Глава 1 МЕДЬ И МЕДНЫЕ СПЛАВЫ

Назад: ВВЕДЕНИЕ.

1.1 Способы получения и свойства меди и медных сплавов

Медь и сплавы на ее основе применяются во многих отраслях промышленности, что объясняется их специфическими физико-механическими свойствами: высокой тепло- и электропроводностью, стойкостью против коррозионных и эрозионных разрушений в ряде агрессивных сред, в том числе в морской воде, достаточно высоким уровнем механических свойств при нормальных и низких температурах и т.д.

Эти качества определили использование меди и ее сплавов в химическом и энергетическом машиностроении, для изготовления сварных кристаллизаторов, трубопроводов, теплообменников, емкостей и сосудов криогенной техники, различных электротехнических изделий и т.д.

В природе медь находится главным образом в виде сернистых соединений CuS, Cu₂S в составе сульфидных руд, из которых получают около 80 % меди, и реже в виде соединений Cu(OH)₂, Cu₂O и CuCO₃ или самородной меди.

В полиметаллических рудах кроме меди в виде оксидов содержатся никель, цинк, свинец и другие элементы. Около 90 % первичной меди получают пирометаллургическим способом, а 10 % – гидрометаллургическим.

Упрощенная схема производства меди, показана на рис. 1.1, а подробное описание способа представлено в работе [1].

Рис.1.1 – Схема пирометаллургического производства меди

В настоящее время по ГОСТ 859-78 выпускается 11 марок меди, отличающихся по содержанию примесей. Некоторые марки меди представлены в табл. 1.1 [1], а физико-механические свойства меди приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.1 – Химический состав меди

Марка меди	Содержание Cu+Ag, %	Допустимое содержание примесей, %
		Pb	Bi	Sn	Sb	As	S	O2	P
М00б	99.99	0.001	0.0005	0.001	0.001	0.001	0.002	0.001	0.0005
М0б	99.97	0.003	0.0010	0.002	0.002	0.002	0.003	0.001	0.0020
М1у	99.90	0.004	0.0005	0.001	0.002	0.001	0.004	0.020	-
М1	99.9	0.005	0.0010	0.002	0.002	0.002	0.004	0.050	-
М1р	99.9	0.005	0.0010	0.002	0.002	0.002	0.005	0.010	0.012
М2	99.7	0.010	0.0020	0.050	0.005	0.010	0.010	0.070	-

Таблица 1.2 – Физико-механические свойства меди (на примере марки МОб)

Марка меди	Теплопроводность, Вт/м×К	Удельная теплоемкость, Дж/кг×К	Термический коэффициент линейного расширения, 1/106К	Температура начала кристаллизации, К	Плотность кг/м^3	Временное сопротивление, МПа	Относительное удлинение, %.
МОб	397,75	376,0	16,8	1083	8,9–10,3	265	47

Примеси в меди существенно ухудшают ее физико-механические свойства. Наиболее неблагоприятное влияние на механические свойства меди и сварных соединений оказывает кислород. Медь с кислородом образует два окисла: Cu₂O – закись меди и CuO – окись меди. Закись меди устойчива и растворима в меди при температурах, близких к точке плавления меди, а окись меди при более низких температурах. Висмут и свинец, как примеси в меди, образуя окислы и эвтектики существенно охрупчивают медь и поэтому их содержание в меди весьма ограниченно (Bi – 0,003 %, Pb – 0,03 %).

Медь (Тпл = 1083 ⁰С) кристаллизуется в ГЦК решетке, не обладает полиморфизмом, фазовые превращения меди связаны с изменением агрегатного состояния. В зависимости от обработки плотность меди изменяется в интервале = 8,91...8,94 г/см³. Электро- и теплопроводность существенно зависят от наличия примесей.

Далее: 1.2 Общие сведения о свариваемости меди.