книги / Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки
.pdf-высокая электропроводность, позво ляющая пропускать электрический ток боль шой плотности без нагрева электрода;
-высокие механические свойства в ши роком диапазоне температур, необходимые для
противостояния без деформации большим и неоднократно повторяющимся усилиям сжа тия;
-высокая теплопроводность, обеспечи вающая быстрый отвод тепла из зоны сварки;
-высокая коррозионная стойкость и жа ростойкость (окалиностойкость).
Способы повышения жаропрочности, ко торые используются для сплавов на основе никеля, железа, тугоплавких металлов, для медных сплавов высокой тепло- и электропро водности неприменимы. В основу принципов легирования конструкционных жаропрочных сплавов на основе никеля, железа, тугоплавких металлов положено усложнение состава спла ва, резкое увеличение концентрации легирую щих элементов в твердом растворе, получение большой объемной доли фаз-упрочнителей, что неизбежно приводит к сильному понижению тепло- и электропроводности. В этом случае требования повышения жаропрочности и со хранения высокой тепло- и электропроводно сти вступают в противоречие.
Принципы легирования жаропрочных сплавов на медной основе с высокой тепло- и электропроводностью включают следующие требования к легирующим элементам [52, 26]:
1)они не должны резко понижать солидус сплава;
2)должны существенно повышать тем пературу начала рекристаллизации меди;
3)иметь невысокую, уменьшающуюся с понижением температуры растворимость в твердой меди;
4)должны образовывать тугоплавкие, достаточно дисперсные малорастворимые в основе сплава избыточные фазы, предпочти тельно не содержащие в своем составе медь.
Из легирующих элементов, не слишком увеличивающих электросопротивление меди и слабо снижающих температуру солидуса, осо бое место отводится хрому. В двойной системе Cu-Сг существует достаточно жаропрочная избыточная фаза, не содержащая меди. Хром существенно упрочняет медь. Так, при введе
нии 1 % Сг твердость меди повышается в 2,5 раза, а электропроводность уменьшается всего на 20...30 % [53]. Поэтому двойные хро мовые бронзы нашли широкое применение в качестве жаропрочного материала высокой тепло- и электропроводности.
Температуру рекристаллизации меди наиболее сильно повышают переходные ме таллы IVA группы - Zr, Hf, Ti (см. рис. 6.1). Другим элементом, слабо изменяющим темпе ратуру солидуса, является тугоплавкий ниобий. Однако высокого эффекта упрочнения от дис персионного твердения в двойных сплавах Cu-Nb невозможно получить из-за малой рас творимости ниобия в твердой меди [21, 142].
Однако при выборе легирующих элемен тов нельзя ориентироваться только на двойные системы. Например, бериллий в системе Си-Ве резко понижает температуру солидуса, избы точная фаза у(СиВе) не отличается ни жаро прочностью, ни высокой температурой плавле ния, нет бериллия и среди элементов, резко повышающих температуру начала рекристал лизации меди (см. рис. 3.22, 6.1). Однако он является важным элементом в жаропрочных медных сплавах средней электропроводности (40...60 % от электропроводности меди). Такие сплавы созданы на основе систем Cu-Ni-Be и Cu-Co-Ве. Такая же ситуация наблюдается при легировании жаропрочных медных сплавов высокой тепло- и электропроводности кремни ем, кобальтом, алюминием и некоторыми дру гими элементами.
Наилучшее сочетание прочностных свойств и электропроводности достигается при комплексном легировании меди несколькими элементами, причем содержание этих элемен тов может быть подобрано таким образом, что снижение электропроводности при совместном легировании в многокомпонентном сплаве будет даже меньше их индивидуального дейст вия на электропроводность меди. Так, напри мер, кремний и кобальт сильно снижают элек тропроводность меди: при введении в медь 1% кремния ее электропроводность снижается на 80 %, а кобальта на 70 %, в то время как при совместном легировании меди кремнием и кобальтом в расчете на образование соедине ния Co2Si (при соотношении Со Si = 4 1) даже в количестве 1,5% электропроводность понижается всего на 40 % (рис. 6.9). Важно отметить, что при таком соотношении кобальта и кремния повышение электропроводности сопровождается значительным увеличением жаропрочности.
При выборе компонентов используют трехкомпонентные диаграммы состояния сис тем на основе меди и руководствуются прин ципами легирования жаропрочных медных сплавов высокой электропроводности и тепло проводности, основой которых является то, что сочетание высоких прочностных свойств, жа-
СО, % отСи
Рнс. 6.9. Влияние содержания кобальта, кремния
ихимического соединения Co2Si на электропроводность [88)
ропрочности и электропроводности обеспечи вают находящиеся в равновесии с а-твердым раствором интерметаллиды типа АтВ„, не со держащие меди (где т и п - стехиометрические коэффициенты соединения АтВ„) [26, 32].
Сплавы, расположенные на лучевых раз резах Си-А тВптройных систем, кроме высокой жаропрочности обладают повышенной элек тро- и теплопроводностью по сравнению с другими тройными сплавами, не лежащими на этих разрезах. Это впервые было показано в работах М.В. Захарова [26]. Не всегда эти раз резы относятся к псевдодвойным системам, но особенно значительный прирост физических и механических свойств имеют сплавы в том случае, когда разрез Си-А тВ„ является квазибинарным и между твердым раствором и кон груэнтно плавящимся двойным соединением А^В„ образуется тугоплавкая эвтектика с тем пературой плавления, близкой к температуре плавления меди [26, 32].
Улучшение физических свойств и повы шение уровня жаропрочности в сплавах таких разрезов проявляется настолько сильно, что они могут быть основой для дальнейшего ле гирования. В таких многокомпонентных спла вах уровень жаропрочности повышается по мере усложнения химического и фазового со става. В этом случае проявляется установлен ный А.А. Бочваром общий для всех жаропроч ных сплавов принцип, согласно которому для повышения уровня жаропрочности необходима гетерогенизация структуры.
Высокие прочностные свойства и жаро прочность обеспечивают не содержащие меди интерметаллиды, такие как NiBe, СоВе, Co2Si, Ni2Si, Ni3Ti и др.
Выбор указанных интерметаллидов в ка честве упрочняющих фаз жаропрочных мед ных сплавов связан с тем, что они обладают высокой термической стабильностью и мед ленно коагулируют при нагреве до высоких температур по ряду причин:
1) эти фазы достаточно жаропрочны [26, 52, 32];
2)они имеют небольшую растворимость
вмеди, поэтому термодинамические стимулы их растворения при высоких температурах не так высоки;
3)коагуляция частиц этих фаз требует одновременного диффузионного перемещения через a-твердый раствор и встречи на межфаз ных границах двух компонентов, образующих
интерметаллидную фазу, а этот процесс требу ет дополнительного времени;
4) в сплавах, содержащих эти интерметаллидные фазы, высоки температуры солидуса и сольвуса.
Это подтверждено созданием многочис ленных низколегированных жаропрочных сплавов высокой тепло- и электропроводности на базе тройных систем Cu-Ni-Be, Cu-Co-Be, Си—Ni—Si, Cu-Co-Si. Прирост прочностных свойств низколегированных сплавов этих сис тем в результате старения увеличивается в 2-3 раза по сравнению с закаленным состояни ем [52].
Главной особенностью тройных систем дисперсионо-твердеющих жаропрочных мед ных сплавов высокой электро- и теплопровод ности, диаграммы которых показаны на рис. 6.10 (Cu-Ni-Be), рис. 6.11 (Cu-Co-Be), рис. 6.12 (Си—Ni—Si) и рис. 6.13 (Cu-Co-Si), являет ся наличие переменной, резко уменьшающейся с температурой растворимости компонентов в меди: область a-твердого раствора с пониже нием температуры на всех рассмотренных изо термических разрезах сужается. Это является необходимым условием получения в процессе закалки пересыщенного легирующими компо нентами твердого раствора, с последующим его распадом во время старения. Эффект уп рочнения при дисперсионном твердении во время старения зависит от объемной доли вы делившихся частиц упрочняющей фазы (NiBe, СоВе, Ni2Si и др. или их метастабильных мо дификаций). Наиболее сильный эффект упроч-
р (C u B e )
Рис. 6.10. Изотермические разрезы медного угла диаграммы состояния системы Cu-Ni-Be при температурах 820 °С (а) и 500 °С (б) [59,115)
Рис. 6.11. Изотермический разрез диаграммы состояния Cu-Co-Ве при 500 °С [25,117|
Рис. 6.12. Вертикальные разрезы диаграмм состояния Cu-Co-Si и Си—Ni—Si, проходящие через медный угол и конгруэнтно плавящиеся соединения CojSi и NijSi [25,52[
Рис. 6.13. Изотермические разрезы медного угла диаграммы состояния системы Cu-Co-Si при температурах 700 °С (в) и 900 оС ^ [81|
нения при старении имеют сплавы тех систем, которые обеспечивают значительные измене ния растворимости легирующих элементов в медном твердом растворе с температурой [26, 52].
Кроме этого фактора, степень упрочне ния при дисперсионном твердении зависит от формы, размеров выделяющейся фазы, ее кри сталлографического строения, наличия метастабильных модификаций, возможности со пряжения решеток выделившихся частиц и матрицы.
Важными физическими константами, оп ределяющими уровень жаропрочности провод никовых медных сплавов, являются температу ры солидуса и сольвуса.
Температура солидуса у жаропрочных сплавов должна быть высокой. Чем выше тем пература плавления, тем больше прочность межатомной связи, меньше скорость самодиффузии и, следовательно, меньше при рабочей температуре скорость ползучести. Если темпе ратура солидуса сплава низкая, то при высоких рабочих температурах развиваются диффузи онные процессы, приводящие к разупрочнению сплава. Это накладывает дополнительные ог раничения при выборе легирующих элементов для жаропрочных медных сплавов высокой электро- и теплопроводности: в эти сплавы не следует вводить элементы, образующие легко плавкие эвтектики, или элементы, понижаю щие солидус по другим причинам.
Составы двух- и трехкомпонентных жа ропрочных медных сплавов вследствие отно сительно невысокого содержания легирующих элементов (до 3...5 %) находятся в области линии сольвуса двойных или поверхностей сольвуса тройных диаграмм состояния, кото рые определяют их фазовый состав. Поэтому с помощью соответствующих диаграмм состоя ния легко определить температуру сольвуса, которая является важным параметром, опреде ляющим уровень жаропрочности и рабочие температуры материала.
При прочих равных условиях, уровень жаропрочности и предельные рабочие темпе ратуры у сплавов тем выше, чем выше темпе ратура сольвуса упрочняющей фазы. Напри мер, сплавы системы Cu-Ni-Si значительно прочнее сплавов системы Cu-Co-Si в интерва ле температур до 500 °С, при более высоких температурах жаропрочность последних значи тельно выше [52]. Как следует из рассмотрения вертикальных разрезов систем Cu-Ni-Si и Cu-Co-Si (см. рис. 6.12), сплавы с одинаковым
количеством упрочняющей фазы (Co2Si или Ni2Si), например 3 %, имеют примерно одина ковую температуру солидуса. Поэтому уровень жаропрочности этих сплавов при высоких тем пературах определяет сольвус упрочняющей фазы.
У сплава системы Cu-Ni-Si температура сольвуса примерно на 100 °С ниже, чем у спла ва системы Cu-Co-Si. Поэтому склонность к коагуляции частиц упрочняющей фазы по мере нагрева первого сплава усиливается в большей степени, чем у-второго, вследствие более рез кого увеличения растворимости с повышением температуры. А при нагреве до температуры 700 °С в сплаве системы Cu-Ni-Si эффект от дисперсионного твердения полностью утрачи вается вследствие обратного растворения из быточной фазы Ni2Si в твердом растворе, у сплава системы Cu-Co-Si в соответствии с температурой сольвуса полное растворение фазы Co2Si наступает при ~ 820 °С (см. рис. 6.12). Отсюда более высокая жаропрочность сплавов системы Cu-Co-Si при температурах выше 500 °С.
Диаграммы состав-свойство для сплавов разрезов тройных систем, пересекающие разре зы типа См-АтВп (рис. 6.14...6.16) показывают, что экстремальные значения механических и физических свойств имеют сплавы на лучевых разрезах меди с конгруэнтно плавящейся двой ной интерметаллидной фазой, не содержащей атомов меди (Co2Si, Ni2Si или NiBe). Так, на пример, в системе Cu-Co-Si (см. рис. 6.14) максимальные значения предела текучести и минимальные значения удельного электросо противления имеют сплавы в состаренном со стоянии, лежащие на квазибинарном разрезе Cu-Co2Si, соотношение кобальта и кремния в которых соответствует стехиометрическому составу соединения Co2Si (близко к 4 1).
В тройной системе Cu-Ni-Si максималь ные значения прочности и минимальные зна чения удельного электросопротивления имеют состаренный сплав разреза Cu-Ni2Si с соотно шением никеля и кремния, отвечающим соеди нению Ni2Si (см. рис. 6.15, б). В сплавах систе мы Cu-Ni-Be с небольшой добавкой титана (0,15 %) максимальные значения твердости и электропроводности имеют сплавы, в которых соотношение Ni Be = 6,4 1 такое же, как в соединении NiBe (см. рис. 6.16).
Для проводниковых медных сплавов крайне важно, что сплавы разрезов типа Си-А тВ„ тройных систем имеют не только бо-
I______I_____ I_____ I |
I |
' |
i |
i |
i |
i |
____ I______ I |
О 0,4 0,8 1,2 |
1,6 Si,% |
0 |
°'4 |
|
°’8 |
1,2 1,6 Sl,% |
|
а) |
|
|
|
|
|
|
б) |
Рис. 6.14. Зависимость удельного электросопротивления (а) и предела текучести (б) сплавов, содержащих 98 % Си, от соотношения кобальта и кремния: после закалки с 900 °С (/); после закалки и старения в течение 4ч при температурах 400 (2), 450 (3) и 500 °С (4) [81]
лее высокую прочность и жаропрочность, но и отличаются большей электро- и теплопровод ностью по сравнению со сплавами, располо женными по обе стороны от этих разрезов, в том числе и со сплавами двойных систем. Это обусловлено тем, что растворимость интреметаллидных фаз типа АтВ„ в меди в рассматри ваемых системах значительно меньше, чем чистых компонентов А и В в двойных систе мах. Об этом свидетельствует изотермические разрезы тройных систем Cu-Co-Si (см. рис. 6.13) и Cu-Ni-Be (см. рис. 6.10). Поэтому кон центрация легирующих элементов в медном твердом растворе (основной проводящей элек трический ток и передающей тепло фазе) в сплавах разрезов Си-АтВ„ будет ниже, чем в сплавах, находящихся по обе стороны от этих разрезов. Отсюда и более высокая проводи мость тепла и электричества в сплавах разрезов
С\1-АтВ„.
Диаграммы состав-свойство (см. рис. 6.14...6.16) показывают, что экстремальные значения прочностных и физических свойств сплавы разрезов Си-АтВп имеют только после закалки и старения. В закаленном состоянии
Рис. 6.15. Влияние состава и соотношения легирующих элементов (при постоянном содержании меди 96 %) на свойства сплавов системы Cu-Ni-Si после закалки (а)
и старения {б) [52,54]
а) |
б) |
Рис. 6.16. Линии равной твердости и электропроводности в сплавах системы Cu-Ni-Be с 0,15 % Ti. Числа у кривых [26]: а - твердость НВ; б - электропроводность со, % от электропроводности меди марки МО
эти свойства изменяются в зависимости от состава сплава монотонно, т.е. по законам, свойственным однородным твердым растворам [63]. Это указывает на то, что в сплавах разре зов типа Си-т4„Д, не существует какого-либо особого атомно-кристаллического строения, качественно отличного от строения однофаз ных сплавов соседних составов [52]. Экстре мальные значения физических и механических свойств обусловлены разной растворимостью итерметаллидов типа АтВп в меди в тройных системах и чистых компонентов А и В - в двойных, а также связаны с различной приро дой фаз-упрочнителей в сплавах разрезов Си-АтВ,, и в сплавах по обе стороны от них.
Поскольку сплавы разрезов типа Си-Л„Д, удачно сочетают в себе такие противоречивые, отрицающие друг друга свойства, как повы шенная жаропрочность и высокая тепло- и электропроводность, именно они являются основой для разработки многокомпонентных низколегированных жаропрочных проводнико вых медных сплавов [26].
Дальнейшее легирование связано с вве дением в состав этих сплавов добавок, которые повышают либо температуру начала рекри сталлизации тройных сплавов, либо жаропроч ность и предельные рабочие температуры за счет гетерогенизации структуры. По такому принципу разработаны отечественные сплавы БрНБТ, БрНХК2,5-0,7-0,6 и некоторые другие. Первый сплав создан на основе сплавов квази
бинарного разреза Cu-Ni-Be, дополнительным легированием небольшой добавкой титана [26], который известен как сильный антирекристал лизатор.
Второй - легированием сплавов разреза Cu-Ni2Si хромом. Хром образует с кремнием устойчивое к термическому воздействию хи мическое соединение Cr3Si кристаллизацион ного происхождения [54, 86]. Свойства сплава БРНХК2,5-0,7-0,6 определяются наличием двух упрочняющих избыточных фаз: одна фаза Ni2Si упрочняет сплав за счет дисперсионного твердения при старении, вторая - Cr3Si - прак тически не растворяется в медном твердом растворе при нагреве под закалку, улучшает свойства сплава за счет гетерогенизации струк туры.
Таким образом, низколегированные брон зы высокой электро- и теплопроводности по типу упрочнения разделяют натри группы:
-упрочняемые холодной деформацией (термически неупрочняемые сплавы);
-термически упрочняемые дисперсионнотвердеющие сплавы;
-дисперсно-упрочненные сплавы.
6.2.2.Термически не упрочняемые сплавы
Кгруппе термически не упрочняемых медных сплавов относятся проводниковые бронзы БрСрО, 1, БрКд1, БрОО,15 и БрМг0,3 с твердорастворным упрочнением (табл. 6.7). Наиболее широко в промышленности приме-
6.7. Марки низкол егированных термически не упрочнямых проводниковых бронз по национальным стандартам
Россия, |
|
США, |
|
Германия, |
|
Япония, |
ГОСТ 18175-78 |
|
ASTM |
|
DIN |
|
JIS |
|
|
Серебряная бронза |
|
|
||
БрСрО, 1 |
|
- |
|
CuAgO, 1(2.1203) |
|
- |
- |
|
- |
|
CuAgO.lP (2 .1 191) |
|
- |
|
|
Кадмиевая бронза |
1 |
|
||
БрКд1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
| |
CuCdlP (2.1160) |
|
|
|
|
Магниевая бронза |
|
|
||
БрМгО.З |
|
- |
|
CuMgO,4 (2.1321) |
|
- |
- |
|
- |
|
- |
|
C1401 |
- |
|
С14200 |
|
- |
|
- |
- |
|
- |
|
CuMgO,7 (2.1323) |
|
- |
|
|
Оловянная бронза |
|
|
||
БрОО,15' |
| |
|
1 |
|
|
- |
|
|
Теллуровая бронза |
|
|
||
Теллуровая бронза” |
| |
С14500 |
| |
CuTe (2.1546) |
| |
- |
*По ТУ 1844-067-00195363-97.
В ГОСТ 18175-78 не имеет специального обозначения.
няются первые два сплава. Все эти сплавы прочнее меди и обладают наиболее высокой электропроводностью среди низколегированных проводниковых медных сплавов. Единственным способом упрочнения этих сплавов, как и меди, является холодная пластическая деформация. Электропроводность при этом уменьшается незначительно (в среднем на 1... 5 %).
Серебряная бронза БрС0,1, содержащая 0,08...0,12 % Ag (табл. 6.8), является двухком понентным сплавом системы Cu-Ag. Медь с
серебром образует диаграмму состояния эвтек тического типа с ограниченной растворимо стью компонентов друг в друге в твердом со стоянии (рис. 6.17). Эвтектическая температура равна 780 °С, а эвтектическая концентрация составляет 72 % Ag. Максимальная раствори мость меди в серебре равна 8,8 %, а макси мальная растворимость серебра в меди - 8,0 %. С понижением температуры растворимость серебра в твердой меди резко понижается [21]:
Температура, °G |
780 |
700 |
600 |
500 |
400 |
300 |
200 |
Растворимость Ag: |
8,0 |
5,2 |
2,6 |
|
0,5 |
0,2 |
|
% (по массе) |
1,3 |
<0,1 |
|||||
% (ат.) |
4,9 |
3,1 |
1,55 |
0,8 |
0,3 |
0,12 |
<0,06 |
Эти данные показывают, что серебряная |
прочность меди. Однако очень небольшие ко |
||||||
бронза БрСрО, 1 является однофазным сплавом. |
личества серебра резко повышают температуру |
||||||
Она обладает очень высокими электро- и теп |
разупрочнения нагартованной меди (рис. 6.19) |
||||||
лопроводностью, более высокой, чем у меди |
и уменьшают ее ползучесть при повышенных |
||||||
длительной прочностью и твердостью (табл. |
температурах. Так, например, напряжение пол |
||||||
6.9). Электропроводность меди мало изменяет |
зучести а0>1/1ооо серебряной бронзы значительно |
||||||
ся при изменении содержания серебра в сплаве |
выше, чем у меди, в интервале температур |
||||||
до 0,25 % (рис. 6.18). Не оказывают сущест |
100...300 °С (рис. 6.20). |
|
|
||||
венного влияния малые добавки серебра и на |
|
|
|
|
|
6.8. Химический состав (%, остальное Си) и назначение низколегированных термически не упрочняемых проводниковых бронз (ГОСТ 18175-78)
Марка |
Ag |
Р |
C d |
Mg |
Те |
БрСрО,1 |
0,08... |
|
|
|
|
|
0 ,1 2 |
|
|
|
|
БрОО,15' |
0,08... |
0 ,0 0 1 .. . |
— |
— |
— |
БрКд1 |
0,24Sn |
0,015 |
0,9... |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
1,2 |
|
|
БрМгО,3 |
0 ,2 ... |
|
0,5 |
Теллу |
'Я о |
: |
ровая |
© |
оо |
|
|
|
бронза |
|
|
Примеси, |
Полуфабрикаты и области применения |
|||||||||
не более |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Сумма 0,1 |
Полосы, |
прутки, профили, |
прово |
|||||||
|
лока; коллекторные кольца, обмот |
|||||||||
Сумма 0,3 |
ки роторов турбогенераторов |
|
||||||||
Полосы, |
коллекторы, |
провода для |
||||||||
|
электрифицированных дорог |
|
||||||||
Сумма 0,3 |
Листы, |
ленты, |
|
плиты, |
полосы, |
|||||
|
Проволока, |
прутки; |
коллекторные |
|||||||
|
пластины |
|
электродвигателей, |
кон |
||||||
|
тактные |
провода |
электрофициро- |
|||||||
|
ванного транспорта, детали |
машин |
||||||||
|
контактной сварки и др. |
|
|
|
||||||
Сумма 0,2 |
Полосы, |
прутки, |
проволока, |
кон |
||||||
|
тактные |
кольца |
и |
коллекторные |
||||||
|
пластины |
электрических |
машин, |
|||||||
|
детали машин |
контактной |
сварки, |
|||||||
|
проволока |
для |
электрических |
ка |
||||||
|
белей и других токонесущих про |
|||||||||
|
водов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сумма 0,2 |
Прутки, полосы; детали, обрабаты |
|||||||||
|
ваемые |
резанием |
на |
автоматах; |
||||||
|
элементы теле- и радиотехниче |
|||||||||
|
ских, электрических |
и |
электрон |
|||||||
|
ных устройств |
|
|
|
|
|
|
*Химический состав по ТУ
6.9.Физические и механические свойства серебряной бронзы БрСрО,1
при высоких температурах [52]
Свойство |
|
|
Температура, °С |
|
|
||
20 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
||
|
|||||||
|
Физические свойства |
|
|
|
|||
р, мкОм м |
0,0175 |
0,0377 |
0,0446 |
0,0524 |
0,0605 |
0,0688 |
|
со, МСм/м |
54 |
27 |
22 |
19 |
16 |
15 |
|
К Вт/(м К) |
390 |
377 |
376 |
369 |
361 |
358 |
|
а , К '1 |
- |
17,6 |
17,9 |
18,3 |
18,7 |
19,0 |
|
Е, ГПа |
126 |
119 |
ПО |
101 |
93 |
82 |
|
|
Механические свойства |
|
|
|
|||
ав, МПа |
440 |
310 |
130 |
100 |
60 |
40 |
|
а0,г, МПа |
420 |
300 |
80 |
70 |
40 |
30 |
|
5, % |
14 |
9 |
53 |
50 |
40 |
76 |
|
у,% |
40 |
37 |
72 |
75 |
91 |
98 |
|
лги, МДж/м2 |
1,7 |
1,8 |
1,7 |
1,1 |
1,0 |
0,8 |
|
Твердость HV |
ПО |
90 |
72 |
22 |
14 |
9 |
|
Длительная (1 ч) твердость HV |
- |
- |
57 |
13 |
7 |
5 |
Т,°С
|
|
|
Рис. 6.19. Влияние температуры отжига |
|
|
|
(в течение 1 ч) на временное сопротивление |
|
|
|
холоднодеформированной меди и сплавов |
Си |
Ад,% |
Ад |
на ее основе [98|: |
1 - медь; 2 - БрСрО, 1; 3- БрКд!; 4- БрМгО.З; |
5 - БрЦрО,4; б - БрХ1; 7 - БрХЦр; 8 - БрНБТ;
Р ис. 6.17. Диаграмма состояния системы |
9- БрНХК2,5-0,7-0,8; |
10- БрКоБ |
|
Cu-Ag [142] |
|||
|
|
Ад, %
Рис. 6.18. Влияние содержания серебра на элек тропроводность (7) и температуру разупрочнения меди (2) [92)
Основным назначением низколегирован ных сплавов системы Cu-Ag является исполь зование их для изготовления различных про водников электрического тока, работающих в более тяжелых условиях, чем медные. Эти сплавы, особенно приготовленные на самых чистых марках меди, более предпочтительны для обмоток генераторов и электродвигателей. Коллекторы из сплава БрСрО, 1 надежно рабо тают при длительных нагрузках до температу ры около 170 °С, а при кратковременных - до 350...400 °С.
Свойства и режимы обработки серебря ной бронзы БрСрО, 1 приведены в табл. 6.10,
6. 11.
Рис. 6.20. Влияние температуры испытания на напряжение ползучести OO^/IMO бескислородной меди (7) и серебряной бронзы БрСрО,1 (2) [92]
Проводниковые сплавы системы Cu-Ag широко применяются в США, Великобрита нии, Франции, Германии, Японии и других развитых странах. Содержание серебра в стан дартных зарубежных сплавах системы Cu-Ag составляет 0,025...0,25 % (табл. 6.12). Такое содержание серебра мало влияет на механиче ские свойства и электропроводность меди (табл. 6.13), но значительно повышает темпе ратуру начала рекристаллизации и связанную с ней температуру разупрочнения нагартованного сплава. Так, например, твердая проволока из сплава С10500 (США) с 0,06% Ag, изготов ленного на бескислородной меди OFHC, не разупрочняется до температуры 300 °С,
6.10.Физические, механические, технологические свойства и режимы обработки бронзы
БрСр0,1 [47, 92] |
|
|
Свойства или режимы обработки |
Значения свойств и режимов |
|
обработки |
||
|
||
Физические свойства |
1082 |
|
Температура плавления (ликвидус), °С |
||
у, кг/м3 |
8890 |
|
С р , Дж/(кг К) |
385 |
|
огЮ6 при 20...300 °С, К-1 |
17,6 |
|
р, мкОмм: |
0,01705 |
|
отожженные |
||
твердые |
0,01754 |
|
а', К"1при 20 °С |
0,00393 |
|
X, Вт/(м К) |
390 |
|
£, ГПа |
126,5 |
|
G, ГПа |
42,2 |
|
Механические свойства |
|
|
ав, МПа: |
|
|
отожженные |
240 |
|
твердые |
440 |
|
а0>2 , МПа: |
|
|
отожженные |
80 |
|
твердые |
420 |
|
6, %: |
|
|
отожженные |
45 |
|
твердые |
14 |
|
НВ: |
|
|
отожженные |
50 |
|
твердые |
ПО |
|
Технологические свойства или режимы обработки |
||
Температура литья, °С |
1150... 1200 |
|
Температура горячей обработки давлением, °С |
750...870 |
|
Температура отжига, °С: |
370...560 |
|
Обрабатываемость резанием (относительно латуни ЛС63-3), % |
20 |
|
Паяемость |
Удовлетворительная |
|
Свариваемость |
Удовлетворительная |
6.11.Гарантируемые механические и физические свойства полуфабрикатов
из серебряной бронзы БрСр0,1 |
|
|||
Вид полуфабриката |
Оо.2, МПа |
6,% |
НВ |
р, мкОмм, не более |
|
не менее |
|
||
|
|
|
|
|
Прутки твердые |
- |
- |
95 |
- |
Полосы прямоугольные, тянутые |
135 |
30 |
- |
0,0185 |
Профили |
170 |
30 |
- |
0,0185 |