Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки
.pdfI oacui
5.7. Технологические свойства и режимы обработки отечественных конструкционных медно-никелевых сплавов и их зарубежных аналогов [47,92,104]
|
|
Сплавы-аналоги |
|
|
|
Температура, °C |
|
|
|
|
|
|
Марка сплава |
|
|
|
|
горячей |
начала |
отжига |
Обрабаты- |
Сварива |
|
|
|
|
|
|
|
для |
Паяемость |
олируемост |
||||||
США |
|
Япония |
|
ваемость |
||||||||
по ГОСТ 492-73 |
Германия DIN |
литья |
емость |
|||||||||
ASTM |
JIS |
обработки |
рекристал |
уменьшения |
резанием*3 |
|
|
|||||
|
|
|
давлением |
лизации полного |
остаточных |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
. напряжений |
|
|
|
|
МН95-5 |
- |
МН19 |
С71000 |
МН25 |
- |
МНА6-1,5 |
- |
МНА13-3 |
С72400 |
МНЦ15-20 |
С75400 |
МНЦ12-24 |
С75700 |
МНЦ18-27 |
С77000 |
МНЦ18-20 |
- |
МНЦС16-29-1,8 |
- |
МНЖ5-1 |
С70400 |
--
--
CuNi25 (2.083) |
- |
--
--
-C7541
CuNil2Zn24
(2.0730) -
CuNiI8Zn27
C7701
(2.0742)
CuNil8Zn20
C7521
(2.0740)
--
--
МНЖМц10-1-1 |
С70600 |
CuNilOFelMn |
C7060 |
|
|
|
(2.0872) |
|
|
МНЖМцЗО-1-1 |
С71500 |
CuNi30Fe2Mn2 |
C7150 |
|
|
|
(2.0883) |
|
|
НМЖМц28-2,5-1,5 |
04400 |
LC-NiCu30Fe |
- |
|
(2.4361) |
||||
|
|
|
1180... |
950... |
350 |
650... |
- |
|
1220 |
1000 |
700 |
|||
|
|
||||
1270... |
950... |
420 |
650... |
280... |
|
1320 |
1050 |
780 |
350 |
||
|
|||||
1280... |
950... |
- |
650... |
280... |
|
1340 |
1050 |
780 |
350 |
||
|
|||||
1200... |
850... |
- |
900*' |
- |
|
1250 |
900 |
500*2 |
|||
|
|
||||
1250... |
900... |
- |
900*1 |
- |
|
1300 |
1000 |
500*2 |
|||
|
|
||||
1150... |
900... |
- |
650... |
250... |
|
1180 |
970 |
750 |
350 |
||
|
|||||
1120... |
800... |
- |
600... |
300... |
|
1250 |
900 |
800 |
400 |
||
|
|||||
1120... |
750... |
- |
600... |
300... |
|
1200 |
950 |
750 |
400 |
||
|
|||||
1160... |
940... |
- |
600... |
300... |
|
1250 |
990 |
750 |
400 |
||
|
|||||
1250... |
- |
- |
600... |
250... |
|
1260 |
750 |
350 |
|||
|
|
||||
1180... |
950... |
350 |
620... |
280... |
|
1230 |
1050 |
750 |
350 |
||
|
|||||
1200... |
900... |
- |
620... |
280... |
|
1260 |
1050 |
750 |
350 |
||
|
|||||
1330... |
950... |
450 |
680... |
280... |
|
1350 |
1100 |
810 |
350 |
||
|
|||||
1500... |
975... |
540 |
800... |
400... |
|
1560 |
1150 |
900 |
450 |
||
|
20 |
Хорошая |
Хорошая |
Хорошая |
|
20 |
Хорошая |
Хорошая |
Хорошая |
|
20 |
Хорошая |
Хорошая |
Хорошая |
|
20 |
Удовлетво |
Удовлетво |
Удовлетво |
|
рительная |
рительная |
рительная |
||
|
||||
20 |
Удовлетво |
Удовлетво |
Удовлетво |
|
рительная |
рительная |
рительная |
||
|
||||
30 |
Хорошая |
Хорошая |
- |
|
20 |
Хорошая |
Хорошая |
- |
|
30 |
Хорошая |
Хорошая |
- |
|
20 |
Хорошая |
Хорошая |
- |
80Удовлетво Удовлетво Хорошая рительная рительная
20Удовлетво Отличная Хорошая рительная
20Удовлетво Отличная Хорошая рительная
20 Хорошая Хорошая Хорошая
30 |
- |
- |
- |
СПЛАВЫ КОНСТРУКЦИОННЫЕ
*' Температура закалки. *2Температура старения. * 3 В % по отношению к обрабатываемости латуни ЛС63-3.
5.8. Типичные механические свойства конструкционных медно-никелевых сплавов
Марка
МН95-5
МН19
МН25
МНА6-1,5
МНА13-3
МНЦ 15-20
МНЦ12-24
МНЦ 18-27
МНЦ 18-20
МНЦС 16-29-1,8
МНЖ5-1
МНЖМц10-1-1
МНЖМцЗ 0-1-1
НМ Ж М ц28-2,5-1,5
Состояние |
а., |
00.2, |
5, |
НВ |
£, |
KCU, |
|
МПа |
МПа |
% |
ГПа |
МДж/м2 |
|||
|
|
||||||
Мягкое |
220...270 |
150 |
50 |
38 |
_ |
_ |
|
Твердое |
470 |
350 |
4 |
88 |
- |
- |
|
Мягкое |
300...400 |
180 |
35...40 |
70 |
_ |
_ |
|
Твердое |
500...600 |
450...550 |
3...5 |
128 |
140 |
- |
|
Мягкое |
370 |
190 |
30 |
75 |
__ |
_ |
|
Твердое |
550 |
490 |
6 |
130 |
- |
- |
|
Мягкое |
300...450 |
80 |
13 |
60... 70 |
- |
1,2 |
|
Твердое |
650...750 |
- |
5 |
- |
- |
- |
|
Состаренное |
650 |
- |
24 |
210 |
- |
- |
|
Деформация на |
800...900 |
- |
5...10 |
- |
- |
- |
|
25 % и старение |
|
|
|
|
|
|
|
(НТМО) |
|
|
|
|
|
|
|
Мягкое |
380...470 |
- |
28 |
75...85 |
- |
- |
|
Твердое |
900...950 |
- |
- |
- |
- |
0,5 |
|
Состаренное |
900... 1000 |
- |
4 |
260 |
- |
- |
|
Мягкое |
350...450 |
125 |
35...45 |
70 |
|
- |
|
Т вердое |
550...700 |
480...600 |
2 ...9 |
160...175 |
130 |
— |
|
Мягкое |
360 |
140 |
35 |
22HRB |
- |
- |
|
Т вердое |
600 |
500 |
4 |
86HRB |
— |
— |
|
Мягкое |
400 |
185 |
40 |
30HRB |
- |
- |
|
Т вердое |
650 |
550 |
3 |
110HRB |
- |
- |
|
Мягкое |
360 |
120 |
40 |
25HRB |
- |
- |
|
Т вердое |
520 |
390 |
6 |
90HRB |
- |
— |
|
Мягкое |
350...450 |
- |
40...45 |
40HRB |
|
- |
|
Т вердое |
600... 700 |
— |
2 ...4 |
90HRB |
127 |
— |
|
Мягкое |
250...300 |
100 |
40...50 |
40...50 |
_ |
_ |
|
Т вердое |
400...500 |
380 |
5...10 |
П О ...140 |
- |
- |
|
Мягкое |
350 |
140 |
40 |
70 |
_ |
_ |
|
Твердое |
580 |
450 |
5 |
140 |
- |
- |
|
Мягкое |
350...450 |
170 |
40...50 |
90 |
_ |
0,9 |
|
Т вердое |
550...650 |
480 |
3 ...5 |
170 |
145 |
|
|
Мягкое |
450...500 |
240 |
25...40 |
135 |
|
- |
|
Т вердое |
600...850 |
580...800 |
2...3 |
210 |
182 |
— |
Марка, |
Вид полуфабриката |
Состояние материала |
|
ГОСТ |
|||
|
|
||
1 |
2 |
3 |
|
|
Прутки |
Мягкое |
|
М Н 95-5 |
Твердое |
||
|
|||
17217-79 |
Трубы |
Мягкое |
|
|
|||
|
Твердое |
||
|
|
||
|
Полосы |
Мягкое |
|
|
Твердое |
||
МН19 |
|
||
|
Мягкое |
||
492-73, |
Ленты |
||
5063-73, |
Твердое |
||
|
|||
5187-70 |
|
Мягкое |
|
|
Прутки |
||
|
Твердое |
||
|
|
||
|
|
Мягкое |
|
МНА13-3 |
Прутки |
Твердое |
|
492-73 |
|
Прессованное |
|
17217-79 |
|
Мягкое |
|
МНА6-1,5 |
Прутки |
||
Твердое |
|||
492-73 |
|||
|
|||
|
Полосы |
Состаренное |
|
М НЦ15-20 |
|
Мягкое |
|
492-73 |
|
Полутвердое |
|
5187-70 |
Полосы, |
|
|
17217-71 |
ленты |
Твердое |
|
5220-78 |
|
||
|
Особо твердое |
||
5063-73 |
|
|
|
Механические свойстве |
|
||
Толщина |
ав, МПа |
|
6,% |
НВ |
|
(диаметр), мм |
|
||||
|
|
|
|
||
|
|
в пределах или не менее |
|
||
4 |
5 |
|
6 |
7 |
|
(3,0...50) |
245...294 |
|
30...50 |
196 |
|
441...490 |
|
2 ...6 |
343...392 |
||
|
|
||||
(6... 260) |
216 |
|
33 |
_ |
|
284 |
|
— |
- |
||
|
|
||||
0,5...10 |
300 |
|
30 |
_ |
|
400 |
|
3 |
— |
||
|
|
||||
0,10...2,00 |
290 |
|
25 |
- |
|
390 |
|
2,5 |
- |
||
|
|
||||
(3,0... 50) |
300 |
|
- |
- |
|
400 |
|
— |
— |
||
|
|
||||
(3,0...50) |
372...461 |
|
10...15 |
- |
|
(3,0...50) |
882...931 |
|
2 ...5 |
225 |
|
(60... 120) |
700 |
|
7 |
— |
|
(3,0...50) |
343 .. |
.441 |
28...40 |
78 |
|
673 .. |
.735 |
4 ...7 |
205 |
||
|
|||||
1,0...3,0 |
539 |
|
3 |
- |
|
0,1...2,0 |
350 |
|
35 |
- |
|
0,1...0,5 |
440...540 |
|
6 |
_ |
|
0,5...2,0 |
440...540 |
|
12 |
— |
|
0,1...2,0 |
540...690 |
|
2 |
- |
|
0,1...2,0 |
690 |
|
- |
- |
СПЛАВЫ КОНСТРУКЦИОННЫЕ
1
М НЦС16-29-1,8 492-73
МНЖ5-1 492-73 17217-78
МНЖМцЗО-1-1 492-73 5063-73 10092-75
НМЖМц28-2,5-1,5 5063-73
с 1 9 7 |
7 П |
J I о / |
/ U |
1525
2 |
3 |
4 |
5 |
|
6 |
7 |
Прутки тянутые |
|
(6...50) |
300 |
|
30 |
- |
|
Мягкое |
(6...22) |
441 |
|
5 |
- |
Прутки катаные |
(23...30) |
392 |
|
7 |
- |
|
|
|
|||||
|
|
(32...50) |
343 |
|
8 |
- |
|
Мягкое |
(0.1... 0,2) |
350 |
|
15 |
- |
Проволока |
Полутвердое |
(1,10...5,0) |
450 |
|
3 |
- |
|
Твердое |
(0,60... 50) |
700... 1100 |
|
- |
- |
|
Мягкое |
1,5...8,0 |
343...441 |
|
40...45 |
- |
|
Твердое |
588...686 |
|
2 ...4 |
- |
|
|
|
|
||||
Листы холоднокатаные |
Мягкое |
0,5...20,0 |
216...255 |
|
50...60 |
- |
Листы |
Горячекатаное |
4,5...22 |
390...490 |
|
5...10 |
- |
Прутки |
Прессованное |
(60) |
250 |
|
30 |
- |
Трубы |
Прессованное |
(6...260) |
200 |
|
30 |
- |
Трубы тянутые |
Мягкое |
(1 —60) |
260 |
|
30 |
- |
Листы, полосы |
Мягкое |
0,5...20 |
294 |
|
30 |
- |
Твердое |
392 |
|
3 |
- |
||
|
|
|
||||
Трубы тянутые |
Мягкое |
(10...60) |
363 |
' |
30 |
90... 130 |
Полутвердое |
490 |
|
10 |
140...190 |
||
|
|
|
||||
Полосы, листы, ленты |
Мягкое |
0,2...10 |
450 |
|
25 |
_ |
Полутвердое |
580 |
|
6,5 |
- |
||
|
|
|
||||
Прутки тянутые |
Мягкое |
(5...40) |
450 |
|
25 |
__ |
Твердое |
600 |
|
10 |
- |
||
|
|
|
||||
Прутки катаные |
- |
(35...700) |
500 |
|
18 |
- |
|
Мягкое |
(0,3...4,99) |
500 |
|
25 |
- |
|
(5...10) |
450 |
|
30 |
— |
|
Проволока |
|
|
||||
|
(0,3...4,99) |
700 |
|
1 |
|
|
|
Твердое |
|
|
|||
|
(5... 10) |
650 |
|
1- |
- |
|
|
|
|
СПЛАВЫ НИКЕЛЕВЫЕ-МЕДНО
5.2.1. Двойные медно-никелевые сплавы |
|
в атмосферных условиях и при повышенных |
|||||||||||
В двухкомпонентных |
(двойных) |
медно |
температурах. Потеря массы в морской воде за |
||||||||||
сутки составляет |
0,17 г/м2. По |
прочностным |
|||||||||||
никелевых |
сплавах |
прослеживаются |
общие |
||||||||||
свойствам он существенно превосходит сплав |
|||||||||||||
закономерности |
изменения |
физических |
(см. |
||||||||||
МН95-5 (см. табл. 5.8), не охрупчивается при |
|||||||||||||
рис. 5.4 и |
5.5) |
и механических |
(см. рис. |
5.3) |
|||||||||
отрицательных температурах (табл. 5.10), име |
|||||||||||||
свойств, |
характерные |
для |
других |
медно |
|||||||||
ет более высокую температуру начала рекри |
|||||||||||||
никелевых сплавов: с увеличением содержания |
|||||||||||||
сталлизации (см. табл. 5.7). Мельхиор МН19 |
|||||||||||||
никеля (до 50 %) |
прочностные свойства |
и |
|||||||||||
удовлетворительно |
обрабатывается давлением |
||||||||||||
удельное электросопротивление увеличивается, а |
|||||||||||||
в горячем и холодном состоянии. Он применя |
|||||||||||||
пластичность, теплопроводность и коэффициент |
|||||||||||||
ется как коррозионно-стойкий материал для |
|||||||||||||
линейного |
расширения уменьшаются |
(см. |
|||||||||||
работы в среде пара, пресной и морской воде, а |
|||||||||||||
табл. 5.6, 5.8). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
также при повышенных температурах. |
|||||
Сплав МН95-5 обладает хорошими меха |
|||||||||||||
В промышленности США |
применяется |
||||||||||||
ническими свойствами, хорошо обрабатывает |
|||||||||||||
значительно большее количество марок двух- |
|||||||||||||
ся давлением, |
не склонен к |
коррозионному |
|||||||||||
комнонентных медно-никелевых сплавов, со |
|||||||||||||
растрескиванию. Из этого сплава изготовляют |
|||||||||||||
держание никеля в этих сплавах изменяется от |
|||||||||||||
прутки и трубы различного диаметра. |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
2 (сплав С70260) до 45% (сплав С72150) |
||||||||||
Мельхиор МН19 (сплав меди с 19% Ni) |
|||||||||||||
(табл. 5.11). |
|
|
|||||||||||
отличается высокой коррозионной стойкостью |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|||||||||||
|
5.10. Механические свойства отожженных прутков из мельхиора МН19 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
при низких температурах [92] |
|
|
|||||
Марка |
Температура |
о„ МПа |
|
Ola. МПа |
6 ,% |
V, % |
|||||||
испытания, °С |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
2 0 |
|
|
361 |
|
|
194 |
26 |
78 |
|
|
|
|
- |
1 0 |
|
|
394 |
|
|
2 0 1 |
28 |
77 |
|
Мельхиор |
|
-4 0 |
|
|
418 |
|
|
203 |
29 |
77 |
|||
МН19 |
|
-8 0 |
|
|
432 |
|
|
204 |
29 |
76 |
|||
|
|
|
- |
1 2 0 |
|
|
464 |
|
|
205 |
28 |
75 |
|
|
|
|
-180 |
|
|
516 |
|
|
228 |
36 |
72 |
5.11. Химический состав (%, остальное Си + Ag) двойных медно-никелевых сплавов, обрабатываемых давлением, по стандартам ASTM (США)
Марка |
Ni (включая Со) |
Другие элементы, не более |
1 |
2 |
3 |
С70100 |
3,0...4,0 |
0,05Fe; 0,25Zn; 0,50Mn |
С70200 |
2 ,0 ...3,0 |
0,05Pb; 0,1OFe; 0,40Mn |
С70260 |
1,0...3,0 |
0,05Pb; 0,1OFe; 0,40Mn |
С70500 |
5,8...7,8 |
0,05Pb; 0,1OFe; 0,20Zn; 0,15Mn |
С70690’2 |
9,0...11,0 |
0,00lPb; 0,005Fe; 0,00 lZn; 0,00 lMn |
С70700 |
9,5... 10,5 |
0,05Pb; 0,5Mn |
С70800 |
10,5...12,5 |
0,05Pb; 0,1OFe; 0,20Zn; 0,15Mn |
С71000 |
19,0...23,0 |
0,05Pb; l,0Fe; l,0Zn; 0,15Mn |
С71100 |
22,0...24,0 |
0,05Pb; 0,1OFe; 0,20Zn; 0,15Mn |
|
|
Окончание табл. 5.11 |
1 |
2 |
3 |
С71580*1 |
29,0...33,0 |
0,05Pb; 0,50Fe; 0,05Zn; 0,30Mn |
С71590*2 |
29,0... 31,0 |
0,001РЬ; 0,15Fe; 0,001Zn; 0,001Sn; 0,05 Mn |
С72150 |
43,0...46,0 |
0,05Pb; 0,1OFe; 0,20Zn; 0,05Mn; 0,10C; 0,50Si |
** Регламентируется содержание следующих примесей, %: С - 0,02; Si - 0,015; S - 0,003; А1 - 0,002; Р - 0,001; Hg - 0,0005; Ti - 0,001; Sb - 0,001; As - 0,001; Bi - 0,001; Co - 0,5; Mg - 0,1; О -0,005.
*2 Допускается содержание Со - 0,02 %; регламентируется также содержание следующих примесей, %: С - 0,07; Si - 0,15; S - 0,024; А1 - 0,05; Р - 0,03.
5.2.2. Сплавы системы Cu-Ni-Fe-Mn
Среди медно-никелевых конструкцион ных сплавов важную группу составляют Мель
хиоры.
Мельхиорами называют двойные (МН19) и более сложные по составу сплавы на основе меди, основным легирующим элементом кото рых является никель. Являясь твердыми рас творами, они хорошо обрабатываются давле нием в горячем и холодном состоянии. Для повышения коррозионной стойкости в морской воде, а также в среде парового конденсата их дополнительно легируют железом и марган
цем.
Добавка до 1,5% железа к мельхиору, применяемому для изготовления конденсатор ных труб, повышает стойкость его против ударной коррозии, происходящей под действи ем турбулентных потоков воды, содержащих пузырьки воздуха.
Марганец является хорошим раскислителем, кроме того, он устраняет вредное воздей ствие серы и является полезной добавкой к мельхиору, так как устраняет хрупкость после отжига при наличии в сплаве примеси углеро да. Кроме того, он улучшает механические, технологические свойства и повышает жаро стойкость медно-никелевых сплавов.
Мельхиоры отличаются хорошими проч ностными свойствами, которые можно сущест венно повысить нагартовкой (см. табл. 5.8). В промышленности России наибольшее приме нение нашел мельхиор МНЖМц30-1-1, со держащий 30 % Ni и дополнительно легиро ванный железом и марганцем (см. табл. 5.5). Этот сплав отличается высокой коррозионной стойкостью в пресной и морской воде, паре. Из него изготовляяют конденсаторные трубы, работающие в тяжелых условиях (при повы
шенных давлениях и температурах), где латун ные и медные трубы неприменимы.
Мельхиор МНЖМц30-1-1, также как двухкомпонентный мельхиор МН19, устойчив против коррозии в атмосферных условиях, в пресных естественных водах и морской воде в среде парового конденсата (табл. 5.12). Наибо лее стоек из всех известных медных сплавов против ударной (струевой) коррозии [4 7 , 92].
В минеральных кислотах мельхиор МНЖМцЗО-1 - 1 , как и другие медно-никелевые сплавы, быстро корродирует, особенно в азот ной. В органических кислотах медно-никелевые корродируют незначительно. Щелочи также незначительно влияют на коррозионную стой кость мельхиоров, но в растворах аммиака и кислых солей скорость коррозии этих сплавов сильно возрастает. Однако в щелочи и раство рах аммиака коррозионная стойкость мельхио ра МНЖМцЗО-1 - 1 , содержащего добавки же леза и марганца, существенно выше по сравне
нию с двухкомпонентным мельхиором МН19 (см. табл. 5 .1 2 ).
Из других медно-никелевых сплавов сис темы Cu-Ni-Fe-Mn следует отметить сплавы МНЖ5-1 и МНЖМц1 0 - 1 - 1 . Сплав МНЖ5 - 1 близок по химическому составу к двойному сплаву МН95-5 (см. табл. 5 .5 ): он содержит примерно такое же количество никеля (- 5 %) и отличается от него наличием небольших до бавок железа и марганца (~ 1 %), полностью входящих в медно-никелевый твердый раствор. Сплав МНЖ5-1 обладает хорошими механиче скими свойствами и отличается высокой тех нологичностью при обработке давлением в горячем и холодном состоянии.
Благодаря присутствию добавок железа и марганца сплав МНЖ5-1 по коррозионной стойкости превосходит сплав МН95-5, он не склонен к коррозионному растрескиванию.
5.12. Скорость коррозии мельхиора в разных средах [92]
Среда
Атмосфера промышленных городов
Морской климат
Пресная вода
Морская вода
Паровой конденсат
Паровой конденсат с 30 % С02
Азотная кислота (50 %-я), мм/сутки
Соляная кислота при 25°С (10 %-я)
Серная кислота (10 %-я)
Плавиковая кислота:
Скорость коррозии, мм/год
МНЖМцЗО-1-1 |
МН19 |
|
0 , 0 0 2 |
0 , 0 0 2 2 |
|
0 , 0 0 1 1 |
0 , 0 0 1 |
|
|
0,03 |
0,03 |
о о |
о |
- |
|
0,08 |
0 , 1 |
|
0,3 |
- |
|
6,4 |
- |
|
- |
0 , 8 |
|
0,08 |
0 , 1 |
38 %-я при 110°С
98 %-я при 38 °С
Фосфорная кислота ( 8 %-я) при 20 °С
Уксусная кислота (10 %-я) при 20 °С
Лимонная кислота (5 %-я)
Жирные кислоты (60 %-е) при 100 °С
Водный раствор аммиака (7 %-й) при 30 °С
Едкий натр (10...50 %-й) при 100 °С
Применяется в промышленности главным об разом в виде холоднокатаных листов, прутков и труб различного размера для трубопроводов, деталей электротехники и приборостроения. Сплав МНЖ 5-1 был разработан довольно дав но по заданию судостроительной промышлен ности как заменитель медных труб для систем, контактирующих с морской забортной водой и имеющих повышенную коррозионную стой кость. Состав сплава был определен исходя из удовлетворительной коррозионной стойкости (струевая, язвенная коррозия и т.д.) и прием лемой технологичности (позволяющей на имеющемся оборудовании освоить весь сорта мент медных труб, применяемый в то время в судостроительной промышленности).
Впоследствии этот сплав стали широко использовать теплоэнергетики в конденсаторах повышенной мощности. Наилучшие показате ли в этих установках имеет мельхиор, но из-за высокой стоимости и трудоемкости изготовле ния в металлургическом производстве, он при меняется в ограниченном объеме. Сплав
0,9 |
0,9 |
0,05 |
0,05 |
0,5 |
0,58 |
0,025 |
0,028 |
-0 , 0 2
0,06 0,066
0,23 |
0,5 |
0,005 0,13
МНЖ5-1 получил массовое распространение на атомных и тепловых электростанциях. Однако по некоторым коррозионным показателям (по теря массы в спокойной морской воде и др.) он уступает чистой меди. За рубежом сплав МНЖ5-1 практически не применятся, а широ ко используется сплав типа МНЖМц 10-1-1.
Следует отметить, что в стандартах зару бежных стран номенклатура марок медно никелевых сплавов, относящихся к системе Cu-Ni-Fe-Mn, значительно больше, чем в ГОСТ 492-73. Особенно большое количество сплавов этой системы применяется с США (табл. 5.13). Сплавы содержат 5...30 % Ni. От личительной особенностью сплавов в стандар те США (ASTM) является то, что многие мед но-никелевые сплавы данной системы содер жат повышенное количество цинка ( - 1 %), в то время как в отечественных сплавах систем Cu-Ni и Си—Ni—Fe—Мп (в том числе и Мельхио рах) содержание примеси цинка ограничивает ся 0,3...0,5 % (см. табл. 5.5) из-за того, что он понижает стойкость против ударной коррозии.
5.13. Химический состав (%, остальное Cu-Ag) сплавов системы Cu-Ni-Fe-Mn,
__________обрабатываемых давлением, по стандартам ASTM (США)
Марка |
Ni, включая Со |
|
Fe |
|
Mn |
Другие элементы, не более |
|||
С70400 |
4,8 ...6 ,2 |
1,3...1,7 |
0,3...0,8 |
l,0Zn; 0,05РЬ |
|||||
С70600*1 |
9,0...11,0 |
1 |
0 |
|
1 , 8 |
1 |
, 0 |
l,0Zn; 0,05РЬ |
|
С70610 |
|
, ... |
|
|
|
||||
1 0 0 |
1 1 , 0 |
1 |
0 |
|
2 , 0 |
0,5...1,0 |
0,01РЬ; 0,05S; 0,05С |
||
С71300 |
, ... |
|
|
, ... |
|
||||
23,5...26,5 |
|
0 |
, 2 |
|
1 |
, 0 |
l,0Zn; 0,05РЬ |
||
С71500м |
29,0...33,0 |
0,4...1,0 |
1 |
, 0 |
l,0Zn; 0,05РЬ |
||||
С7158Г2 |
29,0...32,0 |
0,4...0,7 |
1 |
, 0 |
0,02РЬ |
||||
С71640 |
29,0...32,0 |
1,7...2,3 |
1,5.,.2 ,5 |
0,01Pb; 0,03S; 0,06С |
м Если сплав предназначен для последующей сварки и это оговаривается заказчиком, со держание примесей составляет, %: Zn - 0,5; Р - 0,02; S - 0,02; С - 0,05.
*2 Максимальное содержание примесей, %: Р - 0,02; Si - 0,02; Si - 0,25; S - 0,01; Ti от 0,20 до 0,5._____________________________________________________________________________
5.2.3. Сплавы системы Ni-Cu-Fe-Mn (монель-металлы)
Наиболее важным промышленным спла вом этой системы является монель-металл НМЖМЦ28-2,5-1,5. Монель - сплав, содер жащий 65...70 % Ni; 2...3 % Fe;l,2...1,8 % Mn (см. табл. 5.5), является сплавом на никелевой основе, но по своей структуре и физико химическим свойствам он близок к другим медно-никелевым сплавам - твердым раство рам (типа мельхиоров).
Монель-металл является прочным и наи более коррозионно-стойким из группы никельмедных сплавов. Он удовлетворительно обра батывается давлением в горячем и холодном состояниях, что позволяет получать различные полуфабрикаты: листы, ленты, полосы, прутки, проволоку различных размеров; применяется для изготовления деталей, работающих в раз личных агрессивных средах.
Рис. 5.8. Зависимость скорости коррозии монель-металла НМЖМц28-2,5-1,5 в соляной и серной кислотах от концентрации (скорость перемешивания 5.. .6 м/мин, температура 30 °С) [92]
По своей структуре монель-металл отно сится к сплавам - твердым растворам (см. рис. 5.2). Небольшие добавки железа и марган ца, так же как и медь, находятся в твердом рас творе и самостоятельных фаз не образуют. Добавки железа и марганца дополнительно повышают прочность монель-металла и улуч шают другие физико-химические свойства. Влияние этих элементов на свойства монельметалла примерно такое же, как и на свойства мельхиора МНЖМц30-1-1.
В атмосферных условиях монель-металл не тускнеет. Скорость коррозии в атмо сфере промышленных городов составляет 0,0015...0,003 мм/год, в морском климате - 0,0002...0,0008 мм/год, в морской воде - 0,008...0,025 мм/год. В паровом конденсате скорость коррозии монель-металла менее 0,003 мм/год, но в присутствии воздуха и углекислого газа существенно повышается до 1,52 мм/год [92].
Скорость коррозии монель-металла в ми неральных кислотах (азотная и азотистая) весьма высока; соляная и серная кислоты менее агрессивны, но и в этих реагентах монель-металл корродирует достаточно быстро (рис. 5.8).
Монель-металл устойчив в растворах нейтральных, щелочных и слабокислых солей соляной, серной, азотной и уксусной кислот, он также устойчив против большинства органиче ских кислот.
Монель-металл устойчив в растворах ще лочей при концентрациях до 70 % и темпера турах до 100... 150 °С, однако при более высо ких температурах и концентрациях скорость коррозии его резко возрастает.
В табл. 5.14 приведены значения скорости коррозии монель-металла в различных средах.
5.14. Скорость коррозии монель-металла НМЖМц2&-2,5-1,5 в различных средах [92]
Наименование
Серная* 1
Соляная
Фосфорная*2
Плавиковая
Гидроокись натрия (едкий натр)
Хлористый натрий*4 Хлористый кальций Азотнокислый натрий Хлористый амоний* 5 Хлористый цинк Хлористый цинк Сернокислый цинк
Среда
Концентрация, % |
о |
|
|
О |
|
||
Неорганические кислоть1 |
|
|
|
5 |
|
30 |
|
5 |
|
101 |
|
10 |
|
102 |
|
20 |
|
104 |
|
50 |
|
123 |
|
75 |
|
182 |
|
96 |
|
295 |
|
10 |
|
30 |
|
20 |
|
30 |
|
30 |
|
30 |
|
1,0 |
|
Кипящая |
|
5,0 |
|
Кипящая |
|
10 |
|
60 |
|
90 |
|
105 |
|
6 |
|
75 |
|
25 |
|
80 |
|
100 |
|
50 |
|
Щелочи |
|
|
|
5...50 |
о сч |
оо |
|
60...75 |
150...175*3 |
||
60...98 |
о |
|
|
О |
|
||
Соли |
|
|
|
Насыщенный раствор |
95 |
|
|
35 |
|
70... 160 |
|
27 |
|
50 |
|
30...40 |
102 |
||
10...20 |
38 |
|
|
го о |
о |
115 |
|
35 |
|
105 |
Органические кислоты и среды
Скорость коррозии, мм/год
1,246
0,066
0,061
0,19
13,16
43
83,3
2,2
3
8
1,07
6,2
0,13
0,08
0,02
0,061
0,013
0,001...0,015
0,12
1,35
0,06
0,008
6,05
0,3
0,114
0,41
0,51
Уксусная кислота |
50 |
20-30 |
Винная кислота |
30 |
2 0 |
Лимонная кислота |
30 |
2 0 |
Жирные кислоты |
- |
260 |
Четыреххлористый углерод |
С водным слоем |
30 |
*' Насыщенная воздухом.
*2 В неочищенной кислоте скорость коррозии резко повышается до 2 мм/год. *3 При выпаривании.
*4 Щелочные растворы вследствие гидролиза. *5 Кислые растворы вследствие гидролиза.
о |
о QN |
0,03
0,038
0 , 1
0,003
5.15. Типичные механические свойства полуфабрикатов из монель-металла НМЖМц28-2,5-1,5 при комнатной температуре
Полуфабрикат |
Состояние |
о„ МПа |
Оо.2, МПа |
6 ,% |
ц/,% |
НВ |
Е, |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
ГПа |
|
- * |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полосы и |
Мягкое |
550 |
280 |
45 |
_ |
1 2 0 |
_ |
170 |
|
Полутвердое |
580 |
- |
6,5 |
- |
- |
- |
|
- |
|
лента |
|
||||||||
Твердое |
750 |
550 |
|
- |
|
- |
260 |
||
|
2 |
2 2 0 |
|||||||
|
Мягкое |
550 |
250 |
40 |
65 |
125 |
180 |
|
- |
Прутки |
Горячекатаное |
600 |
300 |
35 |
65 |
160 |
- |
|
- |
Твердое |
700 |
600 |
|
— |
|
- |
280 |
||
|
1 2 |
2 0 0 |
|||||||
|
(тянутое) |
|
|
|
_ |
_ |
_ |
|
_ |
Проволока |
Мягкое |
550 |
250 |
40 |
|
||||
Твердое |
800 |
650 |
5 |
- |
- |
- |
|
- |
|
|
|
*На базе МО8 циклов.
5.16.Механические свойства монель-металла НМЖМц2&-2,5-1,5
при низких температурах [92]
Полуфабрикат |
Состояние |
Температура |
|
испытания, °С |
|||
|
|
||
|
Мягкие |
2 0 |
|
Прутки |
-183 |
||
|
|||
тянутые |
Твердые |
2 0 |
|
|
-8 0 |
||
|
|
0 |
200 |
400 |
600 |
800 |
Температура, °С
Рис. 5.9. Изменение механических свойств горячекатаных полос из монель-мегалла при высоких температурах [92]
Монель-металл НМЖМц-28-2,5-1,5 име ет высокий уровень механических свойств при комнатной температуре (см. табл. 5 .8 , 5 .9 , 5.15), не охрупчивается при низких температурах (табл. 5.16), сохраняет высокую прочность при
0 |
., |
0 0 |
2 |
5, |
|
|
|
|
. , |
|
НВ |
||
МПа |
МПа |
% |
||||
|
||||||
550 |
240 |
45 |
- |
|||
800 |
340 |
48 |
- |
|||
720 |
650 |
15 |
2 1 0 |
|||
820 |
700 |
2 0 |
245 |
нагреве до температуры 500 °С (рис. 5.9), в области температур 500...700 °С, как и другие медно-никелевые сплавы, имеет область пони женной пластичности, отличается высокой жаропрочностью (табл. 5.17).
Монель-металл сильно упрочняется (бо лее чем в 2 раза) при холодной пластической деформации, упрочнение сопровождается рос том удельного электросопротивления и резким понижением пластичности (рис. 5.10). Макси мально допустимая суммарная деформация в холодном состоянии составляет 94 %. Для по вышения пластичности применяют рекристаллизационный отжиг с нагревом до 800...850 °С, при этом механические и физические свойства восстанавливаются до исходных (до деформа ций) значений (рис. 5.11).
В зарубежных странах применяют ряд сплавов - аналогов монеля НМЖМц28-2,5-1,5 - это сплав 04400 (США), сплав LC -NiCu30Fe (2.4361) и NiCu30Fe (2.4360) Германия, имеют ся также сообщения, что для изготовления ка таных полуфабрикатов, бесшовных труб и прутков в Японии применяют никель-медный сплав аналогичного состава (табл. 5.18).