Загрузка...Медь М1
Медь М1
Сплав меди М1 содержит в себе минимальное количество примесей (0,01%). Он идеально пригоден для создания проводников с различным сечением, так как наличие посторонних металлов в составе ухудшает электро- и теплопроводниковые свойства готовых полуфабрикатов. Медь М1 легко сохраняет свои эксплуатационные показатели в неподвижных соединениях при температурном режиме до 250°C, а также при низких температурах.
Характеристики сплава М1
Медный сплав М1 соответствует ГОСТу 859 – 2001, бывает твердым и мягким (М1т и М1м), легко обрабатывается давлением и пайкой. Литейные свойства невысокие, поэтому резка и сварка затруднительны.
Влияние примесей в сплаве на свойства меди М1 (в скобочках указано их процентное содержание):
- никель (0,002%), цинк (0,004%), железо (0,005%) и другие элементы, формирующие твердые растворы – снижают тепло- и электропроводность, наличие сурьмы утяжеляет горячую обработку;
- нерастворимые компоненты, такие как висмут (0,001%), свинец (0,005%) – почти не оказывают влияния, но затрудняют обработку давлением;
- включения серы (0,004%) и кислорода (0,05%) уменьшают прочность и электропроводность.
При нормальных условиях, а также в пресной и морской воде сплав обладает антикоррозийной устойчивостью, но портится в аммиачных и сернистых средах. Медь М1 имеет температуру плавления 1083°C, температурный диапазон литья – 1150-1250°C.
Применение меди М1
Медь М1 широко используется для:
- изготовления проводников тока, безоловянного бронзового проката;
- производства прутков и проволоки для сварки;
- создания конструкций криогенного оборудования;
- производства электродов, пригодных для сварки медных и чугунных изделий.
Также из сплава меди М1 делают множество изделий. Производство каждого из них имеет свои особенности. Медные листы, ленты проверяют на изгиб. Плиты также подвергают определенным испытаниям. Трубы с большим сечением делают методом прессования. Свойства готовых изделий проверяют на соответствие ГОСТ.
Заполните данные ниже и наши менеджеры обязательно свяжутся с Вами в самое ближайшее время, а также проконсультируют по интересующим вопросам
8 (495) 003-11-82
8 (800) 302-11-82
117535 , г. Москва , ул.Дорожная 9a, строение 3, оф.1
Медь сплавы и марки
Получение меди: В зависимости от добавок к меди получают сплавы с различными свойствами (высокопрочные, антифрикционные, химически стойкие и др.). Широкое применение для изготовления полуфабрикатов и фасонного литья получили сплавы меди с цинком, оловом, алюминием, бериллием, свинцом, никелем и марганцем.
Плавка меди может производиться во всех плавильных печах, применяемых для приготовления медных сплавов.
Независимо от типа плавильной печи плавка меди ведется под слоем древесного угля. Печи перед загрузкой шихты нагревают до температуры 900—1000° С. На дно плавильной печи засыпают хорошо прокаленный древесный уголь в количестве, достаточном, чтобы покрыть поверхность металла после расплавления, затем загружают медь, отходы и засыпают сверху древесным углем. Процесс плавления должен вестись интенсивно.
После расплавления медь нагревают до заданной температуры и проводят раскисление в два приема: предварительное и окончательное.
Первое осуществляется непосредственно в плавильных печах, а второе — в ковшах перед разливкой расплава.
Предварительное раскисление меди производят фосфористой медью, а окончательное раскисление рекомендуется производить оловом или цинком. Остатки олова и цинка в меди менее вредно влияют на ее свойства, чем остатки фосфора, алюминия и других раскислителей.
После окончательного раскисления медь быстро разливают по изложницам.
Медноникелевые сплавы (копель, константан, мельхиор, нейзильбер) преимущественно плавят в электрических индукционных печах без магнитопровода с основной футеровкой и очень редко плавят в топливных печах. Плавку ведут под слоем флюса, состоящего из плавикового шпата, битого стекла и извести. Древесный уголь может применяться только при плавке медноникелевых сплавов с низким содержанием никеля. Порядок ведения плавки следующий: в расплавленную и раскисленную (фосфористой медью) медь после удаления шлака вводят крупные отходы сплава и чистый никель (при температуре 1450—1500°С), а в последнюю очередь загружают мелкие отходы, стружку и т. п. Марганец вводят в. чистом виде, в виде лигатуры медь — марганец или в виде ферромарганца. Окончательным раскислителем служит магний, который добавляют в количестве 0,05—0,1% от веса шихты. Температура литья 1300—1350° С. Шихтовые материалы медноникелевых сплавов не должны содержать углерод и серу, так как эти примеси являются вредными для этих сплавов.
| Краткие обозначения: | ||||
| σв | — временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа | ε | — относительная осадка при появлении первой трещины, % | |
| σ0,05 | — предел упругости, МПа | Jк | — предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа | |
| σ0,2 | — предел текучести условный, МПа | σизг | — предел прочности при изгибе, МПа | |
| δ5,δ4,δ10 | — относительное удлинение после разрыва, % | σ-1 | — предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| σсж0,05 и σсж | — предел текучести при сжатии, МПа | J-1 | — предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| ν | — относительный сдвиг, % | n | — количество циклов нагружения | |
| s в | — предел кратковременной прочности, МПа | R и ρ | — удельное электросопротивление, Ом·м | |
| ψ | — относительное сужение, % | E | — модуль упругости нормальный, ГПа | |
| KCU и KCV | — ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см 2 | T | — температура, при которой получены свойства, Град | |
| s T | — предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа | l и λ | — коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С) | |
| HB | — твердость по Бринеллю | C | — удельная теплоемкость материала (диапазон 20 o — T ), [Дж/(кг·град)] | |
| HV | — твердость по Виккерсу | pn и r | — плотность кг/м 3 | |
| HRCэ | — твердость по Роквеллу, шкала С | а | — коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20 o — T ), 1/°С | |
| HRB | — твердость по Роквеллу, шкала В | σ t Т | — предел длительной прочности, МПа | |
| HSD | — твердость по Шору | G | — модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа | |
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Тепловые свойства меди
Характерной особенностью меди является ее высокая теплопроводность, в 6 раз большая, чем у железа, и более высокая, чем у железа, механическая стойкость при низких температурах.
Коэффициент теплопроводности меди при температуре 20–100 °С составляет 394 Вт/(м*К) – выше только у серебра. Стальной прокат уступает меди по этому показателю почти в 9 раз, а железо – в 6. Различные примеси по-разному влияют на физические свойства металлов. У меди скорость передачи тепла снижается при добавлении в материал или попадании в результате технологического процесса алюминия, железа, кислорода, мышьяка, сурьмы, серы, селеа, фосфора.
Высокая теплопроводность характеризуется быстрым распространением энергии нагрева по всему объему предмета. Эта способность обеспечила меди широкое применение в любых системах теплообмена, особенно труб, листовой меди и медной проволоки. Ее используют при изготовлении трубок и радиаторов холодильников, кондиционеров, вакуумных установок, автомашин для отвода избыточного тепла охлаждающей жидкости. В отопительных приборах подобные изделия из меди служат для обогрева.
Способность меди проводить тепло снижается при нагреве. Значения коэффициента теплопроводности меди в воздухе зависит от температуры последнего, которая влияет на теплоотдачу (охлаждение). Чем выше температура окружающей среды, тем медленнее остывает металл и ниже его теплопроводность. Поэтому во всех теплообменниках используют принудительный обдув вентилятором – это повышает эффективность работы устройств и одновременно поддерживает тепловую проводимость на оптимальном уровне.
Тепловое расширение меди (при 20 — 100 град. C) — 0,0168 мм / м / ºC.
Чистая медь и ее сплавы не являются жаростойкими материалами, однако, в некоторых случаях они применяются при повышенных температурах, когда от конструкции требуется повышенная электропроводность или теплопроводность. Используется медь с низким содержанием кислорода (<<0,04 %). Когда требуется прочность изделия, то вводится мышьяк (0,4 %). Добавки Сё (1,0 %), Сг (0,3 %) и Ag (0,1 %) также улучшают механические свойства меди при повышенных температурах, причем электропроводность при этом остается практически без изменения.
У меди высокая теплопроводность, что обуславливает достаточно сложный процесс монтажных и других работ, имеющих свою специфику. Сварка, пайка, резка меди требует более концентрированного нагрева, чем для стали, и зачастую предварительного и сопутствующего подогрева металла.
Медь, помимо широкого применения в технике по причине ее высокой электропроводности, используется в химическом машиностроении в качестве конструкционного материала для изготовления разнообразной химической аппаратуры и, в особенности, теплообменной аппаратуры (выпарные аппараты, теплообменники, конденсаторы, испарители, змеевики). Объясняется это высокой теплопроводностью меди и ее сплавов, их благоприятными физико-механическими свойствами при достаточно высокой.
Существует несколько марок меди, теплопроводность которых при низких температурах может быть весьма различной в зависимости от количества и характера примесей.
Температура плавления меди 1083,85 C (1357.77 ± 0.20·K).
Принятые значения термодинамических величин для меди и ее соединений в кристаллической и жидкой фазах.
Удельный вес металла
При проектировании деталей и металлоконструкций необходимо знать сколько будет весить готовое изделие или сооружение. Эта характеристика важна для работы механизмов, расчетов нагрузок на опоры. Образцы одного объема и формы, выполненные из разных материалов имеют разные показатели массы, ускорения. Это же относится к сравнению металлических сплавов одной группы. Что такое удельный вес металла, как его определить?
Удельным называют вес абсолютно плотного вещества. Для измерения следует привести материал в такое состояние, в котором в структуре отсутствуют поры и посторонние включения. Расчет проводят по формуле:
Ƴ = P/V
где P — вес однородного тела, V — его объем
Принято несколько систем вычисления с разными единицами измерения.
- СГС (дин/см³): 1 дина — это сила, которая сообщает ускорение 1 см/с² телу массой в 1 г. Метод был разработан в 1832 г., позже признан сложно применимым и исключен из инженерных расчетов, но применяется до сих пор в физике и астрофизике.
- СИ (Н/м³): международная система измерения для обозначения физических характеристик, для учета используют силу тяжести в ньютонах на кубический метр объема.
- МКГСС (кГ/м³): импульс, сообщающий телу m=1 кг, ускорение, равное ускорению свободного падения, но в горизонтальной плоскости. Методика не принята стандартами ГОСТ с 60-х годов, но используется в промышленности благодаря измерительным приборам, функционирующим в МКГСС.
Эти единицы измерения легко конвертировать: 0,1 дин/см³= 1 Н/м³= 0,102кГ/м³. Для удобства вычислений в металлургии используют обозначения в кубических сантиметрах и метрах. Это зависит от ценности и расхода сырья. Иногда Ƴ путают с плотностью. Действительно, их вычисляют по похожим формулам. Однако плотность (P=m/V) рассчитывают для любых тел и веществ, и даже пространств (межгалактические и межзвездные среды), а не только для абсолютно плотных.
Величина меняется в зависимости от температуры среды. Определение “весит” указывает на силу, с которой тело воздействует на подвес или поверхность, она имеет направленный вектор: Р (в ньютонах)=mg (масса в кг*ускорение свободного падения м/с²). Там, где важна высокая точность, значение g варьируется от 9,780 на экваторе Земли до 9,82 на полюсах. Во всех остальных случаях допускается округление до 10. Масса тел постоянна.
Удельный вес цветных металлов
Цветмет — ограниченное и ценное сырье, каждый материал обладает уникальными свойствами: свинец и олово смягчают трение механизмов, алюминий легкий и безопасный, из его сплавов делают самолеты и упаковку для пищи. Величину Ƴ вычисляют в лабораторных условиях. Она соотносится с температурой плавления — фазовым переходом из твердого состояния в жидкое под воздействием нагрева и давления. В этом же терморежиме происходит и обратный процесс.
Таким образом, t плавления = t кристаллизации.
Это совпадение возможно только для идеально чистых однородных веществ, не содержащих примесей. Именно эти цифры указывают в справочниках.
Таблица удельного веса цветных металлов
| Наименование цветного металла | Химическое обозначение | Атомный вес | Температура плавления, °C | Удельный вес, г/куб.см |
| Цинк (Zinc) | Zn | 65,37 | 419,5 | 7,13 |
| Алюминий (Aluminium) | Al | 26,9815 | 659 | 2,69808 |
| Свинец (Lead) | Pb | 207,19 | 327,4 | 11,337 |
| Олово (Tin) | Sn | 118,69 | 231,9 | 7,29 |
| Медь (Сopper) | Cu | 63,54 | 1083 | 8,93 |
| Титан (Titanium) | Ti | 47,90 | 1668 | 4,505 |
| Никель (Nickel) | Ni | 58,71 | 1455 | 8,91 |
| Магний (Magnesium) | Mg | 24 | 650 | 1,74 |
| Ванадий (Vanadium) | V | 6 | 1900 | 6,11 |
| Вольфрам (Wolframium) | W | 184 | 3422 | 19,3 |
| Хром (Chromium) | Cr | 51,996 | 1765 | 7,19 |
| Молибден (Molybdaenum) | Mo | 92 | 2622 | 10,22 |
| Серебро (Argentum) | Ag | 107,9 | 1000 | 10,5 |
| Тантал (Tantal) | Ta | 180 | 3269 | 16,65 |
| Золото (Aurum) | Au | 197 | 1095 | 19,32 |
| Платина (Platina) | Pt | 194,8 | 1760 | 21,45 |
Таблица удельного веса сплавов
Адмиралтейская латунь — Admiralty Brass (30% цинка, и 1% олова)
Алюминиевая бронза — Aluminum Bronze (3-10% алюминия)
Баббит — Antifriction metal
Бериллиевая бронза (бериллиевая медь) — Beryllium Copper
Дельта металл — Delta metal
Желтая латунь — Yellow Brass
Фосфористые бронзы — Bronze — phosphorous
Обычные бронзы — Bronze (8-14% Sn)
Ковкий чугун — Wrought Iron
Красная латунь (мало цинка) — Red Brass
Латунь, литье — Brass — casting
Латунь, прокат — Brass — rolled and drawn
Легкие сплавы алюминия — Light alloy based on Al
Легкие сплавы магния — Light alloy based on Mg
Марганцовистая бронза — Manganese Bronze
Нержавеющая сталь — Stainless Steel
Нейзильбер — Nickel silver
Припой 50% олово/ 50% свинец — Solder 50/50 Sn Pb
Светлый антифрикционный сплав для заливки подшипников =штейн с содержанием 72-78% Cu — White metal
Свинцовые бронзы, Bronze — lead
Углеродистая сталь — Steel
Чугуны — Cast iron
Электрум (сплав золота с серебром, 20% Au) — Electrum
Все вещества имеют разную молекулярную структуру и межатомное расстояние, поэтому вес атома не всегда точно соотносится с удельным. Человечество научилось применять эти свойства во благо. Тяжесть золота относительно минералов позволила золотоискателям отмывать песчинки в ручье, в то время как легкие титан и алюминий дали возможность подняться в небо.
Ни один металлический элемент таблицы Менделеева невозможно получить в чистом состоянии: чистота электротехнической бескислородной меди 99,999%.
Ее применяют только в высокоточной аппаратуре, так как удаление примесей требует использования сложных технологий. Для производства проводников достаточно 99,9. Многие цветные металлы используются исключительно в сплавах: дюраль, мельхиор, бронза, латунь и др.
Марочные сплавы не имеют точной температуры плавления, только переходные диапазоны. При расчетах и проектировании показатель Ƴ= P/V не используют, но устанавливается плотность, присущая каждой марке. Например у латуни ЛМцА57-3-1 она равна 8100 кг/м³. Из этой марки производят детали для морских судов. Благодаря значению можно вычислить сколько сырья потребуется для производства партии и каждой детали в отдельности. Слитки с недостаточным соотношением массы и объема будут низкого качества, вероятно в их структуре присутствуют включения газов и оксидов.
Удельный вес чугуна
Железо — один из самых распространенных элементов в земной коре. Это важнейший конструкционный материал, стойкий к механическим нагрузкам. Из железных руд выплавляют чугун — сплав на основе железа и углерода. Если уменьшить углеродную составляющую — получится сталь.
Чистое железо, синтезированное лабораторным путем, весит 7,874 г/см³ или 7874 кг/м³. Его t плавления 1538⁰, но предварительно оно претерпевает ряд превращений по кристаллическому признаку, поэтому при выплавке чугуна достигать этого нагрева не требуется.
Ƴ чугуна вычислить невозможно, так как его физические свойства зависят от массовой доли углерода и его состояния: формирование включений графита или карбидных соединений. Для обозначения параметра используют диапазон величин, присущий типу.
- Белый: 7-7,8 г/см³ — получают в результате быстрого охлаждения расплава, структура с максимальным содержанием карбидов железа неустойчива и распадается при механических воздействиях, резких перепадах температур, излом белого цвета. Металл твердый и хрупкий, используется в качестве сырья для изготовления других марок.
- Серый: 6,6-7,8 г/см³ — в расплав добавляют кремний, углерод выпадает из структуры и формирует включения графита между ячейками. Легирование делает чугун легче.
- Ковкий — производят путем термической обработки белых чугунных слитков. В зависимости от терморежима часть углерода образует графитовые хлопья и сплав лучше поддается пластической деформации. Стандартами установлены значения плотности для каждой марки.
В результате изменения режимов охлаждения получают промежуточные варианты. Благодаря легирующим добавкам на рынке представлены жаростойкие, антифрикционные, износостойкие, коррозионностойкие и другие чугуны. Самые легкие из применяемых марок имеют показатель P=m/V равный 6,8 г/см³, у быстрорежущих сталей он достигает 8.
Типичные физические свойства и удельный вес чугуна
| Тип чугуна | Удельный вес Г/см3 | Коэффициент теплового линейного расширения a·10 -в 1/ о С, при температурах 20-100 о С | Теплоемкость в кал/Г · о С | Остаточный магнетизм в гс | Примечание, с повышением температуры: "+" — повышается; "-" — понижается |
| Белый | 7,5±0,2 | 8±2 | 0,13±0,02 | 5000±1000 | «-» |
| Серый | 7,1±0,2 | 10±2 | 0,12±0,02 | 5000±1000 | «+» |
| Ковкий | 7,3±0,1 | 11±1 | 0,12±0,02 | 5000±1000 | «-» |
Вывод
Удельный вес — это сила воздействия на подвес или поверхность, рассчитанная в ньютонах для тела из абсолютно плотного вещества, не имеющего в своем составе посторонних включений.
На практике такого состояния достичь невозможно. Лабораторная величина соотносится со строением атома, типом кристаллической решетки.
При создании марок черных и цветных металлов знание Ƴ помогает заранее вычислить плотность новой разработки. Значение необходимо в научных и промышленных отраслях, в точном конструировании, компьютерном моделировании. Установленные показатели в килограммах на кубический метр представлены в стандартах ГОСТ, для удобства расчета закупок и распределения металлопроката можно использовать специальные онлайн-калькуляторы, или зная форму полуфабриката, посчитать объем затраченного сырья по геометрической формуле. Так, при продаже арматуры применяют тоннаж, для ювелирных изделий указывают граммы.
