Знание — сила. Библиотека научных работ.~ Портал библиофилов и любителей литературы ~ |
|
/Бондарец Д.С./
/Резниченко Б.М./
Москва 2007 г.
1. Введение ………………………………………………………………………………… 3
2. Структура и свойства меди …………………………………………………………….. 6
3. Характеристика меди и ее сплавов …………………………………………………….17
4. Пористость ……………………………………………………………………………… 17
5. Особенности технологии сварки………………………………………………………. 19
5.1. Подготовка под сварку…………………………………………………………….. 20
5.2. Газовая сварка………………………………………………………………………. 21
5.3. Ручная сварка……………………………………………………………………….. 22
5.4. Автоматическая сварка под флюсом……………………………………………… 23
5.5. Электрошлаковая сварка меди и ее сплавов……………………………………… 25
5.6. Дуговая сварка в защитных газах………………………………………………….. 25
6. Свариваемость меди…………………………………………………………………….. 27
7. Вывод…………………………………………………………………………………….. 28
8. Список литературы ……………………………………………………………………… 30
Медь (лат. Cuprum) - химический элемент I группы периодической системы Менделеева (атомный номер 29, атомная масса 63,546). В соединения медь обычно проявляет степени окисления +1 и +2, известны также немногочисленные соединения трехвалентной меди. Важнейшие соединения меди: оксиды Cu2O, CuO, Cu2O3; гидроксид Cu(OH)2, нитрат Cu(NO2)2*3H2O, сульфид CuS, сульфат(медный купорос) CuSO4*5H2O, карбонат CuCO3*Cu(OH)2, хлорид CuCl2*2H2O.
Медь - один из семи металлов, известных с глубокой древности. Переходный период от каменного к бронзовому веку (4 - 3-е тысячелетие до н.э.) назывался медным веком или халколитом ( от греческого chalkos - медь и lithos - камень) или энеолитом (от латинского aeneus - медный и греческого lithos - камень). В этот период появляются медные орудия. Известно, что при возведении пирамиды Хеопса использовались медные инструменты.
Чистая медь - ковкий и мягкий металл красноватого, в изломе розового цвета, местами с бурой и пестрой побежалостью, тяжелый (плотность 8,93 г/см3) , отличный проводник тепла и электричества, уступая в этом отношении только серебру (температура плавления 1083 °C). Медь легко вытягивается в проволоку и прокатывается в тонкие листы, но сравнительно мало активна. В сухом воздухе и кислороде при нормальных условиях медь не окисляется. Но она достаточно легко вступает в реакции: уже при комнатной температуре с галогенами, например с влажным хлором образует хлорид CuCl2, при нагревании с серой образует сульфид Cu2S, с селеном. Но с водородом, углеродом и азотом медь не взаимодействует даже при высоких температурах. Кислоты, не обладающие окислительными свойствами, на медь не действуют, например, соляная и разбавленная серная кислоты. Но в присутствии кислорода воздуха медь растворяется в этих кислотах с образованием соответствующих солей:
2Cu + 4HCl + O2 = 2CuCl2 + 2H2O.
В атмосфере, содержащей CO2, пары H2O и др., покрывается патиной - зеленоватой пленкой основного карбоната, ядовитого вещества.
Медь входит более чем в 170 минералов, из которых для промышленности важны лишь 17, в том числе: борнит (пестрая медная руда - Cu5FeS4), халькопирит (медный колчедан - CuFeS2), халькозин (медный блеск - Cu2S), ковеллин (CuS), малахит (Cu 2 (OH)2CO3). Встречается также самородная медь.
Медь добывают из оксидных и сульфидных руд. Из сульфидных руд выплавляют 80% всей добываемой меди. Как правило, медные руды содержат много пустой породы. Поэтому для получения меди используется процесс обогащения. Медь получают методом ее выплавки из сульфидных руд. Процесс состоит из ряда операций: обжига, плавки, конвертирования, огневого и электролитического рафинирования. В процессе обжига большая часть примесных сульфидов превращается в оксиды. Так, главная примесь большинства медных руд пирит FeS2 превращается в Fe2O3. Газы, образующиеся при обжиге, содержат CO2, который используется для получения серной кислоты. Получающиеся в процессе обжига оксиды железа, цинка и других примесей отделяются в виде шлака при плавке. Жидкий медный штейн (Cu2S с примесью FeS) поступает в конвертор, где через него продувают воздух. В ходе конвертирования выделяется диоксид серы и получается черновая или сырая медь. Для извлечения ценных (Au, Ag, Te и т.д.) и для удаления вредных примесей черновая медь подвергается сначала огневому, а затем электролитическому рафинированию. В ходе огневого рафинирования жидкая медь насыщается кислородом. При этом примеси железа, цинка и кобальта окисляются, переходят в шлак и удаляются. А медь разливают в формы. Получающиеся отливки служат анодами при электролитическом рафинировании.
Основным компонентом раствора при электролитическом рафинировании служит сульфат меди - наиболее распространенная и дешевая соль меди. Для увеличения низкой электропроводности сульфата меди в электролит добавляют серную кислоту. А для получения компактного осадка меди в раствор вводят небольшое количество добавок. Металлические примеси, содержащиеся в неочищенной ("черновой") меди, можно разделить на две группы:
1) Fe, Zn, Ni, Co. Эти металлы имеют значительно более отрицательные электродные потенциалы, чем медь. Поэтому они анодно растворяются вместе с медью, но не осаждаются на катоде, а накапливаются в электролите в виде сульфатов. Поэтому электролит необходимо периодически заменять.
2) Au, Ag, Pb, Sn. Благородные металлы (Au, Ag) не претерпевают анодного растворения, а в ходе процесса оседают у анода, образуя вместе с другими примесями анодный шлам, который периодически извлекается. Олово же и свинец растворяются вместе с медью, но в электролите образуют малорастворимые соединения, выпадающие в осадок и также удаляемые.
Среди технических металлов Медь по своему значению и распространению занимает особое место. Чистая медь обладает высокой теплопроводностью и электропроводимостью и достаточно высокой коррозионной стойкостью.
Ниже приведены физические константы меди:
|
Атомный вес |
63,54 |
|
Кристаллическая решетка |
Г.ц.к. |
|
Периоды решетки, А |
3,6080 |
|
Плотность, г/см3 |
8,94 |
|
Атомный объем, см3/г-атом |
7,21 |
|
Температура плавления, °С |
1083 |
|
Температура кипения, °С |
2595 |
|
Удельная теплоемкость при 20°С, кал/см сек град |
0,0915 |
|
Теплопроводность при 20°С, кал/см сек град |
0,984 |
|
Удельный вес меди |
8,93 г/cм3 |
|
Удельная теплота плавления меди |
42 кал/г |
|
Коэффициент линейного расширения меди (при температуре около 20oC) |
16,7 *106(1/град) |
|
Удельное сопротивление меди при 20oC |
0,0167 Ом*мм2/м |
Весьма ценным качеством меди является также ее высокая пластичность в горячем и холодном состояниях. Это позволяет изготавливать из меди различные деформируемые полуфабрикаты- листы, ленты, полосы, прутки, трубы, проволоку и др. широко применяемые в различных областях техники.
Промышленные марки меди и области их применения указаны в Табл.1.
Табл.1. Химический состав меди промышленных марок по ГОСТ 859-51.[1]
Как видно из этой таблицы, указанные марки отличаются друг от руга различным содержанием примесей.
Содержание в меди газовых и легкоплавких примесей может быть значительно снижено электронно-лучевой плавкой.
Эффективность очистки меди при электронно-лучевой плавке показана в Табл. 2.
Табл.2. Изменение содержания примесей в меди при электронно-лучевой плавке.[1]
Медь, полученная электронно-лучевой плавкой, характеризуется более высокой электропроводностью и теплопроводностью. И обеспечивает большую стабильность и долговечность в работе изделий электровакуумной и радиотехнической промышленности. Поэтому потребность в такой меди возрастает с каждым годом.
Прочность и твердость меди можно значительно повысить путем холодной деформации. Однако при этом снижается пластичность и электропроводность меди.
Свойства наклепанной меди можно восстановить путем отжига (рекристаллизации).
Механические свойства меди, так же как и других металлов, существенно изменяются с повышением температуры. Причем для меди имеется характерный провал пластичности в интервале температур 200-800°С, причина которого пока не выяснена.
Чистая медь устойчива против атмосферной коррозии в следствии образования на поверхности тонкой защитной пленки. Пресная вода и конденсат пара практически не действуют на медь. Незначительна также скорость коррозии меди в морской воде. Медь плохо сопротивляется действию аммиака, хлористого аммония, щелочных цианистых соединений, окислительных минеральных кислот, сернистого газа и др.
Взаимодействие меди с кислородом отмечается уже при комнатной температуре. При температурах до 100°С на поверхности меди образуется пленка окиси меди черного цвета. При более высоких температурах скорость окисления меди значительно возрастает и на поверхности образуется пленка закиси меди красного цвета.
При деформировании меди наблюдается раздробление и удлинение отдельных зерен и создается определенная их ориентация. При больших степенях деформации материал приобретает волокнистую структуру. При нагреве (отжиге) деформированной меди происходит рекристаллизация, в результате чего создается качественно новая структура.
Размер зерна рекристаллизованной меди оказывает заметное влияние на е механические свойства. Чрезмерное повышение температуры отжига приводит к сильному росту зерна и резкому падению прочности меди. Это явление в практике называется перегревом. При температурах отжига, близких к температуре начала оплавления, кроме того, возможно окисление границ зерен и частичное их оплавление (пережог). Перегрев можно исправить повторной деформацией с последующим отжигом при более низких температурах. Пережог является непоправимым браком.
Чистота меди оказывает большое влияние как на ее свойства, так и на поведение при последующей обработке. Многие примеси даже в ничтожных количествах (тысячные и сотые доли процента) резко снижают электропроводность и теплопроводность меди, а также ухудшают способность меди к обработке давлением.
В зависимости от характера взаимодействия с медью все примеси можно условно разделить на три группы:
1) К первой группе относятся элементы, растворимые в твердой меди (Al, Fe, Ni, Sn, Zn, Au, Ag, Al, pt, Cd, Sb).
| Новости |
| Мои настройки |
|
|
© 2009 Все права защищены.
Анализ свариваемости сплавов на основе меди (М1)
Наверх