Медные сплавы — латунь, бронза и мельхиор

Медные сплавы обладают свойствами материалов, которые могут использоваться во многих областях. Однако чистая медь была одним из важнейших металлов в течение последних 6000 лет. По сравнению с другими металлами, главными преимуществами являются:

  • Хорошая электропроводность
  • Высокая теплопроводность
  • Замечательное сочетание прочности и пластичности
  • Коррозионная стойкость во многих средах

Эти свойства, включая диамагнетизм , меди также присутствуют в ее сплавах. Широкий спектр легирующих элементов добавляет дополнительные желаемые свойства. Хотя многие медные сплавы имеют подходящие характеристики для различных применений, они в значительной степени заменены алюминиевыми сплавами и пластическими материалами.

Причина тому — сравнительно высокая цена на медь. Из всех видов металлов медь занимает довольно высокое место в прайс-листе. Прием меди на металлолом в Симферополе.

Тем не менее, латунь, бронза и мельхиор прочно вошли в число полезных материалов в различных отраслях, включая машиностроение.

Медный сплав — Латунь

Медные сплавы - латунь, бронза и мельхиор
Медные сплавы — латунь, бронза и мельхиор

Добавление цинка к меди укрепляет сплав из-за способности цинка растворяться. При этом повышается пластичность медного сплава, что является необычным.

Сплавы 10… 20% Zn известны как позолоченные металлы , которые используются в ювелирной промышленности и в производстве теплообменников. Сплавы с 30% цинка называются патронной латунью по довольно очевидной причине. Верхний порог содержания цинка в формуемой латуни составляет около 35%.

Добавление других легирующих элементов может еще больше улучшить свойства латуни. Sn и Al, например, повышают его коррозионную стойкость в морской воде. 

Однофазная латунь

Медные сплавы - латунь, бронза и мельхиор
Медные сплавы — латунь, бронза и мельхиор

Применение : ювелирные изделия, искусство, детали глубокой вытяжки (столовые приборы, музыкальные инструменты и т. Д.) И патроны для боеприпасов.

Однофазные латуни содержат до 37% цинка. Их называют альфа-латунью. Однофазные латуни имеют однородную кристаллическую структуру.

Такие латуни более мягкие и обладают большей пластичностью. Эти качества делают альфа-латунь пригодной для холодной обработки, волочения, гибки и т. Д.

Вышеупомянутая патронная латунь (70/30 Cu / Zn) попадает в эту категорию. Благодаря пригодности для холодного волочения, он является идеальным кандидатом для производства гильз для боеприпасов в больших количествах без высоких энергозатрат.

Устойчивость к коррозии по сравнению с латунью с более высоким содержанием цинка делает однофазную латунь пригодной для изготовления различных типов крепежа .

Двухфазная латунь

Медные сплавы - латунь, бронза и мельхиор
Медные сплавы — латунь, бронза и мельхиор

Область применения : теплообменники, конденсаторы, детали автоматических станков для резки и т. Д.

Двухфазные латуни, также известные как дуплексные латуни , содержат как фазы α, так и β. Таким образом, присутствует как структура зерна альфа, так и структура зерна бета.

Двухфазная латунь более доступна, чем однофазная латунь, из-за того, что в ней используется большее количество цинка. В то же время он более подвержен коррозии. Тем не менее, химический состав приводит к большей прочности и твердости. Таким образом, двухфазная латунь подходит для горячей штамповки и литья. Для этого типа металла можно использовать экструзию, штамповку и литье под давлением.

Наиболее часто используемые альфа-бета-латунь имеют соотношение Cu / Zn 60/40. Такие латуни известны как металлы Muntz . Для улучшения свойств материала двухфазные латуни содержат больше легирующих элементов. Небольшие количества Pb улучшают режущие свойства материала. Mn, Sn, Al, Fe и Ni оказывают значительное влияние на прочность материала.

Альфа-бета-латуни, содержащие марганец, известны как высокопрочные латуни. Они обладают отличными литейными качествами, но также используются для горячей обработки.

Латунь Alpha-beta содержит до 45% цинка. Все вышеперечисленное — это бета-латунь, но она находит гораздо меньше применения.

Медный сплав — Бронза

Хотя люди обычно знают бронзу в едином виде, существует несколько классификаций. Все бронзовые сплавы имеют разные качества в зависимости от используемых легирующих элементов.

Оловянная бронза

Медные сплавы - латунь, бронза и мельхиор
Медные сплавы — латунь, бронза и мельхиор

Применение : пружины, шайбы, монеты, бронзовые листы, детали насосов, литые детали, устойчивые к давлению, подшипники и т. Д.

Области применения зависят от% Sn, используемого в сплаве. Максимальное количество Sn в сплавах, пригодных для холодной обработки, составляет около 7%. Эти медные сплавы обладают хорошей пластичностью, но также легко закаляются.

Максимальное содержание Sn составляет около 20%. Начиная с 5% Sn, структура сплава меняется, и им требуется дополнительная термообработка . В свою очередь, это вызывает пористую структуру. Это также причина того, почему они не подходят для других методов формования, кроме литья.

Перед литьем необходимо добавить фосфор. Это помогает при раскислении. После процесса в сплаве остается около 1% фосфора, что обеспечивает большую прочность. Такие сплавы называют люминофорными бронзами .

Основное применение двухфазных оловянных бронз — изготовление различных типов подшипников . Такая структура обеспечивает хороший баланс, где α- фаза обеспечивает устойчивость к ударам и ударам, в то время как твердые и хрупкие химические соединения несут нагрузку и обеспечивают некоторую износостойкость.

Zn и Pb также иногда присутствуют в оловянных бронзах. Zn улучшает качество отливок, а также удешевляет сплав. Этот вид бронзы также известен как оружейный металл , так как в прошлом из этого материала изготавливали большие ружья.

Небольшие количества свинца помогают улучшить механические свойства бронзы при резке. Большие количества (до 25%) присутствуют в свинцовых бронзах, которые находят применение в качестве подшипниковых материалов.

Алюминиевая бронза

Применение : монеты, детали кораблей, морское оборудование, подшипники скольжения, насосы, клапаны и т. Д.

Алюминиевые бронзы имеют характеристики, аналогичные характеристикам оловянных бронз. Эти сплавы, как правило, однофазны и подходят для холодной штамповки. Это делает алюминиевую бронзу популярным материалом для изготовления монет. Содержание алюминия обычно составляет 6… 12%.

Двухфазная алюминиевая бронза находит применение в качестве литого сплава или для горячей обработки. Алюминиевая бронза с содержанием алюминия около 10% используется для изготовления гребных винтов, клапанов, насосов и т. Д. Этот металл подходит для использования в соленых условиях или вблизи моря.

Медный сплав — Мельхиор

Медные сплавы - латунь, бронза и мельхиор
Медные сплавы — латунь, бронза и мельхиор

Применение : монеты, морское оборудование, электрические устройства, теплообменники, системы охлаждения, судостроение и т. Д.

Медно-никелевые сплавы прочны и пластичны. Добавление никеля (обычно 2… 30%) к меди делает металл очень устойчивым к коррозии и придает ему превосходные свойства электропроводности.

У сплавов Cu-Ni практически отсутствует коэффициент теплового расширения при 40… 50% Ni. В то же время электрическое сопротивление составляет макс. Такой небольшой коэффициент теплового расширения присутствует до температур до 500 ° C.

Вот почему константан (сплав Cu-Ni с 45% никеля) используется в электрических устройствах, где происходят большие перепады температуры. Например, константан обычно используется в составе термопары .

Коррозионно-стойкие сплавы Cu-Ni содержат около 30% Ni вместе с небольшим количеством Fe и Mn, что делает их особенно устойчивыми в соленой воде.