Рафинированная медь Украины
  1.2. Маркировка меди, основные понятия и термины

Ведущие металлургические предприятия, в том числе и Артемовский завод по обработке цветных металлов, поставляют продукцию в десятки стран. Международная кооперация и глобализация рынка меди требует от производителей строго соблюдения требований соответствующих стандартов по составу и свойствам сплавов. Единый рынок меди также предполагает использование единой системы маркировки сплавов. По маркировке специалист может сразу определить способ производства данного сплава, гарантированный уровень свойств и возможную область его применения.

Одной из основных систем маркировки меди, широко используемой всеми ее производителями и потребителями, является маркировка США, в основе которой лежат основные технологические признаки производственного процесса. При выборе международной системы маркировки меди также учитывается и авторитет США в мировом производстве и потреблении меди.

В Соединенных Штатах Америки действуют несколько систем стандартов, связанных с обозначениями металлических материалов. Наиболее полной системой, широко используемой и в других государствах, считается система Американского общества испытаний и материалов ASTM (American Society Testing and Materials), каталоги которой охватывают 15 разделов производства и испытания металлопродукции. Стандарты пересматривают, и пробные варианты отмечают буквой "Т" (от английского слова test - пробный).

В последнее время расширяется применение системы маркировки UNS (The Unified Number System - Унифицированная система нумерации), которая была разработана совместно ASTM, SAE (Society of Automotive Engineers - Общество инженеров автомобильной промышленности) и рядом других организаций для унификации различных систем обозначений. В последних редакциях стандартов ASTM параллельно указывается маркировка ASTM и UNS.

Стандарты ASTM для всех медных сплавов начинаются с буквы "В". В системе UNS маркировка состоит из буквы и пяти цифр. Буква указывает на класс сплава, цифры показывают марку сплава в пределах класса.

Маркировка медного сплава начинается с буквы "С" (copper) и записывается как СХХХХХ, где ХХХХХ - пятизначный цифровой номер. Сплавы с номером меньше 80000 обрабатывают давлением, больше 80000-литейные. Маркировка С1ХХХХ соответствует меди различной степени чистоты, остальные - сплавам на ее основе.

Указанная выше система маркировки меди изложена в ряде стандартов, основным из которых является стандарт ASTM В 224-98 "Standard Classification of Coppers". Этот стандарт имеет пометку "Международный", и его действие распространяется на изделия из рафинированной меди. В тексте стандарта указывается, что он полезен для начального знакомства и выбора сплава для конкретного производства. В этом стандарте дан ряд терминов, описывающих способ производства меди и его краткая характеристика, например:

по способу очистки (refining):

  • chemically refined copper - химически очищенная медь;
  • electrolytic copper - электролитически очищенная медь (в виду важности катодную медь вынесли в отдельный стандарт ASTM B 115);
  • fire-refined copper - медь огневого рафинирования.

по методу литья и обработки в жидком состоянии (Casting or Processing):

  • deoxidized copper - литье из раскисленной меди;
  • oxygen-free copper - безкислородная электролитическая медь;

специфические сорта меди и свойства продукции из нее (Specific Kinds of Copper and to Products):

  • deoxidized copper, high-residual phosphorus - раскисленная медь с высоким остаточным содержанием фосфора;
  • oxygen-free copper, extra low phosphorus - безкислородная медь с крайне низким содержанием фосфора и др.

В табл. 1.7 приведен список стандартной маркировки (designation) меди по ASTM В 224-98. Здесь же указана аналогичная марка по системе UNS, приведенная в данном стандарте.

Таблица 1.7. Маркировка меди по ASTM В 224-98

Маркировка меди по ASTM В 224-98

К безкислородной меди (OF) относят медь с содержанием кислорода не более 0,001%. Также в стандарте оговорены основные показатели, которые определяют данную марку металла (в основном это предельное содержание фосфора).

Например: марка Cu-DHP (deoxidized copper, high-residual phosphorus) - остаточное содержание фосфора в количестве от 0,015 до 0,040% (эта медь не склонна к водородному охрупчиванию и имеет относительно низкую электропроводность из-за повышенного содержания фосфора); марка Cu-DLP (deoxidized copper, low-residual phosphorus) - раскисленная медь с низким остаточным содержанием фосфора, имеет оговоренное количество фосфора - от 0,004 до 0,012%; марка Cu-OFXLP (oxygenfree copper, extra low phosphorus) - безкислородная медь с содержанием фосфора от 0,001 до 0,005%.

Полный состав каждой марки, контролируемые свойства, их уровень и другие требования определены другими стандартами. Более подробно составы и другие требования, определяющие уровень свойств, прописаны для меди ответственных марок. Например, для безкислородной марки Cu OFE, которая идет в электронную промышленность, суммарное содержание вредных примесей As, Bi, Mn, Sb, Se, Sn, Te не должно превышать 0,004% и фосфора не более 0,0003% (ASTM B-4).

Также строгие требования предъявляют к меди, которая идет на изготовление теплообменных агрегатов (ASTM B 359-98). Рекомендуемые сплавы С10100 (OFE), C10200 (OF), C10300 (OFXLP) и ряд других, которые используются также для изготовления изделий электронной промышленности, имеют минимальное содержание меди на уровне 99,99 % (OFE) и 99,95 % (OF, OFXLP).

Для относительно менее ответственных изделий и уровень требований по составу соответственно меньше. Кроме марок с весьма малым содержанием примесей для них допускается применение и менее чистой меди. Например, для бесшовных труб общего назначения ASTM B 68-99 "Standard Specification for Seamless Copper Tube, Bright Annealed", которые подвергают светлому отжигу, рекомендуются марки меди С10200, С10300, С10800, С12000, С12200. Требования к составу по ASTM B 68-99 приведены в табл. 1.8.

Таблица 1.8. Состав меди для изготовления бесшовных труб по ASTM B 68-99, мас. %

Состав меди для изготовления бесшовных труб по ASTM B 68-99

Поскольку медь в больших количествах идет для изготовления проводниковой продукции, одним из основных контролируемых свойств является электропроводность (электросопротивление). В стандартах США и технической документации других стран электропроводность меди часто указывают в процентах IACS (от International Annealed Copper Standard). В этой системе за 100 % принята электропроводность при 20 oС проволоки из чистой меди диаметром 2 мм после отжига при 500 oС в течение 30 мин. Она соответствует электропроводности 58 м/(Ом*мм2) (удельному электросопротивлению 0,017241 мкОм*м).

Механические напряжения (характеристики прочности) в стандартах ASTM измеряют в ksi (kilopound per square inch - килофунт на квадратный дюйм). 1 ksi = 6,9 Н/мм2. Если в стандарте использована метрическая система мер, он дополнительно маркируется буквой "М" - В395М - 95.

Уровень свойств определяется состоянием металла (холодная деформация, отжиг). Например, стандарт ASTM B 272 - 01 "Standard Specification for Copper Flat Products with Finished (Rolled or Drawn) Edges (Flat Wire and Strip)" определяет следующий ряд состояний (Temper): O61 (annealed - отжиг), H00 (eight hard - 1/8 твердости), H01 (quarter hard - 1/4 твердости), H02 (half hard - 1/2 твердости), H03 (three-quarter hard - 3/4 твердости), H04 (hard - твердое), H06 (extra hard - сверхтвердое), H08 (spring - пружинящее) (табл. 1.9).

Таблица 1.9. Свойства сплавов Cu-OFE (С10100), Cu-ETP (C11000), Cu-OFXLP (C10300), Cu-OFS (C10200, C10500) по ASTM B 272 - 01

Свойства сплавов Cu-OFE (С10100), Cu-ETP (C11000), Cu-OFXLP (C10300), Cu-OFS (C10200, C10500) по ASTM B 272 - 01

Примечание: твердость по Роквеллу, шкала F для стального шарика 1,588 мм и общей нагрузки 60 кгс.

Как видно, состояние (степень наклепа) слабо влияет на проводимость меди. Это связано с особенностями влияния холодной пластической деформации на электросопротивление меди, которое слабо растет с увеличением степени деформации. В большей степени проводимость определяется составом сплава. Так, в указанном стандарте электропроводность меди С10300 в состояниях Н00 - Н08 составляет 96,1% IACS, эта медь относится к безкислородной со сверхнизким содержанием фосфора, а С10200 и С10500 - к безкислородной меди без фосфора.

В европейских странах основной системой стандартизации являются европейские нормы (EN).

Одним из вариантов маркировки по EN является буквенно-цифровая система, отчасти являющаяся аналогом маркировки UNS США.

В европейских нормах EN 1982:99 "Copper and copper alloys. Ingots and casting" литейные медные сплавы обозначают как ССХХХК. Здесь символы "СС" - "медь литье", символы "ХХХ" - номер сплава. Например, сплав CuSn12 (БрО12) по EN обозначается как CC483K.

Деформируемые медные сплавы по EN обозначают CWXXXA, CWXXXC (от copper wrought - медь деформированная). ХХХ - номер сплава, который зависит от легирования. Чистая (рафинированная) медь соответствует марке CW004A.

Например, бесшовные круглые трубы из меди и ее сплавов обозначают так (EN 12449:1999): Труба EN 12449 - марка сплава - свойства (состояние материала) - номинальные размеры поперечного сечения, мм.

Используется либо марка сплава, либо буквенно-цифровая маркировка. Свойства обозначают так:

  • М - свойства не нормируются;
  • НХХХ - нормируется твердость по Бринеллю и Виккерсу;
  • RXXX - временное сопротивление в Н/мм2;
  • S - дополнительный символ - снятие внутренних напряжений.

Размеры OD(или ID)*С - внешний (внутренний) диаметр*толщина стенки.

Пример: Труба EN 12449 - CW004A - H075 - OD22*2

Материал CW004A; H075 - НВ 75; OD22*2 - наружный диаметр 22 мм, толщина стенки - 2 мм.

Кроме буквенно-цифровой системы в ряде стандартов EN используется маркировка, аналогичная маркировке ASTM (ASTM 224-98 и др.). Ее иногда называют торговой маркировкой. Используется практически та же система буквенных обозначений по способу очистки и другим технологическим параметрам и характеристикам меди.

Например, в табл. 1.10 приведена маркировка и состав меди, которая идет на изделия общего назначения (стандарт EN 1652:1998 "Copper and copper alloys - Plate, sheet, strip and circles for general purposes").

Таблица 1.10. Маркировка и состав меди, мас. % для проката общего назначения по EN 1652:1998

Маркировка и состав меди

Система символических обозначений соответствует табл. 1.7. В этом стандарте для меди Cu-OF содержание кислорода не нормируется, но указано, что оно должно быть таким, что бы материал гарантировано не был подвержен водородной хрупкости.

Практика показывает, что большинство фирм-производителей меди и изделий из нее преимущественно пользуются стандартами ASTM и EN (торговой маркировкой) или национальными стандартами государств, в первую очередь Германии, что связано с ее заметной ролью в производстве рафинированной меди (см. рис. 1.3).

Например, для изготовления электротехнических изделий часто используют медь марок E-Cu57 и E-Cu58 (стандарт Германии DIN 1787-73). Числа в маркировке указывают на электропроводность меди 57(58) м/(Ом*мм2). Это обозначение (E-Cu) обычно и указывают в технической документации. Соответствующая марка меди по EN - CW004A - практически не используется для обозначения этой продукции.

В табл. 1.11 приведено сопоставление нескольких марок меди по различным стандартам.

Таблица 1.11. Сопоставление маркировки меди по различным стандартам

Сопоставление маркировки меди по различным стандартам

Примечание: маркировка ASTM соответствует маркировке EN 1652:1998, EN 1977:1998, EN 12163:1998 и др., входящих в систему стандартов "Copper and Copper Alloys"

В соответствии с межгосударственным стандартом ДСТУ ГОСТ 859-2003 "Медь. Марки" марки меди по химическому составу и способам металлургической обработки делят на следующие пять групп:

  • медь огневого рафинирования, которую выплавляют обычным способом, содержащая 99,5…99,7 % Cu;
  • катодная электролитическая медь 99,93…99,97 % Cu;
  • переплавленная раскисленная медь с регулируемым содержанием раскислителя (фосфора) 99,5…99,9 % Cu и содержанием кислорода 0,01 % и фосфора 0,0012…0,06 %;
  • безкислородная медь, выплавленная в инертной атмосфере 99,95…99,99 % Cu;
  • вакуумированная медь 99,95…99,99 % Cu.

Марки меди в общем случае обозначают буквой "М", далее идут цифры, характеризующие степень чистоты и буква, показывающая степень очистки:

  • к - катодная;
  • р - рафинированная и раскисленная;
  • ф - раскисленная фосфором;
  • б - безкислородная медь.

Цифры, которые характеризуют степень очистки меди, изменяются от 00 - наиболее чистой меди, содержащей Cu>99,99 % до 3 с содержанием меди Cu>99,93 %.

В табл. 1.12 представлен состав некоторых марок катодной меди по ГОСТ 859-2003.

Таблица 1.12. Состав некоторых марок катодной меди по ГОСТ 859-2003 (примесей, не более мас. %)

Состав некоторых марок катодной меди по ГОСТ 859-2003

Во многих случаях такого низкого содержания примесей не требуется, что позволяет уменьшить стоимость металла при сохранении высокого уровня физико-механических свойств. Соответствующими стандартами для каждой группы изделий оговорено максимальное содержание примесей с учетом их влияния на основные свойства, которые требуются для металла данного изделия. Например, для медных труб, которые используются для строительства, для изготовления теплообменников и других целей, рекомендуется медь марок М1р и М2р (рафинированная, стандарт ДСТУ ГОСТ 216462003 "Трубы медные и латунные для тепломассобменных аппаратов"). По европейской норме BS EN 12449:1999 для труб общего назначения допускается максимальное содержание примесей 0,1% мас. при содержании фосфора 0,015…0,04% мас.

Значение твердости меди по ГОСТ зависит не только от марки, но и от типа профиля и способа производства. Например: мягкое состояние соответствует 50…55 НВ, полутвердое - 75 НВ, твердое - от 70 до 95 НВ.

В соответствии с расширением внешнеэкономических связей и ориентацией на европейские требования в Украине происходит постепенная гармонизация (приведение в соответствие) системы стандартов Украины ДСТУ и европейских EN. Например, в национальном стандарте Украины ДСТУ EN 12163 "Мідь та мідні сплави. Пруток загального призначення" прямо указана ссылка на соответствующий европейский стандарт и использована аналогичная система маркировки:

  • Cu-FRTP CW006A
  • Cu-DLP CW023A
  • Cu-DHP CW024A

Состав указанных марок по национальному стандарту Украины также полностью соответствует европейским требованиям.

Таким образом, в мировой практике действуют несколько систем стандартов по составу меди, и перевод одной маркировки в другую без соответствующей документации невозможен. В рекламных материалах чаще указывается торговая марка без привязки к конкретному стандарту. Обычно ведущие производители меди работают по конкретному заказу, в котором обязательно значится марка меди и стандарт, по которому она производится.

Например, Артемовский завод по обработке цветных сплавов, продукция которого поставляется в десятки европейских и азиатских стран, в основном выпускает следующие марки меди:

  • Cu-DLP по BS EN 12163:1998;
  • Cu-FRTP по BS EN 12163:1998;
  • Cu-DHP по BS EN 12163:1998;
  • E-Cu57 по DIN 1787-1973;
  • М2 по ДСТУ ГОСТ 859:2003;
  • М3 по ДСТУ ГОСТ 859:2003;
  • КМЕ-4 по ТУУ 27.4-00195452.006-2001 - катанка медная электротехническая с удельным сопротивлением не более 0,01724 мкОм*м.

Химический состав сплавов в соответствии с указанными стандартами приведен в табл. 1.13.

Таблица 1.13. Химический состав марок меди огневого рафинирования производства ОАО "АЗОЦМ", мас. %

Химический состав марок меди огневого рафинирования производства ОАО АЗОЦМ

Как видно из табл.1.13, предприятие производит популярные и распространенные марки меди, обеспечивающие весьма высокое качество изготавливаемой продукции. Марки меди в некоторой степени отличаются содержанием не только основного элемента, но и допустимым содержанием примесей, которое весьма интересует заказчиков. Для обеспечения этого требования предприятие должно обладать отлаженной и развитой технологией, позволяющей получать заданный состав меди по всем показателям в соответствии с требованиями заказчика.

  1.2. Маркировка меди, основные понятия и термины
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ