Есть ли у меди пластичность. Медь, свойства, соединения, сплавы, производство, применение

Цветной металл не содержит железа или включает его малую долю. Именно такое сырье используется лучшими мастерами кузнечного искусства для изготовления оригинальных декоративных и функциональных элементов. Работать с составами – настоящее искусство, которое требует специальных инструментов, знаний и опыта. Для производства кованых украшений для интерьера используется лом цветных металлов (сплавы латуни и бронзы, алюминий и медь, платина, серебро и золото). Ковка таких металлов затруднена, поскольку их составы отличаются высокой степенью проводимости. Прогревают и обрабатывают материал при помощи газа.

Особенности ковки бронзы

Бронза используется для изготовления высокохудожественных предметов, работать с ней могут опытные мастера с незаурядным вкусом. Используется для работы металл с примесями кремния. Сплав из железа, алюминия и меди используется еще и для горячего проката, литья. При разогреве состав поменяет цвет с желтого на оранжевый, поэтому важно не перегреть его. Кузнец, зная особенности сплава, доведет массу до нужной температуры и только после этого начнет ее обработку.

Готовый металл достаточно жесткий, работать с ним непросто (он практически не гнется и не выпрямляется). А вот края кованого изделия остаются прочными и крепкими, поэтому из них можно делать тонкие спирали и завитки, которые будут ровными и гладкими.

Особенности ковки меди

С медью работать очень легко, поскольку металл имеет широкий диапазон рабочих температур. Используя для работы лом и отходы цветных металлов, мастер может изготовить большие детали. Медь – металл податливый, поэтому годится для штамповки и изгибов. Предварительно подвергать его отжигу не нужно, поскольку он не имеет наклепа.

Прогревать медь следует до красного цвета. Даже при использовании большого куска не потребуется дополнительный нагрев. Для сварки отдельных элементов во время ковки используется смесь газов.

Особенности ковки алюминия

Прочный и крепкий, легкий и надежный материал используется в разных отраслях промышленности. Пользуется популярностью сплав в авиационной и космической отрасли. Алюминий позволяет получить легкие и крепкие элементы для деталей самолетов и космических кораблей, станций, спутников. Используется состав и при производстве кованых изделий.

Нагрев выполняется в специальных закрытых печах, работающих на электричестве. Алюминий нагревается дольше, чем сталь. Перед работой с прогретым алюминием кузнец должен прогреть еще и свои инструменты (до 200–250 градусов). Чтобы упростить рабочий процесс, используется для работы лом металлов, небольшие слитки или заготовки прямоугольной формы.

Алюминий прилипает к штампу, поэтому перед работой с ним следует тщательно отполировать поверхность.

Особенности ковки латуни

Металл используется для изготовления разных тонкостенных элементов, декора. Латунь прочна и не подвержена коррозии, но изделия из нее негибкие. Для изготовления кованых изделий используются различные марки металла. Часто применяется состав с высоким содержанием меди, в этом случае мастера смогут получить податливый и гибкий материал. В кузнечном деле применяются специальные марки латуни с добавлением различных легирующих компонентов.

Особенности ковки серебра

Издревле серебро использовалось кузнецами для изготовления изысканных кованых предметов обихода. В умелых руках серебро становится декоративным украшением. Для работы с металлом применяются специальные инструменты. Перед обработкой его сильно разогревают. Часто из серебра кузнецы изготавливают небольшие слитки и бруски, фольгу и тонкостенные элементы.

4. Влияние примесей и структуры меди на ее пластичность

Наличие в бескислородной меди примесей в количествах, регламентируемых ГОСТ 859-78, не оказывает заметного влияния на ее механические свойства при 20°С. Однако при высокотемпературных испытаниях и определенны условиях наблюдается несколько интервалов снижения пластичности, которые у спектрально чистой меди отсутствуют. Существует ряд гипотез, объясняющих причину снижения пластичности меди в определенном температурном интервале и при статических скоростях испытания образцов. Эти гипотезы условно можно разделить на две группы:

а) гипотезы, связывающие аномальное понижение пластичности с взаимодействием меда с селеном, теллуром, висмутом, свинцом, серой, кислородом, водородом;

б) гипотезы, объясняющие падение пластичности в определенных температурных интервалах структурными изменениями меди.

Гипотезы первой группы основаны на термодинамических расчетах, проверенных в работе . Расчеты показали, что интервал пониженной пластичности меда совпадает с температурой, при которой селен и теллур могут находиться между медными кристаллами в газообразном состоянии. Теллур и селен находятся в меди в тысячных и десятитысячных долях процента, однако тонкие прослойки газовой фазы этих элементов можно рассматривать как готовые трещины критического размера, которые под действием растягивающих усилий при испытаниях развиваются в микротрещины и вызывают хрупкость меди.

Свинец и висмут незначительно растворимы в твердой меди (0,001 %) и поэтому находятся в виде включений элементарного свинца или висмута. С повышением температуры эти элементы переходят в жидкое состояние и, располагаясь по границам зерен, нарушают связь между ними.

При температурах порядка 800°С происходит растворение малых количеств этих элементов в меди до исчезновения жидкой фазы и ликвидируется зона снижения пластичности. Однако в случае селена и теллура повышение пластичности при высоких температурах растворением этих элементов в меди объяснить нельзя.

Слитки из бескислородной меди, содержащие 2 · 10-3 % S, растрескиваются по кромкам при горячей прокатке, а менее 1 · 10-3 % S не имеют трещин. Окончание прокатки слитков проходит, как правило в районе, падений пластичности (500-700°С), что объясняет образование микротрещин уже на этой стадии. Висмут даже при содержании 3,8 - 10 -4 % понижает пластичность меди, а при 2,5 -10 -4 % на границах зерен найдены сегрегации, содержащие до 17 % Bi; тоже замечено и в случае с серой . Являясь поверхностно-активными элементами по отношению к меди, эти примеси уменьшают ее поверхностную энергию, что приводит к снижению межзеренного сцепления, а следовательно, к потере пластичности. Если поверхностная энергия чистой меди составляет около 0,135 мДж, то присутствие серы снижает ее до 7 мкДж и тем самым снижает когезивную прочность границ зерен. Существенную роль в возникновении красноломкости бескислородной меди играет отношение между содержанием примесей и их растворимостью в твердой меди. Чем выше это отношение (которое наиболее велико в основном для кислорода, висмута, серы, свинца), тем больше тенденция к образованию включений, которые, сегрегируя по границам зерен и коагулируя при высокотемпературной обработке, образуют дефекты.

В случае деформированной меди присутствие небольших количеств кислорода способствует повышению равномерного и уменьшению локального сужения шейки медной проволоки до 55 -65 % (в зависимости от степени деформации и содержания кислорода). В то же время проявление очень низкой пластичности кислородсодержащей меди при комнатной температуре и высокотемпературных испытаниях (ψ= = 20 %) дало возможность предположить }