Латунь: состав сплава, характеристики, марки. Каково максимальное содержание цинка в латунях имеющих практическое значение


    СВОЙСТВА ЛАТУНЕЙ

    ЛАТУНИ  и  ЛАТУННЫЙ  ПРОКАТ 

    Классификация латуней  

          Латуни – это сплавы на основе меди и цинка. По химическому составу они подразделяются на простые (только медь и цинк) и специальные (наряду с медью и цинком содержат Pb, Fe, Al, Sn и другие элементы). Химический состав латуней определен в ГОСТ 15527-2004.

     

         Простые латуни маркируются буквой Л и цифрой, обозначающей процентное содержание меди: Л96, Л90, Л85, Л80, Л75, Л68, Л63. Содержание цинка определяется по остатку от 100%.

    Например, Л63 содержит 63% меди и 37% цинка. Простые латуни называют также двойными латунями (два основных компонента).

         Специальные латуни кроме цинка содержат и другие легирующие элементы. Их маркировка включает в себя дополнительные буквы и цифры, указывающие легирующие элементы и их содержание в %. Содержание цинка определяется по остатку от 100%. Например ЛС59-1 содержит 59% меди, 1% свинца и 40% цинка. Многокомпонентные латуни делятся на классы, которые называются по основному (кроме цинка) легирующему элементу.

     

          В таблице представлены основные марки латуней. Они используются как для  литья (литейные), так и для производства проката (деформируемые).  Некоторые латуни используются для сварки и пайки (ГОСТ 16130-90). В таблице они выделены желтой заливкой.      

     
    ПРОСТЫЕАЛЮМИНИЕВЫЕКРЕМНИСТЫЕОЛОВЯННЫЕСВИНЦОВЫЕ
    Л96ЛА85-0.5 ЛК80-3ЛО90-1ЛС74-3
    Л90ЛА77-2ЛК62-0.5ЛО70-1ЛС64-2
    Л85ЛА67-2.5ЛКС65-1.5-3ЛО62-1ЛС63-3
    Л80ЛАЖ60-1-1         ЛО60-1ЛС59-1
    Л75ЛАН59-3-2МАРГАНЦЕВЫЕЛОК59-1-0.3ЛС59-2
    Л70 ЛЖМц59-1-1 ЛС58-2
    Л68ЛАНКМц75-2-2.5-0.5-0.5ЛМц58-2НИКЕЛЕВЫЕЛС58-3
    Л63ЛМцА57-3-1ЛН65-5ЛЖС58-1-1
     Структура латуней.  

          В зависимости от химического состава  латуни могут быть однофазными, двухфазными и многофазными.

        Большинство простых латуней и некоторые специальные латуни являются однофазными (?-латуни) и представляют собой  твердый раствор цинка в меди (? -фаза). Они обладают хорошей пластичностью во всем интервале температур, поэтому однофазные ?-латуни, например Л68, хорошо обрабатываются давлением  при высоких  и  низких температурах.

         Двухфазные латуни  содержат включения твердых и хрупких фаз, например ?-фазу. (?+?)  латуни и другие двухфазные латуни ограниченно обрабатываются давлением (например, только при высоких температурах). 

            Свинцовые латуни имеют структуру (? +Pb) или (?+?+Pb). Практически не растворяясь  в латуни, свинец  присутствует в виде самостоятельной фазы, что обеспечивает отличную обрабатываемость резанием. 

       С увеличением содержания легирующих элементов могут возникать дополнительные твердые и хрупкие фазы. Поэтому   легирование дополнительной компонентой обычно не превышает 0.5 – 3 % (см. таблицу марок латуней).

               Фазовый состав определяет принадлежность к классу литейных или деформируемых латуней,  возможность выпуска различных полуфабрикатов  и их свойства. Подробнее о структуре латуней - Структура и свойства сплавов.

     

     Общие свойства латуней

         Простые латуни.

         Твердость, предел текучести, предел прочности и  пластичность простых латуней выше, чем у меди. В целом эти показатели растут с увеличением содержания цинка. Наилучшей пластичностью обладает Л68 (наибольшая глубина вытяжки для листов, наибольшее число перегибов для проволоки). В Л63 количество ?-фазы незначительно и оно мало отражается на пластичности Л63 и её способности к обработке давлением при низких температурах, но требует строгого соблюдения режима охлаждения.

          Из простых латуней производится прокат всех видов. Все простые латуни имеют хорошие литейные свойства и могут использоваться для производства отливок. Антифрикционными свойствами простые латуни, также как и медь, не обладают.

     

         Специальные латуни.

         Специальные латуни обладают большей  прочностью, лучшей коррозионной стойкостью к большему числу сред по сравнению с простыми латунями. Большинство специальных латуней имеют хорошие антифрикционные свойства.

         Многие  из них устойчивы к морской воде  (оловянные, алюминиевые, кремнистые. марганцевые), перегретому пару (марганцевые латуни) и т.д. Некоторые из них сочетают отличные коррозионные свойства с хорошими антифрикционными свойствами (ЛК65-1.5-3, ЛО90-1, ЛЖМц59-1-1). Особая стойкость отдельных латуней к конкретным средам в специфических условиях эксплуатации определяет сферу их преимущественного применения. Например, оловянные латуни называют «морскими латунями».

          Самыми распространенными являются свинцовые латуни. Их главное свойство – отличная обрабатываемость резанием. Это  проявляется в  возможности скоростной обработки заготовок с малым износом инструмента. При этом образуется мелкая сыпучая стружка, что определяет   чистоту обрабатываемой поверхности и минимальный наклеп при резании. Это определяет применение свинцовых латуней для изготовления мелкоразмерных деталей  для точной механики. Их отрицательной стороной является низкая ударная вязкость, низкая прочность на изгиб при наличии надреза. Самой распространенной из свинцовых латуней является ЛС59-1. 

       Наилучшую обрабатываемость имеет латунь ЛС63-3. По отношению к ней оценивают обрабатываемость цветных металлов и углеродистых сталей (в процентах).  

         Практически все латуни являются хорошим конструкционным материалом при низких температурах. Также как и медь они сохраняют пластичность и не становятся хрупкими при охлаждении вплоть до гелиевых температур.   

          За счет более высоких температур рекристаллизации (300-370оС) ползучесть латуней при  высоких температурах меньше, чем у меди.      В зоне средних температур (200-600оС ) в латунях наблюдается явление хрупкости. Оно связано с образованием хрупких межкристаллических прослоек из нерастворимых при низких температурах примесей (свинец, висмут). С повышением температуры ударная вязкость латуней уменьшается.

         Электро- и теплопроводность латуней заметно ниже, чем у меди.    

         Некоторые параметры физических и механических свойств наиболее распространенных латуней (в сравнении с медью) приведены в таблице:

                              МАТЕРИАЛ  МЕДЬ     Л68     Л63   ЛС59-1   ЛЖМц59-1-1 
     УДЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЕ   0.018 0.064   0.065    0.065       0.093
                    ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ 0.925 0.28  0.25   0.25        0.18
                    УДАРНАЯ  ВЯЗКОСТЬ   17   17   14     5          12
       ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСТИ НА СРЕЗ, МПа  210  200  240   260         300
                ОБРАБАТЫВАЕМОСТЬ. %   18   30   40    80          25

     

     

     Механические свойства латунного проката      

          Из латуней производятся практически все виды проката.  

     

         Прутки латунные (круглые, шестигранные и квадратные) выпускаются по ГОСТ  2060-2006. Номиналы и состояния прутков  различных марок приведены в таблице.

     
     

    Состояние

    прутка

    Марка латуни и диаметры прутков в мм

    Л63

    Л63-3

    ЛС59-1

    ЛС58-3

    ЛЖС

    58-1-1

    ЛО62-1

    ЛМц

    58-2

    ЛЖМц

    59-1-1

    ЛАЖ

    60-1-1

    Твердое

    3 - 12

    3 - 20

    3 - 12

    -

    -

    -

    -

    -

    Полутв.

    3 - 40

    10 - 20

    3 - 40

    3 - 50

    -

    Мягкое

    3 - 50

    -

    3 - 50

    -

    -

    -

    -

    -

    Прессован.

    10 -180

    -

    10 - 180

     

         На рисунке приведены значения основных параметров механических свойств для прутков из нескольких марок латуней и, для сравнения, из меди (правая часть рисунка).

            Из рисунка хорошо видно насколько латуни тверже и прочнее меди.     

            Среди полутвердых прутков максимальную твердость и предел прочности имеют прутки из ЛЖМц59-1-1 и ЛМц58-2. Они сочетают отличные механические свойства с хорошими антифрикционными свойствами и повышенной коррозионной стойкостью в атмосферных условиях и в морской воде.  Латунь ЛС63-3 в твердом состоянии имеет наибольшую прочность и твердость, но она очень хрупкая. Как и большинство латуней они имеют относительно узкое применение, основанное на сочетании специфических особенностей механических, коррозионных или технологических свойств конкретной марки латуни. Они  выпускаются под заказ и в свободной продаже практически не встречаются.

           Массово выпускаются прессованные, твердые  и полутвердые прутки из дешевой латуни ЛС59-1 (круги и шестигранники) и круги из Л63.

     

        Плоский латунный прокат общего назначения выпускается в виде фольги, ленты, листов и плит по ГОСТ 2208-2007 из латуней десятка различных марок в различных  состояниях поставки (горячекатаные и холоднодеформированные изделия). Однако из всего возможного многообразия в свободной продаже присутствует только плоский прокат из  Л63 и в меньшей степени из ЛС59-1. Прокат прочих марок производится  под заказ. 

           Ниже приведены гистограммы, дающие общее представление о механических свойствах листов из Л63, ЛС59-1 и, для сравнения, из  меди.

     

     

           По пределу прочности  и твердости Л63 заметно превосходит медь, при этом  уступая ЛС59-1.  Большая твердость нагартованных листов из ЛС59-1 при хорошей износостойкости определяют их применение для направляющих в станках.

          На гистограмме не приведены значения параметров для Л68, поскольку  они практически совпадают с таковыми для Л63. Тем не менее листы и ленты из Л68 обладают лучшей пластичностью. Листы и ленты этой марки применяются для изготовления деталей холодной штамповкой и глубокой высадкой, в т.ч. для изготовления гильз, поэтому её часто называют патронной латунью.  

          Пластичность определяется не столько величиной относительного удлинения при растяжении (этот показатель одинаков для Л68 и Л63), сколько технологическими испытаниями. По их результатам определяют число перегибов (для проволоки), минимальный радиус изгиба, глубину выдавливания пуансоном (для лент и листов), при которых образец ещё не разрушается. 

          По глубине выдавливания лент (без появления надрывов и трещин) Л68 превосходит и Л63 и, тем более, медь. Это различие растет с увеличением толщины ленты. Для этих латуней выдавливание возможно не только в мягком, но и в деформированных состояниях.

     

         Латунные  трубы общего назначения производят холоднодеформированными (Л63, Л68) и прессованными (Л63, ЛС59-1, ЛЖМц59-1-1) по ГОСТ 494-90. Из многих марок латуней  производятся трубы специального назначения по различным ТУ. Широко используются бойлерные трубы из Л63 или из Л68, причем последние предпочтительнее из-за лучшей коррозионной стойкости Л68. Методом непрерывного литья из ЛС59-1 производят дешевые трубные заготовки.

     

         Латунная проволока изготавливается из Л80, Л68, Л63 и ЛС59-1 (ГОСТ 1066-90). Массово производится проволока из Л63 (в мягком, твердом и полутвердом состояниях) диаметром от 0.1 до12 мм. Проволока из Л63 используется для заклепок и в качестве припоя. Проволока Л63 повышенной точности используется в качестве электродов в электроэрозионных станках.

     

    С наличием латунного проката на складе можно ознакомиться на странице "Латунные прутки, листы. проволока" 

     

                      Коррозионные свойства латуней

          Латуни в целом имеют лучшую коррозионную стойкость по сравнению с медью.     Однако, полуфабрикаты в холоднодеформированном состоянии (в том числе после обработки резанием) из простых и многих специальных латуней подвержены    коррозионному растрескиванию. Наиболее чувствительны к коррозионному растрескиванию Л68 и Л63. Скорость коррозии резко возрастает с ростом температуры. Наиболее губительно этот вид коррозии проявляется в тонкостенных изделиях.

           Основной причиной коррозионного растрескивания являются остаточные растягивающие напряжения в металле, а провоцирующие факторы - наличие влаги, следов аммиака и сернистого газа  в атмосфере. Это явление называют сезонным, т.к. оно зависит от влажности и его интенсивность неодинакова в разные времена года. Для предотвращения этого явления полуфабрикаты и изделия после обработки подвергают низкотемпературному отжигу при , который снимает внутренние напряжения.

     

         Естественно, что разные латуни имеют различную степень коррозионной стойкости в одинаковых средах. Особая стойкость отдельных латуней к конкретным средам и условиям эксплуатации (спокойное состояние или течение, аэрация, ударное воздействие среды) определяет сферу их применения.

          Общая характеристика коррозионной устойчивости латуней следующая:

          Латуни устойчивы в следующих средах (при нормальных температурах):

    - воздух, т.ч. морской

    - сухой пар при малых скоростях (кислород, углекислота и аммиак ускоряют коррозию)

    - пресная вода (аммиак, сероводород, хлориды, кислоты ускоряют коррозию)

    - в морской воде при небольших скоростях движения воды

    - сухие газы-галогены

    - антифризы, спирты, фреоны

          Относительно устойчивы:

    - щелочи без перемешивания

          Латуни неустойчивы в следующих средах:

    - влажный насыщенный пар при высоких скоростях

    - рудничные воды

    - окислительные растворы, хлориды

    - минеральные кислоты

    - сероводород

    - жирные кислоты

          Контактная коррозия: латунь не следует применять в контакте с железом, алюминием, цинком, т.к. она будет ускоренно разрушаться.

     

     Сравнение свойств Л63 и ЛС59-1    

     Практика показывает, что многие потребители не знают в чем заключаются различия между двумя наиболее распространенными марками латуней – ЛС59-1 и Л63. Поэтому приведем ответы на самые часто задаваемые вопросы.

    1. Электропроводность и теплопроводность этих латуней одинакова.

    2. Эти латуни отличаются друг от друга не потому, что в них разное содержание меди, а потому, что в ЛС59-1 присутствует свинец. Благодаря свинцу ЛС59-1 отлично точится с образованием мелкой сыпучей стружки.

    3. Л63 обрабатывается резанием хуже, чем ЛС59-1, но лучше чем большинство бронз, дуралю-миний и медь, т.е. она без проблем поддается токарной обработке, просто у неё другая стружка.

    4. В сопоставимых состояниях прутки из ЛС59-1 ненамного тверже и прочнее чем Л63. Однако, при наличии надрезов прутки из ЛС59-1 легко подвергаются хрупкому разрушению при поперечной нагрузке. Ударная вязкость ЛС59-1 (5-6 ) намного меньше, чем для Л63 (14 ) . По этим причинам при некоторых условиях эксплуатации  детали из Л63 могут оказаться надежнее, чем из ЛС59-1.

    5. Л63 легко поддается обработке давлением в холодном состоянии. Различие в пластичности наглядно иллюстрируется простым опытом: проволока из Л63 легко расплющивается, а проволока из ЛС59-1 растрескивается после 2-3 ударов молотком. Это выгодно отличает Л63 от ЛС59-1 и определяет применение Л63 для изготовления деталей, требующих кроме токарно-фрезерной обработки дополнительного формообразования давлением.

    6. Высокая пластичность позволяет использовать проволоку из Л63 для изготовления заклепок.

    7. Прутки и проволока из Л63 используется в качестве припоя.

    8. ЛС59-1 имеет неплохие антифрикционные свойства и может применяться в подшипниках скольжения, работающих при невысоких удельных давлениях и высоких скоростях.

    9. Холоднодеформированные листы из ЛС59-1 имеют высокую твердость. в сочетании с высокой износостойкостью это позволяет использовать их в качестве направляющих в станках.

     

                                                                                       переход на главную

     

     

    normis.com.ua

    Расчетная часть. Определение кажущегося содержания цинка и количества структурных составляющих в легированной латуни.

    МегаПредмет 

    Обратная связь

    ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

    Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение

    Как определить диапазон голоса - ваш вокал

    Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими

    Целительная привычка

    Как самому избавиться от обидчивости

    Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам

    Тренинг уверенности в себе

    Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком"

    Натюрморт и его изобразительные возможности

    Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д.

    Как научиться брать на себя ответственность

    Зачем нужны границы в отношениях с детьми?

    Световозвращающие элементы на детской одежде

    Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия

    Как слышать голос Бога

    Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ)

    Глава 3. Завет мужчины с женщиной

    Оси и плоскости тела человека

    Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

    Отёска стен и прирубка косяков Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

    Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

    Лабораторная работа № 2

    МЕДЬ И ЛАТУНИ

     

    Цель работы: ознакомиться с микроструктурой технической меди, простых и легированных латуней. Научиться различать типичные структуры, основные структурные составляющие и дефектные структуры медных сплавов. Определить кажущееся содержание цинка в специальной латуни заданной марки, описать структуру и предполагаемые свойства.

    Теоретическая часть.

    Техническая медь. Медь, как чистый металл, известна под названием красной меди благодаря характерному красному цвету. Из всех промышленных металлов отличается наиболее высокой электропроводностью и теплопроводностью. Медь обладает хорошей пластичностью (благодаря наличию в ГЦК решетке нескольких плоскостей скольжения), что позволяет изготавливать из нее проволоку, листы, трубы, тонкостенные изделия. Главным образом она применяется в электромашиностроении для токопроводящих изделий, а как материал хорошо проводящий тепло для деталей теплообменников в нагревательном оборудовании (в том числе - в доменных печах и в реакторах в виде теплоотводящих узлов и деталей).

    Медь имеет следующие характеристики:

    Тплавл = 1038 оС;

    удельный вес - 8,9 г/см 3;

    Твердость – 30..40 НВ;

    σв = 200 МПа;

    δ = 50 %.

    Примеси даже в очень небольших количествах ухудшают качество меди:

    а) сера попадает в металл при выплавке, т.к. медь встречается в природе в виде сульфидных соединений (или при нагреве в термопечах, обогреваемых жидким топливом). Образует соединение Cu2S, которое под микроскопом выглядит в виде голубовато-серых включений, может так же образовывать эвтектику Cu+Cu2S. Это соединение хрупкое и резко понижает пластичность меди и в холодном, и в горячем состоянии, но при резании эта примесь полезна, т.к. создает условия для получения мелкой стружки;

    б) кислород попадает в медь при реакции окисления (во время выплавки) или при окислении поверхности жидкой меди при литье. Образует соединение Cu2O голубоватого цвета при содержании более 0,005 % (в поляризованном свете принимает рубиново-красную окраску), а так же эвтектику Сu+Cu2O, которая располагается по границам зерен и снижает механические свойства, делает невозможной ГПД, затрудняет пайку и лужение. При нагреве в атмосфере с Н2 и СН4, атомарный водород диффундирует по границам зерен и, соединяясь с кислородом, образует пары воды, что способствует растрескиванию, т.к. пар стремиться выделиться под определенным давлением. Это явление называется водородной болезнью меди. Для нейтрализации кислорода в медь вводят мышьяк и сурьму, которые улучшают технологические свойства, но снижают электропроводность;

    в) висмут встречается как примесь во вторичной меди, образует легкоплавкую эвтектику по границам зерен (Тпл = 270 оС), способствует красноломкости - растрескиванию при ГПД. Кроме того, при содержании более 0,005 % делает невозможной ХПД из-за хрупкости. На электропроводность существенно влияния не оказывает;

    г) свинец, как и висмут, дает красноломкость, однако являясь пластичной примесью, не влияет на ХПД, но улучшает обрабатываемость резанием. Загрязненную свинцом медь применяют для производства литейных бронз и для неответственных сплавов;

    д) сурьма сильно понижает электро- и теплопроводность металла и может образовывать хрупкие соединения с другими примесями, что снижает технологические свойства;

    е) мышьяк действует, как и сурьма, сильно понижая тепло- и электропроводность, но может служить и полезную службу - нейтрализовать вредное действие кислорода, висмута, сурьмы. Добавки до 0,5 % значительно повышают жаростойкость;

    ж) фосфор сильнее других примесей снижает электропроводность, но повышает жидкотекучесть при литье, на механические свойства оказывает полезное влияние.

    Простые латуни. Латунями называют сплавы меди с цинком. Диаграмма Cu-Zn представлена в «Приложении». В практике нашли применение латуни с содержанием цинка до 50 %. Сплавы содержащие до 38 % цинка относятся к однофазным (α-структура), 38..46 % - к двухфазным (структура α+β), 46..50 % - к однофазным (β´-структура).

    Сплавы структурного класса α и α+β обрабатывают давлением как в холодном (до 5 % β´ в структуре), так и в горячем состоянии, сплавы β - только в горячем. При этом важную роль играет балл зерна. Более мелкое зерно дает лучшие пластические свойства, что особенно важно при волочении, прокатке, штамповке. Получение мелкозернистой структуры зависит от температуры и времени отжига, степени ХПД. У α-латуней после ХПД и длительного вылёживания развивается «сезонное» растрескивание (причины: внутренние напряжения и влияние влажной атмосферы с парами аммиака). Отжиг для снятия напряжений 300 оС в течение 2 часов и поверхностные покрытия позволяют снизить опасность «сезонной болезни».

    При обработке давлением в районе температур 300-650 оС наблюдается провал пластичности, связанный с присутствием примесей в латуни.

    Легированные латуни. В качестве специальных добавок в латуни вводят:

    а) железо - выделяется в виде включений, тормозящих рекристаллизацию, а, следовательно, способствующих измельчению зерна. В сочетании с Mn, Ni, Al оказывает ещё более благоприятное действие, т.к. образует интерметаллидные фазы внедрения. В присутствии кремния влияет отрицательно, т.к. образует хрупкие фазы;

    б) кремний - находясь в твердом растворе, повышает литейные, механические и антикоррозионные свойства, а так же улучшает свариваемость;

    в) марганец - растворяется в латуни в больших количествах, поэтому в малых количествах не оказывает особого влияния, а прибавленный в больших количествах - повышает прочность;

    г) никель - находясь в твердом растворе, повышает механические, физические, технологические и антикоррозионные свойства. В присутствии алюминия образует интерметаллиды и способствует дисперсионному упрочнению;

    д) свинец - улучшает обрабатываемость резанием, механические свойства меняются незначительно: несколько снижается пластичность, но измельчается зерно. В структуре наблюдается в виде отдельных черных точек практически чистого свинца, т.к. в меди не растворим;

    е) алюминий - вводят в латунь не более 4 %. Сильно повышает прочность, но резко снижает пластичность. В присутствии меди образует дисперсную интерметаллидную фазу;

    ж) олово - сильно повышает антикоррозионные свойства, мало изменяя механические свойства. С повышением содержания цинка, растворимость олова снижается и повышается хрупкость в холодном состоянии.

    Некоторые марки специальных латуней приведены в табл. П.1 «Приложения».

    Области применения меди и ее сплавов. Области применения меди очень разнообразны. Чистая медь и малолеги­рованные сплавы с высокой электропроводностью широко используют в электротехнике. Большое количество меди расходуется на провода высо­ковольтных линий электропередач и воздушных линий связи. Из медных сплавов делают коллекторные шины для электромашин, токоподводящие шины и другие изделия высокой электропроводности.

    Высокая теплопроводность меди обусловила ее применение в теплообменниках различ­ного рода, конструкциях печей для дуговой плавки активных металлов (титан, цирконий, тугоплавкие металлы). Измеди делают водоохлаждаемые изложницы, поддоны, кристаллизаторы которые обеспечивают интенсивный отвод тепла от расплава.

    Высокотехнологичные латуни применяют для получения изделий, требующих глубокой вытяжки: гильзы, патроны, стаканы снарядов. Из этих же латуней изготавливают радиаторные и конденсаторные трубки, сильфоны, гибкие шланги, трубы, ленты.

    Многие латуни, имеющие красивый золотистый блеск, хорошо воспринимающие эмалировку и золочение используют для медалей, знаков отличия, фурнитуры и художественных изделий.

    Из латуней, легированных свинцом, изготавливают детали, работаю­щие в условиях трения. Их используют, в часовом производстве, авто­тракторной промышленности, типографском деле.

    Многокомпонентные, или специальные латуни используют в судостроении, электромашиностроении, теплотехнике, т.к. они обладают высокими прочностными свойствами и коррозионной стойкостью.

    Практическая часть

    Рассмотреть под микроскопом предложенную коллекцию шлифов. Зарисовать и определить какие структурные составляющие находятся в структуре, используя различные режимы работы микроскопа (в том числе, поляризованный свет).

     

    Расчетная часть. Определение кажущегося содержания цинка и количества структурных составляющих в легированной латуни.

    Теоретические пояснения к расчету. Введение в латунь легирующих элементов (кроме никеля) равноценно увеличению в них содержания цинка. Металлофизик Гийе рассчитал коэффициенты (табл. 1.1.) для вычисления в специальных латунях «кажущегося содержания цинка, при котором структура сложных сплавов идентична структуре двойных сплавов системы Cu-Zn.

    Таблица 1.1.- Значения коэффициентов эквивалентности Кi

    Легирующий элемент Si Al Mg Sn Pb Cd Fe Mn Ni
    Значение коэффициента Кi 10..12 4..6 0,9 0,5 -1,4

    Расчет ведется по формуле: (1.1)

    Где А - действительное содержание цинка, %

    В - содержание меди, %

    Сi - количество i -го легирующего элемента, %

    Кi - коэффициент эквивалентности (по Гийе) (безразмерная величина).

    Порядок выполнения расчета

    а) Найдите в таблице 1.2 данные по Вашему варианту. Используя диаг­рамму состояния Сu-Zn (рис. П.1 в „Приложении”), определите доли структурных составляющих в простой латуни.

    б) Зная количество вводимых в латунь легирующих элементов, определите по формуле (1.1) кажущееся содержание цинка. По диаграмме Сu-Zn определите в какую область попадает легированный сплав и доли структурных составляющих по правилу отрезков, внося поправку на содержание цинка X.

    в) Определите, к какому классу относятся обе марки латуней простая и легированная (деформи­руемая, линейная, термоупрочняемая), охарактеризуйте их свойства. Опишите влияние примесей, а также влияние легирующих элементов в специальной латуни на технологические и рабочие свойства (используйте таблицу П.1 в разделе «Приложения» и справочную литературу).

    Таблица 1.2.- Исходные данные для расчета

     

    № вар-та Марка простой латуни Количество легирующего элемента замещающего цинк, % № вар-та Марка простой латуни Количество легирующего элемента замещающего цинк, %
    I Л63 5% Ni; 1% Аl; 0,7% Fe Л58 4 % Ni
    Л68 0,3% Sn; 0,3% Pb; 1% Si Л68 1 % Ni; 1,5% Al
    Л59 1 % Fe; 1 % Mn Л69 3 % Mn
    Л59 1% Al; 1% Ni; 1% Fe Л69 1,5 % Mn
    Л59 2%Al; 0,5% Ni; 0,3%Fe Л69 0,5 % Pb; 1% Fe
    Л59 1 % Sn; 0,2 % Pb Л69 6 % Al
    Л60 1,5 % Sn; 1,5 % Ni Л69 0,5 % Al; 6 % Si
    Л60 3 % Pb; 3,3 % Ni Л70 4 % Al; 4 % Mn
    Л58 2,5 % Рв; 5 % Ni. Л70 3 % Ni; 4 % Al
    Ι0 Л68 0,8 % Sn; 0,5 % Pb Л70 6 % Si; 1 % Al
    II Л68 3,5%Si; 2,5%Al; 1%Mn Л70 4 % Si; 0,5 % Al
    Л68 2 % Si; 1 % Al Л63 2 % Si; 2 % Al
    ІЗ Л68 0,5 % Sn    

     

    г) Напишите марку легированной латуни с учетом ее технологического назначения. С учетом свойств определите предполагаемые области применения легированного сплава.

    По данным работы сделайте вывод о влиянии легирования на меха­нические и специальные свойства латуней.

    Контрольные вопросы

    1. Какие вы знаете марки технической меди? Сколько в них примесей?

    2. Какие примеси находятся в меди и как они влияют на различные характеристики материала?

    3. Что такое водородная болезнь меди, когда она проявляется?

    4. Что такое латунь? Как классифицируются латуни по составу и структуре? Принципы маркировки технических сплавов меди и латуней.

    5. Что такое «провал пластичности»?

    6. Что такое «сезонная» болезнь? Как можно предотвратить ее проявление?

    7. Какой термообработке подвергают латуни и с какой целью?

    8. С какой целью определяется кажущееся содержание цинка в специальных латунях?

    9. Каким образом от легирования зависят литейные свойства и способность деформироваться? Эксплуатационные свойства?

    10. Ликвация в латунях. Обратная ликвация цинка. Как связаны ширина интервала кристаллизации с литейными свойствами сплава?

    11. Назовите основные области применения простых и легированных латуней.

     

    СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

    1. Колачев Б.А., Елагин В.И., Ливанов В.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. - М.: «МИСиС», 1999.- 416 с.

    2. Смирягин А.П., Смирягина Н.А. Промышленные цветные металлы и сплавы.- М.: Металлургия, 1974. - 488 с.

    3. Мальцев М.В. Металлография промышленных цветных металлов и сплавов. - М.: Металлургия, 1970. – 189 с.

    4. Туркин В.Д. Структура и свойства цветных металлов и сплавов. - М.: Метиздат. - 1947.

    5. Борисова Е.А., Бочвар Г. А. и др. Метал­лография титановых сплавов.- М.: Металлургия, 1980.- 464 с.

    Альтман М.Б, Амбарцумян С.М., Аристова З.Н. и др. Промышленные алюминиевые сплавы: справочник. - М.: Металлургия, 1984.- 528 с.

     

     

    megapredmet.ru

    состав, цвет, плотность и другие характеристики сплава

    При соединении меди и цинка получается латунь. Впервые подобный сплав появился в 1781 году. На тот момент уровень технологического оснащения был относительно невысокий, но Джеймс Эмерсон смог провести соединение меди и цинка, в результате чего получился сплав с уникальными качествами. Латунь – сплав, который сегодня получил широкое применение при производстве самого различного оборудования и строительных материалов. Он обладает достаточно большим количество особенностей, о которых далее поговорим подробнее.

    Латунь

    Латунь

    Применение

    Рассматривая применение латуни нужно уделить внимание ее составу. В него могут включаться различные легирующие элементы, которые способны существенно изменить эксплуатационные качества. Область применения латуни весьма обширна. Поэтому рассмотрим каждый тип сплава подробнее.

    Посуда из латуни

    Посуда из латуни

    Рассматриваемый сплав делиться на простую и специальные латуни. Оба варианта могут применяться для:

    1. Производства деталей часов.
    2. Получения деталей различных приборов и машин, высокоточной аппаратуры.
    3. При наладке производства методом штамповки.
    4. Получения деталей для автомобилей: болты, гайки, втулки.
    5. При производстве труб для морских судов, самолетов и иного транспорта.

    Эксплуатационные качества сплава определяют то, что при его использовании может оказываться самое различное воздействие: высокие температуры, влажность и химически агрессивные сферы, трение и другое. Именно поэтому изделия из латуни применяются при тяжелых эксплуатационных условиях, когда использование других металлов невозможно. При применении прутков из латуни могут изготавливаться детали электромашин.

    Однако широкое распространение латунь не получила по причине достаточно высокой стоимости, так как его основой являются цинк и медь. Для улучшения эксплуатационных качеств также могут применяться другие легирующие вещества, имеющие высокую стоимость.

    Классификация

    Не сложно догадаться, что классификация сплава латуни проводится исходя из его химического состава. Наиболее распространена разновидность деформируемой латуни, которая представлена сочетанием 88-97% меди и не более 10% цинка. Подобный состав называют томпаком. Он пользуется большой популярностью, так как обладает весьма привлекательными эксплуатационными качествами. Ювелирная латунь идеально подходит для производства украшений. Красная латунь получила свое название по причине необычного оттенка, который достигается путем снижения концентрации цинка в составе. Из-за оттенка ее чаще всего применяют для изготовления статуэток или других художественных изделий.

    Большое распространение получила и латунь литейная. Ее состав представлен 50-81% меди, а также достаточно большим количеством других примесей.

    Различные виды литейной латуни могут применяться для изготовления:

    1. Коррозионностойких деталей, которые сегодня получили широкое распространение в области машиностроений и судостроения.
    2. Деталей, применяемых при изготовлении различных аппаратов.
    3. Сложной по своей конфигурации запорной арматуры или различных приборов, которые применяются при температуре не выше 250 градусов Цельсия. Высокая пластичность латуни позволяет ее использовать при создании запорной арматуры, установка которой будет проводиться при гидровоздушных ударных нагрузках.
    4. Подшипников и втулок самого различного применения.
    Светильник из красной латунь

    Светильник из красной латунь

    Высокое качество сплава позволяет его применять для получения высокоточных изделий. Классификация автоматной латуни предусматривает следующие особенности состава:

    1. Содержание 57-75% меди.
    2. Концентрация 24-42% цинка.
    3. Легирование сплава 0,3-0,8% свинцом.

    Присутствие свинца определяет то, что во время обработки подобного прудка образуется стружка. Именно поэтому автоматная латунь может обрабатываться высокопроизводительным оборудованием. Очень часто ее используют для получения декоративных элементов или метизов. Очень часто подобный сплав представлен в виде прудка или листового металла. Пруток может применятся на токарном станке, листовой металл при штамповке или фрезеровании.

    Декоративный элемент из латуни

    Декоративный элемент из латуни

    Альфа латунь представлена сплавом с необычной кристаллической решеткой (содержания цинка не более 35%), за счет которой обеспечивается высокая пластичность. Именно поэтому он применяется зачастую для обработки методом штамповки.

    Физические свойства

    Во много физические свойства зависят от химического состава конкретной разновидности сплава. Поэтому свойства латуни могут существенно отличаться.

    Как ранее было отмечено, большое распространение получил томпак, который может применяться для производства различных деталей и даже ювелирных украшений.

    Цвет латуни подобного типа может быть желтым или красным в зависимости от концентрации цинка. К основным свойствам подобной латуни можно отнести нижеприведенные моменты:

    1. Высокая степень пластичности. Пластичность деформируемой латуни позволяет ее применять в качестве заготовки в различных производственных процессах: она подходит для обработки как методом штамповки, так и точения.
    2. Высокая коррозионная устойчивость определяет то, что даже при длительной эксплуатации при повышенной влажности на поверхности не появляется ржавчина.
    3. Хорошие антифрикционные свойства.
    4. Свариваемость со сталью и другими материалами позволяет применять сплав для получения комбинированных материалов.
    5. Есть возможность проводить покрытие поверхности томпака различными составами для придания особых эксплуатационных качеств. Примером можно назвать то, что довольно часто томпак покрывают эмалью или лаком для его декорирования.
    6. Изначально сплав имеет красивый золотистый цвет. По этой причине его довольно часто применяют при производстве художественных изделий.

    Механические свойства деформируемой латуни могут существенно изменяться по причине добавления различных легирующих элементов.

    В машиностроении и другой области производства большое распространение получила литейная разновидность латуни. Ее плотность относительно невелика (около 8300 кг/м3), однако другие физические свойства определили большое распространение литейной латуни:

    1. Устойчивость к коррозионному воздействию.
    2. Высокие механические характеристики.
    3. Неплохая ковкость.
    4. Высокий показатель текучести при нагреве сплава, что позволяет получать изделия сложной конфигурации.
    5. Повышенная устойчивость к распаду состава из-за оказания воздействия со стороны окружающей среды.
    6. Плавление состава проходит при температуре около 950 градусов Цельсия.
    Желтая латунь

    Желтая латунь

    Прочность латуни ниже, чем у стали, что связано особенностями строения кристаллической решетки и составом. Влияние на свойства латуней концентрации цинка очень велико. Поэтому для придания особых свойств концентрация основных элементов может существенно изменяться.

    Химический состав и особенности внутренней структуры

    Основными составными элементами считаются цинк и медь, концентрация которых будет самой большой. Состав латуни также может включать и другие примеси, которые придают сплаву особые физические свойства. Основной компонент латуни характеризуется высокой пластичностью и хорошей обрабатываемостью. Поэтому эти свойства передаются и рассматриваемому металлу.

    Химический состав латуни регулируется на момент производства, как и тип структуры. Различают две разновидности структуры:

    1. Альфа фаза – раствор, который обладает повышенной стабильностью. Рассматривая кристаллическую решетку следует отметить, что она имеет гранецентрированную кубическую форму. Встречается подобная структура крайне часто.
    2. Альфа + бета фаза – еще один стабильный раствор, который можно охарактеризовать соотношением меди к цинку 3 к 2. За счет этого получается элементарная ячейка.

    Стоит учитывать, что твердость второго сплава намного выше, чем первого. Однако за счет существенного повышения показателя твердости существенно падает пластичность. Максимальное содержание цинка в латуни составляет 50%. При соблюдении технологии производства подобная концентрация цинка позволяет достигнуть высоких показателей прочности и пластичности.

    При производстве этого материала учитывается то, как температура нагрева влияет на проходящие структурные преобразования:

    1. Если сплав нагревается до высоких температур, то атомы β-фазы начинают располагаться без определенного порядка. В подобном состоянии состав обладает повышенной пластичностью.
    2. Если нагрев проводится до температуры 460 градусов Цельсия, то в составе формируется фаза, которая получила название β’. Особенностью этой фазы можно назвать повышенную твердость и хрупкость. Эти качества связаны с тем, что атомы расположены в строгом порядке.

    Сложные латуни могут иметь в своем составе железо, марганец, свинец и другие компоненты, которые предназначены для изменения физических качеств. К примеру, свинец упрощает механическую обработку сплава.

    Включение в состав свинца и висмута становится причиной снижения способности деформации сплава в горячем состоянии. Однако свинец в небольшой концентрации позволяет получить сыпучую стружку, за счет чего упрощается ее удаление с зоны резания при токарной или фрезерной обработке.

    Порядок маркировки

    Для маркировки рассматриваемого сплава были приняты определенные правила обозначения концентрации основных веществ. Все марки латуни начинаются с обозначения «Л», после которой могут идти буквы химических веществ, входящих в состав.

    Деформируемый сплав латуни или иная его разновидность после первой буквы имеет число, характеризующее процент меди. Кроме этого маркировка может указывать на концентрацию легирующих элементов, для чего знак «Л» идет с другими буквенными обозначениями.

    Для указания концентрации легирующих элементов после основной цифры ставится прочерк, затем указывается процентное содержание следующих элементов. Для разделения цифровых обозначений также применяется прочерк. Концентрация второго основного элемента (цинка) высчитывается, для чего от 100% значения отнимаются другие показатели концентрации меди и легирующих элементов. Примером того, как латунь обозначается согласно установленным стандартам назовем маркировку ЛАЖ70-1-2. Ее нужно читать следующим образом:

    1. В состав сплава входит 70% меди.
    2. Легирующими элементами выступает алюминий и железо, концентрация которых составляет 1% и 2% соответственно.
    3. Концентрация цинка: 100 – 70 – 1 – 2 = 27%.

    В некоторых случаях концентрация цинка указывается соответствующей буквой, а количество меди высчитывается. Подобный метол маркировки чаще применяется для обозначения литейных латуней.

    Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

     

    stankiexpert.ru

    2. Латуни

    Латунями называются двойные или многокомпонентные сплавы на основе меди, в которых основным легирующим компонентом является цинк. На рисунке 1 представлена диаграмма состояния Cu-Zn.

    а)

    б)

    Рисунок 1 – Диаграмма состояния Cu-Zn (а)

    и график изменения механических свойств

    латуней в зависимости от содержания цинка (б)

    Из диаграммы состояния видно, что медь образует с цинком кроме основного -раствора фазы электронного типа , γ, .

    Практическое применение имеют латуни, структура которых состоит из - или  фаз. -фаза представляет собой твердый раствор цинка в меди, предельная растворимость которого составляет 39%. Эта фаза обладает гранецентрированной кубической решеткой. -фаза представляет собой упорядоченный твердый раствор на базе электронного соединения CuZn с объемно-центрированной кубической решеткой.

    При высоких температурах -фаза имеет неупорядоченное расположение атомов и обладает высокой пластичностью. При температурах ниже 454-468оС расположение атомов становится упорядоченным, и обозначают ее . -фаза обладает большей твердостью чем -фаза и хрупкая. γ-фаза представляет собой электронное соединение Cu5Zn8. На рисунке 1, б представлена зависимость механических свойств латуни от содержания цинка. Как видно из графиков, прочность и пластичность возрастают, а при появлении в структуре  - фазы пластичность падает, а прочность продолжает расти примерно до 45% Zn. При большей концентрации цинка структура будет состоять из -фазы и прочность из-за высокой хрупкости сильно уменьшится.

    По химическому составу различают простые латуни и специальные. Простые латуни легируют только цинком, а специальные латуни содержат кроме цинка еще и другие элементы, такие как алюминий, олово, свинец, железо и т.д.

    По структуре латуни подразделяются на две группы: однофазные -латуни и двухфазные    - латуни.

    По технологическому признаку -латуни относятся к деформируемым, так как пластичны в холодном и горячем состоянии.  - латуни относятся к литейным сплавам, предназначенным для фасонного литья. Они обладают хорошей жидкотекучестью и мало склонны к ликвации.

    Маркируются латуни буквой «Л», после которой следуют буквы основных элементов, входящих в состав сплава. Например, О – олово, Ц – цинк, Мц – марганец, А – алюминий, Ж – железо. К – кремний, Ф – фосфор, Б – бериллий и т.д.

    В марках деформируемых латуней первые цифры после буквы «Л» показывают содержание меди, а в случае легированных деформированных латуней указывают еще буквы и цифры, обозначающие название и количество легирующего элемента. Например, Л70 – латунь содержит примерно 70% меди, ЛАЖ60-1-1 – содержит 60% меди, 1% алюминия (А) и 1% железа (Ж), а остальное – цинк.

    В марках литейных латуней после буквы «Л» стоит буква «Ц», обозначающая цинк и цифры, показывающие его содержание. Например, ЛЦ30АЗ – содержит 30% цинка (Ц), 3% алюминия (А) и остальное медь.

    Простые латуни с низким содержанием цинка Л96 (томпак), Л80 (полутомпак), обладают меньшей пластичностью, чем Л68 и Л70, но электро- и теплопроводность выше. Прочность простых латуней 300-350 МПа при однофазной структуре. Прочность однофазной латуни может быть значительно повышена холодной пластической деформацией. -латуни с высоким содержанием меди не имеют склонности к коррозионному растрескиванию и достаточно устойчивы в атмосфере воды и пара (при условии снятия напряжений, создаваемых холодной деформацией). -простые латуни с большим содержанием цинка (Л62, Л60, Л59) обладают более высокой прочностью, которая составляет 400-450 МПа. Они лучше обрабатываются резанием, дешевле, но их коррозионная стойкость ниже из-за неоднородности структуры. Самой высокой пластичностью обладает Л68, которую используют для изготовления деталей штамповкой.

    Автоматная латунь – сплав меди, цинка и свинца. С повышением содержания свинца пластичность немного снижается, но улучшаются антифрикционные свойства за счет мягких частиц свинца, которые служат своеобразной смазкой, и улучшается обрабатываемость резанием, т.к. образуется мелкая и легко отделяющаяся стружка, что позволяет получать поверхность высокой частоты. Структура латуни представляет собой – твердый раствор цинка в меди и частицы свинца. Введение в эти латуни железа повышает температуру рекристаллизации и прочность (таблица 1). Автоматная латунь отличается также хорошей коррозионной стойкостью на воздухе, в пресной и солевой воде. Она легко поддается накатке, гибке и штампованию. Латунь марок ЛЖС58-1-1, ЛС58-1 и ЛС60-1 обрабатывают давлением, ковкой, прокаткой, волочением в холодном и горячем состоянии, а ЛС63-3, ЛС64-2 и ЛС74-3 – только в холодном состоянии.

    Таблица 1. Химический состав и свойства некоторых марок

    studfiles.net

    Увеличение - содержание - цинк

    Увеличение - содержание - цинк

    Cтраница 1

    Увеличение содержания цинка в сплавах приводит к резкому повышению прочности и некоторому улучшению пластичности в результате легирования твердого раствора. Появление в структуре сплавов ин-терметаллидной фазы MgZn2 ведет к дальнейшему упрочнению и снижению пластичности.  [1]

    Увеличение содержания цинка до 39 % приводит к образованию при комнатной температуре а-фазы и сопровождается повышением прочности и пластичности. При дальнейшем увеличении содержания цинка образуются две фазы а, что приводит к интенсивному уменьшению пластичности с одновременным увеличением прочности. При переходе в однофазную область J3 латунь становится весьма-хрупкой, вследствие чего резко снижаются прочность и пластичность.  [2]

    Увеличение содержания цинка в латуни сильно повышает ее склонность к коррозионному растрескиванию. Таким образом, наименее склонны к растрескиванию а-лату-ни и особенно томпак-сплав, содержащий до 20 % цинка. Явление коррозионного растрескивания объясняется большим различием в химической стойкости цинка и меди.  [3]

    Увеличение содержания цинка до определенного предела повышает пластичность и прочность.  [5]

    Увеличение содержания цинка изменяет структуру и свойства латуни.  [6]

    Увеличение содержания цинка повышает пластичность и прочность. Однако возрастание этих свойств происходит до определенного, содержания цинка и достигает максимальных значений: пластичность при 30 - 32 % Zn, а прочность при 40 % Zn. Дальнейшее увеличение содержания цинка снижает прочность и пластичность.  [7]

    Увеличение содержания цинка до 39 % приводит к образованию при комнатной температуре а-фазы и сопровождается повышением прочности и пластичности. При дальнейшем увеличении содержания цинка образуются две фазы а р, что приводит к интенсивному уменьшению пластичности с одновременным увеличением прочности. При переходе в однофазнуюобластьр латунь становится весьма хрупкой, вследствие чего резко снижаются прочность и пластичность.  [8]

    С увеличением содержания цинка прочность латуней повышается. CuZn с решеткой ОЦК, она хрупкая и прочная. Поэтому чем больше в латунях р - фазы, тем они прочнее и менее пластичны.  [9]

    С увеличением содержания цинка пластичность латуни растет, по только до определенного предела: латунь с 33 и более процентами цинка нри деформировании в холодном состоянии растрескивается; 33 % Zn - рубеж роста пластичности, за которым латунь становится хрупкой.  [10]

    С увеличением содержания цинка пластичность латуни растет, но только до определенного предела: латунь с 33 и более процентами цинка при деформировании в холодном состоянии растрескивается, 33 % Zn - рубеж роста пластичности, рубеж, за которым латунь становится хрупкой.  [11]

    С увеличением содержания цинка устойчивость латуни против коррозионного разрушения в среде сероводорода, как правило, повышается.  [12]

    С увеличением содержания цинка ( рис. 57) прочность и пластичность латуни сначала повышаются, а затем уменьшаются. При содержании до 39 % Zn латунь состоит из одной а-фазы. С увеличением содержания цинка до 46 % возникает вторая фаза р, представляющая твердый раствор CuZn. Эта фаза является твердой и хрупкой структурной составляющей.  [14]

    Страницы:      1    2    3    4

    www.ngpedia.ru

    Марки и химический состав латуни

    Состав простых латуней

    Диаграмма состояния системы Cu-Zn и температурные интервалы:1 - нагрева под обработку давлением; 2 - рекристаллизационного отжига; 3 - отжига для уменьшения остаточных напряжений

    Двойные латуни - это сплав меди и цинка, в котором остальные элементы содержатся в качестве примесей. В составе латуни содержание цинка по массе не превышает 40 %, а минимальное его количество - 4 %. Двойные латуни - это преимущественно сплавы с α-структурой (Л96, Л90, Л85, Л68 и др.), которая имеет ГЦК решетку. Кроме α-твердого раствора, медь с цинком образуют ряд промежуточных фаз: β, γ и др. Ближайшая к меди промежуточная β-фаза — это твердый раствор на основе соединения CuZn с ОЦК решеткой. Высокотемпературная β-фаза достаточно пластична, поэтому многие марки латуней при горячей деформации нагревают в однофазную β-область. При понижении температуры до 454°—468°С и в зависимости от концентрации легирующего цинка происходит переход β-фазы в более хрупкую и твердую β'-фазу. γ-фаза представляет собой твердый раствор на основе соединения Cu5Zn8, отличается очень высокой хрупкостью и ее нахождение в конструкционных сплавах меди не допускается.

    Фазовый состав двухкомпонентных (простых) латуней

    В структуре однофазных латуней, в которых содержание цинка близко к пределу растворимости цинка в твердом растворе меди 39%, присутствует небольшое количество неравновесной β-фазы из-за медленно протекающих диффузионных процессов в медно-цинковых сплавах при низких температурах. Такое количество включения β-фазы не оказывают заметного влияния на свойства α-латуней. По механическим и технологическим свойствам двухфазные простые латуни относятся к однофазным α-латуням.

    Влияние примесей на свойства

    Примеси не являются основными легирующими элементами простых латуней, но они влияют на свойства сплавов. Получить сплав без примесных атомов практически невозможно, т. к. посторонние элементы содержатся в сырье для производства меди и цинка. Сверхчистые металлы имеют высокую стоимость и их применение узкоспециализированно и не оправдано для массового производства. Количество примесей контролируется стандартами, что гарантирует механические и технологические свойства марочных сплавов меди.

    Отрицательно влияют на свойства латуней легкоплавкие примеси, которые ограниченно растворяются в медно-цинковых сплавах. Легкоплавкие включения в составе латуни выделяются по границам зерен и ухудшают пластические свойства при горячей деформации. Однофазные α-латуни наиболее чувствительны к таким примесям.

    Примеси, которые не образуют самостоятельных фаз, не влияют отрицательно на механические и технологические свойства латуней.

    • Алюминий находится полностью в твердом растворе и как примесь не ухудшает свойства латуней. Малые добавки алюминия при плавке образуют на поверхности расплава защитную пленку из оксида алюминия. Это препятствует испарению и угару цинка.
    • Никель и марганец в малых концентрациях входят в твердый раствор и слабо влияют на физические, механические и технологические свойства латуней. Никель поднимает температуру рекристаллизации латуней.
    • Железо при комнатной температуре имеет низкую растворимость в медно-цинковом твердом растворе и образует в латунях самостоятельную γFe-фазу. Эта ферромагнитная фаза существенно изменяет магнитные свойства латуней. В составе антимагнитной латуни концентрация железа не превышает 0,03 %. Железо повышает прочностные и технологические качества сплавов, т. к. затрудняет рекристаллизацию и измельчает зерно.
    • Кремний — примесь, которая входит в твердый раствор. Кремний улучшает пайку и сварку латуней, повышает стойкость к коррозионнму растрескиванию.
    • Висмут требует особого контроля, он не растворяется в латунях сплавах в твердом состоянии и создает легкоплавкую эвтектику на границах зерен, которая состоит из чистого висмута. Висмут провоцирует горячеломкость латуней, оказыва более сильное влияние на однофазные. Его концентрация в латунях лимитировано 0,002—0,003%
    • Свинец слабо растворим в медно-цинковых сплавах в твердом состоянии и при затвердевании выделяется в элементарном виде на границах зерен в форме мелких частиц сферической формы. Примеси свинца ухудшают пластичность α-латуней при повышенных температурах. Свинец провоцирует горячеломкость, особенно однофазных латуней, поэтому содержание свинца в двойных α-сплавах не превышает 0,03 %. Добавки свинца в состав латуни улучшают обрабатываемость резанием.
    • Сурьма — вредная примесь в медно-цинковых сплавах. Она ухудшает технологическую пластичность при горячей и холодной обработках давлением. Концентрации сурьмы до 0,1% в двухфазных латунях препятствуют обесцинкованию.
    • Мышьяк растворяется в твердой меди до 5%по массе при температуре 25°С, но в медно-цинковом твердом растворе его растворимость не более 0,1%. Хрупкая промежуточная фаза As2Zn образуется при концентрация мышьяка более 0,5%, Эта фаза выделяется в виде прослоек на границах зерен, что приводит к ломкости латуней. Мышьяк в малых количествах 0,025—0,06 % при микродобавках защищает латуни от коррозионного растрескивания и обесцинкования в морской воде.
    • Фосфор малорастворим в медно-цинковых сплавах при затвердевании. В твердом растворе фосфор образует промежуточную фазу, которая повышает твердость и сильно снижает пластические свойства латуней. Небольшие количества фосфора повышают механические свойства латуней и уменьшают диаметр зерен отливок. Скорость роста зерен в деформированных латунях увеличивается из-за фосфора во время рекристаллизацонного отжига. Медно-цинковые сплавы не нуждаются в раскислении фосфором, т. к. цинк — более сильный раскислитель, чем фосфор В промышленных марках латуней содержание фосфора не превышает 0,005—0,01 %
    Химический состав простых (двойных) латуней
    Марка Массовая доля, % Плот­ность,г/см3 Фазовыйсостав Пример применения
    Элемент Суммапрочихэлементов
    Сuмедь РЬсвинец Feжелезо Sbсурьма Biвисмут Рфосфор Znцинк
    Л96 95,0–97,0 0,03 0,1 0.005 0,002 0,01 Ост. 0,2 8,9 α

    Листы, ленты, полосы, трубы, прутки, проволока для деталей в электротехнике, для медалей и значков

    Л90 88,0–91,0 0,03 0,1 0,005 0,002 0,01 Ост. 0,2 8,7 α
    Л85 84,0–86,0 0,03 0,1 0,005 0,002 0,01 Ост. 0,3 8,7 α
    Л80 79,0–81,0 0,03 0,1 0,005 0,002 0,01 Ост. 0,3 8,7 α

    Листы, ленты, полосы, проволока, художественные изделия, сильфоны, манометрические трубки, гибкие шланги, музыкальные инструменты

    Л70 69,0–71,0 0,05 0,07 0,002 0,002 Ост. 0,2 8,5 α

    Радиаторные ленты, полосы, трубы, теплообменники, музыкальные инструменты, детали, получаемые глубокой вытяжкой

    Л68 67,0–70,0 0,03 0,1 0,005 0,002 0,01 Ост. 0,3 8,5 α

    Проволочные сетки, радиаторные ленты, трубы для теплообменников, детали, получаемые глубокой вытяжкой

    Л63 62,0–65,0 0,07 0,2 0,005 0,002 0,01 Ост. 0,5 8,5 α+β

    Листы, ленты, полосы, трубы, прутки, фольга, проволока, детали, получаемые глубокой вытяжкой

    Л60 59,0–62,0 0,3 0,2 0,01 0,003 0,01 Ост. 1,0 8,4 α+β

    Трубные доски в холодильных установках, штампованные детали, фурнитура

    Состав специальных латуней

    В специальные, многокомпонентные латуни к основному легирующему элементу цинку для улучшения свойств сплава добавляют алюминий, марганец, железо, никель, кремний, Ni, Si, Sn, Pb, As. В состав сплава вводят один или несколько перечисленных элементов совместно. Содержание каждого элемента не превышает 1—3 %.

    Для чего в медно-цинковые сплавы — латуни вводят помимо цинка другие легирующие элементы:
    1. повышение механических (прочностных) свойств;
    2. улучшение коррозионной стойкости;
    3. повышение стойкости при кавитации, антифрикционных свойств, обрабатываемости резанием

    Легирующие элементы Al, Sn, Si, Mn, Ni растворяются в α и β фазах латуней, повышают прочность и твердость латуни, но уменьшают пластичность и вязкость. Алюминий и олово сильнее упрочняют латуни, чем кремний и марганец. Свинец снижает прочность латуней. Комплексное легирование несколькими элементами наибольше упрочняет медно-цинковые сплавы, но уменьшает относительное удлинение по сравнению с двойными сплавами системы Cu-Zn. Добавки железа и марганца до 2—3 %, которые повышают пластичность специальных латуней. Комплексное легирование латуней сохраняет хорошую обрабатываемость давлением при высоких температурах и несколько худшую при низких. Легирующие элементы Al, Mn, Si, Ni увеличивают коррозионную стойкость латуней, а никель повышает стойкость к коррозионному растрескиванию.

    Ферромагнитная фаза с железом γFe кристализируется в специальных латунях ЛАЖ-1-1 и ЛЖМц59-1-1 и создает дополнительные центры кристаллизации. Такие сплавы образуют мелкозернистую литую структуру. Частицы γFe-фазы препятствуют росту зерна при рекристаллизационном отжиге после пластической деформаци. Это свойство используют для получения мелкозернистой структуры деформированных полуфабрикатов.

    Свинец практически не растворяется в медной основе латуней и располагается в виде дисперсных частиц в объеме и на границах зерен . Свинцовые латуни ЛС74-3, ЛС63-3, ЛС59-1 и др. отлично обрабатываются резанием и образуют сыпучую стружку. Свинец улучшает антифрикционные свойства многокомпонентных латуней.

    Влияние легирующих элементов на фазовые границы. Коэффициенты Гийе

    Легирующие элементы в многокомпонентных латунях смещают границы между фазовыми областями α и α+β (39 % Zn) при темперетурах от 450°С и ниже в двойной системе Cu-Zn . Границы двухфазной области α+β' в системе Cu-Zn почти на меняют полжения при понижении температуры. Положение границы α/(α+β') при 450°С соответствует 39% концентрация Zn, а межфазной границы (α+β')/ β' — 46% Zn. По положению этих границ оценивают фазовый состава многокомпонентных латуней. Для этого вводят коэффициент Гийе замены цинка в формулу латуни. Гийе установил, что влияние легирующих элементов на фазовый состав аналогично увеличению или уменьшению концентрации цинка. Коэффициент Гийе показывает, какому содержанию цинка соответствует 1%по массе легирующего элемента степени изменения на фазового состава латуни.

    Коэффициенты Гийе
    Si Al Sn Pb Fe Mn Ni
    10...12 >4...6 2 1 0,9 0,5 -1,4

    Формула для определения кажущегося по структуре содержания цинка X:

    [(A+Σkici)/(A+B+Σkici)]100%

    • А - содержание цинка в сплаве
    • В - содержание меди
    • ci — концентрация i-го элемента, вводимого в латунь
    • ki — коэффициент Гийе для i-го легирующего элемента.

    Изотерма растворимости легирующих элементов в α-латуни при температуре 450°C

    Только никель повышает растворимость цинка в меди. Увеличении содержания никеля в (α + β)-лaтyни уменьшает количество β-фазы, при достаточно высоком содержании Ni сплав становится однофазной α-латунью. Отальные легирующие элементы снижают растворимость цинка в меди и сдвигают границу между фазовыми областями в сторону более низкого содержания цинка. Кремний и алюминий силнее всего снижают растворимость цинка в меди и увеличивают количество β-фазы в специальных латунях. Когда концентрация расчетного цинка в составе латуни 46 % и больше, специальная латунь приобретает однофазную β'-структуру . Железо и свинец не растворимы в медно-цинковых сплавах в твердом состоянии, поэтому коэффициенты Гийе для этих металлов близки к единице, а линии, разделяющие фазовые области , соответствуют границе раздела двухфазных областей с трехфазными: α+γFe/α+β+γFe и α+Pb/α+β+Pb

    Химический состав свинцовых латуней
    Марка Массовая доля, % Расчетнаяплотность,г/см3 Пример применения

    www.metmk.com.ua

    Латунь сплав. Латунь состав. Свойства латуни. Применение латуни. Литейная латунь. Диаграмма состояния медь-цинк.

    Латунь — это двойной или многокомпонентный сплав на основе меди, где основным легирующим элементом является цинк. Латуни могут иметь в своем составе до 45 % цинка. Повышение содержания цинка до 45 % приводит к увеличению предела прочности до 450 МПа. Максимальная пластичность имеет место при содержании цинка около 37 %.

    Бронза сплав. Бронза состав. Бронза оловянная. Алюминиевая бронза. Бериллиевая бронза.

    При сплавлении меди с цинком образуется ряд твердых растворов α, β, γ, ε.

    Диаграмма состояния медь–цинк

    Из диаграммы состояния медь–цинк видно, что в зависимости от состава имеются однофазные латуни, состоящие из α–твердого раствора, и двухфазные (α + β)–латуни.

    По способу изготовления изделий различают латуни деформируемые и литейные.

    Деформируемые латуни маркируются буквой Л, за которой следует число, показывающее содержание меди в процентах, например в латуни Л62 содержится 62 % меди и 38 % цинка. Если кроме меди и цинка, имеются другие элементы, то ставятся их начальные буквы ( О – олово, С – свинец, Ж – железо, Ф – фосфор, Мц – марганец, А – алюминий, Ц – цинк). Количество этих элементов обозначается соответствующими цифрами после числа, показывающего содержание меди, например, сплав ЛАЖ60-1-1 содержит 60 % меди, 1 % алюминия, 1 % железа и 38 % цинка.

    Однофазные α–латуни используются для изготовления деталей деформированием в холодном состоянии. Изготавливают ленты, гильзы патронов, радиаторные трубки, проволоку.

    Для изготовления деталей деформированием при температуре выше 500oС используют (α + β)–латуни. Из двухфазных латуней изготавливают листы, прутки и другие заготовки, из которых последующей механической обработкой изготавливают детали. Обрабатываемость резанием улучшается присадкой в состав латуни свинца, например, латунь марки ЛС59-1, которую называют “автоматной латунью”.

    Латуни имеют хорошую коррозионную стойкость, которую можно повысить дополнительно присадкой олова. Латунь ЛО70-1 стойка против коррозии в морской воде и называется “морской латунью“.

    Добавка никеля и железа повышает механическую прочность до 550 МПа.

    Магний металл. Магниевые сплавы. Литейные магниевые сплавы. Деформируемые магниевые сплавы.Металл титан. Титановые сплавы. Сплавы титана. Титан и его сплавы. Применение титановых сплавов.

    Литейные латуни также маркируются буквой Л. После буквенного обозначения основного легирующего элемента (цинк) и каждого последующего ставится цифра, указывающая его усредненное содержание в сплаве. Например, латунь ЛЦ23А6Ж3Мц2 содержит 23 % цинка, 6 % алюминия, 3 % железа, 2 % марганца. Наилучшей жидкотекучестью обладает латунь марки ЛЦ16К4. К литейным латуням относятся латуни типа ЛС, ЛК, ЛА, ЛАЖ, ЛАЖМц. Литейные латуни не склонны к ликвации, имеют сосредоточенную усадку, отливки получаются с высокой плотностью.

    Латуни являются хорошим материалом для конструкций, работающих при отрицательных температурах.

    www.mtomd.info