Маркировка по ГОСТ
Существуют различные маркировки меди
В зависимости от добавок, примесей и их доли в общем объеме, сплав имеет разные свойства. Это может быть устойчивость к коррозии, прочность, антифрикционный эффект и прочее. Самыми распространенными являются смеси меди с алюминием, цинком, марганцем, магнием. Но в промышленности применяются варианты и с другими химическими веществами.
Разработано специальная таблица с маркировкой меди и ее характеристиками. Она применяется, когда нужно определить состав по классификации ГОСТ.
- К примеру, в Марке М00 содержание меди должно быть не менее 99,99%.
- В марке М0 содержится примерно 99,95% меди. В марке М0б присутствует примерно 99,97% основного компонента.
- Если медь обозначается как М1, это значит, что ее доля во всем составе около 99,9%.
- Если имеется пометка М1р, то это означает, что в веществе содержится 99,9 меди.
- Если имеется обозначение М2, то меди будет 99,7%, а вот в марке М2р тоже такая же концентрация основного компонента.
- Если пишется марка М3 иМ3р, то количество меди составляет 99,5%. Если марка М4, то количество основного вещества равняется 99%.
- Несмотря на то что количество меди в марках М1 и М1р, М2 и М2р, М3 и М3р одинаковое, при этом в продуктах с буквой «р» содержание кислорода меньше и составляет только не более 0,01%, а вот в других – примерно 0,05-0,08%. Кроме того, в состав включен фосфор, но его доля не более 0,04%.
А вот в продукте с маркой М0б совсем отсутствует кислород, в отличие от продукта с пометкой М0, где содержание кислорода составляет примерно 0,02%.
- Сплавы, которые содержат минимальное количество кислорода — не более 0,011%. По ГОСТу они обозначаются как М00, М01 и М3. Обычно применяются они для токопроводников либо создания сплавов, которые отличаются высокой чистотой.
- Металл рафинированного типа, которые имеет примеси фосфора в общем объеме. Предназначен для общего применения. По ГОСТу обозначается как М1ф, М2р, М3р. Обычно применяется для создания фольги, труб и листов горячего и холоднокатаного типа.
Для создания чистых и высокоточных металлов применяется только медь той марки, где отсутствует кислород
Это очень важно для криогенной промышленности. В остальных же случаях используются другие виды меди
Например, применение бывает следующим в зависимости от марки:
- М0 и М00 используется в производстве электропроводниковых деталей и деталей с высокой частотой. Обычно такие элементы получаются дороже, и делают их на заказ.
- М001б и М001бф применяется для медной проволоки с небольшим диаметром сечения. Также подходит для другой проводки и электрических шин.
- М1 (в том числе М1р, М1ре и М1ф) применяются как проводники для электрического тока. Они задействованы для создания бронзы высокого качества, где минимальное количество олова. Обычно делают электроды и прутья для сварки чугуна и прочих металлов, которые трудно сваривать.
- М2 (в том числе М2к, М2р) используется обычно для деталей, которые применяются в криогенной промышленности. Еще подходит для литого проката, который будет подвергаться обработки под давлением.
- М3 (в том числе М3р и М3к) подходит для производства полуфабрикатов прессованного типа либо проката плоского характера. Еще используется для проволоки, которая задействуется для сварки электромеханического характера чугунных и медных деталей.
Медь и ее сплавы как источник цветного вторичного металла
На практике существует два типа сплавов – латунь и бронза. Между тем их можно разделить еще на несколько групп.
Бронза с большим содержанием алюминия. Ее применяют для изготовления деталей, которые работают под воздействием высоких температур и в агрессивных средах, например, морской воде.
Бронза со свинцом – это материал, обладающий высокими антифрикционными свойствами, и это широко применяется в промышленности.
https://youtube.com/watch?v=KOKn_G-1u2g
Добыча цветных металов – это дорогостоящее предприятие и поэтому, многие детали и узлы производят из вторичного металла.
То есть существует множество пунктов приема вторичного сырья. Они специализируются на утилизации лома медного сплава и передаче его на заводы по производству цветного металла. Такой подход в итоге позволяет замещать множество изделий, для изготовления которых идет добытая медь и соединения полученные из нее.
1 Исторический ракурс
Медь имеет большое значение для человека. Медными были первые орудия труда, выполненные из металла. Обрабатывали металл холодным способом, о чем свидетельствуют раскопки на побережье реки Гудзон в Северной Америке. Эту традицию индейцы сохранили до прибытия на континент Христофора Колумба.
Этот податливый материал во многом определил последующие тенденции в развитии человеческой культуры и истории.
Царствование меди в мире металлов продолжалось всего тысячу лет, ровно до той поры, пока не был открыт первый медный сплав, названный бронзой (в честь маленького купеческого городка). Древние люди быстро перешли на изготовление изделий из нового сплава, поскольку он обладал лучшими характеристиками: бронза тверже и плотнее меди, к тому же температура плавления у нее ниже. Египтяне, ассирийцы и индусы активно использовали бронзовые изделия, но отливать массивные сооружения научились только к V веку до нашей эры, о чем свидетельствуют найденные археологами древнегреческие статуи. Известное чудо древности – Колосс Родосский – был отлит из бронзы и установлен над входом в гавань порта Родос в III веке до нашей эры.
Древнегреческие статуи из бронзы
Медные листы использовали на Руси для кровли храмов. Специальные медные сплавы применялись для отливки пушечных орудий и церковных колоколов.
Медь обнаружена в составе почти 200 минералов, но стратегически важными оказались всего 17 из них, например, такие как медный колчедан (CuFeS2), халькозин (Сu2S), бронзит (Cu5FeS4) и ковеллин (CuS).
Формирование залежей медной руды в земной коре происходило неравномерно. Самые большие месторождения меди сегодня расположены в районе Конго. На территории России первые выработки меди производились в Закавказье и Сибири. Из летописей известно, что первые медные заводы в России появились в XVII веке.
Обнаружены значительные залежи руды на океаническом дне.
Группы металлов
К тяжелым металлам относятся вещества, которые отличаются высокой плотностью. Это кобальт, хром, медь, свинец и др. Некоторые из них (свинец, цинк, медь) применяют в чистом меде, но обычно используют в качестве легирующих элементов.
Плотность легких металлов — менее 5 г/см3. В этой группе относятся алюминий, натрий, калий, литий и др. Их используют как раскислители при изготовлении чистых металлов и сплавов, а также применяют в пиротехнике, медицине, фототехнике и других областях.
Благородные металлы отличаются высокой устойчивостью к коррозии. В данную группу входят платина, золото, серебро, осмий, палладий, родий, иридий и рутений. Они применяются в медицине, электротехнике, приборостроении, ювелирном деле.
Редкие металлы объединены в отдельную группу, так как имеют особые свойства, не характерные для других металлов. Это уран, вольфрам, селен, молибден и др.
Также выделяется группа широко применяемых металлов. В нее входят титан, алюминий, медь, олово, магний и свинец.
Сплавы на основе цветных металлов бывают литейные и деформируемые. Они различаются технологией создания заготовок: из литейных производят детали с помощью литья в металлические или песчаные формы, а из деформируемых делают листы, фасонные профили, проволоку и другие элементы. В этом случае используются методы прессования, ковки и штамповки. Литейные сплавы относятся к металлургии тяжелых металлов, деформируемые — к металлургии легких металлов.
Температура плавления меди
При нормальных условиях температура плавления меди составляет 1083 градусов по шкале Цельсия. А во время нагрева происходит ряд превращений на молекулярном уровне, что приводит к изменению свойств вещества. Чтобы разобраться во всех этих изменениях, нужно рассмотреть основные этапы нагрева и расплавления медного слитка. Примерный график плавления меди выглядит так:
- В нормальном состоянии при температуре от 0 до 100 градусов внутри меди образуется прочная кристаллическая решетка, которая обеспечивает материалу большую устойчивость, упругость, химическую инертность. Решетка является достаточно прочной, однако в случае сильной деформации может происходить пространственное изменение положения атомов в решетке. Этим объясняется ковкость и пластичность медных изделий, которые могут сгибаться и деформироваться (скажем, при кузнечной обработке или в случае пресса).
- В нормальном состоянии при температуре от 0 до 100 градусов на поверхности медного изделия также образуется тонкая оксидная пленка. Наличие такой пленки является большим плюсом для изделия, поскольку она выполняет множество важных функций — минимизирует контакт с внешними веществами, защищает материал от коррозии, немного увеличивает прочность. В случае охлаждения материала ниже температуры 0 градусов сама медь сохраняет все свои физические свойства. Однако оксидная пленка при охлаждении становится менее упругой и плотной, изделие становится менее твердым (хотя с практической точки зрения это снижение прочности практически незаметно).
- При нагреве материала выше температуры 100 градусов происходит постепенная деструкция оксидной пленки на поверхности металла. Это повышает химическую активность материала, что делает его восприимчивым к воздействию веществ во внешней среде. Одновременно с этим при нагреве происходит насыщение энергией атомов меди, что делает материал более пластичным. По этой причине ковку медных изделий выполняют именно после нагрева, поскольку без нагрева для изменения формы изделия понадобится большое количество физических усилий (это может быть мускульная сила кузнеца, расходы электроэнергии для запуска электрического пресса и так далее).
- При достижении температуры 1083 градусов кристаллическая медная решетка начинается постепенно разрушаться, что превращает твердую медь в жидкую. На физическом уровне происходит следующее — из-за избытка энергии атомы начинают двигаться в кристаллической решетке более интенсивно и хаотично, что приводит к частому столкновению атомов между собой. В конечном счете это разрушает решетку, хотя за счет взаимного столкновения и притяжения атомы не разлетаются в разные стороны. На физическом уровне такая структура материала соответствует жидкости (то есть такому состоянию вещества, при котором атомы находятся в относительно свободном движении, но не разлетаются в разные стороны подобно газу).
- При остывании медной жидкости ниже температуры 1083 градусов происходит постепенная кристаллизация вещества. Медь вновь обретает твердую форму (чем ниже температура, тем интенсивней происходит затвердение вещества). Однако при необходимости жидкую медь можно и дальше нагревать (на химическом уровне будет происходить дальнейшее насыщение атомов энергией). При достижении температуры 2595 градусов по Цельсию жидкость начнет закипать, а медь начнет принимать газообразную форму. На практике длительное удержание вещества в газообразной форме проблематично — при контакте с атмосферным воздухом вещество будет быстро остывать, обратно превращаясь в жидкость. Чтобы обойти это ограничение, используются разные технологии. Оптимальная — нагрев вещества в тугоплавкой камере с поддержанием стабильной температуры выше критической точки (то есть выше температуры 2595 градусов). В таком случае температура среды будет высокой, а остывание вещества происходить не будет.
Чтобы расплавить/испарить медное изделие с помощью высокоточного нагревательного прибора, нагревать рекомендуется до чуть более высокой температуры. Скажем, в случае расплавления нагревать изделие следует до температуры 1100-1200 градусов (а не 1083 градусов). С практической точки зрения объясняется это просто — нагрев вещества происходит неравномерно, поэтому некоторые фрагменты медного изделия будут долго держать свою форму, тогда как другие — быстро расплавятся. К тому же вещество будет постоянно остывать, что может привести к кристаллизации отдельных фрагментов расплава.
Марки меди – характеристики, маркировка и ее расшифровка
Марки меди широко представлены в различных отраслях промышленности: этот цветной металл благодаря своим уникальным характеристикам является одним из наиболее распространенных. Все марки этого металла отличают высокая пластичность и коррозионная устойчивость при эксплуатации в различных средах, за исключением аммиака и сернистых газов.
Круг медный Ø 30
Современная промышленность выпускает медные заготовки в виде листового материала, труб, проволоки, прутков и шин. Различают бескислородную (М0) и раскисленную (М1) медь, изделия из которых нашли широкое применение в электротехнической, электронной и электровакуумной промышленности. В бескислородных марках О2 содержится в пределах 0,001%, в раскисленных — 0,01%.
Марок, которые классифицируются по чистоте содержания основного металла, сегодня достаточно много: М00, М0, М1, М2 и М3. Распространены также марки М1р, М2р и М3р, которые характеризуются содержанием кислорода в пределах 0,01% и фосфора 0,04%. Для примера, в марках М1, М2 и М3 кислород содержится в пределах 0,05–0,08%.
| меди, % | 99,99 | 99,95 | 99,97 | 99,90 | 99,90 | 99,70 | 99,70 | 99,50 | 99,50 | 99,00 |
Примеси в медных сплавах
Примеси, содержащиеся в меди (и, естественно, взаимодействующие с ней), подразделяют на три группы.
Образующие с медью твердые растворы
К таким примесям относятся алюминий, сурьма, никель, железо, олово, цинк и др. Данные добавки существенно снижают электро- и теплопроводность. К маркам, которые преимущественно используются для производства токопроводящих элементов, относятся М0 и М1. Если в составе медного сплава содержится сурьма, то значительно затрудняется его горячая обработка давлением.
Не растворяющиеся в меди примеси Сюда относятся свинец, висмут и др. Не влияющие на электропроводность основного металла, такие примеси затрудняют возможность его обработки давлением. Примеси, образующие с медью хрупкие химические соединения
К этой группе относятся сера и кислород, который снижает электропроводность и прочность основного металла. серы в медном сплаве значительно облегчает его обрабатываемость при помощи резания.
Марки меди и их применение
Стандарты для медных сплавов
Государственными стандартами оговариваются правила маркировки меди и ее сплавов, обозначение которых соответствует определенной структуре.
О том, что перед нами одна из марок меди, свидетельствует буква «М» в ее обозначении.
После цифр следуют прописные буквы, по которым можно определить, каким способом получили данную марку меди. Из технологических способов получения меди различают следующие:
- катодные (к);
- метод раскисления, предполагающий невысокое содержание остаточного фосфора (р);
- метод раскисления, предполагающий высокое содержание остаточного фосфора (ф);
- без использования раскислителей – бескислородные (б).
Примеры маркировок таких марок и сплавов меди могут выглядеть следующим образом: М2р, М1б.
Химический состав меди ГОСТ 859-2014
Целый ряд марок меди, отличающихся уникальными характеристиками, активно используют в различных отраслях промышленности.
- М0 – эта марка применяется для производства токопроводящих элементов и для добавления в сплавы, отличающиеся высокой чистотой.
- М1 — из этой марки также производят токопроводящие элементы, прокат различного профиля, бронзы, детали для криогенной техники, электроды для сварки меди и чугуна, проволоку и прутки (применяемые для выполнения сварочных работ под слоем флюса и в среде инертных газов), расходные материалы для выполнения газовой сварки деталей из меди, не испытывающих значительных нагрузок при эксплуатации.
- М2 – данная марка позволяет получать изделия, хорошо обрабатываемые давлением. Медь М2 также используют для деталей криогенной техники.
- МЗ — детали из данной марки металла производят прокатным методом.
Пространственное распределение запасов меди в России
ГОСТ 859-2001, в котором оговаривались требования и характеристики медных сплавов, в 2014 году был заменен новым государственным стандартом (859-2014), что зафиксировано соответствующим Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии. Новый стандарт по основным своим пунктам практически идентичен ГОСТу 859-2001.
ГОСТ 859-2001 о марках меди
Данный документ государственного стандарта относится к литым и деформированным полуфабрикатам из меди, а также к меди, изготовленной в виде катодов.
Свойства цинка
Вступает в реакцию со многими неметаллами: фосфором, серой, кислородом.
При повышении температуры взаимодействует с водой и сероводородом, выделяя водород.
При сплавлении с щелочами образует цинкаты — соли цинковой кислоты.
Реагирует с серной кислотой, образуя различные вещества в зависимости от концентрации кислоты.
При сильном нагревании вступает в реакции со многими газами: газообразным хлором, фтором, йодом.
Не реагирует с азотом, углеродом и водородом.
Физические свойства цинка
Цинк — твердый металл, но становится пластичным при 100–150 °C. При температуре выше 210 °С может деформироваться. Температура плавления — очень низкая для металлов. Несмотря на это, цинк имеет хорошую электропроводность.
- Плотность — 7,133 г/см³.
- Теплопроводность — 116 Вт/(м·К).
- Температура плавления цинка — 419,6 °C.
- Температура кипения — 906,2 °C.
- Удельная теплота испарения — 114,8 кДж/моль.
- Удельная теплота плавления — 7,28 кДж/моль.
- Удельная магнитная восприимчивость — 0,175·10-6.
- Предел прочности при растяжении — 200–250 Мн/м 2 .
Подробный химический состав цинка различных марок указан в таблице ниже.
| Обозначение марок | Цинк, не менее | Примесь, не более | |||||||
| свинец | кадмий | железо | медь | олово | мышьяк | алюминий | всего | ||
| ЦВ00 | 99,997 | 0,00001 | 0,002 | 0,00001 | 0,00001 | 0,00001 | 0,0005 | 0,00001 | 0,003 |
| ЦВ0 | 99,995 | 0,003 | 0,002 | 0,002 | 0,001 | 0,001 | 0,0005 | 0,005 | 0,005 |
| ЦВ | 99,99 | 0,005* | 0,002 | 0,003 | 0,001 | 0,001 | 0,0005 | 0,005 | 0,01 |
| Ц0А | 99,98 | 0,01 | 0,003 | 0,003 | 0,001 | 0,001 | 0,0005 | 0,005 | 0,02 |
| Ц0 | 99,975 | 0,013 | 0,004 | 0,005 | 0,001 | 0,001 | 0,0005 | 0,005 | 0,025 |
| Ц1 | 99,95 | 0,02 | 0,01 | 0,01 | 0,002 | 0,001 | 0,0005 | 0,005 | 0,05 |
| Ц2 | 98,7 | 1,0 | 0,2 | 0,05 | 0,005 | 0,002 | 0,01 | 0,010** | 1,3 |
| Ц3 | 97,5 | 2,0 | 0,2 | 0,1 | 0,05 | 0,005 | 0,01 | – | 2,5 |
| * В цинке, применяемом для производства сплава марки ЦАМ4-1о, массовая доля свинца должна быть не более 0,004%. ** В цинке, применяемом для проката, массовая доля алюминия должна быть не более 0,005%. |
Читать также: Как отрегулировать сварочную маску хамелеон видео
Содержание примесей в цинке зависит от способа производства и качества сырья.
В России основной процент цинка получают гидрометаллургическим способом — металл восстанавливают из солей в растворах. Такой способ позволяет получить наиболее чистый металл. Но часть цинка обрабатывают при высоких температурах. Такой метод называют пирометаллургическим.
Свинец — особая примесь в цинке, так как основная его часть оседает из-за нерастворимых анодов, содержащихся в металле. Катодный цинк, помимо всех указанных примесей, состоит из хлора и фтора.
Сплав меди с цинком
Смесь меди и цинка называется латунью. Как и бронза, она появилась ещё до нашей эры. С тех пор технология ее изготовления несколько поменялась. Раньше, чтобы сделать латунь, смешивали медь с древесным углем и цинковой рудой. В XVIII веке англичанин Джеймс Эмерсон предложил смешивать сами металлы без использования руды.
Основу латуни представляет медь. Содержание цинка варьирует от 5 до 45 процентов. Из-за желтоватого цвета, напоминающего золото, в Древнем Риме латунь называли орихалком, что буквально означает «златомедь».
Сплав меди с цинком не всегда ограничивается только этими металлами. Он может содержать немного олова, свинца, железа, марганца, никеля и других компонентов. Если олова добавить больше, чем цинка, получится уже совершенно другой материал – оловянная бронза.
Как отличить бронзу от латуни и меди
Один из самых распространенных вопросов — это отличие этого сплава от других, похожих на него внешне. Конечно, в пределах промышленности и при помощи специальных реагентов сделать это довольно просто. Но как же быть, если определить материал необходимо в домашних условиях?
Начнем с того, что сплав состоит из олова и меди. Массы этих веществ в процентном содержании могут быть разными. Чем больше меди, тем более ярким будет цвет, а вот за счет содержания в сплаве олова, он будет на порядок тяжелее, чем, например, чистый Cu.
Если же сравнивать бронзу с латунью, то последняя имеет более желтоватый оттенок. Сама по себе медь очень пластична, а вот сплавы на её основе достаточно упругие и твердые. Определить, какой материал перед вами, можно также путем нагрева. Так, у латуни под воздействием высокой температуры выделяется оксид цинка и изделие приобретает пепельный «налет». А вот бронза при нагревании не будет изменять своих свойств.
4 Деформируемые и литейные латуни
Деформируемые сплавы (томпак и другие) характеризуются высокими антифрикционными характеристиками, большой антикоррозионной стойкостью и пластичностью. Кроме того, они очень легко и надежно соединяются со сталью посредством сварки. По этой причине их используют для выпуска различных биметаллических конструкций и изделий. А непосредственно томпак, имеющий благородный золотистый оттенок, применяется для производства всевозможной фурнитуры и художественных элементов (его пайка, как и пайка медных труб, а также других изделий из меди достаточно проста).
Деформируемые марки латуни идут на изготовление:
- конденсаторных труб (ЛМш68-0,05, ЛО60-1, ЛО62-1, ЛО70-1, ЛО90-1, ЛА77-2);
- не поддающихся ржавлению элементов машин (ЛК80-3), речных и морских судов (ЛМцА57-3-1, ЛАЖ60-1-1);
- изделий, производимых резкой (ЛЖС58-1-1);
- втулок, болтов, гаек (ЛС59-1, ЛМц58-2, ЛС60-1);
- матриц для полиграфических комбинатов (ЛС64-2).
Двойные латуни (не томпак) используются для выпуска деталей машин и патрубков с большой толщиной стен (Л60), штампованных деталей (Л68), компонентов химических и теплотехнических агрегатов (Л80, Л90) и других изделий.
Латуни литейного класса за счет своих свойств (высокая жидкотекучесть, отличные технологические и механические показатели, стойкость к коррозии, отсутствие склонности к ликвации) рекомендовано применять для изготовления далее указанных деталей:
- штуцеров автомобильных гидравлических механизмов (ЛЦ25С2);
- подшипников, сепараторов (ЛЦ40С);
- винтов червячной конструкции с большой массой (ЛЦ23А6ЖЗМц2);
- ответственных изделий, функционирующих при температурах в районе +300 градусов (ЛЦ40МцЗЖ);
- стойких к ржавлению изделий (ЛЦЗОАЗ).
Источники меди для вторсырья
Экономия ресурсов – важная экологическая и технологическая задача. Медь – слишком ценный элемент, чтобы запросто им разбрасываться. Поэтому при утилизации бытовых устройств и приборов (телевизоров, холодильников, компьютерной техники) нужно срезать все медь содержащие элементы и сдавать их на пункты сбора вторсырья. На производствах должен быть организован централизованный сбор списанных силовых кабелей и трансформаторов, электродвигателей, прочих медь содержащих деталей и устройств. Определённое содержание меди есть в испорченных люминесцентных лампах, что тоже стоит учитывать при утилизации.
Медь и медные сплавы, освоенные человечеством на самой заре цивилизации, остаются востребованными материалами и в технологическую эпоху, основу которой составляет железо. Современное промышленное производство невозможно себе представить без использования цветных металлов
В дальнейшем потребность в меди её сплавах будет только расти, поэтому очень важно относиться к данным материалам экономно и использовать их рационально
