Большая Советская Энциклопедия
сплавы на основе меди. М. с. ≈ первые металлические сплавы, созданные человеком (см. Бронзовый век ). Примерно до сер. 20 в. по мировому производству М. с. занимали 1-е место среди сплавов цветных металлов, уступив его затем алюминиевым сплавам. Со многими элементами медь образует широкие области твёрдых растворов замещения, в которых атомы добавки занимают места атомов меди в гранецентрированной кубической решётке. Медь в твёрдом состоянии растворяет до 39 % Zn, 15,8 % Sn, 9,4 % Al, a Ni ≈ неограниченно. При образовании твёрдого раствора на основе меди растут её прочность и электросопротивление, снижается температурный коэффициент электросопротивления, может значительно повыситься коррозионная стойкость, а пластичность сохраняется на достаточно высоком уровне. При добавлении легирующего элемента свыше предела растворимости образуются соединения, в частности электронные, т. е. характеризующиеся определённой электронной концентрацией (отношением суммарного числа валентных электронов к числу атомов, которое может быть равно 3/2, 21/13 или 7/4). Этим соединениям условно приписывают формулы CuZn, Cu5Sn, Cu31Sn8, Cu9Al4, CuBe и другие. В многокомпонентных М. с. часто присутствуют сложные металлические соединения неустановленного состава, которые значительно твёрже, чем раствор на основе меди, но весьма хрупки (обычно в двухфазных и многофазных М. с. доля их в структуре намного меньше, чем твёрдого раствора на основе меди). М. с. получают сплавлением меди с легирующими элементами или с промежуточными сплавами ≈ лигатурами, содержащими легирующие элементы. Для раскисления (восстановления окислов) широко применяют введение в расплав малых добавок фосфора (десятые доли %). М. с. подразделяют на деформируемые и литейные. Из деформируемых М. с. отливают (в изложницы или непрерывным методом) круглые и плоские слитки, которые подвергают горячей и холодной обработке давлением: прокатке, прессованию через матрицу или волочению для производства листов, лент, прутков, профилей, труб и проволоки. М. с. хорошо обрабатываются давлением, и деформированные полуфабрикаты составляют основную долю всего объёма их производства. Литейные М. с. обладают хорошими литейными свойствами, из них отливкой в земляные и металлические формы получают фасонные детали, а также декоративно-прикладные изделия и скульптуру (см. Бронза в искусстве). Механические свойства М. с. изменяются в широких пределах при холодной обработке давлением и при отжиге. Холодной деформацией можно увеличить твёрдость и предел прочности М. с. в 1,5≈3 раза при одновременном снижении пластичности (см. Наклёп ), а последующий рекристаллизационный отжиг позволяет частично или полностью (в зависимости от температуры и его продолжительности) восстановить исходные (до деформации) свойства (см. Термическая обработка ). Смягчающий отжиг М. с. после холодной обработки давлением проводят при 600≈700 ╟С. Большинство М. с. не подвергают упрочняющей термической обработке (закалке и старению), так как эта обработка или в принципе невозможна, если сплав при всех температурах однофазен, или величина упрочнения очень мала. Для создания термически упрочняемых М. с. используют такие легирующие элементы, которые образуют с медью или между собой интерметаллические соединения (например, CuBe, NiBe, Ni3Al), растворимость которых в твёрдом растворе на базе меди с понижением температуры уменьшается. При закалке таких сплавов образуется пересыщенный твёрдый раствор, из которого при искусственном старении выделяются дисперсные интерметаллические соединения, упрочняющие М. с. М. с. подразделяют на латуни , бронзы и медно-никелевые сплавы . В латунях главной добавкой является цинк, в бронзах ≈ любой элемент, кроме цинка и никеля. Промышленные марки выпускаемых в СССР М. с. начинаются с первых букв их названий ≈ Л (латуни), Бр. (бронзы) и М (медно-никелевые сплавы). Легирующие элементы обозначают следующими буквами: А ≈ алюминий, Н ≈ никель, О ≈ олово, Ц ≈ цинк, С ≈ свинец, Ж ≈ железо, Мц ≈ марганец, К ≈ кремний, Ф ≈ фосфор, Т ≈ титан. В марке простой (двойной) латуни цифры указывают ср. содержание меди. Например, латунь Л90 содержит 90 % Cu и 10 % Zn. В марке многокомпонентной латуни первые цифры указывают среднее содержание меди, а последующие ≈ легирующих элементов. Например, латунь ЛАН59-3-2 содержит 59 % Cu, 3 % Al и 2 % Ni (остальное цинк). В марках бронз и медно-никелевых сплавов буквы и соответствующие им цифры указывают содержание легирующих элементов. Например, бронза Бр. АЖМц10-3-1,5 содержит 10 % Al, 3 % Fe и 1,5 % Mn. Буква Л в конце марки М. с. обозначает, что он предназначен для фасонного литья (например, ЛК80-3Л). Состав, типичные механические свойства и примерное назначение М. с. приведены в таблицах 1≈3. Все М. с. отличаются хорошей стойкостью против атмосферной коррозии. Кислород при комнатной температуре не действует на М. с.; окись углерода с ними не реагирует. Незагрязнённый пар, сухой или влажный действует на бронзы очень слабо. Сероводород уже при незначительной влажности и особенно при повышенных температурах сильно реагирует с М. с. Азотная и соляная кислоты действуют на латуни и оловянные бронзы очень сильно, серная ≈ значительно слабее. Таблица
-
≈ Состав, типичные механические свойства* и назначение латуней (1 Мн/м2 » 0,1 кгс/мм2)
Марка сплава
Состав
Предел прочности sb, Мн/м2
Относительное удлинение d, %
Твердость HB, Мн/м2
Примерное назначение
Л96
95≈97% Cu, остальное Zn
240
50
470
Радиаторные трубки
Л90
88≈91% Cu, остальное Zn
260
45
530
Листы и ленты для плакировки
Л80
79≈81% Cu, остальное Zn
320
52
540
Проволочные сетки и целлюлозно-бумажной промышленности, сильфоны
Л68
67≈70% Cu, остальное Zn
320
55
550
Изделия, получае- мые холодной штамповкой и глубокой вытяжкой
Л63
62≈65% Cu, остальное Zn
330
49
560
Полосы, листы, лента, проволока, трубы, прутки
ЛА77-2
76≈79% Cu, 1,75≈2,5% Al, остальное Zn
400
55
600
Конденсаторные трубы
ЛАЖ60-1-1
58≈61% Cu, 0,75≈1,5% Al, 0,75≈1,5% Fe, 0,1≈0,6% Mn,остальное Zn
450
45
950
Трубы и прутки
ЛАЖМц66-6-3-2
64≈68% Cu, 6≈7% Al, 2≈4% Fe, 1,5≈2,5% Mn,остальное Zn
650
7
1600
Литые массивные червячные винты, гайки нажимных винтов
ЛАН59-3-2
57≈60% Cu, 2,5≈3,5% Al, 2≈3% Ni, остальное Zn
380
50
750
Трубы и прутки
ЛЖМц59-1-1
57≈60% Cu, 0,6≈1,2% Fe, 0,5≈0,8% Mn, 0,1≈0,4% Al, 0,3≈0,7% Sn, остальное Zn
450
50
880
Полосы, проволока, прутки и трубы
ЛН65-5
64≈67% Cu, 5≈6,5% Ni, остальное Zn
400
65
700
Манометрические трубки, конденсаторные трубы
ЛО70-1
69≈71% Cu, 1≈1,5% Sn, остальное Zn
350
60
590
Конденсаторные трубы, теплотехническая аппаратура
ЛС74-3
72≈75% Cu, 2,4≈3% Pb, остальное Zn
350
50
570
Детали часов, автомобилей
ЛК80-3Л
79≈81% Cu, 2,5≈4,5% Si, остальное Zn
300
20
1050
Арматура, подвергающаяся действию воды, детали судов
ЛКС80-3-3
79≈80% Cu, 2,5≈4,5% Si, 2≈4% Pb, остальное Zn
350
20
950
Литые подшипники и втулки
* Свойства деформируемых латуней указаны для отожжённого состояния.
Таблица
-
≈ Состав, типичные механические свойства* и назначение бронз (1 Мн/м2 » 0,1 кгс/мм2)
Марка сплава
Состав
Предел прочности sb, Мн/м2
Относительное удлинение d, %
Твердость HB, Мн/м2
Примерное назначение
Бр. ОФ10-1
9≈11% Sn, 0,8≈1,2% P
250
3
900
Подшипники, шестерни, венцы, втулки
Бр. ОФ4-0,25
3,5≈4% Sn, 0,2≈0,3% P
340
52
600
Трубки для манометрических пружин
Бр. ОЦС5-5-5
4≈6% Sn, 4≈6% Zn, 4≈6% P
150
6
600
Антифрикционные детали и арматура
Бр. ОЦСН3-7-5-1
2,5≈4% Sn, 6≈9,5% Zn, 3≈6% Pb, 0,5≈2% Ni
180
8
600
Арматура, работающая в морской и пресной воде, в атмосфере пара
Бр. А7
6≈8% Al
420
70
700
Пружины и пружинящие детали
Бр. АЖ9-4
8≈10% Al, 2≈4% Fe
600
40
1100
Шестерни, втулки, сёдла клапанов
Бр. АЖМц10-3-1,5
9≈11% Al, 2,4% Fe, 1≈2% Mn
610
32
1300
Шестерни, втулки, подшипники
Бр. АЖН10-4-4
9,5≈11% Al, 3,5≈5,5% Fe, 3,5≈5,5% Ni
600
35
1500
Шестерни, сёдла клапанов
Бр. АМц9-2
8≈10% Al, 1,5≈2,5% Mn
400
25
1600
Детали морских судов, электрооборудования
Бр. Мц5
4,5≈5,5% Mn
340
30
800 Поковки
Бр. Б2
1,9≈2,2% Be, 0,2≈0,5% Ni
1350
1,5
3500
Пружины и пружинящие детали в авиации и приборостроении
Бр. КН1-3
0,6≈1,1% Si, 2,4≈3,4% Ni, 0,1≈0,4% Mn
600
12
1800
Направляющие втулки и другие детали ответственного назначения
Бр. С30
27≈33% Pb
70
5
450 Сальники
* Свойства сплавов Бр. ОФ10-1, Бр. ОЦС5-5-5, Бр. ОЦСН3-7-5-1 и Бр. С30 указаны для отливок в земляные формы, сплавов Бр. Б2 и Бр. КН1-3 ≈ для обработанных давлением изделий, подвергнутых закалке, соответственно при 780 и 850 ╟С и старению соответственно при 320 ╟С (2 ч) и 450 ╟С (4 ч), остальных сплавов ≈ для отожжённого состояния после обработки давлением.
Таблица
-
≈ Состав, типичные механические свойства* и назначение медно-никелевых сплавов (1 Мн/м2 » 0,1 кгс/мм2)
Марка и наименование сплава
Состав
Предел прочности sb, Мн/м2
Относительное удлинение d, %
Твердость HB, Мн/м2
Примерное назначение
МН19 (мельхиор)
18≈20% Ni+Co
350
35
700
Изделия, получаемые штамповкой и чеканкой
МНЖМц30-0,8-1 (мельхиор)
29≈33% Ni+Co, 0,8≈1,3% Mn, 0,6≈1% Fe
380
40
700
Конденсаторные трубы для судостроения, трубы термостатов
МНЦ15-20 (нейзильбер)
13,5≈1,5% Ni+Co, 18≈22% Zn
400
45
700
Детали приборов точной механики, посуда
МНМц43-0,5 (копель)
42,5≈44% Ni+Co, 0,1≈1% Mn
400
35
850
Проволока для термопар
МНМц40-1,5 (константан)
39≈41% Ni+Co, 1≈2% Mn
450
30
800
Проволока для реостатов, термопар
* Свойства указаны для отожжённого состояния.
М. с. используют как конструкционные, пружинные, антифрикционные и коррозионностойкие материалы, сплавы с высокой электро- и теплопроводностью, с высоким электросопротивлением и низким термическим коэффициентом электросопротивления, сплавы для термопар, художественного литья и посуды. М. с. применяют в общем машиностроении, авиа-, авто- и судостроении, на железнодорожном транспорте, в электротехнической промышленности, приборостроении, в производстве водяной и паровой арматуры и других изделий.
Лит.: Бочвар А. А., Металловедение, 5 изд., М., 1956; Смирягин А. П., Промышленные цветные металлы и сплавы, 2 изд., М., 1956.
И. И. Новиков.