Фосфористая медь МФ10

Фосфористая медь МФ10 — медно-фосфористая лигатура, предназначенная для раскисления расплавов меди и её сплавов, а также для введения фосфора как легирующего элемента при производстве бронз. Выпускается по межгосударственному стандарту ГОСТ 4515-93 «Сплавы медно-фосфористые. Технические условия».

Химический состав фосфористой меди МФ10 по ГОСТ 4515-93

Марки и химический состав медно-фосфористых сплавов устанавливает таблица ГОСТ 4515-93. Для марки МФ10:

Элемент	Массовая доля, %
Фосфор (P)	9,5–11,0
Медь + фосфор (суммарно)	не менее 99,8
Висмут (Bi), не более	0,002
Сурьма (Sb), не более	0,002

Сплав МФ10 изготавливают из меди по ГОСТ 859 с массовой долей меди не менее 99,9% и красного технического фосфора по ГОСТ 8655. Массовые доли висмута, сурьмы и железа определяют по требованию потребителя методами ГОСТ 6674.1–ГОСТ 6674.4.

Структура и свойства лигатуры МФ10: заэвтектический сплав системы Cu–P

Сплав МФ10 является заэвтектическим по отношению к системе медь–фосфор. Эвтектика в этой системе образуется при 714°C и содержании около 8,3% фосфора по массе (15,72 ат.%). Поскольку МФ10 содержит 9,5–11,0% P, что превышает эвтектическую концентрацию, его структура после затвердевания состоит из первичных кристаллов фосфида меди Cu₃P и эвтектической смеси (Cu + Cu₃P).

Температура солидуса МФ10 — 714°C — одинакова для всего диапазона составов (начало плавления при нагреве определяется эвтектикой). Температура ликвидуса (конец плавления) зависит от точного содержания фосфора: чем выше P сверх 8,3%, тем выше ликвидус. Для диапазона 9,5–11% P интервал плавления сравнительно узкий, что обеспечивает быстрое и равномерное растворение лигатуры при введении в медный расплав.

Высокое содержание хрупкого Cu₃P делает затвердевший сплав легко разрушаемым механически — плитку можно точно разломить по пережимам на порционные доли без специального инструмента.

Назначение фосфористой меди МФ10: механизм действия

Раскисление медных расплавов

Основное применение МФ10 — удаление растворённого кислорода из расплавов меди и медных сплавов. При введении лигатуры фосфор реагирует с кислородом, образуя оксид фосфора P₂O₅, который переходит в шлак и легко удаляется с поверхности расплава. Это снижает газонасыщенность металла и уменьшает количество газовых пор и усадочных раковин в отливках.

Технологически важно вводить лигатуру небольшими порциями под зеркало расплава при равномерном перемешивании. Локальный перегрев или недостаточное перемешивание приводят к неполному растворению Cu₃P и неравномерному распределению фосфора по объёму расплава.

Легирование фосфористых и оловянных бронз

При производстве фосфористых бронз — БрОФ10-1, БрОФ7-0,2 и аналогичных марок — лигатура МФ10 служит источником фосфора. Введение фосфора в оловянно-медные сплавы повышает антифрикционные свойства и износостойкость бронзы, а также улучшает литейные характеристики: жидкотекучесть и способность заполнять тонкостенные сечения форм.

Типичная дозировка МФ10 при легировании — 0,1–0,3% от массы расплава, в зависимости от требуемого конечного содержания фосфора в сплаве и угара при плавке.

Модифицирование заэвтектических силуминов

В литейном производстве алюминиево-кремниевых сплавов с содержанием Si выше 12–13% фосфористую медь применяют для измельчения первичных кристаллов кремния. Фосфор, введённый в расплав в количестве 0,002–0,008% по массе, образует мелкодисперсные частицы фосфида алюминия AlP, которые служат центрами кристаллизации и дробят грубые первичные кристаллы Si, повышая механические свойства отливок.

При использовании МФ10 для модифицирования силуминов необходимо учитывать попутное внесение меди в алюминиевый расплав. При введении 0,02–0,08% МФ10 от массы расплава дополнительное содержание Cu составляет около 0,018–0,072% — для сплавов с жёсткими ограничениями по Cu это нужно принимать во внимание.

Формы поставки фосфористой меди МФ10

Согласно ГОСТ 4515-93, медно-фосфористые сплавы поставляются в виде плиток габаритных размеров (370±10)×(215±10)×(30±5) мм. Каждая плитка разделена пережимами на 40 равных долей. Заливы пережимов на отдельных плитках (до 10% плиток в партии) браковочным признаком не являются. По согласованию с потребителем возможна поставка в виде полосы.

Поверхность плиток должна быть без посторонних включений; металл в изломе — однородного строения, без шлаковых включений. Маркировку наносят несмываемой краской по всей длине плитки и долей: для МФ10 — белая полоса (только для экспортных поставок).

Партия формируется из плиток (полос) одной марки и одной плавки. Каждая партия сопровождается документом о качестве с указанием марки сплава, номера плавки, массы партии, номера партии и результатов химического анализа.

Применение лигатуры МФ10 в промышленности

Медно-фосфористый сплав МФ10 применяется в следующих технологических процессах:

• производство фосфористых и оловянно-фосфористых бронз — введение фосфора в заданных концентрациях;
• раскисление медных расплавов при литейных операциях — снижение газонасыщенности и пористости отливок;
• машиностроение и двигателестроение — получение антифрикционных бронз для подшипников скольжения и деталей пар трения;
• производство медно-фосфорных припоев — в качестве компонента шихты;
• модифицирование заэвтектических силуминов — измельчение первичного кремния для повышения механических свойств отливок.

Сравнение марок МФ10 и МФ9 по ГОСТ 4515-93

ГОСТ 4515-93 нормирует две марки медно-фосфористых сплавов. Основные различия по химическому составу и маркировке:

Параметр	МФ9	МФ10
Фосфор, % (по массе)	8,0–9,5	9,5–11,0
Cu + P, не менее, %	99,5	99,8
Висмут, не более, %	0,005	0,002
Сурьма, не более, %	0,100	0,002
Железо, не более, %	0,15	не нормируется
Цветовая маркировка	чёрная	белая (только экспорт)

МФ10 значительно чище по примесям: допустимый уровень висмута вдвое ниже (0,002 против 0,005%), сурьмы — в 50 раз ниже (0,002 против 0,100%). Это делает МФ10 предпочтительным для производства ответственных сплавов с жёсткими требованиями по примесям. Для задач, где требования по примесям менее критичны, применяют МФ9 — марку с несколько меньшим содержанием фосфора и более широким допуском по сурьме.

Хранение и транспортирование

Плитки фосфористой меди транспортируют всеми видами транспорта в крытых транспортных средствах транспортными пакетами по ГОСТ 21399 и ГОСТ 24597 или иными согласованными с потребителем способами. Хранение — в крытых помещениях в условиях, исключающих попадание влаги.

Условное обозначение при заказе

Пример условного обозначения плитки из медно-фосфористого сплава марки МФ10:

ПлМФ10 ГОСТ 4515-93

где «Пл» — форма поставки (плитка), «МФ10» — марка сплава.