Твердость меди по бринеллю: Твердомеры для металлов. Методы Бринелля и Роквелла

alexxlab | 31.10.1971 | 0 | Разное

Содержание

Твердость по Бринеллю | Мир сварки

Твердость по Бринеллю
Материал
кгс/мм2107 Н/м2
 Металлы
Алюминий мягкий16-2615,7-25,5
Алюминий отожженный18,818,4
Алюминий прокатанныйдо 39до 38,3
Ванадий отожженный75,774,2
Висмут9-108,8-9,8
Вольфрам350343
Вольфрам отожженный200-250196-245
Железо кованое60-8059-78
Золото15-2014,7-19,6
Золото кованое19-2518,6-24,5
Золото отожженное19,318,9
Индий1,00,98
Иридий170-216167-212
Кадмий21-2420,6-23,5
Калий0,040,039
Кальций
30-42,429,4-41,6
Кобальток. 100ок. 98
Кобальт отожженный132129,2
Латунь95-14093-137
Магний25-2924,5-28,4
Магний литой4,54,4
Марганец2019,6
Медь деформированная5352
Медь наклепаннаядо 80до 78,5
Медь электролитическая28-3027,5-29,4
Молибден150-200147-196
Молибден литой137134
Натрий0,07-0,080,068-0,078
Никель литой90-11088-108
Никель отожженный92-12290-120
Никель прокатанный110-300108-294
Ниобий отожженный7573,5
Олово5-64,9-5,9
Олово литое4,9-5,34,8-5,2
Осмий
355
348,7
Палладий45-5044-49
Палладий литой31,631
Платина жесткаядо 60до 59
Платина отожженная24-2623,5-25,5
Родий отожженный5554
Рутений отожженный183179,5
Свинец4,0-4,23,9-4,1
Свинец литой3,82-4,263,75-4,18
Серебро20-2519,6-24,5
Серебро кованоедо 30до 29,4
Серебро отожженное2120,6
Сурьма3029,4
Сталь закаленнаядо 600до 588
Сталь отожженная120-200118-196
Тантал отожженный45-12544,1-122,4
Титан отожженный105102,8
Хром70-13068,7-127,5
Хром отожженный7068,8
Цинк жесткийдо 20до 19,6
Цинк литой29,8-45,029,2-44,1
Цинк мягкий8-107,8-9,8
Цирконий3433,3
Чугунок. 160ок. 157
Чугун твердыйдо 200до 196
 Пластмассы
Аминопласт0,035-0,0550,034-0,054
Аминопласт0,0300-0,04480,0294-0,0440
Винипласт0,0150-0,01600,0147-0,0157
Гетинакс электротехнический0,02500,0245
Гранулированный сополимер0,01200,0118
Древесно-слоистый пластик ДСП-Б (длинный лист)0,02500,0245
Древесно-коротковолничтый волокнит К-ФВ250,02700,0265
Капрон стеклонаполненный0,0200-0,02200,0196-0,0216
Капроновая смола первичная0,0100-0,01200,0098-0,0118
Полиамид наполненный П-680,0150-0,01790,0147-0,0176
Полиамид стеклонаполненный СП-680,0279-0,03000,0274-0,0294
Поликапроамид0,0100-0,01200,0098-0,0118
Поликапроамид стеклонаполненный0,0200-0,02200,0196-0,0216
Поликарбонат (дифион)0,0150-0,01600,0147-0,0157
Полипропилен ПП-10,00620,0061
Полистирол эмульсионный А0,0140-0,01500,0137-0,0147
Полиформальдегид стабилизированный0,0200-0,04000,0196-0,0392
Полиэтилен высокого давления кабельный П-2003-50,00120-0,002500,00118-0,00245
Полиэтилен низкого давления П-4007-Э0,0045-0,00580,0044-0,0057
Полиэтилен среднего давления0,0056-0,00650,0055-0,0064
Сополимер МСН-А0,0160-0,01800,0157-0,0176
Стекло органическое ПА, ПБ, ПВ0,0070-0,01200,0069-0,0118
Текстолит поделочный ПТК0,0300-0,03500,0294-0,0343
Текстолит металлургический
0,03000,0294
Фаолит А0,0250-0,03300,0245-0,0323
Фторопласт 40,0030-0,00400,0029-0,0039
Фторопласт 4Д-Б0,0030-0,00400,0029-0,0039
Этрол ацетобутиратцеллюлозный АБЦЭ-45-200,0040-0,00600,0039-0,0059
Этрол нитроцеллюлозный0,0060-0,01400,0059-0,0137
Этрол этилцеллюлозный ЭПТ тропический0,0045-0,00600,0044-0,0059
Целлулоид белый технический0,00600,0059
 Дерево
Акация3,6-5,53,5-5,4
Амарант5,55,4
Афрормозия3,83,7
Балау5,25,1
Бамбук4,84,7
Береза карельская3,23,1
Береза черная3,23,1
Билинга4,64,5
Бубинга4,94,8
Бук3,93,8
Венге4,34,2
Вишня3,1-3,73,0-3,6
Вяз3,93,8
Гонкало (тигровое дерево)4,84,7
Граб3,63,5
Гикори4,44,3
Груша4,54,4
Дару3,13,0
Доуссия (дуссия)4,44,3
Дуб3,8-4,03,7-3,9
Зебрано4,24,1
Ироко (камбала)3,3-3,93,2-3,8
Каштан3,23,1
Кекатонг5,65,5
Кемпас4,64,5
Керанжи3,63,5
Клен европейский3,3-4,33,2-4,2
Клен канадский4,94,8
Кокоболо5,45,3
Кокосовая пальма3,93,8
Кулим4,74,6
Кумару6,05,9
Кумьер (кумье)4,0-4,63,9-4,5
Лапачо (ипе)6,05,9
Махагон5,15,0
Мербау4,2-5,54,1-5,4
Мутения4,1-5,14,0-5,0
Олива6,16,0
Орех5,15,0
Падук африканский3,93,8
Палисандр3,63,5
Панга-панга4,54,4
Сукупира4,2-5,74,1-5,6
Тауари (бразильский дуб)3,93,8
Тик3,63,5
Че7,97,7
Эбенболее 8,2более 8,0
Ярра4,8-6,14,7-6,0
Ясень4,1-4,34,0-4,2
Ятоба (курбарил)4,54,4

Твердость меди по роквеллу

Машиностроительные детали и механизмы, а также инструменты, предназначенные для их обработки, обладают набором механических характеристик. Немалую роль среди характеристик играет твердость. Твердость металлов наглядно показывает:

  • износостойкость металла;
  • возможность обработки резанием, шлифованием;
  • сопротивляемость местному давлению;
  • способность резать другой материал и прочие.

На практике доказано, что большинство механических свойств металлов напрямую зависят от их твердости.

Понятие твердости

Твердость материала – это стойкость к разрушению при внедрении во внешний слой более твердого материала. Другими словами, способность к сопротивлению деформирующим усилиям (упругой или пластической деформации).

Определение твердости металлов производится посредством внедрения в образец твердого тела, именуемого индентором. Роль индентора выполняет: металлически шарик высокой твердости; алмазный конус или пирамида.

После воздействия индентора на поверхности испытуемого образца или детали остается отпечаток, по размеру которого определяется твердость. На практике используются кинематические, динамические, статические способы измерения твердости.

В основе кинематического метода лежит составление диаграммы на основе постоянно регистрирующихся показаний, которые изменяются по мере вдавливания инструмента в образец. Здесь прослеживается кинематика всего процесса, а не только конечного результата.

Динамический метод заключается в следующем. Измерительный инструмент воздействует на деталь. Обратная реакция позволяет рассчитать затраченную кинетическую энергию. Данный метод позволяет проводить испытание на твердость не только поверхности, но и некоторого объема металла.

Статические методы – это неразрушающие способы, позволяющие определить свойства металлов. Методы основаны на плавном вдавливании и последующей выдержке в течение некоторого времени. Параметры регламентируются методиками и стандартами.

Прилагаемая нагрузка может прилагаться:

  • вдавливанием;
  • царапанием;
  • резанием;
  • отскоком.

Машиностроительные предприятия на данный момент для определения твердости материалов используют методы Бринелля, Роквелла, Виккерса, а также метод микротвердости.

На основе проводимых испытаний составляется таблица, в которой указываются материалы, прилагаемые нагрузки и полученные результаты.

Единицы измерения твердости

Каждый способов измерения сопротивления металла к пластической деформации имеет свою методику его проведения, а также единицы измерения.

Измерение твердости мягких металлов производится методом Бринелля. Данному способу подвергаются цветные металлы (медь, алюминий, магний, свинец, олово) и сплавы на их основе, чугуны (за исключением белого) и отожженные стали.

Твердость по Бринеллю определяется вдавливанием закаленного, отполированного шарика из шарикоподшипниковой стали ШХ15. Окружность шарика зависит от испытуемого материала. Для твердых материалов – все виды сталей и чугунов – 10 мм, для более мягких – 1 – 2 — 2,5 — 5 мм. Необходимая нагрузка, прилагаемая к шарику:

  • сплавы железа – 30 кгс/мм2;
  • медь и никель – 10 кгс/мм2;
  • алюминий и магний – 5 кгс/мм2.

Единица измерения твердости – это числовое значение и следующий за ними числовой индекс HB. Например, 200 НВ.

Твердость по Роквеллу определяется посредством разницы приложенных нагрузок к детали. Вначале прикладывается предварительная нагрузка, а затем общая, при которой происходит внедрение индентора в образец и выдержка.

В испытуемый образец внедряется пирамида (конус) из алмаза или шарик из карбида вольфрама (каленой стали). После снятия нагрузки производится замер глубины отпечатка.

Единица измерения твердости – это условные единицы. Принято считать, что единица — это величина осевого перемещения конуса, равная 2 мкм. Обозначение твердости маркируется тремя буквами HR (А, В, С) и числовым значением. Третья буква в маркировке обозначает шкалу.

Методика отображает тип индентора и прилагаемую к нему нагрузку.

Тип шкалыИнструментПрилагаемая нагрузка, кгс
АКонус из алмаза, угол вершины которого 120°50-60
ВШарик 1/16 дюйма90-100
СКонус из алмаза, угол вершины которого 120°140-150

В основном, используются шкалы измерения А и С. Например, твердость стали HRC 26…32, HRB 25…29, HRA 70…75.

Измерению твердости по Виккерсу подвергаются изделия небольшой толщины или детали, имеющие тонкий, твердый поверхностный слой. В качестве клинка используется правильная четырехгранная пирамида угол при вершине, которой составляет 136°. Отображение значений твердости выглядит следующим образом: 220 HV.

Измерение твердости по методу Шора производится путем замера высоты отскока упавшего бойка. Обозначается цифрами и буквами, например, 90 HSD.

К определению микротвердости прибегают, когда необходимо получить значения мелких деталей, тонкого покрытия или отдельной структуры сплава. Измерение производят путем измерения отпечатка наконечника определенной формы. Обозначение значения выглядит следующим образом:

0,196 — нагрузка на наконечник, Н;

2800 – численное значение твердости, Н/мм 2 .

Твердость основных металлов и сплавов

Измерение значения твердости проводится на готовых деталях, отправляющихся на сборку. Контроль производится на соответствие чертежу и технологическому процессу. На все основные материалы уже составлены таблицы значений твердости как в исходном состоянии, так и после термической обработки.

Цветные металлы

Твердость меди по Бринеллю составляет 35 НВ, значения латуни равны 42-60 НВ единиц в зависимости от ее марки. У алюминия твердость находится в диапазоне 15-20 НВ, а у дюралюминия уже 70НВ.

Черные металлы

Твердость по Роквеллу чугуна СЧ20 HRC 22, что соответствует 220 НВ. Сталь: инструментальная – 640-700 НВ, нержавеющая – 250НВ.

Для перевода из одной системы измерения в другую пользуются таблицами. Значения в них не являются истинными, потому что выведены империческим путем. Не полный объем представлен в таблице.

HBHVHRCHRAHSD
2282402060.736
2602752462.540
280295296544
32034034.567.549
360380397054
41544044.57361
4504804774.564
480520507668
500540527773
535580547878

Значения твердости, даже если они производятся одним и тем же методом, зависят от прилагаемой нагрузки. Чем меньше нагрузка, тем выше показания.

Методы измерения твердости

Все методы определения твердости металлов используют механическое воздействие на испытуемый образец – вдавливание индентора. Но при этом не происходит разрушение образца.

Метод определения твердости по Бринеллю был первым, стандартизованным в материаловедении. Принцип испытания образцов описан выше. На него действует ГОСТ 9012. Но можно вычислить значение по формуле, если точно измерить отпечаток на образце:

HB=2P/(πD*√(D 2 -d 2 ),

  • где
    Р – прикладываемая нагрузка, кгс;
  • D – окружность шарика, мм;
  • d – окружность отпечатка, мм.
    Шарик подбирается относительно толщины образца. Нагрузку высчитывают предварительно из принятых норм для соответствующих материалов:
    сплавы из железа — 30D 2 ;
    медь и ее сплавы — 10D 2 ;
    баббиты, свинцовые бронзы — 2,5D 2 .

Условное изображение принципа испытания

Схематически метод исследования по Роквеллу изображается следующим образом согласно ГОСТ 9013.

Метод измерения твердости по Роквеллу

Итоговая приложенная нагрузка равна сумме первоначальной и необходимой для испытания. Индикатор прибора показывает разницу глубины проникновения между первоначальной нагрузкой и испытуемой h –h0.

Метод Виккерса регламентирован ГОСТом 2999. Схематически он изображается следующим образом.

Математическая формула для расчета:
HV=0.189*P/d 2 МПа
HV=1,854*P/d 2 кгс/мм 2
Прикладываемая нагрузка варьируется от 9,8 Н (1 кгс) до 980 Н (100 кгс). Значения определяются по таблицам относительно измеренного отпечатка d.

Метод считается эмпирическим и имеет большой разброс показаний. Но прибор имеет простую конструкцию и его можно использовать при измерении крупногабаритных и криволинейных деталей.

Измерить твердость по Моосу металлов и сплавов можно царапанием. Моос в свое время предложил делать царапины более твердым минералом по поверхности предмета. Он разложил известные минералы по твердости на 10 позиций. Первую занимает тальк, а последнюю алмаз.

После измерения по одной методике перевод в другую систему весьма условен. Четкие значения существуют только в соотношении твердости по Бринеллю и Роквеллу, так как машиностроительные предприятия их широко применяют. Зависимость можно проследить при изменении диаметра шарика.

d, ммHBHRAHRCHRB
2,371285,166,4
2,560181,159,3
3,041572,643,8
3,530266,732,5
4,022961,82298,2
5,014377,4
5,213172,4

Как видно из таблицы, увеличение диаметра шарика значительно снижает показания прибора. Поэтому на машиностроительных предприятиях предпочитают пользоваться измерительными приборами с однотипным размером индентора.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Механическое оборудование: техническое обслуживание и ремонт / В.И. Бобровицкий, В.А. Сидоров. – Донецк: Юго-Восток, 2011. – 238 с.

Сталь

Сталь — сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода
менее 2,14%. Различают:

  • низкоуглеродистые стали — 0,1-0,25% С;
  • среднеуглеродистые стали — 0,35-0,55% С;
  • высокоуглеродистые стали — 0,55-0,80% С.

Условные обозначения легирующих элементов:

  • алюминий — Ю;
  • бор — Р;
  • ванадий — Ф;
  • вольфрам — В;
  • кобальт — К;
  • кремний — С;
  • марганец — Г;
  • медь — Д;
  • молибден — М;
  • никель — Н;
  • ниобий — Б;
  • титан — Т;
  • тантал — Та;
  • фосфор — П;
  • хром — Х;
  • цирконий — Ц.

Марка легированной стали составляется из букв, соответствующих легирующим элементам. Если содержание элемента не превышает 1%, соответствующая буква не сопровождается справа цифрой, если содержание элемента более 1%, справа ставится цифра содержания элемента в процентах.

В начале марки слева от букв указывается среднее содержание углерода в сотых долях процента — двузначная цифра, либо в десятых долях процента — однозначная цифра.

Обозначения марок сталей: ст.40Х, ст.40ХН, ст.35ХСА — легированные марки сталей; 38ХН3МА — высоколегированная сталь. Подшипниковая сталь — ШХ15.

Углеродистые стали

Конструкционная сталь обыкновенного качества — Ст.0, Ст.1, Ст.2, Ст.3, Ст.4 поставляется по механическим свойствам. С увеличением цифры повышаются предел прочности и предел текучести, износостойкость, снижаются относительное удлинение и ударная вязкость.

Конструкционная углеродистая качественная сталь — 05, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50. Двузначное число — содержание углерода в сотых долях процента. При повышенном содержании марганца справа ставится буква Г — 60Г, 65Г (пружинная сталь).

Качественная углеродистая инструментальная сталь — У7, У8, У10, У12 (У — углеродистая, цифра — среднее содержание углерода в десятых долях процента). При повышенном содержании марганца справа ставится буква Г — У8Г. В марках высококачественной инструментальной углеродистой стали в конце добавляется буква А — У8А. Углеродистая инструментальная сталь имеет высокое содержание углерода С = 0,8-1,4%, слаболегирована легирующими элементами: C, Cr, Mn, Si; закалка от 750 °С до 800 °С; отпуск — 180 °С; НRС = 65; скорость резания v 2 ,

где НВ — твердость по Бринеллю, Р — нагрузка на шарик, Н, F — площадь поверхности отпечатка, мм 2 . Обычно твердость по Бринеллю применяют для чугуна и стали твердостью до НВ = 400.

Твердость по отпечатку конусом — твердость материала, определяемая
путем вдавливания в него стального конуса с углом при вершине 90° и вычисляемая как частное от деления нагрузки на боковую поверхность полученного отпечатка.

Твердость по отпечатку пирамиды — твердость материала, определяемая путем вдавливания в него алмазной четырехгранной пирамиды стандартных размеров. Вычисляется как частное от деления нагрузки на поверхность полученного отпечатка.

Твердость по Роквеллу определяется вдавливанием алмазного наконечника конической формы с углом конуса 120° в испытуемый материал. Отсчет твердости проводится по шкале прибора. Примерно равные значения твердости — 401 НВ (по Бринеллю), 42 HRC (по Роквеллу).

Твердость по отскоку (по Шору) определяется по высоте отскока бойка весом 2,5 г с алмазным наконечником, свободно падающего с определенной высоты. Метод удобен для определения твердости деталей.

Твердость по царапанию — твердость материала, определяемая путем царапания его поверхности стандартным наконечником в определенных условиях.

Приборы для определения твердости делятся на стационарные и портативные.

Стационарный прибор для измерения твердости по методу Роквелла
металлов и сплавов, пластмасс, графита и электрографита TP5014 в соответствии с ИСО 6508-86, ДИН 50 103 и АСТМЕ 18-74 имеет электромеханический привод приложения и снятия основной нагрузки, комплект нагрузкой 600 Н. Шкала В — мера твердости (90±10) HRB показывает твердость при вдавливании стального шарика (∅1,59 мм) под нагрузкой 1 000 Н. Шкала С — мера твердости (65±5) НRС
показывает твердость при применении алмазного наконечника под нагрузкой 1 500 Н. Масса — не более 85 кг.

Портативные твердомеры используют метод измерения Либа, предложенный в 1978 году. Метод заключается в определении соотношения скорости отскока ударного элемента к скорости его падения и умножении результата на 1 000. Для отдельной группы материалов (например, сталь, алюминий и т.д.) значение твердости Либа непосредственно выражает их свойства твердости и поэтому может быть пересчитано в традиционные единицы твердости: Rockwell B и C, Vickers, Brinell и Shore D. Диапазон измерения твердости HB — 93-674; HRB — 59,6-99,2; HRC — 17,9-68,5; HV — 83-976; HS — 32,2-99,5. Результат измерения — в цифровом виде в выбранных единицах твердости. Габаритные размеры — 160×70×40 мм. Масса прибора — не более 0,4 кг.
Твердость рабочей части режущего инструмента (сверл, зенкеров, разверток, метчиков) должна быть не хуже HRC — 59-65. Твердость и острота зубьев напильников из инструментальной углеродистой стали марок У10, У12, У13 или из хромистой стали марок ШХ6, ШХ9, ШХ15 должна обеспечивать сцепляемость со стальной пластинкой твердостью не менее HRC 54. Твердость хвостовика напильника HRC 35. Твердость рабочих концов шабера после закалки должна быть HRC — 62-66. Твердость лезвий ножниц HRC — 52-58. Твердость рабочей части
зубил HRC — 52-57, твердость ударной части HRC — 32-40.

Для корректной работы запчастей и прочих деталей, надо соблюдать все необходимые параметры изготовления. Именно в связи с этим процесс контроля так важен при производстве. У железных комплектующих существует много важных параметров, таких как вязкость, прочность или пластичность.

В статье мы поговорим о самом важном процессе – определении твердости металлов, расскажем про методы измерения и предложим таблицу для наглядности.

Понятие

Твердость заготовки – особенность материала, благодаря которой железо создает сопротивление при контакте или проникновении в его слои инородного объекта или тела. Оно не должно подвергаться деформации или разрушению при определенных нагрузках.

Данный параметр служит для следующих целей:

Контроль состояния металла по времени.

Добыча информации, касательно минимальных и максимальных допустимых значениях заготовки.

Анализ результатов обработки с применением высоких температур.

Данный критерий показывает, как деталь проявит себя в дальнейшем использовании, а также какой у нее срок годности. Для проведения исследований используется как необработанные элементы, так и готовые запчасти.

Как определить твердость металла: методы

Для его измерения существует много способов. Для получения наиболее точного результата используют сразу несколько методик. Ознакомимся с ними поближе:

по Бринеллю. Данное исследование заключается в том, что в заготовку вдавливается специальный шарик. После этого, по оставшемуся на железе следу, с помощью математических алгоритмов вычисляют его механический коэффициент.

по Роквеллу. В данном случае также используется шарик или алмазный конус. Параметр определяется с помощью расчетов или выводится на шкалу.

по Виккерсу. Данный способ является наиболее аккуратным и точным методом измерения. Для проведения исследований используется пирамидообразный наконечник, выполненный из алмаза.

Единицы измерения твердости металла: какой способ выбрать

При проведении тестов в лаборатории, необходимая методика подбирается в зависимости от характеристик и свойств детали. К таким относят:

Размер заготовки. Если образец слишком маленький или тонкий, для вычисления необходимого коэффициента используют метод Виккерса.

Приблизительное значение прочности. В зависимости от используемого материала и его количества принято использовать разные способы. Так например, твердость металла по Бринеллю и Роквеллу вычисляется, если заготовка выполнена из материалов с небольшой твердостью или из легированной стали и прочих сплавов.

Толщина заготовки. Один из главных факторов – ширина детали в месте проведения замера. Зачастую данный фактор относится к цементным и азотным слоям.

Также отметим, что все необходимые параметры задокументированы межгосударственным стандартом.

Определение твердости металлов по Бринеллю: особенности

Данный тип проверки железных заготовок проводится согласно следующим показателям:

Продолжительность давления. Для разных типов материала используется разное количество времени. Для стальных и чугунных заготовок – от 10 до 15 секунд, изделия из цветных металлов – 30 сек, в некоторых особых случаях время воздействия может увеличиться до 60-180 с.

Диаметр шарика. Название данного инструмента – индентор, и в зависимости от типа запчасти принято использовать проверочный инструмент разного диаметра. Величина варьируется от 1 до 10 миллиметров.

Пиковая величина твердости. При использовании шарика, выполненного из стали – 450 НВ, если используется твердый сплав – 650 НВ.

Максимальные возможные нагрузки. При измерении прочности используются специальные грузы, которые регулируют силу давления на исследуемую деталь. Минимальное значение такого элемента – 153.2 Н, максимальное – 29420 Н.

Таблица по Бринеллю:

Твердость по Бринеллю D = 10 мм, Р = 3000 кгс), НВТвердость по Роквеллу (шкала С, Р = 150 кгс), HRCТвердость по Виккерсу, HVТвердость по Шору, HSD
14314323
14914924
15615526
163216227
170417128
179717829
187918630
1971219731
2071420833
2171721734
2292022836
2412324038
2552525540
2692727042
2852928544
3023130346
3213332049
3413634451
3633938054
3884140157
14314323
14914924
15615526
163216227
170417128
179717829
187918630
1971219731
2071420833
2171721734
2292022836
2412324038
2552525540
2692727042
2852928544
3023130346
3213332049
3413634451
3633938054
3884140157
4154343561
4444647464
4774953468
5145258773
5555665078
6006074684
6536486891
6826694194
71268102298
745701116102
780721220106

Измерение твердости металлов по методу Бринелля

Для вычисления необходимого параметра данным способом необходимо выполнить следующую последовательность действий:

Проверьте заготовку на соответствие требованиям межгосударственного стандарта.

Убедитесь в исправности прибора.

Подберите подходящий наконечник, задайте необходимое усилие, а также установите грузик задайте время.

Запустите прибор и начните проверку материала.

Измерьте диаметр деформации.

Вычислите необходимую величину.

Для выполнения последнего пункта вам понадобится следующая формула:

  • НВ = F/А
  • F – нагрузка, измеряется в Н,
  • А – площадь деформации, ее величиной является мм2,

Из этого получим:

  • НВ = (0,102*F) / (T*D*h)
  • D – диаметр используемого наконечника, измерения проводятся в мм,
  • h – длина отпечатка вглубь, величина – миллиметры.

Данная методика отличается повышенной точностью, особенно при проверке мягких материалов. Является одним из основных и самых популярных способов измерения твердости металлов и сплавов.

Определение твердости металла по Роквеллу

Данный способ появился еще в начале 20 века и отличается более автоматизированным процессом. Отметим, что данный тип проверок используется чаще всего для заготовок из твердого металла.

К характеристикам данной методики можно отнести:

Время проверки – от 10 секунд до минуты.

Первичная нагрузка не менее 10 кгс.

Показатель на корпусе приспособления для проверки можно вычислить арифметически.

Пиковые показатели – HRA 20-800, HRB 20-100, HRC 20-70.

Инденторы. Выделяют 11 шкал в зависимости от используемого наконечника, чаще всего используют А, В или С.

Рассмотрим типы наконечников:

А – конусообразное изделие, выполненное из алмаза. Пиковая величина давления – 60 кгс. Такие приборы используют в основном для проверки тонкого проката.

В – шарообразные индентор, размер которого составляет 1,588 миллиметра. Чаще всего выполнен из закаленной стали. Его тяжесть составляет 100 кгс. Применим для заготовок из отожженных материалов.

С – алмазный наконечник, нажатие которого составляет 150 кгс. Использовать данное приспособление следует при проверке закаленных материалов.

Пробы можно проводить неоднократно. Их количество зависит лишь от размера заготовки. Расстояние между местом проведения измерения должно составлять около четырех диаметров наконечника. Также следует обратить внимание, что данный способ применим не ко всем металлам. Толщина изделия должна быть как минимум в десять раз больше, чем глубина вхождения индентора.

Таблица по Роквеллу:

Чтобы выполнить проверку данным способом вам понадобится выполнить следующие действия:

Проверьте размеры и параметры заготовки.

Оцените исправность прибора перед выполнением исследования.

Выберите необходимый индентор и укажите нагрузку.

Выполните первичную нагрузку, величина которой должна составить 10 кгс.

Проведите полную проверку.

Полученный результат появится на шкале прибора.

Для проверки результата можно вычислить итог путем математического расчета.

Если вы используете алмазный индентор, нажатие которого составляет 60-150 кгс:

При применении железного шарообразного наконечника с давлением около 100 кгс, следует использовать следующую формулу:

  • HR = 130 – ((H-h) / 0.002)
  • h – длина вдавливания индентора вглубь при первом давлении,
  • Н – аналогичная величина при повторной, полной нагрузке,
  • 0,002 – показатель перемещения наконечника при смещении твердости на одну единицу.

Данная методика является наиболее простой из всех предложенных, однако отличается не самым точным результатом. Несмотря на это, она позволяет рассчитывать коэффициенты для сплавов из твердых металлов.

Способы определения твердости металлов: метод Виккерса

Данный тип проверки является самым простым и точным. Вся процедура заключается во вдавливании алмазного пирамидообразного индентора в корпус заготовки. У данного приема существуют следующие характеристики:

Наконечник. Используется алмазный индентор под углом 136 градусов.

Время давления – 10-15 секунд.

Пиковая величина нагрузки. Для чугуна и изделий из стали – от 5 до 100 кгс, сплавы из меди выдерживают от 2,5 до 50 кгс, заготовки из алюминия – от 1 до 100 кгс.

Проверяемые материалы. Данный способ подразумевает исследование следующих металлов – стальные сплавы и цветмет с 450-500 НВ, а также, прошедшие химическую и термическую обработку.

Следуйте инструкции для выполнения проверки данным способом:

Убедитесь в пригодности заготовки и корректной работе аппаратуры.

Назначьте максимально допустимое усилие.

Получите итоговые числа на экране устройства.

Если вы хотите проверить результат путем математического анализа, обратитесь к предложенной формуле:

  • HV = 1.8544 * (F / d2)
  • HV – единица твердости металла,
  • F – усилие, измерения производятся в кгс,
  • d – величина отпечатка в миллиметрах.

Данная методика служит для высокоточных исследований тонких заготовок, а также изделий маленького размера. Способ позволяет получить максимально точную цифру.

Благодаря собственному производству мы предлагаем оборудование европейского качества по выгодным ценам. Функционал наших приборов повторяет, а во многом даже превосходит импортные системы.

Для получения подробной информации и консультации обращайтесь к нам по телефону, указанному на сайте. Наш оператор ответит на все возникшие вопросы.

Определение твердости металлов и сплавов: соответствия между разными типами измерений

Имея на руках результат одного способа проверки, можно получить данные в других шкалах. Для этого существуют таблицы соответствия. Ознакомимся с ними поближе:

Данная таблица обладает высокой точностью, так как составлена путем неоднократных исследований.

В статье мы рассказали про методы измерения твердости металлов и сплавов, рассмотрели их особенности, дали подробные инструкции и предложили таблицу соответствия. Для более точных измерений используйте качественное оборудование. Его вы найдете в нашем каталоге.

Твердость меди и алюминия - Морской флот

Медь – металл розово-красного цвета, относится к группе тяжелых металлов, является отличным проводником тепла и электрического тока. Электропроводность меди в 1,7 раза выше, чем у алюминия, и в 6 раз выше, чем у железа.

Медь. Она имеет характерный красноватый цвет, в природе встречается в виде сернистых соединений, в окислах и очень редко в чистом виде. Медь маркируют буквой М. В зависимости от чистоты меди (ГОСТ 859-2001). Самая чистая медь – содержит 99,99% меди и 0,01% примесей. Благодаря высокой пластичности медь хорошо обрабатывается давлением в холодном и горячем состоянии. Она обладает хорошей электропроводностью. Из нее изготовляют проводники электрического тока – провода и кабели.

Химические свойства меди

Медь – малоактивный металл, который не взаимодействует с водой, растворами щелочей, соляной и разбавленной серной кислотой. Однако, медь растворяется в сильных окислителях (например, азотной и концентрированной серной).

Медь обладает достаточно высокой стойкостью к коррозии. Однако, во влажной атмосфере, содержащей углекислый газ, поверхность металла покрывается зеленоватым налетом (патиной).

Основные физические свойства меди

Температура плавления °C

Температура кипения °C

Плотность, γ при 20°C, кг/м³

Удельная теплоемкость при постоянном давлении, Ср при 20°C, кДж/(кг•Дж)

Температурный коэффициент линейного расширения, а•10 6 от 20 до 100°C, К -1

Удельное электрическое сопротивление, р при 20°C, мкОм•м

Теплопроводность λ при 20°C, Вт/(м•К)

Удельная электрическая проводимость, ω при 20°C, МОм/м

Механические свойства меди

Предел прочности на разрыв, σ МПа

Относительное удлинение после разрыва, δ ψ%

Относительное сужение, после разрыва, %

Твердость по Бринеллю, НВ

При отрицательных температурах медь имеет более высокие прочностные свойства и более высокую пластичность, чем при температуре 20°С. Признаков холодноломкости техническая медь не имеет. С понижением температуры увеличивается предел текучести меди и резко возрастает сопротивление пластической деформации.

Применение меди

Такие свойства меди, как электропроводность и теплопроводность, обусло- вили основную область применения меди – электротехническая промыш- ленность, в частности, для изготовления проводов, электродов и т. д. Для этой цели применяется чистый металл (99,98-99,999%), прошедший электролитическое рафинирование.

Медь обладает многочисленными уникальными свойствами: устойчивостью к коррозии, хорошей технологичностью, достаточно долгим сроком службы, прекрасно сочетается с деревом, природным камнем, кирпичом и стеклом. Благодаря своим уникальным свойствам, с древнейших времен этот металл используется в строительстве: для кровли, украшения фасадов зданий и т. д. Срок службы медных строительных конструкций исчисляется сотнями лет. Кроме этого, из меди изготовлены детали химической аппаратуры и инструмент для работы с взрывоопасными или легковоспламеняющимися веществами.

Очень важная область применения меди – производство сплавов. Один из самых полезных и наиболее употребляемых сплавов – латунь (или желтая медь). Ее главные составные части: медь и цинк. Добавки других элементов позволяют получать латуни с самыми разнообразными свойствами. Латунь тверже меди, она ковкая и вязкая, потому легко прокатывается в тонкие листы или выштамповывается в самые разнообразные формы. Одна беда: она со временем чернеет.

С древнейших времен известна бронза. Интересно, что бронза более легкоплавка по сравнению с медью, но по своей твердости превосходит отдельно взятые чистые медь и олово. Если еще 30-40 лет назад бронзой называли только сплавы меди с оловом, то сегодня уже известны алюминиевые, свинцовые, кремниевые, марганцевые, бериллиевые, кадмиевые, хромовые, циркониевые бронзы.

Медные сплавы, так же как и чистая медь, с давних пор используются для производства различных орудий, посуды, применяются в архитектуре и искусстве.

Медные чеканки и бронзовые статуи украшали жилище людей с древних времен. До наших дней сохранились изделия из бронзы мастеров Древнего Египта, Греции, Китая. Большими мастерами в области бронзового литья были японцы. Гигантская фигура Будды в храме Тодайдзи, созданная в VIII веке, весит более 400 тонн. Чтобы отлить такую статую, требовалось поистине выдающееся мастерство.

Алюминий, свойства, применение.

Алюминий. Алюминий – мягкий металл белого цвета. Он добывается путем электролиза из алюминиевой руды – бокситов и хорошо поддается прокатке и ковке. Особенностями алюминия являются легкость, хорошая электропроводность (60% электропроводности меди) и высокая коррозийная стойкость.

По ГОСТ 3549-55 алюминий выпускается нескольких марок. Самой высокой по чистоте является марка АВ0000, содержащая 99,996% алюминия. Из алюминия изготовляют провода, кабели, змеевики (испарители) в холодильниках и т. д. Окислы алюминия безвредны.

Алюминий характеризуется высокой электро- и теплопроводностью, коррозионной стойкостью, пластичностью, морозостойкостью. Важнейшим свойством алюминия является его малая плотность (примерно 2.70 г/куб.см). Температура плавления алюминия около 660 С.

Физико-химические, механические и технологические свойства алюминия очень сильно зависят от вида и количества примесей, ухудшая большинство свойств чистого металла. Основными естественными примесями в алюминии являются железо и кремний. Железо, например, присутствуя в виде самостоятельной фазы Fe-Al, снижает электропроводность и коррозионную стойкость, ухудшает пластичность, но несколько повышает прочность алюминия.

В зависимости от степени очистки первичный алюминий разделяют на алюминий высокой и технической чистоты (ГОСТ 11069-2001). К техническому алюминию относятся также марки с маркировкой АД, АД1, АД0, АД00 (ГОСТ 4784-97). Технический алюминий всех марок получают электролизом криолит-глиноземных расплавов. Алюминий высокой чистоты получают дополнительной очисткой технического алюминия. Особенности свойств алюминия высокой и особой чистоты рассмотрены в книгах

Важнейшее свойство алюминия – высокая электропроводность, по которой он уступает только серебру, меди и золоту. Сочетание высокой электропроводности с малой плотностью позволяет алюминию конкурировать с медью в сфере кабельно-проводниковой продукции.

На электропроводность алюминия кроме железа и кремния сильно влияет хром, марганец, титан. Поэтому в алюминии, предназначенном для изготовления проводников тока, регламентируется содержание ещё нескольких примесей. Так, в алюминии марки А5Е при допускаемом содержании железа 0.35%, а кремния 0.12%, сумма примесей Cr+V+Ti+Mn не должна превышать всего лишь 0.01%.

Электропроводность зависит от состояния материала. Длительный отжиг при 350 С улучшает проводимость, а нагартовка проводимость ухудшает.

Величина удельного электрического сопротивления при температуре 20 С составляет Ом*мм 2 /м или мкОм*м :

0.0277 – отожженная проволока из алюминия марки А7Е

0.0280 – отожженная проволока из алюминия марки А5Е

0.0290 – после прессования, без термообработки из алюминия марки АД0

Таким образом удельное электросопротивление проводников из алюминия примерно в 1.5 раза выше электросопротивления медных проводников. Соответственно электропроводность (величина обратная удельному сопротивлению) алюминия составляет 60-65% от электропроводности меди. Электропроводность алюминия растет с уменьшением количества примесей.

Температурный коэффициент электросопротивления алюминия (0.004) приблизительно такой же, как у меди.

Теплопроводность алюминия при 20 С составляет примерно 0.50 кал/см*с*С и возрастает с увеличением чистоты металла. По теплопроводности алюминий уступает только серебру и меди (примерно 0.90), втрое превышая теплопроводность малоуглеродистой стали. Это свойство определяет применение алюминия в радиаторах охлаждения и теплообменниках.

Другие физические свойства.

Алюминий имеет очень высокую удельную теплоемкость (примерно 0.22 кал/г*С). Это значительно больше, чем для большинства металлов (у меди – 0.09). Удельная теплота плавления также очень высока (примерно 93 кал/г). Для сравнения – у меди и железа эта величина составляет примерно 41-49 кал/г.

Отражательная способность алюминия сильно зависит от его чистоты. Для алюминиевой фольги чистотой 99.2% коэфициент отражения белого света равен 75%, а для фольги с содержанием алюминия 99.5% отражаемость составляет уже 84%.

Коррозионные свойства алюминия.

Сам по себе алюминий является очень химически активным металлом. С этим связано его применение в алюмотермии и в производстве ВВ. Однако на воздухе алюминий покрывается тонкой (около микрона), пленкой окиси алюминия. Обладая высокой прочностью и химической инертностью, она защищает алюминий от дальнейшего окисления и определяет его высокие антикоррозионные свойства во многих средах.

Высокая пластичность алюминия позволяет производить фольгу (толщиной до 0.004 мм), изделия глубокой вытяжкой, использовать его для заклепок.

Алюминий технической чистоты при высоких температурах проявляет хрупкость.

Обрабатываемость резанием очень низкая.

Температура рекристаллизационного отжига 350-400 С, температура отпуска – 150 С.

Трудности сварки алюминия обусловлены 1) наличием прочной инертной окисной пленки, 2) высокой теплопроводности.

Тем не менее алюминий считается хорошо свариваемым металлом. Сварной шов имеет прочность основного металла (в отожженном состоянии) и такие же коррозионные свойства. Подробно о сварке алюминия см., например, www.weldingsite.com.ua.

Из-за низкой прочности алюминий применяется только для ненагруженных элементов конструкций, когда важна высокая электро- или теплопроводность, коррозионная стойкость, пластичность или свариваемость. Соединение деталей осуществляется сваркой или заклепками. Технический алюминий применяется как для литья, так и для производства проката.

Сплавы на основе меди, марки, применение.

В настоящее время считается, что бронзовому веку предшествовал период, когда оружие и инструменты человек делал из меди. В то же время из употребления не исчезли еще кремниевые орудия, поэтому его называют каменно-медным веком.

Трудно установить точно, когда именно люди начали добывать и обрабатывать металлы. Можно лишь предположить, какие из металлов первыми нашли применение. Очевидно, это были металлы, которые в природе встречаются в виде самородков. К таким наиболее распространенным металлам относятся медь и золото. Скорее всего, золото и было первым металлом, который люди начали использовать. Однако из-за низких механических свойств изготовлять орудия труда или оружие было нецелесообразно. Поэтому, очевидно, первые мелкие изделия, такие как наконечники для стрел и копий, выковывали из найденных самородков меди. Было обнаружено, что при холодной ковке медь не только принимает нужную форму, но и становится тверже. Затем люди открыли, что упрочненный ковкой металл можно снова сделать мягким, нагрев его на огне. В дальнейшем люди научились плавить медь и отливать ее в определенные формы.

Однако медь при всех своих достоинствах имела существенный недостаток – медные орудия труда и инструменты быстро затуплялись. Даже в холодноупрочненном состоянии свойства меди были не настолько высоки, чтобы заменить изделия из камня.

Решающую роль в этом направлении сыграли сплавы меди с другими элементами (бронзы). Основными преимуществами сплавов по сравнению с медью были их лучшие литейные свойства, значительно более высокие твердость и прочность, более сильное упрочнение при холодной деформации.

Наиболее распространенными леги­ру­ющими элементами в меди являются цинк, алюминий, олово, железо, кремний, мар­га­нец, бериллий, никель, которые существен­но повышают ее прочностные свойства. На рис. 66 показано влияние некоторых ле­гирующих элементов на предел прочности меди sв, МПа. Легирующие элементы, по­вы­шая прочность, практически не снижают, а некоторые из них (алюминий, цинк, олово) даже повышают пластичность.

Медные сплавы, как и сплавы на основе алюминия, подразделяются на де­фор­ми­ру­емые и литейные, термически неупрочняемые. Однако наиболее часто медные спла­вы делят на латуни и бронзы (рис. 67).

Латунями называются сплавы на основе меди, в которых главным легирующим элементом является цинк. Бронзы – все сплавы меди (кроме латуней) с легирующими элементами.

Обозначение медных сплавов. Медные сплавы маркируются по химическому составу. Для этого используются буквы (табл. 12), обозначающие легирующие элементы и числа, показывающие количество элементов в массовых процентах (мас. %).

Латунь – сплав на основе меди, где основным легирующим элементом является цинк (от 5 до 45%). Марка латуни составляется из буквы "Л", указывающей тип сплава – латунь, и двузначной цифры, характеризующей среднее содержание меди. Например, марка Л80 – латунь, содержащая 80% Cu и 20% Zn. Латунь подразделяют на двойные и многокомпонентные. Двойные медно цинковые сплавы – простые или двойные латуни, многокомпонентные – специальные латуни. Двойные латуни, содержащие 88 – 97% меди, называют томпаком , а содержащие 79 – 80% меди – полутомпаком . Так же, в названиях латуней могут быть дополнительные обозначения характеризующие содержание других добавок (кроме меди и цинка). Например, ЛАЖМц66-6-3-2 расшифровывается так: латунь, в которой содержится 66% Cu, 6% Al, 3% Fe и 2% Mn. Цинка в ней 100-(66+6+3+2)=23%. Такие латуни называются многокомпонентными.
Дополнительные добавки придают определённые свойства латуням:

  • Марганец – повышает прочность и коррозионную стойкость, особенно в сочетании с алюминием, оловом и железом;
  • Олово – повышает прочность и сильно повышает сопротивление коррозии в морской воде. Латуни, содержащие олово, часто называют морскими латунями;
  • Никель – повышает прочность и коррозионную стойкость в различных средах;
  • Свинец – ухудшает механические свойства, но улучшает обрабатываемость резанием. Обычно, такая латунь используется для обработки на станках автоматах и называется автоматной;
  • Кремний – ухудшает твёрдость, прочность, но улучшает антифрикционные свойства латуни.
    Латуни обладают сравнительно высокими механическими свойствами и удовлетворительной коррозионной устойчивостью и, будучи наиболее дешевыми из медных сплавов, имеют широкое распространение во многих отраслях машиностроения.
  • Без проводников — никуда

    Медь (лат. Cuprum) — один из семи металлов, известных с глубокой древности. Значительные запасы медных руд находятся в США, Чили, России (Урал), Казахстане (Джезказган), Канаде, Замбии и Заире.

    Медь входит в состав более 150 минералов, промышленное применение нашли 17 из них, в том числе: борнит (Cu5FeS4), халькопирит (медный колчедан — CuFeS2), халькозин (медный блеск — Cu2S), ковеллин (CuS), малахит (Cu2(OH)2[CO3]). Переработка сульфидных руд дает около 80% от всей добываемой меди.

    В природе Встречается и самородная медь.

    Чистая медь — ковкий и мягкий металл в изломе розоватого цвета, достаточно тяжелый, отличный проводник тепла и электричества, легко подвергается обработке давлением. Именно эти качества позволяют применять изделия из меди в электротехнике — в настоящее время более 70% всей производимой меди идет на выпуск электротехнических изделия. Для изделий с максимальной электропроводностью, используют так называемую «безкислородную» медь. В иных случаях годна и технически чистая медь, содержащая 0,02-0,04% кислорода.

    Основные характеристики меди: удельный вес — 8,93 г/cм3, температура плавления — 1083°С, удельное электрическое сопротивление меди при 20°С 0,0167 Ом*мм2/м. Чистая медь обладает высокой электрической проводимостью (на втором месте после серебра). Именно это качество меди используют в промышленности для изготовления электротехнических шин из меди.

    Медные шины изготавливаются по ГОСТ 434-78. Состояния в котором поставляются медные шины потребителю: не отожженная (маркировка — Т-твердое), отожженным (М-мягкое) и ТВ-твердые шины, изготовленные из бескислородной меди.

    В деформированном состоянии прочность меди выше, чем у отожженного металла, а значения электропроводности понижены.

    Сплавы, повышающие прочность и улучшающие другие свойства меди, получают введением в нее добавок, таких, как цинк, олово, кремний, свинец, алюминий, марганец, никель. На сплавы идет более 30% меди.

    Латуни — сплавы меди с цинком (меди от 60 до 90% и цинка от 40 до 10%) — прочнее меди и менее подвержены 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 целлюлознобумажной промышленности.

    Бронзы . Раньше бронзами называли сплавы меди (80-94%) и олова (20-6%). В настоящее время производят безоловянные бронзы, именуемые по главному вслед за медью компоненту.

    Алюминиевые бронзы содержат 5-11% алюминия, обладают высокими механическими свойствами в сочетании с антикоррозийной стойкостью.

    Свинцовые бронзы , содержащие 25-33% свинца, используют главным образом для изготовления подшипников, работающих при высоких давлениях и больших скоростях скольжения.

    Кремниевые бронзы , содержащие 4-5% кремния, применяют как дешевые заменители оловянных бронз.

    Бериллиевые бронзы , содержащие 1,8-2,3% бериллия, отличаются твердостью после закалки и высокой упругостью. Их применяют для изготовления пружин и пружинящих изделий.

    Кадмиевые бронзы — сплавы меди с небольшим количества кадмия (до1%) — используют при производстве троллейных проводов, для изготовления арматуры водопроводных и газовых линий и в машиностроении.

    Припои — сплавы цветных металлов, применяемые при пайке для получения монолитного паяного шва. Среди твердых припоев известен медносеребряный сплав (44,5-45,5% Ag; 29-31% Cu; остальное — цинк).

    В России медные шины изготавливают нескольких заводов: Каменск-Уральский ОЦМ, Кольчугинский ОЦМ, Кировский ОЦМ.

    Мировое производство меди в 2007 году выросло на 2,5% по сравнению с 2006 г. и составило 17,76 млн. тонн. Потребление меди в 2007 году выросло на 4%, при этом медное потребление Китая взлетело на 25% за год, в то время как медное потребление в США резко упало на 20%.

    Алюминий и его сплавы

    Алюминий и ряд сплавов на его основе находят применение в электротехнике, благодаря хорошей электропроводности, коррозионной стойкости, небольшому удельному весу, и, что немаловажно, меньшей стоимостью, по сравнению с медью и ее проводниковыми сплавами.

    В зависимости от величины удельного электросопротивления, алюминиевые сплавы подразделяют на проводниковые и сплавы с повышенным электрическим сопротивлением.

    Удельная электрическая проводимость электротехнического алюминия марок А7Е и А5Е составляет порядка 60% от проводимости отожженной меди по международному стандарту. Технический алюминий АД0 и электротехнический А5Е используют для изготовления проводов, кабелей и шин. Применение в электротехнической промышленности получили низколегированные сплавы алюминия системы Al-Mg-Si АД31, АД31Е.

    В земной коре содержится 8,8% алюминия. Это третий по распространенности в природе элемент после кислорода и кремния и первый — среди металлов. Он входит в состав глин, полевых шпатов, слюд. Известно несколько сотен минералов Al (алюмосиликаты, бокситы, алуниты и другие). Важнейший минерал алюминия — боксит содержит 28-60% глинозема — оксида алюминия Al2O3.

    В чистом виде алюминий впервые был получен датским физиком Х. Эрстедом в 1825 году, хотя и является самым распространенным металлом в природе.

    Производство алюминия осуществляется электролизом глинозема Al2O3 в расплаве криолита NaAlF4 при температуре 950°C.

    Основные характеристики алюминия: плотность — 2,7×103 кг/м3, удельная теплоемкость алюминия при 20°C — 0,21 кал/град, температура плавления — 658,7°C, температура кипения алюминия — 2000°C, коэффициент линейного расширения алюминия (при температуре около 20°C) : — 22,9 × 106(1/град)

    Сплавы алюминия, повышающие его прочность и улучшающие другие свойства, получают введением в него легирующих добавок, таких, как медь, кремний, магний, цинк, марганец.

    Дуралюмин (дюраль, дюралюминий, от названия немецкого города, где было начато промышленное производство сплава) — плав алюминия (основа) с медью (Cu: 2,2-5,2%), магнием (Mg: 0,2-2,7%) марганцем(Mn: 0,2-1%). Подвергается закалке и старению, часто плакируется алюминием. Является конструкционным материалом дла авиационного и транспортного машиностроения.

    Силумин — легкие литейные сплавы алюминия (основа) с кремнием (Si: 4-13%), иногда до 23% и некоторыми другими элементами: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Из него изготавливают детали сложной конфигурации, главным образом в авто- и авиастроении.

    Магналии — сплавы алюминия (основа) с магнием (Mg: 1-13%) и другими элементами, обладающие высокой коррозийной стойкостью, хорошей свариаемостью, высокой пластичностью. Из них изготавливают фасонные отливки (литейные магналии), листы, проволоку, заклепки и т. д. (деформируемые магналии).

    По широте применения сплавы алюминия занимают второе место после стали и чугуна.

    Несколько интересных фактов про алюминий:

    в теле взрослого человека присутствует до 140 мг алюминия,

    1 кг алюминия в автомобиле экономит более 10 л бензина на каждые 200 тысяч километров,

    алюминий содержится даже в яблоках — до 150 мг/кг,

    каждый 20-й из атомов, слагающих верхнюю оболочку нашей планеты — это атом алюминия,

    суточная потребность взрослого человека в алюминии оценивается в 2,45 мг.

    При более низкой удельной проводимости (около 56% от отожженной меди), алюминиевые проводниковые сплавы имеют то же назначение, что и электротехнический алюминий. Такие сплавы используют для обеспечения требований высокой прочности, ползучести и др. специальных требований. Алюминиевые шины изготавливают по ГОСТ 15176-89 из сплавов АД31 и АД31Т, реже АД0.

    Мировое потребление первичного алюминия в 2007 г. составило 37,52 млн. тонн, что на 3,184 млн. тонн (или на 9,3%) больше, чем в 2006 г. Мировое производство первичного алюминия выросло в 2007 г. на 4,024 млн. тонн по сравнению с 2006 г. и достигло 38,02 млн. тонн.

    Производители медной продукции

    Крупнейший производитель меди на российском рынке — ГМК «Норильский никель»

    Второй по величине производитель меди в нашей стране — холдинг УГМК.

    Третий крупный игрок российского рынка — «Русская медная компания». В состав ЗАО «Русская медная компания» входят 11 предприятий, действующих в четырех областях России, а также на территории Казахстана

    На рынке присутствуют медные шины нескольких заводов: Каменск-Уральского ОЦМ, Кольчугинского ОЦМ, Артемовского ОЦМ, Кировского ОЦМ. Кировский и Кольчугинский ОЦМ входят в состав ОАО «УГМК».

    Технологии и цены

    Так, как технология изготовления медных шин известна, и на всех заводах практически одинакова, для потребителя на первый план выступает соотношение цена/качество. Отечественные предприятия — лидеры отрасли в настоящее время выпускают качественную продукцию и соревнуются между собой, в основном, по цене. Но, говоря о качестве медных шин, стоит отметить, что примеси даже в очень незначительных количествах существенно снижают электропроводность меди. Поэтому браку здесь не место.

    В то же время зарубежными и отечественными предприятиями предлагаются новаторские решения, позволяющие выпускать продукцию с четко заданными параметрами качества. Более того, в особо ответственных моментах изготовление медных шин происходит по собственным, иногда оригинальным, решениям.

    Например, ОАО «КУЗОЦМ» выпускает коллекторные полосы из сплава меди с серебром. Такой сплав превосходит медь по эксплуатационным характеристикам, а в отличие от сплава меди с кадмием является экологически чистым. Завод производит и целый ряд электротехнических профилей ответственного назначения. В частности это — медные прямоугольные электротехнические профили, такие, как полутвердые шины, твердые шины с повышенной чистотой поверхности: шины с полным закруглением малых сторон сечения различной твердости и др.

    Шины полутвердые выпускаются для удовлетворения требований ВS1432 британских стандартов по качеству поверхности и получения механических свойств, отвечающих полутвердому состоянию. Шины изготавливаются из прессованной заготовки за два прохода волочения с промежуточным отжигом, а чистовое волочение проводится с пониженной степенью деформации по сравнению с традиционной схемой изготовления твердых шин.

    Шины с повышенной чистотой поверхности, предназначенные для последующего электролитического покрытия их серебром, обеспечивающего наибольшую электропроводность в месте контакта, и это диктует особые требования к шероховатости их поверхности (Rz≤0,63 мкм по ГОСТ 2789-73). Требуемый заказчиком показатель шероховатости достигнут на КУЗОЦМ целым рядом технологических приемов — применением повышенных суммарных обжатий при волочении, дополнительной подготовкой поверхности протяжки перед чистовым волочением, соответствующей обработкой канала специальной формы составных и монолитных волок. Указанный выше гарантированный уровень шероховатости (Rz≤0,63 мкм) позволяет обеспечить нанесение покрытий заданной, однородной по поверхности шины толщины. Тем самым удается создать контактные поверхности, обладающие малым переходным сопротивлением и высокой электропроводностью.

    Шины с полным закруглением малых сторон сечения, то есть с радиусом закругления, равным половине толщины шины обладают определенными преимуществами по сравнению с традиционными: повышается износостойкость изоляционного покрытия вследствие отсутствия его изгибов в углах профиля, достигается существенная экономия меди, улучшаются показатели распределения токовой нагрузки по сечению шины.

    Через несколько месяцев отношения российских производителей электротехнической продукции и их зарубежных конкурентов должны перейти в новую стадию. Это связано со вступлением в ВТО. С одной стороны, вступление в ВТО открывает перед российскими производителями внешний рынокС другой стороны, вступление в ВТО означает обязательное снижение ввозных экспортных пошлин, которые должны уменьшиться за 3-4 года чуть ли не в полтора раза. И главная конкуренция будет в качестве продукции.

    Механические свойства металлов. Инструментальные и конструкционные материалы.

    Механические свойства металлов. Инструментальные и конструкционные материалы. align="center">

    Материалы

    Инструментальные и конструкционные материалы

    Механические свойства металлов

    Большинство деталей машин, обрабатываемых на металлорежущих станках, изготавливается из металлов и их сплавов. Наибольшее распространение имеют чугуны и стали, в меньшей степени - цветные металлы. Для режущих инструментов широко применяются твердые сплавы и абразивные материалы.
    Обрабатываемость металлов резанием характеризуется их механическими свойствами: твердостью, прочностью, пластичностью.
    Твердость - способность металла оказывать сопротивление проникновению в него другого, более твердого тела. Наиболее распространены два способа определения твердости: Бринелля и Роквелла.
    Твердость по Бринеллю устанавливается вдавливанием в испытуемый металл стального закаленного шарика под определенной нагрузкой. Полученную этим способом твердость обозначают буквами HB и определяют делением нагрузки на площадь сферического отпечатка. Прибор Бринелля применяется для определения твердости сырых или слабо закаленных металлов, так как при больших нагрузках шарик деформируется и показания искажаются.
    Твердость по Роквеллу определяется вдавливанием в подготовленную ровную поверхность алмазного конуса или закаленного шарика. Значение твердости выражается в условных единицах и отсчитывается по черной или красной индикаторным шкалам прибора. Для очень твердых металлов незначительной толщины применяют алмазный конус с нагрузкой 588 Н, а значение твердости определяют по черной шкале и обозначают HRA.
    Твердость закаленных сталей определяют, вдавливая алмазный конус при нагрузке 1470 Н, по черной шкале и обозначают HRCэ.
    Испытание твердости шариком с нагрузкой 980 Н на приборе Роквелла предусмотрено для мягких незакаленных металлов. В этом случае отсчет показаний ведут по красной шкале, а твердость обозначают HRB.
    Прочность - способность металла сопротивляться разрушению под действием внешних сил.
    Для определения прочности образец металла установленной формы и размера испытывают на наибольшее разрушающее напряжение при растяжении, которое называют пределом прочности (временное сопротивление) и обозначают Σв (сигма).
    Пластичность - способность металла, не разрушаясь, изменять форму под нагрузкой и сохранять ее после прекращения действия нагрузки.
    При испытании на растяжение пластичность характеризуется относительным удлинением Δ (дельта), которое соответствует отношению приращения длины образца после разрыва к его первоначальной длине в процентах.
    Черные металлы
    Железоуглеродистые сплавы с примесями марганца, кремния, серы, фосфора и некоторых других элементов принято называть черными металлами. В зависимости от содержания углерода они делятся на две группы: чугуны и стали.
    Чугун - сплав железа с углеродом, содержащий свыше 2,3% углерода (практически от 2,5 до 4,5%). Углерод в нем может находится в химически связанном состоянии в виде карбида железа (цементита) и в свободном состоянии - в виде графита. В соответствии с этим чугуны делятся на белые - передельные и серые - литейные.
    В белом чугуне почти весь углерод находится в состоянии карбида железа (Fe3C), обладающего высокой твердостью. Такие чугуны имеют мелкозернистое строение с серебристо-белой поверхностью в изломе, высокую твердость, трудно поддаются обработке резанием, плохо заполняют форму и поэтому используются в основном для выплавки сталей.
    В сером чугуне большая часть углерода находится в свободном состоянии в виде мелких пластинок графита. Последние, разделяя структуру чугуна и действуя как надрезы, значительно уменьшают его прочность и увеличивают его хрупкость. Такие чугуны имеют в изломе серый цвет, обладают хорошими литейными свойствами, почти не дают усадку в отливках и сравнительно легко обрабатываются резанием. Однако, имея в своем составе твердые зерна цементита, серые чугуны значительно ускоряют изнашивание инструмента, что не позволяет обрабатывать их с высокими скоростями резания.
    Марки серого чугуна обозначаются буквами СЧ и числами, соответствующими его пределу прочности при растяжении в кгс/мм2.
    В промышленности также применяются отливки из высокопрочных и ковких чугунов.
    Высокопрочный чугун получают прибавлением к расплавленному чугуну присадок магния и ферросилиция, благодаря чему выделяющийся углерод приобретает шаровидную форму. Такой чугун обладает повышенной прочностью и пластичностью. Его применяют для деталей, работающих при значительных механических нагрузках.
    В ковком чугуне графит имеет хлопьевидную форму. Этот чугун получают длительным отжигом отливок из белого чугуна. Такие чугуны обладают повышенной прочностью и пластичностью и по своим свойствам занимают промежуточное положение между серым чугуном и сталью.
    Высокопрочные и ковкие чугуны маркируются буквами и цифрами: ВЧ - высокопрочный чугун, КЧ - ковкий чугун; первые две цифры - предел прочности при растяжении в кгс/мм2 (1кгс/мм2 = 9,608МПа ? 10МПа).
    Сера и фосфор - вредные примеси. Сера придает хрупкость чугуну, делает его густотекучим и пузырчатым. Фосфор увеличивает хрупкость чугуна, но делает его жидкотекучим.
    Сталь - это сплав железа с углеродом, содержащий до 1,8% углерода.
    Стали относятся к пластичным металлам, которым деформированием можно придать необходимую форму. По химическому составу они делятся на углеродистые и легированные; по назначению - на конструкционные, инструментальные, особого назначения (нержавеющие, жаропрочные и др.).
    Углеродистые конструкционные стали подразделяются на обыкновенного качества, качественные и автоматные. Стали обыкновенного качества обозначаются буквами Ст и цифрами о 0 до 7. Качественные имеют меньше посторонних примесей. Они маркируются цифрами 08, 10, 15, 20 и так далее до 60, указывающие содержание углерода в сотых долях процента. Выпускаются две группы таких сталей: I - с нормальным и II - с повышенным содержанием марганца. Последние в конце маркировки имеют букву Г - марганец. Качественные стали группы II обладают повышенной прочностью и упругостью.
    Легированные конструкционные стали, кроме обычного состава, содержат хром, ванадий, вольфрам, никель, алюминий и др. Эти элементы придают стали определенные свойства: прочность, твердость, прокаливаемость, износостойкость и т.д.
    Марки легированных сталей обозначают буквами и цифрами. Первые две цифры указывает среднее содержание углерода в сотых долях процента; затем следуют цифры, обозначающие легирующий элемент; цифры после букв - примерное содержание легирующего элемента в процентах. Если содержание элемента близко к 1%, цифра после буквы не ставится.
    В маркировке приняты следующие буквенные обозначения элементов: Г - марганец, С - кремний, Х - хром, Н - никель, М - молибден, В - вольфрам, Ф - ванадий, К - кобальт, Ю - алюминий, Т - титан, Д - медь.
    Буква А в конце марки означает, что сталь высококачественная.
    Инструментальные стали делятся на углеродистые, легированные и быстрорежущие.
    Углеродистые инструментальные стали содержат углерода от 0,65 до 1,35%, обладают высокой прочностью, твердостью в закаленном состоянии 63-65 HRCэ и теплостойкостью до 200-250 градусов С.
    Они делятся на качественные и высококачественные. Последние содержат меньше серы, фосфора и остаточных примесей. Марки этих сталей обозначают буквой У - углеродистая, а цифры после нее указывают среднее содержание углерода в десятых долях процента. У высококачественных сталей в конце маркировки указывается буква А. Углерод существенно влияет на свойства стали. С повышением его содержания твердость, износостойкость и хрупкость стали увеличиваются, но вместе с тем ухудшается его обработка резанием.
    Легированную инструментальную сталь получают введением в высокоуглеродистую сталь хрома, вольфрама, ванадия и других элементов, которые повышают ее режущие свойства. Благодаря легирующим элементам эта сталь приобретает повышенную вязкость и износостойкость в закаленном состоянии, меньшую склонность к деформациям и трещинам при закалке, более высокую теплостойкость (до 300-350 градусов С) и твердость в состоянии поставки. Легированные инструментальные стали маркируются аналогично конструкционным с той лишь разницей., что первая цифра в начале марки означает содержание углерода в десятых долях процента.
    Быстрорежущие стали представляют собой легированные инструментальные стали с высоким содержанием вольфрама (до 18%). После термообработки (закалки и многократного отпуска) они приобретают высокую красностойкость до 600 градусов С, твердость 63-66 HRCэ и износостойкость.
    Быстрорежущие стали маркируются буквами и цифрами. Первая буква Р означает, что сталь быстрорежущая. Цифры после нее указывают среднее содержание вольфрама в процентах. Остальные буквы и цифры означают то же, что и в марках легированных сталей.
    Быстрорежущие стали, легированные ванадием и кобальтом, имеют повышенные режущие свойства. Они предусмотрены для труднообрабатываемых сталей и сплавов высокой прочности и вязкости.
    Структура быстрорежущей стали (рисунок слева) - мелкие, твердые, однородно распределенные карбиды и мартенсит, легированный для теплостойкости вольфрамом и (или) молибденом тут

    Примерное назначение и свойства быстрорежущих сталей

    Марка стали, прочность, износостойкость, особенности стали Назначение
    Р18.
    Удовлетворительная прочность и повышенная шлифуемость, широкий интервал закалочных температур
    Для всех видов инструментов, особенно подвергаемых значительному шлифованию, при обработке конструкционных материалов прочностью до 1000 МПа
    Р9
    Повышенная износостойкость, более узкий интервал оптимальных закалочных температур, повышенная пластичность при горячей пластической деформации.
    Для изготовления инструментов простой формы, не требующих большого объема шлифования, применяемых для обработки конструкционных материалов
    Р6М5
    Повышенная прочность, более узкий интервал закалочных температур, повышенная склонность к обезуглероживанию. Шлифуемость удовлетворительная.
    Для всех видов инструментов при обработке конструкционных материалов прочностью до 1000 МПа.
    Р12Ф3
    Повышенная износостойкость, удовлетворительная прочность. Шлифуемость пониженная.
    Для чистовых инструментов (резцов, зенкеров, разверток, сверл, протяжек и др.) при обработке на средних режимах резания вязких аустенитных сталей, а также материалов, обладающих повышенными режущими свойствами.
    Р6М5Ф3
    Повышенная износостойкость, удовлетворительная прочность. Шлифуемость пониженная.
    Для чистовых и получистовых инструментов (фасонных резцов, разверток, фрез, протяжек и др.). Предназначенных для работы на средних скоростях резания, преимущественно обрабатывающих углеродистые и легированные инструментальные стали.
    Р9К5, Р6М5К5, Р18К5Ф2
    Повышенная вторичная твердость, теплостойкость, удовлетворительная прочность и вязкость. Шлифуемость пониженная.
    Для изготовления черновых и получистовых инструментов (фрез, долбяков, метчиков, сверл и т.п.), предназначенных для обработки углеродистых и легированных конструкционных сталей на повышенных режимах резания, а также некоторых труднообрабатываемых материалов

    Цветные металлы

    Из цветных металлов наибольшее промышленное применение получили медь, алюминий и сплавы на их основе.
    Медь - мягкий пластичный металл розовато-красного цвета, обладающий высокой электропроводностью, теплопроводностью, коррозийной стойкостью.
    В отожженном состоянии она характеризуется пределом прочности при растяжении Σв= 19,6 - 23,6 МПа. Твердостью по Бринеллю 35 -45 НВ.
    Медные сплавы - латуни и бронзы по сравнению с медью более дешевы, имеют лучшие литейные свойства, большую прочность и хорошо обрабатываются резанием. Кроме свойств, присущих меди, они обладают способностью прирабатываться и противостоять изнашиванию. Это важное эксплуатационное качество - антифрикционность - обусловливает широкое применение медных сплавов, особенно бронз, в деталях машин, работающих в условиях повышенного трения (червячные колеса, гайки винтовых передач, вкладыши подшипников скольжения и др.).
    Латунь - медноцинковый сплав. Различают простые латуни, состоящие из меди и цинка, и специальные - содержащие дополнительно легирующие элементы, которые улучшают механические свойства латуни.
    Маркировка латуней: первая буква Л указывает на название сплава - латунь. Следующая за ней цифра обозначает среднее содержание меди в процентах. Специальные латуни маркируются дополнительно буквами, обозначающими легирующие элементы: А - алюминий, Мц - марганец, К - кремний, С - свинец, О - олово, Н - никель, Ж - железо. Первые две цифры, стоящие за буквами, указывают среднее содержание меди в процентах, последующие цифры - содержание других элементов; остальное в сплаве цинк. Буква Л - в конце марки указывает, что латунь литейная. Например, марка ЛАЖ60-1-1 - специальная, алюминиево-железистая латунь содержит 60% меди, 1% - алюминия, 1% - железа, остальное цинк.
    Бронза - сплав меди с оловом, марганцем, алюминием, фосфором, никелем и другими элементами.
    В зависимости от состава бронзы делятся на оловянистые и специальные (безоловянисые).
    Маркировка бронз основана на том же принципе, что и латуней. Впереди стоят буквы Бр - бронза, далее следуют буквенные обозначения элементов, входящих в состав сплава, и за ними - цифры, указывающие среднее содержание этих элементов в процентах.
    Алюминий - мягкий пластичный металл серебристо-белого цвета, отличается высокой электропроводностью, коррозийной стойкостью, малой плотностью и хорошо обрабатывается давлением.
    В отожженном состоянии алюминий обладает малой прочностью Σв=78,5 - 118 МПа и твердостью 15-25 НВ.
    Алюминиевые сплавы, имея положительные качества алюминия, обладают, кроме того, повышенной прочностью и лучшими технологическими свойствами. Благодаря малой плотности их принято называть легкими сплавами.
    В зависимости от состава и технологических свойств алюминиевые сплавы делятся на деформируемые и литейные. Их марки обозначаются буквами и цифрами. Так, например, деформируемые сплавы на основе алюминий - медь - магний (дюралюминий) маркируются буквой Д; алюминий - марганец : АМц, алюминий - магний: АМг; сплавы для поковок и штамповок - АК; литейные сплавы АЛ. Цифры после букв соответствуют порядковому номеру сплава. Лучшими литейными сплавами являются сплавы на основе алюминий - кремний, называемые силуминами.

    Твердые сплавы

    Твердые сплавы выпускаются в виде пластинок различных форм и размеров, получаемых методом порошковой металлургии (прессованием и спеканием). Основой для них служат порошки твердых зерен карбидов тугоплавких металлов (вольфрама, титана, тантала), сцементированных кобальтом.
    Промышленностью выпускаются три группы твердых сплавов: вольфрамовые - ВК, титановольфрамовые - ТК и титанотанталовольфрамовые - ТТК.
    В обозначении марок сплавов используются буквы: В - карбид вольфрама, К - кобальт, первая буква Т - карбид титана, вторая буква Т - карбид тантала. Цифры после букв указывают примерное содержание компонентов в процентах. Остальное в сплаве (до 100%) - карбид вольфрама. Буквы в конце марки означают: В - крупнозернистую структуру, М - мелкозернистую, ОМ - особомелкозернистую.
    Характерными признаками, определяющими режущие свойства твердых сплавов, являются высокая твердость, износостойкость и красностойкость до 1000 градусов С. Вместе с тем эти сплавы обладают меньшей вязкостью и теплопроводностью по сравнению с быстрорежущей сталью, что следует учитывать при их эксплуатации.
    При выборе твердых сплавов необходимо руководствоваться следующими рекомендациями.
    Вольфрамовые сплавы (ВК) по сравнению с титановольфрамовыми (ТК) обладают при резании меньшей температурой свариваемости со сталью, поэтому их применяют преимущественно для обработки чугуна, цветных металлов и неметаллических материалов.
    Сплавы группы ТК предназначены для обработки сталей.
    Титанотанталовольфрамовые сплавы (ТТК), обладая повышенной прочностью и вязкостью, применяются для обработки стальных поковок, отливок при неблагоприятных условиях работы.
    Для тонкого и чистового точения с малым сечением стружки следует выбирать сплавы с меньшим количеством кобальта и мелкозернистой структурой.
    Черновая и чистовая обработки при непрерывном резании выполняются в основном сплавами со средним содержанием кобальта.
    При тяжелых условиях резания и черновой обработке с ударной нагрузкой следует применять сплавы с большим содержанием кобальта и крупнозернистой структурой.

    Основные марки вольфрамосодержащих твердых сплавов и области их применения

    Применяемость по системе ISO Цвет маркировки Марка сплава Области применения
    Группа Подгруппа Без покрытия С покрытием Обрабатываемый материал Рекомендуемое назначение
    Р 01 Синий Т30К4 - Сталь и стальное литье Чистовое точение, развертывание, фрезерование с малым сечением среза
    10 Синий Т14К6 - То же Получерновое (непрерывное), чистовое (прерывистое) точение или фрезерование
    20 Синий Т14К8 - То же Черновое (непрерывное), получерновое (прерывистое) точение или фрезерование, черновое зенкерование
    25 Синий МС137 МС1460 Сталь и стальное литье, нержавеюща сталь Черновое (прерывистое) точение и фрезерование, в том числе прерывистых поверхностей, работы по корке
    30 Синий Т5К10,
    МС131
    МС2210 То же То же
    40 Синий МС146 - Сталь и стальное литье Обработка в тяжелых условиях, в том числе по корке, при неравномерном сечении среза
    М 20 Желтый МС221 МС2210 Стали аустенитного класса, жаропрочные, титановые стали и сплавы Черновая и получерновая обработка
    30 Желтый ВК10-ОМ - Высокопрочные чугуны То же
    K 10 Красный ВК6-ОМ, МС313 МС3210 Серый чугун, закаленная сталь, отбеленный чугун Чистовая и получистовая обработка
    20 Красный МС318, ВК6МС321 - Серый чугун, цветные металлы и сплавы Черновое и получерновое точение, получистовое фрезерование
    30 Красный ВК8,
    ВК8М
    - То же Черновое точение и фрезерование, сверление, зенкерование, нарезание резьбы

    Минералокерамические материалы

    В целях экономии дорогостоящих и редких материалов, входящих в состав твердых сплавов, создан минералокерамический материал - микролит марки ЦМ332 на основе корунда (оксида алюминия - Al2O3) в виде пластинок белого цвета. Микролит превосходит твердые сплавы по твердости и красностойкости (1300 градусов С), уступая им значительно по вязкости. Поэтому его применяют в основном для получистового и чистового точения при жесткой технологической системе и безударной нагрузке.
    Так же разработаны более прочные керамические материалы, в частности марки В3, в виде многогранных неперетачиваемых пластинок черного цвета, содержащих, кроме корунда, карбиды тугоплавких металлов. Как показывает практика, такие пластины успешно конкурируют с твердым сплавом при чистовой обработке сталей и высокопрочных чугунов.
    Сверхтвердые инструментальные материалы. Природные (А) и синтетические (АС) алмазы представляют собой кристаллическую модификацию чистого углерода. Они обладают самой большой из всех известных в природе материалов твердостью (по последним данным получены материалы, способные обрабатывать алмаз в твердых сечениях), теплостойкостью до 850 градусов С, низким коэффициентом трения и высокой теплопроводностью. Вместе с тем алмазы характеризуются хрупкостью и интенсивностью изнашивания при резании черных металлов. Последнее свойство объясняется диффузией углерода алмаза в железе при высокой температуре. Вследствие этого область применения алмазных резцов практически ограничивается тонким точением пластмасс и цветных металлов.
    Для обработки резанием цветных металлов создан новый синтетический материал - кубический нитрид бора (КНБ). Такие материалы выпускаются с размерами заготовок 4-8 мм под общим названием композиты трех марок: композит 01 (эльбор Р), композит 05 и композит 10 (гексанит Р). Обладая химической инертностью к углероду и железосодержащим материалам, композиты по твердости приближаются к алмазу, но примерно вдвое превосходят его по теплостойкости (1600 градусов С). Поэтому они способны резать не только сырые, но и закаленные до высокой твердости стали.

    Основные характеристики и области применения безвольфрамовых твердых сплавов

    Марка Основа Плотность, г/см3 Твердость
    HRA
    Области применения
    Th30 TiC 5,5-6,0 90,0 Чистовая и получистовая обработка низколегитрованных и углеродистых сталей, цветных металлов и сплавов на основе меди, чугунов, никелевых сплавов, полиэтилена; области применения групп P01 - P10 при системе ISO
    KHT16,
    ЛЦК29
    TiCN 5,5-6,0 89,0 Получистовая и получерновая обработка тех же материалов; области применения групп P01 - P10 при системе ISO

    Основные характеристики и области применения пластин из минералокерамики

    Марка Состав Плотность, г/см3 Твердость Предел прочности при изгибе Σи МПА Области применения
    ЦМ-322 Al2O3 3,96 - 3,98 До 2300 HV 350-400 Чистовая и получистовая обработка закаленных (30-50 HRCэ) сталей, чугунов, цветных металлов и сплавов на основе меди. Работа без удара
    В3 Al2O3+TiC 4,5 - 4,7 93 HRA 650 То же
    ВОК60,
    ВОК71
    Al2O3+TiC 4,2 - 4,3 94 HRA 650 Чистовая и получистовая обработка закаленных (45-60 HRCэ) сталей, чугунов с малыми сечениями среза
    Кортнинг Al2O3+TiN 4,2 93 HRA 750 Получистовая и чистовая обработка чугунов, в том числе в условиях прерывистого резания, обработка жаростойких никелевых сплавов

    Основные характеристики и области применения сверхтвердых синтетических материалов

    Марка Состав Твердость Области применения
    Эльбор "Р"
    (композит 01)
    BN До 8000 HV Чистовая обработка закаленных (40-63 HRCэ), сталей, чугунов
    Гексанит, композит 10, композит 10Д BN 6000 HV Чистовая обработка закаленных (40-68 HRCэ), сталей, чугунов, твердых сплавов
    Композит 05 BN+Al2O3 4500 HV Получистовая обработка чугунов, в том числе отбеленных, и других материалов, дающих стружку надлома
    Силинит Si3N4+Al2O3+добавки До 96 HRA Получистовая, чистовая обработка нержавеющих сталей, подкаленных сталей, чугунов

    Текст для этой страницы предоставил Дмитрий Лабаза




    Медь. Свойства меди



    Рекомендуем приобрести:

    Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек - в наличии на складе!
    Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

    Сварочные экраны и защитные шторки - в наличии на складе!
    Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
    Доставка по всей России!


    Технически чистая медь в практике получила название красной меди из-за ее характерного красного цвета.

    Характеристики меди:

    Удельный вес..........................................8,93

    Температура плавления ..................................1083° С

    кипения....................................2310° С

    Коэффициент линейного расширения на 1°С......16,8х10-6

    Объемная усадка..............................4,2%

    Чистая медь обладает высокой электро- и теплопроводностью, пластичностью и стойкостью против атмосферной коррозии. Электропроводность меди выше в 5,7 раза по сравнению с электропроводностью железа. Высокая электропроводность меди обусловила ее широкое применение в электропромышленности. Теплопроводность меди в сравнении с другими промышленными металлами значительно выше (например, в 6,3 раза больше чем у железа). Благодаря высокой пластичности, медь без каких-либо технологических трудностей хорошо прокатывается в холодном состоянии в тончайшие листы.

    Механические свойства отожженной меди:

    Предел прочности σB..............не ниже 20 кг/мм2

    Относительное удлинение δ ......................до 50%

    Твердость по Бринеллю НB...........порядка 35 кг /мм2

    Пределы прочности и твердость меди путем наклепа могут быть увеличены соответственно σB до 40—50 кг/мм2 и НB до 100—220 кг/мм2, пластические свойства при этом будут значительно снижены.

    С понижением температуры вплоть до —253° С механические свойства меди не снижаются, предел прочности и удлинение, наоборот, повышаются. Это обстоятельство позволяет широко использовать медь при изготовлении конструкций, работающих при низкой температуре. При повышении температуры предел прочности меди значительно снижается. Пластические свойства нагреваемой меди до температуры 500—600° С падают, с повышением температуры возрастают, достигая наибольшей величины при температуре около 800° С. Поэтому горячая обработка меди обычно производится при температуре не ниже 600—700° С.

    Свойства меди во многом зависят от условий механической и термической обработки, а также от содержания в ней примесей. В меди могут находиться такие примеси, как кислород (O2), висмут (Bi), свинец (Рb), сера (S), фосфор (Р), сурьма (Sb), мышьяк (As). Вредными примесями, снижающими прочность и технологические свойства, являются висмут, свинец, сера и кислород, поэтому содержание их в меди должно быть минимальным.

    Наиболее опасными и вредными примесями являются висмут и свинец. Они не растворимы в меди и образуют хрупкие и легкоплавкие оболочки вокруг зерен. Поэтому содержание их в хороших сортах меди ограничивается: висмута допускается не более 0,002%, а свинца до 0,005%. Содержание других примесей, как менее вредно влияющих на механические свойства, допускается до десятых долей процента.

    Техническая и электролитическая медь, обычно применяемая в производстве, имеет в своем составе кислород, содержание которого допускается до 0,1%. Кислород в меди находится в виде включений закиси меди (Cu2O). При малом содержании кислорода — до 0,07% — образовавшаяся закись меди способствует измельчению зерна, не вызывает снижения прочности и пластичности и не ухудшает холодную обработку. В прокатной отожженной меди закись меди имеет форму обособленных округлых включений. Подобное расположение закиси меди является наиболее благоприятным, так как в таком виде она почти не оказывает влияния на механические свойства. При нагреве меди с содержанием кислорода более 0,01 % до температуры выше 750° С появляются трещины. Следует отметить, что это явление наблюдается только в том случае, когда нагрев ведется в восстановительной атмосфере, созданной водородом (Н2), окисью углерода (СО), метаном (СН4) и другими восстановительными газами.

    Водород и окись углерода при высокой температуре легко   проникают внутрь твердой меди и при наличии в ней закиси меди (Cu2O) восстанавливают ее, образуя одновременно пары воды (Н2O) или углекислый газ (СO2).

    Реакция восстановления меди идет по формулам:

    Cu2O + H2 = 2Cu + H2O

    или        

    Cu2O + СО = 2Cu + СO2.

    Образовавшийся водяной пар или углекислый газ нерастворимы в меди и не могут свободно выделяться.

    Находясь под большим давлением вследствие высокой температуры, пары воды или углекислый газ разрывают металл по границам зерен, образуя крупные и мелкие межкристаллические трещины. Это явление носит название «водородной болезни».

    Медь в жидком состоянии легко поглощает газы и окисляется, что ограничивает ее применение для литых изделий, так как растворенные газы при застывании неполностью выделяются и создают пористость. Промышленность поставляет главным образом прокатанную или волоченую медь в виде проволоки, полос, ленты, листов и труб, а также электролитическую и чушковую медь, идущую для приготовления сплавов. Обычно для изготовления различных медных деталей и конструкций применяется медь марок М0, M1, М2, МЗ и МЗС; содержание кислорода в м.арках М2 и МЗ допускается до 0,1%.

    Производство меди с небольшим содержанием кислорода, так  называемой «бескислородной меди», вызывает ряд технологических трудностей.

    Состав и назначение различных марок технической меди, применяемых в промышленности, регламентируется ГОСТ 859—41, который предусматривает шесть марок.

    Источник: "Электрическая дуговая сварка меди", А.И. Мальмстрем. Машгиз, 1954

    См. также:

    Как проверить твердость меди (для начинающих)

    Вы знаете, как проверить твердость меди? Хорошо, медь играет важную роль в жизни человека. Медь сделала все возможное, от подачи электричества до подачи воды.

    Это позволяет электрическому току проходить через него с такими же напряжениями; это хороший проводник электричества.

    Медь используется в электроприборах, почти в каждом качественном моторе есть медные провода.

    Раньше столовые приборы делали из меди, которая хорошо проводила тепло и холод. Сама медь по своей природе мягкая, но когда вы смешиваете ее с любым другим металлом, она становится твердой.

    Какая твердость металлов?

    Твердость называется сопротивлением металла вдавливанию. Твердость не остается навсегда, она зависит от прочности и пластичности металла.

    Твердость металла зависит от метода измерения. Результаты измерений выражаются в количественных цифрах.

    Сопротивление металла может сделать их твердыми, сопротивление относится к четырем различным вещам. Это царапины, истирание, порезы и проникновения.

    Различные свойства металла дают им способность сопротивляться или постоянно деформироваться при приложении нагрузки. Чем выше сопротивление деформации, тем выше твердость материалов.

    Твердость материала обычно используется для проверки качества и контроля качества материалов.

    Основная причина контроля качества материалов заключается в том, что они проходят быстро и, как известно, проходят неразрушающий контроль. Вот некоторые из важных измерений твердости материалов, описанных ниже:

    Твердость вдавливания: это простой метод, с помощью которого мы можем измерить сопротивление материала деформации при приложении к нему постоянного давления или нагрузки от острого предмета. Его можно измерить по шкалам Роквелла, Бринелля, Шорса и Виккерса.

    Устойчивость к царапинам: В этом методе мы измеряем сопротивление металла остаточной пластической деформации или разрушению из-за трения о него острым предметом. Для измерения этого метода используется шкала Мооса.

    Ремни отскока: Твердость отскока - это метод, при котором молоток с алмазным наконечником падает с определенной высоты на конкретный материал для проверки его твердости. Твердость по Беннету и шкала твердости по отскоку по Leeb используются для измерения твердости отскока.

    Таблица преобразования используется для преобразования одного масштаба в другой; он используется для тренировок. Для каждого из этих классов существует индивидуальная шкала измерений.

    Твердость меди

    Медь обычно используется для обшивки и в виде полос. Он состоит из меди с чистотой 99,9%, и 0,1% может быть другим металлом.

    Чистая форма меди мягкая, чрезвычайно пластичная и может использоваться для различных целей, например, для сложных декоративных работ.

    В прошлом его обычно использовали при строительстве зданий. Наряду с медью используются тяжелые материалы, потому что медь имеет более низкую прочность, чем другие металлы.

    Со временем медь заменяется другими прочными металлами в строительных конструкциях.

    Много лет назад была введена холоднокатаная медь, а толщина других материалов уменьшилась.

    Холоднокатаная медь имеет долгий срок службы и требует минимального обслуживания по сравнению с другими материалами.

    Холоднокатаная медь твердая и менее податливая, чем мягкая трамбовочная медь. Это популярная форма меди, которая используется в строительных целях.

    Общие механические свойства меди - это прочность, твердость и пластичность, которые определяют ее состояние.

    Медь можно превратить в твердую из мягкой; Метод, используемый для ранжирования меди, - это холодная обработка. Отожженная (мягкая) медь имеет твердость 40 HV с пределом прочности на разрыв 200 Н / мм2, а после холодной обработки имеет твердость 110 HV с пределом прочности на разрыв 360 Н / мм2. Пластичность отожженной меди выше, чем у холоднодеформированной меди.

    Вы можете легко увеличить прочность и твердость меди. Обычный способ увеличения прочности меди - легирование, но это может повлиять на проводимость электричества.

    Процесс упрочнения осуществляется путем термообработки и может привести к пределу прочности на разрыв 1500 Н / мм2.

    Метод определения твердости

    Существуют различные типы испытаний для определения твердости металлов, но в случае меди используются только три различных типа испытаний для определения ее твердости. Типы тестов обсуждаются ниже:

    Тест Роквелла

    Тест на твердость по Роквеллу - популярный тест для проверки твердости меди. Он состоит из тридцати различных тестов с указанием количества нагрузок и конфигураций индентора.

    Шкала B и C используются только для толщины 1 мм и могут использоваться для медных сплавов этой толщины. Для тонких изделий испытание следует проводить по поверхностным шкалам N и T. твердость тонких материалов проверяют по шкалам микротвердости.

    Тест Бринелля

    Это большой и обширный тест на вдавливание, который не подходит для тонких материалов и материалов типа проволоки. Он популярен для испытания больших стержней, стержней, пластин и других тяжелых материалов.

    При испытании этих материалов образуются большие вмятины. В Тест Бринелля выполняется только для материалов, толщина которых превышает минимум 3,2 дюйма.

    Тесты Виккерса и Кнупа

    Тест Виккерса также известен как испытание на твердость алмазной пирамиды.

    Нагрузка, используемая в этом тесте, составляет от 1 до 120 кг. Если вес материала менее 1 кг, то проводят испытание на микротвердость по Виккерсу. И тест кнопки специально разработан для тестирования твердости на микровыступах.

    Тестирование проводится с помощью удлиненного индентора.

    Все вышеперечисленные тесты предназначены для проверки твердости меди, выбор теста зависит от качества и типа меди.

    Распространять любовь

    Проверьте наш тестер твердости для горячей продажи!

    Шкала твердости по Моосу для металлов, что это, почему важно это знать

    Люди часто слышат о Шкале твердости по Моосу, когда речь идет о драгоценных камнях. Однако эта система также используется для ранжирования металлов. Давайте посмотрим, чем шкала может быть полезна потенциальному покупателю драгоценностей, и как она применяется для сравнения твердости металлов.

    Что такое шкала твердости по Моосу.

    Шкала Мооса — система, используемая для ранжирования материалов по их твердости, которая позволяет вести классификацию с помощью чисел от 1 до 10. Ее применяют, чтобы сравнивать прочность драгоценных камней, металлов и некоторых других материалов и оценивать их относительную долгосрочность.

    Оценка металла по шкале Мооса берет за основу то, насколько легко образец может быть поцарапан другими металлами. Например, коэффициент твердости золота — 2,5-3, что значительно ниже коэффициента твердости большинства других материалов.

    В то время как графит и некоторые виды пластика стоят на одном конце шкалы, имея значение 1, то на другой ее конец ставится алмаз, одно из самых твердых веществ на Земле. Он оценивается в 10 баллов.

    Шкала твердости по Моосу для оценки твердости металлов.

    Вот список коэффициентов твердости для некоторых металлов, с которыми каждый человек, скорее всего, сталкивается в своей повседневной жизни, особенно при контакте с драгоценностями:

    • Олово: 1.5
    • Цинк: 2.5
    • Золото: 2.5-3
    • Серебро: 2.5-3
    • Алюминий: 2.5-3
    • Медь: 3
    • Медь: 3
    • Бронза: 3
    • Никель: 4
    • Платина: 4-4.5
    • Сталь: 4-4.5
    • Железо: 4.5
    • Палладий: 4.75
    • Родий: 6
    • Титан: 6
    • Укрепленная сталь: 7-8
    • Вольфрам: 7.5
    • Карбид вольфрама: 8.5-9

    Почему важно знать твердость металлов.

    Когда немецкий геолог Фридрих Моос создал шкалу, которую мы используем сегодня, он применил простой принцип для определения твердости любого материала: какие материалы могут поцарапать его, и какие материалы он сам может поцарапать.

    Например, платина, у которой твердость 4-4.5, может быть поцарапана всеми материалами, у которых более высокий коэффициент по шкале Мооса. Например, топаз, коэффициент которого 8, может поочередно поцарапать любой материал, который имеет более низкий коэффициент (например, золото, твердость которого оценена в 2.5-3 балла).

    Из представленной выше таблицы видно, какие металлы могут поцарапать другие, а какие могут поцарапать их. Это ценная информация, так как может подсказать, изделия из каких драгоценных металлов можно хранить вместе, а из каких — нельзя.

    Также, данная информация о твердости металлов поможет определить, изделия из каких драгоценых сплавов более надежны в носке.

    Как применить шкалу твердости для металлов.

    Когда Вы решились на покупку изделия из драгоценного металла, но колеблетесь, украшение из какого материала предпочесть, то поможет именно шкала твердости по Моосу.

    Сравнив коэффициенты, Вы определитесь с предварительным выбором и сможете решить, подходит ли Вам это изделие еще и по цене.

    Например, платина гораздо более надежна, чем серебро, и в целом, более твердые служат дольше при постоянной носке. Однако платина, также, намного дороже серебра, таким образом, необходимо подумать, готовы ли Вы заплатить дополнительную цену за прочность.

    Твердость металлических сплавов.

    Шкала Мооса для каждого металла означает твердость в его чистом состоянии, т.е. без любых других материалов, смешанных с ним.

    Однако в действительности почти все металлы, используемые в драгоценностях, объединяют с другими для создания более прочного или более дешевого материала.

    Например, золото часто смешивается с никелем, цинком, медью и другими металлами для придания ему дополнительной твердости.

    Точно так же, когда к вольфраму, имеющему коэффициент твердости 7,5 в чистом виде, добавляют углерод, получившийся карбид вольфрама будет иметь коэффициент уже 8.5-9 по Шкале твердости Мооса.

    Комплект для определения твердости минералов

    Интернет-ресурс с информацией о материалах - MatWeb

    MatWeb, ваш источник информации о материалах

    Что такое MatWeb? MatWeb's база данных свойств материалов с возможностью поиска включает паспорта термопластов и термореактивных полимеров, таких как АБС, нейлон, поликарбонат, полиэстер, полиэтилен и полипропилен; металлы, такие как алюминий, кобальт, медь, свинец, магний, никель, сталь, суперсплавы, сплавы титана и цинка; керамика; плюс полупроводники, волокна и другие инженерные материалы.

    Преимущества регистрации в MatWeb
    Премиум-членство Характеристика: - Данные о материалах экспорт в программы CAD / FEA, включая:

    Как найти данные о собственности в MatWeb

    Нажмите здесь, чтобы узнать, как войти материалы вашей компании в MatWeb.

    У нас есть более 150 000 материалы в нашей базе данных, и мы постоянно добавляем к этому количеству, чтобы обеспечить Вам доступен самый полный бесплатный источник данных о собственности материалов в Интернете. Для вашего удобства в MatWeb также есть несколько конвертеров. и калькуляторы, которые делают общие инженерные задачи доступными одним щелчком мыши. кнопки. MatWeb находится в стадии разработки.Мы постоянно стремимся найти лучшее способы служить инженерному сообществу. Пожалуйста, не стесняйтесь свяжитесь с нами с любыми комментариями или предложениями.

    База данных MatWeb состоит в основном из предоставленных таблиц данных и спецификаций. производителями и дистрибьюторами - сообщите им, что вы видели их данные о материалах на MatWeb.


    Рекомендуемый материал:
    Меламино-арамидный ламинат




    Что такое твердость медных сплавов - определение

    Медные сплавы - это сплавы на основе меди, в которых основными легирующими элементами являются Zn, Sn, Si, Al, Ni.Сплавы на основе меди представляют собой в основном твердые растворы замещения, в которых растворенные или примесные атомы заменяют или замещают основные атомы. Некоторые особенности атомов растворенного вещества и растворителя определяют степень, в которой первые растворяются во втором. Они выражаются в виде правил Юма – Ротери . Существует до 400 различных составов меди и медных сплавов , которые свободно сгруппированы по категориям: медь, сплав с высоким содержанием меди, латунь, бронза, медь-никель, медь-никель-цинк (нейзильбер), свинцованная медь и специальные сплавы.Кроме того, ограниченное количество медных сплавов может быть упрочнено термической обработкой; следовательно, для улучшения этих механических свойств необходимо использовать холодную обработку и / или легирование твердым раствором.

    Виды медных сплавов

    Как уже было написано, существует до 400 различных составов меди и медных сплавов, которые свободно сгруппированы по категориям: медь, сплавы с высоким содержанием меди, латуни, бронзы, медь-никель, медь-никель-цинк (нейзильбер), свинцовая медь и специальные сплавы.В следующих пунктах мы суммируем ключевые свойства выбранных материалов на основе меди.

    • Электролитическая смола (ЭТП) медь . Электролитическая вязкая пековая медь UNS C11000 - это чистая медь (с максимальным содержанием примесей 0,0355%), очищенная методом электролитического рафинирования, и это наиболее широко используемый сорт меди во всем мире. ETP имеет минимальный рейтинг проводимости 100% IACS и должен иметь чистоту 99,9%. Содержит от 0,02% до 0,04% кислорода (типичное).Электропроводка - самый важный рынок для медной промышленности. Сюда входят структурная силовая проводка, силовой распределительный кабель, приборный провод, коммуникационный кабель, автомобильный провод и кабель, а также магнитный провод. Примерно половина всей добываемой меди используется для изготовления электрических проводов и кабельных жил. Чистая медь имеет лучшую электрическую и теплопроводность из всех промышленных металлов. Электропроводность меди составляет 97% от проводимости серебра. Из-за своей гораздо более низкой стоимости и большего количества медь традиционно была стандартным материалом, используемым для передачи электроэнергии.
    • Латунь . Латунь - это общий термин для диапазона медно-цинковых сплавов . Латунь может быть легирована цинком в различных пропорциях, что приводит к получению материала с различными механическими, коррозионными и термическими свойствами. Повышенное количество цинка придает материалу повышенную прочность и пластичность. Латуни с содержанием меди более 63% являются наиболее пластичными из всех медных сплавов и формуются с помощью сложных операций холодной штамповки. Латунь имеет более высокую пластичность, чем бронза или цинк.Относительно низкая температура плавления латуни и ее текучесть делают ее относительно легким в литье материалом. Цвет поверхности латуни может варьироваться от красного до желтого в зависимости от содержания цинка. Некоторые из распространенных применений латунных сплавов включают бижутерию, замки, петли, шестерни, подшипники, шланговые соединения, гильзы для боеприпасов, автомобильные радиаторы, музыкальные инструменты, электронную упаковку и монеты. Латунь и бронза являются общими инженерными материалами в современной архитектуре и в основном используются для кровли и облицовки фасадов из-за их внешнего вида.
    • Бронза . Бронзы представляют собой семейство сплавов на основе меди, традиционно легированных оловом, но могут относиться к сплавам меди и других элементов (например, алюминия, кремния и никеля). Бронза несколько прочнее латуни, но при этом обладает высокой степенью коррозионной стойкости. Обычно они используются, когда помимо коррозионной стойкости требуются хорошие свойства при растяжении. Например, бериллиевая медь обладает наибольшей прочностью (до 1400 МПа) из всех сплавов на основе меди.
    • Медно-никелевый сплав . Мельхиор - это медно-никелевый сплав, который обычно содержит от 60 до 90 процентов меди и никеля в качестве основного легирующего элемента. Два основных сплава - 90/10 и 70/30. Также могут содержаться другие упрочняющие элементы, такие как марганец и железо. Мельхиор обладают отличной устойчивостью к коррозии, вызываемой морской водой. Несмотря на высокое содержание меди, мельхиор имеет серебристый цвет. Добавление никеля к меди также улучшает прочность и коррозионную стойкость, но сохраняет хорошую пластичность.
    • Нейзильбер . Нейзильбер, известный также как немецкое серебро, никелевая латунь или альпакка, представляет собой сплав меди с никелем и часто цинком. Например, медный сплав UNS C75700 Нейзильбер 65-12 имеет хорошую коррозионную стойкость и устойчивость к потускнению, а также высокую формуемость. Нейзильбер назван из-за его серебристого цвета, но он не содержит элементарного серебра, если не покрыт металлическим покрытием.

    Твердость медных сплавов

    Твердость по Виккерсу для меди с электролитической твердой пекой (ETP) сильно зависит от состояния материала, но она находится в пределах 50–150 HV.

    Твердость по Бринеллю для патронной латуни - UNS C26000 составляет примерно 100 МПа.

    Твердость по Бринеллю для алюминиевой бронзы - UNS C95400 составляет примерно 170 МПа. Твердость алюминиевых бронз увеличивается с содержанием алюминия (и других сплавов), а также с напряжениями, вызванными холодной обработкой.

    Твердость по Бринеллю для оловянной бронзы - UNS C - оружейного металла составляет примерно 75 BHN.

    Твердость по Роквеллу меди бериллий - UNS C17200 составляет приблизительно 82 HRB.

    Твердость по Бринеллю для мельхиора - UNS C70600 составляет приблизительно HB 100.

    Твердость по Роквеллу для нейзильбера - UNS C75700 составляет примерно 45 HRB.

    Тест на твердость по Роквеллу - один из наиболее распространенных тестов на твердость при вдавливании, разработанный для определения твердости. В отличие от теста Бринелля, тестер Роквелла измеряет глубину проникновения индентора при большой нагрузке (большая нагрузка) по сравнению с проникновением при предварительной нагрузке (незначительная нагрузка).Незначительная нагрузка устанавливает нулевое положение. Основная нагрузка прикладывается, затем снимается, сохраняя при этом второстепенную нагрузку. Разница между глубиной проникновения до и после приложения основной нагрузки используется для расчета числа твердости по Роквеллу . То есть глубина проникновения и твердость обратно пропорциональны. Основным преимуществом твердости по Роквеллу является ее способность напрямую отображать значения твердости . В результате получается безразмерное число HRA, HRB, HRC и т. Д., где последняя буква - соответствующая шкала Роквелла.

    Испытание Rockwell C проводится с пенетратором Brale (, алмазный конус 120 °, ) и основной нагрузкой 150 кг.

    Как проверить твердость меди (для начинающих)

    Вы знаете, как проверить твердость меди? Что ж, медь играет важную роль в жизни людей. Медь сделала все возможное, от подачи электричества до подачи воды.

    Позволяет пропускать через него электрический ток с такими же напряжениями; это хороший проводник электричества.

    Медь используется в электроприборах, почти в каждом качественном двигателе есть медные провода.

    Раньше столовые приборы делали из меди, которая хорошо проводила тепло и холод. Сама медь по своей природе мягкая, но когда вы смешиваете ее с любым другим металлом, она становится твердой.

    Какая твердость металлов?

    Твердость - это сопротивление металла вдавливанию. Твердость не остается навсегда, она зависит от прочности и пластичности металла.

    Твердость металла зависит от метода измерения. Результаты измерений выражаются в количественных цифрах.

    Сопротивление металла может сделать его твердым. Сопротивление относится к четырем различным аспектам. Это царапины, истирание, порезы и проникновения.

    Различные свойства металла дают им способность сопротивляться или постоянно деформироваться при приложении нагрузки. Чем выше сопротивление деформации, тем выше твердость материалов.

    Твердость материала обычно используется для тестирования и контроля качества материалов.

    Основная причина контроля качества материалов заключается в том, что они проходят быстро и, как известно, проходят неразрушающий контроль. Вот некоторые из важных измерений твердости материалов, описанных ниже:

    Твердость при вдавливании: это простой метод, с помощью которого мы можем измерить сопротивление материала деформации при постоянном давлении или нагрузке со стороны к нему прикладывается острый предмет.Его можно измерить по шкалам Роквелла, Бринелля, Шорса и Виккерса.

    Твердость к царапинам: В этом методе мы измеряем сопротивление металла остаточной пластической деформации или разрушению из-за трения о него острым предметом. Для измерения этого метода используется шкала Мооса.

    Ремень отскока: Твердость отскока - это метод, при котором молоток с алмазным наконечником падает с определенной высоты на конкретный материал для проверки его твердости.Твердость по Беннету и шкала твердости по отскоку по Leeb используются для измерения твердости отскока.

    Таблица преобразования используется для преобразования одного масштаба в другой; он используется для тренировок. Для каждого из этих классов существует индивидуальная шкала измерений.

    Твердость меди

    Медь обычно используется для покрытия и в виде полос. Он состоит из меди с чистотой 99,9%, и 0,1% может быть другим металлом.

    Чистая форма меди - мягкая, чрезвычайно пластичная и может использоваться для различных целей, например, для сложных декоративных работ.

    В прошлом широко использовался при строительстве зданий. Наряду с медью используются тяжелые материалы, потому что медь имеет более низкую прочность, чем другие металлы.

    Со временем медь заменяется другими прочными металлами в строительных конструкциях.

    Много лет назад была введена холоднокатаная медь и уменьшена толщина других материалов.

    Холоднокатаная медь отличается долгим сроком службы и требует минимального обслуживания по сравнению с другими материалами.

    Холоднокатаная медь твердая и менее податливая, чем мягкая темперная медь. Это популярная форма меди, которая используется в строительных целях.

    Общие механические свойства меди - это прочность, твердость и пластичность, которые определяют ее состояние.

    Медь можно превратить в твердую из мягкой; Метод, используемый для ранжирования меди, - это холодная обработка.Отожженная (мягкая) медь имеет твердость 40 HV с пределом прочности на разрыв 200 Н / мм2, а после холодной обработки имеет твердость 110 HV с пределом прочности на разрыв 360 Н / мм2. Пластичность отожженной меди выше, чем у холоднодеформированной меди.

    Вы можете легко увеличить прочность и твердость меди. Обычный способ увеличения прочности меди - легирование, но это может повлиять на проводимость электричества.

    Процесс упрочнения осуществляется путем термообработки и может привести к пределу прочности на разрыв 1500 Н / мм2.

    Метод определения твердости

    Существуют различные типы испытаний для определения твердости металлов, но в случае меди используются только три различных типа испытаний для определения ее твердости. Типы испытаний обсуждаются ниже:

    Тест Роквелла

    Тест на твердость по Роквеллу - популярный тест для проверки твердости меди. Он состоит из тридцати различных тестов с указанием количества нагрузок и конфигураций индентора.

    Шкала B и C используются только для толщины 1 мм и могут использоваться для медных сплавов этой толщины. Для тонких изделий испытание должно проводиться по поверхностным шкалам N и T. твердость тонких материалов проверяется по шкалам микротвердости.

    Тест Бринелля

    Это большой и обширный тест на вдавливание, который не подходит для тонких материалов и материалов типа проволоки. Он популярен для испытания больших стержней, стержней, пластин и других тяжелых материалов.

    При испытании этих материалов образуются большие вмятины. Тест Бринелля проводится только для материалов, толщина которых превышает минимум 3,2 дюйма.

    Тесты Виккерса и Кнупа

    Тест Виккерса также известен как испытание на твердость алмазной пирамиды.

    Нагрузка, используемая в этом тесте, составляет от 1 до 120 кг. Если вес материала менее 1 кг, выполняется испытание на микротвердость по Виккерсу. И тест кнопки специально разработан для тестирования твердости на микровыступах.

    Контроль проводится с помощью удлиненного индентора.

    Все вышеперечисленные тесты предназначены для проверки твердости меди, выбор теста зависит от качества и типа меди.

    Проверьте наш твердомер для горячих продаж!

    О прогнозировании прочности по твердости для медных сплавов

    Составляются значения твердости и прочности более 55 медных сплавов, упрочненных упрочнением твердым раствором, дисперсионным упрочнением, холодной обработкой и дисперсионным упрочнением.Значения предела текучести (YS) и предела прочности (UTS) исследованных медных сплавов находились в диапазоне от 50 до 1300 МПа и от 200 до 1400 МПа, соответственно. Скомпилированные значения были классифицированы на основе потенциала деформационного упрочнения косвенным методом для понимания влияния характеристик деформационного упрочнения. Регрессионный анализ методом наименьших квадратов был использован для установления корреляции между прочностью и значениями твердости по Виккерсу. Потенциал деформационного упрочнения показал значительное влияние на корреляции.Во всех случаях была получена линейная зависимость как для YS, так и для UTS с твердостью для всего диапазона анализируемых значений. Были предложены простые эмпирические уравнения для оценки прочности с использованием объемной твердости. Предложенные корреляции, полученные для всего диапазона значений, проверены экспериментальными значениями. Наблюдалось хорошее соответствие экспериментальных и прогнозируемых значений.

    1. Введение

    С тех пор, как появились испытания на твердость при вдавливании, проводились исследования для оценки других механических свойств, особенно предела прочности на разрыв и предела текучести, на основе измерения объемной твердости [1–3].За последние 70 лет ряд исследователей работали над экспериментальными методами и теоретическими соотношениями для определения прочности по твердости. Такие соотношения могут быть полезны при проектировании, где прямое измерение свойств при растяжении нецелесообразно. Эти соотношения всегда привлекательны, поскольку сокращают количество тестов, которые необходимо провести для проверки качества материалов [4, 5]. Поскольку эти методы являются быстрыми и относительно неразрушающими по своей природе, они эффективно используются при анализе отказов [5, 6].

    Табор [1] показал, что отношение предела прочности на разрыв к твердости по Виккерсу связано с коэффициентом деформационного упрочнения. Связь между этими параметрами выражалась с помощью где UTS - предел прочности при растяжении, - твердость по Виккерсу, - коэффициент деформационного упрочнения и является константой, которая имеет значение 2,9 для сталей и 3,0 для медных сплавов.

    Это соотношение было дополнительно улучшено Кахуном [2] в виде где - твердость по Виккерсу, - коэффициент деформационного упрочнения.

    Cahoon et al. [3] предложили соотношение для оценки предела текучести с использованием простого измерения твердости для меди, алюминия и стали в виде

    Все вышеупомянутые выражения требуют знания коэффициента деформационного упрочнения, который может быть определен непосредственно из испытания на одноосное растяжение или сжатие и косвенно посредством измерения твердости Мейерса и эмпирических соотношений [4]. Помимо этого, в литературе было предложено несколько методов оценки прочности металлов методом индентирования [4–9].

    Павлина и Ван Тайн [10] предложили простые линейные зависимости для оценки предела прочности на растяжение и предела текучести с использованием числа твердости по Виккерсу для сталей следующим образом: где прочность имеет единицы МПа и кг / мм 2 . Эти соотношения не требуют знания каких-либо других параметров, кроме твердости, для оценки прочности.

    Несмотря на то, что была проведена обширная работа по оценке предела прочности на растяжение и предела текучести на основе измерений твердости для определенных металлов и сплавов, похоже, что не было предпринято никаких попыток получить такие соотношения для медных сплавов.Большинство имеющихся корреляций было получено путем анализа данных для сталей [1–10]. Поэтому была сделана попытка предложить корреляции для оценки прочности по твердости медных сплавов.

    2. Материалы и испытания

    В настоящем исследовании значения твердости и прочности медных сплавов были взяты из литературы. Для сравнения, несколько значений твердости были преобразованы из HB и HRB в твердость по Виккерсу согласно ASTM E140-07 [11]. Все полученные значения твердости и прочности были разделены на основе потенциала деформационного упрочнения на низкие, средние и высокие отношения UTS / YS.Регрессионный анализ методом наименьших квадратов использовался для получения простых выражений, чтобы предсказать прочность по твердости.

    В дополнение к литературным значениям для некоторых медных сплавов были оценены твердость и прочность для подтверждения полученных эмпирических соотношений. Эти измерения проводились в условиях различной термической обработки, холодной и горячей обработки. Перед измерением твердости образцы шлифовали и полировали наждачной бумагой. Для каждого состояния было снято семь показаний, и приводится среднее значение.Твердость измеряли на твердомере по Виккерсу (производитель: FIE FE-20) с нагрузкой 10 кгс. Прочностные характеристики оценивали на плоских образцах на растяжение в форме собачьей кости (калибровочная длина 25 мм) с использованием INSTRON 5500R UTM при скорости деформации. Для каждого условия было проведено три теста, приведено среднее значение.

    3. Результаты
    3.1. Полный диапазон данных

    Соотношение между расчетным пределом прочности на разрыв и значениями твердости (120 точек данных) для различных медных сплавов показано на рисунке 1.Линейная корреляция может наблюдаться в большинстве диапазонов твердости испытанных материалов, за исключением низкой твердости. Линия линейного тренда проходит через начало координат, как показано на рисунке 1. Регрессионный анализ точек данных привел к линейной зависимости: где предел прочности при растяжении выражается в МПа, а VHN - число твердости по Виккерсу. Регрессионный анализ для (6) дает коэффициент детерминации () 0,933. Несмотря на то, что линейная корреляция была получена для всего диапазона твердости, отклонение наблюдалось для твердости ниже 110 VHN.


    Корреляция, полученная для значений предела текучести и твердости для медных сплавов, также показала линейную зависимость, как показано на рисунке 2. Регрессионный анализ точек данных дал линейную корреляцию для предела прочности при растяжении как где YS выражается в МПа, а VHN - число твердости по Виккерсу. Коэффициент детерминации () для (7) имеет значение 0,916. Из рисунка 2 можно убедиться, что предел текучести имеет линейную корреляцию с твердостью, причем корреляция имеет тенденцию к нелинейности при значениях твердости менее 110 VHN.


    3.2. Данные, классифицированные по UTS и YS Ratio

    Поскольку обобщенные данные, взятые из литературы, охватывают большое количество сплавов, коэффициент деформационного упрочнения не может быть получен для всех сплавов. Поэтому в исследовании использовался потенциал деформационного упрочнения, определяемый как отношение UTS к YS, которое является мерой максимального упрочнения, которое может произойти в материале за пределами его предела текучести и продолжается до UTS [10]. Соотношение этих двух параметров (UTS / YS) использовалось для косвенного исследования влияния деформационного упрочнения на материал.Чтобы определить влияние деформационного упрочнения на скомпилированные значения, данные были разделены на три группы: (i) низкое отношение UTS / YS (UTS / YS <1,20), (ii) среднее отношение UTS / YS (1,20 1,52). На рисунках 3 (а) –3 (в) показаны графики значений прочности и твердости с линией тренда, полученной с помощью регрессионного анализа. Значения коэффициента регрессии и приведены в таблице 1. Несмотря на то, что данные были подогнаны линейным уравнением для всех трех графиков на рисунке 3, наблюдались вариации в значениях.Следует отметить, что наилучшее совпадение наблюдалось в случае низкого отношения UTS / YS с коэффициентом детерминации 0,933 и 0,917 для твердости UTS и твердости YS соответственно.

    060006 9176000 700070007000 700070007

    Тип данных Свойство Уравнение регрессии Действительный диапазон (VHN) Точки данных
    0.916 50–425 120
    UTS 0,933 50–425 120
    Средний
    UTS / YS
    YS YS 30
    UTS 0,934 50–220 30
    Высокий
    UTS / YS
    YS

    46

    47

    47

    47

    48

    0.665 50–142 26
    Низкий
    UTS / YS
    YS 0,933 78–425 64
    64

    4. Обсуждение

    Результаты регрессионного анализа, полученные для различных групп данных, представлены в таблице 1. Видно, что все проанализированные данные могут быть смоделированы линейными уравнениями. .Однако во всех случаях наблюдалось некоторое отклонение от линейной линии тренда, как показано на рисунках 1–3. Это можно объяснить тем, что в настоящей работе был проанализирован широкий спектр медных сплавов с различной термомеханической и термической историей. Кроме того, это может быть связано с тем, что измерение твердости проводится на образцах с разной шероховатостью поверхности с использованием разной нагрузки вдавливания, поскольку и то, и другое влияет на измеряемую твердость. Следует отметить, что нижний диапазон твердости показал отклонение от линейности как для предела текучести, так и для предела прочности на растяжение в проанализированных группах данных, как показано на рисунках 1–3.Можно заметить, что UTS-твердость показала лучшую корреляцию со значением 0,9333 с константой регрессии 3,05. С другой стороны, твердость по YS показала коэффициент регрессии и коэффициент детерминации 2,874 и 0,916 соответственно. Коэффициент регрессии, полученный для медных сплавов в случае твердости YS, аналогичен коэффициенту регрессии для сталей со значением 2,876 [10]. Zinkle et al. [23] предложили линейные корреляции для AMZIRC и AMAX-MZC между YS и твердостью с константой регрессии 3.03 и 3.0 соответственно.

    Эмпирические зависимости, полученные для прочности на твердость, классифицированные по потенциалу деформационного упрочнения, показали значительное влияние на корреляции, полученные для данных, как видно из таблицы 1. Медные сплавы с высоким потенциалом деформационного упрочнения показали большое отклонение от линейной линии тренда для обоих YS и UTS, как показано на рисунке 3 (а). Эта группа данных в большей степени состоит из сплавов в состоянии после обработки на твердый раствор и сплавов, упрочненных твердым раствором в отожженном состоянии.Значения твердости анализируемого сплава для этой группы находились в диапазоне 50–140 VHN. С другой стороны, группы данных со средним и низким UTS / YS показали лучшую корреляцию для твердости по прочности с минимальными отклонениями от линейной линии тренда, как показано на рисунках 3 (b) и 3 (c). Среди трех проанализированных групп данных группа с низким UTS / YS показала лучшую корреляцию с коэффициентом регрессии 3,301 и 3,018 для UTS-твердости и YS-твердости соответственно. Из графика также очевидно, что обе линии тренда лежат очень близко и имеют схожее поведение.В эту группу данных входят сплавы, которые подвергаются криопрокатке, холодной прокатке и холодной прокатке + старению. Наблюдаемое влияние деформационного упрочнения на корреляции может быть связано с большими различиями в холодной обработке сплавов перед испытанием на твердость и во время самого испытания. Отожженный материал с высоким потенциалом деформационного упрочнения во время испытания на твердость затвердеет намного сильнее, чем холоднодеформированный металл. Следовательно, материалы, подвергнутые холодной обработке, лучше коррелируют с твердостью.

    Прогнозируемые значения UTS и YS по твердости с использованием (6) и (7) сравниваются с экспериментальными значениями, как показано на рисунке 4. Прогнозируемые значения нанесены на график в виде линии, а экспериментальные значения обозначены символами. Можно видеть, что наблюдается достаточно хорошее согласие между экспериментальными и прогнозируемыми значениями для UTS, тогда как экспериментальные YS показали разумное отклонение от прогнозируемых значений при твердости ниже 120 VHN. Тем не менее, экспериментальные значения UTS показали отклонение при более высокой твердости, как видно из рисунка 4.Было замечено, что (6) оценил UTS с отклонением менее 20% при твердости менее 150 VHN. Тогда как при более высокой твердости наблюдались разумные отклонения. С другой стороны, YS оценивается в пределах 10–25% с использованием (7) с большим отклонением при твердости ниже 140 VHN. Эти отклонения вполне разумны с учетом присущих погрешностей измерения твердости и прочности [3]. Следовательно, корреляции можно использовать для оценки прочности медных сплавов по твердости по Виккерсу.


    5.Заключение

    Результаты настоящего исследования показывают, что предел текучести и предел прочности при растяжении медных сплавов могут быть определены с довольно хорошей точностью по твердости по Виккерсу с использованием простых линейных корреляций. Однако прочность можно оценить с большей точностью, используя корреляции для сплавов с низким и средним потенциалом деформационного упрочнения, то есть для полностью холоднодеформированных, термомеханически обработанных и состаренных сплавов. Сплавы с меньшей твердостью и прочностью показали отклонение от линейной корреляции.Уравнения, предложенные для всех данных, были подтверждены экспериментальными данными, и было отмечено хорошее согласие как для предела текучести, так и для предела прочности на растяжение. Таким образом, сделан вывод, что эти корреляции могут быть использованы для прогнозирования прочности медных сплавов в широком диапазоне (YS-50 до 1200 МПа и UTS-200 до 1400 МПа).

    Благодарности

    Авторы хотели бы поблагодарить директора группы (MMG) и заместителя директора VSSC (MME) за их поддержку и техническое руководство.Авторы выражают искреннюю благодарность директору VSCC за любезное разрешение на публикацию данной работы.

    Что такое измерения твердости по Бринеллю и Роквеллу? | Металлические супермаркеты

    Существует много типов тестов, которые были созданы для измерения физических свойств металлов. Испытания на растяжение определяют прочность, испытания на ударную вязкость - ударную вязкость, а испытания на изгиб - пластичность. Но как измеряется твердость металлического сплава? В этой статье подробно рассматриваются два наиболее распространенных типа испытаний на твердость: испытание на твердость по Бринеллю и испытание на твердость по Роквеллу.

    Что такое твердость металла?

    Твердость может быть определена как способность металла или металлического сплава противостоять пластической деформации в конкретном, локализованном месте, а не в общем месте. Это также определяется как устойчивость металла к вдавливанию, царапинам или истиранию.

    Твердость - важная характеристика, потому что уровень твердости металла напрямую зависит от его способности противостоять износу. Уровни твердости могут варьироваться в пределах данного типа металла в зависимости от легирующих элементов, термообработки, наклепа и других используемых методов упрочнения.

    Методы оценки твердости, такие как твердость по Бринеллю и твердость по Роквеллу, были изобретены для того, чтобы создать общее понимание уровней твердости из-за различий в твердости между металлами и даже внутри семейства металлов.

    Что такое твердость по Бринеллю?

    Твердость по Бринеллю - это шкала, используемая для определения числового значения твердости материала. Метод проведения испытания на твердость по Бринеллю полностью определен в ASTM E10. Как правило, для проведения испытания сертифицированный индентор Бринелля прижимают к металлу под заданной нагрузкой в ​​течение заданного времени.Все это сделано для того, чтобы снизить риск влияния вариации метода эксперимента на результаты. Обычно индентор представляет собой шарик из закаленной стали диаметром 10 мм, а усилие составляет 3000 кгс для сталей и других подобных материалов.

    Для более мягких или твердых материалов тест немного меняется. Индентор удаляется после того, как он прикладывается к металлу с силой, и полученная ширина отпечатка измеряется с помощью микроскопа. Затем измерение вдавливания может быть преобразовано в значение твердости по Бринеллю с использованием шкалы твердости по Бринеллю.

    Что такое твердость по Роквеллу?

    Подобно твердости по Бринеллю, твердость по Роквеллу также используется для понимания твердости материала в числовом выражении. Это делается с помощью теста твердости по Роквеллу и шкалы твердости Роквелла. Точный метод можно найти в ASTM E18. Как и испытания на твердость по Бринеллю, испытания на твердость по Роквеллу выполняются с помощью индентора заданного размера, прикладываемого с заданной силой в течение заданного времени. Затем измерение отпечатка преобразуется в значение твердости по Роквеллу с использованием шкалы твердости Роквелла.

    В чем разница между тестами Роквелла и Бринелля?

    Хотя эти два теста имеют сходство, есть несколько важных различий, перечисленных ниже:

    • При испытании на твердость по Бринеллю используется шарик из закаленной стали диаметром 10 мм, а при испытании по Роквеллу - стальной шарик гораздо меньшего размера (<4 мм) или алмазный конус, в зависимости от испытуемого материала.
    • Тест Роквелла измеряет глубину вдавливания, а тест Бринелля измеряет ширину вдавливания.Испытания на твердость по Роквеллу используют предварительную нагрузку для установления нулевого положения перед приложением основной нагрузки. Затем основная нагрузка снимается, и остается только предварительная нагрузка. Затем пройденное расстояние измеряется испытательной машиной Роквелла.
    • Также важно отметить, что шкалы преобразования твердости по Роквеллу и твердости по Бринеллю не совпадают, и их не следует путать друг с другом.

    Где используются испытания на твердость по Бринеллю и Роквеллу?

    Испытания на твердость по Бринеллю и Роквеллу используются почти во всех отраслях промышленности.Они имеют решающее значение для понимания того, какие металлы и другие материалы будут обеспечивать адекватную устойчивость к вдавливанию, истиранию, царапинам и другим формам износа для данного применения. Примеры включают оценку материалов для поршней двигателей, лопаток реактивных турбин, корпусов судов, бронзового крепежного оборудования, колес железнодорожных вагонов и многих других компонентов, которые могут подвергаться условиям, в которых может произойти износ.

    Ссылочные URL:

    Обзор твердости материалов - Engineers Edge
    Испытания материалов - Измерения пластичности | Britannica
    Hardness Testing (твердомеры.com)

    Металлические Супермаркеты

    В Metal Supermarkets мы поставляем широкий ассортимент металлов для различных областей применения. В нашем ассортименте: нержавеющая сталь, легированная сталь, оцинкованная сталь, инструментальная сталь, алюминий, латунь, бронза и медь.

    Наша горячекатаная и холоднокатаная сталь доступна в широком диапазоне форм, включая пруток, трубы, листы и пластины. Мы можем разрезать металл в точном соответствии с вашими требованиями.

    Посетите одно из более чем 100 наших офисов в Северной Америке сегодня.

    Медные сплавы - Характеристики и применение

    Медь высокой чистоты - мягкий, ковкий и пластичный металл с очень высокой теплопроводностью и электропроводностью. Свеже обнаженная поверхность из чистой меди имеет красновато-оранжевый цвет. Медь используется как проводник тепла и электричества, как строительный материал и как составная часть различных металлических сплавов, таких как стерлинговое серебро, используемое в ювелирных изделиях, мельхиор, используемый для изготовления морского оборудования и монет, и константан, используемый в тензодатчиках и термопарах. для измерения температуры.Медь высокой чистоты имеет предел прочности около 210 МПа и предел текучести 33 МПа, что ограничивает ее применимость в промышленных приложениях. Но, как и другие сплавы, медь может быть упрочнена. Основным механизмом упрочнения является легирование сплавами на основе меди .

    Медные сплавы - это сплавы на основе меди, в которых основными легирующими элементами являются Zn, Sn, Si, Al, Ni. Сплавы на основе меди представляют собой в основном твердые растворы замещения, в которых растворенные или примесные атомы заменяют или замещают основные атомы.Некоторые особенности атомов растворенного вещества и растворителя определяют степень, в которой первые растворяются во втором. Они выражаются в виде правил Юма – Ротери . Существует до 400 различных составов меди и медных сплавов , которые свободно сгруппированы по категориям: медь, сплав с высоким содержанием меди, латунь, бронза, медь-никель, медь-никель-цинк (нейзильбер), свинцованная медь и специальные сплавы. Кроме того, ограниченное количество медных сплавов может быть упрочнено термической обработкой.; следовательно, для улучшения этих механических свойств необходимо использовать холодную обработку и / или легирование твердым раствором.

    Свойства меди

    Медь - мягкий, прочный, пластичный и податливый материал. Эти свойства делают медь чрезвычайно подходящей для формования труб, волочения проволоки, прядения и глубокой вытяжки. К другим ключевым свойствам меди и ее сплавов относятся:

    • Отличная теплопроводность . Медь имеет на 60% более высокий рейтинг теплопроводности, чем алюминий, поэтому она лучше способна уменьшить тепловые точки перегрева в системах электропроводки.Электропроводность и теплопроводность металлов проистекают из , потому что их внешних электронов делокализованы .
    • Отличная электропроводность . Электропроводность меди составляет 97% от проводимости серебра. Из-за своей гораздо более низкой стоимости и большего количества медь традиционно была стандартным материалом, используемым для передачи электроэнергии. Однако алюминий обычно используется в воздушных высоковольтных линиях электропередачи, поскольку он имеет примерно половину веса и более низкую стоимость по сравнению с медным кабелем с сопоставимым сопротивлением.При заданной температуре теплопроводности и металлов являются пропорциональными , но повышение температуры увеличивает теплопроводность при одновременном уменьшении электропроводности. Такое поведение количественно выражено в законе Видемана – Франца .
    • Хорошая коррозионная стойкость . Медь не реагирует с водой, но она медленно реагирует с атмосферным кислородом, образуя слой коричнево-черного оксида меди, который, в отличие от ржавчины, образующейся на железе во влажном воздухе, защищает лежащий под ней металл от дальнейшей коррозии (пассивации).Медно-никелевые сплавы, алюминиевая латунь и алюминий демонстрируют превосходную стойкость к коррозии в соленой воде.
    • Хорошая устойчивость к биологическому обрастанию
    • Хорошая обрабатываемость . Обработка меди возможна, хотя сплавы предпочтительны из-за хорошей обрабатываемости при создании сложных деталей.
    • Сохранение механических и электрических свойств при криогенных температурах
    • Диамагнитный

    Использование меди и медных сплавов

    Исторически сложилось так, что сплавление меди с другим металлом, например оловом для получения бронзы , впервые практиковалось примерно через 4000 лет после открытие плавки меди и примерно через 2000 лет после того, как «натуральная бронза» вошла в обиход.Согласно определению, древняя цивилизация относится к бронзовому веку года, производя бронзу путем плавления собственной меди и легирования оловом, мышьяком или другими металлами. Основные области применения меди - это электрические провода (60%), кровля и сантехника (20%), а также промышленное оборудование (15%). Медь используется в основном как чистый металл, но когда требуется большая твердость, ее добавляют в такие сплавы, как латунь и бронза (5% от общего использования). Медь и сплавы на ее основе, включая латунь (Cu-Zn) и бронзу (Cu-Sn), широко используются в различных промышленных и социальных сферах.Некоторые из распространенных применений латунных сплавов включают бижутерию, замки, петли, шестерни, подшипники, гильзы для боеприпасов, автомобильные радиаторы, музыкальные инструменты, электронную упаковку и монеты. Бронза или сплавы и смеси, похожие на бронзу, использовались для изготовления монет в течение более длительного периода. до сих пор широко используется для пружин, подшипников, втулок, направляющих подшипников автомобильной трансмиссии и аналогичной арматуры и особенно широко применяется в подшипниках малых электродвигателей. Латунь и бронза являются общими инженерными материалами в современной архитектуре и в основном используются для кровли и облицовки фасадов из-за их внешнего вида.

    Типы медных сплавов

    Как уже было написано, существует до 400 различных составов меди и медных сплавов, свободно сгруппированных по категориям: медь, сплавы с высоким содержанием меди, латунь, бронза, медно-никелевый сплав, медь – никель – цинк (никель серебро), свинцовую медь и специальные сплавы. В следующих пунктах мы суммируем ключевые свойства выбранных материалов на основе меди.

    • Электролитическая смола (ЭТП) медь . Электролитическая медь с твердой смолой UNS C11000 - это чистая медь (с максимумом 0.0355% примесей), очищенная методом электролитического рафинирования, и это наиболее широко используемый сорт меди во всем мире. ETP имеет минимальный рейтинг проводимости 100% IACS и должен иметь чистоту 99,9%. Содержит от 0,02% до 0,04% кислорода (типичное). Электропроводка - самый важный рынок для медной промышленности. Сюда входят структурная силовая проводка, силовой распределительный кабель, приборный провод, коммуникационный кабель, автомобильный провод и кабель, а также магнитный провод.Примерно половина всей добываемой меди используется для изготовления электрических проводов и кабельных жил. Чистая медь имеет лучшую электрическую и теплопроводность из всех промышленных металлов. Электропроводность меди составляет 97% от проводимости серебра. Из-за своей гораздо более низкой стоимости и большего количества медь традиционно была стандартным материалом, используемым для передачи электроэнергии.
    • Латунь . Латунь - это общий термин для диапазона медно-цинковых сплавов . Латунь может быть легирована цинком в различных пропорциях, что приводит к получению материала с различными механическими, коррозионными и термическими свойствами.Повышенное количество цинка придает материалу повышенную прочность и пластичность. Латуни с содержанием меди более 63% являются наиболее пластичными из всех медных сплавов и формуются с помощью сложных операций холодной штамповки. Латунь имеет более высокую пластичность, чем бронза или цинк. Относительно низкая температура плавления латуни и ее текучесть делают ее относительно легким в литье материалом. Цвет поверхности латуни может варьироваться от красного до желтого в зависимости от содержания цинка. Некоторые из распространенных применений латунных сплавов включают бижутерию, замки, петли, шестерни, подшипники, шланговые соединения, гильзы для боеприпасов, автомобильные радиаторы, музыкальные инструменты, электронную упаковку и монеты.Латунь и бронза являются общими инженерными материалами в современной архитектуре и в основном используются для кровли и облицовки фасадов из-за их внешнего вида.
    • Бронза . Бронзы представляют собой семейство сплавов на основе меди, традиционно легированных оловом, но могут относиться к сплавам меди и других элементов (например, алюминия, кремния и никеля). Бронза несколько прочнее латуни, но при этом обладает высокой степенью коррозионной стойкости. Обычно они используются, когда помимо коррозионной стойкости требуются хорошие свойства при растяжении.Например, бериллиевая медь обладает наибольшей прочностью (до 1400 МПа) из всех сплавов на основе меди.
    • Медно-никелевый сплав . Мельхиор - это медно-никелевый сплав, который обычно содержит от 60 до 90 процентов меди и никеля в качестве основного легирующего элемента. Два основных сплава - 90/10 и 70/30. Также могут содержаться другие упрочняющие элементы, такие как марганец и железо. Мельхиор обладают отличной устойчивостью к коррозии, вызываемой морской водой. Несмотря на высокое содержание меди, мельхиор имеет серебристый цвет.Добавление никеля к меди также улучшает прочность и коррозионную стойкость, но сохраняет хорошую пластичность.
    • Нейзильбер . Нейзильбер, известный также как немецкое серебро, никелевая латунь или альпакка, представляет собой сплав меди с никелем и часто цинком. Например, медный сплав UNS C75700 Нейзильбер 65-12 имеет хорошую коррозионную стойкость и устойчивость к потускнению, а также высокую формуемость. Нейзильбер назван из-за его серебристого цвета, но он не содержит элементарного серебра, если не покрыт металлическим покрытием.

    Медь и обращение с отходами

    В настоящее время предпочтительным вариантом для окончательного захоронения высокоактивных радиоактивных отходов является глубокое геологическое хранилище (DGR) , которое представляет собой подземное сооружение в стабильных геологических формациях.Кристаллическая порода (гранит, сварной туф и базальт), соль и глина являются наиболее подходящими формациями для геологического захоронения. Однократный цикл рассматривает отработавшее ядерное топливо как высокоактивные отходы (ВАО), и, следовательно, оно напрямую утилизируется в хранилище, не подвергаясь никаким химическим процессам, где оно будет безопасно храниться для миллионов лет, пока его радиотоксичность не достигнет уровня природного урана или другого безопасного контрольного уровня.

    Один из возможных вариантов - заключить это отработавшее топливо в медные капсулы (сплав CuOFP - бескислородная фосфорсодержащая медь) и поместить эти канистры в слой бентонитовой глины в круглое отверстие глубиной восемь метров и диаметром два метра, пробуренные в пещере на 500 метров вниз в кристаллическую породу.Месторождения самородной (чистой) меди в мире доказали, что медь, используемая в контейнере для окончательного захоронения, может оставаться неизменной внутри коренных пород в течение чрезвычайно долгих периодов времени, если геохимические условия являются подходящими (низкий уровень потока грунтовых вод). Находки древних медных инструментов, которым много тысяч лет, также демонстрируют долговременную коррозионную стойкость меди, что делает ее надежным контейнерным материалом для длительного хранения радиоактивных отходов.

    Медь с твердой электролитической смолой (ETP)

    Медь с твердой электролитической смолой , UNS C11000, представляет собой чистую медь (максимум 0.0355% примесей), очищенная методом электролитического рафинирования, и это наиболее широко используемый сорт меди во всем мире. ETP имеет минимальный рейтинг проводимости 100% IACS и должен иметь чистоту 99,9%. Содержит от 0,02% до 0,04% кислорода (типичное). Электропроводка - самый важный рынок для медной промышленности. Сюда входят структурная силовая проводка, силовой распределительный кабель, приборный провод, коммуникационный кабель, автомобильный провод и кабель, а также магнитный провод.Примерно половина всей добываемой меди используется для изготовления электрических проводов и кабельных жил. Чистая медь имеет лучшую электрическую и теплопроводность из всех промышленных металлов. Электропроводность меди составляет 97% от проводимости серебра. Из-за своей гораздо более низкой стоимости и большего количества медь традиционно была стандартным материалом, используемым для передачи электроэнергии.

    По данным Ассоциации разработчиков меди:

    «Термин« твердый пек »происходит от того времени, когда расплавленная медь после рафинирования разливалась в изложницы.Во время рафинирования медь окислялась для удаления примесей, затем восстанавливалась водородом, чтобы получить правильный уровень кислорода. Для наблюдения за этим процессом был взят небольшой образец и исследована поверхность затвердевания. Если поверхность опускалась, кислорода было слишком много; если он был поднят, то водорода было слишком много. Если он был ровным (правильная высота), кислород был правильным, а свойства хорошие; другими словами, «жесткий», следовательно, твердый. »

    Источник: https: //copperalliance.org.u

    Латунь

    Латунь - это общий термин для ряда медно-цинковых сплавов.Латунь может быть легирована цинком в различных пропорциях, что приводит к получению материала с различными механическими, коррозионными и термическими свойствами. Повышенное количество цинка придает материалу повышенную прочность и пластичность. Латуни с содержанием меди более 63% являются наиболее пластичными из всех медных сплавов и формуются с помощью сложных операций холодной штамповки. Латунь имеет более высокую пластичность, чем бронза или цинк. Относительно низкая температура плавления латуни и ее текучесть делают ее относительно легким в литье материалом.Цвет поверхности латуни может варьироваться от красного до желтого, от золотого до серебряного, в зависимости от содержания цинка. Некоторые из распространенных применений латунных сплавов включают бижутерию, замки, петли, шестерни, подшипники, шланговые соединения, гильзы для боеприпасов, автомобильные радиаторы, музыкальные инструменты, электронную упаковку и монеты. Латунь и бронза являются общими инженерными материалами в современной архитектуре и в основном используются для кровли и облицовки фасадов из-за их внешнего вида.

    Например, латунный сплав для картриджей UNS C26000 (70/30) относится к серии желтой латуни, которая имеет наивысшую пластичность.Патронные латуни в основном подвергаются холодной деформации, и они также легко обрабатываются механической обработкой, что необходимо при изготовлении гильз для патронов. Его можно использовать для сердечников и баков радиаторов, корпусов фонарей, светильников, креплений, замков, петель, компонентов боеприпасов или сантехнических принадлежностей.

    Бронза

    Бронза представляет собой семейство сплавов на основе меди, традиционно легированных оловом, но может относиться к сплавам меди и других элементов (например, алюминия, кремния и никеля). Бронза несколько прочнее латуни, но при этом обладает высокой степенью коррозионной стойкости.Обычно они используются, когда помимо коррозионной стойкости требуются хорошие свойства при растяжении. Например, бериллиевая медь обладает наибольшей прочностью (до 1400 МПа) из всех сплавов на основе меди.

    Исторически сложилось так, что сплавление меди с другим металлом, например оловом для получения бронзы, впервые практиковалось примерно через 4000 лет после открытия плавки меди и примерно через 2000 лет после того, как «естественная бронза» стала широко использоваться. Согласно определению, древняя цивилизация находится в бронзовом веке, производя бронзу путем плавления собственной меди и легирования оловом, мышьяком или другими металлами.Бронза или сплавы и смеси, похожие на бронзу, использовались для изготовления монет в течение более длительного периода. до сих пор широко используется для пружин, подшипников, втулок, направляющих подшипников автомобильной трансмиссии и аналогичной арматуры и особенно широко применяется в подшипниках малых электродвигателей. Латунь и бронза являются общими инженерными материалами в современной архитектуре и в основном используются для кровли и облицовки фасадов из-за их внешнего вида.

    Типы бронзы

    Как уже было написано, бронза - это семейство сплавов на основе меди, традиционно легированных оловом, но может относиться к сплавам меди и других элементов (например,г. алюминий, кремний и никель).

    • Олово и фосфорная бронза. В целом, бронза представляет собой семейство сплавов на основе меди, традиционно легированных оловом, обычно с содержанием олова около 12–12,5%. Добавление небольших количеств (0,01–0,45) фосфора дополнительно увеличивает твердость, сопротивление усталости и износостойкость. Добавление этих легирующих добавок приводит к таким применениям, как пружины, крепежные детали, крепежные элементы для кирпичной кладки, валы, шпиндели клапанов, шестерни и подшипники. Бронза также является предпочтительным металлом для колоколов в виде бронзового сплава с высоким содержанием олова, известного в просторечии как колокольный металл, который составляет около 23% олова.Сплавы с высоким содержанием олова и бронзы обычно используются также в зубчатых передачах, а также в высокопрочных втулках и подшипниках, где присутствуют высокая прочность и большие нагрузки. Другие области применения этих сплавов - рабочие колеса насосов, поршневые кольца и паровая арматура. Например, медный литейный сплав UNS C представляет собой литой сплав медь-олово, который также известен как оружейный металл. Первоначально использовавшийся в основном для изготовления оружия, он был в значительной степени заменен сталью.
    • Силиконовая бронза. Кремниевая бронза обычно содержит около 96 процентов меди.Кремниевая бронза имеет состав: Si: 2,80–3,80%, Mn: 0,50–1,30%, Fe: макс. 0,80%, Zn: макс. 1,50%, Pb: макс. 0,05%. Кремниевая бронза обладает хорошим сочетанием прочности и пластичности, хорошей коррозионной стойкостью и легкой свариваемостью. Кремниевая бронза изначально была разработана для химической промышленности из-за ее исключительной устойчивости к коррозии во многих жидкостях. Они используются в таких архитектурных изделиях, как:
      • Дверная фурнитура
      • Перила
      • Церковные двери
      • Оконные рамы
    • Алюминий бронза. Алюминиевая бронза представляет собой семейство сплавов на основе меди, предлагающих сочетание механических и химических свойств, не имеющее себе равных среди сплавов других серий. Они содержат от 5 до 12% алюминия. Кроме того, алюминиевые бронзы также содержат никель, кремний, марганец и железо. Они обладают превосходной прочностью, аналогичной прочности низколегированных сталей, и отличной коррозионной стойкостью, особенно в морской воде и аналогичных средах, где сплавы часто превосходят многие нержавеющие стали. Их превосходная стойкость к коррозии является следствием наличия алюминия в сплавах, который реагирует с атмосферным кислородом с образованием тонкого прочного поверхностного слоя оксида алюминия (оксида алюминия), который действует как барьер для коррозии богатого медью сплава.Встречаются они в кованом и литом виде. Алюминиевая бронза обычно имеет золотистый цвет. Алюминиевая бронза используется в морской воде, в том числе:
      • Общие услуги, связанные с морской водой
      • Подшипники
      • Трубная арматура
      • Насосы и детали клапанов
      • Теплообменники
    • Бериллиевая бронза. Медь-бериллий, также известная как бериллиевая бронза, представляет собой медный сплав с 0,5–3% бериллия. Медь-бериллий - самый твердый и прочный из всех медных сплавов (UTS до 1400 МПа) в полностью термообработанном и холоднодеформированном состоянии.Он сочетает в себе высокую прочность с немагнитными и искробезопасными качествами и аналогичен по механическим свойствам многим высокопрочным легированным сталям, но по сравнению со сталями имеет лучшую коррозионную стойкость. Она имеет хорошую теплопроводность (210 Вт / м ° C) в 3-5 раз больше, чем инструментальная сталь. Эти высокоэффективные сплавы уже давно используются в искробезопасных инструментах в горнодобывающей (угольные шахты), газовой и нефтехимической промышленности (нефтяные вышки). Для этих сред доступны отвертки, плоскогубцы, гаечные ключи, холодные долота, ножи и молотки из бериллиевой меди.Из-за превосходного сопротивления усталости медь-бериллий широко используется для изготовления пружин, пружинной проволоки, тензодатчиков и других деталей, которые должны сохранять свою форму при циклических нагрузках.
    • Bell Metal (оловянная бронза). В общем, колокольные металлы обычно относятся к бронзе с высоким содержанием олова, которые представляют собой семейство сплавов на основе меди, традиционно легированных оловом, обычно с более чем 20% олова (обычно 78% меди, 22% олова по массе). Колокольный металл используется для отливки качественных колоколов.Более высокое содержание олова увеличивает жесткость металла и увеличивает резонанс. Было обнаружено, что увеличение содержания олова увеличивает время затухания удара колокола, делая колокол более звучным. Бронза с высоким содержанием олова также используется в зубчатых передачах, а также в высокопрочных втулках и подшипниках, где присутствуют высокая прочность и большие нагрузки.

    Свойства медных сплавов

    Свойства материала - это интенсивных свойств , это означает, что они не зависят от количества массы и могут изменяться от места к месту в системе в любой момент.В основе материаловедения лежит изучение структуры материалов и их соотнесение с их свойствами (механическими, электрическими и т. Д.). Как только ученый-материаловед узнает об этой корреляции структура-свойство, он может перейти к изучению относительных характеристик материала в данном приложении. Основными определяющими факторами структуры материала и, следовательно, его свойств являются составляющие его химические элементы и способ, которым он был переработан в свою окончательную форму.

    Механические свойства медных сплавов

    Материалы часто выбирают для различных применений, поскольку они имеют желаемое сочетание механических характеристик.Для структурных применений свойства материалов имеют решающее значение, и инженеры должны их учитывать.

    Прочность медных сплавов

    В механике материалов прочность материала - это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации. Прочность материалов в основном рассматривает взаимосвязь между внешними нагрузками , приложенными к материалу, и результирующей деформацией или изменением размеров материала. Прочность материала - это его способность выдерживать эту приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации.

    Предел прочности на разрыв

    Предел прочности при растяжении электролитической смолы (ЭТП) меди он составляет около 250 МПа.

    Предел прочности на разрыв латуни с патроном - UNS C26000 составляет около 315 МПа.

    Предел прочности на разрыв алюминиевой бронзы - UNS C95400 составляет около 550 МПа.

    Предел прочности на разрыв оловянной бронзы - UNS C - оружейного металла составляет около 310 МПа.

    Предел прочности на разрыв меди бериллия - UNS C17200 составляет около 1380 МПа.

    Предел прочности на разрыв мельхиора - UNS C70600 составляет около 275 МПа.

    Предел прочности на разрыв для нейзильбера - UNS C75700 составляет около 400 МПа.

    Предел прочности при растяжении является максимальным на инженерной кривой зависимости напряжения от деформации. Это соответствует максимальному напряжению , которое может выдержать конструкция при растяжении.Предел прочности на разрыв часто сокращают до «прочности на разрыв» или даже до «предела». Если это напряжение приложить и поддерживать, в результате произойдет разрушение. Часто это значение значительно превышает предел текучести (на 50–60 процентов больше, чем предел текучести для некоторых типов металлов). Когда пластичный материал достигает предела прочности, он испытывает образование шейки, где площадь поперечного сечения локально уменьшается. Кривая "напряжение-деформация" не содержит напряжения, превышающего предел прочности.Несмотря на то, что деформации могут продолжать увеличиваться, напряжение обычно уменьшается после достижения предела прочности. Это интенсивное свойство; поэтому его значение не зависит от размера испытуемого образца. Однако это зависит от других факторов, таких как подготовка образца, наличие или отсутствие поверхностных дефектов, а также температура испытательной среды и материала. Предел прочности на разрыв варьируется от 50 МПа для алюминия до 3000 МПа для очень высокопрочных сталей.

    Предел текучести

    Доказательная прочность электролитически-вязкой пековой меди составляет 60–300 МПа.

    Предел текучести алюминиевой бронзы - UNS C95400 составляет около 250 МПа.

    Предел текучести оловянной бронзы - UNS C - оружейного металла составляет около 150 МПа.

    Предел текучести бериллиевой меди - UNS C17200 составляет около 1100 МПа.

    Предел текучести мельхиора - UNS C70600 составляет около 105 МПа.

    Предел текучести нейзильбера - UNS C75700 составляет около 170 МПа.

    Предел текучести - это точка на кривой зависимости напряжения от деформации, которая указывает предел упругого поведения и начало пластического поведения. Предел текучести или предел текучести - это свойство материала, определяемое как напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться, тогда как предел текучести - это точка, в которой начинается нелинейная (упругая + пластическая) деформация. До достижения предела текучести материал будет упруго деформироваться и вернется к своей исходной форме, когда приложенное напряжение будет снято.После достижения предела текучести некоторая часть деформации будет постоянной и необратимой. Некоторые стали и другие материалы демонстрируют поведение, называемое явлением предела текучести. Предел текучести варьируется от 35 МПа для алюминия с низкой прочностью до более 1400 МПа для высокопрочных сталей.

    Модуль упругости Юнга

    Модуль упругости Юнга меди с электролитической вязкой смолой (ЭТП) составляет около 120 ГПа.

    Модуль упругости Юнга латуни с патроном - UNS C26000 составляет около 95 ГПа.

    Модуль упругости алюминиевой бронзы - UNS C95400 составляет около 110 ГПа.

    Модуль упругости оловянной бронзы - UNS C - оружейного металла составляет около 103 ГПа.

    Модуль упругости Юнга меди бериллия - UNS C17200 составляет около 131 ГПа.

    Модуль упругости Юнга для мельхиора - UNS C70600 составляет около 135 ГПа.

    Модуль упругости Юнга для нейзильбера - UNS C75700 составляет около 117 ГПа.

    Модуль упругости Юнга представляет собой модуль упругости для растягивающего и сжимающего напряжения в режиме линейной упругости при одноосной деформации и обычно оценивается с помощью испытаний на растяжение. С точностью до предельного напряжения тело сможет восстановить свои размеры при снятии нагрузки. Приложенные напряжения заставляют атомы в кристалле перемещаться из своего положения равновесия. Все атомы смещаются на одинаковую величину и по-прежнему сохраняют свою относительную геометрию. Когда напряжения снимаются, все атомы возвращаются в исходное положение, и остаточная деформация не происходит.Согласно закону Гука , напряжение пропорционально деформации (в упругой области), а наклон равен модулю Юнга . Модуль Юнга равен продольному напряжению, деленному на деформацию.

    Твердость медных сплавов

    Твердость по Виккерсу электролитически-вязкая медь (ЭТП) сильно зависит от состояния материала, но находится в пределах 50 - 150 HV.

    Твердость по Бринеллю для патронной латуни - UNS C26000 составляет примерно 100 МПа.

    Твердость по Бринеллю алюминиевой бронзы - UNS C95400 составляет примерно 170 МПа. Твердость алюминиевых бронз увеличивается с содержанием алюминия (и других сплавов), а также с напряжениями, вызванными холодной обработкой.

    Твердость по Бринеллю оловянной бронзы - UNS C - оружейного металла составляет приблизительно 75 BHN.

    Твердость по Роквеллу меди бериллия - UNS C17200 составляет приблизительно 82 HRB.

    Твердость по Бринеллю мельхиора - UNS C70600 составляет приблизительно HB 100.

    Твердость по Роквеллу для нейзильбера - UNS C75700 составляет примерно 45 HRB.

    Тест на твердость по Роквеллу - один из наиболее распространенных тестов на твердость при вдавливании, разработанный для определения твердости. В отличие от теста Бринелля, тестер Роквелла измеряет глубину проникновения индентора при большой нагрузке (большая нагрузка) по сравнению с проникновением при предварительной нагрузке (незначительная нагрузка). Незначительная нагрузка устанавливает нулевое положение.Основная нагрузка прикладывается, затем снимается, сохраняя при этом второстепенную нагрузку. Разница между глубиной проникновения до и после приложения основной нагрузки используется для расчета числа твердости по Роквеллу . То есть глубина проникновения и твердость обратно пропорциональны. Основным преимуществом твердости по Роквеллу является ее способность напрямую отображать значения твердости . Результатом является безразмерное число, обозначенное как HRA, HRB, HRC и т. Д., Где последняя буква - соответствующая шкала Роквелла.

    Испытание Rockwell C проводится с пенетратором Brale (, алмазный конус 120 °, ) и основной нагрузкой 150 кг.

    Термические свойства медных сплавов

    Термические свойства материалов относятся к реакции материалов на изменения их температуры и на приложение тепла. Поскольку твердое тело поглощает энергию в виде тепла, его температура повышается, а его размеры увеличиваются. Но различных материалов реагируют на применение тепла по-разному, .

    Теплоемкость, тепловое расширение и теплопроводность - это свойства, которые часто имеют решающее значение при практическом использовании твердых тел.

    Точка плавления медных сплавов

    Точка плавления электролитически вязкой пековой меди составляет около 1085 ° C.

    Температура плавления патронной латуни - UNS C26000 составляет около 950 ° C.

    Температура плавления алюминиевой бронзы - UNS C95400 составляет около 1030 ° C.

    Температура плавления оловянной бронзы - UNS C - оружейного металла составляет около 1000 ° C.

    Температура плавления меди бериллия - UNS C17200 составляет около 866 ° C.

    Температура плавления мельхиора - UNS C70600 составляет около 1100 ° C.

    Температура плавления нейзильбера - UNS C75700 составляет около 1040 ° C.

    В общем, плавление представляет собой фазовый переход вещества из твердой в жидкую фазу. Точка плавления вещества - это температура, при которой происходит это фазовое изменение.Точка плавления также определяет состояние, в котором твердое вещество и жидкость могут существовать в равновесии.

    Теплопроводность медных сплавов

    Теплопроводность меди с твердой электролитической смолой (ЭТП) составляет 394 Вт / (м · К).

    Теплопроводность латуни с картриджем - UNS C26000 составляет 120 Вт / (м · К).

    Теплопроводность алюминиевой бронзы - UNS C95400 составляет 59 Вт / (м · К).

    Теплопроводность оловянной бронзы - UNS C - пушечного металла составляет 75 Вт / (м.К).

    Теплопроводность меди бериллия - UNS C17200 составляет 115 Вт / (м · К).

    Теплопроводность мельхиора - UNS C70600 составляет 40 Вт / (м · К).

    Теплопроводность нейзильбера - UNS C75700 составляет 40 Вт / (м · К).

    Характеристики теплопередачи твердого материала измеряются с помощью свойства, называемого теплопроводностью , k (или λ), измеряемой в Вт / м.К . Это мера способности вещества передавать тепло через материал за счет теплопроводности. Обратите внимание, что закон Фурье применяется ко всем веществам, независимо от их состояния (твердое, жидкое или газообразное), поэтому он также определен для жидкостей и газов.

    Теплопроводность большинства жидкостей и твердых тел зависит от температуры. Для паров это также зависит от давления. В общем:

    Большинство материалов почти однородны, поэтому обычно можно записать k = k (T) .Подобные определения связаны с теплопроводностью в направлениях y и z (ky, kz), но для изотропного материала теплопроводность не зависит от направления переноса, kx = ky = kz = k.

    Электропроводность медных сплавов

    Электропроводность меди с твердой электролитической смолой (ЭТП) составляет 101% IACS (около 58,6 МС / м).

    Электропроводность картриджной латуни UNS C26000 составляет около 30% IACS (около 17 MS / м).

    Удельное электрическое сопротивление и его обратное значение, , электропроводность , является фундаментальным свойством материала, которое количественно определяет, насколько сильно он сопротивляется или проводит электрический ток.Низкое удельное сопротивление указывает на материал, который легко пропускает электрический ток. Символом удельного сопротивления обычно является греческая буква ρ (ро). Единица измерения удельного электрического сопротивления в системе СИ - ом-метр (Ом⋅м). Обратите внимание, что удельное электрическое сопротивление - это не то же самое, что электрическое сопротивление. Электрическое сопротивление выражается в Ом. В то время как удельное сопротивление - это свойство материала, сопротивление - это свойство объекта.

    Алюминиевая бронза (сплав 954 / C95400) - Sequoia Brass & Copper

    Алюминиевая бронза 954 - это медный сплав с обозначением C95400 в единой системе нумерации (UNS).Этот материал является одним из самых популярных алюминиево-бронзовых сплавов из-за баланса желаемых физических и механических свойств, включая коррозионную стойкость, прочность на разрыв и общую долговечность.

    Алюминиевая бронза

    C954 также легко изготавливается и сваривается и использовалась для строительства некоторых из самых крупных существующих конструкций из цветных металлов. Что касается состава, этот сплав содержит минимум 83% меди, 3-5% железа, 1,5% никеля, 10-11,5% алюминия и 0,5% марганца. Бронза 954 обычно выпускается в виде плоского стержня, полого стержня и сплошного стержня.

    Свойства и преимущества

    Одним из основных преимуществ этого типа алюминиевой бронзы является его исключительная коррозионная стойкость. Содержание алюминия в сплаве придает антикоррозионные свойства в виде эффективного защитного оксидного слоя. Когда сплав подвергается воздействию воздуха и влаги, на поверхности металла образуется тонкая прочная пленка с высоким содержанием алюминия, предотвращающая проникновение дополнительной влаги и останавливающая процесс коррозии. Другие элементы, такие как никель и марганец, помогают усилить защиту от коррозии алюминиевой бронзы 954.

    Другие свойства алюминиевой бронзы C954 включают:

    • Относительно высокий предел текучести и прочности на разрыв
    • Превосходная обрабатываемость и свариваемость для изготовления сложных форм и конструкций
    • Исключительная устойчивость к истиранию и износу
    • Устойчивость к усталости и деформации при воздействии ударных, ударных и вибрационных нагрузок
    • Превосходная пластичность
    • Кованый
    • Поставляется на заводе после термообработки или может подвергаться термообработке после выхода на рынок
    • Сравнительно низкий коэффициент трения
    • Устойчивость к окислению в морской воде

    Использование и применение

    Благодаря своей устойчивости к коррозии в морской воде, эрозионной коррозии и кавитации алюминиевая бронза C954 широко используется в морской промышленности для изготовления гребных винтов и другого морского оборудования.Этот сплав также часто используется для изготовления втулок, подшипников, седел клапанов, направляющих клапанов, корпусов клапанов, высокопрочных зажимов и компонентов самолетов.

    C954 обладает высокой прочностью на растяжение, долговечностью, износостойкостью и антифрикционными свойствами, что делает этот сплав идеальным для применения при высоких нагрузках и ударных нагрузках, таких как прямозубые цилиндрические шестерни, червячные передачи и изнашиваемые пластины.

    Технические характеристики
    • Эквивалентные спецификации
      • Медный сплав UNS № 95400 Непрерывное литье
      • ASTM B271 Медный сплав UNS No.95400 Центробежное литье
    • Справочные технические характеристики
      • SAE - SAE J461 (Кованые и литые медные сплавы), SAE J462 (Литые медные сплавы)
      • Федеральная спецификация - QQ-C-390 QQ-B-671, класс 3
      • Военная спецификация - MIL-B-16033, класс 3
      • ASME - ASME SB271
    • Механические свойства
      • Предел прочности на разрыв (мин) - 85 фунтов на квадратный дюйм
      • Предел текучести (мин) - 32 кси
      • Относительное удлинение через 2 дюйма или 50 мм (мин) - 12%
      • Твердость по Бринеллю (мин.) - 170 тип. Bhn (3000 кг)
    • Физические свойства
      • Ликвидус точки плавления - 1900 ° F
      • Точка солидуса плавления - 1880 ° F
      • Плотность - 0.269 ​​фунтов / дюйм 3 при 68 ° F
      • Удельный вес - 7,45
      • Удельное электрическое сопротивление - 80,20 Ом-см / фут при 68 ° F
      • Электропроводность - 13% IACS при 68 ° F
      • Теплопроводность - 33,90 БТЕ · фут / (час · фут 2 ° F) при 68 ° F
      • Коэффициент теплового расширения - 9 × 10-6 на ° F (68-572 ° F)
      • Модуль упругости при растяжении - 15500ksi

    Производственные свойства

    Техника соединения Пригодность
    Пайка Хорошо
    Пайка Хорошо
    Кислородно-ацетиленовая сварка Не рекомендуется
    Дуговая сварка в среде защитного газа Хорошо
    Дуговая сварка металла с покрытием Хорошо

    Химический состав

    83.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *