Механические свойства меди

Медь имеет высокую теплопроводность и электропроводность, хорошую коррозионную стойкость, мягкость и хорошую пластичность. Она также обладает высокой прочностью и устойчивостью к деформации.

Механические свойства различных марок меди при стандартных статических испытаниях на растяжение при температуре 20°С незначительно отличаются друг от друга. Механические свойства бескислородной меди М16 при стандартных статических испытаниях на растяжение приведены в табл. 1

Табл. 1. Механические свойства бескислородной меди марки М1б
  Свойства  Состояние
деформированноеотожженое
Временное сопротивление σb , МПа340…450220…250
Предел текучести σ0,2 , Мпа280-42060-75
Относительное удлинение δ , %4…640…50
Относительное сужение ψ, %35…4570…80
Твердость по Бринеллю, HB 90…11045
Предел выносливости σ-1, Мпа, (Т=108 циклов; kσ*=1)100…12070…80
Ударная вязкость KCU, МДж/м21,01,70

*kσ — коэффициент концентрации напряжений

Влияние степени холодной деформации и температуры отжига на механические свойства меди показано на рис. 1 и 2.

 Рис. 1 Влияние степени холодной деформации (%) на механические свойства меди:
1 — кислородсодержащей; 2 — раскисленной фосфором, с высоким остаточным содержанием фосфора

Рис. 2. Влияние температуры отжига (в течение часа) на механические свойства кислородсодержащей меди М1

Содержание кислорода в меди влияет на ударную вязкость и технологическую пластичность.

Например, ударная вязкость горячекатаных медных полос (99.9% Cu) с различным содержанием кислорода составляет:

                           О2, %                0,026           0,030        0,034         0,042

                           KCU,кДж/м2         860             560           510            270

Влияние кислорода на технологическую пластичность на при­мере медной проволоки диаметром 2,6 мм в твердом состоянии и с содержанием меди 99,90% следующее:

Способ полученияЧисло гибов при радиусе равном 5 ммЧисло скручиваний загиба, на длине 152 мм
Бескислородная1292
Бескислородная745

Медь и многие ее сплавы имеют зоны пониженной пластичности («провала» пластичности). При этом у кислородсодержащей меди наблюдается явно выраженная зона пониженной пластичности при температурах 300…500°С; у меди, раскисленной фосфором и с большим его остаточным содержанием (0,04%), также наблюдается пониженная пластичность в этом интервале температур. С повышением чистоты меди зона пони­женной пластичности уменьшается, а у бескислородной меди высокой чистоты (99,99%) эта зона практически отсутст­вует. Зона пониженной пластичности отсутствует и у меди, раскисленной бором (0,01% В).

При отрицательных температурах медь имеет более высокие прочность и пластичность, чем при температуре 20°С.

Механические свойства меди, на примере применяемой для электродов контактной сварки, при высоких температурах приведены в табл. 2. 

Табл. 2. Механические свойства меди при высоких температурах
СвойстваТемпература, °С
20200300400500600700
Временное сопротивление σb , МПа220200150110705030
Предел текучести σ0,2 , Мпа60505040302010
Относительное удлинение δ , %45454038475771
Относительное сужение ψ, %9088777386100100
Твердость по Виккерсу, HV 504038351919
Ударная вязкость KCU, МДж/м21,71,51,41,41,20,90,8
Длительная твердость HV (в течение 1 часа)251065

 Характеристики упругости. Упругие свойства изотропного материала характеризуются модулями нормальной упругости Е (модуль Юнга), сдвига G и объемного сжатия Есж, а также коэффициентом Пуассона (µ). Значения модулей Е и G в интервале температур 300… 1300К уменьшаются по линейному закону. Лишь в области низких темпе­ратур наблюдается отклонение от равномерного изменения модулей (табл. 3).

Табл. 3. Модули упругости и сдвига меди при различных температурах
Модули, ГПаТемпература, К
4,210020030050070090011001300
Е14113913412811510389,776,863,7
G5049,547,344,737,83124,118,511,5

Регламентированные механические свойства продукции из меди при различных способах изготовления, состояниях поставки и размерах приведены в табл. 4 — 7.

Как правило, на лентах толщиной менее 0,5 мм, а также на лентах толщиной 0,5… 1,5 мм в мягком состоянии, используемых для штамповки, временное сопротивление и относительное удлинение не определяют, а проводят испытания на выдавливание лунки по Эриксену (см. табл. 5).

Табл. 4. Плоский прокат из меди. Размеры и механические свойства
Продукция, стандарт или технические условияМаркаИзгот.Сост. пост.Толщина, ммВременное сопротивление σb , МПаОтносительное удлинение δ10, %
не менее
Плиты из раскисленной меди, ТУ 48-21-517-85M1pГК75…11О18020
Листы общего назначения, ГОСТ 1173-2006M1, M1p, М1ф, М2, М2р, М3, МЗрГК3…2520030
ХКМ0,05… 12200…26036
ПТ240…31012
Тв2903
Листы и полосы повышенного качества ТУ 48-21-664-79M1ЛХКМ3…820036
ЛГК8…1020030
ПХКМ3…620036
Шины для электротехнических целей, ГОСТ 434-78M1ХКМсв. 735
Ленты общего назначения, ГОСТ 1173-2006M1, M1p, М1ф, М2, M2p, М3, МЗрХКМ0,1…6200…26036
ПТ240…31012
Тв2903
Ленты для коаксиальных магистральных кабелей, ГОСТ 16358-79M1хкМ0,16…0,3210δ5≥25
Ленты для капсюлей, ГОСТ 1018-77M1, M1p, М2, M2pХКМ0,35…1,8620036
Ленты для электротехн ических целей, ТУ 48-21-854-88M1, М2ХКМдо 0,2
0,2…2,536
2,5—3,5336
3,55…5,536
Твдо 0,2310
0,2…2.5310
2,5…3,53284 
3,55…5,5284
Фольга рулонная для технических целей, ГОСТ 5638-75M1, М2ХКТв0,015…0,05290
Условные обозначения:
ГК — горячекатаные; ХК — холоднокатаные; ЛХК листы холоднокатаные; Л ГК — листы горячекатаные; ПХК — полосы холоднокатаные; М — мягкое; ПТ — полутвердое; Тв — твердое. 
Табл. 5. Характеристики холоднокатаных лент при испытании по Эриксену (радиус пуансона 10 мм)
ЛентыМаркаСостояниеТолщина, ммГлубина лунки, мм, не менее
Общего назначения, ГОСТ 1173-2006M1, M1p, М1p, М2, М2р, М3, МЗрмягкое0,1…0,147
0,14…0,167
0,16…0,288
0,28…0,558,5
0,55…0,69
0,6…1,19,5
1,1…1,510
Радиаторные, ГОСТ 20707-80M1, М2, М3мягкое0,06…0,074,5…9.0
0,08…0,096,0…9,0
0,17,5
0,12…0,157,5
0,17…0,258
твердое0,11,5…3,5
0,12…0,151,5…3,5
Для электротехнических целей, ТУ 48-21-854-88M1мягкое0,1…0,157,5
0,2…0,258
0,3…0,58,2
0,6…19,5
Таблица 6. Трубы и трубки из меди. Размеры и механические свойства
Продукция, стандарт или технические условияМаркаИзгот.Сост. пост.Диаметр, мм / Толщина стенки, ммВременное сопротивление σb , МПаОтносительное удлинение δ10, %
не менее
Трубы общего назначения, ГОСТ 617-2006M1, M1p, М1ф, М2р, МЗр, М2, М3ХДМ3…360 / 0,8…1020035
ПТ2408
Тв280 
Прдо 200 / 5…3019030
>200 / 5…3018030
Трубы квадратные и прямоугольные е круглым отверстием, ТУ48-21-497-81M1, M1p, М1ф, М2р, МЗр, М2, М3Т, ПМb; h; d20035
15…20,5;
13.5…14;
6…12,5
Пр b; h; d19030
36…120;
16…36;
11…28
Трубы медные, ТУ 48-21-482-85M1, M1p, М1ф, М2р, МЗр, М2, М3Пр30 / 919030
Трубки медные тонкостенные, ТУ 48-21-161-85M1, М2ТМ0,8…2 / 0,15…0,521035
Тв4
Трубки медные тонкостенные. ГОСТ 11383-75M1, М2, М3ТМ1,5…28 / 0,15…0,721035
Тв3402
Трубы медные круглого сечения для воды и газа ГОСТ 52318-2005M1p, М1фТМ6…22 / 0,5…1.5220δ10≥40
ПТ6…54 / 0,5…2250δ10≥20
Тв6…267 / 0,5…3290δ10≥3
Условные обозначения:
ХД — холоднодеформированные; Пр — прессованные; Т гянутые;
П — прокатанные: М — мягкое; ПТ — полутвердое; Тв — твердое; h, h,d — ширина, высота, диаметр отверстия.
Таблица 7. Прутки, катанка и проволока из меди. Размеры и механические свойства
Продукция,стандарт или технические условияМаркаИзгот.Сост. пост.Размеры, ммВременное сопротивление σb , МПаОтносительное удлинение δ10, %
не менее
Прутки квадратные, ТУ 48-21-97-72М2Пр42…9420030
Прутки, IOCT 1535-2006M1, M1p, Мф, М2р, МЗр, М2, М3ТМ3…5020035
ПТ24010
Тв2705
Пр20…5019030
Профили из бескислородной меди, ТУ 48-21-637-79М0бТМb x h 11,4 x 820038
Проволока для заклепок, ТУ 48-21-456-2006M1, М2ТТвd 1…22408
d 2…10,724015
Проволока из бескислородной меди, ТУ 48-21-158-72М0бТМd 3,5;4,220030
Проволока крешерная, ГОСТ 4752-79М0бХДТвd 3…10320…
360
Проволока для электротехнических целей, ГОСТ 434-78М0, M1ТМd до 2,535
d 2,5…735
d 7…1035
d св. 1035
Твd до 2,5310
d 2,5…7290
d 7…10270
d св. 10270
Катанка медная, ТУ 16705.491-2001не ниже M1НЛd 8…2316035
Условные обозначения:
Пр — прессованные; Т — тянутые; ХД — холоднодеформированная; НЛ — непрерывное литье и прокатка; 
М — мягкое; ПТ — полутвердое; Тв — твердое; b — ширина; h — высота; d — диаметр.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Черная и цветная металлургия
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: