Что такое марка меди
Марка меди — обозначение её химического состава: сколько меди в составе металла гарантировано и сколько допускается других химических элементов — примесей. Марки меди устанавливает ГОСТ 859-2014 «Медь. Марки», он заменил ГОСТ 859-2001. Стандарт распространяется на медь в виде катодов, а также литых и деформированных полуфабрикатов. Свойства меди — электрическое сопротивление, прочность, пластичность — стандарт марок меди не задаёт: их устанавливают стандарты на конкретные виды продукции, например ГОСТ 1173-2006 на производство медных листов и лент.
Медь — один из самых электропроводных цветных металлов: по электропроводности она на втором месте после серебра, у неё высокая теплопроводность и пластичность, за это её и ценят в технике. Примеси эти свойства снижают, поэтому марки различаются составом и химической чистотой — от сотых долей процента до половины процента примесей. Из меди выпускают катоды и металлопрокат — основные виды продукции: листы, ленты, полосы, прутки, проволоку, трубы, а из металлопроката делают изделия.
Марки меди по ГОСТ 859-2014
В стандарте две таблицы. В первой — катодная медь: М00к, М0к и М1к. Во второй — литая и деформированная медь, из которой делают слитки, лист, пруток и проволоку: двенадцать марок от М00б до М3. Для марок М00б и М00 нормируют содержание меди, для остальных — меди вместе с долей серебра.
| Марка | Медь или медь + серебро, не менее, % | Кислород, не более, % | Как получают |
|---|---|---|---|
| М00б | 99,99 | 0,001 | переплавка катодов в восстановительной или инертной атмосфере или вакууме |
| М0б | 99,97 | 0,001 | то же |
| М1б | 99,95 | 0,003 | то же |
| М00 | 99,96 | 0,03 | переплавка катодов |
| М0 | 99,93 | 0,04 | переплавка катодов |
| М1 | 99,90 | 0,05 | переплавка катодов |
| М1р | 99,90 | 0,01 | переплавка катодов и лома меди с раскислением фосфором |
| М1ф | 99,90 | не нормируют, фосфора 0,012–0,04 | то же |
| М2р | 99,70 | 0,01 | то же |
| М3р | 99,50 | 0,01 | то же |
| М2 | 99,70 | 0,07 | огневое рафинирование и переплавка отходов и лома меди |
| М3 | 99,50 | 0,08 | огневое рафинирование и переплавка отходов и лома меди |
Катодная медь: М00к, М0к, М1к
Катоды — исходное сырьё, из них переплавкой получают остальные марки. В М0к меди не меньше 99,97 %, в М1к — 99,95 %, кислорода — до 0,015 и 0,02 %. Для М00к содержание меди стандарт не задаёт, зато жёстко ограничивает примеси: сумма перечисленных — не больше 0,0065 %, кислород устанавливают в контракте. Катодная медь используется как сырьё: изделия из катодов не делают, их переплавляют.
Как расшифровать марку меди
Маркировка меди буквенно-цифровая. Буква «М» в начале — медь. Цифры после неё — номер чистоты: чем меньше число, тем чище металл. Самая чистая медь — 00, дальше 0, 1, 2 и 3. Буквы в конце обозначения говорят о способе получения и назначении:
- к — катодная медь;
- б — бескислородная: кислорода не больше 0,001–0,003 %, переплавлена в восстановительной или инертной атмосфере или вакууме;
- р — раскисленная фосфором: кислорода до 0,01 %, остаточного фосфора 0,002–0,06 %;
- ф — раскисленная с повышенным фосфором, 0,012–0,04 %;
- Е — для электротехники: эту букву по ГОСТ 859-2014 дополнительно включают в обозначение меди марок М1 и М1р, которую испытывают на электропроводность.
Например, М1р — медь первой чистоты, не меньше 99,90 % меди и серебра, раскисленная фосфором. М00б — самая чистая марка, бескислородная медь с 99,99 % меди. Медь марки М3 — третьей чистоты, 99,50 %, получена огневым рафинированием и переплавкой лома. По составу из сертификата медь и относят к той или иной марке: на глаз сотые доли процента примесей не видны.
Чем отличаются марки М1, М2 и М3
Марки М1, М2 и М3 популярны в прокате потому, что именно из меди марок М1, М2, М3 и раскисленных М1р, М1ф, М2р, М3р по ГОСТ 1173-2006 делают медные листы, ленты и фольгу. Разница у этих трёх марок меди — в содержании меди и примесей и в способе получения.
| Показатель по ГОСТ 859-2014 | М1 | М2 | М3 |
|---|---|---|---|
| Медь и серебро, не менее | 99,90 % | 99,70 % | 99,50 % |
| Железо, не более | 0,005 % | 0,05 % | 0,05 % |
| Никель, не более | 0,002 % | 0,2 % | 0,2 % |
| Кислород, не более | 0,05 % | 0,07 % | 0,08 % |
| Как получают | переплавка катодов | огневое рафинирование и переплавка отходов и лома меди | |
Примесей в меди марки М2 втрое больше, чем у марки меди М1, а в М3 — впятеро: 0,30 и 0,50 % против 0,10 %. По никелю разница стократная, по железу — десятикратная. Для электротехники это существенно: ленты для силовых конденсаторов и обмоток трансформаторов ГОСТ 1173-2006 разрешает делать из меди марки М1Е с удельным сопротивлением не более 0,01748 Ом·мм²/м. Медь М2 и М3 — материалы общего назначения, и используется она там, где электропроводность не главное: применение марок М2 и М3 — корпуса, кожухи, детали для штамповки и изготовления декоративных элементов.
Кислород в меди: бескислородная и раскисленная медь
Кислород в меди находится в виде закиси меди. При нагреве в среде с водородом — при отжиге, а также при сварке и пайке — водород проникает в толщу металла и восстанавливает закись, образуя водяной пар. Пар рвёт металл изнутри: появляются трещины и поры. Это называют водородной болезнью меди.
Избежать её можно двумя способами. Первый — убрать кислород: бескислородная медь М00б, М0б и М1б содержит его не больше 0,001–0,003 %. Второй — раскисление фосфором: в меди марок М1р, М2р и М3р кислорода не больше 0,01 %, в М1ф фосфора 0,012–0,04 %, и кислород уже не нормируют. ГОСТ 1173-2006 даже предусматривает проверку: листы из раскисленной меди по требованию потребителя должны выдерживать изгиб после отжига в водородной среде.
Раскисленная медь находит применение в полуфабрикатах неэлектротехнического назначения. М1ф, например, идёт для изготовления кровельных листов, экранов, труб для воды и газа по ГОСТ Р 52318-2005. Для медных деталей под пайку и сварку раскисленная медь используется как основной вариант. Бескислородная медь используется для самых требовательных проводников, наравне с марками с буквой Е.
Зарубежные аналоги марок меди
Приложение А к ГОСТ 859-2014 сопоставляет отечественные марки с обозначениями по европейской системе BS EN 1412 и ISO 1190-1:
| ГОСТ 859-2014 | Обозначение EN и ISO | Номер EN |
|---|---|---|
| М00к | Cu-CATH-1 | CR001A |
| М1к | Cu-CATH-2 | CR002A |
| М00 | Cu-ETP1 | CW003A |
| М0, М1 | Cu-ETP | CW004A |
| М00б | Cu-OFE | CW009A |
| М0б | Cu-OF1 | CW007A |
| М1р | Cu-DLP | CW023A |
| М1ф | Cu-DHP | CW024A |
По составу видно, что за обозначениями стоит. Cu-ETP — медь с кислородом до 0,04–0,05 %, как М0 и М1. Cu-OF и Cu-OFE — бескислородная, как М00б и М0б. Cu-DLP и Cu-DHP — раскисленная фосфором с низким и высоким остаточным фосфором: в М1р его 0,002–0,012 %, в М1ф — 0,012–0,04 %. Аналог — марка с ближайшим составом, а не тождественная: если марка в чертеже зарубежная, сверяйте предельные доли примесей, а не одну строку соответствия.
Медный лист: мягкий, полутвёрдый, твёрдый
Медный лист выпускают по ГОСТ 1173-2006 из меди марок М1, М1р, М1ф, М2, М2р, М3 и М3р. Холоднокатаный лист бывает в мягком, полутвёрдом и твёрдом состоянии, горячекатаный — без деления на состояния. Состояние решает, как лист поведёт себя в работе:
| Состояние листа | Временное сопротивление, МПа | Удлинение δ10, не менее | Твёрдость по Бринеллю, не менее |
|---|---|---|---|
| Холоднокатаный мягкий | 200–260 | 36 % | 55 |
| Холоднокатаный полутвёрдый | 240–310 | 12 % | 75 |
| Холоднокатаный твёрдый | не менее 290 | 3 % | 95 |
| Горячекатаный | не менее 200 | 30 % | — |
Мягкая медь пластичная: по требованию потребителя мягкий лист должен выдерживать изгиб вокруг оправки диаметром, равным толщине, до соприкосновения сторон — без трещин. Такой материал применяют для изготовления деталей штамповкой, вытяжкой и гибкой. Полутвёрдый лист толщиной 1–10 мм выдерживает изгиб на 90° с радиусом, равным толщине. Твёрдый лист — материал, который почти не тянется, удлинение 3 %, зато держит форму.
Массу медных листов считают по плотности 8,9 г/см³ — её ГОСТ 1173-2006 берёт для теоретической массы. Квадратный метр листа толщиной 1 мм весит 8,9 кг, 2 мм — 17,8 кг, 3 мм — 26,7 кг, 4 мм — 35,6 кг.
Медь или латунь
Латунь и бронза — материалы на основе меди, это медные сплавы. Латунь — сплав меди и цинка, один из медных сплавов наряду с бронзами. Л63 по ГОСТ 15527-2004 — сплав, в котором меди 62–65 %, остальное — цинк, расчётная плотность — 8,5 г/см³ против 8,9 у меди. Литейные латуни и бронзы — тоже группа медных сплавов, но к маркам меди они не относятся: у них свой состав и свои стандарты.
Выбор простой. Если деталь должна проводить ток или отводить тепло, нужна медь: по электропроводности она уступает только серебру. Если нужен жёлтый цвет и глубокая вытяжка — латунь Л63: по ГОСТ 15527-2004 её применяют для деталей глубокой вытяжки. Для деталей в электротехнике ГОСТ 15527-2004 предусматривает латунь Л96, которая содержит 95–97 % меди. Чем латунь отличается от бронзы, мы разбирали в статье латунь и бронза, а латунь режем лазером до 6 мм — лазерная резка латуни.
Какую марку меди выбрать
Выбор марки начинается с того, какое у детали применение. Ориентир по составу и свойствам из стандартов:
| Задача | Марка | Почему |
|---|---|---|
| Шины, токопроводящие детали, обмотки | М1, М1Е, М0 | чистота от 99,90 %; М1Е проходит испытание на электропроводность |
| Провода и детали с наивысшей проводимостью | М00б, М0б, М1б | кислорода 0,001–0,003 % |
| Детали под пайку и сварку, трубы, кровля | М1р, М1ф, М2р | раскислены фосфором, не боятся водородной болезни |
| Штамповка, вытяжка, гибка | мягкий лист М1–М3 | удлинение от 36 % |
| Плоские детали, которые держат форму | твёрдый лист | от 290 МПа |
| Декоративные изделия, кожухи, корпуса | М2, М3 | чистота некритична, медь общего назначения |
Мы режем лазером детали и изделия из листа меди марок М1, М2 и М3 толщиной 1–4 мм. Рез идёт в азоте, поэтому кромка остаётся светлой, без окисла, и деталь можно сразу паять или полировать. Точность контура — ±0,1 мм. Подробности и цены — на странице лазерной резки меди. Для декоративных изделий из меди и латуни толщиной 1–2 мм есть отдельная услуга — картины и панно из металла. Не знаете, как выбрать марку меди, — подскажем по чертежу.
Коротко
- Марки меди устанавливает ГОСТ 859-2014: три марки катодной меди и двенадцать марок литой и деформированной, от М00б (99,99 %) до М3 (99,50 %).
- Цифры в марке — номер чистоты металла: 00 чище 0, 0 чище 1 и так до 3. Буквы: к — катодная, б — бескислородная, р — раскисленная фосфором, ф — с повышенным фосфором, Е — для электротехники.
- М1, М2 и М3 отличаются чистотой — 99,90, 99,70 и 99,50 % — и способом получения: М1 переплавляют из катодов, М2 и М3 получают огневым рафинированием с ломом.
- Кислород в меди при нагреве в водороде даёт трещины — водородную болезнь. Для пайки и сварки берут раскисленную медь, для наивысшей проводимости — бескислородную.
- Медный лист по ГОСТ 1173-2006 бывает мягким, полутвёрдым и твёрдым: от 200 МПа и 36 % удлинения до 290 МПа и 3 %.