Строение Латуни

Обычно все многокомпонентные латуни делят на две группы по способу изготовления изделия из них – обрабатываемые давлением и литейные.

СПЛАВЫ МЕДНО-ЦИНКОВЫЕ (ЛАТУНИ), ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ ДАВЛЕНИЕМ

ГОСТ 15527-2004 распространяется на медно-цинковые сплавы — латуни, обрабатываемые давлением, предназначенные для изготовления полуфабрикатов.

В зависимости от числа компонентов различают простые (двойные) и специальные (многокомпонентные) латуни. Строение и свойства простых латуней зависят от содержания в них цинка.

Латуни, содержащие до 39% цинка, имеют однофазную структуру (а), представляющую собой твёрдый раствор цинка в меди. Такие латуни пластичны, хорошо обрабатываются давлением в горячем и холодном состоянии. Латуни, содержащие 40-45% цинка, имеют двухфазную структуру (а + (5); р-фаза представляет собой твёрдый раствор на основе химического соединения CuZn. Латуни, имеющие двухфазную структуру, обладают повышенной твёрдостью, хорошо обрабатываются давлением в горячем состоянии, но в холодном состоянии пластичность их невелика.

Двойные латуни марок Л96, Л90 и Л85, имеющие наибольшую массовую долю меди (84-97%), называются томпаками.

Томпак Л96 обладает высокой коррозионной стойкостью, не подвержен коррозионному растрескиванию, обладает достаточно хорошими литейными и механическими свойствами. По своим технологическим свойствам близок к чистой меди (хорошо обрабатывается давлением в горячем и холодном состоянии). Томпак Л90 кроме свойств, присущих латуни марки Л96, имеет хорошую свариваемость со сталью при совместной горячей прокатке, отличается золотистым цветом, хорошо воспринимает эмалирование.

Латунь, имеющая массовую долю меди 79-81%, называется полутомпаком (Л80). Она несколько дешевле томпаков, обладает хорошими литейными и механическими свойствами, достаточной коррозионной стойкостью и отличной обрабатываемостью давлением в горячем и холодном состоянии.

Латуни марок Л70 и Л68 обладают хорошими механическими и технологическими свойствами. Они успешно применяются для изготовления изделий холодной штамповкой и глубокой вытяжкой. Сплавы устойчивы в отношении общей коррозии, но подвержены коррозионному растрескиванию.

Достаточно хорошими механическими и технологическими свойствами обладает латунь марки Л63, которая, как и сплав Л68, наиболее широко применяется в технике.

Двухфазная простая латунь марки Л60 - самая дешёвая из двойных латуней. Она хорошо обрабатывается давлением в горячем состоянии.

Большую группу медно-цинковых сплавов составляют специальные (многокомпонентные) латуни, легированные одним или несколькими элементами, определяющими название латуней: алюминиевые, никелевые, марганцевые, оловянные и др.

Специальные латуни имеют лучшие механические и технологические свойства, более высокую коррозионную стойкость, чем простые медно-цинковые сплавы.

Алюминиевые латуни (марки ЛА77-2; ЛА77-2у; ЛАМш77-2-0,05; ЛАМш77-2-0,04; ЛАЖ60-1 -1; ЛАН59-3-2) имеют повышенные механические и антикоррозионные свойства по сравнению с двойными латунями (с такой же массовой долей цинка). Добавка никеля, железа и мышьяка к алюминиевым латуням повышает их стойкость к щелочам и разбавленным кислотам, дополнительно упрочняет сплав. Недостатки алюминиевых латуней — подверженность коррозионному растрескиванию, ухудшение паяемости.

Марганцевая латунь (марка ЛМц58-2) характеризуются более высокой прочностью, твердостью и коррозионной стойкостью (в морской воде, перегретом паре, хлоридах и т.д.).

Латунь железомарганцевая марки ЛЖМц59-1-1 вследствие мелкозернистой структуры (железо способствует размельчению зерна) обладает высокой прочностью и вязкостью. Она имеет хорошие антифрикционные свойства и повышенную коррозионную стойкость в атмосферных условиях и морской воде.

Оловянные латуни (марки ЛО90-1, ЛО70-1, Л062-1, ЛО60-1) имеют повышенную коррозионную стойкость, особенно в морской воде. По этой причине их называют «морскими» латунями. Добавление мышьяка предохраняет оловянные латуни от обесцинкования, что еще более увеличивает их коррозионную стойкость.

Особенность свинцовых латуней (марки ЛС74-3, ЛС64-2, ЛС63-3, ЛС59-1, ЛС58-3, ЛС58-2 и др.) — хорошая обрабатываемость резанием и высокие антифрикционные свойства.

Кремнистые латуни (марки ЛКБО62-0,2-0,04-0,5; ЛОК59-1-0,3) обладают более высокой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях и в морской воде, чем простые латуни. Они также более устойчивы к коррозионному растрескиванию. Кремнистые латуни отлично обрабатываются давлением в горячем и холодном состоянии, хорошо свариваются и паяются.

Мышьяковые латуни (марки ЛМш68-0,05 и др.) обладают высокой коррозионной стойкостью в морской и агрессивной пресной воде при комнатной и повышенных температурах.

Многокомпонентная латунь (марка ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5) — единственный дисперсионно твердеющий сплав на основе системы Cu—Zn, в котором сочетаются высокая пластичность в закалённом состоянии и высокие прочностные и упругие свойства после старения.

Все другие латуни упрочняются деформационным наклепом (пластической деформацией в холодном состоянии).

Плоский прокат выпускают в мягком (отожженном), полутвёрдом (степень обжатия 10-30%), твёрдом (степень обжатия 30-50%) и особо твёрдом (степень обжатия более 60%) состоянии.

Для снятия внутренних напряжений, полученных при холодной обработке давлением, латуни подвергаются рекристаллизационному отжигу при температуре 600-700 °С. При этом снижаются прочность и твёрдость латуней, но повышается их пластичность.

Латуни, содержащие более 20% цинка (как простые, так и специальные), в холоднодеформированном состоянии (в том числе и после обработки резанием) склонны при хранении к самопроизвольному растрескиванию, особенно во влажной атмосфере, содержащей сернистые газы и аммиак. Растрескивание называют сезонным, потому что оно зависит от влажности атмосферы и проявляется не одинаково интенсивно в различные времена года. Для предохранения от растрескивания латунные полуфабрикаты и изделия подвергают низкотемпературному отжигу (250-300 °С), при котором уменьшаются или полностью снимаются внутренние напряжения, а механические свойства сплава не изменяются.

СПЛАВЫ МЕДНО-ЦИНКОВЫЕ (ЛАТУНИ) ЛИТЕЙНЫЕ

ГОСТ 1771 1-93 устанавливает марки медно-цинковых сплавов (латуней) в отливках.

Широкое применение латуней в технике объясняется их хорошими литейными свойствами, высокими механическими и антикоррозионными свойствами, относительно низкой стоимостью.

Латуни обладают незначительной склонностью к газонасыщению, что обеспечивает получение плотных отливок. Это объясняется низкой температурой кипения и высокой упругостью паров цинка. Цинк частично испаряется в процессе плавки и оказывает раскисляющее воздействие на сплав.

Вследствие близкого расположения линий ликвидуса и солидуса в системе Сu—Zn (предельный температурный интервал кристаллизации не превышает 50-60 °С ) латуни обладают хорошей жидкотекучестью, незначительной склонностью к ликвации, небольшой усадкой.

Латуни дешевле большинства марок литейных бронз. Они превосходят оловянные бронзы по механическим свойствам и почти не уступают в этом отношении алюминиевым бронзам.

Литейные латуни имеют и недостатки. При плавке происходят потери значительного количества цинка из-за его летучести, что приводит к необходимости применять защитные флюсы.

При кристаллизации в отливках образуются крупные сосредоточенные усадочные раковины. Для выведения этих раковин необходимы большие прибыли, что ведёт к значительным потерям металла в отходы. По сравнению с бронзами латуни имеют более низкую коррозионную стойкость в некоторых средах (например, в морской воде), связанную с обесцинкованием латуни в коррозионной среде. Уступают латуни бронзам и по антифрикционным свойствам.

Основные легирующие компоненты латуней — алюминий, кремний, марганец, свинец, железо.

Значительно повышает литейные свойства латуней кремний. Кремнистая латунь марки ЛЦ16К4 обладает наилучшей жидкотекучестью не только среди латуней, но и среди оловянных бронз. Повышает жидкотекучесть латуней и алюминий. Марганец же, наоборот, повышая прочность и антикоррозионные свойства латуней, несколько снижает их жидкотекучесть.

Действие свинца и железа аналогично влиянию их на деформируемые латуни: железо измельчает структуру сплава, а свинец улучшает обрабатываемость резанием и антифрикционные свойства.

Хороший результат дает комплексное легирование латуней, что улучшает их литейные, механические свойства и коррозионную стойкость.

Механические свойства отливок зависят от способа литья. Наилучший комплекс механических свойств получается при литье в кокиль.