Прочность при растяжении меди

Прочность при растяжении меди thumbnail

Прочность при растяжении меди

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.

 Прочность при растяжении меди

 Рис. 1 Влияние степени холодной деформации (%) на механические свойства
меди:
1 — кислородсодержащей; 2 — раскисленной
фосфором, с высоким остаточным содержанием фосфора

 Прочность при растяжении меди

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.
Читайте также:  Растяжение боковой связки колена срок восстановления
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.

Источник

JoomLead

Рассмотрим механические свойства меди

 

Медь мягкая

Медь твердая

Временное сопротивление меди σВ, МПа

220Д240

400

Предел текучести меди σ0,2, МПа

70

340

Относительное удлинение меди δ, %

50

8

Относительное сужение меди ψ, %

75

35

Сопротивление срезу меди τср, МПа

150

210

Твердость меди НВ, МПа.

450

1100

Временное сопротивление литой меди при сжатии σВсж =1540 МПа. Микротвердость электролитической меди (99,95 % Сu) при 20 0С Нμ =760 МПа, а при 300 °С 535Д545 МПа.

Механические свойства меди (99,95 % Си) при низких температурах:

Медь

t, 0С

σВ, МПа

σ0,2, МПа

δ, %

ψ, %

Медь электролитическая

холоднокатаная

20

410

375

8,4

51,5

-78

423

408

12

56,6

-183

455

420

11,2

61,2

Медь горячекатаная

20

212

50

55

70

-20

236

50

56,2

70

-60

255

54

57,3

67

-77

263

50

57,2

68

Медь закаленная

20

271

175

37,5

77

-253

310

214

60

75

Медь отожженная

(отжиг при 700 °С, 30 мин)

20

240

38

50,5

71,4

-78

291

100

50

73,6

-183

365

87

50,5

83,3

Медь МО, отожженная

20

220

60

48

76

-10

224

62

40

78

-40

236

64

47

77

-80

270

70

47

74

— 120

288

75

45

70

-180

408

80

58

77

Медь М2, отожженная

18

230

51

52

70

236

51

52

69

-30

237

54

48

69

-80

263

61

47

67

Медь М2, холоднотянутая

(наклеп 93 %)

20

468

 

1,1

57

486

 

1,8

56

-20

487

 

1,2

56

-30

493

 

1,9

54

-60

506

 

2,0

58

Медь М2, холоднотянутая

(наклеп,73 %)

20

411

 

2,0

57

419

 

2,1

57

-20

429

 

2,0

57

-30

435

 

3,0

57

-60

449

 

4,0

57

Медь техническая,

отожженная и закаленная

с 800 °С в воде

-17

240

 

29

70

-196

380

 

41

72

-253

460

 

48

74

Читайте также:  Растяжение связок задней лапы у собак

Механические свойства медных полуфабрикатов (не менее):

Вид медного полуфабриката

Состояние

σВ, МПа

δ, %

гост

Листы медные:

Листы медные

холоднокатаные

Мягкие

200

30

ГОСТ 495Д70

Твердые

300

3

ГОСТ 495Д70

Листы медные

горячекатаные

200

30

ГОСТ 495Д70

Лента медная толщиной 0,35 мм

Мягкая

200

30

ГОСТ 1173Д70

Трубы медные прессованные из

меди M1 диаметром

30Х17 мм

Мягкие

210

35

ГОСТ 617Д64

ТУ 48-21-78Д72

Прутки медные тянутые

диаметром 5Д40 мм

Мягкие

200

38

ГОСТ 1535Д71

Твердые

270

6

ГОСТ 1535Д71

Прутки медные катаные

35Х100 мм

250

8

ГОСТ 1535Д71

Прутки медные прессованные

14×120 мм

200

30

ГОСТ 1535Д71

Скорость звуковых волн, м/с: продольных Сl= 4730; поперечных Ct = 2300. Удельное акустическое сопротивление Zs, МПа*с/м. Ударная вязкость меди KCU= 1570Д1765 кДж/м2. Модуль нормальной упругости Е в зависимости от температуры:

t,°C

Д180

100

200

300

600

800

900

Е, ГПа

138

132

128

124

118

96

78

70

Модуль сдвига G=42,400 ГПа.

Предел ползучести в зависимости от температуры:

t,°C

20

200

400

σпл, МПа

70

50

1,4

Предел выносливости σR при 108 циклов для мягкой меди равен 70 МПа, а для твердой 120 МПа. Установлено, что долговечность меди в вакууме возрастает, причем понижение давления до 1,33*10-2 Па приводит к увеличению долговечности на порядок; при дальнейшем увеличении вакуума до 1,33*10-6 Па долговечность практически не изменяется.

Типичные механические свойства меди (99,95 % Сu) при комнатной температуре (медные прутки прессованные):

Состояние

Е, ГПа

σВ

σ0,2

SK*

δ10

ψ

σвсж

τср

НВ

σR**

КCU, кДж/м2

МПа

%

МПа

Мягкие медные прутки (отжиг 700 °С, 30 мин)

Твердые медные прутки (наклеп 25%)

110

120

240

400

80

350

60

50

6

75

35

1500

150

200

450

959

80

100

160-180

* Сопротивление разрушению при растяжении.

** Предел выносливости σR определялся на базе 108 циклов.

  • Физические свойства меди
  • Электрические и магнитные свойства меди
  • Тепловые и термодинамические свойства меди
  • Оптические свойства меди
  • Механические свойства меди
  • Химические свойства меди
  • Технологические свойства меди
  • Области применения меди

Источник

Прочность при растяжении меди

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.

 Прочность при растяжении меди

 Рис. 1 Влияние степени холодной деформации (%) на механические свойства
меди:
1 — кислородсодержащей; 2 — раскисленной
фосфором, с высоким остаточным содержанием фосфора

 Прочность при растяжении меди

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

Читайте также:  Препарат от растяжения связок

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