| Главная » Статьи » Мои статьи |
Медь - свойства, марки
Свойства медиМедь является одним из самых «древних» металлов:считается, что люди начали использовать ее для изготовления орудий труда еще в IV тыс. до н.э. Распространение меди в древности объясняется тем, что она встречается вприроде в самородном, т.е. металлическом, состоянии. В таком виде медьнаходили в нашей стране на Урале, в Америке, Японии, Китае и некоторыхдругих странах. На территории США был найден крупнейший из известныхсамородков-его масса составляла 420 т. Однако такие находки встречаютсяредко. Медь довольно легко можно получить из природных соединений руд. Когдалюди научились восстанавливать углем медные руды, а из полученногометалла изготовлять бронзу-сплав меди с оловом, в истории человечестваначался так называемый бронзовый век. Он продолжался приблизительно сконца IV тыс. до н.э. до начала I тыс. до н.э., когда началосьиспользование железных орудий. В бронзовом веке медь играла важнейшуюроль в развитии хозяйства. И в настоящее время роль меди, ее сплавов исоединений в развитии промышленности и сельского хозяйства оченьвелика. Однако сейчас приходится сталкиваться со значительной нехваткой этогометалла-запасы медных руд постепенно истощаются. Ведь медь занимает пораспространению в природе лишь 23-е место среди всех элементов: еемассовая доля в земной коре равна 0,01%. Медь - это химический элемент с порядковым номером 29, расположенный вI группе (побочной подгруппе) и 4-м периоде периодической системыэлементов Д. И. Менделеева. Латинское название меди cuprum исоответствующий ему символ Сu происходят от названия острова Кипр.Именно с этого острова в Средиземном море вывозили медь древние римлянеи греки. Что представляет собой металлическая медь? Это тяжелый розово-красныйметалл, мягкий и ковкий, плавится при температуре 1084,5°С,очень хорошо проводит электрический ток и теплоту: электрическаяпроводимость меди в 1,7 раза выше, чем алюминия, в 6 раз выше, чемжелеза, и лишь немного уступает электрической проводимости серебра. Сорта медиМедь отличается высокими теплопроводностью, электропроводностью,коррозионной стойкостью, сравнительно низкой температурой плавления.Превосходно поддается всем видам пайки. Отлично обрабатываетсядавлением в холодном и горячем состоянии, обладает хорошими литейнымисвойствами и удовлетворительно обрабатывается резанием. Свойства медиХарактеристики основных физико-механических свойств меди
В зависимости от чистоты металла, химического состава примесей и методаполучения, физико-механические свойства меди разнятся. В России медьклассифицируют по ГОСТ 859-2001 «Медь. Марки». ВЕвропе действуют стандарты EN 1254 и CR 13388. Техническую медь в зависимости от чистоты разделяют на марки: М00(99,99% Cu); М0 (99,95% Cu); М0б (99,97% Cu); М1 (99,9% Cu); М2 (99,7%Cu); М3 (99,5% Cu); М4 (99% Cu). Различие той или иной марки меди еще ив химическом составе примесей и способах ее получения, частообуславливает и область ее применения. Всего в России существует около двадцати различных марок меди,выпускаемых в зависимости от предназначения и использования. Напримерэлектролитическая — это медь не содержащая никаких примесей,лишенная кислорода и обладающая очень высокой электропроводностью.Раскисленная медь выпускается для строительства, так как не имеетводородной хрупкости и прекрасно поддается пайке и сварке. Примесями в меди являются висмут, сурьма, мышьяк, железо, фосфор исеребро. Наиболее вредны висмут и свинец. При нагреве под обработкудавлением они делают медь хрупкой (красноломкой). Висмут и свинецдопускаются в меди в количестве тысячных и даже десятитысячных долейпроцента. Сера и кислород даже в небольшом количестве приводят куменьшению пластичности, хотя сера и улучшает обрабатываемость медирезанием. Любая примесь в той или иной мере снижает электропроводность меди(очень сильно уменьшают теплопроводность и электропроводимость сурьма имышьяк), и для изготовления проводников электрического тока применяютнаиболее чистые сорта проводниковой меди марок М00к (катодная) и М00б(бескислородная), содержащие примесей не более 0,001%. Особо вредной примесью в строительстве является кислород, которыйуменьшает пластичность и прочность меди. Если медь нагревают (притермообработке или эксплуатации) в атмосфере, где есть водород, тоатомы водорода быстро диффундируют вглубь металла и восстанавливаютоксид меди Cu2O + H2 = 2Cu + H2O. Образующиеся при этом пары водысоздают высокое давление, что приводит к вздутиям, разрывам, трещинам ипористости. Особенно это вредно при высокотемпературной пайке и сварке медныхизделий, так как снижает прочность и надежность соединения. Это явлениеназывается «водородной болезнью» меди и проявляетсяпри температурах выше 400°С. При низкотемпературной (мягкой)пайке этим явлением можно пренебречь. Для предупреждения окисления, медь плавят под слоем древесного угля,или с использованием защитных газов, или в вакууме. Общепринятойпрактикой получения сортов меди, пригодных к сварке ивысокотемпературной пайке, является их раскисление, вводом в составприсадки фосфора, которая связывает кислород. Маркировка меди в российских марках: ставится буква«М» обозначающая медь. Далее идут цифрыпоказывающие степень чистоты в % (00-высокочистая, 0-чистая,1,2,3-технически чистая). Последний элемент маркировки —буква обозначающая способ изготовления меди: (к — катодная, у— катодная переплавленная, б – бескислородная, р— раскисленная, ф — раскисленная фосфором). Химсостав меди (марки)
Медь марок М1р, М2р и М3р при суммарном содержании примесей, одинаковомс медью марок М1, М2 и М3, отличается от них тем, что они более полнораскислены и содержание кислорода в них снижено от 0,05-0,08 % до0,01%. Поэтому в них дополнительно содержится от 0,002% до 0,012 %фосфора. Марка меди М1ф отличается от М1р еще большим количествомфосфора от 0.012% до 0,04%, для большего раскисления и соответственнополным отсутствием кислорода. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МЕДИ ПО ГОСТ 859 (%)
Применение меди для сантехнических и газопроводных изделийопределяется: для труб ГОСТ Р 52318, а в Европе — EN 1057;для строительных изделий ГОСТ 495-92, в Европе — EN 1172; дляфитингов ГОСТ Р 52922, ГОСТ Р 52948, ГОСТ Р 52949, в Европе EN 1254. Для строительных целей, сантехники и газоснабжения, для кровельныхработ и изготовления трубопроводов любого назначения наиболее частоиспользуют медь марок М1ф и Cu-DHP, являющиеся аналогами. Полноеотсутствие в них кислорода гарантирует отсутствие «водороднойболезни», отличную свариваемость и хорошие прочностныекачества. Эта особенность отражается на эксплуатационных качествах изделий,изготовленных из этих марок, поэтому они наиболее широко применяетсятам, где для соединения этого материала используется пайка и сварка— трубопроводы и строительство. Кроме того процесспатинирования такой меди протекает медленнее и равномернее. Для строительных целей также разрешены к применению медь марки М1р иCu-DLP, химический состав которых аналогичен. Основным отличием этихмарок от предыдущих является наличие небольшого количества в составекислорода при пониженном содержании фосфора. Поэтому М1р и Cu-DLPрекомендуется применять там, где не требуется сварка ивысокотемпературная пайка (для низкотемпературной —допустимо) из-за возможности возникновения «водороднойболезни». При этом пластичность М1р выше, чем у М1ф и Cu-DHP и гибка натрубогибах происходит легче, с меньшей опасностью повреждения трубы.Также в Европе для второстепенных изделий: водостоки, желоба, доборныеэлементы кровли разрешен к использованию сплав CuZn0,5. Наиболее употребительные марки меди, имеющие широкое применение вразных странах обозначается по разному, но имеют аналогичный состав. Страна Применение Россия Европа Германия США Япония Англия Норматив - ГОСТ 859 EN 1254 DIN 1786 ASTM B133 H3510-86 BS1172 Марка Универсал. М1ф Cu-DHP SF-Cu C12200 C1220 C106 Марка Строитель М1р Cu-DLP SW-Cu C12000 C1201 - Химический состав наиболее используемых марок медиМАРКИ МЕДИ СОДЕРЖАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ% ПРИМЕНЕНИЕ EN 1254 ГОСТ 859 Cu + Ag O P Остальное Строительство сантехника Cu-DHP М1ф 99,9 - 0,012-0,04 0,06-0,088 Все виды работ, с пайкой Cu-DLP М1р 99,9 0,01 0,005-0,012 0,07-0,08 Все виды работ без пайки CuZnN0,5 - 98 0,02 0,8 Вспомогат. изделия без пайки СРАВНИТЕЛЬНАЯ СТОИМОСТЬ МЕДИ РАЗЛИЧНЫХ МАРОК Марка М1ф Cu-DHP М1р Cu-DLP М2р SF-Cu М3р Стоимость 1 1,25 0,99 1,25 0,95 1,2 0,88 Cледует иметь ввиду, что марки меди М1ф и Cu-DHP, хоть и являютсяаналогами, но наличие примесей (т.н. «остальное») вних контролируется по разному. У марки М1ф наличие примесейконтролируется гораздо жестче и химический состав более стабилен.Поэтому для ее производства не используются лома, а только«свежевыплавленный» металл. Для производства Cu-DHP широко используются лома, так как требования попримесям менее строги. Поэтому в плане производства М1ф сложнее идороже, чем Cu-DHP. А вот рыночная цена на эти материалы складываетсяпри воздействии целого комплекса факторов, не имеющих никакогоотношения к производству. По пределу прочности обычно различают три состояния одной и той жемарки меди: мягкое — М или R220 (предел прочности 210 МПа),полутвердое — ПТ или R250 (предел прочности 250 МПа) итвердое — Т или R290 ( предел прочности 280 МПа). Имеются иболее твердые состояния меди. Состояние меди Параметр Мягкое Полутвердое Твердое Временное сопротивление, МПа 210 250 280 Относительное удлинение,% 40 20 3 Модуль упругости, МПа 10^5 0,6-0,9 0,8-1,1 1.0-1,3 При выпуске готовых изделий из меди, кроме химического составаопределяемого маркой, прочностные качества металла задаются итехнологией производства. В зависимости от наличного составаоборудования и используемой технологии, например погонажные изделияобычно получают в твердом состоянии. Для получения изделий в болеемягком состоянии производят дополнительно отжиг. Это приводит кудорожанию полутвердых и мягких труб. ГОСТ 52318 требует, что медные трубы должны выдерживать раздачу безобразования трещин и надрывов, видимых невооруженным глазом, приувеличении наружного диаметра труб: для мягкого состояния —на 25%, для полутвердого — на 15%. Разные состояния прочностии пластичности меди вызывают и разный подход при монтаже трубопроводаиз труб разной твердости. При практической работе следует также иметь в виду, что по мерестарения металла, медь в течение нескольких лет переходит в болеетвердое состояние. Поэтому оперируя листовым металлом или меднымитрубами, долгое время хранившимся на складе, для приведения их снова вмягкое состояние может потребоваться небольшой дополнительный отжиг. Влияние примесей на свойства меди
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Просмотров: 4281 | | | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Всего комментариев: 0 | |