Медь М2
Марка
М2
Классификация
Медь
Медный сплав марки М2 содержит не менее 99,7 % основного металла и относится к первичной (технической) меди, где количество примесей совсем незначительное. Материал характеризуется высокими эксплуатационными параметрами, что делает востребованным в промышленном производстве.
Характеристики медного сплава М2
Медный сплав марки М2 обладает многими достоинствами, которые установлены ГОСТом 859-2014:
-
Низкое удельное сопротивление;
-
Высокая тепло и электропроводность;
-
Хорошие диамагнетические свойства;
-
Отсутствие искр при трении, ударах;
-
Легкость механической обработки, штамповки;
-
Хорошая коррозионная стойкость ко многим агрессивным средам;
-
Повышенная пластичность.
Спаиваемость у металла довольно удовлетворительная.
Есть несколько разновидностей данной марки меди, исходя из метода ее изготовления:
-
«б» - бескислородная;
-
«к» - катодная;
-
«р» - раскисленная кислородом;
-
«ф» - раскисленная фосфором
Сплав может быть мягким (М2м) или твердым (М2т).
Особенности производства
Для получения меди марки М2 используются сульфидные руды, минералы, в которых содержится медный колчедан. Существует два основных метода производства:
-
Гидрометаллургическая технология подразумевает обработку руды растворами аммиака, серной кислоты. Из полученных растворов при помощи электролиза извлекают сам металл.
-
При пирометаллургическом способе производится обогащение исходного сырья, плавка, обжиг. Затем выполняется огневое, электролитическое рафинирование.
Последняя технология получила наибольшее распространение. Так получают около 90 % меди. При помощи рафинирования можно удалить из сплава элементы, которые ухудшают его свойства.
Также металл данной марки можно получить путем вторичной переработки (переплавка) медного лома, отходов материалов.
Химический состав
В состав сплава входят следующие химические элементы (согласно ГОСТ 859-2014):
|
Элемент |
Обозначение |
Массовая доля (%) |
|
Мышьяк |
As |
Не больше 0,01 |
|
Свинец |
Pb |
Менее 0,01 |
|
Сера |
S |
До 0,01 |
|
Олово |
Sn |
Меньше 0,05 |
|
Никель |
Ni |
Не более 0,2 |
|
Сурьма |
Sb |
До 0,005 |
|
Кислород |
О |
Не больше 0,07 |
|
Цинк |
Zn |
Меньше 0,004 |
|
Медь |
Cu |
Остальное |
|
Железо |
Fe |
До 0,05 |
|
Висмут |
Bi |
Менее 0,002 |
В зависимости от их взаимодействия с медью, можно выделить три основных группы добавок, влияющих на свойства сплава:
-
Примеси, которые образуют с металлом твердые растворы – это сурьма, алюминий, никель, олово, железо, цинк и другие. Их присутствие в сплаве ведет к снижению его параметров по электро и теплопроводности. Сурьма дополнительно ухудшает способность к горячей обработке металла давлением.
-
Добавки, нерастворимые в меди – это обычно свинец и висмут. Они не влияют на свойства по электропроводимости, но снижают способность сплава к обработке давлением.
-
Элементы, которые образуют с металлом неустойчивые химические соединения – это сера, повышающая способность материала к резке. Сюда также относится кислород, уменьшающий электропроводность сплава и его прочностные характеристики.
Кислород приводит к образованию на поверхности изделий из сплава М2 закиси, а также снижает пластичность материала. Его агрессивное воздействие при литье полуфабрикатов купируется применением газовой плавки. Чтобы повысить срок службы проката, используют газовую защиту и древесный уголь. Уменьшить массовую долю кислорода (раскислить сплав) можно с помощью фосфора.
Механические свойства
Механические свойства медного сплава М2 при комнатной температуре составляют:
|
Вид сплава |
Предел кратковременной прочности, σв, (в МПа) |
Предел текучести для остаточной деформации, Sт, (в %) |
Относительное удлинение при разрыве, δ5, (в %) |
|
Мягкий |
200-250 |
90-150 |
60 |
|
Твердый |
400-490 |
300-450 |
6 |
Параметры проката по ГОСТу:
- 617-2006 – трубы прессованные:
|
Предел кратковременной прочности, σв, (в МПа) |
Предел текучести для остаточной деформации, Sт, (в %) |
Относительное удлинение при разрыве, δ5, (в %) |
Твердость, НВ 10-1 (в МПа) |
|
180-190 |
- |
32 |
- |
- 1173-2006 – сплавы:
|
Вид сплава |
Предел кратковременной прочности, σв, (в МПа) |
Относительное удлинение при разрыве, δ5, (в %) |
Твердость, НВ 10-1 (в МПа) |
|
Холоднокатанный мягкий |
200-260 |
42 |
55 |
|
Холоднокатанный твердый |
290 |
6 |
95 |
Физические свойства сплава М2
Медный сплав М2 имеет следующие физические параметры, которые меняются в зависимости от температуры:
|
Температура (℃) |
Модуль упругости, Е 10-5 (МПа) |
Коэффициент линейного расширения, a 106 (1/℃) |
Коэффициент теплопроводности, I (Вт/м*°С) |
Удельная теплоемкость, C (Дж/кг*°С) |
Удельное электросопротивление, R 109 (Ом*м) |
|
+ 20 |
1,32 |
- |
387 |
390 |
17,8 |
|
+ 100 |
1,28 |
16,7 |
- |
- |
- |
Коррозионная стойкость
Медный сплав М2 при комнатной температуре неплохо сопротивляется атмосферной коррозии. Но в присутствии сероводорода, аммиака, кислот и хлоридов коррозионное воздействие на материал ускоряется. В соленой воде он незначительно окисляется при невысокой скорости движения среды.
Металл отличается устойчивостью к солевым растворам, если отсутствует кислород, а также к щелочам, средам газов-галогенов (сухих), спиртам, органическим кислотам, фенольным смолам. Но при контакте с кислыми солями, хлористым аммонием, аммиаком, минеральными кислотами он становится неустойчивым.
Материал без изменения своих свойств контактирует в соленой, пресной воде, влажной атмосфере с другими медными сплавами, свинцом, оловом. Контакт с цинком, алюминием противопоказан.
Технологические свойства марки М2
Технологические характеристики медного сплава марки М2:
|
Температура плавления (в ℃) |
Температура литья (в ℃) |
Линейная усадка (в %) |
Коэффициент трения (со смазкой) |
Коэффициент трения (без смазки) |
|
+1 083 |
+1 150 – +1 250 |
2,1 |
0,011 |
0,43 |
Металл хорошо поддается свариванию при помощи электродов из вольфрама или молибдена с предварительным лужением. Для создания стыковых сварных швов применяют электротрансформаторы. Выполнение тонких (не более 2 мм) стыков осуществляется при помощи ацетиленовых горелок, методом пайки с использованием твердых, мягких припоев.
Мягкий вид сплава резке поддается затруднительно. Материал имеет хорошую податливость штампованию. Чтобы уменьшить число фистов, после процедуры отжига требуется технологическая спецподготовка. Сплав хорошо растягивается и гнется.
ГОСТы и ТУ
На металлопрокат из меди М2 действуют следующие ГОСТы:
-
617-2006 – круглые медные трубы общего назначения;
-
859-2014 – марки меди;
-
1173-2006 – фольга, плиты, листы, ленты медные;
-
1535-2006 – тянутые медные прутки круглого, квадратного, шестигранного сечения, прессованные прутки круглого сечения;
-
5638-2018 – медная рулонная фольга для технических целей;
-
1018-77, 20707 – ленты;
-
2624-77, 11383-75, 20900-75 – трубы;
-
495-92, 5638-75 – полосы, листы.
Производство труб также нормируется ОСТом 4.021.130-92, лент и полос – ОСТом 4.021.094-92.
Аналоги медного сплава М2
Кроме России сплав М2 стандартизировало не так много стран. Большей частью он производится в США, Японии, Центральной, Восточной Европе.
Ближайшими марками по параметрам для сплава М2 являются:
|
Стандарт |
Марка |
Страна производства |
|
JIS |
С1821 |
Япония |
|
PN |
Cu99,7G |
Польша |
|
ONORM |
Cu-C |
Австрия |
|
CSN |
423004 |
Чехия |
|
BS |
|
Великобритания |
|
ASTM, AISI |
С12500 |
США |
Область применения меди М2
Медь марки М2 активно применяется при изготовлении полуфабрикатов, фасонных отливок высокого качества, анодов, изделий для криогенной, климатической техники. На ее основе делают другие медные сплавы, которые обрабатываются давлением. Материал активно используется для литья медно-никелевых, бронзовых, латунных сплавов. Расплавленный материал применяется в качестве покрытия поверхности разнообразных черных металлов, что снижает их склонность к коррозии.
Медный металлопрокат широко востребован в промышленности:
-
Сетки из проволоки, листы используются в качестве экранов для кабельной продукции.
-
Они также применяются в средах, где есть опасность взрыва или воспламенения, для просеивания материалов, способных вызывать образование искр.
-
Прутки подходят для изготовления электродов.
-
Их также активно используют при производстве шайб, которые необходимы в качестве уплотнительных элементов для воздушных, тормозных систем, гидравлических механизмов, эксплуатирующихся при высоких температурах, вибрации и давлении.
-
Тянутые прямоугольные медные трубы применяют для производства волноводов.
-
Тянутые капиллярные трубки используются в приборо, аппаратостроении, холодильной технике.
-
Радиаторные ленты предназначаются для выпуска пластин радиаторов, охлаждающих трубок.
Из сплава выполняют детали самолетов, автомобилей, приборов. Эстетичность продукции востребована в дизайне, архитектуре. Изделия из данного металла применяются в системах питания двигателей, пусковых подогревателях термостатов, топливных насосах, топливных фильтрах тонкой очистки. Хорошая способность к проведению электрического тока подходит для производства проводов, кабельной продукции.