянные бронзы. (БрОЦСН3-7-5-1- Детали арматуры (клапаны, задвижки, краны), работающие на воздухе, в пресной воде, масле, топливе, паре и при температуре 250° С)

Алюминиевая бронза содержит 5-11% алюминия. Этот сплав обладает высокими механическими свойствами в сочетании с антикоррозийной стойкостью.(бронзовая чушка — металл, получаемый отливкой в специальную форму(изложницу) и предназначенный для последующей переплавки в качестве исходного сырья.)Свинцовая бронза. Содержит 25-33% свинца. В основном используют для изготовления подшипников, работающих при высоких давлениях и больших скоростях скольжения.Кремниевая бронза, содержащая 4-5% кремния. Используется, как дешевый заменитель оловянных бронз.Бериллиевая бронза, содержит 1,8-2,3% бериллия. Отличается твердостью после закалки и высокой упругостью. Нашла свою область применения в изготовлении пружин и пружинящих изделий.Кадмиевая бронза — сплав меди с небольшим количества кадмия, примерно до1%, — используют для изготовления арматуры водопроводных и газовых линий и в машиностроении.Припои — сплавы цветных металлов, применяемых при пайке для получения монолитного паяного шва. Среди твердых припоев известен медносеребряный сплав.

Анализ свариваемости сплавов на основе меди (М1)

... А для получения компактного осадка меди в раствор вводят небольшое количество добавок. Металлические примеси, содержащиеся в неочищенной ("черновой") меди, можно разделить на две группы: Fe, Zn, Ni, ... Co Au, Ag, Pb, Sn Применение меди Медь, ...

4. Маркировка медных сплавов.

Маркировку медных сплавов, за исключением бронзы и латуни, можно опознать по первой букве «М». Первичная (чистая) медь обозначается одной буквой М, после которой идет цифра обозначающая степень чистоты металла. Широко известны такие чистые марки как медь М2 и М3. В соответствии с цифрой, идущей за буквой «М» в маркировке, обозначается уровень содержания меди, то есть чистота сплава. Так, наиболее качественный представитель однокомпонентного медного сплава, содержащий 99,9% чистой меди, маркируется как медь М1. Кроме того, в маркировке чистой меди после цифр могут идти буквы, обозначающие наличие легирующего элемента или степень раскисления. Например, М1ф – это медный сплав, содержание меди в котором равно 99,9%, а фосфора – 0,04%, что существенно превышает объём всех остальных примесей.

5. Применение меди и её сплавов.

Медь, ее соединения и сплавы находят широкое применение в различных отраслях промышленности.

В электротехнике медь используется в чистом виде: в производстве кабельных изделий, шин голого и контактного проводов, электрогенераторов, телефонного и телеграфного оборудования и радиоаппаратуры. Из меди изготавливают теплообменники, вакуум-аппараты, трубопроводы. Более 30% меди идет на сплавы.

Сплавы меди с другими металлами используют в машиностроении, в автомобильной и тракторной промышленности (радиаторы, подшипники), для изготовления химической аппаратуры.

Высокая вязкость и пластичность металла позволяют применять медь для изготовления разнообразных изделий с очень сложным узором. Проволока из красной меди в отожженном состоянии становится настолько мягкой и пластичной, что из нее без труда можно вить всевозможные шнуры и выгибать самые сложные элементы орнамента. Кроме того, проволока из меди легко спаивается серебряным припоем, хорошо серебрится и золотится. Эти свойства меди делают ее незаменимым материалом при производстве филигранных изделий.

Коэффициент линейного и объемного расширения меди при нагревании приблизительно такой же, как у горячих эмалей, в связи с чем при остывании эмаль хорошо держится на медном изделии, не трескается, не отскакивает. Благодаря этому мастера для производства эмалевых изделий предпочитают медь всем другим металлам.

Раскисление, дегазация и легирование стали

ЛЕГИРОВАНИЕ СТАЛИ

ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРУЮЩИХ ПРИМЕСЕЙ НА СВОЙСТВА СТАЛИ

По химическому составу стали можно разделить на углеродистые и легированные. Сталь называют легированной, если в ней заданным составом обусловлено содержание элементов, от­сутствующих в обычной углеродистой стали в значительных ко­личествах, или имеется повышенное против допускаемого в уг­леродистой стали содержание кремния и марганца.

В состав обычной углеродистой стали входят следующие элементы: С, Si, Μn, Al, S, Ρ, О, Η и N. Содержание углерода обусловливает марку и свойства углеродистой стали. Кремний, марганец и алюминий вводят в эту сталь в незначительных ко­личествах, главным образом для ее раскисления. Марганец и кремний обеспечивают также заданные механические свойства стали. Остальные перечисленные элементы попадают в готовую сталь из шихтовых материалов или печных газов и являются вредными примесями. Кроме указанных элементов, в углероди­стой стали всегда содержатся незначительные количества хрома, никеля, меди и молибдена, вносимых шихтой. В углеродистой стали, выплавленной на машиностроительных заводах или заво­дах, производящих в большом количестве легированные стали, содержание этих элементов выше.

Технико-экономическая характеристика отдельных способов производства стали

... сталей указаны в таблице. На долю углеродистых сталей приходится до 90% всего объема производства стали. Тип стали Содержание ... производству стали. Способы производства стали и их технико-экономические характеристики, пути повышения качества производимой стали и основные принципы размещения предприятий по ее производству я постараюсь раскрыть в этой работе. Понятие «сталь» ... повышают твердость стали и ...

Наиболее распространенными легирующими элементами яв­ляются: Сr, Mn, Ni, Si, W, Mo, V, Ti, Cu, Co, Al, B, Nb, Zr, N, As, S, P.

В современной практике особенно часто сталь легируют пер­выми восемью элементами.

Ниже кратко излагается влияние различных элементов на свойства стали.

Углерод содержится в стали всех марок в количестве от 0,02 до 1,5%. С увеличением содержания углерода повышаются твердость и прочность и понижается пластичность стали. Уве­личение количества углерода на каждую 0,1% в пределах до 0,85% повышает предел текучести на 2,8 кг/мм2, предел прочно­сти— на 6,5 кг/мм2, снижает удлинение на 4,3% и сжатие по­перечного сечения — на 7,3%. При увеличении содержания уг­лерода более 0,85% его влияние на механические свойства ста­ли проявляются в меньшей степени. Углерод увеличивает режу­щую способность -стали, повышает электросопротивление, коэр­цитивную силу, несколько уменьшает плотность стали; снижает температуру плавления стали примерно на 90° С на каждый процент углерода. В условиях сталеплавильного процесса он яв­ляется раскислителем и определяет содержание кислорода, растворенного в жидкой стали. В твердой стали углерод образу­ет с железом различные структурные составляющие, что опре­деляет свойства стали и является основой для ее последующей термической обработки.

Марганец содержится во всех сортах стали и является раскислителем или легирующим элементом. Марганец в виде фер­ромарганца широко используют в сталеплавильных процессах. Он облегчает горячую обработку стали давлением, образуя ту­гоплавкие соединения с серой и кислородом. Остаточное количе­ство марганца (0,25—1,0%), растворяясь в феррите и частично образуя карбид, положительно влияет на механические свой­ства стали. В этих пределах марганец улучшает прокаливаемость стали, повышает предел текучести металла и почти не влияет на удлинение. В конструкционные легированные стали вводят до 1,8% Μη. Марганец является аустенитообразующим элементом. Высокоуглеродистая сталь с 13% Μη имеет в зака­ленном состоянии аустенитную структуру и хорошо сопро­тивляется истиранию при ударной нагрузке. В комплексе с вольфрамом и молибденом марганец служит заменителем ни­келя в конструкционных сталях, а с азотом—в нержавеющих сталях.

Кремний, являющийся более сильным раскислителем, чем марганец, вводят в сталь для раскисления в небольших коли­чествах (0,2—0,4%).

При содержании более 0,8% кремний яв­ляется легирующим элементом. В количестве около 1% кремний повышает предел прочности и предел текучести стали, не снижая вязкости металла, поэтому углеродистую сталь с указанным со­держанием кремния применяют для изготовления рессор и пру­жин. Кремнемарганцовистые стали, содержащие кремний и мар­ганец в пределах 1 —1,3%, имеют хорошие пластические и проч­ностные свойства и служат заменителями хромоникелевой ста­ли. Кремний повышает магнитную проницаемость и электросо­противление, понижает потери на гистерезис, поэтому электро­технические стали содержат кремний (1,5—2% в динамной ста­ли, до 4%—в трансформаторной).

Легированные стали

... (Ni) - 0,3%; меди (Си) -0,3% Легированные стали подразделяют на подклассы: низко-, средне-, и высоколегированные 1. Легированные стали 1 Определение Элементы, специально вводимые в сталь в определенных концентрациях ... и для деталей машин, подвергаемых цементации. Низкое содержание углерода в котельных и строительных сталях обусловлено тем, что детали котлов и строительных конструкций соединяют ...

Кремний, являясь феррито-образующим элементом, повышает кислотостойкость металла. Сплав, содержащий до 14% кремния (термосилид), применяют для кислотоупорного литья.

Алюминий—энергичный раскислитель. Для раскисления и регулирования размера первичного зерна аустенита в сталь обычно вводят не более 0,2% А1. Алюминий предотвращает ста­рение стали и повышает ее пластические свойства. В хромомо-либденовые и хромистые стали, предназначенные для азотирова­ния, вводят 0,7—1,2% А1.

Сера в обычных сортах стали содержится в количестве 0,01 — 0,05% и почти полностью находится в виде неметаллических включений. Она вызывает красноломкость стали, снижает меха­нические свойства, увеличивает склонность стали к ржавлению и истиранию, уменьшает способность стали к глубокой вытяжке (штамповке).

При более высоком содержании сера облегчает обрабатываемость стали на станках, поэтому в специальные сор­та стали (автоматную) вводят 0,1—-0,3% S.

Фосфор в стали обычно присутствует в количестве 0,02— 0,1%

— Он Вызывает хладноломкость стали. В средне- и высо­коуглеродистых сталях это проявляется при меньших содержа­ниях фосфора, чем в низкоуглеродистых. В сталях, работающих только при повышенных температурах, допускается более вы­сокое содержание фосфора. В гаечную и болтовую сталь для улучшения обрабатываемости вводят около 0,1% Р. Фосфор по­вышает коррозионную стойкость стали и препятствует слипанию тонких листов при прокатке листового железа.

Хром является одним из наиболее распространенных леги­рующих элементов, его используют как самостоятельно, так и в комплексе с другими элементами. Содержание хрома в легиро­ванной стали колеблется от 0,5 до 30%. Хром является феррито-образующим элементом; его присадка ведет к расширению тем­пературного интервала затвердевания металла. При содержании 1.5% хром увеличивает твердость и прочность стали, не снижая ее пластичности. Для улучшения механических свойств стали вводят около 1% Сг. Хром повышает прочность стали при высо­ких температурах и увеличивает сопротивление окислению. Сталь, содержащая около 5% Сг, является теплостойкой. В кис­лотоупорной стали содержание хрома составляет 17—20%, в жаропрочных — 23—28%. Хром увеличивает прокаливаемость стали и несколько уменьшает склонность <�к перегреву, увеличи­вает сопротивление стали истиранию; в количестве 0,15—0,3% предотвращает слипание тонких листов кипящей стали при про­катке пакетами.

Никель применяют для легирования стали в концентрации от 1 до 25%. Он повышает прочность, особенно ударную вязкость стали и сопротивление окислению, увеличивает прокаливае­мость, мало влияет на прочность стали при высоких температу­рах. Никель является аустенитообразующим элементом. В кис­лотоупорную сталь вводят 8—12% Ni, в окалиностойкую — 18—20%; служит стабилизатором аустенитного состояния при высоких и при низких температурах. В больших количествах никель применяют для производства сплавов (нихромов), пред­назначенных для изготовления нагревательных элементов. Ни­кель— дорогой и дефицитный металл, поэтому постоянно ведут работы по созданию сталей и сплавов, в которых никель был бы заменен другими элементами.

Технология выплавки нержавеющей стали

... хладноломкость стали, но также повышает коррозионную стойкость стали. 3 Обзор существующих способов производства стали В настоящее время нержавеющую сталь марки ... стали. Никель, как правило, вводят в завалку на нижний предел заданного состава с учетом содержания ... А1. Медь повышает пластичность стали в холодном состоянии, сопротивляемость стали атмосферной коррозии. При 0,3% меди в стали образуются ...

Молибден для легирования стали вводят в количестве от 0,2 до 5%. Молибден до 0,6% повышает прочность и твердость ста­ли, улучшает пластические свойства. Молибден сильно увеличи­вает прокаливаемость стали и обладает свойством ликвидиро­вать отпускную хрупкость. В конструкционной стали содержится 0,2—0,4% Мо. Молибден повышает прочность стали при высоких температурах и поэтому его вводят в теплостойкие (0,4—0,6%) и жаропрочные (2—5%) стали. Некоторые жаропрочные сплавы содержат более 5% Мо. Молибден — очень дорогой и дефицит­ный металл, поэтому проводят большое число исследований с целью замены молибдена в стали другими элементами.

Вольфрам применяют в сталях, работающих при высоких температурах и больших ударных нагрузках. В быстрорежущую инструментальную сталь вводят 8,5 и 18% W, в штамповые и инструментальные— 1—8%, в жароупорные — 2—3%. Воль­фрам— карбидообразующий элемент, поэтому сталь, содержа­щая вольфрам, обладает большой прочностью и твердостью. Сто­имость вольфрама очень высока, поэтому его применяют только для некоторых сталей.

Ванадий—карбидообразующий элемент, сильно измельчает зерно аустенита, повышает прочность и увеличивает вязкость ме­талла. Сталь, содержащая ванадий, хорошо сопротивляется ударным нагрузкам. Конструкционная сталь содержит 0,15— 0,4% V, а быстрорежущая инструментальная — 1—2% V. Ва­надий— дефицитный металл. При переработке железных руд, содержащих ванадий, он окисляется и переходит в шлак, ко­торый специально перерабатывают с целью извлечения вана­дия.

Титан образует прочные карбиды и нитриды, сильно измель­чает зерно аустенита. 0,4—0,7% Ti вводят в кислотоупорную сталь для связывания углерода в прочные .карбиды, в результа­те чего уменьшается склонность этой стали к межкристаллической коррозии. Конструкционные стали содержат 0,1—0,15% Ti. Титан вводят в сталь, предназначенную для электросварки, с целью уменьшения самозакаливаемости. В ферритной высоко­хромистой стали титан измельчает зерно и препятствует образо­ванию аустенита.

Ниобий — сильно карбидообразующий элемент. Повышает прочность и твердость низколегированной стали, а также замет­но увеличивает сопротивление стали окислению при высокой температуре. Присаживается в нержавеющую сталь для устра­нения склонности к межкристаллитной коррозии, а в углероди­стую (0,1%) и марганцовистую конструкционную (0,25%) — для ликвидации отпускной хрупкости.

Медь повышает прочность феррита. В количестве до 0,5% увеличивает пластичность стали в холодном состоянии, в количе­стве 0,2% —сопротивляемость углеродистой стали атмосферной коррозии. 3—4% Си вводят в хромоникелевую нержавеющую сталь для повышения ее коррозионной стойкости, 0,2% Си вво­дят в сталь, предназначенную для изготовления корпусов кораб­лей, так как медь препятствует прилипанию водорослей и ‘раку­шек на подводную часть судна; кроме того, медь повышает пре­дел текучести этих сталей. При содержании меди выше 0,3% в стали образуются участки эвтектического сплава, богатого медью и обладающего низкой температурой плавления. Этот сплав отлагается по границам зерен и вызывает красноломкость, металла при ковке и прокатке.

Бор в количестве 0,002—0,004% вводят в конструкционную сталь, предназначенную для термической обработки, с целью увеличения прокаливаемости. Влияние 0,002% В на увеличение прокаливаемости эквивалентно влиянию 0,2% Мо или 1% Ni, поэтому бор вводят вместо дефицитных элементов в высокопроч­ные, конструкционные стали. Количество марок стали, содержа­щей бор, с каждым годом возрастает.

Кобальт — дорогой металл. Быстрорежущая сталь, содержа­щая кобальт, остается очень твердой при высокой температуре (режущая кромка сохраняет свои свойства даже при температу­ре красного каления).

Магнитотвердые сплавы (алнико) содер­жат до 24% Со. Кобальт повышает стойкость стали против окисления при высокой температуре, поэтому входит в состав сталей, ‘из которых изготовляют лопатки турбин, выхлопные клапаны двигателей внутреннего сгорания и др. Содержание кобальта в изготовляемых сплавах доходит до 55%.

Цирконий вводят в углеродистые и конструкционные стали в. количестве 0,1—0,25%. Цирконий аналогично алюминию измель­чает зерно стали, повышает температурный порог начала роста зерна и прокаливаемость стали. Увеличивает предел выносли­вости стали на воздухе и в коррозионной среде и прочностные характеристики, ударную вязкость при температурах ниже нуля и улучшает свариваемость стали. Цирконий повышает тепло­устойчивость стали в пределах температур до 500° С. Комплекс­ное легирование цирконием и другими элементами (ванадием, титаном) сказывается на свойствах стали сильнее, чем легиро­вание одним цирконием. Вследствие высокой стоимости и боль­шого угара (~50%) цирконий не нашел широкого распростра­нения в металлургии, хотя в настоящее время разработано не­сколько марок стали, рекомендованных промышленности.

Кальций в количестве 0,2—0,5% вводят в углеродистые и конструкционные стали для раскисления. В высоколегированных сталях кальций выполняет роль модификатора. Вводится в сталь обычно в виде силикокальция, реже — в виде металличе­ского кальция. В присутствии алюминия или редкоземельных металлов кальций способствует образованию глобулярных не­металлических включений.

Свинец (до 0,25%) вводят в некоторые стали для облегчения обработки резанием. На механические свойства стали влияет очень мало. Свинец совершенно не растворяется в жидкой ста­ли, образует эмульсию; часть его при взаимодействии со сталью испаряется. Присаживают свинец в изложницы. Пары окислов свинца ядовиты, поэтому необходимо принимать меры к их улавливанию.

Цинк применяют как покрытие тонколистовой стали и труб для защиты от ржавления. В жидкую сталь его вводить нельзя, так как он испаряется при температурах сталеварения.

Олово не применяют в качестве легирующего элемента, а ис­пользуют как покрытие очень тонкой (белой) жести. В сталь олово попадает из шихты. Олово в количестве 0,06% вызывает хрупкость стали при температурах ковки и прокатки (красно­ломкость), в количестве до 0,1% не влияет на механические свойства стали, однако в стали, предназначенной для глубокой вытяжки, содержание олова не должно превышать 0,02—0,03%.

Мышьяк попадает в сталь из железных руд. Особенно много мышьяка содержится в стали, выплавляемой из чугуна, полу­ченного из руд Керченского месторождения. Мышьяк в стали не является вредной примесью, и его действие похоже на действие меди. При содержании до 0,1% мышьяк повышает предел проч­ности и предел упругости стали (на каждую 0,01 % увеличения содержания мышьяка 0,4 кг/мм2).

При этом пластичность и ударная вязкость снижаются незначительно. До 0,25% мышьяк не изменяет свариваемость стали. Мышьяк при затвердевании ликвирует подобно сере и фосфору. Присадка мышьяка несколь­ко повышает сопротивляемость стали атмосферной коррозии.

Редкоземельные металлы (церий, лантан и др.), введенные в сталь в виде мишметалла или ферроцерия , заметно влияют на механические и технологические свойства сталей. Церий и лан­тан применяют в качестве модификаторов различных сталей; одновременно они являются десульфураторами и дегазаторами стали. Количество мишметалла или ферроцерия, вводимых в ковш, колеблется в ‘пределах 1—3 кг на тонну жидкой стали. При введении такого количества редкоземельных металлов в слитках л отливках углеродистой, конструкционной и высоколе­гированной сталей исчезает дендритная структура. Жидкотеку-честь стали при этом повышается, что способствует быстрому удалению сульфидов церия и лантана, образующихся при взаи­модействии с жидким металлом. Наиболее полная десульфура-ция кислой стали (примерно на 50%) достигается при введении церия (0,2—0,3%) и силикокальция (0,2—0,3%) непосредствен­но в струю металла во время выпуска в ковш. Присутствие ред­поземельных металлов в стали улучшает ее свариваемость и де­формируемость в горячем состоянии. Присадка в сталь Х23Н18 0,1—0,2% ферроцерия способствует измельчению литой структуры металла и улучшению ковкости и прокатываемость слит­ков. Введение 0,05—0,1% мишметалла в сталь 40Н ослабляет внеосевую зональную неоднородность слитков и отливок, при­садка 0,15—0,2% сплава практически предотвращает образо­вание усов в слитках. Церий способствует повышению свойств литой стали до уровня кованой. Чем больше загрязнений в жид­кой стали, тем эффективнее влияние обработки ее церием. Чем более легирована сталь, тем меньше оптимальная величина до­бавок: церия. Для ответственных отливок из углеродистой стали эта величина составляет 0,2—0,3%, для стали, легированной ни­келем, хромом, кремнием,—0,1—0,15%.

Другие элементы периодической системы в виде примесей также могут присутствовать в стали, однако их содержание настолько ничтожно, что они не оказывают какого-либо замет­ного влияния на свойства металла. Интересно отметить, что даже в состав технически чистого железа входит около двадцати различных элементов, хотя их общее содержание не превыша­ет 0,25%.

Читать реферат по материаловедению: «Сплавы на базе меди» Страница 1

(Назад)

Функция «чтения» служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

Медные сплавы

Для деталей машин используют сплавы меди с цинком , оловом, алюми-

нием, кремнием и др. (а не чистую медь) из-за их большей прочности: 30-40

кгс/мм^2 у сплавов и25-29 кгс/мм^2 у технически чистой меди (табл. 35-39).

Медные сплавы (кроме бериллиевой бронзы и некоторых алюминиевых

бронз) не принимают термической обработки, и их механические свойства и

износостойкость определяются химическим составом и его влиянием на струк-

туру. Модуль упругости медных сплавов (900-12000 кгс/мм^2 ниже , чем у

стали).

Основное преимущество медных сплавов — низкий коэффициент трения

(что делает особенно рациональным применением их в парах скольжения), со-

четающийся для многих сплавов с высокой пластичностью и хорошей стойко-

стью против коррозии в ряде агрессивных сред и хорошей электропроводно-

стью.

Величина коэффициента трения практически одинакова у всех медных

сплавов, тогда как механические свойства и износостойкость, а также поведе-

ние в условиях коррозии зависят от состава сплавов , a следовательно, от струк-

туры. Прочность выше у двухфазных сплавов, а пластичность у однофазных.

Марки медных сплавов.

Марки обозначаются следующим образом.

Первые буквы в марке означают: Л — латунь и Бр. — бронза.

Буквы, следующие за буквой Л в латуни или Бр. В бронзе, означают:

А — алюминий, Б — бериллий, Ж — железо, К — кремний, Мц — марганец,

Н — никель, О — олово, С — свинец, Ц — цинк, Ф. — фосфор.

Цифры, помещенные после буквы, указывают среднее процентное

содержание элементов. Порядок расположения цифр, принятый для латуней,

отличается от порядка, принятого для бронз.

В марках латуни первые две цифры (после буквы) указывают

содержание основного компонента — меди. Остальные цифры, отделяемые друг

от друга через тире, указывают среднее содержание легирующих элементов.

Эти цифры расположены в том же порядке, как и буквы, указывающие

присутствие в сплаве того или иного элемента. Таким образом содержание

цинка в наименовании марки латуни не указывается и определяется по

разности. Например, Л86 означает латунь с 68% Cu (в среднем) и не имеющую

других легирующих элементов, кроме цинка; его содержание составляет (по

разности) 32%. ЛАЖ 60-1-1 означает латунь с 60% Cu , легированную

алюминием (А) в количестве 1% , с железом (Ж) в количестве 3% и марганцем

(Мц) в количестве 1%. Содержание цинка (в среднем) определяется вычетом из

100% суммы процентов содержания меди, алюминия, железа и марганца.

В марках бронзы (как и в сталях) содержание основного компонента —

меди — не указывается, а определяется по разности. Цифры после букв,

отделяемые друг от друга через тире, указывают среднее содержание

легирующих элементов; цифры расположенные в том же порядке, как и

буквы, указывающие на легирование бронзы тем или иным компонентом.

Например, Бр.ОЦ10-2 означает бронзу с содержанием олова (О) ~ 4% и цинка

(Ц) ~ 3%.Содержание меди определяется по разности (из 100%).

Бр.АЖНЮ-4-4

означает бронзу с 10% Al , 4% Fe и 4% Ni (и 82% Cu).

Бр. КМц3-1 означает

бронзу с 3% Si , и 1% Mn (и 96% Cu).

1. Медно-цинковые сплавы. Латуни (табл. 35).

По химическому составу различают латуни простые и сложные,

а по структуре — однофазные и двухфазные.

Интерьер современной кухни с медными акцентами, фото

4.4 / 5 ( 5 голосов )

Попробуйте украсить интерьер своей кухни материалами и аксессуарами цвета меди. Поверхности кухонных шкафов, столешницы, элементы мебели в этом цвете имеют потрясающий роскошный вид и придают интерьеру теплый приглушенный блеск. К тому же, цвет меди очень универсален, его можно использовать как с состаренной патиной в классическом интерьере, так и для интерьера в промышленном стиле.

Если опасаетесь, что меди получается слишком много, используйте медные элементы и аксессуары меньшего размера, такие как медная вытяжка, осветительные приборы, кухонные табуреты и медные кухонные ручки. Или дополните существующий декор набором медных кухонных принадлежностей.

Кухня в белом и медном цвете выглядит свежо и просто в минималистском стиле.

Даже небольшое использование цвета меди, как в этой угловой кухне, оказывает огромное влияние на общее восприятие интерьера помещения.

Зеркальная отделка меди не только выглядит великолепно, но и отражает комнату, чтобы усиливает ощущение открытого пространства.

Поверхность нижних элементов кухни выглядит более темной по сравнению с верхней конструкцией из-за теней, создаваемых ее ребристой поверхностью.

Кухонный фартук цвета состаренной патины придает этой современной, полностью белой кухне некоторый возраст и акцентирует внимание на себе.

А в этом примере полированная медь своим блеском создает яркое пятно на фоне серого цвета, напоминающего цвет необработанного бетона.

Попробуйте объединить медные и бирюзовые кухонные аксессуары. При окислении медь приобретает красивый оттенок бледно-зеленого цвета.

Усильте медную тему добавление дополнительных предметов мебели цвета меди. В этом интерьере очень гармонично выглядят медные стулья, стоящие вдоль белого стола-пристройки к кухонному острову.

Достаточно добавить в интерьер всего несколько элементов цвета меди. Медная кухонная вытяжка является центром этой роскошной кухни из белого мрамора с зелеными акцентами.

Еще один пример, как можно создать яркое пятно в интерьере кухни, используя аксессуары цвета меди.

Посмотрите, как элегантно сочетается белый цвет и цвет меди.

Попробуйте создать дополнительный скульптурный объем цвета меди на общем белом фоне.

Цвет меди прекрасно сочетается и с черно-коричневыми цветами, как в интерьере этой строгой современной кухни.

Еще один пример такого сочетания.

Цвет меди очень легко комбинировать с другими металлическими цветами. В этом примере золотой барный стул и золотая скульптура не выглядят чужеродно на фоне полноценной медной кухни.

Как осуществляется сварка меди со сталью?

На деле это довольно сложная задача. Но хороший сварщик с такой задачей все же справится. Используются такие соединения при производстве деталей химической аппаратуры. Один из встречающихся вариантов — это присоединение медного провода к стальной колодке. Показатели качества сварки таких соединений вполне достаточны для своей задачи. Для повышения прочностных характеристик медных изделий в состав вводят до 2% железа. Применять больший объем не рекомендуется, так как прочность начнет снижаться.

Для сварочных работ с помощью графитовых электродов применяется постоянный ток прямой полярности. При этом длина дуги электричества должна быть в пределах от 14 до 20 миллиметров, а напряжение от 40 до 55 вольт. Ток выбирают в зависимости от качества электрода и его диаметра. Обычно он бывает в пределах 300-550 ампер. Флюсы используются точно такие же, как для работы с медью. Их состав можно посмотреть на этой странице. Флюс следует засыпать между разделочными кромками в зону сварки.

Начинать сваривать следует слева. Самый лучший результат достигается при обработке «лодочкой». Осуществляется процесс следующим образом:

• Сначала следует нагреть кромки медного изделия угольным электродом.
• Затем происходит соединение частей в определенном положении присадочного прутка и электрода. Пруток должен быть наклонен против движения под углом 30-40 градусов к металлу. Электрод должен быть наклонен в направлении сварки под углом в 75-85 градусом.

Скорость сварки должна быть 25 сантиметров в час. Соединение меди и чугуна происходит таким же способом.

Для приваривания бронзы с низким содержанием легирующих элементов и толщиной до 1,5 миллиметра к стали до 2,5 миллиметров используется соединение внахлест. При этом используются неплавящиеся электроды из вольфрама и присадочная проволока 1.8 миллиметра. Она подается со стороны. Сама сварка осуществляется в среде аргона в автоматическом режиме. Обработка должна происходить со стороны медного элемента. Сила тока должна при этом составлять 190 ампер, скорость подачи проволоки 70 метров в час, а скорость сварки 28.5 метров в час. При этом напряжение электрической дуги должно быть 11.5 вольт.

Для присоединения меди или латуни к стальной заготовке применяется стыковая сварка с оплавлением. Этот способ позволяет добиться разной степени оплавления кромок, при этом цветные металлы плавятся меньше. Исходя из этого делают вылеты, равные:

• 3.5 d для стали,
• 1.5 d для латуни,
• 1.0 d для меди.

Где d является диаметром стержней. Если вам требуется применить сварку встык методом сопротивления, то значения вылета должны составлять:

• 2.5 d для стали,
• 1.0 d для латуни,
• 1.5 d для меди.

Медь и её сплавы

Медь при отсутствии кислорода с водой практически не взаимодействует. В присутствии кислорода медь медленно взаимодействует с водой и покрывается зеленой пленкой гидроксида меди и основного карбоната:

Взаимодействие с кислотами

Находясь в ряду напряжений после водорода, медь не вытесняет его из кислот. Поэтому соляная и разбавленная серная кислота на медь не действуют. Однако в присутствии кислорода медь растворяется в этих кислотах с образованием

соответствующих солей:

Отношение к галогенам и некоторым другим неметаллам

Qобразования (CuCl) = 134300 кДж

Qобразования (CuCl2) = 111700 кДж

Медь хорошо реагирует с галогенами, дает два вида галогенидов: CuX и CuX2. При действии галогенов при комнатной температуре видимых изменений не происходит, но на поверхности вначале образуется слой адсорбированных молекул, а затем и тончайший слой галогенидов. При нагревании реакция с медью происходит очень бурно. Нагреем медную проволочку или фольги и опустим ее в горячем виде в банку с хлором – около меди появятся бурые пары, состоящие из хлорида меди (II) CuCl2 с примесью хлорида меди (I) CuCl. Реакция происходит самопроизвольно за счет выделяющейся теплоты. Одновалентные галогениды меди получают при взаимодействии металлической меди с раствором галогенида двухвалентной меди, например:

Монохлорид выпадает из раствора в виде белого осадка на поверхности меди.

Оксид меди

При прокаливании меди на воздухе она покрывается черным налетом, состоящим из оксида меди . Его также легко можно получить прокаливанием гидроксокарбоната меди (II) (CuOH)2CO3 или нитрата меди (II) Cu(NO3)2. При нагревании с различными органическими веществами CuO окисляет их, превращая углерод в диоксид углерода, а водород – в воду восстанавливаясь при этом в металлическую медь. Этой реакцией пользуются при элементарном анализе органических веществ для определения содержания в них углерода и водорода.

Под слоем меди расположен окисел розового цвета – закись меди Cu2O. Этот же окисел получается при совместном прокаливании эквивалентных количеств меди и окиси меди, взятых в виде порошков: .

Закись меди используют при устройстве выпрямителей переменного тока, называемых купроксными. Для их приготовления пластинки меди нагревают до 1020-1050 0C. При этом на поверхности образуется двухслойная окалина, состоящая из закиси меди и окиси меди. Окись меди удаляют, выдерживая пластинки некоторое время в азотной кислоте: .

Пластинку промывают, высушивают и прокаливают при невысокой температуре – и выпрямитель готов. Электроны могут проходить только от меди через закись меди. В обратном направлении электроны проходить не могут. Это объясняется тем, что закись меди обладает различной проводимостью. В слое закиси меди, который примыкает непосредственно к меди, имеется избыток электронов, и электрический ток проходит за счет электронов, т.е. существует электронная проводимость. В наружном слое закиси меди наблюдается нехватка электронов, что равноценно появлению положительных зарядов. Поэтому, когда к меди подводят положительный плюс источника тока, а к закиси меди – отрицательный, то электроны через систему не проходят. Электроны при таком положении полюсов движутся к положительному электроду, а положительные заряды – к отрицательному. Внутри слоя закиси возникает тончайший слой, лишенный носителей электрического тока, — запирающий слой. Когда же медь подключена к отрицательному полюсу, а закись меди к положительному, то движение электронов и положительных зарядов изменяется на обратное, и через систему проходит электрический ток. Так работает купроксный выпрямитель.

Гидроксиды меди

Гидроксид меди малорастворимое и нестойкое соединение. Получают его при действии щелочи на раствор соли: . Это ионная реакция и протекает она потому, что образуется плохо диссоциированное соединение, выпадающее в осадок:

Медь, помимо гидроксида меди (II) голубого цвета, дает еще гидроксид меди (I) белого цвета: .

Это нестойкое соединение, которое легко окисляется до гидроксида меди (II): .

Оба гидроксида меди обладают амфотерными свойствами. Например, гидроксид меди (II) хорошо растворим не только в кислотах, но и в концентрированных растворах щелочей: , .

Таким образом, гидроксид меди (II) может диссоциировать и как основание: и как кислота. Этот тип диссоциации связан с присоединением меди гидроксильных групп воды:

Сульфаты

Наибольшее практическое значение имеет CuSO4*5H2O, называемый медным купоросом. Его готовят растворением меди в концентрированной серной кислоте. Поскольку медь относится к малоактивным металлам и расположена в ряду напряжений после водорода, водород при этом не выделяется: .

Медный купорос применяют при электролитическом получении меди, в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями и болезнями растений, для получения других соединений меди.

Карбонаты

Карбонаты для металлов подгруппы меди не характерны и в практике почти не применяются. Некоторое значение для получения меди имеет лишь основной карбонат меди, который встречается в природе.

Комплексообразование

Характерное свойство двухзарядных ионов меди – их способность соединятся с молекулами аммиака с образованием комплексных ионов.

Качественные реакции на ионы меди

Ион меди можно открыть, прилив к раствору ее соли раствор аммиака. Появление интенсивного сине-голубого окрашивания связано с образованием комплексного иона меди [Cu(NH3)4]2+:

Медь интенсивно окрашивает пламя в зеленый цвет.

Сплавы

Латуни

Латуни — это двойные и многокомпонентные медные сплавы, в которых основной легирующий компонент — цинк (содержание не превышает 45 %).

Среди медных сплавов латуни получили наибольшее распространение в промышленности благодаря сочетанию высоких механических и технологических свойств. По сравнению с медью латуни обладают более высокой прочностью, коррозионной стойкостью, лучшими литейными свойствами, имеют более высокую температуру рекристаллизации. Латуни — наиболее дешевые медные сплавы.

Двойные (простые) латуни относятся к системе Cu—Zn (рис. 19.3).

Медь с цинком образует кроме a -твердого раствора на основе меди ряд промежуточных фаз b , g и т. д.

Фаза b — это твердый раствор на основе электронного соединения CuZn (фаза Юм—Розери) с решеткой ОЦК. При охлаждении при температуре около 450 ° С b –фаза переходит в упорядоченное состояние (b ® b

• ), причем b
• фаза в отличие от b -фазы является более твердой и хрупкой.

Фаза g — твердый раствор на основе электрон-ного соединения Cu5Zn8 отличается очень высокой хрупкостью и ее присутствие в промышленных конструкционных сплавах исключается.

Механические свойства латуни определяются свойствами фаз. По мере увеличения содержания цинка в латунях их прочность возрастает. Максимум прочности достигается в двухфазной области (a + b ) при содержании цинка около 45 %. При большем содержании цинка прочность резко уменьшается из-за высокой хрупкости b

• фазы. Поэтому в промышленности применяют преимущественно a — и (a + b )-латуни. Представляют интерес как основа сплавов с эффектом памяти формы b -латуни.

Все латуни, содержащие более 20 % Zn, склонны к коррозионному растрескиванию. Это растрескивание проявляется при хранении и эксплуатации изделий, в которых имеются остаточные растягивающие напряжения, во влажной атмосфере с небольшим количеством аммиака или сернистого газа. Установлена определенная связь между данным явлением и временем года, что объясняется закономерными изменениями состава атмосферы. В связи с этим это явление было названо «сезонным растрескиванием» («сезонная болезнь»).

Другой формой коррозии латуни является обесцинкование, которое характерно для латуней с повышенным содержанием цинка (Л68, ЛС59-1 и др.).

Высокомедистые латуни практически не подвергаются обесцинкованию. Для уменьшения обесцинкования в латуни вводят небольшое количество мышьяка (0,02–0,06 %).

В России принята буквенно-цифровая маркировка латуней, в которой буквы обозначают основные компоненты сплава, числа — их примерное содержание в процентах. Марка латуни начинается с буквы «Л». В двойных (простых) латунях число после буквы «Л» определяет среднее содержание меди. В марках многокомпонентных латуней после буквы «Л» указаны легирующие элементы, которым даны следующие обозначения: О — олово; А — алюминий; Н — никель; К — кремний; Ж — железо и т. д. Порядок букв и чисел в деформируемых и литейных латунях различен. В деформируемой латуни первое число после букв указывает среднее содержание меди, последующие числа, отделенные через тире, указывают среднее содержание легирующих элементов. Например, латунь ЛА77-2 имеет

следующий состав: 77 % Cu, 2 % Al, остальное Zn. В литейных латунях среднее содержание компонентов сплава указывается сразу после буквы, обозначающей его название; цинк обозначается буквой «Ц». Например, литейная латунь ЛЦ30А3 содержит 30 % Zn, 3 % AL, Cu — основа.

Бронзы

Бронзами называют медные сплавы, в которых основными легирующими элементами являются различные металлы, кроме цинка. В особую группу выделяют медноникелевые сплавы.

По химическому составу бронзы подразделяются на оловянные и безоловянные, и в каждой из этих групп по технологии производства бронзы делятся на обрабатываемые давлением и литейные.

В марке обрабатываемых давлением оловянных (ГОСТ 5017–74) и безоловянных бронз (18175–78) после букв «Бр» стоят буквенные обозначения названий легирующих элементов в порядке убывания их концентрации, а в конце марки в той же последовательности указаны средние концентрации соотвествующих элементов (например, БрОЦС4-4-2,5).

В марке литейных оловянных (ГОСТ 613–79) и безоловянных бронз (ГОСТ 493–79) после каждого обозначения легирующего элемента указано его содержание. Если составы литейной и деформируемой бронз перекрываются, то в конце марки литейной бронзы ставится буква «Л» (например, БрА9Ж3Л).

Свойства бронз определяются содержанием в них легирующих элементов. Для бронз, в которых легирующие элементы входят в основном в твердый раствор, характерно твердорастворное упрочнение. Дополнительно они могут быть упрочнены путем пластической деформации. Бронзы, содержащие бериллий, хром, цирконий и некоторые другие элементы с переменной растворимостью в твердом растворе, упрочняются путем закалки и последующего дисперсионного твердения.

К классу термически упрочняемых сплавов относится также алюминиевая бронза БрАЖН10-4-4, в которой упрочнение при термообработке связано с мартенситным

превращением.

Бронзы по сравнению с латунью обладают более высокой прочностью, коррозионной стойкостью и антифрикционными свойствами. Они достаточно коррозионностойки в морской воде, в растворах большинства органических кислот, углекислых растворах.

Медноникелевые сплавы

Никель — металл серебристо-белого цвета, кристаллизующийся в решетку ГЦК с параметром а = 0,352 нм (при 20 ° С) и полиморфных превращений не имеет. При температуре ниже 358 ° С (точка Кюри) никель является слабым ферромагнетиком.

Никель — прочный, высокопластичный металл, отличающийся высокой коррозионной стойкостью, повышенной температурой плавления и высокой каталитической способностью. Это обусловило его широкое применение в металлургии, машиностроении, электронике, медицине и других отраслях техники.

Влияние примесей на свойства стали

Рейтинг

( 1 оценка, среднее 4 из 5 )

При производстве сталии современная металлургия использует огромное количество примесей и добавок. Пропорции и количество легирующих элементов, как еще называют добавки, обычно составляют коммерческую тайну металлургической компании. Углерод — неотъемлемая часть любой стали, так как сталь это сплав углерода с железом. Процентное содержание углерода определяет механические свойства стали. С увеличением содержания углерода в составе стали, твердость, прочность и упругость стали увеличиваются, но пластичность и сопротивление удару понижаются, а обрабатываемость и свариваемость ухудшается. Кремний — незначительное его содержание в составе стали особого влияния на ее свойства не оказывает. При повышении содержания кремния значительно улучшаются упругие свойства, магнитопроницаемость, сопротивление коррозии и стойкость к окислению при высоких температурах. Марганец — в углеродистой стали содержится в небольшом количестве и особого влияния на ее свойства не оказывает. Однако он образует с железом твердое соединение повышающее твердость и прочность стали, несколько уменьшая ее пластичность. Марганец связывает серу в соединение MnS, препятствуя образованию вредного соединения FeS. Кроме того, марганец раскисляет сталь. Сталь в состав которой входит большое количество марганца приобретает существенную твердость и сопротивление износу. Сера — является вредной примесью в составе стали, где она находится преимущественно в виде FeS. Это соединение придает стали хрупкость при высоких температурах — красноломкость. Сера увеличивает истираемость стали, понижает сопротивление усталости и уменьшает коррозионную стойкость. В углеродистой стали допустимое содержание серы — не более 0,07%. Фосфор — также является вредной примесью в составе стали. Он образует с железом соединение Fe3P. Кристаллы этого соединения очень хрупки, вследствие чего сталь приобретает высокую хрупкость в холодном состоянии — хладноломкость. Отрицательное влияние фосфора наибольшим образом сказывается при высоком содержании углерода. Легирующие компоненты в составе стали и их влияние на свойства: Алюминий — сталь, состав которой дополнен этим элементом, приобретает повышенную жаростойкость и окалиностойкость. Кремний — увеличивает упругость, кислостойкость, окалиностойкость стали. Марганец — увеличивает твердость, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок при этом не уменьшает пластичности. Медь — улучшает коррозионностойкие свойства стали. Хром — повышает твердость и прочность стали, незначительно уменьшая пластичность, увеличивает коррозионностойкость. Содержание больших количеств хрома в составе стали придает ей нержавеющие свойства. Никель — также как и хром придает стали коррозионную стойкость, а также увеличивает прочность и пластичность. Вольфрам — входя в состав стали, образует очень твердые химические соединения — карбиды, резко увеличивающие твердость и красностойкость. Вольфрам препятствует расширению стали при нагреве, способствует устранению хрупкости при отпуске. Ванадий — повышает твердость и прочность стали, увеличивает плотность стали. Ванадий является хорошим раскислителем. Кобальт — повышает жаропрочность, магнитные свойства, увеличивает стойкость против ударных нагрузок . Молибден — увеличивает красностойкость, упругость, предел прочности на растяжение, улучшает антикоррозионные свойства стали и сопротивление окислению при высоких температурах. Титан — повышает прочность и плотность стали, является хорошим раскислителем, улучшает обрабатываемость и увеличивает коррозионностойкость. Главная Справка Марки стали Общие характеристики стали