Медь — металл красного цвета, плотность которой 8930 кг/м3 (8,93 г/см3), температура плавления 1083° С. Кристаллическая решетка меди —гранецентрированный куб. Техническая медь в отожженном состоянии имеет предел прочности σв = 200—350 Мн/м2 (20—35 кГ/мм2), относительное удлинение δ до 45%, твердость до НВ 70.
Главные свойства меди — это ее электропроводность, теплопроводность и пластичность. Чем меньше в меди примесей, тем выше ее электропроводность. В промышленности медь маркируется следующим образом: М0, M1, М2, М3, М4.
Медь марки М0 имеет наименьшее количество примесей (0,05%), а медь марки М4 имеет наибольшее количество примесей (0,1%). Примеси (кислород, висмут, сера, сурьма, мышьяк, никель, железо, свинец, цинк, олово) снижают электропроводность меди, но особо вредное влияние оказывают висмут, мышьяк, кислород и сера. Висмут и мышьяк вызывают красноломкость меди; кислород способствует образованию трещин в слитке, а сера делает медь хрупкой. Сплавы меди обладают лучшими литейными свойствами и лучшей обрабатываемостью, чем чистая медь.
Сплавы меди делятся на деформируемые (обрабатываемые давлением) и литейные. В промышленности наибольшее применение находят две группы медных сплавов: латуни и бронзы.
Латунями называют сплавы меди с цинком, содержащие не более 42% Zn. Чтобы придать латунным сплавам те или иные свойства, в них добавляют легирующие элементы: железо, никель, свинец и др.
В зависимости от процентного содержания цинка по структуре различают латуни двух видов: однофазные α-латуни, содержащие до 39% Zn, обладающие высокой пластичностью, а следовательно, хорошей обрабатываемостью в холодном состоянии, и двухфазные α + β - латуни, содержащие от 39 до 45% Zn.
Максимальную пластичность имеет латунь, содержащая около 32% Zn (δ = 55%), а максимальную прочность —латунь, содержащая около 43% Zn (σв = 35 кГ/мм2); α + β - латуни подвергаются обработке давлением только в нагретом состоянии.
Специальными латунями называются медноцинковые сплавы, в которых имеется от 2 до 8% Fe, алюминия, никеля и других элементов. Эти сплавы имеют лучшие механические свойства и лучшую обрабатываемость, чем простые латуни.
Маркировка латуней производится следующим образом. Первая буква Л обозначает — латунь. Следующая за ней цифра указывает процентное содержание меди. Легирующие элементы обозначаются буквами русского алфавита: А —алюминий, Ж —железо, Мц — марганец; К—кремний; С—свинец; О—олово; Н—никель.
Последующие цифры указывают процентное содержание легирующих элементов. Например, латунь марки, ЛАЖМц 66-6-3-2 содержит 66% Cu, 6% А1, 3% Fe, 2% Mn.
Бронзами называют сплавы меди с различными элементами, кроме цинка. В зависимости от химического состава бронзы разделяют на простые (оловянистые) и специальные (безоловянистые).
Маркировка бронз производится по такому же принципу, что и маркировка латуней: буквы Бр обозначают—бронза, затем следуют буквы, указывающие названия входящих элементов, а затем цифры. процентного содержания этих элементов. Например, бронза марки Бр. ОЦС 4-4-2,5 содержит 4% Sn, 4% Zn, 2,5 Pb.
По структуре оловянистые бронзы подразделяются на однофазные (содержащие до 10% Sn) и двухфазные (содержащие 10—22% Sn), которые представляют собой смесь кристаллов твердого раствора олова в меди и кристаллов химического соединения меди с оловом (Cu3Sn).
Бронзы, содержащие более 22% Sn, практически не применяют, так как они очень хрупки; бронзы, обрабатываемые давлением, содержат не более 5—6% Sn.
Для улучшения качества оловянистых бронз в них вводят свинец (повышает антифрикционные свойства и способствует лучшей обрабатываемости), цинк (улучшает литейные свойства), фосфор (повышает литейные, механические и антифрикционные свойства). еформируемые оловянистые бронзы применяют для изготовления листов, проволоки, лент, прутков. Литейные оловянистые бронзы идут на изготовление различных деталей машин, работающих в морской воде, в паре при давлении до 2500 кн/м2 (25 кГ/см2), а также вкладышей подшипников.
К специальным бронзам относятся марганцовистые, алюминиевые, свинцовистые, кремниевые, бериллиевые и другие бронзы.
Алюминиевые бронзы Бр. А5, Бр. А7, АМц 9-2 применяют для изготовления лент, полос труб. Бронзы Бр. АЖН 10-4-4, Бр. АЖН 11-6-6 применяют для фасонного литья.
Добавка в бронзу никеля, железа, марганца повышает ее сопротивление коррозии и улучшает механические свойства. Например, бронза Бр. АЖН 10-4-4 в результате закалки в воде при температуре 920° С и последующего отпуска при температуре 650° С имеет σв = 700 Мн/м2 (70 кГ/мм2) и НВ 200—250.
Марганцовистая бронза Бр. Мц 5 сохраняет свои механические свойства при повышенных температурах (400—450° С) и применяется для изготовления направляющих втулок, седел клапанов, выпускных клапанов и др.
Свинцовистая бронза Бр. С-30 обладает высокими антифрикционными свойствами и применяется для сильно нагруженных подшипников с большими удельными давлениями (например, коренные подшипники турбин).
Бериллиевая бронза Бр. Б-2 после закалки (820° С) и старения (300° С) имеет НВ 400, σв = 1200 ÷ 1300 Мн/м2 (120 ÷ 130 кГ/мм2); она применяется для изготовления пружин, мембран и инструментов.