|
Механические свойства меди
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
|
|
деформированное
|
отожженое
|
|
Временное сопротивление σb , МПа
|
340...450
|
220...250
|
|
Предел текучести σ0,2 , Мпа
|
280-420
|
60-75
|
|
Относительное удлинение δ , %
|
4...6
|
40...50
|
|
Относительное сужение ψ, %
|
35...45
|
70...80
|
|
Твердость по Бринеллю, HB
|
90...110
|
45
|
|
Предел выносливости σ-1, Мпа, (Т=108 циклов; kσ*=1)
|
100...120
|
70...80
|
|
Ударная вязкость KCU, МДж/м2
|
1,0
|
1,70
|
*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 получения
|
Число гибов при радиусе равном 5 мм
|
Число скручиваний загиба, на длине 152 мм
|
|
Бескислородная
|
12
|
92
|
|
Бескислородная
|
7
|
45
|
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 |
| Свойства |
Температура, °С |
| 20 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
| Временное сопротивление σb , МПа |
220 |
200 |
150 |
110 |
70 |
50 |
30 |
| Предел текучести σ0,2 , Мпа |
60 |
50 |
50 |
40 |
30 |
20 |
10 |
| Относительное удлинение δ , % |
45 |
45 |
40 |
38 |
47 |
57 |
71 |
| Относительное сужение ψ, % |
90 |
88 |
77 |
73 |
86 |
100 |
100 |
| Твердость по Виккерсу, HV |
50 |
40 |
38 |
35 |
19 |
1 |
9 |
| Ударная вязкость KCU, МДж/м2 |
1,7 |
1,5 |
1,4 |
1,4 |
1,2 |
0,9 |
0,8 |
|
Длительная твердость HV (в течение 1 часа)
|
- |
- |
- |
25 |
10 |
6 |
5 |
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, ГПа |
Температура, К |
| 4,2 |
100 |
200 |
300 |
500 |
700 |
900 |
1100 |
1300 |
| Е |
141 |
139 |
134 |
128 |
115 |
103 |
89,7 |
76,8 |
63,7 |
| G |
50 |
49,5 |
47,3 |
44,7 |
37,8 |
31 |
24,1 |
18,5 |
11,5 |
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 условия |
Марка |
Изгот. |
Сост. пост. |
Толщина, мм |
Временное сопротивление σb , МПа |
Относительное удлинение δ10, % |
| не менее |
| Плиты из раскисленной меди, ТУ 48-21-517-85 |
M1p |
ГК |
— |
75…11О |
180 |
20 |
| Листы общего назначения, ГОСТ 1173-2006 |
M1, M1p, М1ф, М2, М2р, М3, МЗр |
ГК |
— |
3...25 |
200 |
30 |
| ХК |
М |
0,05... 12 |
200…260 |
36 |
| ПТ |
240…310 |
12 |
| Тв |
290 |
3 |
| Листы и полосы повышенного качества ТУ 48-21-664-79 |
M1 |
ЛХК |
М |
3...8 |
200 |
36 |
| ЛГК |
— |
8...10 |
200 |
30 |
| ПХК |
М |
3...6 |
200 |
36 |
| Шины для электротехнических целей, ГОСТ 434-78 |
M1 |
ХК |
М |
св. 7 |
— |
35 |
| Ленты общего назначения, ГОСТ 1173-2006 |
M1, M1p, М1ф, М2, M2p, М3, МЗр |
ХК |
М |
0,1...6 |
200…260 |
36 |
| ПТ |
240…310 |
12 |
| Тв |
290 |
3 |
| Ленты для коаксиальных магистральных кабелей, ГОСТ 16358-79 |
M1 |
хк |
М |
0,16...0,3 |
210 |
δ5≥25 |
| Ленты для капсюлей, ГОСТ 1018-77 |
M1, M1p, М2, M2p |
ХК |
М |
0,35...1,86 |
200 |
36 |
| Ленты для электротехн ических целей, ТУ 48-21-854-88 |
M1, М2 |
ХК |
М |
до 0,2 |
— |
— |
| 0,2...2,5 |
— |
36 |
| 2,5—3,53 |
— |
36 |
| 3,55...5,5 |
— |
36 |
| Тв |
до 0,2 |
310 |
— |
| 0,2...2.5 |
310 |
— |
| 2,5...3,53 |
284 |
|
| 3,55...5,5 |
284 |
— |
| Фольга рулонная для технических целей, ГОСТ 5638-75 |
M1, М2 |
ХК |
Тв |
0,015...0,05 |
290 |
— |
| 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) |
| Ленты |
Марка |
Состояние |
Толщина, мм |
Глубина лунки, мм, не менее |
| Общего назначения, ГОСТ 1173-2006 |
M1, M1p, М1p, М2, М2р, М3, МЗр |
мягкое |
0,1...0,14 |
7 |
| 0,14...0,16 |
7 |
| 0,16...0,28 |
8 |
| 0,28...0,55 |
8,5 |
| 0,55...0,6 |
9 |
| 0,6...1,1 |
9,5 |
| 1,1...1,5 |
10 |
| Радиаторные, ГОСТ 20707-80 |
M1, М2, М3 |
мягкое |
0,06...0,07 |
4,5...9.0 |
| 0,08...0,09 |
6,0...9,0 |
| 0,1 |
7,5 |
| 0,12...0,15 |
7,5 |
| 0,17...0,25 |
8 |
| твердое |
0,1 |
1,5...3,5 |
| 0,12...0,15 |
1,5...3,5 |
| Для электротехнических целей, ТУ 48-21-854-88 |
M1 |
мягкое |
0,1...0,15 |
7,5 |
| 0,2...0,25 |
8 |
| 0,3...0,5 |
8,2 |
| 0,6...1 |
9,5 |
| Таблица 6. Трубы и трубки из меди. Размеры и механические свойства |
| Продукция, стандарт или технические условия |
Марка |
Изгот. |
Сост. пост. |
Диаметр, мм / Толщина стенки, мм |
Временное сопротивление σb , МПа |
Относительное удлинение δ10, % |
| не менее |
| Трубы общего назначения, ГОСТ 617-2006 |
M1, M1p, М1ф, М2р, МЗр, М2, М3 |
ХД |
М |
3...360 / 0,8...10 |
200 |
35 |
| ПТ |
240 |
8 |
| Тв |
280 |
|
| Пр |
— |
до 200 / 5...30 |
190 |
30 |
| >200 / 5...30 |
180 |
30 |
| Трубы квадратные и прямоугольные е круглым отверстием, ТУ48-21-497-81 |
M1, M1p, М1ф, М2р, МЗр, М2, М3 |
Т, П |
М |
b; h; d |
200 |
35 |
| 15...20,5; |
| 13.5...14; |
| 6...12,5 |
| Пр |
|
b; h; d |
190 |
30 |
| 36…120; |
| 16…36; |
| 11…28 |
| Трубы медные, ТУ 48-21-482-85 |
M1, M1p, М1ф, М2р, МЗр, М2, М3 |
Пр |
— |
30 / 9 |
190 |
30 |
| Трубки медные тонкостенные, ТУ 48-21-161-85 |
M1, М2 |
Т |
М |
0,8...2 / 0,15...0,5 |
210 |
35 |
| Тв |
— |
4 |
| Трубки медные тонкостенные. ГОСТ 11383-75 |
M1, М2, М3 |
Т |
М |
1,5...28 / 0,15...0,7 |
210 |
35 |
| Тв |
340 |
2 |
| Трубы медные круглого сечения для воды и газа ГОСТ 52318-2005 |
M1p, М1ф |
Т |
М |
6...22 / 0,5...1.5 |
220 |
δ10≥40 |
| ПТ |
6...54 / 0,5...2 |
250 |
δ10≥20 |
| Тв |
6...267 / 0,5...3 |
290 |
δ10≥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 условия |
Марка |
Изгот. |
Сост. пост. |
Размеры, мм |
Временное сопротивление σb , МПа |
Относительное удлинение δ10, % |
| не менее |
| Прутки квадратные, ТУ 48-21-97-72 |
М2 |
Пр |
— |
42...94 |
200 |
30 |
| Прутки, IOCT 1535-2006 |
M1, M1p, Мф, М2р, МЗр, М2, М3 |
Т |
М |
3...50 |
200 |
35 |
| ПТ |
240 |
10 |
| Тв |
270 |
5 |
| Пр |
— |
20...50 |
190 |
30 |
| Профили из бескислородной меди, ТУ 48-21-637-79 |
М0б |
Т |
М |
b x h 11,4 x 8 |
200 |
38 |
| Проволока для заклепок, ТУ 48-21-456-2006 |
M1, М2 |
Т |
Тв |
d 1...2 |
240 |
8 |
| d 2...10,7 |
240 |
15 |
| Проволока из бескислородной меди, ТУ 48-21-158-72 |
М0б |
Т |
М |
d 3,5;4,2 |
200 |
30 |
| Проволока крешерная, ГОСТ 4752-79 |
М0б |
ХД |
Тв |
d 3...10 |
320... |
— |
| 360 |
| Проволока для электротехнических целей, ГОСТ 434-78 |
М0, M1 |
Т |
М |
d до 2,5 |
— |
35 |
| d 2,5...7 |
— |
35 |
| d 7…10 |
— |
35 |
| d св. 10 |
— |
35 |
| Тв |
d до 2,5 |
310 |
— |
| d 2,5...7 |
290 |
— |
| d 7...10 |
270 |
— |
| d св. 10 |
270 |
— |
| Катанка медная, ТУ 16705.491-2001 |
не ниже M1 |
НЛ |
— |
d 8...23 |
160 |
35 |
| 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. |
|