Лигатура медь в слитках CuCr5: медно-хромовая лигатура для легирования и модифицирования
Лигатура медь в слитках CuCr5 — это двойной сплав меди с хромом, где массовая доля хрома составляет около 5 %. Материал выпускается в виде слитков и применяется как промежуточный компонент для введения хрома в медные расплавы, поскольку чистый хром имеет температуру плавления 1857 C и вводится в медь с высокими потерями на окисление и испарение. Лигатура CuCr5 обеспечивает контролируемое усвоение хрома и позволяет получать низколегированные медные сплавы с заданным содержанием хрома непосредственно в плавильном агрегате.
Состав и технические характеристики
Хром в системе Cu–Cr образует ограниченный твёрдый раствор: при комнатной температуре растворимость не превышает 0,5–0,8 %, тогда как при эвтектической температуре 1072 C достигает 0,65 % по массе. Именно поэтому лигатура с 5 % Cr представляет собой гетерогенную структуру с включениями хромистой фазы Cr, равномерно распределёнными в медной матрице. Плотность материала — 8,4–8,6 г/см, температура начала плавления — 1072–1080 C.
| Параметр | Значение | Метод контроля | Влияние на плавку | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля хрома | 4,5–5,5 % | спектральный анализ | определяет расчётную навеску | основной нормируемый показатель |
| Массовая доля меди | остальное | расчёт по разности | основа сплава | примеси — не более 0,5 % |
| Температура плавления | 1072–1080 C | ДТА | ниже температуры меди | ускоряет растворение |
| Плотность | 8,4–8,6 г/см | гидростатическое взвешивание | погружение в расплав | близка к плотности меди |
| Масса слитка | 0,5–5,0 кг | взвешивание | дозирование в ковш | по согласованию сторон |
Области применения
Лигатура CuCr5 востребована там, где требуется точное легирование медных расплавов хромом без применения вакуумных установок и порошковой инжекции.
- Выплавка низколегированных медных сплавов марок М1р, CuCr, CuCrZr в индукционных тигельных печах.
- Производство контактных наконечников и токопроводящих элементов для контактной сварки.
- Изготовление электродов для дуговой и контактной сварки, работающих при циклических термонагрузках.
- Получение медных сплавов для коллекторов электрических машин и тяговых двигателей.
- Легирование расплавов при литье заготовок для прокатки шин и профилей электротехнического назначения.
- Модифицирование меди в литейных цехах цветного литья при производстве деталей арматуры.
Технология ввода в расплав
Лигатуру вводят в перегретый медный расплав при температуре 1150–1250 C. Слиток предварительно подогревают до 300–400 C для удаления влаги и снижения термического удара. Введение осуществляют в колокол или корзину с погружением под зеркало металла, что уменьшает угар хрома. Усвоение хрома при корректном вводе составляет 85–95 %. Перемешивание расплава проводят механическими или электромагнитными устройствами в течение 3–5 минут до полного растворения включений.
Условия хранения и подготовки
Слитки хранят в сухих отапливаемых помещениях при относительной влажности не выше 70 %. Поверхностная окисная плёнка не является браковочным признаком, но перед загрузкой рекомендуется дробеструйная или механическая зачистка. Наличие влаги на поверхности слитка приводит к разбрызгиванию расплава и локальному повышению угара хрома.
Вопросы и ответы
Какое фактическое усвоение хрома даёт лигатура CuCr5?
При вводе под зеркало расплава с предварительным подогревом слитка усвоение хрома составляет 85–95 %. Потери связаны с окислением на поверхности расплава и частичным испарением при перегреве выше 1300 C.
Можно ли вводить лигатуру CuCr5 в ковш, а не в печь?
Да, введение в ковш практикуется при литье небольших партий. Однако из-за короткого времени перемешивания требуется более интенсивное механическое воздействие и повышенная температура расплава — не ниже 1180 C.
Чем лигатура CuCr5 отличается от чистого хрома?
Чистый хром плавится при 1857 C и в медном расплаве растворяется крайне медленно с высоким угаром. Лигатура CuCr5 плавится при 1072–1080 C, что обеспечивает быстрое и предсказуемое растворение в меди.
Как рассчитать навеску лигатуры для получения сплава с 0,8 % Cr?
Навеску рассчитывают по формуле: масса лигатуры равна требуемой массе хрома, делённой на фактическую массовую долю хрома в лигатуре и умноженной на коэффициент усвоения. Для 0,8 % Cr при усвоении 90 % на 1000 кг расплава требуется около 17,8 кг лигатуры CuCr5.
