Большинство сплавов меди отлично обрабатываются как в холодном, так и в горячем состоянии. Именно поэтому в продаже распространены различные формы штамповки: прутки, проволока, трубы, листы и фольга.
Медные сплавы также применяются в электрических и электронных соединителях и компонентах, трубах теплообменников, сантехнических приспособлениях, скобяных изделиях, подшипниках и чеканке монет.
Медь является одним из самых распространенных промышленных металлом из-за ее доступности и отличных характеристик: превосходной пластичности (или формуемости), хорошей прочности, отличной электрической и теплопроводности и превосходной коррозионной стойкости.
Доступная чистая медь имеет электропроводность около 101% IACS (Международный стандарт отожженной меди), уступает только электропроводности чистого серебра (около 103% IACS). Стандартная коммерческая медь имеетс более высокую чистоту, а также имеет более высокую проводимостью, чем та, которая была доступна, когда ее значение удельного электрического сопротивления при 20 ° C (70 ° F) было выбрано для определения уровня 100% по шкале IACS в 1913 году. Теплопроводность меди равна 391 Вт/мК (226 Бте/фут/час °F).
Медь обладает хорошими упрочняющими свойствами, поэтому многие области применения этого металла базируются на этом. Деформация в процессе холодной обработки на заключительных этапах формования позволяет обеспечить необходимую прочность/пластичность для формования штампованных деталей.
Медь легко деформируется, уменьшая площадь более чем на 95%. Степень холодной деформации между отжигами с размягчением обычно ограничивается 90%. Избегайте чрезмерного кристаллографического текстурирования, особенно при прокатке листа и полосы.
Добавление легирующих элементов в медь позволяет улучшить прочность, пластичность (формуемость) и термостойкость без недопустимых потерь в технологичности, электропроводности/теплопроводности или коррозионной стойкости.
Медные сплавы пластичны в горячем и холодном состоянии, однако в меньшей степени, чем нелегированный исходный металл. Если в сплаве содержатся твердеющие элементы, такие, как: цинк, алюминий, олово, кремний, мы можем наблюдать более быстрое упрочнение при разных видах обработки.
Количество холодной обработки и параметры отжига должны быть сбалансированы для контроля размера зерна и кристаллографического текстурирования. Эти параметры необходимо контролировать, чтобы получить отожженные полосовые изделия с чистовой обработкой, которые обладают формуемостью, необходимой при жесткой формовке и глубокой вытяжке, которые обычно выполняются при промышленном производстве меди, латуни и других метизов из медных сплавов и цилиндрических трубчатых изделий.
Чистые медные сплавы (C10100- C15900), плавятся и отливаются в инертной атмосфере из меди высочайшей чистоты для поддержания высокой электропроводности.
Как правило, медь отливается с контролируемым содержанием кислорода для очистки от примесей с помощью окисления. Сюда можно отнести сплавы, которые раскисляются с небольшим добавлением различных элементов, например, фосфора (C12200, Cu-0,03P), и сплавы, в которых используются незначительные количества добавок для заметного повышения стойкости к размягчению, такие как серебросодержащие медные сплавы (C10500, Cu-0,034 мин. Ag), и сплавов, содержащих цирконий (C 15000 и C15100, Cu-0.lZr).
Сплавы с высоким содержанием меди (от C16000 до C19900) предназначены для поддержания высокой проводимости при использовании дисперсий и выделений для повышения прочности и стойкости к размягчению: дисперсии железа в сплавах Cu- (1,0-2,5) Fe (C19200, C19400), выделения хрома в Cu-1Cr (C18200) и когерентные выделения в Cu-(0,3-2,0)Be-Co-Ni закаленные сплавы (C17200, C17410 и C17500).
Латунные сплавы - это семейство медно-цинковых сплавов. Основное количество из них являются бинарными медно-цинковые сплавы (C20500- C28000), использующие обширную область твердого раствора до 35% Zn и обеспечивающие отличную формуемость и прочность при упрочнении.
Сплавы, в которых содержание цинка ниже 15% устойчивы к коррозии под напряжением. Сплавы с содержанием цинка выше 15% нуждаются в термообработке, снижающей напряжение, чтобы избежать коррозии под напряжением, и при определенных условиях могут быть подвержены обезжириванию.
Сплавы с содержанием цинка от 35 до 40% Zn имют бета-фазу bcc, особенно это заметно при высоких температурах. Это позволяет использовать их для горячего прессования и ковки (например, сплав C28000 с Cu-40Zn).
Оловянные латуни (C40400-C49000) включают в себя добавки олова от 0,3 до 3,0%. Это позволяет повысить антикоррозийные свойства, а также прочность латунных сплавов. Помимо улучшения свойств коррозионной стойкости медно-цинковых трубных сплавов, таких как C44300 (Cu-30Zn-1Sn), добавка олова также обеспечивает хорошее сочетание прочности, формуемости и электропроводности, требуемых различными электрическими соединителями, такими как C42500 (Cu-10Zn- 2Sn). Набор различных медно-цинковых сплавов (от C66400 до C69900) обеспечивает повышенную прочность и коррозионную стойкость благодаря упрочнению в растворе алюминием, кремнием и марганцем, а также дисперсионному упрочнению с добавками железа.
Бронзовые сплавы включают в себя несколько семейств, которые связаны по основному твердорастворному легирующему элементу. Так называемые оловянные бронзы (от C50100 до C54400) - это набор хорошо твердеющих твердорастворимых сплавов, содержащих от 0,8% Sn (C50100) до 10% Sn (C52400), с ограниченным добавлением фосфора для раскисления. Эти сплавы очень прочные, обеспечивают отличную формуемость, стойки к размягчению, электропроводности, а также антикоррозийны.
Алюминиево-бронзовые сплавы содержат от 2 до 15% Al (от C60800 до C64200), элемента, добавляющего упрочнение в твердом растворе и упрочнение при обработке, а также коррозионную стойкость. Алюминиевые бронзы обычно содержат от 1 до 5% железа, обеспечивая дисперсию элементов для усиления дисперсии и контроля размера зерна.
Сплавы кремниевой бронзы (C64700-C66100) имеют хорошую прочность благодаря свойствамотверждения в растворах и при обработке, улучшенным в некоторых случаях добавлением олова, а также превосходной стойкостью к коррозии под напряжением и общей коррозии.
Мельхиоры - это медно-никелевые сплавы (от C70100 до C72900), которые используют полную растворимость меди в твердом веществе, присущую никелю, для получения ряда однофазных сплавов (например, C70600 с Cu-10Ni-1,5Fe и C71500 с Cu-30Ni- 0,8Fe), которые обеспечивают превосходную коррозионную стойкость. Семейство медно-никелевых сплавов также включает различные сплавы с дисперсионным и дисперсионным упрочнением из-за образования упрочняющих фаз с третьими элементами, такими как Ni2Si в C70250 (Cu-3Ni-0,7Si-0.15 мг) и спинодальное упрочнение, получаемое в сплавах Cu-Ni-Sn (например, C72700 с Cu-10Ni-8Sn).
Медно-никель-цинковые сплавы, также называемые никель-серебряными сплавами, представляют собой семейство упрочняющих сплавов с различным содержанием никеля и цинка в системе тройных сплавов Cu- (4-26) Ni- (3-30) Zn, которые ценятся за их прочность, формуемость, коррозию и потускнение стойкость и, для некоторых применений, металлический белый цвет.
Для закалки меди используют множество различных способов, которые позволяют сохранить пластичность или электропроводность. Металлургия медных сплавов подходит для использования, по отдельности или в комбинации различных распространенных механизмов упрочнения.
Упрочняющими твердорастворными элементами являются цинк, никель, марганец, алюминий, олово и кремний, перечисленные в приблизительном порядке повышения эффективности. Коммерческие сплавы представляют собой весь спектр доступных составов твердых растворов каждого элемента: до 35% Zn и до (и даже выше) 50% Ni, 50% Mn, 9% Al, 11% Sn и 4% Si.
Упрочнение при обработке — это основной механизм упрочнения, применяемый к большинству медных сплавов, степень которого зависит от типа и количества легирующего элемента, а также от того, остается ли легирующий элемент в твердом растворе или образует дисперсную или осадочную фазу. Даже те сплавы, которые поддаются промышленному упрочнению с возрастом, часто получают закаленными на станке; то есть они были обработаны холодной обработкой до и/или после термической обработки с возрастным упрочнением.
