Плавка медных сплавов: физико-химические особенности процесса

Чистая медь имеет плотность р = 8,9 кг/дм3 и плавится при температуре 1083 °С. Энтальпия расплавленной меди составляет 720 кДж/кг, а ее удельное электрическое сопротивление в жидком состоянии 0,2 • 10″6 Ом • м.

В связи с чрезвычайно низкими литейными свойствами в чистом виде медь для изготовления фасонных отливок не применяется.
Литейные латуни — сплавы меди, содержащие 16…40% Zn, могут быть легированы также алюминием, кремнием, свинцом и другими элементами. В зависимости от состава латуни температура перегрева в печи колеблется в пределах 1000… 1050 °С.
Бронзы оловянистые могут быть также легированы свинцом и цинком, но содержание последнего не превышает 12 %.
Безоловянистые бронзы в качестве легирующих могут содержать алюминий, никель, марганец, железо, свинец, бериллий и др. Температура перегрева бронз в печи (1100… 1400°С) выше, чем латуней.

Медь имеет меньшее сродство к кислороду, чем большинство легирующих элементов, входящих в состав бронз и латуней. Поэтому при плавке в открытых печах медь окисляется, но затем передает кислород более активным легирующим элементам. Эти элементы играют роль своеобразных раскислителей, образуют твердые, жидкие и газообразные оксиды, медленно всплывающие или осаждающиеся в расплаве. Учитывая высокую стоимость легирующих элементов и специфику их окисления в медных расплавах, важнейшей задачей плавки является защита металла от окисления.

Медные сплавы склонны к газопоглощению. Содержание водорода в бронзах может достигать 20 см3/Ю0 г расплава. С повышением температуры интенсивность взаимодействия с газами увеличивается. Наиболее подвержены влиянию атмосферы печи сплавы, легированные алюминием и кремнием.

Медные сплавы имеют высокую электропроводность, поэтому плавка их в индукционных печах (особенно тигельных) характеризуется низким электрическим КПД и повышенным расходом электроэнергии. Однако затраты на электроэнергию составляют несущественную часть по сравнению со стоимостью шихты для плавки медных сплавов.