al (Раздаточные материалы), страница 5

целей, ее необходимо подвергнуть огневому или электролитическому рафи-

нированию.

При огневом методе через черновую медь в пламенных отражаельных пе-

чах под давлением продувают воздух, кислород которого выжигает приме-

си. Этод метод применяют для получения меди не особенно высокой чисто-

ты и в тех случаях, когда медные руды, из которых приготовлена черно-

вая медь, содержит ничтожно малое количество благородных металлов или

не содержат их совсем. При этом способе они не извлекаются, а полнос-

тью остаются в получающейся огневой меди.

В настоящее время в большинстве случаев применяют электролитическое

рафинирование, обеспечивающее более полную очистку меди от примесей и

позволяющее более полную очистку меди от примесей и позволяющее извле-

чение благородных металлов. Используют также последовательное комбини-

рование более дешевого огневого способа с электролитическим.

При электролитическом рафинировании в ванну с электролитом опускают

аноды, в качестве которых служит подлежащая очистке медь с примесями,

и катоды-тонкие (0,5-0,7 мм) листы чистой меди. Первые соединяют с по-

ложительным полюсом, а вторые-с отрицательным. При пропускании тока

медь анода сначала переходит в электролит в виде положительно заряжен-

ных ионов, а потом осаждается на катодах, которые вынимают через каж-

дые 10-12 дней по достижении массы 60-90 кг.

Примеси, находящиеся в аноде, частично растворяются в электролите,

частично переходят в шлам-нерастворимый осадок.

Электролитную катодную медь для переплавки в проволоку, листы и дру-

гие изделия переплавляют в плавильных печах и разливают в слитки раз-

личной удобной для прокатки формы.

Если медь предназначена для изготовления медных сплавов, то катодные

листы режут на части и переплавляют с необходимым для этой цели добав-

лением легирующих элементов.

На мировом рынке в основном обращается технически чистая медь разной

степени чистоты.

Наша промышленность производит десять марок меди, отличающихся друг

от друга количеством примесей.

Марка меди................... М00 М0 М0б М1 М1р

Содержание меди, % не менее.. 99,99 99,95 99,97 99,90 99,90

Марка меди................... М2 М2р М3 М3р М4

Содержание меди, % не менее.. 99,70 99,70 99,50 99,50 99,0

Медь марок М1р, М2р и М3р при суммарном содержании примесей, одина-

ковом с медью марок М1, М2 и М3, отличается от них тем, что они более

полно раскислены-содержание кислорода в них снижено до 0,01 % вместо

0,05-0,08 %. Кроме того, в них дополнительно содержится до 0,04 % P.

Марка М0б кислорода не содержит, тогда как в марке М0 он быть в коли-

честве до 0,02 %.

Примесями в меди являются висмут, сурьма, мышьяк, железо, фосфор и

серебро. Влияние различных примесей на свойства меди неодинаково, по-

этому в контрактах описывается не только суммарное содержание приме-

сей, но приведены также предельно допустимые количества каждой из них.

Наиболее вредны в меди висмут и свинец. Они с нею образуют легко-

плавкие эвтектики, которые располагаются по границам зерна. При нагре-

ве под обработку давлением эвтектики расплавляются и делают хрупким,

неспособным воспринимать пластическую деформацию, т.е. красноломким.

Поэтому висмут и свинец допускаются в меди разной степени чистоты в

количестве тысячных и даже десятитысячных долей процента.

В зависимости от чистоты применение меди различно. Поскольку любая

примесь в той или иной мере снижает электропроводность, то для изго-

товления проводников электрического тока (проводов, шин, контактов и

др.) применяют преимущественно наиболее чистую медь марок М00 и М0.

Менее чистую медь применяют для разных целей, используя ее основные

положительные свойства: высокую теплопроводность и коррозионную стой-

кость.

Большое количество меди идет на изготовление сплавов на ее основе и

для легирования других цветных сплавов, например медноникелевых, мед-

носеребряных и др. При этом более чистые сорта меди (М0, М1, М2) при-

меняют для получения сплавов высокой чистоты и высококачественных, об-

рабатываемых давлением, а менее чистые-для деформируемых сплавов обыч-

ного качества (М3) и для литейных сплавов (М3, М4).

Технически чистую медь поставляют или в виде катодных листов, или в

виде полуфабрикатов-слитков, предназначенных для дальнейшего передела

прокаткой. Поставляют также и готовые медные изделия, полученные ли-

тьем (отливки разной формы и назначения) и главным образом методами

обработки давлением-проволоку, листы, ленты, полосы и др.

Наиболее широко применяемыми в народном хозяйстве являются медные

сплавы двух типов, носящие общее групповое название латуней и бронз.

В каждой из этих групп содержатся сплавы разного химического состава,

обладающие различными свойствами.

Л а т у н я м и называют сплавы меди с цинком. Различают двухкомпо-

нентные латуни, состоящие только из меди, цинка и неизбежных примесей,

и многокомпонентные латуни, в которые дополнительно введены еще один

или несколько легирующих элементов для придания тех или иных свойств.

Первые латуни часто называют простыми, а вторые-специальными.

Двухкомпонентные латуни. Предел растворимости цинка в меди при ком-

натной температуре равен 39 %. При повышении температуры он снижается

и при 905 C становится равным 32 %. Латуни, содержащие цинка менее

39 %, имеют однофазную структуру твердого раствора цинка в меди; их

называют -латунями.

Если вводят большое количество цинка, то появляется вторая более

сложная -фаза. Структура сплавов становится двухфазной. Их называют

( + )-латунями.

В практически применяемых латунях количетво цинка не превышает 45 %.

В пределах этого содержания цинк сильно изменяет свойства сплавов.

Цинк повышает прочность и пластичность меди.

Максимальной пластичностью обладает -латунь, содержащая 30 % Zn.

Прочность ее сравнительно низкая. Резкое снижение пластичности наблю-

дается при переходе через границу растворимости цинка в меди, когда

сплав становится двухфазным и представляет собой механическую смесь -

и -кристаллов. Максимальная прочность достигается в сплавах с 45% Zn,

но пластичность при этом становится невысокой. Дальнейшее повышение

содержание цинка приводит к резкому снижению прочности без повышения

пластичности, поэтому в практике такие сплавы не используют.

________________________________________________________

| | | Механические свойства |

| Сплав | Содержание |____________________________|

| | цинка, % | Временное | Относител. |

| | | сопротивление | удлинение |

| | | кГ/мм | % |

|______________|____________|_______________|____________|

| | | | |

| Медь.........| - | 19 | 22 |

| | | | |

| -латунь.....| 30 | 28 | 40 |

| | | | |

| ( + )-латунь.| 45 | 42 | 7 |

| | | | |

| -латунь | 50 | 6 | 3 |

|______________|____________|_______________|____________|

Коррозионная стойкость латуней в атмосферных условиях оказывается

средней между стойкостью элементов, образующих сплав, т.е. цинка и ме-

ди.

Латуни обладают высокими технологическими свойствами. Из них получа-

ют хорошие отливки, так как они обладают хорошей жидкотекучестью и ма-

лой склонностью к ликвации. Одновременно с этим латуни легко поддаются

пластической деформации и поэтому основное их количество идет на изго-

товление катанных полуфабрикатов-листов, полос, лент, проволоки и раз-

ных профилей.

Особенностью обработки латуней давлением является то, что для обра-

ботки в холодном состоянии (тонкие листы, проволока, калиброванные

профили) используют -латунь с содержанием цинка до 32 %, так как она

при комнатной температуре имеет высокую пластичность и малую проч-

ность. При повышении температуры до 300-700 C ее пластичность уменьша-

ется, поэтому в горячем состоянии ее обрабаывать нет смысла. Для этой

цели целесообразно использовать или -латунь с большим содержанием

цинка (до 39 %), которая при нагреве переходит в двухфазное состояние

+ , или еще лучше ( + )-латунь. Обьясняется это тем, что менее плас-

тичная при комнатной температуре -фаза при высоких температурах ста-

новится более пластичной, чем -фаза.

Цинк более дешевый материал по сравнению с медью, поэтому его введе-

ние в сплав одновременно с повышением механических, технологических и

антифрикационных свойств приводит к снижению стоимости-латунь дешевле

меди. Электропроводность и теплопроводность латуни ниже, чем меди.

Поскольку содержание меди и цинка решающим образом влияет на все

свойства латуней, его отражают в наименовании марки. Марка латуни сос-

тавляется из буквы Л, указывающей тип сплава-латунь, и двузначной ци-

фры, характеризующей среднее содержание меди. Количество цинка не от-

ражают, так как его легко определить по разности от 100 %. Например,

марка Л80-латунь, содержащая 80 % Cu и 20 % Zn.

Классификация латуней дана в таблице.

____________________________________________________________________

| | | Химический состав, % | Механические свойства |

| Сплав |Марка |______________________|__________________________|

| |сплавов| |примеси, не| Временное | Относител. |

| | | медь | более |сопротивление| удлинение, |

| | | | | кГ/мм | % |

|__________|_______|__________|___________|_____________|____________|

| | | | | | |

| Томпак | Л96 | 95-97 | 0,2 | 24 | 50 |

| | Л90 | 88-91 | 0,2 | 26 | 45 |

| | | | | | |

|Полутомпак| Л85 | 84-86 | 0,3 | 28 | 45 |

| | Л80 | 79-81 | 0,3 | 32 | 52 |

| | | | | | |

| Латунь | Л70 | 69-72 | 0,2 | 32 | 55 |

| | Л68 | 67-70 | 0,3 | 32 | 55 |

| | Л63 | 62-65 | 0,5 | 33 | 49 |

| | Л60 | 59-62 | 1,0 | - | - |

|__________|_______|__________|___________|_____________|____________|

Остальное-цинк.

Контролируемыми примесями в медноцинковых сплавах являются свинец,

железо, сурьма, висмут и фосфор, а в марке Л70 еще дополнительно-мышь-

як, олово и сера. Их вредное влияние на латунь такое же, как и в чис-

той меди-они делают ее хрупкой при горячей обработке давлением.

Все двухкомпонентные латуни хорошо обрабатываются давлением. Их пос-

тавляют в виде труб и трубок разной формы сечения, листов, полос, лен-

ты, проволоки и прутков различного профиля.

Латунные изделия с большим внутренним напряжением (например, нагар-

тованные) подвержены растрескиванию. При длительном хранении на возду-

хе на них образуются продольные и поперечные трещины. Чтобы избежать

этого, перед длительным хранением необходимо снять внутреннее напряже-

ние, проведя низкотемпературный отжиг при 200-300 C.

Многокомпонентные латуни. Количество марок многокомпонентных лату-

ней, естественно, больше, чем двухкомпонентных, так как в них варьи-

руется не только содержание цинка, но также наименование и количество

входящих легирующих элементов.

Наименование специальной латуни отражает ее легирование. Так, если

она легирована железом и марганцем, то ее называют железомарганцевой,

если алюминием-алюминиевой и т.д.

Марку этих латуней составляют следующим образом: первой, как в прос-

тых латунях, ставится буква Л, вслед за ней-ряд букв, указывающих, ка-

кие легирующие элементы, кроме цинка, входят в эту латунь; затем через

дефисы следуют цифры, первая из которых характеризует среднее содержа-

ние меди в процентах, а последующие-каждого из легирующих элементов в

той же последовательности, как и в буквенной части марки. Порядок букв

и цифр устанавливается по содержанию соответствующего элемента: снача-

ла тот, которого больше, а далее по нисходящей закономерности. Содер-

жание цинка определяется по разности от 100%. Например, марка 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 %.

Основными легирующими элементами в многокомпонентных латунях явля-

ются алюминий, железо, марганец, свинец, кремний, никель. Они по-раз-

ному влияют на свойства латуней.

М а р г а н е ц повышает прочность и коррозионную стойкость, осо-

бенно в сочетании с алюминием, оловом и железом.

О л о в о повышает прочность и сильно повышает сопротивление корро-

зии в морской воде. Латуни, содержащие олово, часто называют морскими

латунями.

Н и к е л ь повышает прочность и коррозионную стойкость в различных

средах.