Основные сведения о латуни
Латунь - сплав меди с цинком (от 5 до 45%). Латунь с содержанием от
5 до 20% цинка называется красной (томпаком), с содержанием 20–36%
цинка — желтой. На практике латуни, в которых содержание цинка
превышает 45%, практически не используются.
Цинк более дешевый материал по сравнению с медью, поэтому его
введение в сплав одновременно с повышением механических,
технологических и антифрикционных свойств, приводит к снижению
стоимости - латунь дешевле меди. Электропроводность и
теплопроводность латуни ниже, чем меди.
По сравнению с медью латунь обладают более высокой прочностью и
коррозионной стойкостью. Простые латуни обозначают буквой Л и
цифрой, показывающей содержание меди в процентах. В специальных
латунях после буквы Л пишут заглавную букву дополнительных
легирующих элементов и через тире после содержания меди указывают
содержание легирующих элементов в процентах. Латуни разделяют на
литейные и деформируемые. Латуни, за исключением свинцовосодержащих,
легко поддаются обработке давлением в холодном и горячем состоянии.
Все латуни хорошо паяются твердыми и мягкими припоями.
Коррозионная стойкость латуней в атмосферных условиях оказывается
средней между стойкостью элементов, образующих сплав, т.е. цинка и
меди. Латунь, содержащая более 20% цинка, склонна к растрескиванию
при вылеживании во влажной атмосфере (особенно, если присутствуют
следы аммиака). Этот эффект часто называют «сезонное
растрескивание». Наиболее заметен он в деформированных изделиях,
поскольку коррозия распространяется по границам зерен. Для
устранения этого явления после деформации латунь подвергают отжигу
при 240 - 260 (°C).
Латуни обладают высокими технологическими свойствами и применяются в
производстве различных мелких деталей, особенно там, где требуются
хорошая обрабатываемость и формуемость. Из них получают хорошие
отливки, так как латунь обладают хорошей текучестью и малой
склонностью к ликвации. Латуни легко поддаются пластической
деформации - основное их количество идет на изготовление катанных
полуфабрикатов - листов, полос, лент, проволоки и разных профилей.
Латуни обладают сравнительно высокими механическими свойствами и
удовлетворительной коррозионной устойчивостью и, будучи наиболее
дешевыми из медных сплавов, имеют широкое распространение во многих
отраслях машиностроения.
Латунь подразделяют на двойные и многокомпонентные. Двойные
медно-цинковые сплавы - простые или двойные латуни,
многокомпонентные - специальные латуни. Двойные латуни, содержащие
88 - 97% меди, называют томпаком, а содержащие 79 - 80% меди -
полутомпаком. Название специальных латуней дается по дополнительному
легирующему элементу (кроме цинка), например, латунь, содержащую,
кроме цинка, алюминий, называют алюминиевой латунью и т.п. По
технологическому принципу различают деформируемые и литейные латуни.
Полуфабрикаты из деформируемых латуней изготовляют в мягком
(отожженным), полутвердом (обжатие 10-30%), твердом (обжатие более
30%) и особотвердом (обжатие боле 50%) состоянии. Литейные латуни
выплавляют как из первичных, так и из вторичных металлов (вторичные
латуни).
В качестве дополнительных легирующих добавок в специальные латуни
вводят алюминий, кремний, олово, никель, марганец, железо и свинец.
Указанные добавки (кроме свинца) повышают коррозионную стойкость,
прочность, жидкотекучесть, измельчают зерно латуни; свинец сильно
улучшает обрабатываемость резанием.
Латуни, содержащие более 20% цинка, в деформированном состоянии
склонны к коррозионному (самопроизвольному) растеканию при хранении.
Для предупреждения растекания изделия, изготовленные из латуни,
следует подвергать низкотемпературному отжигу при 250 - 300 °С.
Двухкомпонентные латуни («Простые») - состоят только из меди, цинка
и, в незначительных количествах, примесей.
Для двухкомпонентной латуни особое значение имеет фазовый состав
сплава. Предел растворимости цинка в меди при комнатной температуре
равен 39%. При повышении температуры он снижается и при 905 °C
становится равным 32%. По этой причине латуни, содержащие цинка
менее 39%, имеют однофазную структуру (a-фаза) твердого раствора
цинка в меди. Их называют α-латунями. Если в расплав ввести больше
цинка, то он не сможет полностью раствориться в меди, и после
затвердевания возникнет вторая фаза — (β-фаза). β-фаза очень хрупка
и тверда, поэтому двухфазные латуни имеют более высокую прочность и
меньшую пластичность, чем однофазные.
При увеличении концентрации цинка до 30% возрастают одновременно и
прочность, и пластичность. Затем пластичность уменьшается, вначале
за счет усложнения твердого раствора, затем происходит резкое ее
понижение, так как в структуре сплава появляется хрупкая β-фаза.
Прочность увеличивается до концентрации цинка около 45%, а затем
уменьшается так же резко, как и пластичность.
Большинство латуней хорошо обрабатывается давлением. Особенно
пластичны однофазные латуни. Они деформируются при низких и при
высоких температурах. Однако в интервале 300 - 700 (°C)
существует зона хрупкости, поэтому при таких температурах латуни не
деформируют.
Особенностью обработки латуней давлением является то, что для
обработки в холодном состоянии (тонкие листы, проволока,
калиброванные профили) используют α-латунь с содержанием цинка до
32%, так как она при комнатной температуре имеет высокую
пластичность и малую прочность. При повышении температуры до 300-700
°C
ее пластичность уменьшается, поэтому в горячем состоянии ее не
обрабатывают. Для этой цели используют или β -латунь с большим
содержанием цинка (до 39%), способную переходить при нагреве в
двухфазное состояние α + β, либо (α + β)-латунь.
Марка латуни составляется из буквы «Л», указывающей тип сплава -
латунь, и двузначной цифры, характеризующей среднее содержание меди.
Например, марка Л80 - латунь, содержащая 80% меди и 20% цинка
Многокомпонентные латуни («Специальные») - кроме меди и цинка
присутствуют дополнительные легирующие элементы.
Количество марок многокомпонентных латуней больше, чем
двухкомпонентных. Наименование специальной латуни отражает ее
состав. Так, если она легирована железом и марганцем, то ее называют
«Железомарганцевой», если алюминием — «Алюминиевой» и т.д.
Марку этих латуней составляют следующим образом: первой, как в
простых латунях, ставится буква Л, вслед за ней - ряд букв,
указывающих, какие легирующие элементы, кроме цинка, входят в эту
латунь; затем через дефисы следуют цифры, первая из которых
характеризует среднее содержание меди в процентах, а последующие -
каждого из легирующих элементов в той же последовательности, как и в
буквенной части марки. Порядок букв и цифр устанавливается по
содержанию соответствующего элемента: сначала идет тот элемент,
которого больше, а далее по нисходящей. Содержание цинка
определяется по разности от 100%. Например, марка ЛАЖМц66-6-3-2
расшифровывается так: латунь, в которой содержится 66% Cu, 6%A 1,3%
Fe и 2% Mn. Цинка в ней 100-(66+6+3+2)=23%.
Основными легирующими элементами в многокомпонентных латунях
являются алюминий, железо, марганец, свинец, кремний, никель. Они
по-разному влияют на свойства латуней.
Марганец повышает прочность и коррозионную стойкость, особенно в
сочетании с алюминием, оловом и железом.
Олово повышает прочность и сопротивление коррозии в морской воде.
Латуни, содержащие олово, часто называют морскими латунями.
Никель повышает прочность и коррозионную стойкость в различных
средах.
Свинец ухудшает механические свойства, но улучшает обрабатываемость
резанием. Им легируют (добавляя в состав 1-2%) латуни, которые
подвергаются механической обработке на станках-автоматах. Поэтому
эти латуни называют автоматными.
Кремний ухудшает твердость, прочность. При легировании и кремнием и
свинцом повышаются антифрикционные свойства латуни и она может
служить заменителем более дорогих, например оловянных бронз,
применяющихся в подшипниках скольжения.
Латуни по сравнению с бронзой обладают менее высокими прочностью,
коррозионной стойкостью и антифрикционными свойствами. Они весьма
стойки на воздухе, в морской воде, растворах большинства
органических кислот, углекислых растворах.
Применение латуней
Двойные деформируемые латуни
Л96 - используется для изготовления радиаторных и капиллярных трубок
Л90 - для деталей машин, приборов теплотехнической и химической
аппаратуры, змеевиков, сильфонов и др.
Л85 - для деталей машин, приборов теплотехнической и химической
аппаратуры, змеевиков, сильфонов и др.
Л80 - для деталей машин, приборов теплотехнической и химической
аппаратуры, змеевики, сильфоны и др.
Л70 - для гильз химической аппаратуры
Л68 - для штампованных изделий
Л63 - для гаек, болтов, деталей автомобилей, конденсаторных труб
Л60 - для толстостенных патрубков, гаек, деталей машин.
Многокомпонентные деформируемые латуни
ЛА77-2 - для конденсаторных труб морских судов
ЛАЖ60-1-1 - для детали морских судов
ЛАН59-3-2 - для детали химической аппаратуры,
электромашин, морских судов
ЛЖМа59-1-1 - для вкладышей подшипников, деталей
самолетов, морских судов
ЛН65-5 - для манометрических и конденсаторных
трубок
ЛМц58- 2 - для гаек, болтов, арматуры, деталей
машин
ЛМцА57- 3-1 - для деталей морских и речных судов
Л090-1 - для конденсаторных труб
теплотехнической аппаратуры
Л070-1 - то же
Л062-1 - то же
Л060-1 - для конденсаторных труб
теплотехнической аппаратуры
ЛС63-3 - для деталей часов, втулкок
ЛС74-3 - то же
ЛС64-2 - для полиграфических матриц
ЛС60-1 - для гаек, болтов, зубчатых колес,
втулок
ЛС59-1 - для гаек, болтов, зубчатых колес,
втулок
ЛС59-1В - то же
ЛЖС58-1-1 - для деталей, изготовляемых резанием
ЛК80-3 - для коррозионностойких деталей машин
ЛМш68-0,05 - для конденсаторных труб
ЛАМш77-2-0,05 - то же
ЛОМш70-1-0,05 - то же
ЛАНКМц75- 2- 2,5- 0,5- 0,5 - для пружин, манометрических труб
Литейные латуни
ЛЦ16К4 - для деталей арматуры
ЛЦ23А6ЖЗМц2 - для массивных червячных винтов, гаек
нажимных винтов
ЛЦЗОАЗ - для коррозионно-стойких деталей
ЛЦ40С - для литых деталей арматуры, втулкок,
сепараторов, подшипников
ЛЦ40МцЗЖ - для деталей ответственного назначения,
работающие при температуре до 300 °С
ЛЦ25С2 - для штуцеров гидросистем автомобилей
