Латуни (ГОСТ 15527-2004)

Латунями называют двойные или многокомпонентные сплавы на основе меди, в которых основным легирующим элементом является цинк. Практическое применение имеют медные сплавы с содержанием цинка до 45 %. Диаграмма состояния Cu-Zn приведена на рис. 3.4.

Медь с цинком образует α-твердый раствор цинка в меди с максимальной растворимостью цинка 39 %, а также высокотвердые и хрупкие фазы β, γ, ε, которые являются твердыми растворами на базе электронных соединений: β - CuZn, γ – Cu₅Zn; ε -CuZn₃.

Рис.3.4. Диаграмма состояния Cu - Zn

В зависимости от содержания цинка различают однофазные α - латуни и двухфазные α + β^'-латуни.

Однофазные латуни (до 39 % Zn) находят применение для изготовления деталей деформированием в холодном состояния, так как они имеют хорошую пластичность (рис.3.5). Из них изготавливаются ленты, радиаторные трубки, проволока, гильзы патронов.

Двухфазные α + β^' -латуни, содержащие цинк от 39 до 45 %, используются для изготовления деталей из отливок обработкой резанием или деформированием при температуре выше 500 °С, так как эти латуни имеют низкую пластичность в холодном состоянии (рис. 3.5). Нагрев приводит к превращениюβ^'- фазы в β - фазу с неупорядоченным расположением атомов и более высокой пластичностью.

Рис. 3.5. Влияние цинка на механические свойства меди

Из двухфазных α + β^' - латуней изготавливают листы, прутки и другие заготовки, из которых последующей механической обработкой получают детали.

При содержании цинка более 45 %в латуни присутствует только β^' - твердый раствор. β^' - латуни обладают максимальной прочностью (σ_b = 420 МПа), но практического применения не находят ввиду очень низкой пластичности (δ = 7 %).

Увеличение содержания цинка повышает прочность (до 45 % Zn)ипластичность (до 37 % Zn) – рис. 3.5, удешевляет латуни, улучшает их обрабатываемость резанием, способность прирабатываться ипротивостоять износу. Вместе с тем, уменьшается теплопроводность иэлектропроводность, которые составляют 20 - 50 %от характеристики меди.

Латуни маркируются буквой Л и последующим числом, показывающим содержание меди в процентах, например, в сплаве Л62 имеется 62 % Сu и 38 % Zn. При наличии других элементов после буквы Л ставятся буквы, являющиеся начальной буквой элементов (О – олово, А – алюминий, К – кремний, С – свинец, Н – никель, Мц – марганец, Ж – железо). Количество этих элементов обозначается цифрами.

Присутствующие в латуни элементы повышают твердость и снижают пластичность латуней, особенно однофазных. Двухфазные латуни нередко легируют Аl, Fe, Ni, Si, Мn, Рbи другими элементами. Такие латуни называют специальными или многокомпонентными.

Так, свинец облегчает обрабатываемость резанием и улучшает антифрикционные свойства (ЛC 59-1). Алюминий повышает прочность, твердость и коррозионную стойкость латуни (ЛA 77-2). Кремний улучшает жидкотекучесть, свариваемость и способность к деформация (ЛК 80-3).

Никель повышает растворимость цинка в меди и улучшает механические свойства (ЛН 65-5). Олово повышает сопротивление коррозии в морской воде (ЛО 70-1 – морская латунь).

Все латуни по технологическому признаку подразделяются на деформируемые, из которых изготавливают листы, ленту, трубы, проволоку (ЛАЖ 60-1-1, ЛЖМц 59-1-1, ЛC 59-1) и литейные для фасонного литья (ЛК 80-ЗЛ, ЛАЖМц 66-6-3-2, ЛКС 80-3-3), из которых изготавливают детали в судостроении и общем машиностроении.

На рис. 3.6 приведена микроструктура латуни ЛC 59-1. Эта латунь содержит 59 % Сu, 1 % Рb и 40 % Zn. В соответcтвии с содержанием цинка латунь ЛC 59-1 относится к двухфазным. Она содержат в структуре α-твердый раствор и β^'-твердый раствор и называется автоматной латунью, так как хорошо обрабатывается резанием, чему способствует присутствующий свинец. Механические свойства латуни ЛC 59-1: в мягком состоянии (после отжига) – σ_b = 400 MПa; δ = 45 %; в твердом состоянии (после наклепа) – σ_b = 650 МПа, δ = 5 %.

Рис.3.6. Микроструктура латуни ЛC 59-1

Существует и другая маркировка, используемая для литейных латуней. В соответствии с ГОСТ 17711-93 литейные латуни обозначаются подобно легированным сталям, где количество каждого легирующего элемента приводится непосредственно после его буквенного обозначения. Например, латунь ЛЦ23А6Ж3Мц2 содержит 23 %Zn, 6 % Al; 3 %Fe, 2 % Mn и остальное медь.

Бронзы

Бронзами называют сплавы меди с различными элементами, в числе которых, но только наряду с другими, может быть и цинк. Название бронзам дают по основным элементам. Так, их подразделяют на оловянные, свинцовые, алюминиевые, кремнистые, бериллиевые и др.

Бронзы маркируются буквами Бр ( бронза), за которыми следуют буквы, а затем цифры, обозначающие название и содержание в процентах легирующих элементов. Например, Бр.О4Ц2С2,5 содержит 4 % Sn, 2 % Zn, 2,5 % Рb . Сплавы меди с никелем имеют названия: мельхиоры; куниали; нейзильберы.