Гайка (часто разъемная) ходового винта металлорежущего станка, сообщающая прямолинейное движение суппорту или другому узлу станка.

От франц. machine, от латинского machina.

Устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации. В зависимости от основного назначения (какое преобразование преобладает) различают 3 вида М.: энергетические, рабочие, информационные.

Энергетические М., предназначенные для преобразования любого вида энергии в механическую, называются машинами-двигателями. К ним относятся, например, электродвигатели, двигатели внутреннего сгорания, турбины, поршневые, паровые М. Распространённым видом энергетических М. являются также электрогенераторы. Рабочие М. подразделяются на технологические и транспортные. В технологических М. под материалом подразумевается обрабатываемый предмет (объект труда), который может находиться в твёрдом, жидком и газообразном состоянии. Преобразование материала в этих М. состоит в изменении формы, свойств, состояния и положения. В транспортных М. под материалом понимается перемещаемый предмет, а его преобразование состоит только в изменении положения. К технологическим М. относятся металлообрабатывающие станки, прокатные станы, ткацкие станки, упаковочные М., полиграфические машины; к транспортным - автомобили, тепловозы,самолёты, вертолёты, подъёмники, конвейеры и др. Информационные М. предназначены для преобразования информации. Если информация представлена в форме чисел, то информационная М. называется счётной, или вычислительной, например арифмометры, механические интеграторы, бухгалтерские М. Электронная вычислительная машина, строго говоря, не является М., так как в ней механические движения служат для выполнения лишь вспомогательных операций (название сохранено за ней в порядке исторической преемственности от счётных М. типа арифмометра).

М., в которой все преобразования энергии, материалов, информации выполняются без непосредственного участия человека, называется машиной-автоматом, или просто автоматом. Совокупность М.-автоматов, последовательно соединённых между собой и предназначенных для выполнения определённого технологического процесса, образует автоматическую линию. М., и в особенности М.-автомат, при правильном её применении облегчает труд человека, увеличивает производительность труда и обеспечивает высокое качество выполнения рабочего процесса. См. также Машин и механизмов теория и литературу при этой статье. См. рисунки.

Рис. 1 Машина для кислородной резки

Рис. 2 Стационарная машина для конвейерной заливки форм: 1 - ковш; 2 - формы; 3 - рольганг для перемещения форм; 4 - поворотное устройство ковша

Рис. 3 Общий вид машины непрерывного литья широких полос с ленточным кристаллизатором: 1 - входные шкивы; 2 - гидравлические цилиндры натяжения рабочих лент; 3 - пневматические цилиндры центрирующих устройств рабочих лент; 4 - выходные шкивы; 5 - подвижные боковые ограничители; 6 - нижний натяжной ролик; 7 - шланги, подающие воду в машину; 8 - водяной коллектор; 9 - верхний натяжной ролик

Рис. 4 Главная линия четырехвалкового стана для прокатки листов: 1 - рабочая клеть; 2 - электродвигатель; 3 - шестеренная клеть; 4 - шпиндель; 5 - муфта

Рис. 5 Непрерывный широкополосовой стан горячей прокатки

И. И. Артоболевский, Н. И. Левитский

Объединяет комплекс научных исследований по наиболее общим вопросам, связанным с машиностроением независимо от отраслевой принадлежности и целевого назначения машин. В М. входят: общая теория машин и теория механизмов, изучающие их динамику в различных условиях применения с целью создания рациональных образцов на основе кинематического и динамического анализа и синтеза механизмов; дисциплины, изучающие свойства материалов, применяемых в машиностроении (например, металловедение) для правильного выбора материалов при создании определённых видов машин; дисциплины, позволяющие определить прочность и несущую способность узлов и деталей в различных условиях эксплуатации машин и на основе этого рассчитывать их размеры (см. Сопротивление материалов, Упругости теория, Пластичности теория, Детали машин); теория трения, исследования износа деталей в узлах (см. Износ, Износостойкость), на основе которых решаются вопросы повышения кпд, увеличения ресурсов работы (см. Долговечность), необходимого качества поверхности сопряжённых деталей; исследование оптимальных процессов изготовления; вопросы надёжности в смысле обеспечения требуемых свойств, высококачественного выполнения машиной необходимых операций и сохранения этих свойств при её эксплуатации, вопросы рационального использования энергии, вопросы повышения производительности машин и, в конечном счёте, их экономичности. В связи с расширением применения в различных областях народного хозяйства машин автоматического действия М. уделяет большое внимание проблеме автоматического управления: применению средств управления и конструктивным построениям машин и механизмов, упрощающим методы управления. На современном этапе научно-технической революции требуется всё большее углубление научных исследований в перечисленных разделах М., которое диктуется усложнением характера работы машин в различных условиях внешней среды. Увеличиваются скорости движения, расширяется диапазон температур, при которых работают машины, растут силовые нагрузки, некоторые машины работают, например, в вакууме, при повышенной радиации и т. п. Поэтому развитие М. требует тесной связи исследований с достижениями многих областей науки: автоматики, аэро-, газо- и гидродинамики, термодинамики, физической химии, электроники, электротехники и других. В свою очередь, потребности М. способствуют решению ряда проблем в различных областях знания, стимулируя их развитие, позволяя создавать новое машинное оборудование, необходимое для проведения экспериментальных исследований. М. является одной из основных областей науки, обусловливающих технический прогресс.

А. А. Благонравов

От мега... и греческого pэr - огонь.

Общее название группы жаростойких сплавов на основе железа (типа хромаль), содержащих около 25 % Cr и около 5 % Al (выпускаются в ФРГ). Сплавы характеризуются высоким удельным электрическим сопротивлением (до 1,45 мком·м); температура плавления около 1510 °С. В виде проволоки и ленты М. используют для изготовления нагревательных элементов электрических печей с рабочей температурой нагревателей до 1350 °С. Аналоги М. в СССР - стали марок Х23Ю5Т и Х27Ю5Т, в Швеции - канталь.

Нанесение медных покрытий гальваническим методом (см. Гальванотехника) на обезжиренные и протравленные стальные или цинковые готовые изделия, иногда на стальную проволоку. М. часто применяется для защиты отд. участков стальных изделий от цементации (науглероживания); при этом меднятся те участки, которые в дальнейшем подлежат обработке резанием (твёрдые науглероженные поверхностные слои не поддаются такой обработке, а медь защищает покрытые участки от диффузии в них углерода). Более распространённая область применения М. - защитно-декоративное хромирование стальных или цинковых изделий, при котором медь играет роль промежуточного слоя; поверх меди наносится слой никеля, а на него - очень тонкий слой хрома (0,25 мкм). Различают 2 типа медных электролитов: кислые и щелочные. В кислых электролитах нельзя получить прочно сцепленные медные покрытия на стальных и цинковых изделиях, так как в этом случае железо и цинк в контакте с медью растворяются - нарушается сцепление с покрытием. По этой причине необходимо первый тонкий слой меди (2-3 мкм) нанести в щелочном электролите, а в дальнейшем наращивать покрытие в более экономичном кислом электролите до заданной толщины. Цинковые изделия сложной формы меднятся только в щелочных (цианистых) электролитах.

В. И. Лайнер

Сплавы на основе меди, содержащие никель в качестве главного легирующего элемента. Никель образует с медью непрерывный ряд твёрдых растворов. При добавлении никеля к меди возрастают её прочность и электросопротивление, снижается температурный коэффициент электросопротивления, сильно повышается стойкость против коррозии. М. с. хорошо обрабатываются давлением в горячем и холодном состоянии - из них получают листы, ленты, проволоку, прутки, трубы, штампуют различные изделия. М. с. подразделяют на конструкционные и электротехнические. Конструкционные М. с. отличаются высокой коррозионной стойкостью и красивым серебристым цветом; к ним относятся мельхиор и нейзильбер. Электротехнические М. с. имеют высокое электросопротивление и высокую термоэдс в паре с другими металлами. Их применяют для изготовления резисторов, реостатов, термопар. К электротехническим М. с. относятся константан, копель и другие сплавы. Благодаря разнообразным ценным свойствам М. с., несмотря на дефицитность никеля, находят широкое применение в электротехнике, судостроении, для производства посуды, художественных изделий массового потребления, в медицинской промышленности, пирометрии (см. также Медные сплавы).

И. И. Новиков

Природные минеральные образования, содержание меди в которых достаточно для экономически целесообразной добычи этого металла. Из 170 известных медьсодержащих минералов 17 используются в промышленных масштабах: медь самородная Cu; борнит (пёстрая медная руда) Cu₅FeS₄; халькопирит (медный колчедан) CuFeS₂; халькозин (медный блеск) Cu₂S; ковеллин CuS; бурнонит CuPbSbS₃; блёклые руды: тетраэдрит Cu₁₂Sb₄S₁₃ и теннантит Cu₁₂As₄S₁₃; энаргит Cu₃AsS₄; куприт Cu₂O; тенорит CuO; малахит Cu₂[CO₃](OH)₂; азурит Cu₃[CO₃](OH)₂; хризоколла CuSiO₃ЧnH₂O; брошантит Cu₄[SO₄](OH)₆; халькантит CuSO₄Ч5H₂O; атакамит CuCl₂Ч3Сu(OH)₂.

В зависимости от минерального состава, крупности зёрен минералов, характера взаимного их прорастания и других факторов выделяется несколько технологических сортов М. р., которые по химическому составу и наличию в них сульфидов, окислов, карбонатов и сульфатов меди подразделяются на следующие природные типы: сульфидные, окисленные и смешанные. Главное значение имеют сульфидные руды, дающие 90 % мирового производства меди.

М. р., как правило, являются комплексными: наряду с нерудными минералами (кварцем, серицитом, баритом и другими) в них содержится пирит, часто пирротин, сульфиды цинка, свинца, никеля, кобальта, молибдена, сурьмы и т. д., а также примеси рассеянных элементов: Cd, Se, Te, Ga, Tl, Ge, In, Re и другие. Указанные сопутствующие компоненты (в том числе и S в сульфидах) представляют собой значительную ценность (до 50 % стоимости меди, извлекаемой из М. р.).

По текстурным особенностям выделяются руды массивные (обычно богатые) с содержанием меди выше 3 %, пригодные для непосредственной металлургической плавки (при непромышленном содержании других металлов), и прожилково-вкрапленные (рядовые 1-2 % и бедные 0,4-1,0 %), подвергаемые обычно обогащению методом коллективной или селективной флотации нередко с предварительным применением тяжёлых суспензий. Всё шире используется гидрометаллургический способ переработки бедных, особенно окисленных, руд с применением различных экстрагирующих реагентов.

По условиям образования, морфологии рудных тел и веществ, составу выделяется несколько промышленных типов М. р. (см. таблицу).

Главнейшие типы медных руд

Промышлен- ные типы руд	Генезис месторож- дений	Основные формы рудных тел	Среднее содержание меди в добываемых медных рудах, %	Сопутствующие компоненты
				главные	второстепенные
Прожилково- вкрапленные (медно-пор- фировые и медно-молиб- деновые)	Плутоно- генные ги- дротерма- льные (кварцево- го параге- незиса)	Штокверки и рудные столбы	0,3-2,0	S, Mo, Au	Ag, Re, рассеянные элементы
Медистые песчаники и сланцы	Осадочные или телете- рмальные	Пластовые залежи	1,5-6,0	Pb,Au,S	Zn,Co,Re, рассеянные элементы
Медноколче- данные	Вулкано- генно-мета- соматичес- кие и вул- каногенно- осадочные	Линзообраз- ные и гнез- дообразные залежи	1,5-8,0	S,Zn,Au,барит	Ag и рассеянные элементы
Медно-нике- левые (суль- фидные)	Ликвацио- нные	Пластовые залежи, ли- нзы и секу- щие жилы массивных и вкраплен- ных руд	1-2 и выше	Ni,Co,S, металлы платино- вой груп- пы	Ag,Au,рассеянные элементы
Полиметал- лические	Плутоноге- нные и ву- лканоген- ные гидро- термаль- ныные (су- льфидного парагенезиса)	Штоки,тру- бы,зоны,жи- лы массив- ных и вкра- пленных руд	0,5-4,0	Pb, Zn, S	Au, Ag, Ba, рассеянные элементы
Жильные кварц-суль- фидные	Плутоноге- нные гид- ротермаль- ные(квар- цевого па- рагенези- са)	Жилы, жильные зоны	2-5	Pb, Zn, Au, S	Ag, рассеянные элементы
Скарновые	Контакто- во-метасо- матичес- кие	Приконтак- товые, плас- товые и се- кущие зале- жи , линзы и гнёзда	2-3 и выше	Au, Mo, Co, Fe, S	Ag, рассеянные элементы
Прочие типы руд (медно- ванадиевые, медно- кобальтовые, медно- висмутовые, медно- железные, медно- золотые и другие)	Эндоген- ные (раз- личного генезиса)	Разнообра- ные формы (чаще жилы, зоны, плас- тообразные)	0,5-2	V, Co, W, Mo, Sn, Au, S и другие	Ag, редкие и рассеянные элементы

Первое место по запасам и добыче меди (свыше 60 % разведанных запасов и 40 % мировой добычи без социалистических стран) занимают прожилково-вкрапленные руды. Они широко распространены во многих странах: в СССР (Коунрад, Алмалык, Каджаран), Болгарии, Венгрии, Чили (Чукикамата и др.), США (Бингем и др.), Канаде (Валли-Коппер) и других. Вторым крупным источником для получения меди являются медистые песчаники и сланцы, заключающие в себе около 30 % мировых разведанных запасов и 20 % мировой добычи металла (без социалистических стран). Крупнейшие месторождения этого типа расположены в СССР (Джезказган, Удокан), в Замбии и Заире (см. Меденосный пояс Центральной Африки). Важную роль играют медноколчеданные руды (свыше 5 % разведанных запасов меди мира без социалистич. стран). Такие месторождения имеются в СССР (Урал), в Испании (Рио-Тинто), в Югославии (Бор), Турции (Эргани-Маден) и других странах. Медно-никелевые месторождения (10 % разведанных запасов меди без социалистических стран) разрабатываются главным образом для получения никеля (в СССР - Норильская и Кольская группы месторождений; за рубежом: в Канаде - Садбери, в США - Аляска, Стиллуотер). Медьсодержащие полиметаллические (свинцово-цинково-медные) руды широко распространены во всём мире. Скарновые медные руды, генетически связанные с умеренно кислыми гранитоидами, жильные и другие типы месторождений в общем балансе запасов и мировой добычи меди имеют второстепенное значение. Основными производителями меди в капиталистическом мире являются (на начало 1973; производство меди в концентрате, в тысячах т): США (1490), Замбия (717), Чили (716), Канада(708) и Заир (428), общая доля которых в мировом производстве этого металла (без социалистических стран) составляет более 81 %. См. также Медь.

Лит.: Смирнов В. И., Геология полезных ископаемых, 2 изд., М., 1969; Инструкция по применению классификации запасов к месторождениям медных руд, М., 1961; Минеральные ресурсы промышленно развитых капиталистических и развивающихся стран, М., 1973.

А. С. Богатырёв

Сплавы на основе меди. М. с. - первые металлические сплавы, созданные человеком. Примерно до сер. 20 в. по мировому производству М. с. занимали 1-е место среди сплавов цветных металлов, уступив его затем алюминиевым сплавам. Со многими элементами медь образует широкие области твёрдых растворов замещения, в которых атомы добавки занимают места атомов меди в гранецентрированной кубической решётке. Медь в твёрдом состоянии растворяет до 39 % Zn, 15,8 % Sn, 9,4 % Al, a Ni - неограниченно. При образовании твёрдого раствора на основе меди растут её прочность и электросопротивление, снижается температурный коэффициент электросопротивления, может значительно повыситься коррозионная стойкость, а пластичность сохраняется на достаточно высоком уровне. При добавлении легирующего элемента свыше предела растворимости образуются соединения, в частности электронные, т. е. характеризующиеся определённой электронной концентрацией (отношением суммарного числа валентных электронов к числу атомов, которое может быть равно ³/₂, ²¹/₁₃ или ⁷/₄). Этим соединениям условно приписывают формулы CuZn, Cu₅Sn, Cu₃₁Sn₈, Cu₉Al₄, CuBe и другие. В многокомпонентных М. с. часто присутствуют сложные металлические соединения неустановленного состава, которые значительно твёрже, чем раствор на основе меди, но весьма хрупки (обычно в двухфазных и многофазных М. с. доля их в структуре намного меньше, чем твёрдого раствора на основе меди).

М. с. получают сплавлением меди с легирующими элементами или с промежуточными сплавами - лигатурами, содержащими легирующие элементы. Для раскисления (восстановления окислов) широко применяют введение в расплав малых добавок фосфора (десятые доли %). М. с. подразделяют на деформируемые и литейные. Из деформируемых М. с. отливают (в изложницы или непрерывным методом) круглые и плоские слитки, которые подвергают горячей и холодной обработке давлением: прокатке, прессованию через матрицу или волочению для производства листов, лент, прутков, профилей, труб и проволоки. М. с. хорошо обрабатываются давлением, и деформированные полуфабрикаты составляют основную долю всего объёма их производства. Литейные М. с. обладают хорошими литейными свойствами, из них отливкой в земляные и металлические формы получают фасонные детали, а также декоративно-прикладные изделия и скульптуру (см. Бронза в искусстве).

Механические свойства М. с. изменяются в широких пределах при холодной обработке давлением и при отжиге. Холодной деформацией можно увеличить твёрдость и предел прочности М. с. в 1,5-3 раза при одновременном снижении пластичности (см. Наклёп), а последующий рекристаллизационный отжиг позволяет частично или полностью (в зависимости от температуры и его продолжительности) восстановить исходные (до деформации) свойства (см. Термическая обработка). Смягчающий отжиг М. с. после холодной обработки давлением проводят при 600-700 °С. Большинство М. с. не подвергают упрочняющей термической обработке (закалке и старению), так как эта обработка или в принципе невозможна, если сплав при всех температурах однофазен, или величина упрочнения очень мала. Для создания термически упрочняемых М. с. используют такие легирующие элементы, которые образуют с медью или между собой интерметаллические соединения (например, CuBe, NiBe, Ni₃Al), растворимость которых в твёрдом растворе на базе меди с понижением температуры уменьшается. При закалке таких сплавов образуется пересыщенный твёрдый раствор, из которого при искусственном старении выделяются дисперсные интерметаллические соединения, упрочняющие М. с.

М. с. подразделяют на латуни, бронзы и медно-никелевые сплавы. В латунях главной добавкой является цинк, в бронзах - любой элемент, кроме цинка и никеля. Промышленные марки выпускаемых в СССР М. с. начинаются с первых букв их названий - Л (латуни), Бр. (бронзы) и М (медно-никелевые сплавы). Легирующие элементы обозначают следующими буквами: А - алюминий, Н - никель, О - олово, Ц - цинк, С - свинец, Ж - железо, Мц - марганец, К - кремний, Ф - фосфор, Т - титан. В марке простой (двойной) латуни цифры указывают ср. содержание меди. Например, латунь Л90 содержит 90 % Cu и 10 % Zn. В марке многокомпонентной латуни первые цифры указывают среднее содержание меди, а последующие - легирующих элементов. Например, латунь ЛАН59-3-2 содержит 59 % Cu, 3 % Al и 2 % Ni (остальное цинк). В марках бронз и медно-никелевых сплавов буквы и соответствующие им цифры указывают содержание легирующих элементов. Например, бронза Бр. АЖМц10-3-1,5 содержит 10 % Al, 3 % Fe и 1,5 % Mn. Буква Л в конце марки М. с. обозначает, что он предназначен для фасонного литья (например, ЛК80-3Л). Состав, типичные механические свойства и примерное назначение М. с. приведены в таблицах 1-3. Все М. с. отличаются хорошей стойкостью против атмосферной коррозии. Кислород при комнатной температуре не действует на М. с.; окись углерода с ними не реагирует. Незагрязнённый пар, сухой или влажный действует на бронзы очень слабо. Сероводород уже при незначительной влажности и особенно при повышенных температурах сильно реагирует с М. с. Азотная и соляная кислоты действуют на латуни и оловянные бронзы очень сильно, серная - значительно слабее.

Таблица 1

Состав, типичные механические свойства^* и назначение латуней (1 Мн/м² » 0,1 кгс/мм²)

Марка сплава	Состав	Предел прочности sb, Мн/м2	Относительное удлинение d, %	Твердость HB, Мн/м2	Примерное назначение
Л96	95-97% Cu, остальное Zn	240	50	470	Радиаторные трубки
Л90	88-91% Cu, остальное Zn	260	45	530	Листы и ленты для плакировки
Л80	79-81% Cu, остальное Zn	320	52	540	Проволочные сетки и целлюлозно-бумажной промышленности, сильфоны
Л68	67-70% Cu, остальное Zn	320	55	550	Изделия, получае- мые холодной штамповкой и глубокой вытяжкой
Л63	62-65% Cu, остальное Zn	330	49	560	Полосы, листы, лента, проволока, трубы, прутки
ЛА77-2	76-79% Cu, 1,75-2,5% Al, остальное Zn	400	55	600	Конденсаторные трубы
ЛАЖ60-1-1	58-61% Cu, 0,75-1,5% Al, 0,75-1,5% Fe, 0,1-0,6% Mn, остальное Zn	450	45	950	Трубы и прутки
ЛЦ23А6Ж3Мц2	23% Zn, 6—7% Al, 2—4% Fe, 1,5—2,5% Mn, остальное Cu	650	7	1600	Литые массивные червячные винты, гайки нажимных винтов
ЛАН59-3-2	57-60% Cu, 2,5-3,5% Al, 2-3% Ni, остальное Zn	380	50	750	Трубы и прутки
ЛЖМц59-1-1	57-60% Cu, 0,6-1,2% Fe, 0,5-0,8% Mn, 0,1-0,4% Al, 0,3-0,7% Sn, остальное Zn	450	50	880	Полосы, проволока, прутки и трубы
ЛН65-5	64-67% Cu, 5-6,5% Ni, остальное Zn	400	65	700	Манометрические трубки, конденсаторные трубы
ЛО70-1	69-71% Cu, 1-1,5% Sn, остальное Zn	350	60	590	Конденсаторные трубы, теплотехническая аппаратура
ЛС74-3	72-75% Cu, 2,4-3% Pb, остальное Zn	350	50	570	Детали часов, автомобилей
ЛК80-3Л	79-81% Cu, 2,5-4,5% Si, остальное Zn	300	20	1050	Арматура, подвергающаяся действию воды, детали судов
ЛЦ14К3С3	14% Zn, 2,5—4,5% Si, 2—4% Pb, остальное Cu	350	20	950	Литые подшипники и втулки

* Свойства деформируемых латуней указаны для отожжённого состояния.

Таблица 2

Состав, типичные механические свойства^* и назначение бронз (1 Мн/м² » 0,1 кгс/мм²)

Марка сплава	Состав	Предел прочности sb, Мн/м2	Относ-ое удлинение d, %	Твердость HB, Мн/м2	Примерное назначение
Бр. О10Ф1	9-11% Sn, 0,8-1,2% P	250	3	900	Подшипники, шестерни, венцы, втулки
Бр. ОФ4-0,25	3,5-4% Sn, 0,2-0,3% P	340	52	600	Трубки для манометрических пружин
Бр. О5Ц5С5	4-6% Sn, 4-6% Zn, 4-6% P	150	6	600	Антифрикционные детали и арматура
Бр. ОЦСН3-7-5-1	2,5-4% Sn, 6-9,5% Zn, 3-6% Pb, 0,5-2% Ni	180	8	600	Арматура, работающая в морской и пресной воде, в атмосфере пара
Бр. А7	6-8% Al	420	70	700	Пружины и пружинящие детали
Бр. АЖ9-4	8-10% Al, 2-4% Fe	600	40	1100	Шестерни, втулки, сёдла клапанов
Бр. АЖМц10-3-1,5	9-11% Al, 2,4% Fe, 1-2% Mn	610	32	1300	Шестерни, втулки, подшипники
Бр. АЖН10-4-4	9,5-11% Al, 3,5-5,5% Fe, 3,5-5,5% Ni	600	35	1500	Шестерни, сёдла клапанов
Бр. АМц9-2	8-10% Al, 1,5-2,5% Mn	400	25	1600	Детали морских судов, электрооборудования
Бр. Мц5	4,5-5,5% Mn	340	30	800	Поковки
Бр. Б2	1,9-2,2% Be, 0,2-0,5% Ni	1350	1,5	3500	Пружины и пружинящие детали в авиации и приборостроении
Бр. КН1-3	0,6-1,1% Si, 2,4-3,4% Ni, 0,1-0,4% Mn	600	12	1800	Направляющие втулки и другие детали ответственного назначения
Бр. С30	27-33% Pb	70	5	450	Сальники

* Свойства сплавов Бр. ОФ10-1, Бр. ОЦС5-5-5, Бр. ОЦСН3-7-5-1 и Бр. С30 указаны для отливок в земляные формы, сплавов Бр. Б2 и Бр. КН1-3 - для обработанных давлением изделий, подвергнутых закалке, соответственно при 780 и 850 °С и старению соответственно при 320 °С (2 ч) и 450 °С (4 ч), остальных сплавов - для отожжённого состояния после обработки давлением.

Таблица 3

Состав, типичные механические свойства^* и назначение медно-никелевых сплавов (1 Мн/м² » 0,1 кгс/мм²)

Марка и наименование сплава	Состав	Предел прочности sb, Мн/м2	Относ-ое удлинение d, %	Твердость HB, Мн/м2	Примерное назначение
МН19 (мельхиор)	18-20% Ni+Co	350	35	700	Изделия, получаемые штамповкой и чеканкой
МНЖМц30-0,8-1 (мельхиор)	29-33% Ni+Co, 0,8-1,3% Mn, 0,6-1% Fe	380	40	700	Конденсаторные трубы для судостроения, трубы термостатов
МНЦ15-20 (нейзильбер)	13,5-1,5% Ni+Co, 18-22% Zn	400	45	700	Детали приборов точной механики, посуда
МНМц43-0,5 (копель)	42,5-44% Ni+Co, 0,1-1% Mn	400	35	850	Проволока для термопар
МНМц40-1,5 (константан)	39-41% Ni+Co, 1-2% Mn	450	30	800	Проволока для реостатов, термопар

* Свойства указаны для отожжённого состояния.

М. с. используют как конструкционные, пружинные, антифрикционные и коррозионностойкие материалы, сплавы с высокой электро- и теплопроводностью, с высоким электросопротивлением и низким термическим коэффициентом электросопротивления, сплавы для термопар, художественного литья и посуды. М. с. применяют в общем машиностроении, авиа-, авто- и судостроении, на железнодорожном транспорте, в электротехнической промышленности, приборостроении, в производстве водяной и паровой арматуры и других изделий.

Лит.: Бочвар А. А., Металловедение, 5 изд., М., 1956; Смирягин А. П., Промышленные цветные металлы и сплавы, 2 изд., М., 1956.

И. И. Новиков

Лат. Cuprum.

Cu - химический элемент I группы периодической системы Менделеева; атомный номер 29, атомная масса 63,546; мягкий, ковкий металл красного цвета. Природная М. состоит из смеси двух стабильных изотопов - ⁶³Cu (69,1 % ) и ⁶⁵Cu (30,9 % ). (см. рис. 1)

Рис. 1 Медный рудник Чукикамата (Чили)

Историческая справка. М. относится к числу металлов, известных с глубокой древности. Раннему знакомству человека с М. способствовало то, что она встречается в природе в свободном состоянии в виде самородков (см. Медь самородная), которые иногда достигают значительных размеров. М. и её сплавы сыграли большую роль в развитии материальной культуры. Благодаря лёгкой восстановимости окислов и карбонатов М. была, по-видимому, первым металлом, который человек научился восстановлять из кислородных соединений, содержащихся в рудах. Латинское название М. происходит от названия острова Кипр, где древние греки добывали медную руду. В древности для обработки скальной породы её нагревали на костре и быстро охлаждали, причём порода растрескивалась. Уже в этих условиях были возможны процессы восстановления. В дальнейшем восстановление вели в кострах с большим количеством угля и с вдуванием воздуха посредством труб и мехов. Костры окружали стенками, которые постепенно повышались, что привело к созданию шахтной печи. Позднее методы восстановления уступили место окислительной плавке сульфидных медных руд с получением промежуточных продуктов - штейна (сплава сульфидов), в котором концентрируется М., и шлака (сплава окислов).

Распространение в природе. Среднее содержание М. в земной коре (кларк) 4,7·10^-3 % (по массе), в нижней части земной коры, сложенной основными породами, её больше (1·10^-2 %), чем в верхней (2·10^-3 %), где преобладают граниты и другие кислые изверженные породы. М. энергично мигрирует как в горячих водах глубин, так и в холодных растворах биосферы; сероводород осаждает из природных вод различные сульфиды М., имеющие большое промышленное значение. Среди многочисленных минералов М. преобладают сульфиды, фосфаты, сульфаты, хлориды, известны также самородная М., карбонаты и окислы.

М. - важный элемент жизни, она участвует во многих физиологических процессах. Среднее содержание М. в живом веществе 2·10^-4 %, известны организмы - концентраторы М. В таёжных и других ландшафтах влажного климата М. сравнительно легко выщелачивается из кислых почв, здесь местами наблюдается дефицит М. и связанные с ним болезни растений и животных (особенно на песках и торфяниках). В степях и пустынях (с характерными для них слабощелочными растворами) М. малоподвижна; на участках месторождений М. наблюдается её избыток в почвах и растениях, отчего болеют домашние животные.

В речной воде очень мало М., 1·10^-7 %. Приносимая в океан со стоком М. сравнительно быстро переходит в морские илы. Поэтому глины и сланцы несколько обогащены М. (5,7·10^-3 % ), а морская вода резко недосыщена М. (3·10^-7 %).

В морях прошлых геологических эпох местами происходило значительное накопление М. в илах, приведшее к образованию месторождений (например, Мансфельд в ГДР). М. энергично мигрирует и в подземных водах биосферы, с этими процессами связано накопление руд М. в песчаниках.

Физические и химические свойства. Цвет М. красный, в изломе розовый, при просвечивании в тонких слоях зеленовато-голубой. Металл имеет гранецентрированную кубическую решётку с параметром а = 3,6074 ; плотность 8,96 г/см³ (20 °С). Атомный радиус 1,28 ; ионные радиусы Cu⁺ 0,98 ; Cu²⁺ 0,80 ; t_пл. 1083 °С; t_кип. 2600 °С; удельная теплоёмкость (при 20 °С) 385,48 дж/(кг·К), то есть 0,092 кал/(г·°С). Наиболее важные и широко используемые свойства М.: высокая теплопроводность - при 20 °С 394,279 вт/(м·К), то есть 0,941 кал/(см·сек·°С); малое электрическое сопротивление - при 20 °С 1,68·10^-8 ом·м. Термический коэффициент линейного расширения 17,0·10^-6. Давление паров над М. ничтожно, давление 133,322 н/м² (то есть 1 мм рт. ст.) достигается лишь при 1628 °С. М. диамагнитна; атомная магнитная восприимчивость 5,27·10^-6. Твёрдость М. по Бринеллю 350 Мн/м² (то есть 35 кгс/мм²); предел прочности при растяжении 220 Мн/м² (то есть 22 кгс/мм²); относительное удлинение 60 %, модуль упругости 132·10³ Мн/м² (то есть 13,2·10³ кгс/мм²). Путём наклёпа предел прочности может быть повышен до 400-450 Мн/м², при этом удлинение уменьшается до 2 %, а электропроводность уменьшается на 1-3 %. Отжиг наклёпанной М. следует проводить при 600-700 °С. Небольшие примеси Bi (тысячные доли % ) и Pb (сотые доли % ) делают М. красноломкой, а примесь S вызывает хрупкость на холоде.

По химическим свойствам М. занимает промежуточное положение между элементами первой триады VIII группы и щелочными элементами I группы системы Менделеева. М., как и Fe, Со, Ni, склонна к комплексообразованию, даёт окрашенные соединения, нерастворимые сульфиды и т. д. Сходство с щелочными металлами незначительно. Так, М. образует ряд одновалентных соединений, однако для неё более характерно 2-валентное состояние. Соли одновалентной М. в воде практически нерастворимы и легко окисляются до соединений 2-валентной М.; соли 2-валентной М., напротив, хорошо растворимы в воде и в разбавленных растворах полностью диссоциированы. Гидратированные ионы Cu²⁺ окрашены в голубой цвет. Известны также соединения, в которых М. 3-валентна. Так, действием перекиси натрия на раствор куприта натрия Na₂CuO₂ получен окисел Cu₂O₃ - красный порошок, начинающий отдавать кислород уже при 100 °С. Cu₂O₃ - сильный окислитель (например, выделяет хлор из соляной кислоты).

Химическая активность М. невелика. Компактный металл при температурах ниже 185 °С с сухим воздухом и кислородом не взаимодействует. В присутствии влаги и CO₂ на поверхности М. образуется зелёная плёнка основного карбоната. При нагревании М. на воздухе идёт поверхностное окисление; ниже 375 °С образуется CuO, а в интервале 375-1100 °С при неполном окислении М. - двухслойная окалина, в поверхностном слое которой находится CuO, а во внутреннем - Cu₂O. Влажный хлор взаимодействует с М. уже при обычной температуре, образуя хлорид CuCl₂, хорошо растворимый в воде. М. легко соединяется и с другими галогенами. Особое сродство проявляет М. к сере и селену; так, она горит в парах серы. С водородом, азотом и углеродом М. не реагирует даже при высоких температурах. Растворимость водорода в твёрдой М. незначительна и при 400 °С составляет 0,06 мг в 100 г М. Водород и другие горючие газы (CO, CH₄), действуя при высокой температуре на слитки М., содержащие Cu₂O, восстановляют её до металла с образованием CO₂ и водяного пара. Эти продукты, будучи нерастворимыми в М., выделяются из неё, вызывая появление трещин, что резко ухудшает механические свойства М.

При пропускании NH₃ над раскалённой М. образуется Cu₃N. Уже при температуре каления М. подвергается воздействию окислов азота, а именно NO, N₂O (с образованием Cu₂O) и NO₂ (с образованием CuO). Карбиды Cu₂C₂ и CuC₂ могут быть получены действием ацетилена на аммиачные растворы солей М. Нормальный электродный потенциал М. для реакции Cu²⁺ + 2e ® Сu равен +0,337 в, а для реакции Cu⁺ + е ® Сu равен +0,52 в. Поэтому М. вытесняется из своих солей более электроотрицательными элементами (в промышленности используется железо) и не растворяется в кислотах-неокислителях. В азотной кислоте М. растворяется с образованием Cu(NO₃)₂ и окислов азота, в горячей концентрации H₂SO₄ - с образованием CuSO₄ и SO₂, в нагретой разбавленной H₂SO₄ - при продувании через раствор воздуха. Все соли М. ядовиты.

М. в двух- и одновалентном состоянии образует многочисленные весьма устойчивые комплексные соединения. Примеры комплексных соединений одновалентной М.: (NH₄)₂CuBr₃; K₃Cu(CN)₄ - комплексы типа двойных солей; [Сu {SC (NH₂)}₂]CI и другие. Примеры комплексных соединений 2-валентной М.: CsCuCI₃, K₂CuCl₄ - тип двойных солей. Важное промышленное значение имеют аммиачные комплексные соединения М.: [Сu (NH₃)₄] SO₄, [Сu (NH₃)₂] SO₄.

Получение. Медные руды характеризуются невысоким содержанием М. Поэтому перед плавкой тонкоизмельчённую руду подвергают механическому обогащению; при этом ценные минералы отделяются от основной массы пустой породы; в результате получают ряд товарных концентратов (например, медный, цинковый, пиритный) и отвальные хвосты.

В мировой практике 80 % М. извлекают из концентратов пирометаллургическими методами, основанными на расплавлении всей массы материала. В процессе плавки, вследствие большего сродства М. к сере, а компонентов пустой породы и железа к кислороду, М. концентрируется в сульфидном расплаве (штейне), а окислы образуют шлак. Штейн отделяют от шлака отстаиванием.

На большинстве современных заводов плавку ведут в отражательных или в электрических печах. В отражательных печах рабочее пространство вытянуто в горизонтальном направлении; площадь пода 300 м² и более (30 м ґ 10 м), необходимое для плавления тепло получают сжиганием углеродистого топлива (естественный газ, мазут, пылеуголь) в газовом пространстве над поверхностью ванны. В электрических печах тепло получают пропусканием через расплавленный шлак электрического тока (ток подводится к шлаку через погруженные в него графитовые электроды).

Однако и отражательная, и электрическая плавки, основанные на внешних источниках теплоты, - процессы несовершенные. Сульфиды, составляющие основную массу медных концентратов, обладают высокой теплотворной способностью. Поэтому всё больше внедряются методы плавки, в которых используется теплота сжигания сульфидов (окислитель - подогретый воздух, воздух, обогащенный кислородом, или технический кислород). Мелкие, предварительно высушенные сульфидные концентраты вдувают струей кислорода или воздуха в раскалённую до высокой температуры печь. Частицы горят во взвешенном состоянии (кислородно-взвешенная плавка). Можно окислять сульфиды и в жидком состоянии; эти процессы усиленно исследуются в СССР и за рубежом (Япония, Австралия, Канада) и становятся главным направлением в развитии пирометаллургии сульфидных медных руд.

Богатые кусковые сульфидные руды (2-3 % Cu) с высоким содержанием серы (35-42 % S) в ряде случаев непосредственно направляются на плавку в шахтных печах (печи с вертикально расположенным рабочим пространством). В одной из разновидностей шахтной плавки (медно-серная плавка) в шихту добавляют мелкий кокс, восстановляющий в верхних горизонтах печи SO₂ до элементарной серы. Медь в этом процессе также концентрируется в штейне.

Получающийся при плавке жидкий штейн (в основном Cu₂S, FeS) заливают в конвертер - цилиндрический резервуар из листовой стали, выложенный изнутри магнезитовым кирпичом, снабженный боковым рядом фурм для вдувания воздуха и устройством для поворачивания вокруг оси. Через слой штейна продувают сжатый воздух. Конвертирование штейнов протекает в две стадии. Сначала окисляется сульфид железа, и для связывания окислов железа в конвертер добавляют кварц; образуется конвертерный шлак. Затем окисляется сульфид меди с образованием металлической М. и SO₂. Эту черновую М. разливают в формы. Слитки (а иногда непосредственно расплавленную черновую М.) с целью извлечения ценных спутников (Au, Ag, Se, Fe, Bi и других) и удаления вредных примесей направляют на огневое рафинирование. Оно основано на большем, чем у меди, сродстве металлов-примесей к кислороду: Fe, Zn, Co и частично Ni и другие в виде окислов переходят в шлак, а сера (в виде SO₂) удаляется с газами. После удаления шлака М. для восстановления растворённой в ней Cu₂O «дразнят», погружая в жидкий металл концы сырых берёзовых или сосновых брёвен, после чего отливают его в плоские формы. Для электролитического рафинирования эти слитки подвешивают в ванне с раствором CuSO₄, подкислённым H₂SO₄. Они служат анодами. При пропускании тока аноды растворяются, а чистая М. отлагается на катодах - тонких медных листах, также получаемых электролизом в специальных матричных ваннах. Для выделения плотных гладких осадков в электролит вводят поверхностно-активные добавки (столярный клей, тиомочевину и другие). Полученную катодную М. промывают водой и переплавляют. Благородные металлы, Se, Te и другие ценные спутники М. концентрируются в анодном шламе, из которого их извлекают специальной переработкой. Никель концентрируется в электролите; выводя часть растворов на упаривание и кристаллизацию, можно получить Ni в виде никелевого купороса.

Наряду с пирометаллургическими применяют также гидрометаллургические методы получения М. (преимущественно из бедных окисленных и самородных руд). Эти методы основаны на избирательном растворении медьсодержащих минералов, обычно в слабых растворах H₂SO₄ или аммиака. Из раствора М. либо осаждают железом, либо выделяют электролизом с нерастворимыми анодами. Весьма перспективны применительно к смешанным рудам комбинированные гидрофлотационные методы, при которых кислородные соединения М. растворяются в сернокислых растворах, а сульфиды выделяются флотацией. Получают распространение и автоклавные гидрометаллургические процессы, идущие при повышенных температурах и давлении.

Применение. Большая роль М. в технике обусловлена рядом её ценных свойств и прежде всего высокой электропроводностью, пластичностью, теплопроводностью. Благодаря этим свойствам М. - основной материал для проводов; свыше 50 % добываемой М. применяют в электротехнической промышленности. Все примеси понижают электропроводность М., а потому в электротехнике используют металл высших сортов, содержащий не менее 99,9 % Cu. Высокие теплопроводность и сопротивление коррозии позволяют изготовлять из М. ответственные детали теплообменников, холодильников, вакуумных аппаратов и т. п. Около 30-40 % М. используют в виде различных сплавов, среди которых наибольшее значение имеют латуни (от 0 до 50 % Zn) и различные виды бронз; оловянистые, алюминиевые, свинцовистые, бериллиевые и т. д. (подробнее см. Медные сплавы). Кроме нужд тяжёлой промышленности, связи, транспорта, некоторое количество М. (главным образом в виде солей) потребляется для приготовления минеральных пигментов, борьбы с вредителями и болезнями растений, в качестве микроудобрений, катализаторов окислительных процессов, а также в кожевенной и меховой промышленности и при производстве искусственного шёлка.

Л. В. Ванюков

Медь как художественный материал используется с медного века (украшения, скульптура, утварь, посуда). Кованые и литые изделия из М. и сплавов украшаются чеканкой, гравировкой и тиснением. Лёгкость обработки М. (обусловленная её мягкостью) позволяет мастерам добиваться разнообразия фактур, тщательности проработки деталей, тонкой моделировки формы. Изделия из М. отличаются красотой золотистых или красноватых тонов, а также свойством обретать блеск при шлифовке. М. нередко золотят, патинируют , тонируют, украшают эмалью. С 15 века М. применяется также для изготовления печатных форм.

Медь в организме. М. - необходимый для растений и животных микроэлемент. Основная биохимическая функция М. - участие в ферментативных реакциях в качестве активатора или в составе медьсодержащих ферментов. Количество М. в растениях колеблется от 0,0001 до 0,05 % (на сухое вещество) и зависит от вида растения и содержания М. в почве. В растениях М. входит в состав ферментов-оксидаз и белка пластоцианина. В оптимальных концентрациях М. повышает холодостойкость растений, способствует их росту и развитию. Среди животных наиболее богаты М. некоторые беспозвоночные (у моллюсков и ракообразных в гемоцианине содержится 0,15-0,26 % М.). Поступая с пищей, М. всасывается в кишечнике, связывается с белком сыворотки крови - альбумином, затем поглощается печенью, откуда в составе белка церулоплазмина возвращается в кровь и доставляется к органам и тканям.

Содержание М. у человека колеблется (на 100 г сухой массы) от 5 мг в печени до 0,7 мг в костях, в жидкостях тела - от 100 мкг (на 100 мл) в крови до 10 мкг в спинномозговой жидкости; всего М. в организме взрослого человека около 100 мг. М. входит в состав ряда ферментов (например, тирозиназы, цитохромоксидазы), стимулирует кроветворную функцию костного мозга. Малые дозы М. влияют на обмен углеводов (снижение содержания сахара в крови), минеральных веществ (уменьшение в крови количества фосфора) и др. Увеличение содержания М. в крови приводит к превращению минеральных соединений железа в органические, стимулирует использование накопленного в печени железа при синтезе гемоглобина.

При недостатке М. злаковые растения поражаются так называемой болезнью обработки, плодовые - экзантемой; у животных уменьшаются всасывание и использование железа, что приводит к анемии, сопровождающейся поносом и истощением. Применяются медные микроудобрения и подкормка животных солями М.. Отравление М. приводит к анемии, заболеванию печени, болезни Вильсона. У человека отравление возникает редко благодаря тонким механизмам всасывания и выведения М. Однако в больших дозах М. вызывает рвоту; при всасывании М. может наступить общее отравление (понос, ослабление дыхания и сердечной деятельности, удушье, коматозное состояние).

И. Ф. Грибовская

В медицине сульфат М. применяют как антисептическое и вяжущее средство в виде глазных капель при конъюнктивитах и глазных карандашей для лечения трахомы. Раствор сульфата М. используют также при ожогах кожи фосфором. Иногда сульфат М. применяют как рвотное средство. Нитрат М. употребляют в виде глазной мази при трахоме и конъюнктивитах.

Лит.: Смирнов В. И., Металлургия меди и никеля, Свердловск - М., 1950; Аветисян Х. К., Металлургия черновой меди, М., 1954; Газарян Л. М., Пирометаллургия меди, М., 1960; Справочник металлурга по цветным металлам, под редакцией Н. Н. Мурача, 2 изд., т. 1, М., 1953, т. 2, М., 1947; Левинсон Н. P., [Изделия из цветного и чёрного металла], в книге: Русское декоративное искусство, т. 1-3, М., 1962-65; Hadaway W. S., Illustrations of metal work in brass and copper mostly South Indian, Madras, 1913; Wainwright G. A., The occurrence of tin and copper near bybios, «Journal of Egyptian archaeology», 1934, v. 20, pt 1, p. 29-32; BergsЖe P., The gilding process and the metallurgy of copper and lead among the precolumbian Indians, Kbh., 1938; Фриден Э., Роль соединений меди в природе, в книге: Горизонты биохимии, перевод с английского, М., 1964; его же. Биохимия меди, в книге: Молекулы и клетки, перевод с английского, в. 4, М., 1969; Биологическая роль меди, М., 1970.

Минерал из класса самородных элементов. В природном минерале обнаруживаются Fe, Ag, Au, As и другие элементы в виде примеси или образующие с Cu твёрдые растворы. Кристаллическая структура - кубическая гранецентрированная решётка. М. с. встречается в виде пластинок, губчатых и сплошных масс, а также кристаллов, сложных двойников и дендритов. Поверхность М. с. часто покрыта плёнками медной зелени , медной сини , фосфатов меди и др. Цвет, блеск, ковкость и прочее, как у металлической меди.

Обычно М. с. образуется в зоне окисления некоторых медносульфидных месторождений в ассоциации с купритом (Cu₂O), малахитом, азуритом и другими минералами. Массы отдельных скоплений М. с. достигают 400 т. Крупные промышленные месторождения М. с. вместе с кальцитом, серебром самородным и др. формируются при воздействии на вулканические породы (диабазы, мелафиры) гидротермальных растворов, вулканических паров и газов, обогащенных летучими соединениями меди (например, месторождение озера Верхнее, США). М. с. встречается также в осадочных породах, преимущественно в медистых песчаниках и сланцах. Наиболее известные месторождения М. с. - Туринские рудники (Урал), Джезказганское (Казахская ССР), за рубежом - в США (на полуострове Кивино, в штатах Аризона и Юта). Используется как руда для получения меди (см. Медные руды).

Лит.: Костов И., Минералогия, перевод с английского, М., 1971.