Пайка металлов и сплавов, медные сплавы

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Медь и медные сплавы

1.1 Медь, основные характеристики и свойства

Чистая медь имеет розовато-красный цвет, плотность ее 8,93 г/см³, температура плавления 1083 °С. Кристаллизуется в кубической гранецентрированной решетке и полиморфных превращений не имеет. Благодаря высокой электропроводности около половины всей произведенной меди используют в электро- и радиотехнической промышленности для изготовления проводников, монтажных и обмоточных проводов, токопроводящих деталей приборов, аппаратов, в электровакуумной технике. Как конструкционный материал медь не используется из-за высокой стоимости и низких механических свойств. Она обладает высокими антикоррозийными свойствами как при нормальных атмосферных условиях, так в пресной и морской воде и других агрессивных средах. Однако медь не устойчива в аммиаке и сернистых газах.

Механические свойства меди: в отожженном состоянии ув = 250 МПа, д = 45-60%, твердость 60 НВ, предел прочности составляет 150…200 МПа, относительное удлинение - 15…25%. Поэтому в качестве конструкционного материала медь применяется редко. Повышение механических свойств достигается созданием различных сплавов на основе меди.

Медь легко поддаётся обработке давлением и пайкой. Обладая невысокими литейными свойствами, медь тяжело режется и плохо сваривается. На практике медь используется в виде прутков, листов, проволоки, шин и труб.

Бескислородная М0 (0,001% O₂) и раскисленная М1 (0,01% О₂) медь широко применяется в электронике, электровакуумной технике, в электротехнической промышленности.

Сплавы, содержащие в своём составе медь, обладают высокими антикоррозийными свойствами, хорошо сопротивляются износу и имеют высокие технические и механические характеристики.

Медь бывает разных марок: М00, М0, М1, М2 и М3. Марки меди определяются чистотой её содержания. Медь марок М00 (0,01% примесей), М0 (0,05%) и М1 (0,1%) используется для изготовления проводников электрического тока, медь М2 (0,3%) - для производства высококачественных сплавов меди, МЗ (0,5% ) - для сплавов обыкновенного качества.

медь сплав латунь бронза

Таблица 1

Марка меди	М00	М0	М0б	М1	М1р	М2	М2р	М3	М3р	М4
Процентное содержание меди	99,99	99,95	99,97	99,90	99,90	99,70	99,70	99,50	99,50	99,00

В меди марок М1р, М2р и М3р содержится 0,01% кислорода им 0,04% фосфора. В составе меди марок М1, М2 и М3 процентное содержание кислорода составляет 0,05-0,08%.

Марка М0б характеризуется полным отсутствием кислорода. Процентное содержание кислорода в марка МО составляет до 0,02%.

Как примеси влияют на свойства меди

В зависимости от того, как примеси взаимодействую с медью, они подразделяются на три группы:

Примеси, которые образуют с медью твёрдые растворы - никель, сурьма, алюминий, цинк, железо, олово и др. Эти примеси оказывают существенное влияние на электропроводность и теплопроводность меди, снижая их. Ввиду этого в качестве проводников тока используют медь М0 и М1, в состав которых входит не более 0,002 As и 0,002 Sb. Горячая обработка давлением затрудняется, если в ней содержится сурьма.

Примеси, которые практически не растворяются в меди - висмут, свинец и др. Практически не влияют на электропроводность меди, но затрудняют её обработку давлением.

Хрупкие химические соединения, образующиеся в примеси меди с серой и кислородом. Кислород, входящий в состав меди, в значительной мере снижает её прочность и уменьшает электропроводимость. Сера способствует улучшению обрабатываемости меди резанием. [8]

1.2 Получение меди

В настоящее время медь получают из сульфидных руд, содержащих медный колчедан (_CuFeS2). Обогащенный концентрат медных руд (содержащий 11-35% Сu), сначала обжигают для снижения содержания серы, а затем плавят на медный штейн. Цель плавки на штейн - отделение сернистых соединений меди и железа от рудных примесей. Штейны содержат до 16-60% Сu. Медные штейны переплавляют в медеплавильном конвертере с продувкой воздухом и получают черновую медь, содержащую 1 -2% примесей железа, цинка, никеля мышьяка и др. Черновую медь рафинируют для удаления примесей. Содержание меди после рафинирования возрастает до 99,5-99,99% (медь первичная - технически чистая). Чистая медь имеет 11 марок (МООб, МОб, М1б, М1у, М1, М1р, М1ф, М2р, МЗр, М2 и МЗ). Суммарное количество примесей в лучшей марке МООб - 0,01%, а в марке МЗ - 0,5%

Чистую медь применяют для электротехнических целей и поставляют в виде полуфабрикатов - проволоки, прутков лент листов, полос и труб. Из-за малой механической прочности чистую медь не используют как конструкционный материал, а применяют ее сплавы с цинком, оловом, алюминием, кремнием, марганцем, свинцом Легирование меди обеспечивает повышение ее механических, технологических и эксплуатационных свойств. Различают три группы медных сплавов: латуни, бронзы, сплавы меди с никелем.

Медь -- лучший материал высокой проводимости. По электропроводимости среди всех металлов она стоит на втором месте после серебра; обладает высокими механическими и технологическими свойствами (хорошо поддается прокатке и волочению до тончайших размеров, пайке, противостоит коррозии). Наибольшую электропроводность имеет чистая медь. Присадки других элементов к меди понижают ее электропроводность.

Для электротехнических целей применяют наиболее чистую техническую медь марок М0к (99,95%) и М1к (99,9 %) по ГОСТ 859--78. Из нее изготовляют изолированную и неизолированную проволоку, ленту, листы, шины.

Особый интерес для использования в качестве скользящих контактов представляют проводниковые сплавы меди: для коллекторов применяют кадмиевую медь, а для контактных колец -- бериллиевую бронзу и сплав купаллой (0,3--1,0% Сг, 0,1% Ag, остальное -- медь). Бериллиевые и кадмиевые бронзы применяют для скользящих контактов с особенно большим числом включений и выключений.

1.3 Медные сплавы, классификация и маркировка

Медные сплавы в большинстве подразделяются на бронзы и латуни.

Бронзы в свою очередь подразделяются на оловянные (сплавы меди с оловом) и безоловянные (сплавы меди с алюминием, железом, марганцем, никелем и др.)

Латунями называются сплавы меди с цинком, в которых могут содержаться также и другие элементы (кремний, алюминий, железо, марганец, свинец).

Маркировка медных сплавов производится с помощью букв, обозначающих элемент, и цифр, указывающих среднее содержание этого элемента в процентах. Обозначения элементов:

· О- олово,

· А- алюминий,

· Ц- цинк,

· Ф- фосфор,

· С- свинец,

· Ж- железо,

· Н- никель,

· К- кремний,

· Мц- марганец.

Маркировка бронз начинается с букв Бр, а латуней - с буквы Л.

Например,БрФ10Ж4Н4Лобозначает бронзу безоловянную, содержащую10% Al, 4% Fe, 4% Ni,остальное - Cu. Буква Лв конце маркировки безоловянных бронз ставится для того, чтобы отличить литейный сплав от деформируемого, если их маркировка совпадает.

Оловянные бронзы обозначаются аналогично безоловянным, например: БрО5С25.

Ее химический состав:

· олово - 5%,

· свинец - 25%,

· остальное - Cu.

Обозначение латуни: например, ЛЦ38Мц2С2- означает, что эта латунь имеет следующие химический состав:

· 38% Zn,

· 2% Mn,

· 2% Pb,

· остальное Cu.

Основное преимущество медных сплавов состоит в том, что они обладают высокой коррозийной стойкостью, тепло- и электропроводностью, хорошим сопротивлением износу, низким коэффициентом трения, хорошей притираемостью в паре с другими более твердыми металлами, хорошо работают при отрицательных температурах до минус 250 °С. Они немагнитны, легко полируются и обрабатываются резанием.

Недостаток медных сплавов - высокая плотность и низкие свойства при повышенных температурах. [8]

1.4 Другие сплавы меди

Известны также другие сплавы меди, например:

· французское золото -- с оловом и цинком

· абиссинское золото -- с цинком изолотом

· северное золото -- салюминием, цинком и золотом

· «цыганское золото» (рандоль) -- сбериллием

· мельхиор -- сникелем

· константаниманганин -- смарганцеми никелем

· нейзильбер -- с никелем и цинком (отнем. Neusilber-- «новое серебро») -- сплав меди с 5--35%никеляи 13--45%цинка. Благодаря содержанию цинка сплав несколько дешевле аналогичного по внешнему виду и механическим свойствам мельхиора. Характеризуется коррозионной устойчивостью, повышенной прочностью и упругостью при деформации, удовлетворительной пластичностью в горячем и холодном состоянии. Имеет серебристый цвет. Легируют свинцом для лучшей механической обработки.

Далее рассмотрим наиболее популярные сплавы меди - латуни и бронзы.

2. Латуни

2.1 История и происхождение названия

Несмотря на то, что цинк был открыт только в XVI веке, латунь была известна уже древним римлянам. Они получали её, сплавляя медь с галмеем, то есть с цинковой рудой.

Путём сплавления меди с металлическим цинком, латунь впервые была получена в Англии, этот метод13 июля1781 года запатентовал Джеймс Эмерсон (британский патент №1297). ВXIX веке в Западной Европеи России латунь использовали в качестве поддельного золота.

Во времена Августав Римелатунь называлась орихалк (aurichalcum - буквально «златомедь»), из нее чеканились сестерциии дупондии. Орихалк получил название от цвета сплава, похожего на цвет золота.

2.2 Физические свойства

· Плотность -- 8300--8700 кг/мі

· Удельная теплоёмкость при 20°C -- 0,377 кДж·кг^?1·K^?1

· Удельное электрическое сопротивление-- (0,07-0,08)·10^?6Ом·м

· Температура плавления латуни в зависимости от состава достигает 880--950 °C. С увеличением содержания цинка температура плавления понижается. Латунь достаточно хорошо сваривается (однако нельзя сваривать латунь сваркой плавлением -- можно, например, контактной сваркой) и прокатывается. Хотя поверхность латуни, если не покрыта лаком, чернеет на воздухе, но в массе она лучше сопротивляется действию атмосферы, чем медь. Имеет жёлтый цвет и отлично полируется.

· Медь с цинком образуют кроме основного б-раствора ряд фаз электронного типа в, г, е. Наиболее часто структура латуней состоит из б- или б+в'- фаз: б-фаза-- твёрдый раствор цинка в меди с кристаллической решёткой меди ГЦК, а в'-фаза-- упорядоченный твёрдый раствор на базе химического соединения CuZn с электронной концентрацией 3/2 и примитивной элементарной ячейкой.

· При высоких температурах в-фаза имеет неупорядоченное расположение ([ОЦК]) атомов и широкую область гомогенности. В этом состоянии в-фаза пластична. При температуре ниже 454--468 °C расположение атомов меди и цинка в этой фазе становится упорядоченным, и она обозначается в'. Фаза в' в отличие от в-фазы является более твёрдой и хрупкой; г-фаза представляет собой электронное соединение Cu₅Zn₈.

· При содержании цинка до 30% возрастают одновременно и прочность, и пластичность. Затем пластичность уменьшается, вначале за счёт усложнения б-- твёрдого раствора, а затем происходит резкое её понижение в связи с появлением в структуре хрупкой в'-фазы. Прочность увеличивается до содержания цинка около 45%, а затем уменьшается так же резко, как и пластичность.

· Большинство латуней хорошо обрабатывается давлением. Особенно пластичны однофазные латуни. Они деформируются при низких и при высоких температурах. Однако в интервале 300--700°C существует зона хрупкости, поэтому при таких температурах латуни не деформируют.

· Двухфазные латуни пластичны при нагреве выше температуры в'-превращения, особенно выше 700°C, когда их структура становится однофазной (в-фаза). Для повышения механических свойств и химической стойкости латуней в них часто вводят легирующие элементы:алюминий(Al),никель(Ni),марганец(Mn),кремний(Si) ит.д.

2.3 Классификация латуней

В зависимости от содержания цинка различают альфа-латуни и альфа+бета-латуни. Однофазные альфа-латуни (до 35% цинка) хорошо деформируются в горячем и холодном состояниях. В свою очередь двухфазные альфа+бета-латуни (до 47- 50% цинка) малопластичны в холодном состоянии. Их обычно подвергают горячей обработке давлением при температурах, соответствующих области альфа- или альфа+бета-фаз. По сравнению с альфа-латунью двухфазные латуни обладают большей прочностью и износостойкостью при меньшей пластичности. Двойные латуни нередко легируют алюминием, железом, магнием, свинцом или другими элементами. Такие латуни называют специальными или многокомпонентными. Легирующие элементы (кроме свинца) увеличивают прочность (твердость), но уменьшают пластичность латуни. Содержание в латуни свинца (до 4%) облегчает обработку резанием и улучшает антифрикционные свойства. Алюминий, цинк, кремний и никель увеличивают коррозионную стойкость латуни. Добавление в латунь железа, никеля и магния повышает ее прочность.

Однофазные латуни характеризуются высокой пластичностью; в'-фаза очень хрупкая и твёрдая, поэтому двухфазные латуни имеют более высокую прочность и меньшую пластичность, чем однофазные. Латунь, в состав которой входит 2-20% цинка, называется томпак или красная латунь. Если содержание цинка равно 20-36%, то такая латунь называется жёлтой. Латуни, с более чем 45% цинка в своём составе, применяются крайне редко.

Таблица 2. Классификация простых латуней

Сплав	Марка	Состав сплава, %
		Медь	Примеси, не более
Томпак	Л96	95-97	0,2
	Л90	88-91	0,2
Полутомпак	Л85	84-86	0,3
	Л80	79-81	0,3
Латунь	Л70	69-72	0,2
	Л68	67-70	0,3
	Л63	62-65	0,5
	Л60	59-62	1,0

Простые латуни легко поддаются обработке давлением. Обычно, они поставляются в виде труб и трубок, отличающихся по форме сечения, в виде лент, полос, проволоки, листов. Для изделий из латуни, обладающих высоким внутренним напряжением, характерно растрескивание, которого можно избежать, если перед длительным хранением провести отжиг при низких температурах (200-300 °C).

Специальные латуни

Многокомпонентные латуни представлены в большей разновидности, чем простые.

Маркировка специальных латуней начинается с заглавной буквы «Л», после которой обозначается последовательность легирующих элементов сплава (за исключением цинка) и их процентное содержание, начиная с преобладающего в сплаве элемента. Количество цинка определяется в соответствии с разницей от 100%.

Легирующие элементы латуни, среди которых основными являются кремний, марганец, свинец алюминий, железо и никель, оказывают существенное влияние на свойства латуней:

Олово способствует повышению прочности и коррозийной стойкости латуней в морской воде;

Марганец (особенно сочетаясь с оловом, железом и алюминием), а также никель повышают устойчивость сплава к коррозии и его прочность;

Свинец, входящий в состав сплава, ухудшает его механические свойства, обеспечивая при этом лёгкость в обработке резанием, поэтому латуни, которые предполагают дальнейшую обработку с помощью станков-автоматов, имеют именно свинец в качестве основного легирующего элемента;

Содержание кремния в сплавах из латуни негативно сказывается на их прочности и твёрдости. Однако если латуни легированы одновременно свинцом и кремн6ием, их антифрикционные свойства повышаются, и такие латуни могут заменить более дорогостоящие сплавы (например, оловянные бронзы).

Специальные латуни применяются:

Деформируемые латуни ЛАЖ60-1-1 применяются в качестве прутков, труб, ЛЖМц59-1-1 и ЛС59-1 в качестве труб, прутков, полос, проволоки

По технологическому признаку латуни, как и все сплавы цветных металлов, подразделяют на литейные и деформируемые. Литейные латуни предназначены в основном для изготовления фасонных отливок, их поставляют в виде чушек.

Таблица 3. Применение деформируемых латуней

Марка	Предел прочности растяжения ув,МПа	Относительное удлинение дв, %	Твердость, НВ	Назначение
Деформируемые латуни
Л90 Л80 Л68	260 320 320	45 52 55	53 53' 55	Детали трубопроводов, фланцы, бобышки Теплообменные аппараты, работающие при температуре 250°C
		Литейные латуни
ЛС59-1Л	200	20	80	Втулки, арматура, фасонное литье
ЛМцС58-2-2	350	8	80	Антифрикционные детали -- подшипники, втулки
ЛМцЖ55-3-1	500	10	100	Гребные винты, лопасти, их обтекатели, арматура, работающая до 300 °С
ЛА67-2,5	400	15	90	Коррозионностойкие детали
ЛАЖМц-66- 6-3-2	650	7	160	Червячные винты, работающие в тяжелых условиях

2.4 Свойства литейных латуней

Литейные латуни - это, как правило, многокомпонентные сплавы. Комплексное легирование позволяет улучшить не только их механические свойства и коррозионную стойкость, но и специальные литейные свойства. Основные легирующие компоненты латуней -- алюминий, кремний, марганец, свинец, железо. Кремний повышает механические и литейные свойства латуней. Алюминий повышает прочностные свойства, коррозионную стойкость и жидкотекучесть. Марганец аналогично алюминию влияет на прочность и коррозионную стойкость латуней, но несколько снижает ее жидкотекучесть. Добавка свинца улучшает главным образом антифрикционные свойства латуней и их обрабатываемость резанием. Специальные литейные латуни отличаются хорошими механическими, технологическими и коррозионными свойствами. Отливки из них могут быть получены литьем в земляные формы, в кокиль, центробежным литьем (детали, имеющие ось вращения), литьем под давлением. Многие литейные латуни обладают высокими антифрикционными свойствами. Механические свойства отливок сильно зависят от способа литья; лучший комплекс свойств получается при литье в кокиль. Из литейных латуней легче получать герметичные отливки, чем из оловянных бронз, которые могут выдерживать высокие давления.

Основным недостатком большинства латуней по сравнению с бронзами является их пониженная коррозионная стойкость в некоторых средах (морская вода и др.), связанная с обесцинкованием латуни и коррозионным разрушением изделий. Однако имеются марки литейных латуней (кремнистая ЛЦ16К4 и др.), которые не уступают по коррозионным свойствам бронзам и являются полноправными заменителями дефицитных оловянных бронз. Многокомпонентные литейные латуни с большим количеством -фазы склонны к сезонному растрескиванию при наличии остаточных напряжений. Для устранения этого недостатка отливки необходимо отжигать при низких температурах. [3]

2.5 Маркировка литейных латуней

Литейные латуни маркируются буквой Л. После буквенного обозначения основного легирующего элемента (цинк) и каждого последующего ставится цифра, указывающая его усредненное содержание в сплаве. Например, латунь ЛЦ23А6Ж3Мц2 содержит 23% цинка, 6% алюминия, 3% железа, 2% марганца.

Марки литейных латуней по ГОСТ 17711-93:

ЛЦ40Мц3Ж, ЛЦ40Мц3А, Л38Мц2С2;

Свинцовая латунь - ЛЦ40С, ЛЦ40Сд;

Марганцовистая латунь - ЛЦ40Мц1,5;

Алюминиевая латунь - ЛЦ30А3;

Кремнистая латунь - ЛЦ16К4;

Оловянно-свинцовая латунь - ЛЦ25С2;

Алюминиево-железо-марганцовая латунь - ЛЦ23А6ЖЗМц2;

Кремнисто-свинцовая латунь - ЛЦ14К3С3;

Марганцово-свинцово-кремнистая латунь - ЛЦ37Мц2С2К.

2.6 Химический состав литейных латуней

К литейным латуням относятся латуни типа ЛС, ЛК, ЛА, ЛАЖ, ЛАЖМц.

ЛЦ40Мц3Ж: Сu - 53,0...58,0 %,Fe - 0,5...1,5 %,Мn - 3,0...4,0 %, остальное Zn; примеси, не более 1,7 % (0,5 % Pb; 0,l % Sb; 0,2 % Si; 0,5 % Ni; 0,5 % Sn; 0,5 % Al; 0,05 %Р).

ЛЦ40Мц3А: Сu - 55,0...58,5 %, Мn - 2,5...3,5 %, Al - 0,5...1,5 %, остальное Zn; примеси, не более 1,5 % (0,2 % Pb; 0,05 % Sb; 0,2 % Si; l,0 % Ni; 0,5 % Sn; 1,0 % Fе; 0,03 % P).

ЛЦ38Мц2С2: Сu - 57,0...60,0 %,Рb - 1,5...2,5 %, Мn - 1,5...2,5 %, остальное Zn; примеси, не более 2,2 % (0,8 % Fe; 0,l % Sb; 0,4 % Si; l,0 % Ni; 0,5 % Sn; 0,8 % Al; 0,050,5 % P).

ЛЦ40С: Сu - 57,0...61,0 %, Рb - 0,8...2,0 %, остальное Zn; примеси, не более 2,0 % (0,8 % Fe; 0,05% Sb; 0,3 % Si; l,0 % Ni; 0,5 % Sn; 0,5 % Mn).

ЛЦ40Сд: Сu - 58,0...61,0 %,Рb - 0,8...2,0 %, остальное Zn; примеси, не более 1,5 % (0,5 % Fe; 0,05 % Sb; 0,2 % Si; l,0 % Ni; 0,3 % Sn; 0,2 % Al; 0,2 %Mn).

ЛЦ40Мц1,5: Сu - 57,0...60,0 %, Мn - 1,0...2,0 %, остальноеZn; примеси, не более 2,0 % (l,5 % Fe; 0,1 % Sb; 0,1 % Si; l,0 % Ni; 0,5 % Sn; 0,7 % Pb; 0,03% P).

ЛЦ30А3: Сu - 66,0...68,0 %,Al - 2,0...3,0 %, остальное Zn; примеси, не более 2,6 % (0,8 % Fe; 0,l % Sb; 0,3 % Si; 0,3 % Ni; 0,7 % Sn; 0,7 % Pb; 0,05 % P; 0,5%Mn). [4]

Базовой диаграммой состояния для латуней является система Cu-Zn (рис.1). В этой системе имеется необычная зависимость растворимости цинка в меди от температуры, при температуре 902 °С она составляет 32,5% и в отличие от многих других систем, с понижением температуры растворимость увеличивается, достигая максимальных значений 39% при 454 °С. При дальнейшем понижении температуры растворимость цинка в меди мало изменяется, поэтому для оценки фазового состава латуней используют значение предельной растворимости цинка в твердой меди (39%).

В соответствии с фазовым составом различают однофазную -латунь, двухфазную +-латунь и-латунь (рис.1). Механические свойства латуней определяются свойствами фаз. Фаза- мягкая, малопрочная, но высокопластичная. Высокотемпературная -фаза также достаточно пластична. При температурах ниже 454...468 °С -фаза переходит в упорядоченное состояние: --'. Фаза' в отличие от -фазы является более твердой и хрупкой; -фаза представляет собой твердый раствор на основе электронного соединения Cu₅Zn₈; она отличается очень высокой хрупкостью, и ее присутствие в промышленных конструкционных сплавах исключено. В этом главная причина того, что медно-цинковые сплавы, содержащие более 50 % Zn, не нашли применения в промышленности.

Рис. 1. Диаграмма состояния системы Cu-Zn и температурные интервалы:

1 - нагрева под обработку давлением;

2 - рекристаллизационного отжига;

3-отжига для уменьшения остаточных напряжений

В соответствии со свойствами фаз в системе Cu-Zn-латуни - мягкие и высокопластичные сплавы; но прочностные свойства их невелики; -латуни - прочные и твердые сплавы, но отличаются высокой хрупкостью. В двухфазных +- латунях с увеличением содержания -фазы в структуре прочностные свойства повышаются, а пластичность понижается. По мере увеличения содержания цинкавозрастает от 200 до 300 МПа в однофазной областии до 450 МПа в двухфазной -+. Пластичность увеличивается от 30 до 50 % и проходит через максимум в сплавах, содержащих ~ 30 % Zn, а затем (в двухфазной области) резко понижается из-за появления в структуре сплавов хрупкой '-фазы.

Сплавы системы Cu-Zn кристаллизуются в узком температурном интервале (50...60 °С). Этот факт в значительной мере определяет их литейные свойства. Из-за малого интервала кристаллизации латуни обладают хорошей жидкотекучестью и дают плотные отливки с небольшой пористостью (главным образом в осевой части отливки).

Узкий температурный интервал кристаллизации определяет также склонность к образованию столбчатой структуры и транскристаллизации. Они мало склонны к ликвационным явлениям; отливки из литейных латуней получаются более однородными по свойствам в различных сечениях по сравнению с отливками из оловянных бронз.

Цинк, имея низкую температуру кипения и высокую упругость пара, частично испаряется в процессе плавки и оказывает раскисляющее воздействие на латуни. Благодаря самозащитному действию паров цинка латуни имеют небольшую склонность к газонасыщению, что способствует получению плотных отливок. Отливки из литейных латуней обладают высокой герметичностью и способны выдерживать давление до 30...40 МПа.

Литейные латуни как правило:

· Коррозионно-стойкие;

· обычно с хорошими антифрикционными свойствами;

· хорошие механические, технологические свойства;

· с хорошей жидкотекучестью;

· имеют малая склонность к ликвации.

Широкое применение латуней в технике объясняется их хорошими литейными свойствами, высокими механическими и антикоррозионными свойствами, относительной дешевизной. Литейные латуни применяются для изготовления фасонных отливок. Латуни применяют для литья под давлением -- латунь ЛЦ40Сд. Наилучшей жидкотекучестью среди латуней обладает латунь ЛЦ16К4, что позволяет получать методом литья тонкостенные детали сложной формы. Из латуней ЛЦ40С, ЛЦ16К4 и некоторых других получают фасонные детали сложной формы с хорошими поверхностями, которые не требуют обработки резанием. Многокомпонентные литейные латуни (типа ЛЦ23Л6Ж3Мц2 и др.) отличаются высокой стойкостью против износа при работе на трение и применяются для изготовления изделий (подшипников, втулок, вкладышей и т.п.), для которых характерны высокие удельные нагрузки и сравнительно большие скорости вращения. Из литейных латуней легче получать герметичные отливки, чем из оловянных бронз, которые могут выдерживать высокие давления.

Таблица 4. Применение литейных латуней

Марка	Области применения
ЛЦ40Мц3Ж	Арматура в судостроении, работающая до 300° С; простые по конфигурации детали ответственного назначения; гребные винты и лопасти для судов с металлическим корпусом (кроме судов, предназначенных для службы в тропиках)
ЛЦ40Мц3А	Детали несложной конфигурации
ЛЦ38Мц2С2	Конструкционные детали и арматура судов; антифрикционные детали несложной конфигурации (втулки, вкладыши, ползуны, арматура вагонных подшипников)
ЛЦ40С	Фасонные отливки арматуры, втулок и сепараторов шариковых и роликовых подшипников, детали приборов, электроаппаратов, корпуса кранов, тройники и др.
ЛЦ40Сд (для литья под давлением)	Для литья под давлением деталей арматуры (втулки, тройники, переходники, сепараторы подшипников), работающих в среде воздуха и пресной воде
ЛЦ40Мц1,5	Детали простой формы, работающие при ударных нагрузках; детали узлов трения, работающие в условиях спокойной нагрузки при температурах не выше 60° С
ЛЦ30А3	Коррозионно-стойкие детали, применяемые в судостроении и машиностроении
ЛЦ16К4	Детали приборов и арматуры сложной конфигурации, работающие при температуре 250°С и подвергающиеся гидровоздушным испытаниям; детали, работающие в среде морской воды при условии обеспечения протекторной защиты (шестерни, детали узлов трения и др.)
ЛЦ14К3С3	Детали подшипников, втулки
ЛЦ25С2	Штуцеры гидросистем автомобилей
ЛЦ23А6Ж3Мц2	Детали ответственного назначения, работающие при высоких удельных нагрузках. При изгибе, а также антифрикционные детали (нажимные винты, гайки нажимных винтов, венцы червячных колес, втулки и др.)
ЛЦ37Мц2С2К	Антифрикционные детали, арматура

3. Бронзы

3.1 Определение, история возникновения и названия

Бронза -- сплав меди, обычно с оловом в качестве основного легирующего компонента, но к бронзам также относят медные сплавы с алюминием, кремнием, бериллием, свинцом и другими элементами, за исключением цинка (это латунь) и никеля (это мельхиор). Как правило, в любой бронзе в незначительных количествах присутствуют добавки: цинк, свинец, фосфор и др.

Традиционную оловянную бронзу человек научился выплавлять ещё в начале Бронзового века и очень длительное время она широко использовалась; даже с приходом века железа бронза не утрачивала своей важности (в частности вплоть до XIX века пушки изготавливались из пушечной бронзы). [1]

Название «бронза» происходит от итал. bronzo, которое, в свою очередь, вероятно произошло либо от персидского слова «berenj», означающего «медь» [2], либо от названия города Бриндизи, из которого этот материал доставлялся в Рим.

Плотность бронзы в зависимости от марки (и включения примесей) составляет 7800-8700 кг/мі; температура плавления 930--1140 °C;

3.2 Классификация и маркировка бронз

По основному легирующему элементу бронзы делятся на оловянные, и безоловянные (алюминиевые, кремнистые, бериллиевые, свинцовые и др). Бронзы обладают хорошими литейными свойствами, хорошо обрабатываются давлением и резанием. Большинство бронз отличаются высокой коррозионной стойкостью и, кроме того, широко используются как антифрикционные сплавы.

По технологическому признаку бронзы делят на деформируемые и литейные.

Маркируются бронзы буквами Бр, за которыми показывается содержание легирующих элементов в %. Обозначения легирующих элементов и отличия в марках деформируемых и литейных сплавов у бронз такие же, как у латуней.

Например, деформируемая бронза БрОФ 6,5-0,4 содержит 6,5% олова и 0,4% фосфора, а литейная бронза БрОЗЦ7С5Н - 3% олова, 7% цинка, 5% свинца, менее 1% никеля.

Особенно широкое применение в машиностроении имеют оловянные бронзы. Они обладают высокими механическими (ув= 150-350 МПа; д = 3- 15%; 60-90 НВ) и антифрикционными свойствами, коррозионной стойкостью, хорошо отливаются и обрабатываются резанием.

По структуре оловянные бронзы, подобно латуням, бывают однофазными и двухфазными. Обычно вторая фаза выделяется при содержании олова больше 7-9%. Однофазные оловянные бронзы, имеющие высокую пластичность, используются в качестве деформируемых, двухфазные - в качестве литейных. Для улучшения качества в оловянную бронзу вводят свинец, повышающий антифрикционные свойства и обрабатываемость; цинк, улучшающий литейные свойства; фосфор, повышающий литейные, механические и антифрикционные свойства.

Литейные оловянные бронзы БрО5Ц5С5, БрО6Ц6С2, БрО10Ф1 и др. применяют для получения деталей машин, работающих в условиях морской и пресной воды, для изготовления антифрикционных деталей (вкладышей подшипников скольжения). Литейные оловянные бронзы имеют самую низкую усадку и наилучшую жидкотекучесть среди всех медных сплавов.

Деформируемые оловянные бронзы обладают высокой пластичностью и упругостью. Из них изготовляют прутки, трубы, ленты. Бронзу БрОФ6,5-1,5 применяют для изготовления пружин, мембран, антифрикционных деталей; БрОЦ4-3, БрОЦС4-4-2,5 для производства плоских и круглых пружин, антифрикционных деталей. [5]

Бронзы обладают высокой стойкостью против коррозии, хорошими литейными и высокими антифрикционными свойствами и обрабатываемостью резанием. Для повышения механических характеристик и придания особых свойств бронзы легируют железом, никелем, титаном, цинком, фосфором. Введение марганца способствует повышению коррозионной стойкости, никеля - пластичности, железа -- прочности, цинка - улучшению литейных свойств, свинца -- улучшению обрабатываемости.

Оловянная бронза -- сплав меди с оловом (медь преобладает), один из первых освоенных человеком сплавов металлов. Она обладает значительно большей, по сравнению с чистой медью (освоенной ранее бронзы), твёрдостью, достаточной прочностью и более легкоплавка. Открытие бронзы сыграло огромную роль в освоении металлов человеком. Олово в любых марках О. бронзы всегда является вторым по количеству и основным легирующим компонентом сплава (тогда как медь -- первым); третье место отводится дополнительным добавкам: свинцу, цинку, мышьяку и др., присутствие которых вовсе не обязательно.

Наиболее древние бронзовые артефакты были обнаружены русским археологом Николаем Веселовским в 1897 году в районе реки Кубань (т.н. Майкопская культура). Бронза майкопских курганов в основном представлена сплавом меди с мышьяком. Постепенно знания о прочном и пластичном металле распространились на Ближний Востоки Египет. Здесь, после перехода к оловянно-медному сплаву, бронза обрела положение одного из важнейших декоративных материалов.

3.3 Свойства оловянной бронзы

Оловянная бронза (кроме марок с низким содержанием олова -- т.н. деформируемой бронзы) с трудом поддается обработке давлением (ковка, штамповка, прокатка и пр.), резанием и заточке. Благодаря этому бронза в целом -- литейный металл, и по литейным качествам не уступает любому другому металлу. Она обладает очень малой усадкой -- 1%, тогда как усадка латуней и чугуна составляет около 1,5%, а стали -- более 2%. Поэтому, несмотря на склонность к ликвациии сравнительно невысокую текучесть, бронзы успешно применяют для получения сложных по конфигурации отливок, включая художественное литьё. Благодаря ликвации сплавы с содержанием олова выше 5 % имеют в структуре эвтектоидную составляющую Э(), состоящую из мягкой и твердой фаз. Такое строение является благоприятным для деталей типа подшипников скольжения: мягкая фаза обеспечивает хорошую прирабатываемость, твердые частицы создают износостойкость. Поэтому оловянные бронзы являются хорошими антифрикционными материалами.

Цинка добавляют не более 10% (в этом количестве он почти не изменяет свойств бронз, но делает их дешевле); бронза с добавлением цинка называется «адмиралтейской бронзой» и обладает повышенной коррозионной стойкостью в морской воде. Свинец и фосфор улучшают антифрикционные свойства бронзы и её обрабатываемость резанием и давлением.

Классической маркой бронзы, применяемой издревле и до сих пор для литья колоколов, является колокольная бронза: 80% меди и 20% олова с разбросом соотношения 3%. Его недостатком является повышенная хрупкость, которой способствует большое содержание олова. В маркировке сплава на то, что это бронза указывает Бр, далее следует обозначение добавок, а после их процентное содержание. Например: БрО5 -- бронза на основе меди с добавкой 5% олова. Ц -- цинк, С -- свинец, Ф -- фосфор. Наиболее распространены следующие (литейные) марки: БрО5, БрО19, БрОФ10-1, БрОЦ8-4, БрОЦ10-2 и ковкая БрОС5-25.

Оловянные бронзы подразделяются на деформируемые и литейные.

В деформируемых бронзах содержание олова не должно превышать 6 %, для обеспечения необходимой пластичности, БрОФ6,5-0,15.

В зависимости от состава деформируемые бронзы отличаются высокими механическими, антикоррозионными, антифрикционными и упругими свойствами, и используются в различных отраслях промышленности. Из этих сплавов изготавливают прутки, трубы, ленту, проволоку.

Основной литейных оловянных бронз являются системы Cu-Snи Cu- Sn-Zn- (Pb).Широкое применение нашли в промышленности оловянные бронзы, содержащие олова не более 10..12% и редко - 18..20%. Для этих бронз характерны широкий температурный интервал кристаллизации и значительная растворимость олова в твердом состоянии.

Наиболее вредными примесями оловянных бронз являются алюминий и кремний. Сотые доли процента этих элементов снижают механические свойства и способствуют увеличению растворимости водорода.

Оловянные литейные бронзы из-за большого интервала кристаллизации обладают умеренной жидкотекучестью. Минимальная жидкотекучесть соответствует концентрации олова 10.12%. В оловянных бронзах образуется значительная усадочная пористость и очень небольшая усадочная раковина, что обусловливает малую линейную усадку (0,8%) при литье в песочные формы, обеспечивает четкое воспроизведение рельефа формы в сложных отливках при художественном литье, а также в отливках с резкими переходами от толстых сечений к тонким. Отливки в кокиль более плотны, линейная усадка увеличивается до 1,4%. В большинстве случаев горячеломкость отливок невелика и вызывается главным образом наружной коркой.

Для получения литых деталей применяют в основном стандартные литейные оловянные бронзы в чушках, а для изделий ответственного назначения - высокооловянные бронзы, выплавляемые из первичных (чистых) металлов. Отливка из оловянных бронз в чушках дешевле, но их механические свойства несколько ниже, чем механические свойства отливок, выполненных из первичных металлов.

Из литейных оловянных бронз получают главным образом литые детали, работающие под давлением или в условиях трения. Литейные оловянные бронзы, БрО3Ц7С5Н1, БрО4Ц4С17, применяются для изготовления пароводяной арматуры и для отливок антифрикционных деталей типа втулок, венцов червячных колес, вкладышей подшипников.

Марки и применяемость оловянных литейных бронз, предназначенных для изготовления отливок по ГОСТ 613-79, твердость по Бринеллю определяют по ГОСТ 9012-59. [8]

Оловянные бронзы применяются в химической промышленности и в качестве антифрикционных материалов благодаря высоким антикоррозийным и антифрикционным свойствам.

Легирующие элементы оловянных бронз - фосфор, цинк, никель. Цинк, входящий в состав оловянных бронз в количестве до 10%, служит для того, чтобы стоимость бронз стала меньше. Фосфор и свинец способствуют повышению антифрикционных свойств бронзы и улучшают их обрабатываемость резанием.

Литейные оловянные бронзы применяются:

Деформируемые бронзы - БрОФ6,5-0,4; БрОЦ4-3; БрОЦС4-4-2,5 - используются в качестве пружин, антифрикционных деталей, мембран

Литейные бронзы - БрО3Ц12С5, БрО3Ц12С5, БрО4Ц4С17 - используются в антифрикционных деталях, арматуре общего назначения

В настоящее время существует ряд марок бронз, не содержащих олова. Это двойные или чаще многокомпонентные сплавы меди с алюминием, марганцем, железом, свинцом, никелем, бериллием и кремнием. Величина усадки при кристаллизации у всех этих бронз более высокая, чем у оловянных.

Деформируемые оловянные бронзы подразделяются на оловянные фосфористые, оловянно-цинковые, оловянно-цинково-свинцовые.

Деформируемые оловянные бронзы (БрОФ6 5-04, БрОЦ4 - 3, БрОЦС4 - 4-25) имеют однофазную структуру (а-твердый раствор), поскольку содержат до 7% Sn. Полуфабрикаты (лента, проволока, прутки) поставляются как в нагартованном, так и отожженном виде. По усталостным характеристикам они уступают лишь бериллиевой бронзе.[15]

Деформируемые оловянные бронзы обладают высокой пластичностью и упругостью. Из них изготовляют прутки, трубы, ленты. Бронзу БрОФ65 - 1 5 применяют для изготовления пружин, мембран, антифрикционных деталей; БрОЦ4 - 3, БрОЦС4 - 4 - 2 5 для производства плоских и круглых пружин, антифрикционных деталей. Для облегчения обработки давлением бронзы подвергают отжигу при температуре 700 - 750 С и последующему быстрому охлаждению. Деформируемые оловянные бронзыБрОФ6 5 - 0 4; БрОФ6 5 - 0 15; БрОФ8 - 03 отличаются высокими механическими, коррозионными и антифрикционными свойствами. Наиболее существенным показателем этих бронз является высокая усталостная прочность в агрессивных средах.[16]

Наиболее существенным показателем деформируемых оловянных бронз является высокая усталостная прочность в коррозионных средах. Усталостная прочность растет при увеличении содержания олова до 4 %, а далее - в меньшей степени.

В выпускаемых промышленностью деформируемых оловянных бронзах, кроме олова, содержится также фосфор или цинк. Цинк целиком входит в твердый раствор, так что сплав в отожженном состоянии однофазен. В литом состоянии в матрице а-твердого раствора имеются включения обогащенной оловом фазы.

В древности иногда использовался сплав меди с мышьяком -- мышьяковистая бронза, в некоторых культурах использование мышьяковистой бронзы даже предшествовало выплавке оловянной. Использовались и сплавы, в которых мышьяком замещалась лишь часть олова.

Таблица 5. Механические свойства и назначение оловянных бронз

Марка	Предел прочности ув, МПа	Относительное удлинение дв, %	Твердость, НВ	Назначение
БрОЦНЗ- 7-5-1	210	5	60	Детали арматуры (клапаны, задвижки, краны), работающие на воздухе, в пресной воде, масле, топливе, паре и при температуре 250?С
БрОЦС5- 5-5	180	4	60	Антифрикционные детали и арматура
БрАЖ9-4 БрАЖ9-4Л	500-700 350-450	4-6 8-12	160 90-100	Арматура трубопроводов для различных сред (кроме морской воды) при температуре до 250°С
БрАМц9-2Л	400	20	80	Детали, работающие в морской воде (винты, лопасти)
БрБ2	900-1000	2-4	70-90	Пружины, пружинящие контакты приборов и т.п.
БрАМц10-2 БрОФ10-1	500 250	12 1-2	110 100	Подшипники скольжения

По некоторым свойствам безоловянные бронзы превосходят оловянные. Алюминиевые, кремниевые и особенно бериллиевые бронзы-- по механическим свойствам, алюминиевые-- по коррозионной стойкости, кремнецинковые -- по текучести. Алюминиевая бронза благодаря красивому золотисто-жёлтому цвету и высокой коррозионной стойкости иногда также применяется как заменитель золота для изготовления бижутерии и монет [13].

Прочность алюминиевой и бериллиевой бронзы может быть увеличена при помощи термической обработки.

Также необходимо упомянуть сплавы меди и фосфора. Они не могут служить машиностроительным материалом, поэтому их нельзя отнести к бронзам. Однако они являются товаром на мировом рынке и предназначаются в качестве лигатуры при изготовлении многих марок фосфористых бронз, а также и для раскисления сплавов на медной основе.

Рис. 2. Диаграмма состояния системы Cu-Sn (а) и зависимость механических свойств бронзы от содержания олова (б)

Безоловянные бронзы- это двойные или многокомпонентные бронзы без олова, в состав которых входя такие элементы как марганец, алюминий, свинец, железо, никель, кремний, бериллий. Безолованные бронзы делятся на литейные и деформируемые.

В свою очередь, литейные безоловянные бронзы подразделяют на четыре группы:

· алюминиевые

· марганцевые

· свинцовые

сурьмянистые (ГОСТ 493-79).

Безоловянные бронзы по механическим, коррозионным и антифрикционным свойствам превосходят оловянные.

Безоловянные бронзы имеют высокие механические, антикоррозионные и антифрикционные свойства, а также обладают рядом специальных свойств: высокой электропроводностью, теплопроводностью и паростойкостью. Из них изготавливают детали различной ответственной арматуры.

Твердость по Бринеллю определяют в соответствии с ГОСТ 9012-59.

Алюминиевые бронзы,БрАЖ9-4, БрАЖ9-4Л, БрАЖН10-4-4.

Наибольшее распространение в литейном производстве получили алюминиевые бронзы. Они имеют хорошую коррозионную стойкость в пресной и морской воде, хорошо противостоят разрушению в условиях кавитации, обладают меньшим, чем оловянные бронзы, антифрикционным износом.

Сплавы Cu-Al кристаллизуются в узком температурном интервале(46° С), что приводит к последовательному затвердеванию и образованию в отливках столбчатой структуры, в результате чего ухудшается пластичность. В связи с этим все алюминиевые бронзы содержат добавки железа (1..4% мас. доли). Железо и марганец устраняют склонность алюминиевых бронз к образованию крупнозернистой структуры, повышают механические свойства.

Бронзы с содержанием алюминия до 9,4% имеют однофазное строение - твердого раствора. При содержании алюминия 9,4…15,6% сплавы системы медь - алюминий двухфазные и состоят из - и- фаз.

Оптимальными свойствами обладают алюминиевые бронзы, содержащие 5…8% алюминия. Увеличение содержания алюминия до 10…11% вследствие появления - фазы ведет к резкому повышению прочности и сильному снижению пластичности. Дополнительное повышение прочности для сплавов с содержанием алюминия 8…9,5% можно достичь закалкой.

Положительные особенности алюминиевых бронз по сравнению с оловянными:

· меньшая склонность к внутрикристаллической ликвации;

· большая плотность отливок;

· более высокая прочность и жаропрочность;

· меньшая склонность к хладоломкости.

Основные недостатки алюминиевых бронз:

· значительная усадка;

· склонность к образованию столбчатых кристаллов при кристаллизации и росту зерна при нагреве, что охрупчивает сплав;

· сильное газопоглощение жидкого расплава;

· самоотпуск при медленном охлаждении;

· недостаточная коррозионная стойкость в перегретом паре.

Для устранения этих недостатков сплавы дополнительно легируют марганцем, железом, никелем, свинцом.

Из алюминиевых бронз изготавливают относительно мелкие, но высокоответственные детали типа шестерен, втулок, фланцев литьем и обработкой давлением. Из бронзы БрА5 штамповкой изготавливают медали и мелкую разменную монету.

Алюминиевые бронзыобладают высокими технологическими и механическими свойствами, коррозийной стойкостью в условиях тропического климата и в морской воде. Для глубокой штамповки на практике используют однофазные бронзы, двухфазные бронзы применяются в виде фасонного литья и подвергают горячей деформации.

Алюминиевые бронзы, обладая более низкими литейными свойствами в сравнении с оловянными бронзами, способствуют более высокой плотности отливок.

Алюминиевые бронзы обладают повышенной по сравнению с оловянными бронзами усадкой при затвердеванию, что требует особых технологических приемов при производстве фасонных отливок; склонны к газонасыщению и окислению при неблагоприятных условиях плавки и заливки; более склоны к трещинообразованию при затрудненной усадке; обладают высокой гигроскопичностью, то затрудняет получение фасонных отливок сложной конфигурации из-за образующихся в них оксидов алюминия. Алюминиевые бронзы обладают более высокой жидкотекучестью, меньшей склонностью к дендритной ликвации.

Кремнистые бронзы, БрКМц3-1, БрК4, применяют как заменители оловянных бронз. Они немагнитны и морозостойки, превосходят оловянные бронзы по коррозионной стойкости и механическим свойствам, имеют высокие упругие свойства. Сплавы хорошо свариваются и подвергаются пайке. Благодаря высокой устойчивости к щелочным средам и сухим газам, их используют для производства сточных труб, газо- и дымопроводов.

Кремний, входящий в состав бронзы (до 3,5%), повышает её пластичность и прочность. В сочетании с марганцем и никелем коррозийные и механические свойства кремнистых бронз повышаются. Они широко применяются при работе в агрессивной среде, для изготовления пружинящих деталей, которые должны работать при температуре до 2500 °C.

Бериллиевые бронзы, БрБ2, являются высококачественным пружинным материалом. Растворимость бериллия в меди с понижением температуры значительно уменьшается. Это явление используют для получения высоких упругих и прочностных свойств изделий методом дисперсионного твердения. Готовые изделия из бериллиевых бронз подвергают закалке от 800^oС, благодаря чему фиксируется при комнатной температуре пересыщенные твердый раствор бериллия в меди. Затем проводят искусственное старение при температуре 300…350 ^oС. При этом происходит выделение дисперсных частиц, возрастают прочность и упругость. После старения предел прочности достигает 1100…1200 МПа. [13]

Для бериллиевых бронз характерны высокие характеристики упругости, предела текучести и временного сопротивления, устойчивы к коррозии. Применяются в электронной технике, для пружинящих контактов, мембран, деталей, которые работают на износ.

Свинцовые бронзы представляют собой сплавы, состоящие из включения свинца, который практически не растворяется в меди, и кристаллов меди. Высокие антифрикционные свойства свинцовых бронз позволяют применять их для изготовления деталей, которые работают в условиях больших скоростей и повышенного давления (вкладыши подшипников скольжения). За счёт высокой теплопроводности, свинцовые бронзы БрС30 способствуют отведению теплоты, возникающей при трении.

БрС30 используют как высококачественный антифрикционный материал. По сравнению с оловянными бронзами имеют более низкие механические и технологические свойства.

Свинцовые бронзы чрезвычайно склонны к гравитационной ликвации, что требует применения специальных мер при литье - диспергирования, ускоренного охлаждения. Эти бронзы почти в 4 раза превосходят оловянные подшипниковые сплавы по теплопроводности и имеют более высокие рабочие температуры.

3.4 Применение безоловянных бронз

Безоловянные бронзы применяются:

Алюминиевые бронзы - БрАЖ9-4, БрАЖН10-4-4, БрА9Ж3Л, БрА10Ж3Мц2 - применяются для обработки давлением, в качестве деталей химической аппаратуры, арматуры и антифрикционных деталей

Кремниевые бронзы - БрКМц3-1- применяются в качестве проволоки для пружин, лент, арматуры

Бериллиевая бронза - БрБ2 - используется как прутки, проволоки для пружин, ленты, полосы

Свинцовая бронза - БрС30- применяется в антифрикционных деталях [8]

Сплавы меди с никелем.

Медноникелевые сплавы -- это сплавы на основе меди, в которых основным легирующим компонентом является никель. По назначению их подразделяют на конструкционные и электротехнические сплавы.

Куниалu(медь - никель -алюминий) содержат 6--13% никеля, 1,5-3%

алюминия, остальное -- медь. Куниали подвергают термической обработке (закалка - старение). Куниали служат для изготовления деталей повышенной прочности, пружин и ряда электромеханических изделий.

Нейзильберы (медь - никель - цинк) содержат 15% никеля, 20% цинка, остальное - медь. Нейзильберы имеют приятный белый цвет, близкий кцвету серебра. Они хорошо сопротивляются атмосферной коррозии; применяют в приборостроении и производстве часов.

Мельхиоры (медь -- никель и небольшие добавки железа и марганца до 1%) обладают высокой коррозионной стойкостью, в частности в морской воде. Их применяют для изготовления теплообменных аппаратов, штампованных и чеканных изделий.

Капель (медь - никель 43% -- марганец 0,5%) - специальный сплав с высоким удельным электросопротивлением, используемый в электротехнике для изготовления электронагревательных элементов.

Константан (медь -- никель 40% -- марганец 1,5%) имеет такое же назначение, как и манганин. [1]

4. Пайка. Определение

Пайкой называется образование соединения с межатомными связями путем нагрева соединяемых материалов ниже температуры их плавления, смачивания их припоем, затекания припоя в зазор и последующей его кристаллизации (ГОСТ 17325--79).

При пайке автономного плавления паяемого материала не происходит, так как процесс осуществляется при нагреве до температуры ниже температуры его солидуса. Однако паяемый металл контактирует с припоем в ином агрегатном (жидком) состоянии.

4.1 Материалы, применяемые при пайке

К технологическим материалам при пайке относятся такие, компоненты которых входят в состав образующегося паяного соединения,-- припои и контактные или барьерные покрытия.

По ГОСТ 17325--79 припоем называют материал для пайки и лужения с температурой плавления ниже температуры плавления паяемых материалов.

К вспомогательным материалам относятся такие, компоненты которых непосредственно не входят в состав образующегося паяного соединения, но участвуют в его образовании. К ним относятся паяльные флюсы, активные и инертные газовые среды, вещества, ограничивающие растекание припоя (стоп-материалы), и др.

4.2 Припои

Припои по их образованию подразделяют на две группы -- готовые и образующиеся при работе.

Готовые припои. Наиболее широкое применение при пайке нашли готовые припои. Готовые припои классифицируют по следующим признакам (ГОСТ 19250--73): по величине их температурного интервала плавления; степени расплавления при пайке; основному или наиболее дефицитному компоненту, способности к самофлюсованию; способу изготовления и виду полуфабрикатов.

Температурный интервал плавления припоя -- важнейший классификационный признак. Такой интервал ограничен температурой начала (солидус) и конца (ликвидус) плавления припоя. По температуре конца расплавления припои разделяют на пять классов: особолегкоплавкие (t_ПЛ<145 °С); легкоплавкие (145 °Спл<450 °С); среднеплавкие (450 °Cпл< 1100 °С); высокоплавкие (1100пл<1850 °С); тугоплавкие (t_пл> 1850 °С).

Число различных припоев, разработанных к настоящему времени, весьма велико и продолжает непрерывно увеличиваться, что обусловлено повышением требований, предъявляемых к механическим и служебным свойствам паяных соединений, и необходимостью улучшения паяемости существующих и новых материалов.

Классификация готовых припоев по степени их автономного расплавления. По степени автономного расплавления при пайке припои подразделяют на полностью и частично расплавляемые. Ранее применяли главным образом припои полностью расплавляемые при пайке. Исключение составляли припои, применяемые в стоматологической технике, и частично расплавляемые припои с широким интервалом затвердения, которые использовали главным образом при абразивной пайке.

Также припои делятся:

По способу изготовления:

· Литые

· Тянутые

· Прессованные

· Измельченные

· Штампованные

По виду полуфабриката:

Листовые, ленточные, трубчатые, фасонные, порошковые, композиционные…