Структура латуней

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

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

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

        Свинцовые латуни имеют структуру (α +Pb) или (α+β+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

 

 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 β-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 (300-370^оС) ползучесть латуней при  высоких температурах меньше, чем у меди.      В зоне средних температур (200-600^оС ) 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 поГОСТ 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.