Имеет ли медь пластичность: температура плавления, цена, физические свойства металла

alexxlab | 12.11.1993 | 0 | Разное

Содержание

Пластичность – медь – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Cтраница 3

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. Сера и кислород понижают пластичность меди. [31]

Цинк и марганец мало влияют на пластичность меди. Пластичность повышается при легировании до определенных концентраций алюминием, кремнием, железом. Олово занимает промежуточное положение между этими двумя группами легирующих элементов. [32]

Влияние примесей ( о и добавок различных металлов ( б на электропроводность меди. [33]

В больших количествах фосфор сильно снижает электропроводность и теплопроводность, повышает предел прочности, твердость и вязкость и незначительно уменьшает текучесть. В пределах 0 2 – 0 3 % не ухудшает

пластичности меди. [34]

Особенно резко снижают электропроводность меди примеси, образующие с ней твердые растворы: мышьяк, фосфор, алюминий и олово. Такие примеси, как висмут, свинец, кислород, понижают пластичность меди при горячей обработке давлением. Небольшие количества висмута ( тысячные доли процента) придают меди красноломкость и хладо-ломкость, а свинца ( сотые доли процента) – красноломкость. Понижение пластичности объясняется тем, что эти примеси образуют с медью легкоплавкие эвтектики, располагающиеся по границам зерен и ослабляющие связь между ними. При нагреве меди под горячую обработку давлением эвтектики расплавляются и металл разрушается. [35]

Границы а-твердого раствора в системе медь – кислород. Сторона меди. [36]

Железо незначительно растворимо в меди в твердом состоянии. Железо измельчает структуру, задерживает рекристаллизацию, повышает прочность и снижает

пластичность меди.

[37]

Обычные сорта меди, в том числе и самая чистая электролитическая медь, со степенью чистоты более 99 9 %, по условиям производства никогда не освобождаются полностью от кислорода и содержит его в количестве нескольких сотых долей процента. В этом состоянии кислородные включения не оказывают большого влияния на механическую прочность и пластичность меди. Но достаточно расплавить металл медного прокатанного листа, как это происходит при сварке, и в наплавленном металле получаются приблизительно равноосные крупные кристаллические зерна металла, по границам которых снова собирается кислородная эвтектика, понижая прочность и пластичность наплавленного металла. [38]

Примеси железа, висмута и серы вызывают красноломкость и хладноломкость меди. Примеси сурьмы, мышьяка, железа, фосфора ухудшают ее электропроводность, в присутствии сурьмы, олова, свинца уменьшается

пластичность меди. С введением в сплав марганца и никеля увеличивается прочность меди.

[39]

Диаграмма состояния сплавов с полиморфными превращениями компонентов и эв-тектоидным превращением. [40]

Упрочнение при сохранении пластичности твердых растворов используют на практике. Растворение алюминия ( в количестве 5 %) в меди повышает прочность сплава в 2 раза, а пластичность остается на уровне пластичности меди. Твердые растворы обладают и другими уникальными физическими и химическими свойствами. При растворении Ni ( в количестве 30 %) в железе теряются ферромагнитные свойства при температурах 20 – 25 С; раствор, содержащий более 13 % Сг, делает железо коррозионно-стойким. [41]

Кривые относительного удлинения в зависимости. [42]

Экспериментальные данные подтверждают указанное выше положение. На рис. 2 приведены значения относительного удлинения в зависимости от температуры испытания и длительности до разрыва, из которого видно, что резкое падение пластичности меди начинается с температуры 250 и выше. Из этого следует, что при длительном нагружении красная медь может переходить в хрупкое состояние. [43]

Механические свойства меди можно значительно изменить, применив наклеп. Тогда предел прочности а увеличится до 40 – – 50 кГ / мм2, а твердость – до 100 – 220 кГ / мм, что будет сопровождаться снижением пластичности меди. Механические свойства ее сильно изменяются и с повышением температуры. В интервале 250 – 550 С существенно снижаются прочность и пластичность меди, в связи с чем при деформации ее могут появиться трещины. [44]

Медь – металл, который может быть опасным для железа, если она присутствует в виде тонкого пористого покрытия; толстые плотные покрытия, которые можно получить механически, более надежны. Стальные листы с медной оболочкой ( биметалл), полученные совместной прокаткой этих двух металлов, производятся уже давно; в последние годы на рынке появилась биметаллическая проволока, внутренняя часть которой состоит из стали, а внешняя оболочка из меди. Пластичность меди позволяет резко изгибать проволоку с толстым медным покрытием без опасения получить растрескивание. [45]

Страницы: 1 2 3 4

15.2 Медь и её сплавы.

Медь действительно цветной металл: в зависимости от чистоты и состояния поверхности цвет изменяется от розового до красного. Её порядковый номер 29, имеет кристаллическую решетку ГЦК с периодом решетки 0,3608 нм. Медь плавится при температуре 1083⁰С, не имеет полиморфных превращений, её удельный вес составляет 8,94 ^г/см³. Медь обладает высокой электропроводностью и теплопроводностью, имеет высокие технологические свойства: хорошо паяется, сваривается, легко обрабатывается давлением. В отожженном состоянии предел прочности меди составляет 200-250МПа при относительном удлинении 40-5-%. По ГОСТ 859-78 производится 11 марок меди в зависимости от содержания примесей. Например, М00 содержит 99,99% Cu, МО – 99,97% Cu, М2-99,7% Cu т.

д. Благодаря высокой электропроводности медь нашла широкое применение в электротехнике. Из меди изготавливают шины, ленты, кабели, обмотки электродвигателей и др. Примеси изменяют свойства меди. Понижают электропроводность примеси, которые образуют с медью твёрдые растворы: фосфор (Р), мышьяк (As), алюминий (Al), олово (Sn).

Высокая теплопроводность меди делает её пригодной для водоохлаждаемых тиглей, кристаллизаторов, поддонов и изложниц для отливки титана (Ti) и др.

На механические свойства меди примеси влияют незначительно, в большей мере они зависят от состояния (литое или деформированное). Для повышения прочности медь легируют цинком (Zn), алюминием (Al), оловом (Sn), никелем (Ni), железом (Fe) или подвергают холодной пластической деформации. В результате холодной пластической медь наклёпывается и её временное сопротивление разрыву может достигать 400-450 МПа, при одновременном снижении пластичности и электропроводности на 2-4%.

Восстановить пластичность меди можно рекристаллизационным отжигом при температуре 500-600

0С.

Медные сплавы по технологическим свойствам подразделяются на деформируемые при получении листов, полос, профилей, проволоки и литейные при получении отливок в песчаные или металлические формы. По способности упрочняться в результате нагрева медные сплавы делятся на упрочняемые и не упрочняемые термической обработкой. По химическому составу более широко известно деление медных сплавов на латуни и бронзы.

В латунях главным легирующим элементом является цинк (Zn). Латуни получили широкое распространение благодаря сочетанию высоких механических и технологических свойств. Структура и свойства латуней определяется диаграммой состояния Cu-Zn, рис.15.3.

Содержание цинка в кристаллической решетке может достигать 39%. Латуни состоящие из меди и цинка называют простыми. Они могут быть однородными (до 39% цинка) и двухфазными (более 39% цинка). Однофазные латуни имеют высокую пластичность, т.к. состоят из однофазного α-твёрдого раствора.

Двухфазные латуни при наличии β-фазы имеют более высокую прочность, но пластичность при этом снижается, рис.15.4.

Простые латуни маркируются буквой «Л» и цифрой, показывающей процентное содержание меди. Латунь Л80 содержит 80% меди и 20% цинка. Простые латуни поставляются в виде листов, ленты, прутков, проволоки и согласно ГОСТ 15527-70 имеют обозначение Л96, Л90…..Л59.

Рис.15.3 Диаграмма состояния системы Cu – Zn.

Специальные (многокомпонентные) латуни содержат и другие легирующие элементы: алюминий (Al), никель (Ni). Марганец (Mn), олово (Sn) и др. Алюминий, кремний, марганец и никель повышают механические свойства латуни и сопротивление коррозии, а свинец улучшает обрабатываемость резанием. В специальных латунях после буквы «Л» следуют буквы русского алфавита, обозначающие легирующий элемент: А-Al, Н-Ni, К – Si, С – Pb, О – Sn, Ж – Fe, Мn – Mц, Ф – Р, Б – Ве, Ц – Zn. После букв ставятся цифры, показывающие среднее содержание меди и легирующих элементов в %.

Например: ЛК 80-3 содержит 80% меди + 3% кремния + 17% цинка.

Рис. 15.4 Влияние содержания цинка на свойства латуней.

Простые и специальные латуни относятся к деформируемым сплавам и используются как конструкционный материал там, где требуются высокая прочность и коррозионная стойкость: в трубопроводной арматуре, в химическом машиностроении и особенно в судостроении. Изготавливают из латуней листы, ленту, проволоку, а затем из этого проката – радиаторные трубки, снарядные гильзы, трубопроводы, шайбы, гайки, втулки, уплотнительные кольца, токопроводящие детали электрооборудования.

Кроме деформируемых латуней применяются и литейные латуни, которые содержат большое количество добавок для улучшения литейных свойств. Их обозначение отличается от деформируемых латуней. В них содержание компонента указывается после буквы обозначения: ЛЦ40Мц3Ж – содержит 40% цинка, 3% марганца, 1% железа, остальное – медь.

Механические свойства литейных латуней существенно зависят от способа получения отливок – песчано-глинистые формы, керамические или кокиль. Из литейных латуней изготавливают паровые и воздушные клапаны, корпуса кранов, пробки топливной и воздушной аппаратуры.

Бронзы – это сплавы меди со всеми другими элементами: оловом, алюминием, кремнием, бериллием и др. Бронзы различают по химическому составу и состоянию обработки. В некоторых случаях прочность таким способом может быть повышена до 750 МПа, по сравнению с обычной прочностью двухкомпонентных бронз- 400-500МПа.

Бронзы называют по наличию легирующего элемента в её ставе: алюминиевые, оловянистые, кремнистые, бериллиевые и т.д. Бронзы маркируют «Бр» (бронза) за которыми следуют буквы и цифры, указывающие на название и содержание в % легирующих элементов. Например: Бр ОЦС 4-4-2,5 – 4% олова + 4% цинка + 2,5% свинца, остальное медь. Бр КМц 3-1 – 3% кремния + 1% марганца, остальное медь и т. д.

Оловянистые бронзы известны ещё в бронзовом веке. Они как и другие сплавы делятся на деформируемые <10% Sn и литейные >10% Sn. В прошлом бронзы получили название в зависимости от их назначения: колокольная (20-30% олова), зеркальная (30-35% олова), монетная (4-10% олова), пушечная (8-18% олова). Оловянистые бронзы отличаются хорошими литейными свойствами – малой усадкой. С целью экономии олова в бронзы добавляют цинк в таком количестве, чтобы он полностью растворялся в меди, образуя твёрдый раствор, тем самым повышая механические свойства. Для улучшения обрабатываемости резанием в оловянистые бронзы добавляют свинец (БрО6Ц4С17 – олово-6%, цинк – 4%, свинец – 17%, остальное, медь). Литейные оловянистые бронзы применяются для пароводяной арматуры, обладая высокой коррозионной стойкостью в воде и на воздухе.

Деформируемые оловянистые бронзы характеризуются более низким содержанием олова Бр ОЦ4 -3 –олово-4%, цинк-3%, остальное медь и имеют однофазную структуру твёрдого раствора. После холодной обработки давлением бронзы подвергаются отжигу при 600-700⁰С. Они пластичны и более прочны, чем литейные. Кроме того, деформируемые оловянистые бронзы обладают высокими упругими свойствами, поэтому их используют для получения пружин, мембран и др.

Алюминиевые бронзы обычно содержат от 5 до 10% алюминия. Механические и коррозионные свойства этих бронз выше, чем у оловянистых. Алюминиевые бронзы можно подвергать закалке и старению. Однофазные алюминиевые бронзы (БрА7) более пластичны, чем двухфазные и относятся к деформируемым. Они обладают высокой прочностью и пластичностью (σ_в= 400-450МПа, δ= 60%).

Легируют алюминиевые бронзы железом, никелем, марганцем и др. для устранения литейных недостатков и увеличения механических свойств после упрочняющей термической обработки (закалка + старение). Например, у бронзы БрАЖН 10-4-4 твёрдость увеличивается от 1500НВ до 4000НВ, и из неё изготавливают седла клапанов, направляющие втулки, шестерни и др.

Кремнистые бронзы содержат до 3% кремния и являются заменителями оловянистых бронз, их дополнительно легируют никелем и марганцем. Обладая высокой упругостью и антикоррозионными свойствами эти бронзы применяются для изготовления упругих элементов различных механизмов. Из бронзы БрКМц 3-1 изготавливаются стопорные и упорные кольца насосов, мембраны датчиков давления.

Свинцовые бронзы обладают высокими антифрикционными свойствами, хорошей теплопроводностью (Бр С30). Поэтому из этих бронз изготавливают вкладыши подшипников, работающих при больших давлениях и скоростях.

Бериллиевые бронзы содержат не более 2,5% бериллия (БрБ2).Бериллий образует с медью твёрдый раствор переменной растворимости и, следовательно, такие бронзы можно подвергать упрочняющей термической обработке (закалка 780⁰С + старение 320⁰С). После термической обработки повышаются как прочностные, так и упругие свойства: σ_в = 1500МПа, τ _упр. = 600-740МПа. Бериллиевую бронзу применяют в виде пружин в часовых механизмах, электроаппаратуре, в качестве упругих контактов.

Взаимосвязь между пластичностью и прочностью

Медь обладает некоторыми выдающимися свойствами, которые делают ее востребованной во многих отраслях промышленности. Две из них — пластичность и прочность. Однако, чтобы получить максимальную отдачу от этих двух свойств, материал должен быть правильно обработан.

Пластичность, как и прочность, являются двумя очень важными и желательными свойствами медных сплавов. Медь и ее сплавы отличаются высокой пластичностью и сравнительно высокой прочностью. Эта комбинация, а также другие типичные свойства меди, такие как проводимость, коррозионная стойкость или обрабатываемость, делают медь подходящей для многих различных применений. Тем не менее, это сообщение в блоге посвящено взаимосвязи между пластичностью и прочностью.

Что такое пластичность?

Пластичность – это свойство материалов пластически деформироваться под нагрузкой до того, как произойдет разрушение (например, из-за разрушения). При этом материал всегда сохраняет постоянный объем. Пластичность варьируется в зависимости от материала: в то время как стекло разбивается без заметной деформации, сталь может деформироваться более чем на 25 %, прежде чем расколется. Если материал трудно деформируется, например стекло, его называют хрупким.

Для определения пластичности используются две меры: удлинение и уменьшение площади:

Удлинение указывается как процентное увеличение первоначальной расчетной длины образца и измеряется после разрушения образца.
Уменьшение площади указывается как процентное уменьшение исходной площади поперечного сечения и измеряется после разрушения образца.

В то время как удлинение зависит от расчетной длины, уменьшение площади – нет.

Что такое сила?

Прочность материала описывает его способность выдерживать механические нагрузки до того, как произойдет разрушение, например, непреднамеренный изгиб или разрушение. Прочность указывает на максимальное напряжение, которое может выдержать материал при его деформации. Как правило, сплавы обладают более высокой прочностью, чем чистые металлы. Материалы с высокой прочностью особенно подходят для легких конструкций, но, как правило, их трудно обрабатывать.

Как вы могли заметить, прочность прямо противоположна пластичности, что приводит к дилемме компромисса между прочностью и пластичностью. В материаловедении эта дилемма описывает, что для увеличения прочности материала пластичность неизбежно снижается, и наоборот. Рассмотрим несколько самых популярных способов упрочнения материала.

Упрочнение за счет ограничения движения дислокаций

Упрочнение на твердый раствор: При упрочнении на твердый раствор механические свойства твердых тел изменяются за счет внедрения атомов внедрения или замещения. При этом к меди добавляют другие металлические элементы, такие как бериллий, олово, алюминий или никель. Это гарантирует, что движение дислокации будет затруднено, и, таким образом, в конечном итоге увеличится прочность. Различные элементы по-разному влияют на увеличение силы. См. на графике ниже влияние нескольких легирующих элементов на предел текучести меди.

Холодная штамповка: При холодной штамповке металлы формируются при температуре ниже температуры рекристаллизации. При этом зерна имеют тенденцию к удлинению в направлении деформации. Следовательно, среднее расстояние между дислокациями уменьшается, что блокирует движения. Большие деформации повышают прочность сплава, но в то же время снижают его пластичность. Результатом является большая прочность при меньшей пластичности. На рисунке ниже показаны эффекты холодной штамповки на примере AMPCOLOY® 83.

Измельчение зерен: При измельчении зерен в структуре образуется более мелкое и мелкое зерно путем соответствующей термической обработки или затравки расплава. Хотя влияние на прочность довольно мало, медные сплавы будут прочнее при меньшем размере зерна. Это связано с тем, что более мелкие зерна имеют большее отношение границ зерен, и чем больше границ зерен, тем выше прочность. На приведенном ниже графике показана зависимость размера зерна от прочности на растяжение и относительного удлинения для полосы из латуни.

Повышение: прочности и пластичности

При дисперсионном твердении образуются мельчайшие, равномерно распределенные частицы. Для этого сплав нагревают до растворения всех элементов, необходимых для осаждения. Затем сплав закаливают, чтобы предотвратить диффузию, и атомы сплава остаются пересыщенными в однофазном твердом растворе. Затем материал снова закаляют для достижения контролируемой диффузии. Образуются осадки, которые служат препятствием для движения дислокаций. Таким образом, обрабатываемый материал обладает высокой прочностью при сохранении пластичности.

Таким образом, дисперсионное твердение оказалось наиболее адекватным способом достижения оптимального сочетания прочности и пластичности в сплавах на основе меди. Например, AMPCOLOY® 940 и AMPCOLOY® 972.

Хотите узнать больше о металлургии меди и сплавов на основе меди? Скачайте бесплатно отрывок из нашей книги «Металлургия меди и медных сплавов»0003

Является ли медь пластичной? (ОТВЕТЫ) – Да Грязь

Да, металл, известный как медь, пластичен .

В следующей статье вы узнаете больше о меди и пластичности.

Что такое медь?

Медь (Cu) — это металл, находящийся в периодической таблице рядом с другими металлами — серебром (Ag) и золотом (Au) в группе 11.

Это один из самых мягких металлов, и его легче всего идентифицировать по его цвет.

Медь имеет красно-золотой цвет при полировке, коричневый при потускнении и зеленый при окислении.

Этот цветовой спектр полезен, если вам нужно попытаться идентифицировать медь.

Одним из наиболее полезных свойств меди является ее высокая электро- и теплопроводность (это важно позже).

Чтобы знать мельчайшие детали, медь имеет атомный номер 29 и атомный вес 63,546.

Если вы когда-нибудь запланируете переехать на Меркурий, ваши медные кастрюли и сковородки будут в безопасности.

Медь имеет температуру плавления 1083°C и точку кипения 2595°C и находится в твердом состоянии при комнатной температуре.

Валентность +1 или +2, в зависимости от соединения. Он не магнитный, но может служить электромагнитом.

Забавный факт: 65% меди в мире находится в Северной и Южной Америке и Австралии. Чили является крупнейшим производителем меди в мире, и считается, что самый большой медный рудник находится в Юте.

Я уже упоминал, что медь пластична, но на самом деле я имею в виду, что она исключительно пластична, а также податлива.

Но что это на самом деле означает?

Что означает пластичность?

Прежде чем мы перейдем к тому, что означает пластичность.

Вернемся на минутку назад.

Пластичность — одна из пяти характеристик, которые помогают определить, является ли тот или иной материал металлом.

Вопросы, которые вы должны задать себе, включают:

Пластичен ли материал?

Податливый? (пластичность и ковкость — отличные друзья в мире металлов)

Обладает ли материал теплопроводностью?

Обладает ли материал электропроводностью?

Какова химическая активность этого материала?

Все металлы в той или иной степени проявляют некоторые из этих характеристик. Некоторые лучше, чем другие.

Но я не по теме, вернемся к пластичности.

В самом широком смысле, когда что-то пластичное (обычно металл), его можно формовать и растягивать в длинные проволоки.

Вы, по сути, изменяете форму вашего материала, меди, на длинные проволоки или нити, которые не порвутся, то есть не станут хрупкими.

Пластичность зависит от нескольких факторов. Эти факторы включают:

температуру , при которой происходит изменение формы,

скорость , при которой происходит изменение,

9 твердость ,1 материала0018

И, наконец, предел прочности при растяжении * .

*Прочность на растяжение означает, какое усилие требуется, чтобы разорвать предмет на части, пока он не сломается.

Металлообработка – важная часть нашей повседневной жизни .

Подумайте о том, что мы используем и принимаем как должное; транспортные средства для перевозки, электроэнергия вырабатывается и транспортируется с помощью проводов, наших мобильных телефонов и ноутбуков.

Все они требуют изготовления металла.

Для успешного производства металла требуется, чтобы материал был пластичным, как медь, и податливым .

Ковкость – это степень, в которой чему-либо можно придать форму посредством ковки или ковки.

Подумайте о слесарях; они куют и выковывают металлы в разные формы.

Как пластичность, так и ковкость связаны с изменением формы вашего материала, меди.

Если вы предпочитаете объединять этих агентов изменений вместе, обратитесь к гибкости.

Пластичные материалы обычно представляют собой более мягкие металлы, такие как медь, золото и серебро.

Непластичные материалы обычно представляют собой неметаллы.

Почему медь пластична?

Я отдельно говорил о меди и пластичности.

Теперь давайте сложим их вместе.

Почему медь пластична?

Первый и самый простой ответ заключается в том, что медь — это металл и, следовательно, пластичный , но это не весь ответ.

Мы также узнали, что 9Медь 0009 является одним из более мягких металлов, таких как золото, и, следовательно, ее легче формировать и растягивать в проволоку, демонстрируя пластичность.

Медь имеет высокую температуру плавления.

Это означает, что вы можете нагреть медь до относительно высокой температуры, и она останется в твердом состоянии.

Представьте свою повседневную жизнь.

Чему легче придать форму, когда оно теплое или холодное?

Тепло, конечно.

Холод делает вещи хрупкими.

Кроме того, медь очень пластична благодаря своей способности проводить электричество.

Помните, я говорил, что медь обладает высокой тепло- и электропроводностью?

Эта проводимость происходит из-за свободно текущих электронов, обнаруженных в структуре меди.

Электроны в вашем металле могут скользить друг по другу без разрыва металлической связи на атомном уровне.

Это скольжение электронов способствует общей способности меди вытягиваться в провода.

Почему важна пластичность меди?

Тот факт, что медь является пластичной, важен из-за многих реальных применений этого материала.

Он используется в различных областях, таких как медицина, транспорт, архитектурная и электротехническая промышленность.

На самом базовом уровне медь используется в наших домах для нагрева воды и проведения электричества.

Рискну повториться, изготовление металлов жизненно важно для нашей повседневной жизни.

Подведение итогов

Вернемся к нашему первоначальному вопросу. Является ли медь пластичной? Да, это исключительно пластичный .