5.2. Сплавы меди с цинком или латуни

Д войные или многокомпонентные сплавы меди, в которых основ­ным легирующим элементом является цинк, называют латунями.

В системе Си — Zn образуется шесть твердых растворов: , но практическое применение имеют сплавы, содер­жащие до 45 % цинка.

На рис. 138, а приведена левая часть диаграммы состояния Си — Zn, включающая область однофазных ( )- и двухфазных ( )-латуней .

Однофазная -латунь представляет собой твердый раствор цинка в меди с решеткой ГЦК и может содержать до 39 % цинка. Однофазная -латунь характеризуется высокой пластичностью. При содержании более 39 % Zn в структуре появляется хрупкая -фаза, представляющая собой твердый раствор с решеткой ОЦК на базе электронного соединения CuZn.

Существует две модификации -фазы: выше 454—486 °С устой­чива гомогенная пластичная -фаза, имеющая неупорядоченное расположение атомов. Ниже этих температур — более твердая и хрупкая '-фаза, характеризующаяся упорядоченным располо­жением атомов меди и цинка.

Двухфазные ( )-латуни могут содержать до 45 % цинка. Так как Р'-фаза, существующая при комнатной температуре, имеет большую хрупкость и твердость, то двухфазные латуни менее пластичны и более прочны.

Влияние химического состава на свойства латуней приведены на рис. 138, б. В отличие от равновесного состояния '-фаза практически появляется уже при концентрации цинка 30 %. П оэтому в сплавах, содержащих менее 30 % цинка, увеличение его кон­центрации повышает и прочность, и пластичность.

Затем пластичность начинает уменьшаться, а после появления в структуре значительных количеств '-фазы происходит резкое падение пластичности. Прочность растет до 45 %, а потом также резко падает. При дальнейшем увеличении содержания цинка (области , + , и т. д.) свойства сохраняют свои низкие значения.

Л атуни обычно хорошо обрабатываются давлением. Однофаз­ные -латуни высокопластичны и хорошо деформируются в холод­ном состоянии. Двухфазные ( )-латуни лучше деформи­руются при нагреве выше температуры -превращения. Обычно их деформируют при температуре несколько выше 700 °С.

По технологическим признакам различают литейные и де­формируемые латуни.

В табл. 19 приведен химический состав и механические свой­ства некоторых марок латуни.

-латуни редко легируют дополнительно другими элементами; они представляют собой обычно двойные сплавы меди с цинком. Марки этих латуней Л62, Л68, Л80, Л90, где цифры показывают содержание меди. Цинк дешевле меди. Чем больше цинка в ла­туни, тем ниже ее стоимость. Из однофазных -латуней холодным деформированием изготовляют ленты, гильзы патронов, трубки теплообменников, проволоку, -латуни с содержанием меди более 90 % (Л90, Л96) имеют цвет золота и применяются для ювелир­ных и декоративных изделий. Их называют томпаком.

( )-латуни легируют дополнительно Al, Fe, Ni для уве­личения прочности, а также для улучшения обрабатываемости на станках. Высокими коррозионными свойствами обладают латуни, легированные оловом ЛО70-1, ЛО62-1 и называемые морскими латунями. Наибольшей прочностью обладают латуни, дополнительно легированные алюминием, железом, марган­цем.

Отрицательным свойством деформированных латуней, содер­жащих более 20 % цинка, является склонность к растрескиванию при вылеживании во влажной атмосфере, содержащей следы аммиака. «Сезонное растрескивание» обусловлено коррозией по границам зерен в местах неравномерной концентрации примесей. С целью снижения этого дефекта после деформации латуни под­вергают отжигу при температурах ниже температуры рекристал­лизации (обычно около 250 °С).

Из деформируемых латуней изготовляют трубы, прутки, по­лосы, проволоку. Литейные латуни отливают в землю, в кокиль и идут они на изготовление арматуры и деталей для судостроения, гаек нажимных болтов для сложных условий работы, втулок, вкладышей и подшипников.