Большая Советская Энциклопедия (МЕ) - БСЭ БСЭ

  Лит.: Смирнов В. И., Геология полезных ископаемых, 2 изд., М., 1969; Инструкция по применению классификации запасов к месторождениям медных руд, М., 1961; Минеральные ресурсы промышленно развитых капиталистических и развивающихся стран, М., 1973.

  А. С. Богатырёв.

Медные сплавы

Ме'дные спла'вы , сплавы на основе меди. М. с. — первые металлические сплавы, созданные человеком (см. Бронзовый век ). Примерно до сер. 20 в. по мировому производству М. с. занимали 1-е место среди сплавов цветных металлов, уступив его затем алюминиевым сплавам. Со многими элементами медь образует широкие области твёрдых растворов замещения, в которых атомы добавки занимают места атомов меди в гранецентрированной кубической решётке. Медь в твёрдом состоянии растворяет до 39 % Zn, 15,8 % Sn, 9,4 % Al, a Ni — неограниченно. При образовании твёрдого раствора на основе меди растут её прочность и электросопротивление, снижается температурный коэффициент электросопротивления, может значительно повыситься коррозионная стойкость, а пластичность сохраняется на достаточно высоком уровне. При добавлении легирующего элемента свыше предела растворимости образуются соединения, в частности электронные, т. е. характеризующиеся определённой электронной концентрацией (отношением суммарного числа валентных электронов к числу атомов, которое может быть равно 3 /2 , 21 /13 или 7 /4 ). Этим соединениям условно приписывают формулы CuZn, Cu5 Sn, Cu31 Sn8 , Cu9 Al4 , CuBe и другие. В многокомпонентных М. с. часто присутствуют сложные металлические соединения неустановленного состава, которые значительно твёрже, чем раствор на основе меди, но весьма хрупки (обычно в двухфазных и многофазных М. с. доля их в структуре намного меньше, чем твёрдого раствора на основе меди).

  М. с. получают сплавлением меди с легирующими элементами или с промежуточными сплавами — лигатурами, содержащими легирующие элементы. Для раскисления (восстановления окислов) широко применяют введение в расплав малых добавок фосфора (десятые доли %). М. с. подразделяют на деформируемые и литейные. Из деформируемых М. с. отливают (в изложницы или непрерывным методом) круглые и плоские слитки, которые подвергают горячей и холодной обработке давлением: прокатке, прессованию через матрицу или волочению для производства листов, лент, прутков, профилей, труб и проволоки. М. с. хорошо обрабатываются давлением, и деформированные полуфабрикаты составляют основную долю всего объёма их производства. Литейные М. с. обладают хорошими литейными свойствами, из них отливкой в земляные и металлические формы получают фасонные детали, а также декоративно-прикладные изделия и скульптуру (см. Бронза в искусстве).

  Механические свойства М. с. изменяются в широких пределах при холодной обработке давлением и при отжиге. Холодной деформацией можно увеличить твёрдость и предел прочности М. с. в 1,5—3 раза при одновременном снижении пластичности (см. Наклёп ), а последующий рекристаллизационный отжиг позволяет частично или полностью (в зависимости от температуры и его продолжительности) восстановить исходные (до деформации) свойства (см. Термическая обработка ). Смягчающий отжиг М. с. после холодной обработки давлением проводят при 600—700 °С. Большинство М. с. не подвергают упрочняющей термической обработке (закалке и старению), так как эта обработка или в принципе невозможна, если сплав при всех температурах однофазен, или величина упрочнения очень мала. Для создания термически упрочняемых М. с. используют такие легирующие элементы, которые образуют с медью или между собой интерметаллические соединения (например, CuBe, NiBe, Ni3 Al), растворимость которых в твёрдом растворе на базе меди с понижением температуры уменьшается. При закалке таких сплавов образуется пересыщенный твёрдый раствор, из которого при искусственном старении выделяются дисперсные интерметаллические соединения, упрочняющие М. с.

  М. с. подразделяют на латуни , бронзы и медно-никелевые сплавы . В латунях главной добавкой является цинк, в бронзах — любой элемент, кроме цинка и никеля. Промышленные марки выпускаемых в СССР М. с. начинаются с первых букв их названий — Л (латуни), Бр. (бронзы) и М (медно-никелевые сплавы). Легирующие элементы обозначают следующими буквами: А — алюминий, Н — никель, О — олово, Ц — цинк, С — свинец, Ж — железо, Мц — марганец, К — кремний, Ф — фосфор, Т — титан. В марке простой (двойной) латуни цифры указывают ср. содержание меди. Например, латунь Л90 содержит 90 % Cu и 10 % Zn. В марке многокомпонентной латуни первые цифры указывают среднее содержание меди, а последующие — легирующих элементов. Например, латунь ЛАН59-3-2 содержит 59 % Cu, 3 % Al и 2 % Ni (остальное цинк). В марках бронз и медно-никелевых сплавов буквы и соответствующие им цифры указывают содержание легирующих элементов. Например, бронза Бр. АЖМц10-3-1,5 содержит 10 % Al, 3 % Fe и 1,5 % Mn. Буква Л в конце марки М. с. обозначает, что он предназначен для фасонного литья (например, ЛК80-3Л). Состав, типичные механические свойства и примерное назначение М. с. приведены в таблицах 1—3. Все М. с. отличаются хорошей стойкостью против атмосферной коррозии. Кислород при комнатной температуре не действует на М. с.; окись углерода с ними не реагирует. Незагрязнённый пар, сухой или влажный действует на бронзы очень слабо. Сероводород уже при незначительной влажности и особенно при повышенных температурах сильно реагирует с М. с. Азотная и соляная кислоты действуют на латуни и оловянные бронзы очень сильно, серная — значительно слабее.

Таблица 1. — Состав, типичные механические свойства* и назначение латуней (1 Мн/м2 » 0,1 кгс/мм2 )

Марка сплава Состав Предел прочности sb , Мн/м2 Относительное удлинение d, % Твердость HB , Мн/м2 Примерное назначение Л96 95—97% Cu, остальное Zn 240 50 470 Радиаторные трубки Л90 88—91% Cu, остальное Zn 260 45 530 Листы и ленты для плакировки Л80 79—81% Cu, остальное Zn 320 52 540 Проволочные сетки и целлюлозно-бумажной промышленности, сильфоны Л68 67—70% Cu, остальное Zn 320 55 550 Изделия, получае- мые холодной штамповкой и глубокой вытяжкой Л63 62—65% Cu, остальное Zn 330 49 560 Полосы, листы, лента, проволока, трубы, прутки ЛА77-2 76—79% Cu, 1,75—2,5% Al, остальное Zn 400 55 600 Конденсаторные трубы ЛАЖ60-1-1 58—61% Cu, 0,75—1,5% Al, 0,75—1,5% Fe, 0,1—0,6% Mn,  остальное Zn 450 45 950 Трубы и прутки ЛАЖМц66-6-3-2 64—68% Cu, 6—7% Al, 2—4% Fe, 1,5—2,5% Mn,  остальное Zn 650 7 1600 Литые массивные червячные винты, гайки нажимных винтов ЛАН59-3-2 57—60% Cu, 2,5—3,5% Al, 2—3% Ni, остальное Zn 380 50 750 Трубы и прутки ЛЖМц59-1-1 57—60% Cu, 0,6—1,2% Fe, 0,5—0,8% Mn, 0,1—0,4% Al, 0,3—0,7% Sn, остальное Zn 450 50 880 Полосы, проволока, прутки и трубы ЛН65-5 64—67% Cu, 5—6,5% Ni, остальное Zn 400 65 700 Манометрические трубки, конденсаторные трубы ЛО70-1 69—71% Cu, 1—1,5% Sn, остальное Zn 350 60 590 Конденсаторные трубы, теплотехническая аппаратура ЛС74-3 72—75% Cu, 2,4—3% Pb, остальное Zn 350 50 570 Детали часов, автомобилей ЛК80-3Л 79—81% Cu, 2,5—4,5% Si, остальное Zn 300 20 1050 Арматура, подвергающаяся действию воды, детали судов ЛКС80-3-3 79—80% Cu, 2,5—4,5% Si, 2—4% Pb, остальное Zn 350 20 950 Литые подшипники и втулки

* Свойства деформируемых латуней указаны для отожжённого состояния.

Таблица 2. — Состав, типичные механические свойства* и назначение бронз (1 Мн/м2 » 0,1 кгс/мм2 )

Марка сплава Состав Предел прочности sb , Мн/м2 Относительное удлинение d, % Твердость HB , Мн/м2 Примерное назначение Бр. ОФ10-1 9—11% Sn, 0,8—1,2% P 250 3 900 Подшипники, шестерни, венцы, втулки Бр. ОФ4-0,25 3,5—4% Sn, 0,2—0,3% P 340 52 600 Трубки для манометрических пружин Бр. ОЦС5-5-5 4—6% Sn, 4—6% Zn, 4—6% P 150 6 600 Антифрикционные детали и арматура Бр. ОЦСН3-7-5-1 2,5—4% Sn, 6—9,5% Zn, 3—6% Pb, 0,5—2% Ni 180 8 600 Арматура, работающая в морской и пресной воде, в атмосфере пара Бр. А7 6—8% Al 420 70 700 Пружины и пружинящие детали Бр. АЖ9-4 8—10% Al, 2—4% Fe 600 40 1100 Шестерни, втулки, сёдла клапанов Бр. АЖМц10-3-1,5 9—11% Al, 2,4% Fe, 1—2% Mn 610 32 1300 Шестерни, втулки, подшипники Бр. АЖН10-4-4 9,5—11% Al, 3,5—5,5% Fe, 3,5—5,5% Ni 600 35 1500 Шестерни, сёдла клапанов Бр. АМц9-2 8—10% Al, 1,5—2,5% Mn 400 25 1600 Детали морских судов, электрооборудования Бр. Мц5 4,5—5,5% Mn 340 30 800 Поковки Бр. Б2 1,9—2,2% Be, 0,2—0,5% Ni 1350 1,5 3500 Пружины и пружинящие детали в авиации и приборостроении Бр. КН1-3 0,6—1,1% Si, 2,4—3,4% Ni, 0,1—0,4% Mn 600 12 1800 Направляющие втулки и другие детали ответственного назначения Бр. С30 27—33% Pb 70 5 450 Сальники

* Свойства сплавов Бр. ОФ10-1, Бр. ОЦС5-5-5, Бр. ОЦСН3-7-5-1 и Бр. С30 указаны для отливок в земляные формы, сплавов Бр. Б2 и Бр. КН1-3 — для обработанных давлением изделий, подвергнутых закалке, соответственно при 780 и 850 °С и старению соответственно при 320 °С (2 ч ) и 450 °С (4 ч ), остальных сплавов — для отожжённого состояния после обработки давлением.