Ковкостью именуют восприимчивость металлов и сплавов к ковке и другим видам обработки давлением. Это может быть волочение, штамповка, прокатка или прессование. Ковкость меди характеризуется не только лишь сопротивлением деформации, да и пластичностью. Что все-таки такое пластичность? Это умение металла изменять свои контуры под давлением без разрушения. Ковкими металлами являются латунь, сталь, дюралюминий и некие другие медные, магниевые, никелевые, дюралевые сплавы. Конкретно у их высочайший уровень пластичности совмещается с низким сопротивлением деформации.

Медь

Любопытно, как смотрится черта меди? Понятно, что это элемент 11 группы 4 периода системы хим частей Д. И. Менделеева. Его атом имеет 29 номер и обозначается эмблемой Cu. Практически это переходный пластичный металл розовато-золотистого цвета. Кстати, он имеет розовый цвет, если оксидная плёнка отсутствует. Издавна данный элемент употребляется людьми.

История

Одним из первых металлов, которые люди начали интенсивно использовать в своём хозяйстве, является медь. Вправду, она очень доступна для получения из руды и имеет малую температуру плавления. Издавна людскому роду известна семёрка металлов, в которую также заходит и медь. В природе данный элемент встречается намного почаще, чем серебро, золото либо железо. Античные предметы из меди, шлак, являются свидетельством её выплавки из руд. Они обнаружены при раскопках посёлка Чатал-Хююк. Понятно, что в медный век получили огромное распространение медные вещи. Во глобальной истории он следует за каменным.

С. А. Семёнов с сотрудниками проводил экспериментальные исследования, в каких узнал, что медные орудия труда по сопоставлению с каменными выигрывают по многим характеристикам. У их выше скорость строгания, сверления, рубки и распилки древесной породы. А обработка кости медным ножиком продолжается столько же, сколько и каменным. А ведь медь считается мягеньким металлом.

Очень нередко в древности заместо меди использовали её сплав с оловом – бронзу. Она нужна была для производства орудия и других вещей. Итак, на замену медному веку пришёл бронзовый. Бронзу в первый раз получили на Ближнем Востоке за 3000 лет до н. э.: людям нравилась крепкость и хорошая ковкость меди. Из получаемой бронзы выходили прекрасные орудия труда и охоты, посуда, декорации. Все эти предметы находят в археологических раскопках. Дальше бронзовый век сменился стальным.

Как получить медь можно было в древности? Сначало её добывали не из сульфидной, а из малахитовой руды. Ведь в данном случае заниматься подготовительным обжигом не было необходимости. Для этого смесь угля и руды помещали в глиняную посудину. Сосуд устанавливали в неглубокую яму и смесь поджигали. Дальше начинал выделяться угарный газ, который содействовал восстановлению малахита до свободной меди.

Понятно, что на Кипре уже в 3-ем тысячелетии до нашей эпохи были построены медные рудники, на которых и осуществлялась её выплавка.

На землях Рф и примыкающих стран медные рудники появились за два тысячелетия до н. э. Их развалины находят и на Урале, и на Украине, и в Закавказье, и на Алтае, и в отдалёкой Сибири.

Промышленное плавление меди было освоено в тринадцатом веке. А в пятнадцатом в Москве был сотворен Пушечный двор. Конкретно там из бронзы отливали орудия разных калибров. Несусветное количество меди уходило на изготовка колоколов. В 1586 году из бронзы была отлита Царь-пушка, в 1735 году – Царь-колокол, в 1782 году был сотворен Медный наездник. В 752 году мастера сделали прекрасную скульптуру Огромного Будды в храме Тодай-дзи. Вообщем, перечень произведений литейного искусства можно продолжать нескончаемо.

В восемнадцатом веке человек открыл электричество. Вот тогда большие объёмы меди начали уходить на изготовка проводов и схожих им изделий. В двадцатом веке провода научились делать из алюминия, но медь в электротехнике всё ещё имела огромное значение.

Происхождение наименования

А вы понимаете, что Cuprum – это латинское наименование меди, произошедшее от наименования острова Кипр? Кстати, у Страбона медь именуют халкосом – город Халкида на Эвбее виновен в происхождении такового имени. Большая часть древнегреческих заглавий медных и бронзовых предметов произошли конкретно от этого слова. Они отыскали обширное применение и в кузнечном ремесле, и посреди кузнечных изделий и литья. Время от времени медь именуют Aes, что значит руду либо рудник.

Славянское слово «медь» не имеет ярко выраженной этимологии. Может быть, оно старинное. Но оно очень нередко встречается в древних литературных монументах Рф. В. И. Абаев подразумевал, что это слово вышло от наименования страны Мидия. Алхимики окрестили медь «Венера». В более стародавние времена её называли «Марс».

Где находят медь в природе?

Земная кора вмещает (4,7-5,5) х 10^-3% меди (по массе). В речной и морской воде её намного меньше: 10^-7% и 3 х 10^-7% (по массе) соответственно.

В природе очень нередко находят соединения меди. В индустрии употребляется халькопирит CuFeS₂, называемый медным колчеданом, борнит Cu₅FeS₄, халькозин Cu₂S. Сразу люди находят и другие минералы меди: куприт Cu₂O, азурит Cu₃(CO₃)₂(OH)₂, малахит Cu₂CO₃(OH)₂ и ковеллин CuS. Очень нередко масса отдельных скоплений меди добивается 400 тонн. Медные сульфиды образуются в главном в гидротермальных среднетемпературных жилах. Часто и в осадочных породах можно найти медные месторождения – сланцы и медистые песчаники. Более известными месторождениями являются в Забайкальском крае Удокан, Жезказган в Казахстане, Мансфельд в Германии и медоносный пояс Центральной Африки. Другие богатейшие месторождения меди размещены в Чили (Кольяуси и Эскондида) и США (Моренси).

Огромную часть медной руды добывают открытым методом. В ней содержится от 0,3 до 1,0% меди.

Физические характеристики

Многих читателей интересует описание меди. Это пластичный розовато-золотистый металл. На воздухе его поверхность мгновенно покрывается оксидной плёнкой, которая придаёт ему типичный насыщенный красно-жёлтый колер. Любопытно, что тонкие плёнки меди имеют голубовато-зелёный цвет.

Осмий, цезий, медь и золото имеют схожую цветовую расцветку, отличающуюся от сероватой либо серебристой других металлов. Данный цветовой колер свидетельствует о наличии электрических переходов меж четвёртой полупустой и заполненной третьей атомными орбиталями. Меж ними существует некоторая энергетическая разница, соответственная длине волны оранжевого цвета. Та же система отвечает за специфичный цвет золота.

Чем все-таки ещё изумительна черта меди? Данный металл образует гранецентрированную кубическую решётку, пространственная группа Fm3m, a = 0,36150 нм, Z = 4.

А ещё известна медь высочайшей электро- и теплопроводимостью. По проведению тока она находится посреди металлов на втором месте. Кстати, медь имеет огромный температурный коэффициент сопротивления и в широком спектре температур практически независима от ее характеристик. Медь именуют диамагнетиком.

Сплавы меди отличаются многообразием. Люди научились соединять и латунь с цинком, и никель с мельхиором, и свинец с баббитами, и бронзу с оловом и другими металлами.

Изотопы меди

Медь состоит из 2-ух устойчивых изотопов – ⁶³Cu и ⁶⁵Cu, которые имеют распространённость 69,1 и 30,9 процентов атомных соответственно. Вообщем существует более 2-ух 10-ов изотопов, не имеющих стабильности. Самым долгоживущим изотопом является ⁶⁷Cu с периодом полураспада 62 часа.

Как получают медь?

Изготовка меди является очень увлекательным процессом. Этот металл получают из минералов и медных руд. Базисными способами получения меди являются гидрометаллургия, пирометаллургия и электролиз.

Разглядим пирометаллургический способ. Данным методом получают медь из сульфидных руд, к примеру, халькопирита CuFeS₂. В халькопиритном сырье находится 0,5-2,0% Cu. Поначалу начальная руда подвергается флотационному обогащению. Потом производится её окислительный обжиг при температуре 1400 градусов. Дальше обожжённый концентрат идёт в плавку на штейн. Для связывания оксида железа в расплав добавляют кремнезём.

Образующийся силикат всплывает в виде шлака, и его отделяют. На деньке остаётся штейн – сплав сульфидов CU₂S и FeS. Дальше его плавят по способу Генри Бессемера. Для этого в конвертер переливают расплавленный штейн. Потом ёмкость продувают кислородом. А сульфид железа, который остался, окисляется до оксида и при помощи кремнезёма выводится из процесса в виде силиката. Окисляется сульфид меди до оксида меди неполностью, но позже восстанавливается до меди железной.

В получаемой предварительный меди содержится 90,95% металла. Дальше она подвергается электролитической чистке. Любопытно, что в качестве электролита употребляется подкисленный раствор медного купороса.

На катоде появляется электролитическая медь, которая обладает высочайшей частотой около 99,99%. Предметы из меди приобретенной изготавливают самые различные: провода, электротехническое оборудование, сплавы.

Гидрометаллургический способ смотрится несколько по-иному. Тут минералы меди растворяются в разведённой серной кислоте или в аммиачном растворе. Из приготовленных жидкостей медь теснят железом железным.

Хим характеристики меди

В соединениях медь указывает две степени окисления: +1 и +2. 1-ая из их тяготеет к диспропорционированию и устойчива только в нерастворимых соединениях или комплексах. Кстати, соединения меди тусклы.

Степень окисления +2 более устойчива. Конкретно она придаёт соли голубий и сине-зелёный цвет. В непривычных критериях можно приготовить соединения со степенью окисления +3 и даже +5. Последнюю обычно находят в солях купраборанового аниона, приобретенных в 1994 году.

Незапятнанная медь на воздухе не меняется. Это слабенький восстановитель, не вступающий в реакцию с разбавленной соляной кислотой и водой. Окисляется концентрированными азотной и серной кислотами, галогенами, кислородом, «королевской водкой», оксидами неметаллов, халькогенами. При нагревании вступает в реакцию с галогеноводородами.

Если воздух мокроватый, медь окисляется, образуя основной карбонат меди (II). Она потрясающе реагирует с прохладной и жаркой насыщенной серной кислотой, жаркой безводной серной кислотой.

С разбавленной хлороводородной кислотой медь реагирует в присутствии кислорода.

Аналитическая химия меди

Все знают, что такое химия. Медь в растворе найти нетрудно. Для этого нужно платиновую проволочку смочить исследуемым веществом, а потом внести её в пламя бунзеновской горелки. Если в растворе находится медь, пламя будет окрашено в зелёно-голубой цвет. Следует знать, что:

• Обычно количество меди в слабокислых смесях измеряется при помощи сероводорода: его соединяют с субстанцией. Обычно, при всем этом сульфид меди выпадает в осадок.
• В тех смесях, где отсутствуют мешающие ионы, медь определяют комплексонометрически, ионометрически или потенциометрически.
• Малые количества меди в смесях определяют спектральными и кинетическими способами.

Применение меди

Согласитесь, исследование меди является очень занятной вещью. Итак, данный металл обладает низким удельным сопротивлением. Благодаря данному качеству медь употребляют в электротехнике для производства силовых и других кабелей, проводов и других проводников. Медные провода употребляются в обмотках силовых трансформаторов и электроприводов. Для сотворения вышеуказанных изделий металл подбирают очень незапятнанный, потому что примеси мгновенно понижают электронную проводимость. И если в меди находится 0,02% алюминия, её электронная проводимость снизится на 10%.

Вторым полезным качеством меди является прекрасная теплопроводимость. Благодаря данному свойству она применяется в разных теплообменниках, термических трубках, теплоотводных устройствах и компьютерных кулерах.

А где же употребляется твёрдость меди? Понятно, что бесшовные медные трубы круглого сечения владеют восхитительной механической прочностью. Они отлично выдерживают механическую обработку и используются для перемещения газов и жидкостей. Обычно их можно повстречать во внутренних системах газоснабжения, водоснабжения, отопления. Их обширно употребляют в холодильных агрегатах и кондиционных системах.

Хорошая твёрдость меди известна многим странам. Так, во Франции, Англии и Австралии медные трубы используют для газоснабжения построек, в Швеции — для отопления, в США, Англии и Гонконге – это основной материал для водоснабжения.

В Рф создание водопроводных и газовых медных труб нормируется эталоном ГОСТ Р 52318-2005, а федеральный Свод правил СП 40-108-2004 регулирует их применение. Трубы, выполненные из меди и её сплавов, интенсивно употребляются в энергетике и кораблестроении для перемещения пара и жидкостей.

А вы понимаете, что сплавы меди употребляются в различных областях техники? Из их самыми известными числятся бронза и латунь. Оба сплава содержат в себе колоссальное семейство материалов, в которое, кроме цинка и олова, могут заходить висмут, никель и другие металлы. К примеру, пушечная бронза, использовавшаяся до девятнадцатого века для производства артиллерийских орудий, состояла из меди, олова и цинка. Её рецептура изменялась зависимо от места и времени производства орудия.

Всем известна отменная технологичность и высочайшая пластичность меди. Благодаря данным свойствам, несусветное количество латуни уходит на создание гильз для орудия и артиллерийских боеприпасов. Броско, что автозапчасти изготавливают из сплавов меди с кремнием, цинком, оловом, алюминием и другими материалами. Медные сплавы отличаются высочайшей прочностью и при термообработке сохраняют свои механические характеристики. Их устойчивость к износу определяется только хим составом и его воздействием на структуру. Стоит отметить, что данное правило не относится к бериллиевой бронзе и неким дюралевым бронзам.

Медные сплавы имеют модуль упругости ниже, чем у стали. Главным их преимуществом можно именовать маленький коэффициент трения, сочетающийся для большинства сплавов с высочайшей пластичностью, хорошей электропроводностью и восхитительным противодействием коррозии в брутальной среде. Обычно, это бронзы дюралевые и сплавы медно-никелевые. Они, кстати, отыскали своё применение в парах скольжения.

Фактически все медные сплавы имеют схожую величину коэффициента трения. Вкупе с тем износостойкость и механические характеристики, поведение в брутальной среде впрямую зависят от состава сплавов. Пластичность меди употребляется в однофазовых сплавах, а крепкость — в двухфазных. Мельхиор (медноникелевый сплав) используют для чеканки разменных монет. Медноникелевые сплавы, в том числе и «адмиралтейский», употребляются в кораблестроении. Из их изготавливают трубки для конденсаторов, очистительных турбинный отработанный пар. Броско, что турбины охлаждаются забортной водой. Медноникелевые сплавы владеют замечательной коррозионной устойчивостью, потому их стараются использовать в областях, связанных с брутальным воздействием морской воды.

Практически медь является важной составляющей твёрдых припоев – сплавов, имеющих температуру плавления от 590 до 880 градусов Цельсия. Конкретно им присуща восхитительная адгезия к большинству металлов, по этому они используются для крепкого соединения разных железных деталей. Это могут быть трубопроводная арматура либо жидкостные реактивные движки, сделанные из разнородных металлов.

А сейчас перечислим сплавы, в каких ковкость меди имеет огромное значение. Дюраль либо дюралюминий является сплавом алюминия и меди. Тут меди находится 4,4%. Сплавы меди с золотом нередко употребляются в ювелирном деле. Они нужны для увеличения прочности изделий. Ведь незапятнанное золото – очень мягенький металл, который не может проявлять стойкость к механическим воздействиям. Изделия из незапятнанного золота стремительно деформируются и истираются.

Любопытно, что для сотворения оксида иттрия-бария-меди употребляют оксиды меди. Он служит основой для производства высокотемпературных сверхпроводников. Медь также употребляют для производства батарей и медно-окисных гальванических частей.

Другие сферы внедрения

А вы понимаете, что медь очень нередко употребляют как катализатор полимеризации ацетилена? Благодаря этому свойству медные трубопроводы, применяемые для перемещения ацетилена, разрешено использовать только тогда, когда содержание меди в их не превосходит 64%.

Люди научились использовать ковкость меди и в архитектуре. Фасады и кровли, сделанные из тонкой листовой меди, служат безаварийно по 150 лет. Данный парадокс разъясняется просто: в медных листах происходит автозатухание процесса коррозии. В Рф употребляют медный лист для фасадов и кровель в согласовании с нормами Федерального Свода правил СП 31-116-2006.

В недалёком будущем люди планируют использовать медь в качестве антибактериальных поверхностей в клиниках для препятствования перемещению микробов в помещениях. Все поверхности, к которым притрагивается рука человека, – двери, ручки, перила, водозапорная арматура, столешницы, кровати – спецы будут изготавливать только из этого необычного металла.

Маркировка меди

Какие марки меди употребляет человек для производства нужных ему изделий? Их огромное количество: М00, М0, М1, М2, М3. Вообщем, марки меди идентифицируются чистотой её содержания.

К примеру, медь марок М1р, М2р и М3р содержит 0,04% фосфора и 0,01% кислорода, а марок М1, М2 и М3 — 0,05-0,08% кислорода. В марке М0б кислород отсутствует, а в МО его процентное содержание составляет 0,02%.

Итак, разглядим более тщательно медь. Таблица, приведённая дальше, предоставит более точную информацию:

27 марок меди

Всего существует 20 семь марок меди. Где же такое количество медных материалов употребляет человек? Разглядим данный аспект подробнее:

• Материал Cu-DPH употребляется для производства фитингов, нужных для соединения труб.
• АМФ нужен для сотворения горячекатаных и холоднокатаных анодов.
• АМФу употребляют для производства холоднокатаных и горячекатаных анодов.
• М0 нужен для сотворения проводников тока и высокочастотных сплавов.
• Материал М00 употребляют для производства высокочастотных сплавов и проводников тока.
• М001 используют для производства проволоки, шин и других электротехнических изделий.
• М001б нужен для производства электротехнических изделий.
• М00б употребляют для сотворения проводников тока, высокочастотных сплавов и аппаратов электровакуумной промышленности.
• М00к — начальное сырьё для сотворения деформированных и литых заготовок.
• М0б используют для сотворения сплавов с высочайшей частотой.
• М0к употребляют для производства литых и деформированных заготовок.
• М1 нужен для производства проволоки и изделий криогенной техники.
• М16 используют для производства устройств электровакуумной промышленности.
• М1Е нужен для сотворения холоднокатаных фольги и ленты.
• М1к нужен для сотворения полуфабрикатов.
• М1ор используют для производства проволоки и других электротехнических изделий.
• М1р употребляют для производства электродов, используемых для сварки чугуна и меди.
• М1рЕ нужен для производства холоднокатаных ленты и фольги.
• М1у употребляют для сотворения холоднокатаных и горячекатаных анодов.
• М1ф нужен для сотворения ленты, фольги, горячекатаных и холоднокатаных листов.
• М2 употребляют для производства доброкачественных сплавов и полуфабрикатов на медной базе.
• М2к употребляют для производства полуфабрикатов.
• М2р нужен для производства прутьев.
• М3 нужен для производства проката, сплавов.
• М3р употребляют для сотворения проката и сплавов.
• МБ-1 нужен для сотворения бериллийсодержащих бронз.
• МСр1 употребляют для производства электротехнических конструкций.