Медь и ее сплавы. Сварка.

Часть I

За счет высокой электропроводности, теплопроводности и коррозионной стойкости медь, а так же ее сплавы находятся на одном из первых мест в электротехнической промышленности, химическом машиностроении, приборостроении и при изготовлении самой разнообразной аппаратуры.

 Медь и большинство медных сплавов применяют при изготовлении изделий криогенной техники.

Промышленность выпускает медь марок М0 (99,95 процентов Cu, примеси не более 0,05%), М1 (99,90 процентов Cu, примеси не более 0,1%) и ряд других.

Чистая медь прекрасно обрабатывается давлением, как в горячем, так и холодном состоянии. Она малочувствительна к изменениям низких температур.

При повышении температуры прочностные свойства меди изменяются в очень широком диапазоне.

В машиностроении получили распространение сплавы на основе меди – бронзы и латуни.

Они имеют лучшие прочностные и технологические характеристики.

Латуни – сплавы меди с цинком. Их подразделяют на две группы – простые (однофазные) и многокомпонентные (или специальные).

Однофазные латуни (не более 39 процентов Zn) имеют α-структуру и называются α-латунями. Они очень пластичны, хорошо обрабатываются давлением, как в холодном так и горячем состояниях.

Латуни, содержащие более 39 процентов Zn, имеют α + β- и β-структуры, обладают значительной твердостью и прочностью по сравнению с α-латунью.

Бронзы – это сплавы меди с оловом, алюминием, марганцем, железом и рядом других элементов.

Бронзы, у которых основным легирующим элементом служит олово, называют оловянными бронзами (БрОФ6,5-0,4; БрОФ4-0,25 и т. д.).

Остальные бронзы в зависимости от основного легирующего элемента получили название алюминиевые, кадмиевые, бериллиевые бронзы и др.

Медь и медные сплавы свариваются многими способами сварки плавлением, в том числе и электродами сварочными.

При оценке свариваемости следует учитывать, что медь и ее сплавы отличаются от большинства конструкционных материалов (титана, сталей, алюминия и др.) более высокой теплопроводностью (в шесть раз выше, чем у железа), коэффициентом линейного расширения (в полтора раза больше, чем у стали) и величиной усадки при затвердевании (в два раза больше, чем у стали).

Медь и ее сплавы склоны к пористости и возникновению кристаллизационных трещин. Они активно поглощают газы, особенно кислород и водород, которые оказывают вредное влияние на прочностные и технические характеристики.

Газ кислород плохо растворим в твердой меди.

При росте температуры медь активно окисляется, образуя оксид меди Cu2O, который при затвердевании образует с медью эвтектику Cu–Cu2.

Располагаясь по границам зерен, эвтектика снижает коррозионную стойкость и пластичность меди.

 При содержании в меди кислорода более 0,1 процента затрудняются процессы горячей деформации, сварки, пайки и других видов горячей обработки.

Газ водород хорошо растворяется в расплавленной жидкой меди.

В затвердевшей меди растворимость водорода незначительна. С повышением температуры растворимость водорода возрастает, особенно при переходе в жидкое состояние.

Медь и ее сплавы в жидком состоянии могут взаимодействовать также с оксидами углерода CO2 и CO. Азот имеет весьма малое сродство к меди и нерастворим в ней.

Насыщение металла сварочного шва газами может быть предпосылкой к образованию пористости.

 Так во время охлаждения и кристаллизации металла сварочного шва возможно выделение растворенного в меди водорода и образование пористости.  Пористость могут вызвать водяные пары, появившиеся в металле шва в результате реакции водорода с кислородом оксида меди Cu2O.

Водяные пары, накапливаясь в микродефектах металла сварочного шва, создают в нем давление, которое разрушает металл, образуя микротрещины. Явление это носит название водородной болезни меди.

( часть1 - часть2 - часть3 )