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. |
|