ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние легирующих элементов на свойства медных сплавов из "Электроды для контактной сварки " Примеси ряда элементов как попадающие при плавке, так и специально вводимые в качестве легирующих добавок в сплавы, в той или иной мере сказываются на физико-механических и технологических свойствах меди и ее сплавов и, в первую очередь, на понижении электропроводности (рис. 7). [c.18] Незначительно снижают электропроводность меди малые добавки только некоторых элементов, например серебра, кадмия, магния, хрома, циркония и др. Эти же добавки, образуя с медью ограниченные твердые растворы, повышают ее прочность и твердость. Серебро, кадмий и магний дают с медью твердые растворы со сравнительно высокой предельной концентрацией (при температуре эвтектики предельная растворимость серебра в меди — 8,8%, кадмия — 2,7%, магния — 2,8%). Сплавы меди с небольшим содержанием серебра, кадмия и магния (до 1,0%) принадлежит к термически необрабатываемым и упрочняются только за счет холодной деформации. [c.18] В наименьшей степени снижают электропроводность медй малые добавки серебра, но по пределу прочности и твердости при комнатной и повышенных температурах сплавы меди с серебром уступают медным сплавам с другими элементами. [c.18] Серебро заметно повышает температуру рекристаллизации меди и сопротивление ползучести и поэтому является весьма ценным легирующим элементом высокоэлектропроводных медных сплавов. [c.19] Значительное распространение как легирующий элемент проводниковой меди получил кадмий, который незначительно снижает электропроводность меди, но повышает ее прочностные свойства. Заменителем кадмия может быть магний, но так как магний снижает электропроводность меди в большей степени по сравнению с серебром и кадмием, то его вводят в сплав не более 0,3%. Исследования медно-магниевых сплавов показали, что сплав, содержащий 0,1 — 0,3% магния, равноценен по свойствам стандартной кадмиевой бронзе с 0,9—1,2% кадмия. Весьма эффективной оказалась присадка к медномагниевому сплаву бора. Бор способствует размельчению зерна малые добавки бора (до 0,02%) в двойные медные сплавы увеличивают прочность металла при сохранении пластичности. В качестве материала для электродов был предложен сплав меди с магнием и бором, содержащий магния до 0,3% и бора до 0,1%. [c.19] Практически используемые как проводниковые и жаропрочные сплавы меди с серебром, кадмием и магнием относятся к материалам, у которых необходимые свойства достигаются только за счет холодной деформации. Более высокие механические свойства и, в частности, жаропрочность могут быть достигнуты у дисперсионно твердеющих сплавов, упрочняемых термомеханической обработкой. [c.19] За характеристику жаропрочности может быть принята длительная одночасовая твердость при повышенной температуре, предложенная А. А. Бочваром, как простой и быстрый способ оценки свойств металлов при высоких температурах и, притом, дающий хорошую корреляцию с испытаниями на ползучесть. [c.19] На рис. 8 по данным М. В. Захарова показано влияние добавок ряда элементов на твердость меди для температур 20, 500 и 800° С. При комнатной и умеренных температурах большая часть добавок увеличивает твердость меди, при повышенных температурах характер влияния отдельных элементов несколько изменяется. [c.19] При высоких температурах (свыше 0,5—0,6 Т л) только небольшое число добавок повышает жаропрочность растворителя. К ним относятся такие добавки 1) которые имеют высокую температуру плавления, незначительно понижают температуру плавления растворителя 2) делают твердый раствор более диффузионно устойчивым, т. е. повышают температуру рекристаллизации и модуль упругости сплава 3) образуют тугоплавкие и сложно построенные жаропрочные избыточные фазы, обычно не содержащие металла растворителя. К этим положительно действующим добавкам относятся переходные элементы периодической системы Менделеева с недостроенными внутренними электронными оболочками. Применительно к электродным сплавам такими элементами являются цирконий, кобальт, хром, титан и др. [c.19] Необходимые механические свойства, жаропрочность и высокая электропроводность в этих сплавах достигаются термомеханической обработкой закалкой, холодной деформацией и отпуском. В результате старения (отпуска) в металле выделяется мелкодисперсная избыточная фаза, упрочняющая сплав. [c.20] Особенно характерными элементами, упрочняющими сплав в результате термомеханической обработки, являются хром и цирконий. Хром и цирконий образуют с медью системы с очень ограниченной растворимостью элементов (рис. 9). Предельная растворимость хрома при температуре эвтектики составляет около 0,65%, а циркония около 0,11—0,15%. [c.20] В системе медь—цирконий упрочняющей фазой, выделяющейся при пониженной температуре, является тугоплавкое соединение Си Ъх (температура плавления 1115 С). [c.21] При невысоких температурах мелкодисперсные метастабильные фазы могут сохраняться длительное время и медленно переходить в стабильную фазу, отвечающую равновесному состоянию. Степень устойчивого состояния и медленный процесс коагуляции мелкодисперсной избыточной фазы являются признаком длительного сохранения высокой жаропрочности сплава. Чем сложнее химический состав твердых растворов и избыточных фаз, тем медленнее в них протекают реакции коагуляции и, следовательно, тем выше температурный предел относительно устойчивого их состояния. [c.21] Кроме перечисленных элементов в медь для легирования вводят бериллий, никель, кобальт, алюминий, титан и некоторые другие. Бериллий образует с медью ограниченные твердые растворы с переменной растворимостью. Сплавы меди с бериллием, называемые бериллиевыми бронзами, упрочняемые при термической обработке, обладают высокими прочностными свойствами, но очень ограниченной электропроводностью. Обычно в двойные медно-бериллиевые сплавы добавляют кобальт, никель и за счет снижения содержания бериллия добиваются более высокой электропроводности. Кобальт и никель с бериллием образуют соединения типа СоВе и Ы1Ве. [c.21] Алюминий в небольшом количестве существенного влияния на механические свойства и обработку меди не оказывает, однако он сильно понижает электропроводность и теплопроводность меди. [c.21] Алюминий резко уменьшает окисляемость меди при комнатной и повышенных температурах. В электропроводные медные сплавы он вводится в небольших количествах и как самостоятельный легирующий элемент значения в этом случае не имеет. [c.22] Кроме специальных легирующих элементов в меди в качестве примесей могут присутствовать попадающие при плавке висмут, сурьма, мышьяк, железо, свинец, сера и другие элементы, влияние которых на свойства сплавов необходимо учитывать. В зависимости от марки меди их содержание несколько изменяется. [c.22] Таким образом, большинство этих примесей является вредными и их содержание ограничивается соответствующими нормами. [c.23] Вернуться к основной статье