Материаловедение. Медь и ее сплавы презентация

Медь – металл красного (в изломе розового) цвета. Тяжелый цветной металл (ρ = 8,89 г/см3) с ГЦК решеткой (а = 0,36074 нм). Не имеет полиморфных превращений. Обладает высокой электрической проводимостью (на втором месте

Слайд 1Материаловедение
Медь и ее сплавы сделал:Солохин Ю.С проверил:Баранова Н.Д


Слайд 2Медь – металл красного (в изломе розового) цвета. Тяжелый цветной металл

(ρ = 8,89 г/см3) с ГЦК решеткой (а = 0,36074 нм). Не имеет полиморфных превращений. Обладает высокой электрической проводимостью (на втором месте после серебра), пластичностью, коррозионной стойкостью в пресной и морской воде, а также в ряде химических сред.

Медь обладает отличной обрабатываемостью давлением в холодном и горячем состоянии, хорошими литейными свойствами и удовлетворительной обрабатываемостью резанием.
На воздухе при наличии влаги и углекислого газа медь медленно окисляется, покрываясь пленкой так называемой «патины» зеленого цвета, которая является щелочным карбонатом меди (CuOH)2CO3. Эта пленка защищает медь от дальнейшей коррозии.
Медь и ее сплавы являются традиционными материалами, используемыми в технике низких температур. Применение меди и ее сплавов обусловлено их высокими характеристиками механических свойств при низких температурах, хорошей коррозийной стойкостью и высокой теплопроводностью.


Слайд 3Характеристики основных физико-механических свойств меди


Слайд 4Все примеси, особенно входящие в твердый раствор, снижают электропроводность меди. Наиболее

сильно уменьшают электропроводность примеси P, As, Al, Sn. Вредными примесями, снижающими механические и технологические свойства меди и ее сплавов, являются Bi, Pb, S и O. Свинец и висмут ничтожно растворимы в меди и образуют по границам зерен легкоплавкие эвтектики, что приводит к красноломкости. Сера и кислород также нерастворимы в меди и образуют эвтектики Cu - Cu2S и Cu - Cu2O, но красноломкость они не вызывают, так как их температура плавления (1067 °С и 1065 °С соответственно) выше температур горячей обработки давлением. Однако эти эвтектики весьма хрупкие, и их наличие даже в небольших количествах приводит к снижению пластичности.
Особо вредной примесью является кислород, если медь нагревают в атмосфере, содержащей водород. Атомы водорода быстро диффундируют вглубь металла и восстанавливают оксид меди Cu2O + H2 = 2Cu + H2O. Пары воды создают высокое давление, что приводит к вздутиям, разрывам и трещинам. Это явление называется «водородной болезнью» меди.
Содержание вредных примесей в меди строго ограничено.

Слайд 5Прочность меди может быть увеличена в результате холодной пластической деформации с

высоким обжатием (~ 60…70 %), что приводит к упрочнению до уровня σв= 450 МПа, но при этом сильно снижается пластичность (δ ≤ 5 %).
Процесс скольжения при пластической деформации в кристаллах меди развивается по плоскостям {111} в направлении <110>. После холодной прокатки медь имеет простую основную текстуру {110} <112>. После волочения вдоль проволоки преимущественным направлением будет <111>, а также, но в меньшей степени, направление <100>.
При нагреве деформированной меди в области температур 130…150 °С происходит явление полигонизации, сопровождающееся повышением электропроводности за счет аннигиляции вакансий; при более повышенной температуре наблюдается начало рекристаллизации. Температура этого процесса тем ниже, чем выше была степень предшествующей пластической деформации. В реальных условиях обработки меди рекристаллизационный отжиг проводят при 300…350 °С. После рекристаллизации в меди формируется кубическая текстура типа {100} <001>, степень совершенства которой тем выше, чем больше была величина обжатия при предшествующей холодной пластической деформации.

Слайд 6Классификация сплавов на основе меди
Наиболее распространенные легирующие элементы в меди –

Zn, Al, Sn, Fe, Si, Mn, Be, Ni. Они повышают прочностные свойства меди.
Медные сплавы делятся на латуни, бронзы и медно-никелевые сплавы.
Латунями называют сплавы меди, в которых главным легирующим элементом является Zn. Их маркируют буквой Л и числами, характеризующими среднее содержание легирующих элементов. Например, латунь Л80 содержит 80 % Cu и 20 % Zn. Если латунь легирована, помимо цинка, другими элементами, то после буквы Л ставят условное обозначение этих элементов: С – Pb; О – Sn; Ж – Fe; А – Al; К – Si, Мц – Mn, Н – Ni. Числа после букв указывают среднее содержание каждого легирующего элемента в латуни, кроме цинка. Содержание цинка определяется по разности до 100%. Например, латунь ЛАЖМц66-6-3-2 – 66 % Cu, 6 % Al, 3 % Fe, 2 % Mn и 23 % Zn.
Бронзами называют все сплавы меди, кроме латуней и медно-никелевых сплавов. По основным легирующим элементам их подразделяют на оловянные, алюминиевые, бериллиевые, свинцовые, кремнистые и т. д.
Бронзы маркируют буквами Бр, затем указывают основные легирующие элементы и их содержание в сплаве так же, как для латуней. Zn в бронзах маркируют буквой Ц, фосфор – Ф, бериллий – Б, хром – X.
Например, бронза БрАЖМц10-3-1,5 – 10 % Al; 3% Fe; 1,5% Mn, остальное Cu.

Слайд 7Структура и свойства латуней определяются диаграммой состояния Cu – Zn. В

системе Cu – Zn имеется пять перитектических превращений, в результате которых образуются пять фаз β, γ, δ, ε и η. Растворимость цинка в меди очень велика и с понижением температуры возрастает и составляет 32,5 % при 902 °С и 39 % при 454 °С. С понижением температуры раствори-мость цинка в меди уменьшается (до 36 % при комнатной температуре).
Латуни со структурой α-фазы пластичны, отличаются высокой технологичностью, поддаются горячей и холодной обработке давлением.

С увеличением содержания цинка возрастают прочность и относительное удлинение. δ достигает максимального значения при 30…32 % Zn, а затем когда появляется β-фаза резко уменьшается. σв возрастает до 45…47 % Zn, но как только β-фаза полностью сменяет α-фазу, оно резко снижается.

Латуни


Слайд 8Стабильная при высоких температурах, β-фаза очень пластична, а образующаяся из нее

при охлаждении β'-фаза с упорядоченной структурой, наоборот, хрупка. Поэтому пластичность β-латуней с β'-структурой при комнатной температуре очень мала, и при содержании около 50 % Zn и более они не поддаются холодной обработке давлением. По указанным выше причинам в промышленном масштабе применяют лишь α- и (α+β) -латуни.
Микроструктура α-латуней после деформации и отжига полиэдрическая с большим количеством двойников; их в α-латунях больше, чем в меди, из-за более низкой энергии дефектов упаковки. Структура двухфазных латуней представлена светлыми кристаллами α-фазы и темными кристаллами β-фазы. Структура β-латуней после отжига представлена полиэдрами β-фазы.
Холодная деформация приводит к существенному повышению прочности латуней при одновременном очень резком снижении пластичности. Отжиг нагартованного металла при температурах выше 400 °С снимает наклеп.
Для улучшения свойств латуни дополнительно легируют Al, Mn, Fe, Ni, Sn, Pb, Si, которые вводят в небольших количествах (1…2 %).
В промышленности применяют деформируемые и литейные латуни. Латуни разделяют на простые, легированные только Zn, и специальные, которые содержат дополнительно один или несколько элементов. Специальные латуни называют по основному дополнительному элементу: алюминиевые, кремнистые, марганцевые, никелевые, оловянные, свинцовые.

Слайд 9В реальных условиях охлаждения оловянные бронзы состоят из фаз α и

Cu31Sn8. Применяют только сплавы с содержанием до 10…12 % Sn. Сплавы, богатые Sn, очень хрупки. Оловянные бронзы имеют большой интервал температур кристаллизации и поэтому склонны к ликвации.
Различают деформируемые и литейные оловянные бронзы. Деформируемые бронзы содержат 4…6 % Sn, до 0,4 % Р, до 4 % Zn и до 2,5 % Pb. Они предназначаются для пружин и пружинящих деталей. Структура деформированных оловянных бронз α-твердый раствор.
Литейные бронзы, содержащие большое количество цинка, фосфора и свинца, имеют двухфазную структуру α-твердый раствор и твердые, хрупкие включения δ-фазы.

Оловянные бронзы

Бронзы обладают невысокой жидкотекучестью, малой линейной усадкой, высокой коррозионной стойкостью и хорошими антифрикционными свойствами.


Слайд 10Алюминиевые бронзы могут быть как двойными (например, БрА5), так и дополнительно

легированными Ni, Mn, Fe и др. Бронзы, содержащие до 4…5 % Аl, характеризуются высокой пластичностью. При ускоренном охлаждении сплавов с 6…8 % Аl в структуре наряду с пластичным α-твердым раствором алюминия в меди появляется твердая, хрупкая γ'-фаза (Сu32Аl19). Поэтому двухфазные сплавы обладают более высокой прочностью, но пониженной пластичностью по сравнению с однофазными. Алюминиевые бронзы хорошо обрабатываются давлением, коррозионностойки, имеют высокие механические свойства, хорошие литейные свойства. Многокомпонентные бронзы, содержащие > 9…11 % Аl, упрочняются закалкой и старением. Алюминиевые бронзы прежде всего используются в качестве заменителей оловянных. Из них изготавливают шестерни, втулки, подшипники, пружины, детали электрооборудования.

Слайд 11Бериллиевые бронзы обладают высокими механическими (в частности, упругими) свойствами, стойкостью против

коррозии и удовлетворительной электро- и теплопроводностью, хорошо свариваются. Широко известны бронзы, содержащие 1,6…2,6 % Bе, 0,2…0,5 % Ni, 0,1…0,25 % Тi (БрБ2; БрБ2,5; БНТ-1,9, БНТ-1,7, цифры указывают содержание Be в %). Бериллиевые бронзы упрочняются закалкой (760…800 °С) со старением (300…350 °С, 2ч). В результате закалки фиксируется пересыщенный α-твердый раствор легирующих элементов в меди. При этом бронза имеет высокую пластичность (δ = 30…40 %), невысокую прочность (σв = 450…560 МПа) и может подвергаться пластической деформации в закаленном состоянии. При старении из пересыщенного α-раствора выделяются дисперсные частицы γ-фазы (СuВе). Бронзы БрБ2 и БрБ2,5 после закалки и старения обладают высокой прочностью (σв = 1250…1300 МПа), но малой пластичностью (δ = 2…5 %). Промежуточная холодная пластическая деформация обеспечивает дополнительное повышение прочности до σв = 1400 МПа.
Имеются еще классы кремнистых, хромовых, циркониевых и др. бронз, которые получили меньшее распространение.

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика