Сплав никель медь – Медно-никелевые сплавы: марки, свойства, применение
alexxlab | 14.01.2020 | 0 | Разное
Медно-никелевые сплавы: марки, свойства, применение
Медь давно известна своими высокими показателями электропроводности и теплоотдачи. Если в медь добавить легирующие вещества, то ее свойства значительно изменятся. Технические характеристики медно-никелевых сплавов значительно лучше, чем у чистого металла. Сплавы на основе меди имеют высокую прочность и твердость. Они легко обрабатываются различными способами, устойчивы к воздействию влаги. Сплавы из меди и никеля широко применяются в различных областях промышленности.
Медно-никелевый сплав
Что это за сплав
При смешивании различных цветных металлов получают материалы с заранее запланированными повышенными свойствами. В сплаве меди и никеля последний выступает в качестве дополнительного легирующего компонента. Он вводится вместе с другими металлами, повышая прочность, твердость и жидкотекучесть меди, изменяя ее температуру плавления.
В качестве дополнительных легирующих элементов используют никель, алюминий, марганец.
Виды медно-никелевых сплавов
Легированный сплав меди никелем образует большое количество твердых растворов, которые делятся на несколько групп:
- конструкционные;
- электротехнические;
- ювелирные.
Основные характеристики конструкционных медно-никелевых сплавов: высокая твердость, сопротивление стиранию, коррозионная стойкость. Вместе с никелем используют марганец, хром, алюминий, цинк и другие компоненты.
В электротехнических сплавах содержание марганца может превосходить никель. Сплавы обладают стабильным сопротивлением, высокой токопроводностью.
К декоративным относятся соединения меди и никеля, хорошо поддающиеся разным видам обработки: резанию, деформации. Они обладают высокой жидкотекучестью.
Константан
Сплав маркируется — МНМц 40-1,5. Такое обозначение говорит о том, что в нем около 40% никеля. Константан относится к электротехническим материалам. Имеет высокое омическое сопротивление и малое линейное расширение при нагреве.
Пластичный материал хорошо обрабатывается прокаткой. Из константана делают проволоку и лист для термоэлектродов, преобразователей.
Копель
Медно-никелевый сплав с высокой термической устойчивостью, маркируется МНМц 43-0,5. Дополнительный легирующий компонент — марганец. Выпускается в виде проволоки различных диаметров. Используется для изготовления компенсационных проводов и низкотемпературных преобразователей. Устойчив к воздействию кислой среды, работает в инертных газах.
Основное свойство — высокая стабильность сопротивления при изменении температур. Относится к жаростойким материалам. Устойчиво сохраняет свои характеристики при температуре до 600⁰.
Проволока
Нейзильбер
Ювелирный медный сплав с содержанием никеля 15% и цинка в пределах 20%. Никель придает сплаву белый цвет с зеленоватым или голубым отливом.
Немецкие химики изобрели сплав, как дешевый заменитель белого золота, не отличающийся от него внешне. Нейзильбер получился более твердым, устойчивым к влаге и пару. Не темнеет и не теряет своих декоративных свойств. В Европе использовался для изготовления наград и бижутерии. В настоящее время из него делаются медали, ордена, лады для гитар и хирургические инструменты.
Куниаль
Сплав выпускается в 2 вариантах и в конце маркировки имеет буквы А и Б. Оба вида сплава обладают коррозийной стойкостью. При повышенных температурах склонен к растрескиванию.
Куниаль-А легируется дополнительно алюминием, кобальтом и железом. Производится в виде прутков.
Куниали-Б — в меди растворяют только никель, содержание остальных веществ в сумме составляют не более 1%. Из материала изготавливают полосы для пружин и рессор.
Манганин
В этом сплаве кроме меди и никеля присутствует 13% марганца. Имеет красивый золотисто-красный цвет. Манганин может содержать железо. Он относится к изначально состаренным сплавам — приобретает свои механические свойства после термической обработки. Обладает электрической стабильностью при изменении температуры.
Манганин применяется в электроизмерительных приборах высокой точности, для создания эталонов.
Существует и другой состав сплава, в котором медь заменена серебром. Технические характеристики практически не отличаются. Белый Манганин значительно дороже.
Монель
Кроме меди и никеля в сплав добавляют марганец и железо. Монель назван в честь руководителя американской химической лаборатории, где разрабатывался сплав. Материал устойчив к коррозии, пластичен и прочен. Обладает высокой устойчивостью к воздействию кислот, щелочей. Маркируется — НМЖМц28-2,5-1,5.
Монель применяется при изготовлении приборов, оборудования химической, нефтяной промышленности. Используется в аппаратостроении, медицине и судостроительной промышленности для изготовления антикоррозионных деталей.
Сплав высокопластичный, легко обрабатывается в холодном и горячем состоянии. Механическая обработка возможна только на низких оборотах.
Мельхиор
Белый твердый сплав содержит меди в пределах 70–90%. Относится к ювелирным составам. Кроме никеля имеет легирующие вещества:
- 0,8% железа;
- 1% марганец.
Обладает высокой коррозионной устойчивостью в морской соде и среде газов. Температура плавления в пределах 1150–1230⁰, не зависит от соотношения составляющих.
Наиболее распространенные марки мельхиора — МНЖМц30-1-1 и МН16. Свои технические характеристики получает после отжига. Относится к группе изначально состаренных сплавов.
В прошлом веке мельхиор называли серебром для пролетариата. Внешне не отличается от серебра, но значительно тверже и дешевле его. Посуда и ложки из него также окисляются и темнеют, как из чистого серебра. Требуют постоянного ухода. Низкая стоимость материала позволяла простым рабочим купить из него посуду и выдавать ее за серебряную. Хорошо чистится простым зубным порошком и пастами без добавок.
Из мельхиора делают ложки, вилки, столовую посуду, различные украшения. Он хорошо поддается обработке, резьбе, чеканке. Из него изготавливают хирургические инструменты, монеты, медали.
Изделия из мельхиора
Марки и химический состав сплава
Сплавы изготавливаются на основе меди, в которую добавляется никель и другие составляющие, согласно ГОСТ 492-73. Обладая высокой пластичностью, материалы относятся к обрабатываемым давлением. Дополнительно легируются другими элементами:
- марганцем;
- алюминием;
- цинком;
- железом.
Наибольшее количество выпускаемых сплавов приходится на двухкомпонентные составы, которые отличаются лишь содержанием основных веществ. Это марки МН25, МН19 и МН95-5. с увеличением доли никеля повышается электросопротивление и прочность. Снижаются теплопроводность, пластичность и линейное расширение. Например, МН95-5 характеризуется хорошими механическими свойствами, легко обрабатывается давлением, не образует коррозионных трещин.
Мельхиор марки МН19 значительно превосходит МН95-5 по прочности, твердости, коррозионной устойчивости. Он не образует микротрещин при низких температурах, подвергается холодной и горячей штамповке. Температура плавления и рекристаллизации (переход в твердое состояние) у него гораздо выше.
Конструкционные составы обладают высокой коррозионной прочностью и твердостью. В качестве дополнительных легирующих веществ в них входят хром, магний, литий, кобальт. К таким сплавам относятся:
- куниали;
- нейзильбер;
- мельхиоры;
- МН95-5;
- МНЖ5-1.
Сплавы представляют собой твердые растворы никеля и других компонентов. Имеют высокую прочность, коррозионную устойчивость. Свои свойства приобретают после термической обработки.
Куниали — трехкомпонентные составы с добавлением алюминия. Обрабатываются давлением в горячем состоянии. Нейзильберы и мельхиоры устойчивы в кислой и щелочной среде, морской воде. Обрабатываются давлением в горячем и холодном состоянии. Обработка резанием допускается только на малых режимах, чтобы исключить сильный нагрев и подкаливание в зоне реза.
Электротехнические составы отличаются высокой электропроводностью, пластичностью, стабильной ЭДС. К ним можно отнести:
- МН0,6 — ТП;
- МНЖКТ5-1-0.2-0.2;
- МНМц40-1,5 — Константан;
- МНМц3-12;
- МНМц43-0,5 — Копель.
Из них изготавливают проволоку, прутки и полосу методом проката. Применяют в различных электрических приборах, сетях, термопарах и другом электрическом оборудовании.
Добавление марганца делает медно-никелевые составы пластичными, устойчивыми к низким температурам.
Производство сплава
Свойства
При растворении никеля в меди повышаются механические свойства исходных материалов:
- твердость;
- прочность;
- пластичность;
- сопротивление на разрыв и изгиб.
Сплав обладает высокой коррозионной устойчивостью в агрессивной среде и морской воде. Составы с высоким содержанием никеля, включающие в себя алюминий и магний обладают повышенной прочностью. Двухкомпонентные составы имеют стабильное значение сопротивления.
Высокие литейные качества позволяют отливать из медно-никелевых твердых растворов детали с мелкими элементами, ювелирные украшения. Никель и марганец повышают свариваемость деталей, позволяя соединять даже разные по составу материалы.
Применение
Медно-никелевые сплавы широко применяются в различных областях промышленности. Из них делают проволоку, компенсационные пружины, конденсаторные трубы, детали измерительных приборов, реле, датчиков.
Применяемые в качестве ювелирных составов, мельхиор и нейзильбер широко используют в приборостроении. Из них делают острые скальпели и другие медицинские инструменты.
Награды, корпуса часов, бижутерия и многие другие красивые и полезные мелочи отливают и штампуют из медно-никелевых сплавов. Из них делают трубопроводы, работающие в агрессивной среде, пружины, служащие в холод, детали машин и станков.
metalloy.ru
свойства, ГОСТ. Производство медно-никелевых сплавов. Чистка монет из медно-никелевого сплава
Медь относится к группе цветных металлов. В чистом виде она обладает высокой тепло- и электропроводностью, именно поэтому используется в основном в электротехническом производстве. Медь – очень пластичный материал, который хорошо поддается обработке давлением в холодном и в горячем состоянии.
Для повышения механических, конструкторских и эксплуатационных свойств меди используют его соединения с другими металлами. В результате процесса сплавления изменяется строение кристаллических решеток, возникают дополнительные связи между ионами и атомами. Именно это повышает прочность сплава по сравнению с чистым металлом.
Для чего медь сплавляют с никелем
При сплавлении никель выступает главным легирующим элементом. Он обладает коррозионной стойкостью, поэтому, в основном, используется для упрочнения.
При сплавлении его с медью образуются непрерывные твердые растворы. Медно-никелевый сплав приобретает ряд новых свойств:- повышается жаропрочность материала;
- существенно снижается температурный коэффициент электросопротивления;
- появляется высокая устойчивость к коррозии, особенно в морской воде.
Классификация
Свойства медно-никелевого сплава зависят от процентного содержания в нем никеля и других веществ. В настоящее время создано много новых специальных материалов с уникальными характеристиками.В зависимости от области применения их делят на конструкционные и электротехнические.
- Конструкционные – обладают высокими антикоррозионными и прочностными характеристиками. Изделия из них отличаются устойчивостью к агрессивным средам. Это мельхиор, нейзильбер и куниаль. Отдельное место в этом списке занимает монель, состав которого и пропорциональное соотношение элементов несколько иные.
- Электротехнические – отличаются повышенным электрическим сопротивлением и термоэлектрическими свойствами, используют их в энергетике и электротехнике. Это константан, манганин и копель.
Знание химического состава и физических характеристик позволяет определить медно-никелевый сплав в одну из групп.
Мельхиор
Содержит примерно 80% меди, около 20% никеля, а также немного марганца и железа. Подобный сплав был известен людям еще в III веке до н. э. под названием «белая медь» благодаря светло-серебристому цвету, напоминающему серебро. Это обладающий высокими антикоррозионными свойствами, а также большим запасом прочности и износостойкости медно-никелевый сплав.
Температура плавления – примерно 1170 °С. Хорошая пластичность позволяет обрабатывать изделия из него давлением. Используется в производстве конденсаторов, из него изготавливают медицинские инструменты, недорогие ювелирные украшения, столовые приборы, монеты.Нейзильбер
Этот медно-никелевый сплав с добавлением цинка, имеющий серебристый с зеленоватым оттенком цвет. В зависимости от марки может содержать до 35 % никеля и до 45 % цинка, остальное – медь. Такое солидное содержание цинка существенно удешевляет его производство. Нейзильбер обладает примерно такими же механическими свойствами, что и мельхиор. Он устойчив к коррозии, прочен, достаточно пластичен для обработки в горячем и холодном состоянии методом давления.
Иногда дополнительно легируется свинцом для более качественной механической обработки. В основном из него изготовляют детали приборов, часов, медицинских инструментов. Интересно, что благодаря дешевизне сейчас именно из него чаще, чем из мельхиора, производят ювелирные изделия, медали и ордена. Нейзильбер также используют при изготовлении финифти.
Куниаль
Состоит из медной основы, никеля – до 20 %, небольших добавок алюминия. Сплавляется при температуре 1183°С с последующей закалкой и старением, чем достигаются очень высокие показатели прочности и устойчивости к низким температурам. Подразделяется на марки А (МНА13-3) и Б(МНА 6-1,5).
Марка А обладает двумя важными характеристиками – высокой прочностью и уникальной устойчивостью к коррозии в агрессивных средах. К примеру, в морской воде он может эксплуатироваться десятилетиями. Поэтому сплав используется для изготовления деталей специального назначения (гребные винты).
Марка Б обладает пружинящими свойствами, поэтому широко используется для изготовления упругих элементов ответственного назначения. Также он очень устойчив к изломам на морозе. Из него производят конструкционные детали, работающие в условиях низких температур.
Монель
В нем содержится примерно две трети никеля и одна треть меди. Температура плавления – 1350 °С. Главное свойство этого медно-никелевого сплава – устойчивость к коррозии. Он имеет высокие показатели механических свойств – прочности и пластической деформации. Монель марки НМЖМц содержит примерно 28% меди, 3% железа, около 3% магния, небольшое количество кобальта и никель.
Такие же характеристики имеет монель-400. Он является брендом Special Metals Corporation и был запатентован в 1906 году. Поэтому другие компании-производители не могут использовать это название. Так появился еще один сплав – Nicorros. Однако эти материалы идентичны по все химическим и техническим характеристикам.Так как сплав содержит более половины никеля в процентном соотношении, его стоимость достаточно высока. Однако существует технология производства медно-никелевого сплава с использованием сырья из природных сульфидных руд с содержанием обоих элементов, без предварительного разделения на отдельные составляющие. Это позволяет значительно удешевить конечный продукт.
Монель используют для производства изделий, эксплуаьтруемых в агрессивных средах, условиях повышенной механической нагрузки. Это судостроение, химическая и нефтяная промышленность, изготовление медицинских инструментов, ответственных деталей машин и аппаратов.
Константан
Имеет белый цвет с характерным желтоватым оттеком. В состав входят: медь -59 %; никель – 39-41 %; марганец – 1-2 %. Температура плавления 1260 °С. Этот медно-никелевый сплав получил свое название благодаря основному свойству – термостабильности. Он имеет очень хорошие показатели электрического сопротивления при низком значении температурного коэффициента расширения. Сплав идет для изготовления проволоки для термопар, в производстве измерительных приборов, а также электронагревательных элементах, работающих при температурах до 400-500 градусов.
Проволока, изготовленная из константана, подвергается специальной термической обработке, в результате которой металл на поверхности образует тонкую окисную пленку. Благодаря этому изделие не нуждается в дополнительной лакировке или защитном покрытии. Константан очень пластичен. Это свойство позволяет применять его при сварке медно-никелевых сплавов.
Недостатком константана является его достаточно высокая ЭДС – около 43 мкВ. Это исключает использование проволоки и ленты из него в высокоточных измерительных приборах.
Манганин
Содержит примерно 5% никеля, 12% марганца и основу из меди. Температура плавления – 960 °С. Интересно, что манганин был изобретен американцем Эдвардом Венстоном примерно в 1888 году на основе им же изобретенного константана как специальный материал для обмоток электроизмерительных приборов. Он действительно имеет высокое удельное электрическое сопротивление, а также крайне малую ЭДС в паре с медью (не более 1 мкВ), что выгодно отличает его от константана.
Для того, чтобы снизить температурный коэффициент сопротивления, мангановую проволоку отжигают при температурах около 600 градусов в условиях вакуума, затем медленно охлаждают. Эта технология позволяет увеличить температуру, при которой материал сохраняет свои электрические свойства, до 200°С. Уже намотанную в катушки проволоку дополнительно нагревают неоднократно до 150 °С. Так достигается эффект искусственного старения, после которого изменения в кристаллической структуре металла сводятся к минимуму.
Основная область применение манганина как материала со стабильными показателями электросопротивления – изготовление разнообразных приборов высокой точности для измерения показателей электрического тока (силы тока, напряжения, мощности).
Копель
Еще один специальный сплав. Содержит медь, 43% никеля, немного железа и марганца. Температура плавления 1290 °С. Благодаря оптимальному соотношению стабильно низкого удельного сопротивления и высокой ТЭДС в паре с различными металлами сплав применяется для изготовления проволоки для термопар и электродов. Показатель ТЭДС материала возрастает пропорционально рабочей температуре:
- при 100 градусах по Цельсию – 6,95В;
- при 600 – до 49В.
Копель очень термостоек – без нарушения основных свойств выдерживает нагревание до 600 градусов и устойчив к коррозии.
Копель применяется в термопарах датчиков приборов для бесконтактного измерения температуры. В них используются термопары с максимальной ТЭДС – с хромом, медью или железом Эти элементы являются положительными электродами, а копель –отрицательным. Термопара копель-хромель используется в основном в пирометрии для постоянного контроля температурного режима в диапазоне от 200 до 600 градусов в промышленных и лабораторных установках.
Процесс плавки
При производстве медно-никелевых сплавов придерживаются сравнительно похожих технологий. Мельхиор, нейзильбер, куниаль, константан, манганин сначала плавят в индукционных печах под слоем прокаленного древесного угля. Добавление к шихте отходов допускается до 80%.
Процесс плавки начинается с меди и никеля. По мере их расплавления добавляются отходы крупным куском, потом мелкие. В последнюю очередь загружается цинк. После окончательного расплавления шихты производят раскисление марганцем и кремнием (нейзильбер), либо кремнием и марганцем (константан и мельхиор). После этого с поверхности расплава убирают весь шлак и добавляют еще древесного угля. Нагревают раскаленную массу до температуры около 1300 °С, при необходимости добавляют хлористый марганец для рафинирования.
Немного отличается технология приготовления куниалей, так как они содержат алюминий. Перед введением алюминия в расплав обязательно добавляют 0,1% марганца для раскисления. А после растворения алюминия поверхность расплава посыпают флюсом. Если этого не сделать, образуются пленки, от которых расплав становится негодным для заливки.
Химические, физические и конструкционные свойства определяют область назначения различных медно-никелевых сплавов. ГОСТ 492–73, ГОСТ 5063–73, ГОСТ 5187–70, ГОСТ 5220–78, ГОСТ 17217–79, ГОСТ 10155–75 являются основными стандартами при их производстве.
Чеканка монет
Примерно с конца позапрошлого века повсеместно начали чеканить монеты из медно-никелевого сплава.
Состав его сильно различался на разных монетных дворах. Но в основном он содержал до 30% никеля, незначительную железную примесь и медь как основу. Так как металл для обычных монет должен быть в первую очередь пластичным, ковким, износостойким и недорогим, практическим путем был определен состав монетного сплава. Впоследствии особенной популярностью для изготовления монет пользовался мельхиор.Современные российские монеты выполнены из различных сплавов. В частности, полностью из мельхиора состоят монеты, выпущенные до 2009 года. Стальные монеты номиналом одна и пять копеек и медные пятирублевые покрыты тонким слоем мельхиора. Такой материал получил название «биметалл». Так все больше снижается себестоимость изготовления металлических денег.
Сплавы меди с никелем мало подвержены окислению на воздухе. Поэтому его признаки можно встретить лишь на старых монетах, либо тех, что долгое время находились в агрессивной среде. Знатоки-кладоискатели и нумизматы применяют для очистки ценных экземпляров монет различные средства – от народных рецептов до передовых технологий.
Очистка с мыльным раствором хорошо удаляет лишь зеленоватые медные окислы. Применяют также оливковое масло, уксусную кислоту, пасту “Гойя”. Нужно иметь в виду, что эти средства могут не только снять налет, но и вступить в реакцию с самим сплавом, нанеся вред монете. Наиболее эффективной, щадящей и быстрой является чистка монет из медно-никелевого сплава с помощью электролиза.
fb.ru
7.1. Сплавы меди и никеля. Материалы для ювелирных изделий
7.1. Сплавы меди и никеля
Медь и никель неограниченно растворимы как в жидком, так и в твердом состоянии. Диаграмма состояния Си – Ni показана на рис. 7.1. Структура всех двойных медно-нике-левых сплавов – твердый раствор этих элементов. Кристаллическая решетка – гранецентрированная кубическая.
Для художественных изделий применяются коррозионно-стойкие медно-никелевые сплавы: мельхиор, нейзильбер.
Рис. 7.1. Диаграмма состояния Си – Ni.
Мельхиоры
Мельхиоры – цветные сплавы меди и никеля, содержащие от 18 до 30 % Ni. Они отличаются высокой прочностью, хорошо обрабатываются механически, имеют высокую коррозионную стойкость. В табл. 7.1 приведен химический состав мельхиоров, используемых для изготовления художественных изделий.
Кроме никеля в некоторые марки мельхиоров вводят железо, марганец, хром. Легирование мельхиора железом и марганцем позволяет повышать коррозионную стойкость сплава. Наибольшее распространение получил мельхиор марки МН19 с пониженным по сравнению с остальными содержанием никеля, так как никель – дефицитный и достаточно дорогой металл.
Таблица 7.1
Химический состав мельхиоров
Сплавы МН19, МНЗО, МНЖМцЗО-1-1 однофазны по структуре, поскольку железо и марганец до 1 % растворимы в мельхиоре. Эти сплавы хорошо деформируются как в холодном, так и в горячем состоянии. По коррозионной стойкости превосходят нержавеющую сталь. Для улучшения внешнего вида изделий из мельхиора их покрывают тонким слоем серебра.
Легирование мельхиора хромом приводит к расслоению твердого раствора по синодальному типу на два твердых раствора с одинаковой кристаллической решеткой, один из которых – ?’ – обогащен медью, а другой – ?” – никелем. Это позволяет значительно упрочнять сплавы системы Си – Ni – Сr. Так, если для сплава МНЗО (Си + 30 % Ni) временное сопротивление составляет 130–350 МПа, для сплава МНХЗО-З (Си + 30 % Ni + 2,8 % Сr) его значение возрастает до 600 МПа при относительном удлинении 30 % (охлаждение на воздухе с Т = 900 °C). Сплавы системы Си – Ni – Сr технологичны, хорошо свариваются, обладают лучшей коррозионной стойкостью в морской воде, чем сплавы Си + 30 % Ni и Си +30 % Ni +1 % Fe. Усталостная прочность их на 40 % выше, чем у сплава Си + 30 % Ni.
Однако никель является дефицитным материалом. Технические потребности заставляют вести поиск новых сплавов, не уступающих по коррозионной стойкости мельхиорам.
НейзильберыНейзильберы – сплавы системы Си – Ni – Zn с содержанием никеля от 5 до 35 % и цинка от 13 до 45 %.
В системе Си – Ni – Zn имеется обширная область твердых растворов. Сплавы с малым и средним содержанием цинка имеют однофазную структуру ?-твердого раствора.
Нейзильберы отличаются красивым серебристым цветом, не окисляются на воздухе, устойчивы в растворах солей и органических кислот. В дословном переводе с немецкого языка Neusilber – «новое серебро». Наиболее распространенным представителем нейзильберов является сплав МНЦ15-20 (Си + 15 % Ni + 20 % Zn). Этот сплав широко используется в приборостроении, для изготовления технической посуды и медицинских инструментов, а также деталей часов (как коррозионно-стойкий и неферромагнитный материал). Сплав МНЦС16-29-1,8 (Си + 16 % Ni + 29 % Zn + 1,8 % Pb) дает чистую поверхность при обработке резанием.
Для улучшения механических свойств нейзильберов, широко применяемых в центробежном литье при изготовлении ювелирных изделий, необходимо вводить добавки с учетом раскислительной способности, позволяющие уменьшить содержание оксида меди и повысить пластичность, а также прочностные свойства нейзильбера.
Кроме того, ряд добавок, например Al, Sn, V и др., улучшает коррозионную стойкость отливок.
С увеличением содержания никеля твердость и прочность сплавов повышаются. Нейзильбер и мельхиор хорошо деформируются, упрочняются деформационным наклепом. Введение алюминия в сплавы делает их дисперсионно-твердеющими (сплавы МНAl3-3, МНАб-1,5), повышается также коррозионная стойкость. Свинцовистый нейзильбер обладает хорошими упругими свойствами, хорошо обрабатывается резанием. Температура полного отжига мельхиора МН19 и нейзильбера МНЦ15-20 составляет 600–780 °C.
Для уменьшения остаточных напряжений достаточен отжиг при температуре 250–300 °C.
В ювелирном деле нейзильбер используется для изготовления булавок, посеребренных столовых приборов, игл различных форм и др.
Куниали (алюмоникелевые бронзы)Куниали (алюмоникелевые бронзы) – сплавы тройной системы Си – Ni – Al, алюминий растворяется в меди до 8 %. С понижением температуры растворимость его резко уменьшается, поэтому сплавы меди с алюминием можно подвергать упрочняющей термообработке: закалке и старению.
Сплавы под закалку нагревают до 900—1000 °C, охлаждение – в воде. Старение проводится при 500–600 °C. Упрочнение при старении происходит за счет выделения дисперсных фаз NiAl и NiAl2.
В промышленности применяют в основном кун и ал ь А (МНAl3-3) и куниаль Б (МНА6-1,5). (Встречаются также обозначения БрНAl3-3 и БрНАб-1,5 соответственно.) У куниали А при комнатной температуре временное сопротивление 630–640 МПа при относительном удлинении 5—10 %.
Нагартовка между закалкой и старением еще сильнее повышает прочностные свойства куниалей. Так, после закалки при 900 °C, последующей холодной деформации на 25 % и старения при 550 °C в течение 2–3 ч временное сопротивление достигает 800–900 МПа при относительном удлинении 5—10 %. Поделитесь на страничке Следующая глава >tech.wikireading.ru
К – В промышленности применяют как двойные, так и сплавы, дополнительно легированные алюминием, цинком, железом, марганцем, свинцом и некоторыми другими элементами. Многокомпонентные медно-никелевые сплавы Среди медно-никелевых конструкционных сплавов видное место занимают двойные МН19, МН25 и более сложные по составу сплавы на основе меди, основным легирующим элементом которых является никель. Для повышения эксплуатационных свойств сплавы дополнительно легируют железом, марганцем и другими элементами. Табл. 1. Содержание
Ni+Co, вид продукции
и область применения медно-никелевых сплавов
Примечания: 1. В сплавах марок MН19, МН25, МНЖМц10-1-1, МНЖМц30-1-1, МНЖ5-1 МНЦ12-24, МНЦ15-20, МНЦ18-27, МНЦ18-20 допускается массовая доля кобальта не более 0,5% за счет массовой доли никеля, которая не учитывается n сумме примесей. Массовая доля кобальта, превышающая 0,5%, учитынпп общей сумме примесей. 2. В сплавах марок МН25, МНЖМц10-1-1, МНЦ12-24, МНЦ18-27, МНЦ1Н по согласованию с потребителем допускается определение массовой доли примесей кремния, магния, мышьяка, висмута, фосфора, олова, сурьмы. 3. В сплавах марок МН19, МНЦ15-20, МНЖМц30-1-1 допускается опреление массовой доли олова. 4. В мельхиоре марки Mh29, применяемом для изготовления монет, допускается повышение содержания массовой доли марганца или железа более указанного в настоящей таблице, но при этом сумма их не должна превышать 1,3%. В мельхиоре Mh29, применяемом для изготовления лент специального назначении устанавливается следующее содержание примесей: массовая доля марганца не более 0,01%, магния не более 0,01%, кремния не более 0,15%, железа не более 0, и сумма примесей не более 0,6%. 5. В сплаве марки МНЖ5-1 и мельхиоре марки МН19 допускается массовая доля свинца не более 0,05%. 6. В мельхиоре марки МН19 по согласованию с потребителем допускается содержание массовой доли фосфора не более 0,02%. 7. Знак , проставленный одновременно для верхнего и нижнего пределов массовой доли элемента, обозначает, что данный элемент не нормируется и определяется юлько по требованию потребителя и в этом случае содержание данной примеси включается в общую сумму примесей. 8. Примеси, не указанные в настоящей таблице, учитываются в общей сумме примесей. 9. Примесью следует считать элемент, у которого указан только максимальный предел его содержания.
Табл. 2. Полосы и ленты
холоднокатанные из конструкционных медно-никелевых сплавов.
Табл. 3. Трубы из конструкционных медно-никелевых сплавов. Механические свойства
Табл. 4. Прутки и проволока из конструкционных медно-никелевых сплавов. Механические свойства
| |||||||
www.libmetal.ru
Медно-никелевые сплавы – Справочник химика 21
МЕДИ СПЛАВЫ — сплавы на основе меди, содержащие олово, цинк, алюминий, никель, железо, марганец, кремний, бериллий, хром, свинец, золото, серебро, фосфор и другие легирующие элементы. Добавки повышают прочность и твердость, стойкость против коррозии, улучшают антифрикционные свойства. М. с. делят на латуни, бронзы и медно-никелевые сплавы. Латуни — М. с., в которых главным легирующим элементом является цинк. Самыми распространенными латунями являются томпак (80 [c.156]В табл. 138 приводится химический состав и механические свойства (в отожженном состоянии) некоторых медно-никелевых сплавов, применяющихся. в СССР и за рубежом. [c.149]
Медь, серебро и золото очень широко применяются в технике. Во многих областях используются и их соединения. Медь 99,9%-ной чистоты используется в электротехнике для изготовления электрических проводов, контактов и пр. Большое промышленное значение имеют сплавы меди с другими металлами. Важнейшими из них являются латуни, бронзы и медно-никелевые сплавы. Латунь содержит до 45% цинка (остальное Си). Из нее изготовляют трубы для конденсаторов и радиаторов, детали механизмов, в частности часовых. Латунь с высоким содержанием меди — томпак — благодаря своему красивому внешнему виду используется для изготовления украшений. Бронзы подразделяются на оловянные, алюминиевые, кремниевые, свинцовые и др. Очень прочными являются бериллиевые бронзы они применяются для изготовления пружин и других ответственных деталей. [c.306]
Существенно, что сплав N1-Си с 30 % N1 относительно более стоек к коррозионному растрескиванию под напряжением по сравнению с аналогичными сплавами, содержащими 10—20 % N1, или латунями 2п-Си с 30 % 2п. Подробное обсуждение поведения медно-никелевых сплавов (особенно о 10 % N1) в морской воде проведено Стюартом и Ла Кэ [36]. [c.340]
Поскольку на аноде растворяются лишь микрограммовые количества веществ, внешняя поверхность пробы практическ не разрушается. Поэтому электрографию можно применять для анализа изделий из пластмасс. Этот метод также дает возможность установить распределение легирующих- элементов на поверхности металлов. Благодаря простоте выполнения и незначительным аппаратурным затратам электрографию используют в металлургической промышленности для быстрого решения аналитических задач, например для сортировки и классификации неизвестных образцов легированных сталей. С помощью-этого метода можно определять также состав деталей из медно-никелевых сплавов и нержавеющих сталей, доступ к которым затруднен. Для этих целей применяют выпускаемые промышленностью переносные приборы, снабженные портативной капсулой с электрографическим устройством для проведения анализа. При использовании вместо фильтровальной бумаги желатиновых пластинок, импрегнированных электролитами, на них появляется так называемый химический отпечаток поверхности металла. После соответствующей обработки растворами реактивов можно наблюдать под микроскопом распределение компонентов на поверхности металла. [c.93]
Никель и медно-никелевые сплавы, образующие пористую структуру, рекомендуется обваривать вручную в атмосфере защитного газа вольфрамовыми электродами с присадочным материалом, содержащим раскисляющие элементы, например титан или алюминий. [c.175]
В быстродвижущихся водах алюминиевая латунь более стойка к ударной коррозии, чем адмиралтейский металл. Медно-никелевые сплавы обладают особо высокой стойкостью в быстро движущейся морской воде, если они содержат небольшие количества железа [c.339]
МЕДНО-НИКЕЛЕВЫЕ СПЛАВЫ [c.92]
Часто каталитические свойства металла или сплава зависят от их способности хемосорбировать определенные компоненты среды. Поэтому неудивительно, что переходные металлы обычно являются хорошими катализаторами и что электронные конфигурации в сплавах, благоприятствующие каталитической активности и пассивации, сходны между собой. Например, если палладий, содержащий 0,6 -электронных вакансий на атом в металлическом состоянии, катодно насыщен водородом, он теряет свою каталитическую активность для ор/по-па/>а-водородной конверсии [59] -уровень заполнен электронами растворенного водорода, и металл не может больше хемосорбировать водород. По каталитической эффективности Рё—Аи-сплавы аналогичны палладию, пока не достигнут критический состав 60 ат. % Аи. При этом и большем содержании золота сплав становится слабым катализатором. Золото, будучи непереходным металлом, снабжает электронами незаполненный уровень палладия магнитные измерения подтверждают, что -уровень заполнен при критической концентрации золота. Результаты исследований каталитического влияния медно-никелевых сплавов различного состава на реакцию 2ННа представлены на рис. 5.17. При 60 ат. % Си и [c.98]
Пластинчатые теплообменники предназначены для работы в агрессивных средах с повышенным содержанием твердых частиц. В таком теплообменнике монтируется до 180 двухсторонних пластин. Пластины изготовляют из различных конструкционных материалов (тантал, медно-никелевый сплав, монель, нержавеющая сталь различных составов, алюминий). Верхняя рама теплообменника имеет разъемные секции, что позволяет быстро заменять пластины. В зависимости от площади пластин теплообменники имеют различную производительность 500—5000 и 3 тыс.— 15 тыс. л/ч. Площадь пластин составляет 0,915, 0,54 и 0,292 м [109]. Для крепления пластин средней величины применяют центральную опору, в случае пластин с большой поверхностью — двойную опору. [c.118]
Ценные свойства проявляют медно-никелевые сплавы. Они имеют серебристо-белый цвет, несмотря на то что преобладающим компонентом в них является медь. Сплав мельхиор (массовая доля никеля 18—20%) имеет красивый внешний вид, из него изготавливают посуду и украшения, чеканят монеты. В сплав нейзильбер кроме никеля и меди входит цинк. Этот сплав используется для изготовления художественных изделий, медицинского инструмента. Медно-никелевые сплавы константан (40% никеля) и манганин (сплав меди, никеля и марганца) имеют высокое электрическое сопротивление. Их используют в производстве электроизмерительных приборов. Характерной особенностью всех медно-никелевых сплавов является их высокая стойкость к коррозии. Широкое применение в машиностроении, химической промышленности, в производстве бытовых товаров нашли латуни — сплавы меди с цинком (массовая до
www.chem21.info
Никель и его сплавы с железом, медью, цинком, хромом
Никель и его сплавы широко используются в промышленности, что связано с особыми свойствами этого металла. Сплавы никеля обладают отличными ферромагнитными свойствами, отлично поддаются ковке, прокату и штамповке.
Никель и его сплавыОсобенности никеля и его сплавов
Никель имеет особые характеристики, которые высоко ценятся в промышленном производстве. Благодаря хорошей пластичности, из него легко получать изделия различной формы с помощью технологий холодной и горячей деформации. При этом свариваемость сплавов на никелевой основе находится на высоком уровне.
Стоит отметить высокую стойкость никеля к агрессивной среде щелочных растворов и других химических веществ. Он не вступает в реакцию с кислородом в нормальных условиях, даже при нагреве до температуры 800 градусов благодаря жаростойкости. Его плотность может варьироваться в зависимости от наличия в составе таких газов, как кислород, окись углерода и водорода, а также серы, железа, кремния, свинца, марганца, цинка и других элементов.
Никель отлично взаимодействует в сплавах с большинством металлов благодаря свойству активной катализации. С его помощью можно значительно улучшить или изменить свойства различных материалов, что позволяет получать ценнейшие изделия. На сегодняшний день известно более 3000 сплавов с применением этого элемента.
Жаропрочные никелевые сплавы имеют в составе марганец, кобальт, палладий, медь, платину и железо.
Но кроме сплавов на его основе, никель может применяться в чистом виде. Очень часто его используют для формирования антикоррозийной защиты. Для ее нанесения обычно используют метод гальванизации или плакирования, который используют при защите железа и стали. С помощью такого метода можно получить материал, практически не уступающий по свойствам чистому металлу, при этом удается значительно удешевить изделия. Используя метод гальванизации, защищают алюминий, чугун, магний и цинк.
Несмотря на свою высокую стоимость, из чистого металла очень часто производят различные приборы и аппараты, а также тигли для металлургии. В химической промышленности используют цистерны, резервуары и трубки из этого металла, которые применяются для хранения и перегрузки пищевых продуктов, щелочных и иных веществ.
В процессе производства водорода его применяют в качестве конденсаторов. Также следует отметить медицинскую сферу, где очень часто применяются никелевые инструменты и приборы.
Также следует отметить, что он особо популярен в сфере строения радиоприборов и телевизионных гаджетов. Его можно считать незаменимым в атомной сфере, так как без его использования невозможно получить высокоточные аппараты дистанционного управления.
Гранулированный никель широко применяется в качестве катализатора множества химических реакций с участием углеводородов, спиртов и альдегидов. Им обычно заменяют платину и палладий, так как свойства этого гранулированного металла не уступают вышеуказанным, при этом он дешевле.
- Гранулированный никель
- Никелевый порошок
Порошкообразный никель также используется как элемент фильтрующих аппаратов, необходимых для очистки газов, топливных жидкостей и других веществ, производимых химической промышленностью.
Также подобный порошок отлично подходит для производства сплавов, поэтому очень часто именно такому физическому состоянию металла отдают предпочтение в металлургии.
Устойчивость к щелочи позволяет использовать такой металл в щелочных аккумуляторах в качестве электродов.
В металлургической промышленности множество видов стали, особенно конструкционных, производится с никелем в качестве легирующего компонента. При этом нет разницы, будь то магнитные, немагнитные, или жаропрочные никелевые сплавы.
Наиболее часто никель используют в сплавах вместе с медью. Это позволяет получить материал, обладающий повышенными свойствами устойчивости к агрессивной среде, особенно щелочной, морской воде и повышенной влажности. Именно поэтому их широко применяют в медицине, морском деле, химической и пищевой промышленности.
Сплавы серебра и никеля имеют интересные свойства: при сплавлении только этих двух элементов получается неустойчивый материал, характерный ломкостью и предрасположенностью к появлению трещин. Но при использовании этих сплавов в качестве легирующих элементов в сплавах на основе других металлов, можно значительно повысить устойчивость к коррозии.
Чистый никель
В ювелирном деле очень часто используют его сплав с золотом. Из него получают прочные ювелирные изделия, для которых характерен белый цвет. Но у некоторых людей наблюдается аллергическая реакция на такие изделия.
Также никель в чистом виде и в составе сплавов часто используется для производства нагревательных элементов и приборов.
Сплавы с медью
Сочетание никеля с медью довольно широко применяется для получения материалов, имеющих свойства, отличные от свойств чистых металлов.
На сегодняшний день наиболее широко используемыми сплавами с медью можно считать следующие:
- монель;
- мельхиор;
- нейзильбер.
При производстве монели в качестве главного компонента применяется именно никель, количество которого в сплаве должно составлять около 67%. Монель отличается высокой прочностью, превышающей характеристики большинства видов сталей, из-за чего этот сплав получил широкую популярность в авиастроении, производстве электроинструмента, судостроении, а также в изготовлении музыкальных инструментов.
Монель
Мельхиор – сплав никеля с медью, основой в котором выступает медь, а количество никеля может варьироваться в диапазоне от 5% до 30%. Из этого сплава производят различные виды кухонной посуды, дешевые ювелирные изделия, статуэтки и другие произведений искусства.
Также его легко встретить в повседневной жизни, так как большинство современных монет производятся именно из мельхиора. Он отлично подходит для этих целей, так как очень пластичен и хорошо поддается прессованию. При этом он довольно-таки долговечен и устойчив к износу и повреждениям. Мельхиор отличается устойчивостью к морской воде, поэтому из него изготавливают множество структурных частей и деталей лодок.
Чайные ложки из нейзильбера
Нейзильбер отличается наличием в составе цинка. Он довольно-таки пластичен, при этом очень прочен и устойчив к коррозии. Применяется при производстве электроприборов, столовых приборов, ювелирных изделий, монет и наград.
Сплавы с хромом
Сплав никеля и хрома широко известен, и в общем виде имеет название нихром. Первый сплав с применением этих металлов был произведен более ста лет тому назад. Такие сплавы отличаются высоким электрическим сопротивлением, высокой температурой плавления, плотностью и теплоемкостью. Отлично проявляют себя в использовании при высоких температурах.
Стоимость этого сплава довольно высока, но учитывая ряд его преимуществ, она оправдана.
Нихром наиболее широко применяется при:
- производстве электропечей, предназначенных для отжига и сушки;
- производстве электроприборов высокотемпературного воздействия, например, электровыжигателях;
- необходимости использования производимых приборов или деталей в агрессивной химической среде;
- необходимости сопротивления изделий высоким температурам;
- нанесении покрытия при газотерсическом напылении;
- производстве электронных сигарет, в качестве нити испарения.
Нихромовая проволока
Нихромы, легированные кремнием, более устойчивы к азотным смесям, что необходимо в химической промышленности.
Сплавы с железом
Сплав никеля с железом и хромом, в некоторых случаях, называется инвар. Он применяется в довольно-таки специфических сферах. Например, в приборостроении для производства мерных проволок, необходимых геодезистам; эталонов длины; а также большинства деталей механических часов.
Инвар
Это связано с тем, что такой сплав имеет малый коэффициент линейного расширения даже при высоких температурах. Поэтому балансиры хронометра и пружины отличаются высокой надежностью и долговечностью. В больших настенных часах его часто используют для производства маятника.
Сплавы с молибденом и другими металлами
Изделия из никелевых сплавов с добавлением молибдена в чистом виде практически не используются. В состав сплава обычно добавляют еще и хром. Чаще всего соотношения выглядит так: 77% никеля, 12% хрома, 3,5% молибдена, но максимальное его содержание может составлять около 9%. Такие сплавы очень прочные и жесткие на растяжение.
Благодаря своим свойствам они нашли применение в медицине, где из них производят мостовидные протезы. Работать с ними довольно сложно, так выполнить литье с применением таких сплавов практически невозможно. Но высокие эксплуатационные характеристики и относительно невысокая стоимость сделала эти сплавы незаменимыми.
Использование никеля в качестве легирующего компонента позволяет создать сплав, имеющих повышенную устойчивость к коррозии. Поэтому его используют для создания антикоррозийного покрытия. Причем полученное покрытие отличается привлекательным внешним видом. Добавление других металлов и материалов придает сплавам иные, особые свойства.
В целом, на сегодняшний день никель широко используется в промышленности, редко в чистом виде, обычно в качестве компонента различных сплавов, что позволяет получать желаемые свойства материалов.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
stankiexpert.ru
свойства, применение, маркировка. Медно-никелевые сплавы.
Бронза – сплав меди с любым металлом кроме цинка. Бронзы подразделяются на оловянистые – на базе олова, и безоловянистые. Марка бронзы состоит из букв Бр, далее буквы символов, входящих в состав сплава элементов, затем их процентное содержание: Например: Бр. ОЦС 2-4-2 : олово – 2%, цинк – 4%, свинец – 2%.
Бронза А7 содержит 7% алюминия, из них изготовлялись дореформенные железные монеты. Бронзы хорошо обрабатываются давлением, резанием, хорошо льются – все зависит от свойства компонентов. Оловянистые бронзы применяются в художественном литье.
Латунями называются сплавы меди с цинком. Различают двухкомпонентные латуни(Cu+Zn) и специальные. Максимальной пластичностью обладает латунь, содержащая 40% цинка. Основная масса латуни идет на изготовление проката, полос, труб, проволоки и различных профилей(профиль – поперечный разрез различных металлов) Латуни обрабатывается в холодном состоянии, дешевле меди. Марка латуни состоит из буквы Л и двузначной цифры, показывающей содержание меди: например латунь Л 65 содержит 65% меди.
Медно-никелевые сплавы повышают твердость, пластичность. Например, МНЖМц 30-08-1 – мельхиор, содержит никеля – 30%, железа -0,8%, марганца – 1%.
26.Алюминий и его сплавы. Состояние отрасли. Технологическая система производства алюминия. Свойства, применение, маркировка.
Алюминий – блестящий серебристо-белый металл, на воздухе покрывается серебристой пленкой, предохраняющей от дальнейшего разрушения, разрушается h3S – h3SO4, отличается невысокой плотностью, легкостью, высокой тепло- и электропроводностью. Отожженный алюминий прокатывается в фольгу, хорошо сваривается в определенных условиях, трудно обрабатывается резанием. Применяется в линиях электропередач, в сплавах – во многих отраслях промышленности, важнейшая руда – бокситы. По распространенности в природе занимает 1 место среди металлов, в земной коре 7,45% алюминия, в чистом виде не встречается из-за высокой химической активности.
Состояние отрасли. Потребление алюминия в России до реформ составляло 19 кг/чел(в Японии потребление – 26 кг/чел), в 1995 г. потреблении составило 1,2 кг/чел. Основная масса алюминия до реформ шла в оборонную промышленность и энергетику. В связи с развалом этих отраслей спрос на внутреннем рынке сократился с 15 млн. т до 0,3 млн. т и заводы были переориентированы на внешний рынок: экспорт составляет приблизительно 80% выпуска, в т.ч. на Саянском, Новокузнецком, Краснодарском – 92-95%. Алюминиевая промышленность практически не сократила выпуск алюминия, но полностью изменила схему практически все заводы работают на базе толлинга, схема которого предполагает, что поставщик сырья, он же источник средств для оплаты производства, является собственником организации. С массированным выпуском отечественного алюминия на внешний рынок цены на него резко снизились с 2560$ в 88 г. до 1300$ в 1996 г.
Технологическая система производства алюминия.
1) Получение глинозема путем выщелачивания измельченного боксита;
2) Растворение глинозема в криолите и его последующий электролиз. В электролизной ванне анод – угольный, катод покрыт угольными блоками. Анионы алюминия нейтрализуются на катоде и выпаривается в расплав. На производство 1 тонны алюминия уходит 17-18 кВт электроэнергии.
3) Электролитическое рафинирование(аналогично рафинированию меди), где анодом являются алюминиевые блоки.
Алюминий всех марок содержит более 99% алюминия. Маркировка: А 85, обозначается буквой А и цифрой, показывающей десятые и сотые доли в процентах после 99%, т.е. А 85 содержит 99,85% алюминия.
studfiles.net