Продажа цветного металлопроката

Купить прокат цветных металлов

Форма входа

Категории раздела

Поиск

Статистика

Главная » Статьи » Мои статьи

Медь - свойства, марки

Свойства меди


Медь 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 меди


Медь 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 меди


Характеристики основных физико-механических свойств меди

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           
Плотность8920-8940 кг/м³
Температура плавления1084°С
Температура кипения меди2595°С
Скрытая теплота плавления208 Дж/г
Теплопроводность при 20–100°С394 Вт/м К
Удельная теплоемкость при 20–100°С385 Дж/кг К
Температурное расширения при 0–100°С1,63 -1,71 *10*-5 1/К
Удельное сопротивление при 20–100°С1,67-1,72 *10*3 Ом м
Предел прочности мягкой меди210–220 МПа
полутвердой240-250 МПа
твердой меди280–360 МПа
Относительное удлинение мягкой меди40%
полутвердой20%
твердой меди3%
Твердость ( Бринелль) НВ мягкой меди45 МПа
твердой меди110 МПа
Модуль упругости трубы мягкой меди6000-9000 МПа
полутвердой8000-11000 МПа
твердой меди10000-13000 МПа
Температура горячей деформации750-1050°С
Температура литья1150–1250°С
Линейная усадка2,1 %

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)

                                                                                           
Марка медиМ00М0М1М2М3
Чистота9,9999,9599,9099,7099,50


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 (%)
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       
МаркаCu+AgBiSbAsFeNiPbSnSZnOP
М1ф99,900,0010,0020,0020,0050,0020,0050,0020,0050,005-0,04
М1р99,900,0010,0020,0020,0050,0020,0050,0020,0050,0050,010,012
М199,900,0010,0020,0020,0050,0020,0050,0020,0040,0040,05-
М299,700,0020,0050,010,050,20,010,050,01-0,07-
М399,500,0030,050,010,050,020,050,050,01-0,08-


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 меди


МАРКИ 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


  • Алюминий повышает коррозионную стойкость меди, уменьшает окисляемость ипонижает электропроводность и теплопроводность меди.
  • Бериллий понижает электропроводность меди, повышает механическиесвойства и резко уменьшает окисляемость меди при повышенныхтемпературах.
  • Висмут при повышенном содержании делает медь хрупкой; наэлектропроводность меди висмут заметного влияния не оказывает.
  • Железо повышает механические свойства меди, резко снижаются еёэлектропроводность, теплопроводность и коррозионная стойкость.
  • Кислород является вредной примесью, так как при повышенном егосодержании заметно понижаются механические, технологические икоррозионные свойства меди.
  • Водород оказывает разрушительное воздействие на медь, содержащуюкислород. Такая медь делается хрупкой и растрескивается, вследствиеобразования водяных паров реакции водорода с закисью меди.
  • Мышьяк значительно понижает электропроводность и теплопроводность, нозначительно повышает жаростойкость меди.
  • Свинец заметного влияния на электропроводность и теплопроводность медине оказывает, но сильно улучшает её обрабатываемость резанием.
  • Серебро не оказывает влияния на технические свойства меди, мало влияетна её электропроводность и теплопроводность.
  • Сурьма значительно понижает электропроводность и теплопроводность меди.
  • Сера и селен незначительно влияют на электропроводность итеплопроводность меди, заметно снижают пластичность. Под влиянием серыи селена значительно улучшается обрабатываемость меди резанием.
  • Фосфор значительно понижает электропроводность и теплопроводность меди,но положительно влияет на механические свойства и свариваемость,повышает жидкотекучесть.
  • Теллур на электропроводность меди значительного влияния не оказывает.
Категория: Мои статьи | Добавил: cvetmet (04.03.2014)
Просмотров: 2666 | Теги: медь, химсостав меди, химсостав, свойства меди | Рейтинг: 5.0/10
Всего комментариев: 0

Copyright MyCorp © 2017
Бесплатный хостинг uCoz