МЕДЬ И СПЛАВЫ НА ЕЕ ОСНОВЕ

Свойства меди. Технически чистая медь имеет высокие показатели элетропроводности, пластичности и коррозионной стойкости. Плотность меди 8,9 г/см³, температура плавления 1083⁰С, удельное электричес­кое сопротивление 0,017*10-6 Ом*м. Эти качества делают медь лучшим проводниковым металлом.

Технически чистую медь маркируют в зависимости от количества примесей. Все примеси резко снижают электропроводность, поэтому в качестве проводникового металла применяют исключительно медь марок М0 и М1. Марки технически чистой меди приведены ниже:

Марка меди ................... М0 М1 М2 М3 М4

Содержание меди, %, не менее 99,95 99,9 99,7 99,5 99,0

В машиностроении широко используют сплавы на основе меди - латуни и бронзы.

ПРОИЗВОДСТВО МЕДИ

. Медь получают из руд, содержание Cu в кото­рых составляет не более 1-3%, поэтому процесс производства меди на­чинают с их обогащения.

Основным является пирометаллургический (огневой) способ пере­работки медных руд. При этом способе в процессе плавки сернистые руды освобождают от серы и железа и получают промежуточный продукт

- штейн, содержащий 20-50% Cu. Затем из жидкого штейна методом про­дувки воздухом в конвертере получают так называемую черновую медь. Ее очищают от примесей огневым и электролитическим рафинированием.

Огневое рафинирование основано на окислении примесей, так как Переработка штейна протекает в два периода. В конвертор загружают кусковой кварц, заливают расплавленный штейн и продувают его воздухом. Воздух, энергично перемешивая штейн, окисляет сульфиды меди и железа.

2 FeS + 3O₂ = 2FeO + 2SO₂ + 940000 Дж.

2CuS + 3O₂ = 2Cu₂O + 2SO₂ + 775000 Дж.

При этом закись меди, благодаря обменному взаимодействию, вновь превращается в сульфид:

Cu₂O + FeS = Cu₂S + FeO

Образовавшаяся закись меди способствует появлению в конверторе металлической меди по реакции:

Cu₂S + 2 Cu₂O = 6Cu + SO₂

Поэтому в первом периоде идет практически окисление только железа, а закись железа шлакуется кварцем:

2FeO + SiO₂ = 2FeO · SiO₂

Первый период заканчивается, когда в продуваемом штейне окислится сернистое железо. После этого удаляют шлак и продолжают продувку без добавки штейна и кварца. Воздух окисляет теперь только Cu₂S и образовавшаяся закись меди способствует появлению в конвертере металлической меди по реакции:

Cu₂S + 2 Cu₂O = 6Cu + SO₂

Второй период заканчивается, когда в конвертере весь штейн превращается в медь, на что обычно уходит 2-3 часа. В конвертере и во втором периоде образуется небольшое количество богатого медью шлака, который остается в нем после выливания черновой меди и перерабатывается в следующем цикле. Конверторные шлаки первого периода направляют для переработки в отражательные печи.

Таблица 10.2. Химический состав и область применения меди

они имеют большее сродство с кислородом, чем медь. При этом получа­ют медь со степенью чистоты 99,5-99,7%. Электролитическое рафиниро­вание обеспечивает получение меди со степенью чистоты не менее 99,9%, поэтому 95% всей вырабатываемой меди получают этим способом (после огневого рафинирования).

Производство меди (как и алюминия) является более энергоемким и трудоемким, чем производство чугуна и стали, поэтому медь и алю­миний дороже, чем черные металлы.

Латуни. Латунями называют­ся сплавы меди с цинком.

Латуни, содержащие только медь и цинк, называются двойными. Для повышения механических характеристик и придания латуням специ­альных свойств они легируются различными элементами. Такие латуни называются сложными. Для повышения коррозионной стойкости латуней в сплав вводят олово, для улучшения механических свойств - кремний, марганец, никель и алюминий. Железо измельчает зерно, повышает тем­пературу рекристаллизации и сообщает латуням магнитные свойства.

В зависимости от применяемых добавок в марках латуни за буквой Л ставят дополнительные буквы, обозначающие: А - алюминий; Ж - же­лезо; К - кремний, Мц - марганец; Н - никель; С - свинец. Первые две цифры обозначают содержание меди, а все остальные, отделенные дефисом,- среднее содержание легирующих элементов. Марки латуне;ЛК, ЛКС, ЛМ_ЦС, Л63, Л68, ЛМ_ЦС58-2-2, ЛАЖ60-1-1.

Из двойных латуней наибольшее распространение получили латуни марок Л62 и Л68. Благодаря высокой пластичности детали из них (ста­каны, патрубки, прокладки, уплотнительные шайбы) изготовляют глубо­кой вытяжкой из листов и лент. Однофазные сложные латуни также об­ладают высокой пластичностью. Двухфазные латуни, например, ЛС59-1, содержащие 40% Zn и 1% Pb, применяют для изготовления деталей горя­чей штамповкой или отливкой с последующей обработкой на станках.

На железнодорожном транспорте латунь используют как материал для вкладышей подшипников скольжения, втулок, арматуры и изготовле­ния различных деталей в устройствах связи, СЦБ и автоматики.

Бронзы. Бронзами называются сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием, свинцом или бериллием. Они могут дополнительно легиро­ваться никелем, марганцем, железом и другими элементами. Наиболее распространены оловянистые бронзы.

Бронзы обладают незначительной усадкой, не превышающей 1%, хо­рошей жидкотекучестью и невысокой температурой плавления. Все это делает бронзу исключительно хорошим материалом для получения отли­вок. В литой бронзе наличие включений твердого эвтектоида обеспечи­вает высокую износостойкость при низком коэффициенте трения, поэто­му бронзы являются хорошими антифрикционными материалами. Помимо этого, бронзы обладают высокой химической стойкостью и поэтому ши­роко применяются для изготовления водяной и паровой арматуры. В бронзу для удешевления вводят цинк, а для лучшей обрабатываемости - свинец, который, располагаясь в виде обособленных включений, облег­чает излом стружки при обработке резанием.

Марки бронзы обозначаются буквами Бр и другими, указывающими, как и в латунях, на наличие легирующих элементов. Например, бронза марки Бр. ОЦС3-12-5 содержит 3% олова, 12% цинка и 5% свинца.

Бронзу марки Бр.ОФ10-1 применяют для получения сложного фасон­ного литья, так как фосфор значительно повышает жидкотекучесть. Для изготовления водяной и паровой арматуры используют бронзу Бр.ОЦС3-12-5, а для антифрикционных деталей (вкладыши подшипников, втулки) - бронзу марок Бр.ОФ10-1, Бр.ОЦ10-2 и чаще Бр.ОЦС5-5-5 и Бр.ОЦС6-6-3.

В технике широко применяют сплавы меди с алюминием - алюминие­вые, с кремнием - кремниевые, с бериллием - бериллиевые бронзы, ко­торые по сравнению с оловянистыми бронзами обладают большей усад­кой, но вместе с тем имеют и ряд преимуществ. Алюминиевая и крем­нистая бронзы обладают более высокими показателями прочности, алю­миниевая к тому же большей химической стойкостью, а кремнистая большей жидкотекучестью.

Алюминиевые бронзы применяют для изготовления шестерен, втулок и других нагружаемых деталей, а кремнистые - как заменители оловя­нистых бронз.

Бериллиевая бронза отличается высокими механическими свойства­ми. Вы­сокая прочность, упругость, свариваемость и обрабатываемость делают бериллиевую бронзу хорошим материалом для изготовления ответствен­ных пружин и пружинящих контактов.

Дата добавления: 2014-10-08; просмотров: 390; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!