Медный пруток МН-20: состав, свойства и применение
Медный пруток МН-20 — это деформируемый полуфабрикат из медно-никелевого сплава, содержащего около 20% никеля. Материал выпускается в виде круглых, квадратных и шестигранных прутков, получаемых горячей или холодной деформацией с последующим травлением и калибровкой. Сплав МН-20 относится к группе конструкционных медно-никелевых материалов, не предназначенных для работы в морской воде, в отличие от сплавов типа МНЖМц, однако он востребован в электротехнике и приборостроении благодаря стабильному сочетанию электрических и механических характеристик.
Химический состав и структура
Основу сплава составляет медь (остальное), легирующая добавка — никель в количестве 19–21%. Содержание примесей регламентируется ГОСТ 492-73 и не превышает: железо — 0,5%, марганец — 0,3%, кремний — 0,15%, свинец — 0,05%. Никель образует с медью непрерывный ряд твёрдых растворов, что обеспечивает однородную однофазную структуру без выделений интерметаллидов. Благодаря этому пруток МН-20 сохраняет стабильные свойства после холодной деформации и термической обработки.
Механические и физические характеристики
Прутки МН-20 поставляются в двух состояниях: мягком (отожжённом) и твёрдом (нагартованном). Временное сопротивление разрыву для твёрдого состояния составляет 390–490 МПа, относительное удлинение — не менее 10%. В мягком состоянии предел прочности снижается до 290–340 МПа, при этом пластичность возрастает до 30–35%. Твёрдость по Бринеллю — 110–130 HB для нагартованного материала.
Удельное электрическое сопротивление сплава МН-20 составляет 0,15–0,17 Оммм/м, что примерно в 8–9 раз выше, чем у чистой меди. Температурный коэффициент электрического сопротивления — 0,0003 1/C. Плотность сплава — 8,9 г/см, температура плавления — 1190–1210 C. Материал немагнитен, что важно для применения в чувствительных электронных узлах.
Технологические особенности обработки
Пруток МН-20 хорошо поддаётся всем видам механической обработки: точению, фрезерованию, сверлению. Однако из-за вязкости сплава рекомендуется применять режущий инструмент с положительным передним углом и обильное охлаждение. Материал отлично деформируется в холодном состоянии — допускает гибку, штамповку и высадку. Сварка прутков МН-20 выполняется аргонодуговой сваркой с присадочным материалом того же состава; пайка твёрдыми и мягкими припоями не вызывает затруднений.
Применение в промышленности
Прутки МН-20 используются в следующих областях:
- производство термопарных компенсационных проводов и удлинителей;
- изготовление токопроводящих пружин и контактных элементов реле;
- детали вакуумной арматуры и электронных ламп;
- крепёжные элементы для работы при повышенных температурах;
- заготовки для последующей высадки и холодной штамповки;
- элементы измерительных приборов, требующие стабильного сопротивления.
Сортамент и размеры
Прутки МН-20 выпускаются диаметром от 5 до 80 мм (круглого сечения), со стороной квадрата от 5 до 60 мм и размером под ключ шестигранника от 5 до 55 мм. Длина немерная — 1–4 м, мерная — по согласованию с заказчиком. Предельные отклонения по диаметру для холоднотянутых прутков — h9–h11, для горячепрессованных — h12–h14.
| Состояние | Диаметр, мм | Предел прочности, МПа | Относительное удлинение, % | ГОСТ |
|---|---|---|---|---|
| Мягкое (отожжённое) | 5–40 | 290–340 | 30 | ГОСТ 492-73 |
| Твёрдое (нагартованное) | 5–40 | 390–490 | 10 | ГОСТ 492-73 |
| Горячепрессованный | 41–80 | 290–390 | 25 | ГОСТ 492-73 |
Особенности выбора и поставки
При заказе прутка МН-20 необходимо указывать состояние материала (мягкий или твёрдый), форму сечения и точность изготовления. Для электротехнических применений важно контролировать удельное сопротивление партии. Материал поставляется в бухтах для малых диаметров или в прямых отрезках для крупных сечений. Поверхность прутков должна быть очищена от окалины и не иметь раковин, трещин и расслоений.
Вопросы и ответы
Чем отличается пруток МН-20 от прутка МНЖМц 30-1-1?
МН-20 не содержит железа и марганца в качестве легирующих добавок, имеет более высокую электропроводность и используется преимущественно в электротехнике. МНЖМц 30-1-1 содержит 30% никеля, 1% железа и 1% марганца, обладает повышенной коррозионной стойкостью в морской воде и применяется в судостроении.
Можно ли использовать пруток МН-20 для изготовления пружин?
Да, в твёрдом (нагартованном) состоянии пруток МН-20 применяется для изготовления токопроводящих пружин и контактных элементов, где требуется сочетание упругости и стабильного электрического сопротивления.
Какой температурный диапазон эксплуатации для прутка МН-20?
Материал сохраняет работоспособность в диапазоне от –253 C до +300 C. При более высоких температурах начинается интенсивное окисление поверхности, что требует защитной атмосферы или покрытия.
Подвергается ли пруток МН-20 термической обработке?
Для снятия нагартовки применяется отжиг при 650–750 C с выдержкой 30–60 минут и последующим охлаждением на воздухе. Закалка и старение для этого сплава не используются, так как он не является дисперсионно-твердеющим.
