Латунь
Латуні. Загальні характеристики.
Латунь - це подвійний або багатокомпонентний сплав на основі міді, де основним легуючим елементом є цинк іноді з додаванням олова, нікелю, свинцю, марганцю, заліза та інших елементів.
Діаграма стану Cu – Zn
Мідь з цинком утворюють крім основного α - розчину ряд фаз електронного типу β, γ, ε. Найбільш часто структура латуней складається з α - або α + β '- фаз: α-фаза - твердий розчин цинку в міді з кристалічним гратами міді ГЦК, а β' - фаза - упорядкований твердий розчин на базі електронного з'єднання Cu5Zn8 з гратами ОЦК
При високих температурах β-фаза має невпорядковане розташування атомів і широку область гомогенності. У цьому стані β-фаза пластична. При температурі нижче 454-468 ° С розташування атомів міді і цинку в цій фазі стає впорядкованим, і вона позначається β '. Фаза β 'на відміну від β-фази є більш твердої і крихкої; γ - фаза являє собою електронний з'єднання Cu5Zn8.
Однофазні латуні характеризуються високою пластичністю; β - фаза дуже тендітна і тверда, тому двофазні латуні мають більш високу міцність і меншу пластичність, ніж однофазні. Вплив хімічного складу на механічні властивості відпалених латуней: При вмісті цинку до 30% зростають одночасно і міцність, і пластичність. Потім пластичність зменшується, спочатку за рахунок ускладнення a - твердого розчину, а потім відбувається різке її зниження в зв'язку з появою в структурі тендітної β - фази. Міцність збільшується до вмісту цинку близько 45%, а потім зменшується так само різко, як і міцність. Більшість латуней добре обробляється тиском. Особливо пластичні однофазні латуні. Вони деформуються при низьких і при високих температурах. Однак в інтервалі 300-700 (° C) існує зона крихкості, тому при таких температурах латуні не деформується. Двох фазні латуні пластичні при нагріванні вище температури β - перетворення, особливо вище 700 (° C), коли їх структура стає однофазної (β - фаза). Для підвищення механічних властивостей і хімічної стійкості латуней в них часто вводять легуючі елементи: алюміній, нікель, марганець, кремній і т. д.
Порядок маркування
Прийнята таке маркування. Сплав латуні позначають буквою «Л», після чого слідують букви основних елементів, що утворюють сплав. У марках деформованих латуней перші дві цифри після букви «Л» вказують середній вміст міді у відсотках. Наприклад, Л70 - латунь, що містить 70% Cu. У разі легованих деформівних латуней вказують ще букви і цифри, які збагачують назву і кількість легуючого елемента, ЛАЖ60-1-1 означає латунь з 60% Cu, леговану алюмінієм (А) в кількості 1% і залізом в кількості 1%. Вміст Zn визначається по різниці від 100%. У ливарних латунях середній вміст компонентів сплаву в процентах ставиться відразу після букви, що позначає його назву. Наприклад, латунь ЛЦ40Мц1,5 містить 40% цинку (Ц) і 1,5% марганцю (Мц).
Латуні - подвійні і багатокомпонентні мідні сплави, в яких основний легуючий компонент - цинк. У порівнянні з міддю латуні мають більш високу міцність, корозійну стійкість, ливарні властивості і температурою рекристалізації. Це найбільш дешеві мідні сплави. Латуні широко застосовують в машинобудуванні і багатьох галузях промисловості.
Подвійні (прості) латуні, що містять 88-97% Сі, називають томпаком, а містять 79-86% Сі -полутомпаком. За структурою виділяють α -латунями, (α + β) -латунями і β -латунями, причому α- і (α + β) -латунями пластичні в холодному і гарячому стані, β-латуні тільки при високих температурах. На мал. 11 показана залежність властивостей мідно-цинкових сплавів від складу.
Мідно-цинкові сплави, леговані одним або декількома елементами, називають спеціальними латунями. Найменування таких латуней дається по легуючим елементам, наприклад, латунь, що містить свинець, називають свинцевою. Прості латуні маркують буквою Л, за яку пишуть вміст міді в %. У спеціальних латунях після букви Л пишуть велику літеру додаткових легуючих елементів і через тире після змісту міді вказують вміст вводяться елементів у відсотках. Залежно від способу обробки латуні поділяють на деформовані і ливарні. Останні можуть виготовлятися із вторинної сировини (вторинні ливарні латуні). З деформованих латуней виготовляють листи, стрічки, смуги, прутки. труби, дріт і поковки; з ливарних фасонні виливки.
 |
Мал. 1 Залежність характеристик механічних властивостей мідно-цинкових сплавів від вмісту цинку (вихідний матеріал - зразки, деформовані на 40%) |
Основні легуючі елементи в спеціальних латунях - алюміній, залізо, кремній, марганець, миш'як, нікель, олово, свинець. Алюміній, а також нікель і олово підвищують міцність, корозійну стійкість латуні на повітрі, в морській атмосфері і морській воді, а також покращує антифрикційні властивості. Залізо подрібнює зерно, підвищує температуру рекристалізації і твердість латуні. Кремній підвищує міцність, корозійну стійкість, антифрикційні властивості, а марганець - жаростійкість латуні. Миш'як оберігає латунь від обесцінькуваню в агресивних прісних водах при кімнатній і підвищених температурах. Добавки нікелю, миш'яку і заліза до алюмінієвих латуням підвищують їх стійкість до лугів і розбавлених кислот. Свинець, практично не розчинний в мідній основі, розташовується у вигляді дисперсних частинок в обсязі зерен і по їх кордонам. Свинець - своєрідна мастило, що зменшує знос інструменту при обробці різанням латуні. Дрібна, легко відділяється стружка, що утворюється при механічній обробці, дозволяє отримувати поверхню оброблюваних виробів високої чистоти.
Оброблюваність мідних сплавів оцінюється у відсотках по відношенню до оброблюваної латуні марки ЛС 63-3, яка приймається за 100%.
Латуні, за винятком свинцовоутримуючих, легко піддаються обробці тиском в гарячому і холодному стані. Всі вони добре паяются твердими і м'якими припоями і легше зварюються, ніж мідь. Слід мати на увазі, що латуні, що містять більше 15% цинку в холодно-деформованому стані, в тому числі і після обробки різанням, схильні до мимовільного корозійного розтріскування при зберіганні, особливо у вологій атмосфері, що містить сірчисті гази або аміак. Для запобігання розтріскування латунні напівфабрикати і вироби піддають низькотемпературного відпалу (250-300 ° С), при якому зменшуються залишкові напруги, але не знижується їх міцність. Латунь, за винятком марки ЛАНКМц 75-2-2,5-0,5-0,5, зміцнюються деформаційних наклепом. Латунь останньої марки - єдиний дисперсно-твердий сплав, зміцнюючих в результаті загартування і старіння.
Плоский прокат випускають в м'якому (отожженном), напівтвердих (обтиснення 10-30%), твердому (обтиснення 30-50%) і особотвердому (обтиснення більше 60%) стані.
