Лигатура медь в слитках CuBi25: состав, свойства и применение
Лигатура CuBi25 — это двойной сплав меди с висмутом, выпускаемый в виде слитков и предназначенный для введения висмута в медные расплавы. Массовая доля висмута в товарной лигатуре составляет 20–30 %, остальное — медь. Температура плавления лигатуры находится в интервале 700–820 C в зависимости от точного содержания висмута, что обеспечивает её полное растворение в жидкой меди без локальных перегревов. Слитки отливают в изложницы; типовые размеры — 200 100 50 мм при массе 5–12 кг.
Введение висмута через лигатуру CuBi25 применяют в тех случаях, когда требуется получить мелкозернистую структуру и улучшить обрабатываемость резанием меди и её сплавов. Висмут практически нерастворим в твёрдой меди и выделяется по границам зёрен в виде дисперсных включений, которые играют роль внутренних концентраторов напряжений и облегчают стружкообразование. Одновременно снижается склонность отливок к образованию столбчатых кристаллов.
Технические характеристики лигатуры CuBi25
| Параметр | Значение | Метод контроля | Влияние на расплав | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля Bi | 20–30 % | титрование, атомно-абсорбционный анализ | заданное легирование | по паспорту партии |
| Массовая доля Cu | остальное | расчёт по разности | основа сплава | Cu не ниже 99,5 % |
| Температура плавления | 700–820 C | ДТА, термопара | растворение без перегрева | зависит от состава |
| Плотность слитка | 8,9–9,2 г/см | гидростатическое взвешивание | погружение в ванну | выше плотности меди |
| Масса слитка | 5–12 кг | весовой контроль | дозирование шихты | по согласованию |
| Усвоение Bi | 90–97 % | химанализ проб | стабильность состава | при защите расплава |
Области применения
- Плавка медных сплавов в индукционных тигельных печах и дуговых печах постоянного тока.
- Производство медных анодов и катодов с регламентированным содержанием висмута для электролитического рафинирования.
- Изготовление сплавов для токарной обработки: втулки, штуцеры, контактные детали низковольтной аппаратуры.
- Литейные цеха цветного литья, выпускающие отливки в кокиль и по выплавляемым моделям.
- Корректировка состава медных расплавов в печах непрерывного литья заготовок.
- Металлургические лаборатории при отработке режимов микролегирования.
Технология ввода в расплав
Лигатуру загружают в ковш или тигель под зеркало расплава при температуре меди 1150–1200 C. Предварительный подогрев слитков до 300–400 C исключает влагу и снижает тепловой удар. Перемешивание графитовым стержнем или механической мешалкой в течение 3–5 минут обеспечивает равномерное распределение висмута. Для защиты от угара применяют покровный флюс на основе буры или древесного угля. Контроль содержания висмута проводят отбором проб перед разливкой.
Условия хранения и транспортировки
Слитки CuBi25 хранят в сухих закрытых помещениях при относительной влажности не выше 70 % и температуре от –30 до +50 C. Висмут хрупок, поэтому слитки оберегают от ударных нагрузок и сбрасывания. Транспортировка допускается всеми видами крытого транспорта с креплением груза; при морских перевозках применяют влагозащитную упаковку. Гарантийный срок хранения без изменения химического состава — 24 месяца.
Вопросы и ответы
Какое содержание висмута обеспечивает лигатура CuBi25?
Массовая доля висмута составляет 20–30 %, остальное — медь. Точное значение указывается в паспорте партии и подтверждается химическим анализом.
При какой температуре растворяется лигатура в медном расплаве?
Полное растворение достигается при температуре расплава 1150–1200 C. Температура плавления самой лигатуры — 700–820 C, поэтому она переходит в жидкое состояние быстрее основы.
Каково усвоение висмута при вводе через лигатуру?
При защите зеркала расплава флюсом усвоение составляет 90–97 %. Без защиты возможны потери за счёт испарения и окисления висмута.
Для чего висмут вводят в медь?
Висмут практически нерастворим в твёрдой меди, выделяется по границам зёрен и улучшает обрабатываемость резанием, а также измельчает зерно в отливках.
Как хранить слитки CuBi25?
В сухих помещениях при влажности до 70 % и температуре от –30 до +50 C, без ударных нагрузок, поскольку висмутсодержащие слитки хрупкие.
