+7(812)309-18-76

МЕДЬ и МЕДНЫЙ ПРОКАТ

Марки меди и их химический состав  определен в ГОСТ 859-2001Сокращенная информация о марках меди приведена ниже (указано минимальное содержание меди и предельное содержание только двух примесей – кислорода и фосфора):

Марка Медь О2 P Способ получения, основные примеси
М00к 99.98 0.01 Медные катоды:продукт электролитического  рафинирования, заключительная стадия переработки медной руды.
М0к 99.97 0.015 0.001
М1к 99.95 0.02 0.002
М2к 99.93 0.03 0.002
М00 99.99 0.001 0.0003 Переплавка катодов в вакууме, инертной или восстановительной атмосфере.Уменьшает содержание кислорода.
М0 99.97 0.001 0.002
М1 99.95 0.003 0.002
М00 99.96 0.03 0.0005 Переплавка катодов в обычной атмосфере.Повышенное содержание кислорода. Отсутствие фосфора
М0 99.93 0.04
М1 99.9 0.05
М2 99.7 0.07 Переплавка  лома.Повышенное содержание кислорода, фосфора нет
М3 99.5 0.08
М1ф 99.9 0.012 — 0.04 Переплавка катодов и лома медис раскислением фосфором.Уменьшает содержание кислорода, но приводит к повышенному содержанию фосфора
М1р 99.9 0.01 0.002 — 0.01
М2р 99.7 0.01 0.005 — 0.06
М3р 99.5 0.01 0.005 — 0.06

Первая группа марок относится к катодной меди, остальные — отражают химический состав различных медных полуфабрикатов (медные слитки, катанка и изделия из неё, прокат).

Специфические особенности меди, присущие разным маркам, определяются не  содержанием меди (различия составляют не более 0.5%), а содержанием конкретных примесей (их количество может различаться в 10 – 50 раз). Часто используют классификацию марок меди по содержанию кислорода:

—  бескислородная медь (М00 , М0 и М1 ) с содержанием кислорода до 0.001%.

—  рафинированная медь (М1ф, М1р, М2р, М3р) с содержанием кислорода до 0.01%,   но с повышенным содержанием фосфора.

— медь высокой чистоты (М00, М0, М1) с содержанием кислорода 0.03-0.05%.

— медь общего назначения (М2, М3) с содержанием кислорода до 0.08%.

Примерное соответствие марок меди, выпускаемой по разным стандартам, приведено ниже:

ГОСТ EN, DIN
М00 Cu-OFE
М0 Cu-PHC, OF-Cu
М1 Cu-OF, Cu-OF1
М1 Cu-ETP, Cu-ETP1,Cu-FRTP, Cu-FRHC,

SE-Cu, E-Cu, E Cu57, E Cu58

М1ф Cu-DHP, SF-Cu
М1р Cu-DLP, SW-Cu

Разные марки меди имеют  различное применение, а отличия в условиях их производства определяют существенные различия в цене.

Для производства кабельно-проводниковой продукции катоды переплавляют по технологии, которая исключает насыщение меди кислородом при изготовлении продукции. Поэтому медь в таких изделиях соответствует маркам  М00, М0 , М1 .

Требованиям большинства технических задач удовлетворяют относительно дешевые марки М2 и М3. Это определяет массовое производство основных видов медного проката из М2 и М3.

Прокат из марок М1, М1ф, М1р, М2р, М3р производится в основном для конкретных потребителей и стоит намного дороже.

Физические свойства меди

Главное свойство меди, которое определяет её преимущественное использование – очень высокая электропроводность (или низкое удельное электросопротивление). Такие примеси как фосфор, железо, мышьяк, сурьма, олово, существенно ухудшают её электропроводность. На величину электропроводности существенное влияние оказывает способ получения полуфабриката и его механическое состояние. Это иллюстрируется приведенной ниже таблицей:

Удельное электрическое сопротивление меди для различных полуфабрикатов разных марок (гарантированные значения) при 20оС.

мкОм*м Марка Вид  и  состояние  полуфабриката ГОСТ, ТУ
0.01707 М00 Слитки (непрерывное вертикальное литье)
М00 Катанка кл.А ( кислород0.02-0.035%) 193-79
0.01718 М0 Катанка кл.В (кислород: 0.045%) ТУ 1844 01003292517-2004
0.01724 М1 Катанка кл.С (кислород: 0.05%)
М1 Слитки (горизонтальное литье) 193-79
М1 Слитки (горизонтальное литье)
0.01748 М1 Ленты 1173-2006
М1 Прутки отожженные 1535-2006
0.01790 М1 Прутки полутвердые, твердые, прессованные

Различия в сопротивлении катанки марок М00, М0 и М1, обусловлены разным количеством примесей и составляют около 1%. В то же время различия в сопротивлении, обусловленные разным механическим состоянием, достигают 2 – 3%. Удельное сопротивление изделий из меди марки М2 примерно 0.020 мкОм*м.

Второе важнейшее свойство меди — очень высокая теплопроводность.

Примеси и легирующие добавки уменьшают электро- и теплопроводность меди, поэтому сплавы на медной основе значительно уступают меди по этим показателям. Значения параметров основных физических свойств меди в сравнении с другими металлами приведены в таблице (данные приведены в двух разных системах единиц измерения):

Показатели

 

Единица

измерения

 Медь Алю-

миний

Латунь

Л63, ЛС

Бронза

БрАЖ

Сталь 12Х18Н10
Удельное

элетросопротивление,

мкОм*м 0.0172 –

0.0179

0.027-

0.030

0.065 0.123     0.725
 

Теплопроводность,

кал/см*с*град 0.93 0.52 0.25 0.14     0.035
Вт/м*град 386 — 390 217 106 59 15

По электро — и теплопроводности медь незначительно уступает только серебру.

Влияние примесей  и  особенности  свойств  меди  различных  марок 

Отличия в свойствах меди разных марок связаны с влиянием примесей на базовые свойства меди.   О влиянии примесей на физические свойства (тепло- и электропроводность) говорилось выше. Рассмотрим их влияние на другие группы свойств.

Влияние на механические свойства.

Железо, кислород, висмут, свинец, сурьма ухудшают пластичность. Примеси, малорастворимые в меди (свинец, висмут, кислород, сера), приводят к хрупкости при высоких температурах.

Температура рекристаллизации меди для разных марок составляет  150- 240о С. Чем больше примесей, тем выше эта температура. Существенное увеличение температуры рекристаллизации меди дает серебро, цирконий. Например введение 0.05% Ag увеличивает температуру рекристаллизации вдвое, что проявляется в увеличении температуры размягчения и уменьшении ползучести при высоких температурах, причем без потери тепло- и электропроводности.

Влияние на технологические свойства.

К технологическим свойствам относятся:

1) способность к обработке давлением при низких и высоких температурах,

2) Паяемость и свариваемость изделий.

Примеси, особенно легкоплавкие,  формируют зоны хрупкости при высоких температурах, что затрудняет горячую обработку давлением.  Однако уровень примесей в марках М1 и М2 обеспечивают необходимую технологическую пластичность.

При холодном деформировании влияние примесей заметно проявляется при производстве проволоки. При одинаковом пределе прочности на разрыв ( ?в =16 кгс/мм2 ) катанки из марок М00, М0 и М1 имеют разное относительное удлинение ? (38%, 35% и 30% соответственно). Поэтому катанка класса А (ей соответствует марка М00) более технологична при производстве проволоки, особенно малых диаметров. Использование бескислородной меди для производства проводников тока обусловлено не столько величиной электропроводности, сколько технологическим фактором.

Процессы сварки и пайки существенно затрудняются при  увеличении  содержания кислорода, а также свинца и висмута.

Влияние кислорода и водорода на эксплуатационные свойства.

При обычных условиях эксплуатационные  свойства меди (прежде всего долговечность эксплуатации) практически одинаковы для разных марок. В то же время при высоких температурах  может проявиться вредное влияние кислорода, содержащегося в меди. Эта возможность обычно реализуется при нагреве меди в среде, содержащей водород.

Кислород изначально содержится в меди марок  М0, М1, М2, М3. Кроме этого, если бескислородную медь отжечь на воздухе при высоких температурах, то вследствие диффузии кислорода поверхностный слой изделия станет кислородсодержащим.   Кислород в меди присутствует в виде закиси меди,  которая локализуется по границам зерен.

Кроме кислорода в меди может присутствовать водород. Водород попадает в медь в процессе электролиза или при отжиге в атмосфере, содержащей водяной пар. Водяной пар всегда присутствует в воздухе. При высокой температуре он разлагается с образованием водорода, который легко диффундирует в медь.

В бескислородной меди атомы водорода располагаются в междоузлиях кристаллической решетки и особо не сказываются на свойствах металла.

В кислородсодержащей меди при высоких температурах водород   взаимодействует с закисью меди. При этом  в толще меди образуется водяной пар  высокого давления, что приводит к вздутиям, разрывам и трещинам.      Это явление известно как «водородная болезнь» или «водородное охрупчивание». Оно проявляется при эксплуатации медного изделия при температурах свыше 200о С в атмосфере, содержащей водород или водяной пар.

Степень охрупчивания  тем сильнее, чем больше содержание кислорода в меди и  выше температура эксплуатации. При 200о С  срок службы составляет  1.5 года, при 400о С — 70 часов.

Особенно сильно оно проявляется в изделиях малой толщины (трубки, ленты).

При нагреве в вакууме изначально содержащийся в меди водород взаимодействует с закисью меди и также ведет к охрупчиванию изделия и ухудшению вакуума. Поэтому изделия, которые эксплуатируются при высокой температуре,  производятся из бескислородных (рафинированных) марок меди М1р, М2р, М3р.

Механические свойства медного  проката

Большая часть медного проката, поступающего в свободную продажу, производится из марки М2. Прокат из марки М1 производится в основном под заказ, кроме того он примерно на 20% дороже.

Холоднодеформированный прокат – это тянутые (прутки, проволока, трубы) и холоднокатаные (листы, лента, фольга) изделия. Он   выпускается в твердом, полутвердом и мягком (отожженном) состояниях. Такой прокат маркируется буквой «Д», а состояния поставки буквами Т, П или М.

Горячедеформированный прокат – результат прессования (прутки, трубы) или горячей прокатки (листы, плиты) при температурах выше температуры рекристаллизации. Такой прокат маркируется буквой «Г». По механическим свойствам горячедеформированный прокат близок (но не идентичен) к холоднодеформированному прокату в мягком состоянии.

Параметры при комнатной темп. М Т
Модуль упругости E, кгс/мм2 11000 13000
Модуль сдвига Gкгс/мм2 4000 4900
Предел текучести ?0.2 , кгс/мм2 5 — 10 25 — 34
Предел прочности ?в кгс/мм2 19 – 27 31 – 42
Относ. удлинение ?  40 – 52 2 — 11
Твердость НВ 40 — 45 70 — 110
Сопротивление срезу, кгс/мм2 10 — 15 18 — 21
Ударная вязкость, 16 — 18
Обрабатываем. резанием, % к Л63-3 18
Предел усталости ?-1 при 100 млн циклов 7 12

Высокий предел прочности на сжатие (55 — 65 кгс/мм2) в сочетании с высокой пластичностью определяет широкое использование меди  в качестве прокладок в уплотнениях неподвижных соединений с температурой эксплуатации до 250оС  (давление 35  Кгс\см2  для пара и 100 Кгс\см2  для воды).

Медь широко используется в технике низких температур, вплоть до гелиевых. При низких температурах она сохраняет показатели прочности, пластичности и вязкости, характерные для комнатной температуры. Наиболее часто используемое свойство меди в криогенной технике – её высокая теплопроводность. При криогенных температурах теплопроводность марок М1 и М2 становится существенной, поэтому в криогенной технике применение марки М1 становится принципиальным.

Медные прутки выпускаются прессованными (20 – 180 мм) и холоднодеформированными,  в твердом, полутвердом и мягком состояниях (диаметр 3 — 50 мм)  по ГОСТ 1535-2006.

Плоский медный прокат общего назначения выпускается в виде фольги, ленты, листов и плит по ГОСТ 1173-2006:

Фольга медная – холоднокатаная: 0.05 – 0.1 мм (выпускается только в твердом состоянии)

Ленты медные  — холоднокатаные: 0.1 – 6 мм.

Листы медные —  холоднокатаные: 0.2 – 12 мм

— горячекатаные:    3 – 25 мм (механич. свойства регламентируются до 12 мм)

Плиты медные – горячекатаные:   свыше 25 мм (механические свойства не регламентируются)

Горячекатаные и мягкие холоднокатаные медные листы и ленты выдерживают испытание на  изгиб  вокруг оправки диаметром равным толщине листа. При толщине до 5 мм они выдерживают изгиб до соприкосновения сторон, а при толщине 6 – 12 мм — до параллельности сторон. Холоднокатанные полутвердые листы и ленты выдерживают испытание на изгиб на 90 град.

Таким образом допустимый радиус  изгиба медных листов и лент равен толщине листа (ленты).

Глубина выдавливания лент и листов пуансоном радиусом 10 мм составляет не менее 7 мм для листов толщиной 0.1-0.14 мм и не менее 10 мм для листов толщиной 1-1.5 мм. По этому показателю (выдавливаемость) медь уступает латуням Л63 и Л68.

Медные трубы общего назначения изготавливаются  холоднодеформированными (в мягком, полутвердом и твердом состояниях) и прессованными (больших сечений) по ГОСТ 617-2006.

Медные трубы используются не только  для технологических жидкостей, но и для питьевой воды. Медь инертна по отношению к хлору и озону, которые используются для очистки воды, ингибирует рост бактерий, при замерзании воды медные трубы деформируются без разрыва.  Медные трубы  для воды производятся по ГОСТ Р 52318-2005, для них ограничено содержание органических веществ на внутренней поверхности. Минимальные радиусы изгиба и допустимые давления для мягких медных труб приведены ниже:

Размер трубы, мм Допустимое

давление, бар

Радиус изгиба, мм Размер трубы Допустимое

давление, бар

Дюймы (мм)
6*1 230 30 1/4” (6.35*0.8) 220
8*1 163 35
10*1 130 40 3/8” (9.52*0.8) 120
12*1 105 45 1/2” (12.7*0.8) 100
14*1 90 52
16*1 80 60 5/8” (15, 87*1) 80
18*1 67 70 3/4” (19,05*1) 67
20*1 60 75
22*1 54 80 7/8” (22.22*1) 54

Коррозионные свойства меди.

При нормальных температурах медь устойчива в следующих средах:

— сухой воздух

— пресная вода (аммиак, сероводород, хлориды, кислоты ускоряют коррозию)

— в морской воде при небольших скоростях движения воды

— в неокислительных кислотах и растворах солей (в отсутствии кислорода)

— щелочные растворы (кроме аммиака и солей аммония)

— сухие газы-галогены

— органические кислоты, спирты, фенольные смолы

Медь неустойчива в следующих средах:

— аммиак, хлористый аммоний

— окислительные минеральные кислоты и растворы кислых солей

Коррозионные свойства меди в некоторых средах заметно ухудшаются с увеличением количества примесей.

Контактная коррозия.

Допускается контакт меди  с медными сплавами, свинцом, оловом во влажной атмосфере, пресной и морской воде. В то же время не допускается контакт с алюминием, цинком вследствие их быстрого разрушения.

Свариваемость меди

Высокая тепло- и электропроводность меди затрудняют её электросварку (точечную и роликовую). Особенно это касается массивных изделий. Тонкие детали можно сварить вольфрамовыми электродами. Детали толщиной более 2-х мм можно сваривать нейтральным ацетилено-кислородным пламенем. Надежный способ соединения медных изделий – пайка мягкими и твердыми припоями.

Медные сплавы 

Техническая медь имеет низкую прочность и износоустойчивость, плохие литейные и антифрикционные свойства.  Этих недостатков лишены сплавы на медной основе — латуни и бронзы. Правда эти улучшения достигаются  за счет ухудшения тепло- и электропроводности.

Имеются особые случаи, когда нужно сохранить высокую электро- или теплопроводность меди, но придать ей жаропрочность или износоустойчивость.

При нагревании меди выше температуры  рекристаллизации происходит резкое снижение предела текучести и твердости.  Это затрудняет использование меди в электродах для контактной сварки. Поэтому, для этой цели используют специальные медные сплавы с  хромом, цирконием, никелем, кадмием (БрХ, БрХЦр, БрКН, БрКд). Электродные сплавы сохраняют  относительно высокую твердость и удовлетворительную электро- и теплопроводность  при температурах сварочного процесса (порядка 600 С ).

Жаропрочность  достигается также легированием серебром. Такие сплавы (МС) имеют меньшую ползучесть при неизменной электро- и теплопроводности.

Для использования в подвижных контактах (коллекторные пластины, контактный провод) применяют медь с небольшим уровнем легирования магнием или кадмием БрКд, БрМг. Они имеют повышенную износоустойчивость при высокой электропроводности.

Для кристаллизаторов используют медь с добавками железа или олова. Такие сплавы имеют высокую теплопроводность при повышенной износоустойчивости.

Низколегированные марки меди по сути являются бронзами, но часто их относят к группе медного проката с соответствующей маркировкой (МС, МК, МЖ).

  • Рекомендуем
  • Комментарии

IP65 степень герметичности оборудования

  IP-рейтинг (Ingress Protection Rating, входная защита) — система классификации степеней защиты оболочки электрооборудования от проникновения твёрдых предметов и воды в соответствии с международным стандартом IEC 60529 (DIN 40050, ГОСТ 14254-96). К примеру, радиоуправление для крана F21-E1B имеет класс герметизации IP-65. Первая цифра означ...

Перевод крана на управление с пола

Перевод крана на управление с пола. При осуществлении перевода мостовых или козловых кранов, на дистанционное управление с пола могут быть применены кабельные пульты управления либо беспородные пульты управления грузоподъемными кранами. Полный перечень операций и систем контроля крановой кабины, должны соответствовать функционалу пульта, согласно РД 24.09...

Троллейный шинопровод HFP

Троллейный шинопровод HFP Описание - Контактно – защищенный троллейный шинопровод HFP H предназначен для внутренней и внешней установки. - Шинопроводы состоят из жесткого ПВХ корпуса и медных токопроводящих жил. Конструкция корпуса шинопровода и токосъемника исключают возможность перепутывания фаз. - Токосъемники выполнены в виде скользящей, холо...

Презентация завода Uting Telecontrol

Презентация завода Uting Telecontrol Видео презентация завода радиотехнических изделий Uting Telecontrol. Один из крупнейших производителей промышленного радиоуправления, пультов для кранов и прочих грузоподъемных механизмов. https://www.youtube.com/watch?v=hQiPE9z7E6Y...

Расчет тока электродвигателя

Расчет тока электродвигателя Расчет номинального тока трехфазного асинхронного электродвигателя Для корректного выбора системы электрификации подъемно – транспортного механизма будь то троллейный шинопровод или кабельный подвод, необходимо знать номинальный ток электрической установки. Ниже приведена форма расчета трехфазного асинхронного электродви...

Комментарии закрыты.

Быстрый поиск по сайту
  •   +7 812 309 18 76
  •   Санкт-Петербург
  •   zakaz@unitcontrol.ru
ООО "ПКФ ПЕТЕРПРОМ" 2021