Каталог
  

Химический состав латуни


Химический состав латуни: сплавы, их составы, виды и отличия

Латунь – это сплав на основе цинка и меди. Процентное содержание цинка в сплаве может быть 5 — 45%. Цинк, в отличие от меди, дешевле, именно поэтому введение его в состав не только повышает технологические, антифрикционные и механические свойства сплава, но еще и снижает ее стоимость.

Свойства латуни

Сплавы латуни отлично поддаются обработке давлением. Механические показатели довольно высокие, но вот стойкость к коррозии удовлетворительная. Если сравнивать отличительные особенности латуни с бронзой, то ее антифрикционные свойства, устойчивость к коррозии и прочность ниже. Сплавы не очень устойчивы в соленой воде, на воздухе, растворах большинства органических кислот и углекислых растворах.

Латунь в отличие от меди имеет лучшую стойкость к коррозии. Но с повышением температуры увеличивается и скорость коррозии. Тем боле, заметен такой процесс в изделиях с тонкими стенками. Вызвать коррозию могут: высокая влажность, следы сернистого газа и аммиака в воздухе. Для предотвращения такого явления изделия из этого состава после обработки подвергают низкотемпературному обжигу.

Почти все сплавы при снижении температуры не становятся хрупкими и остаются эластичными, что позволяет применять их в качестве отличного конструкционного материала. Благодаря более высокому показателю температуры рекристаллизации, в отличие от меди, при повышенной температуре ползучесть латуни ниже. При температуре 300-600 С появляется свойство хрупкости из-за того, что нерастворимые при низких температурах добавления (к примеру: висмут, свинец) создают хрупкие прослойки между кристаллами. При увеличении температуры понижается ударная вязкость. В отличие от меди свойства теплопроводности и электропроводности латуни хуже.

Состав латуни в процентном соотношении

Основные компоненты – цинк и медь, – используются в соотношениях 30% и 70% соответственно.

Более 50% цинка, который применяется при изготовлении латуни, делается из вторичной переработки мусора. Технические сплавы латуни выполнены на 47–50% из цинка. По составу различают альфа и бета-латуни:

  • Двухфазные составы состоят на 48–50% из цинка и содержат менее 5% свинца.
  • Однофазные альфа-составы имеют около 30 % из цинка.

Химический состав

Латунь изготавливают из меди и цинка. Зачастую ее сравнивают с бронзой, так как сплав латуни и бронзы объединяет одинаковый компонент – медь. Латунь, по составу отличающаяся от бронзы, имеет в качестве второго компонента не олово, а цинк.

Цинк – это химический составляющий элемент второстепенной подгруппы второй группы четвертого периода периодической системы Менделеева. При нормальных условиях довольно хрупкий переходный материал ярко-голубого цвета (на открытом воздухе покрывается небольшим слоем оксида цинка и темнеет). В природе, как отдельный металл, цинк не существует.

Медь – это химический составляющий элемент одиннадцатой группы четвертого периода периодической системы Менделеева. Это пластичный переходный материал ярко-золотистого цвета (при появлении оксидного слоя медь становится красно-желтого цвета).

За счет цинка и меди (кроме главного α-раствора) появляется целый перечень электронных стадий типа β, γ, ε. Как правило, состав латуни имеет α- или α+β’ фазы:

  • α-фаза – стабильный материал из меди и цинка с гранецентрированной кристаллической медной кубической решеткой.
  • β’-фаза – структурный материал на основе химического сочетания CuZn с соотношением 3/2 и элементарной и простейшей ячейкой.

Зависимость от термообработки:

  • Если температура высокая, то β-фаза имеет хаотичное расположение атомов и увеличенный объем однородного состава. В этом состоянии фаза становится довольно пластичной, если температура менее 453–469 C, то атомная структура меди и цинка обретает упорядоченность и указывается, как β’.
  • β’ является более хрупкой и жесткой, γ-фаза имеет в составе электронное сочетание Cu5Zn8.

Составы с одной фазой отличаются повышенной пластичностью; β’-фаза менее пластичная и более прочная.

Разделение с учетом содержания в сплаве цинка:

  • Когда сплав латуни имеет в составе до 35% цинка, одновременно увеличиваются и пластичность, и твердость. Затем пластичность снижается, в начале из-за уплотнения α – жесткого состава. После происходит моментальное ее снижение, это объясняется нахождением в составе хрупкой β’-фазы. Затем твердость повышается до уровня количества цинка не больше 40%. Потом резко снижается.
  • Многие составы отлично поддаются обработке под давлением. Однофазный состав особенно характеризуется своей пластичностью. Латуни меняют структуру при пониженных и повышенных температурах. Хотя в условиях температуры 400-700 C появляется «хрупкая зона». Деформация при этих температурных условиях не происходит.
  • Двухфазные сплавы довольно эластичны при нагревании больше температуры фазы β’-превращения (выше 700 C). Для увеличения химической стойкости и технических характеристик в них зачастую добавляют дополнительные компоненты, к примеру: марганец, алюминий, кремний, никель и так далее.

Производство латуни

Латунь отлично поддается ковке, податливо деформируется, довольно вязка, принимает разные формы под ударом молотка, штампуется в различные детали или растягивается в проволоку. Сплав относительно податливо отливается и плавится в условиях температуры меньше плавления меди.

Процесс изготовления выполняется:

  • В тиглях, сделанных из огнеустойчивой глины. Тигли разогреваются в пламенных или шахтных печах.
  • В отражательных печах.

Во время смешивания цинка и меди состав отливают в заранее приготовленные песочные формы. Некоторая часть цинка испаряется, что необходимо помнить во время формирования сплава металла.

Производные латуни

Томпак – вид деформируемого сплава. Имеет в составе цинк и медь на 2%-13% и 87–98% соответственно.

Томпак отличается:

  • пониженной силой трения;
  • стойкостью к ржавчине;
  • высокой эластичностью.

Составы меди, состоящие на 11-22% из цинка, называются полутомпаками.

Томпак отлично поддается сварке с нержавейкой и иными благородными металлами. Томпак применяют для изготовления комбинированного состава латуни и стали. Благодаря золотистому цвету из томпака делают фурнитуры, различные медали и художественные изделия. Томпак отлично поддается эмалированию, золочению и обработке давлением в пониженных и повышенных режимах температуры.

Литейная латунь – используется для изготовления фасонных изделий и полуфабрикатов с помощью литья. Имеет 51–80% меди. В роли дополнительных элементов применяют: алюминий, кремний, марганец, железо, свинец и олово. Основные отличия:

  • имеет устойчивость к трению с другими элементами;
  • пониженная склонность к распаду элементов;
  • не ржавеет;
  • проста в обращении за счет жидкой консистенции;
  • великолепные механические показатели.

Зачастую литейную латунь применяют для массового изготовления:

  • червячных винтов;
  • штуцеров;
  • элементов арматуры;
  • деталей, устойчивых к коррозии;
  • гаек зажимных болтов;
  • сепараторов;
  • втулок;
  • деталей, которые эксплуатируются при температуре выше 250C;
  • подшипников.

Автоматная латунь — это свинцовая разновидность сплава. Имеет такой состав:

  • 24,3-42,8% – цинк;
  • 56-76% – медь;
  • 0,4-0,9% – свинец.

Добавление свинца при механической обработке способствует появлению сыпучей и короткой стружки, что снижает износ разделяющего механизма и дает возможность применять скоростную обработку деталей.

Механические характеристики автоматной латуни напрямую зависят от ее агрегатного состояния и компонентов:

Этот вид сплава изготавливается в форме:

  • полос;
  • лент;
  • листов;
  • прутков.

При этом из листов делают:

  • детали для часов;
  • болты;
  • гайки и другие предметы массового производства.

Как можно отличить сплав латуни от бронзы

Отличить латунь от бронзы и, помимо этого, узнать точный состав можно лишь в химической лаборатории (к примеру, с помощью спектроскопического анализа). Увы, в домашних условиях (тем более, если нельзя делать царапины либо как-то еще деформировать изделие) спектр возможностей довольно ограничен. Однако существует алгоритм, который показывает пусть и не очень точные, но все же результаты.

Вам будут необходимы:

  • калькулятор;
  • точные весы;
  • прозрачная емкость с водой;
  • образцы латуни и бронзы со сколами;
  • микроскоп или сильная лупа.

Начните со зрительного анализа. Нужно тщательно почистить изделие и поместить под солнечное освещение. Обычно бронза темней латуни, при этом, если рассматривать цвет, то бронза переходит в «красный» спектр (от рыжего до бурого), а латунь в «желтый», иногда даже до белого. Но данный способ не очень неточен, потому переходите ко второму шагу.

Сделайте анализ состава на плотность. Будет необходима прозрачная емкость с водой и точные весы. Опустив изделие в воду, узнаем объем, потом определяем массу. Плотность — это соотношение массы предмета к его объему, переводим в кг/ куб. м. Чаще всего бронза плотней латуни, при этом линия деления находится на показателях 8700 кг/куб. м. Итак, 8400-8700 кг/куб.м – скорей всего, латунь. 8750-8900 – скорей всего, бронза.

И в конце, структура состава. Нужно сказать, что тут нужны образцы – предметы, где в составе можно точно определить и латунь, и бронзу, причем образцы обязаны иметь сколы.

Для анализа будут необходимы сильная лупа или микроскоп. Анализ происходит размещением в поле видимости одновременно образца и предмета анализа. На что нужно обратить внимание? На структуру состава – а именно, его зерно. Обычно бронза имеет более грубое и крупное зерно, в отличие от латуни.

  • Автор: Александр Романович Чернышов
  • Распечатать

stanok.guru

Химический состав сплава латуни, свойства, маркировка и применение

Латунь является самым древним сплавом, так как её изготовление берёт корни ещё со времён Римской империи. В то время она была первым металлом по ценности после серебра и золота. Благодаря своему составу она обладает привлекательным внешним видом и в то же время высокой прочностью. Приятный глазу золотисто-желтоватый цвет даёт медь, а добавление цинка и других компонентов делает её крепким материалом.

Состав латуни

В формуле латуни всегда будут неизменными два компонента — это медь и цинк. Медь является природным ресурсом, цинк добывают путём вторичной переработки мусора. В готовом материале масса цинка держится в пределах от 5 до 50%.

Медь имеет номер 29 в таблице Менделеева, обладает высокой пластичностью, имеет красивый желтовато-золотистый цвет. При взаимодействии с открытым воздухом на металле появляется оксидная плёнка, из-за которой медь становится красной.

Цинк, находящийся под номером 30 в таблице Менделеева, является хрупким металлом и обладает светлым голубым цветом, при появлении оксидной плёнки — темнеет.

Медно-цинковый сплав разделяют на однофазный и двухфазный:

  • Однофазный сплав имеет в составе около 30% цинка. Это обычный состав, который отличается пластичностью и в то же время твёрдостью. Если процент цинка увеличивается то пластичность снижается в то время, как твёрдость латуни возрастает. После достижения цинка отметки в 40% показатель твёрдости сразу падает. Однофазная латунь относится к пластичным сплавам и поддаётся обработке как при пониженных температурах, так и при повышенных, однако, при температуре 400С появляется хрупкая зона.
  • Двухфазный сплав состоит на 30−50% из цинка и имеет примеси других металлов в пределах 10%. Это технический или специальный сплав. Не отличается пластичностью, лишь при нагревании свыше 700С приобретает пластичные свойства.

Виды латуни

Латунь бывает простая и специальная:

  1. Простая — в составе имеет всего два компонента, медь и цинк. Маркируется буквой «Л» и цифрами. Цифры в маркировке говорят о процентном соотношении меди к общей массе сплава. Исходя из этого понятно, что сплав, маркированный «Л68», имеет в составе 68% меди и 32% цинка.
  2. Специальная — состоит не только из меди и цинка, в неё добавлены и другие металлы, которые меняют свойства сплава в зависимости от своих характеристик. Маркировка этого материала несёт информацию о процентном соотношении меди к цинку и к другим элементам, которые называются легирующими. К примеру, маркировка «ЛА70−3» свидетельствует о том, что в составе использовано 70% меди, 3% алюминия и 27% цинка. В специальной латуни дополнительными металлами могут выступать:
  • Олово.
  • Свинец.
  • Железо.
  • Марганец.
  • Никель.
  • Кремний.
  • Алюминий.

Производство латуни, виды и свойства

Латунь производят при высоких температурах в специальных глиняных ёмкостях. При изготовлении сплава необходимо учитывать, что часть цинка испаряется.

Сплав делится на несколько видов:

  1. Томпак — это сплав, в составе которого присутствует не более 13% цинка. Томпак отличается повышенной эластичностью, высокой устойчивостью к ржавчине и стиранию. Используют этот вид латуни при сварке с нержавейкой для получения ценного сплава, из которого в дальнейшем изготовляют медали, фурнитуру, бижутерию, художественные изделия и инструменты.
  2. Полутомпак — это сплав, в составе которого цинк варьируется в пределах 10−20%. Сфера применения полутомпака аналогична томпаку, но он является менее ценным сплавом.
  3. Литейная латунь — это сплав, имеющий в составе 50−80% меди, а также примеси иных металлов. Благодаря текучим свойствам используется в изготовлении полуфабрикатов и фасонных изделий методом литья. Обладает низкими показателями распада материалов, устойчив к трению и ржавчине также обладает прекрасными механическими свойствами. Литейную латунь применяют в производстве втулок, фрагментов арматуры, гаек, подшипников и иных фитингов устойчивых к ржавчине.
  4. Автоматная латунь — это сплав, имеющий в составе свинец, в процентном соотношении не превышающий отметки в 0,8%. Свинец позволяет увеличить скорость обработки изделий за счёт образования короткой стружки. Он выпускается в виде листов, лент и прутков, в дальнейшем из них вытачивают детали часовых механизмов, метизы и гайки.

Достаточно часто латунь путают с бронзой, а многие даже считают, что это один и тот же материал — это в корне неверно. Отличить эти два металла можно и в домашних условиях, для этого необходимо пройти следующий алгоритм действий:

  1. Хорошо почистить оба материала и рассмотреть их на солнечном свете. Цвет бронзы будет уходить в красный цвет, а латунь в жёлтый, иногда даже в белый.
  2. Поместив изделие в ёмкость с водой, можно провести анализ на плотность. Молярная масса латуни находится в диапазоне 8350−8750 кг/м.куб, если масса выше, то это бронза.

Применение латуни

Этот медно-цинковый материал податлив и вязок, благодаря этим качествам его активно используют в ковке, машиностроении и других сферах. Под ударами наковальни или молотка латунь принимает любую форму. В зависимости от сферы применения латуни состав сплава в процентном соотношении меняется в соответствии со следующей маркировкой:

  1. Л80, Л85, Л90, Л96 — элементы приборов, химические и теплотехнические механизмы, змеевики и прочее.
  2. Л68 — штампованные детали.
  3. Л70 — пиноль для химической промышленности.
  4. Л60 — штуцера толстостенные, датели машин и гайки.
  5. Л63 — элементы для автомобильной промышленности, конденсаторные трубки.
  6. ЛАЖ60−1−1 — запчасти для морских судов.
  7. ЛА77−2 — конденсаторные приборы для морских судов.
  8. ЛАН59−3−2 — элементы химической аппаратуры, морских судов и электромашин.
  9. ЛН65−5 — трубы конденсаторные и манометрические.
  10. ЛЖМа59−1−1 — запчасти для самолётов и морских судов, вкладыши подшипников.
  11. ЛМц58−2 — метизы, гайки, арматура.
  12. ЛО90−1, ЛО62−1, ЛО70−1, ЛО06−1 — конденсаторные трубы для теплотехнического оборудования.
  13. ЛМцА57−1−1 — элементы и запчасти для речных и морских судов.
  14. ЛС74−3, ЛС63−3 — втулки и часовые механизмы.
  15. ЛК80−3 — коррозионностойкие изделия.
  16. ЛАНКМц75−2−2,5−0,5−0,5 — пружины и манометрические трубы.
  17. ЛМш68−0,05 — конденсаторные коллекторы.

Латунь остаётся наиболее востребованным и популярным сплавом, какой бы ни был её состав. При соблюдении технологии производства он не будет ржаветь, чернеть и окисляться.

obrabotkametalla.info

Марки и химический состав латуни

Диаграмма состояния системы Cu-Zn и температурные интервалы:1 - нагрева под обработку давлением; 2 - рекристаллизационного отжига; 3 - отжига для уменьшения остаточных напряжений

Двойные латуни - это сплав меди и цинка, в котором остальные элементы содержатся в качестве примесей. В составе латуни содержание цинка по массе не превышает 40 %, а минимальное его количество - 4 %. Двойные латуни - это преимущественно сплавы с α-структурой (Л96, Л90, Л85, Л68 и др.), которая имеет ГЦК решетку. Кроме α-твердого раствора, медь с цинком образуют ряд промежуточных фаз: β, γ и др. Ближайшая к меди промежуточная β-фаза — это твердый раствор на основе соединения CuZn с ОЦК решеткой. Высокотемпературная β-фаза достаточно пластична, поэтому многие марки латуней при горячей деформации нагревают в однофазную β-область. При понижении температуры до 454°—468°С и в зависимости от концентрации легирующего цинка происходит переход β-фазы в более хрупкую и твердую β'-фазу. γ-фаза представляет собой твердый раствор на основе соединения Cu5Zn8, отличается очень высокой хрупкостью и ее нахождение в конструкционных сплавах меди не допускается.

Фазовый состав двухкомпонентных (простых) латуней

В структуре однофазных латуней, в которых содержание цинка близко к пределу растворимости цинка в твердом растворе меди 39%, присутствует небольшое количество неравновесной β-фазы из-за медленно протекающих диффузионных процессов в медно-цинковых сплавах при низких температурах. Такое количество включения β-фазы не оказывают заметного влияния на свойства α-латуней. По механическим и технологическим свойствам двухфазные простые латуни относятся к однофазным α-латуням.

Влияние примесей на свойства

Примеси не являются основными легирующими элементами простых латуней, но они влияют на свойства сплавов. Получить сплав без примесных атомов практически невозможно, т. к. посторонние элементы содержатся в сырье для производства меди и цинка. Сверхчистые металлы имеют высокую стоимость и их применение узкоспециализированно и не оправдано для массового производства. Количество примесей контролируется стандартами, что гарантирует механические и технологические свойства марочных сплавов меди.

Отрицательно влияют на свойства латуней легкоплавкие примеси, которые ограниченно растворяются в медно-цинковых сплавах. Легкоплавкие включения в составе латуни выделяются по границам зерен и ухудшают пластические свойства при горячей деформации. Однофазные α-латуни наиболее чувствительны к таким примесям.

Примеси, которые не образуют самостоятельных фаз, не влияют отрицательно на механические и технологические свойства латуней.

  • Алюминий находится полностью в твердом растворе и как примесь не ухудшает свойства латуней. Малые добавки алюминия при плавке образуют на поверхности расплава защитную пленку из оксида алюминия. Это препятствует испарению и угару цинка.
  • Никель и марганец в малых концентрациях входят в твердый раствор и слабо влияют на физические, механические и технологические свойства латуней. Никель поднимает температуру рекристаллизации латуней.
  • Железо при комнатной температуре имеет низкую растворимость в медно-цинковом твердом растворе и образует в латунях самостоятельную γFe-фазу. Эта ферромагнитная фаза существенно изменяет магнитные свойства латуней. В составе антимагнитной латуни концентрация железа не превышает 0,03 %. Железо повышает прочностные и технологические качества сплавов, т. к. затрудняет рекристаллизацию и измельчает зерно.
  • Кремний — примесь, которая входит в твердый раствор. Кремний улучшает пайку и сварку латуней, повышает стойкость к коррозионнму растрескиванию.
  • Висмут требует особого контроля, он не растворяется в латунях сплавах в твердом состоянии и создает легкоплавкую эвтектику на границах зерен, которая состоит из чистого висмута. Висмут провоцирует горячеломкость латуней, оказыва более сильное влияние на однофазные. Его концентрация в латунях лимитировано 0,002—0,003%
  • Свинец слабо растворим в медно-цинковых сплавах в твердом состоянии и при затвердевании выделяется в элементарном виде на границах зерен в форме мелких частиц сферической формы. Примеси свинца ухудшают пластичность α-латуней при повышенных температурах. Свинец провоцирует горячеломкость, особенно однофазных латуней, поэтому содержание свинца в двойных α-сплавах не превышает 0,03 %. Добавки свинца в состав латуни улучшают обрабатываемость резанием.
  • Сурьма — вредная примесь в медно-цинковых сплавах. Она ухудшает технологическую пластичность при горячей и холодной обработках давлением. Концентрации сурьмы до 0,1% в двухфазных латунях препятствуют обесцинкованию.
  • Мышьяк растворяется в твердой меди до 5%по массе при температуре 25°С, но в медно-цинковом твердом растворе его растворимость не более 0,1%. Хрупкая промежуточная фаза As2Zn образуется при концентрация мышьяка более 0,5%, Эта фаза выделяется в виде прослоек на границах зерен, что приводит к ломкости латуней. Мышьяк в малых количествах 0,025—0,06 % при микродобавках защищает латуни от коррозионного растрескивания и обесцинкования в морской воде.
  • Фосфор малорастворим в медно-цинковых сплавах при затвердевании. В твердом растворе фосфор образует промежуточную фазу, которая повышает твердость и сильно снижает пластические свойства латуней. Небольшие количества фосфора повышают механические свойства латуней и уменьшают диаметр зерен отливок. Скорость роста зерен в деформированных латунях увеличивается из-за фосфора во время рекристаллизацонного отжига. Медно-цинковые сплавы не нуждаются в раскислении фосфором, т. к. цинк — более сильный раскислитель, чем фосфор В промышленных марках латуней содержание фосфора не превышает 0,005—0,01 %

В специальные, многокомпонентные латуни к основному легирующему элементу цинку для улучшения свойств сплава добавляют алюминий, марганец, железо, никель, кремний, Ni, Si, Sn, Pb, As. В состав сплава вводят один или несколько перечисленных элементов совместно. Содержание каждого элемента не превышает 1—3 %.

Для чего в медно-цинковые сплавы — латуни вводят помимо цинка другие легирующие элементы:
  1. повышение механических (прочностных) свойств;
  2. улучшение коррозионной стойкости;
  3. повышение стойкости при кавитации, антифрикционных свойств, обрабатываемости резанием

Легирующие элементы Al, Sn, Si, Mn, Ni растворяются в α и β фазах латуней, повышают прочность и твердость латуни, но уменьшают пластичность и вязкость. Алюминий и олово сильнее упрочняют латуни, чем кремний и марганец. Свинец снижает прочность латуней. Комплексное легирование несколькими элементами наибольше упрочняет медно-цинковые сплавы, но уменьшает относительное удлинение по сравнению с двойными сплавами системы Cu-Zn. Добавки железа и марганца до 2—3 %, которые повышают пластичность специальных латуней. Комплексное легирование латуней сохраняет хорошую обрабатываемость давлением при высоких температурах и несколько худшую при низких. Легирующие элементы Al, Mn, Si, Ni увеличивают коррозионную стойкость латуней, а никель повышает стойкость к коррозионному растрескиванию.

Ферромагнитная фаза с железом γFe кристализируется в специальных латунях ЛАЖ-1-1 и ЛЖМц59-1-1 и создает дополнительные центры кристаллизации. Такие сплавы образуют мелкозернистую литую структуру. Частицы γFe-фазы препятствуют росту зерна при рекристаллизационном отжиге после пластической деформаци. Это свойство используют для получения мелкозернистой структуры деформированных полуфабрикатов.

Свинец практически не растворяется в медной основе латуней и располагается в виде дисперсных частиц в объеме и на границах зерен . Свинцовые латуни ЛС74-3, ЛС63-3, ЛС59-1 и др. отлично обрабатываются резанием и образуют сыпучую стружку. Свинец улучшает антифрикционные свойства многокомпонентных латуней.

Влияние легирующих элементов на фазовые границы. Коэффициенты Гийе

Легирующие элементы в многокомпонентных латунях смещают границы между фазовыми областями α и α+β (39 % Zn) при темперетурах от 450°С и ниже в двойной системе Cu-Zn . Границы двухфазной области α+β' в системе Cu-Zn почти на меняют полжения при понижении температуры. Положение границы α/(α+β') при 450°С соответствует 39% концентрация Zn, а межфазной границы (α+β')/ β' — 46% Zn. По положению этих границ оценивают фазовый состава многокомпонентных латуней. Для этого вводят коэффициент Гийе замены цинка в формулу латуни. Гийе установил, что влияние легирующих элементов на фазовый состав аналогично увеличению или уменьшению концентрации цинка. Коэффициент Гийе показывает, какому содержанию цинка соответствует 1%по массе легирующего элемента степени изменения на фазового состава латуни.

Коэффициенты Гийе
Si Al Sn Pb Fe Mn Ni
10...12 >4...6 2 1 0,9 0,5 -1,4

Формула для определения кажущегося по структуре содержания цинка X:

[(A+Σkici)/(A+B+Σkici)]100%

  • А - содержание цинка в сплаве
  • В - содержание меди
  • ci — концентрация i-го элемента, вводимого в латунь
  • ki — коэффициент Гийе для i-го легирующего элемента.

Изотерма растворимости легирующих элементов в α-латуни при температуре 450°C

Только никель повышает растворимость цинка в меди. Увеличении содержания никеля в (α + β)-лaтyни уменьшает количество β-фазы, при достаточно высоком содержании Ni сплав становится однофазной α-латунью. Отальные легирующие элементы снижают растворимость цинка в меди и сдвигают границу между фазовыми областями в сторону более низкого содержания цинка. Кремний и алюминий силнее всего снижают растворимость цинка в меди и увеличивают количество β-фазы в специальных латунях. Когда концентрация расчетного цинка в составе латуни 46 % и больше, специальная латунь приобретает однофазную β'-структуру . Железо и свинец не растворимы в медно-цинковых сплавах в твердом состоянии, поэтому коэффициенты Гийе для этих металлов близки к единице, а линии, разделяющие фазовые области , соответствуют границе раздела двухфазных областей с трехфазными: α+γFe/α+β+γFe и α+Pb/α+β+Pb

Химический состав свинцовых латуней
Марка Массовая доля, % Расчетная плотность,

г/см3

Пример применения
Элемент Сумма прочих

элементов

Сu Рb Fe Sn Ni Al Si Sb Bi P Zn
ЛС74–3

72,0–75,0

2,4–3,0 0,1 0,005 0,002 0,01 Ост. 0,25 8,5 Ленты, полосы, прутки
ЛС64–2

63,0–66,0

1,5–2,0 0,1 0,005 0,002 0,01 Ост. 0,3
ЛС63–3 62,0–65,0 2,4–3,0 0,1 0,10 0,005 0,002 0,01 Ост. 0,25 8,5 Ленты, полосы, прутки, проволока
ЛС59–1В 57,0–61,0 0,8–1,9 0,5 0,01 0,003 0,02 Ост. 1,5 8,4 Прутки
ЛС59–1 57,0–60,0 0,8–1,9 0,5 0,3 0,01 0,003 0,02 Ост. 0,75 8,4

Листы, ленты, полосы, прутки, профили,

трубы, проволока, поковки
ЛС58–2 57,0–60,0 1,0–3,0 0,7 1,0 0,6 0,3 0,3 0,01 Ост. 0,3 8,4 Полосы, прутки, проволока
ЛС58–3 57,0–59,0 2,5–3,5 0,5 0,4 0,5 0,1 Ост. 0,2 8,45 Прутки
ЛС59–2 57,0–59,0 1,5–2,5 0,4 0,3 0,4 0,1 Ост. 0,2 8,4 Прутки

ЛЖС58–1–1

56,0–58,0

0,7–1,3

0,7–1,3 0,01 0,003 0,02 Ост. 0,5 8,4 Прутки

www.metmk.com.ua

Химический состав латуни: сплавы, их составы, виды и отличия - СибНовСтрой

Сплавы латуни отлично поддаются обработке давлением. Механические показатели довольно высокие, но вот стойкость к коррозии удовлетворительная.

Если сравнивать отличительные особенности латуни с бронзой, то ее антифрикционные свойства, устойчивость к коррозии и прочность ниже.

Сплавы не очень устойчивы в соленой воде, на воздухе, растворах большинства органических кислот и углекислых растворах.

Латунь в отличие от меди имеет лучшую стойкость к коррозии. Но с повышением температуры увеличивается и скорость коррозии. Тем боле, заметен такой процесс в изделиях с тонкими стенками.

Вызвать коррозию могут: высокая влажность, следы сернистого газа и аммиака в воздухе. Для предотвращения такого явления изделия из этого состава после обработки подвергают низкотемпературному обжигу.

Почти все сплавы при снижении температуры не становятся хрупкими и остаются эластичными, что позволяет применять их в качестве отличного конструкционного материала. Благодаря более высокому показателю температуры рекристаллизации, в отличие от меди, при повышенной температуре ползучесть латуни ниже.

При температуре 300-600 С появляется свойство хрупкости из-за того, что нерастворимые при низких температурах добавления (к примеру: висмут, свинец) создают хрупкие прослойки между кристаллами. При увеличении температуры понижается ударная вязкость.

В отличие от меди свойства теплопроводности и электропроводности латуни хуже.

Состав латуни в процентном соотношении

Основные компоненты – цинк и медь, – используются в соотношениях 30% и 70% соответственно.

Более 50% цинка, который применяется при изготовлении латуни, делается из вторичной переработки мусора. Технические сплавы латуни выполнены на 47–50% из цинка. По составу различают альфа и бета-латуни:

  • Двухфазные составы состоят на 48–50% из цинка и содержат менее 5% свинца.
  • Однофазные альфа-составы имеют около 30 % из цинка.

Химический состав

Латунь изготавливают из меди и цинка. Зачастую ее сравнивают с бронзой. так как сплав латуни и бронзы объединяет одинаковый компонент – медь. Латунь, по составу отличающаяся от бронзы, имеет в качестве второго компонента не олово, а цинк.

Цинк – это химический составляющий элемент второстепенной подгруппы второй группы четвертого периода периодической системы Менделеева. При нормальных условиях довольно хрупкий переходный материал ярко-голубого цвета (на открытом воздухе покрывается небольшим слоем оксида цинка и темнеет). В природе, как отдельный металл, цинк не существует.

Медь – это химический составляющий элемент одиннадцатой группы четвертого периода периодической системы Менделеева. Это пластичный переходный материал ярко-золотистого цвета (при появлении оксидного слоя медь становится красно-желтого цвета).

За счет цинка и меди (кроме главного α-раствора) появляется целый перечень электронных стадий типа β, γ, ε. Как правило, состав латуни имеет α- или α+β’ фазы:

  • α-фаза – стабильный материал из меди и цинка с гранецентрированной кристаллической медной кубической решеткой.
  • β’-фаза – структурный материал на основе химического сочетания CuZn с соотношением 3/2 и элементарной и простейшей ячейкой.

Зависимость от термообработки :

  • Если температура высокая. то β-фаза имеет хаотичное расположение атомов и увеличенный объем однородного состава. В этом состоянии фаза становится довольно пластичной, если температура менее 453–469 C, то атомная структура меди и цинка обретает упорядоченность и указывается, как β’.
  • β’ является более хрупкой и жесткой, γ-фаза имеет в составе электронное сочетание Cu5Zn8.

Составы с одной фазой отличаются повышенной пластичностью; β’-фаза менее пластичная и более прочная.

Разделение с учетом содержания в сплаве цинка:

  • Когда сплав латуни имеет в составе до 35% цинка. одновременно увеличиваются и пластичность, и твердость. Затем пластичность снижается, в начале из-за уплотнения α – жесткого состава. После происходит моментальное ее снижение, это объясняется нахождением в составе хрупкой β’-фазы. Затем твердость повышается до уровня количества цинка не больше 40%. Потом резко снижается.
  • Многие составы отлично поддаются обработке под давлением. Однофазный состав особенно характеризуется своей пластичностью. Латуни меняют структуру при пониженных и повышенных температурах. Хотя в условиях температуры 400-700 C появляется «хрупкая зона». Деформация при этих температурных условиях не происходит.
  • Двухфазные сплавы довольно эластичны при нагревании больше температуры фазы β’-превращения (выше 700 C). Для увеличения химической стойкости и технических характеристик в них зачастую добавляют дополнительные компоненты, к примеру: марганец, алюминий, кремний, никель и так далее.

Производство латуни

Латунь отлично поддается ковке, податливо деформируется, довольно вязка, принимает разные формы под ударом молотка, штампуется в различные детали или растягивается в проволоку. Сплав относительно податливо отливается и плавится в условиях температуры меньше плавления меди.

Процесс изготовления выполняется:

  • В тиглях, сделанных из огнеустойчивой глины. Тигли разогреваются в пламенных или шахтных печах.
  • В отражательных печах.

Во время смешивания цинка и меди состав отливают в заранее приготовленные песочные формы. Некоторая часть цинка испаряется. что необходимо помнить во время формирования сплава металла.

Производные латуни

Томпак – вид деформируемого сплава. Имеет в составе цинк и медь на 2%-13% и 87–98% соответственно.

  • пониженной силой трения;
  • стойкостью к ржавчине;
  • высокой эластичностью.

Составы меди, состоящие на 11-22% из цинка, называются полутомпаками.

Томпак отлично поддается сварке с нержавейкой и иными благородными металлами. Томпак применяют для изготовления комбинированного состава латуни и стали. Благодаря золотистому цвету из томпака делают фурнитуры, различные медали и художественные изделия. Томпак отлично поддается эмалированию, золочению и обработке давлением в пониженных и повышенных режимах температуры.

Литейная латунь – используется для изготовления фасонных изделий и полуфабрикатов с помощью литья. Имеет 51–80% меди. В роли дополнительных элементов применяют: алюминий, кремний, марганец, железо, свинец и олово. Основные отличия:

  • имеет устойчивость к трению с другими элементами;
  • пониженная склонность к распаду элементов;
  • не ржавеет;
  • проста в обращении за счет жидкой консистенции;
  • великолепные механические показатели.

Зачастую литейную латунь применяют для массового изготовления :

  • червячных винтов;
  • штуцеров;
  • элементов арматуры;
  • деталей, устойчивых к коррозии;
  • гаек зажимных болтов;
  • сепараторов;
  • втулок;
  • деталей, которые эксплуатируются при температуре выше 250C;
  • подшипников.

Автоматная латунь — это свинцовая разновидность сплава. Имеет такой состав:

Добавление свинца при механической обработке способствует появлению сыпучей и короткой стружки, что снижает износ разделяющего механизма и дает возможность применять скоростную обработку деталей.

Механические характеристики автоматной латуни напрямую зависят от ее агрегатного состояния и компонентов:

Этот вид сплава изготавливается в форме:

При этом из листов делают:

  • детали для часов;
  • болты;
  • гайки и другие предметы массового производства.

Как можно отличить сплав латуни от бронзы

Отличить латунь от бронзы и, помимо этого, узнать точный состав можно лишь в химической лаборатории (к примеру, с помощью спектроскопического анализа).

Увы, в домашних условиях (тем более, если нельзя делать царапины либо как-то еще деформировать изделие) спектр возможностей довольно ограничен.

Однако существует алгоритм, который показывает пусть и не очень точные, но все же результаты.

Вам будут необходимы:

  • калькулятор;
  • точные весы;
  • прозрачная емкость с водой;
  • образцы латуни и бронзы со сколами;
  • микроскоп или сильная лупа.

Начните со зрительного анализа. Нужно тщательно почистить изделие и поместить под солнечное освещение. Обычно бронза темней латуни, при этом, если рассматривать цвет, то бронза переходит в «красный» спектр (от рыжего до бурого), а латунь в «желтый», иногда даже до белого. Но данный способ не очень неточен, потому переходите ко второму шагу.

Сделайте анализ состава на плотность. Будет необходима прозрачная емкость с водой и точные весы. Опустив изделие в воду, узнаем объем, потом определяем массу.

Плотность — это соотношение массы предмета к его объему, переводим в кг/ куб. м. Чаще всего бронза плотней латуни, при этом линия деления находится на показателях 8700 кг/куб. м. Итак, 8400-8700 кг/куб.

м – скорей всего, латунь. 8750-8900 – скорей всего, бронза.

И в конце, структура состава. Нужно сказать, что тут нужны образцы – предметы, где в составе можно точно определить и латунь, и бронзу, причем образцы обязаны иметь сколы.

Для анализа будут необходимы сильная лупа или микроскоп. Анализ происходит размещением в поле видимости одновременно образца и предмета анализа. На что нужно обратить внимание? На структуру состава – а именно, его зерно. Обычно бронза имеет более грубое и крупное зерно, в отличие от латуни.

Источник:

Литейные латуни, химический состав структура и свойства

Латуни представляют собой двойные или многокомпонентные медные сплавы с цинком. По сравнению с медью они обладают более высокой прочностью (в том числе при повышенных температурах), коррозионной стойкостью, упругостью, литейными свойствами. Это наиболее дешевые и распространенные в машиностроении медные сплавы.

Двойные латуни, содержащие до 20 % Zn, называются томпаком (латуни, содержащие 14 – 20 % Zn — полутомпаком).

Латуни, содержащие более 39 % Zn, имеют двухфазную структуру а + в или однофазную в и обладают низкой пластичностью, поэтому они хорошо обрабатываются давлением лишь в горячем состоянии, в отличие от α-латуни, которая хорошо обрабатывается в холодном состоянии.

В многокомпонентных латунях добавки третьего, четвертого элемента и более могут повышать прочность, твердость, упругость, коррозионную стойкость, антифрикционные свойства и технологические характеристики. В зависимости от дополнительных легирующих элементов латунь, содержащую А1, называют алюминиевой; Fe и Мп — железомарганцевой; Мn, Sn, Pl — марганцево-оловянно-свинцовой и т. д.

По технологическому признаку латуни подразделяют на литейные и обрабатываемые давлением.

Приняты следующие буквенные обозначения: Л — латунь, С — свинец, А — алюминий, Ж — железо, H — никель, Мц — марганец, О — олово, К — кремний. Цифрами обозначается среднее процентное содержание меди; например в латуни Л96 содержится 96% меди; в латуни Л062-1 содержится 62% меди и примерно 1 % олова, остальное цинк.

Свинцовистые латуни ЛС59-1, ЛС60-1, ЛС63-3, ЛС64-2, ЛС74-3 обладают высокими механическими свойствами, хорошо обрабатываются резанием и штампуются; ЛС62-1, ЛС70-1 обладают высокими антикоррозионными свойствами в морской воде, хорошо обрабатываются в горячем состоянии. Эти латуни находят широкое применение в судостроении.

Литейные бронзы, их химический состав, структура, механические, эксплуатационные и литейные свойства.

Бронзы представляют собой сплавы меди с оловом и любым другим металлом – свинцом, алюминием, кремнием, оловом, марганцем, никелем, железом, кроме цинка. Бронзами называют сплавы меди, в которых цинк или никель являются только легирующими элементами.

Бронзы обладают хорошими литейными и антифрикционными свойствами, высокой прочностью и твердостью, коррозионной стойкостью и хорошо обрабатываются резанием; при небольшом содержании легирующих элементов бронзы обрабатываются давлением.

По химическому составу бронзы подразделяются на две группы: оловянистые, в которых основным легирующим элементом является олово, и безоловянные (специальные), не содержащие олово в качестве легирующего компонента (алюминиевая, кремнистая, свинцовистая).

По технологическому признаку бронзы делятся на литейные и деформируемые. Литейные бронзы предназначены для фасонных отливок. Деформируемые бронзы хорошо поддаются обработке давлением.

Бронзы по сравнению с латунью обладают лучшими механическими, антифрикционными свойствами и коррозионной стойкостью.

В качестве легирующих элементов в бронзе используют олово, алюминий, никель, марганец, железо, кремний, свинец, фосфор, бериллий, хром, цирконий, магний и другие элементы.

Алюминиевые бронзы: БрАЖ9-4, БрАЖ9-4Л, БрАЖН10-4-4. Бронзы с содержанием алюминия до 9,4 % имеют однофазное строение α–твердого раствора. При содержании алюминия 9,4…15,6 % сплавы системы медь–алюминий двухфазные и состоят из α– и γ–фаз.

Оптимальными свойствами обладают алюминиевые бронзы, содержащие 5…8 % алюминия. Увеличение содержания алюминия до 10…11 % вследствие появления λ – фазы ведет к резкому повышению прочности и сильному снижению пластичности.

Не всякое измельчение структуры бронзы, достигаемое только за счет повышения скорости охлаждения отливки, благоприятно влияет на антифрикционные свойства. Отдельные бронзы при отливке их в кокиль требуют уменьшения скорости охлаждения для получения оптимального размера зерна, определяющего износостойкость детали.

Жидкотекучесть литейных оловянных бронз ниже, чем у других бронз, однако они имеют незначительную объемную усадку, что позволяет получать из этих сплавов фасонные отливки бронзы.

Цинковые литейные сплавы. Классификация сплавов и маркировка, область применения. Химический состав, структура, механические, эксплуатационные и литейные свойства сплавов. Модифицирование и легирование цинковых сплавов.

Zn используется для покрытий металлический листов, сплавы на его основе применяются для изготовления литых протекторов, предназначенных для защиты морских судов и металлических сооружений от коррозий.

С повышением t-ры уменьшается кинетическая вязкость и электропроводность Zn, но возрастает его удельное электрическое сопротивление.

Механические свойства Zn зависят от способа его обработки; в литом состоянии σв=30-80 Мпа, удлинение 0,3-1%, НВ 200-500. При номинальной t-ре Zn в литом состоянии имеет ограниченную пластичность, плохо прокатывается.

Прочностные свойства сильно зависят от t-ры: с её понижением происходит охрупчивание Zn; с повышением t-ры возрастает пластичность. Zn имеет хорошую жидкотекучесть, что обеспечивает хорошую заполняемость форм. При введении в расплав малых добавок Li, Mg, Ca, Vi, Fe можно улучшить технологические свойства цинка.

В качестве ТО: закалка, отжиг, старение. В результате отжига получается более равновесная структура и химически однородный Ме. Для выравнивания химического состава применяют гомогенезирующий отжиг (320-340°С), который сводит к min внутри-дендритную ликвацию.

Наиболее сильное влияние на твердость Zn в сторону повышения оказывают: Mg, Cu, Fe. На величину ударной вязкости влияют: Fe, Mg, Sb, Cu. На жидкотекучесть хорошо влияют Si, Cu, олово. Прочность при высоких t-рах оказывают положительное влияние: Cu, Ni, Si, Fe.

Повышение t-ры перегрева Zn приводит к улучшению заполняемости форм, из-за увеличения жидкотекучести, снижается поверхстное натяжение. Но с повышением t-ры резко возрастает усадка, склонность к образованию усадочных раковин. Снижают усадку: олово, Cd (при высоком его содержании), Mg.

В зависимости от количественного содержания в цинке Pb, Cd, Fe, As, существуют более 10 марок чушкового Zn: ЦВ00 – суммарное содержание примесей 0,00…%; ЦВ3 — суммарное содержание примесей = 2,5%, и т.д. Основными ЛЭ в цинке являются Al (до 15%), Cu (до 5%), Mn (до 0,05%).

Литейные сплавы на основе Zn, в зависимости от состава и назначения делятся:

1)системы Zn-Al (ЦА4, ЦА5);

2) системы Zn-Cu (ЦМ1);

3) Zn-Al-Cu (ЦАМ2-5);

4) Zn-Al+Ме (Mg, Mn, Ti, Si) (ЦП2, ЦП3).

Для литья особо ответственных деталей применяют ЦАМ4-11, детали автомобилестроения ЦАМ 4-3. Все сплавы имеют хорошую склонность к ЛПД, служат заменителями латуни.

Литейные свойства сплавов на основе магния. Общая характеристика свойств магния и его взаимодействие с другими элементами. Обоснование выбора основных легирующих элементов. Химический состав, маркировка сплавов. Структура сплавов. Характеристика механических, эксплуатационных и литейных свойств сплавов. Область применения сплавов.

Mg до 0,1% содержится во всех сплавах на основе цинка. Mg повышает прочность и твердость цинка, вследствие образования с ним химических соединений.

Присадка Mg способствует снижению межкристаллитной коррозии цинковых сплавов и уменьшает вредное влияние свинца и олова. До 0,1% Mg не оказывает влияние на жидкотекучесть, а при более высоком содержании оказывает негативное влияние.

С повышением содержания Mg ухудшается пластичность, повышается горячеломкость и возникают трещины в отливках. Введение Ti в систему Zn-Mg измельчает структуру.

Mg относится к легким и сравнительно легкоплавким металлам (650°С). Особенностью магния и его сплавов в расплавленном состоянии явля­ется высокая химическая активность: образующаяся пористая окисная пленка не защищает расплав от ин­тенсивного окисления. В связи с этим плавка магниевых сплавов вызывает определенные трудности.

Кислород и азот практически не растворяется в Mg, а образуют с ним соединения MgO и Mg3N2, обла­дающие более высокой плотностью, чем расплав, что позволяет им оседать на дно ванны расплава.

Для снижения окисляемости магния и его спла­вов в расплав вводят в небольших количествах берил­лий и кальций. В чистый магний вводят беррилия 0,006%. Введение больших количеств бериллия неже­лательно, так как приводит к укрупнению зерна.

Для изготовления фасонных отливок в промышленности ис­пользуют три группы Mg сплавов:

1)сплавы на основе системы Mg—Al—Zn (МЛЗ,МЛ4, МЛ5, МЛС);

2)сплавы на основе системы Mg—Zn—Zr (МЛ8,МЛ 12, МЛ 15);

3)сплавы, легированные РЗМ (МЛ9, МЛ10, МЛ11, МЦ19).

Сплавы I группы предназначены для производства высоконагруженных отливок, работающих в тяжелых атмосферных услови­ях.

Общим недостатком сплавов I группы, является широкий интервал кристаллизации и в связи с этим склонность к образованию усадочной микрорыхлоты.

Сплавы II группы также относят к числу высокопрочных. Они отличаются от других групп магниевых сплавов повышенными механическими свойствами и хорошей обрабатываемостью реза­нием. Сплавы II группы используют для изготовления отливок, ра­ботающих при 200…250°С и высоких нагрузках.

Сплавы III группы обладают высокой жаропрочностью и хо­рошей коррозионной стойкостью. Эти сплавы имеют хорошие литейные свойства, высокую герметичность, малую склонность к образованию микрорыхлот и усадочных трещин. Применя­ют для деталей, подвергающихся одновременному воздействию статических и усталостных нагрузок.

Литейные сплавы на основе титана. Химический состав, структура, механические и литейные свойства сплавов. Область применения. Никелевые литейные сплавы. Общая характеристика свойств никеля и его взаимодействие с другими элементами.

Основные легирующие элементы в никелевых сплавах их влияние на механические, специальные и литейные свойства. Классификация сплавов по химическому составу и назначению, маркировка сплавов. Коррозионностойкие, жаропрочные никелевые сплавы.

Принципы легирования, химический состав, структура, механические и литейные свойства.

Источник:

Сплавы, их классификация и свойства

Существует несколько способов классификации сплавов:

  • по способу изготовления (литые и порошковые сплавы);
  • по способу получения изделия (литейные, деформируемые и порошковые сплавы);
  • по составу (гомогенные и гетерогенные сплавы);
  • по характеру металла – основы (черные –основа Fe, цветные – основа цветные металлы и сплавы редких металлов – основа радиоактивные элементы);
  • по числу компонентов (двойные, тройные и т.д.);
  • по характерным свойствам (тугоплавкие, легкоплавкие, высокопрочные, жаропрочные, твердые, антифрикционные, коррозионностойкие и др.);
  • по назначению (конструкционные, инструментальные и специальные).

Свойства сплавов

Свойства сплавов зависят от их структуры.

Для сплавов характерны структурно-нечувствительные (определяются природой и концентрацией элементов, составляющих сплавы) и структурно-чувствительные свойства (зависят от характеристик основы).

К структурно-нечувствительным свойствам сплавов относятся плотность, температура плавления, теплоту испарения. тепловые и упругие свойства, коэффициент термического расширения.

Все сплавы проявляют свойства, характерные для металлов: металлический блеск, электро- и теплопроводность , пластичность и др.

Также все свойства, характерные для сплавов можно разделить на химические (отношение сплавов к воздействию активных сред – вода, воздух, кислоты и т.д.) и механические (отношение сплавов к воздействию внешних сил).

Если химические свойства сплавов определяют путем помещения сплава в агрессивную среду, то для определения механических свойств применяют специальные испытания.

Так, чтобы определить прочность, твердость, упругость, пластичность и другие механические свойства проводят испытания на растяжение, ползучесть, ударную вязкость и др.

Основные виды сплавов

Широкое применение среди всевозможных сплавов нашли различные стали, чугун, сплавы на основе меди, свинца, алюминия, магния, а также легкие сплавы.

Стали и чугуны – сплавы железа с углеродом, причем содержание углерода в стали до 2%, а в чугуне 2-4%. Стали и чугуны содержат легирующие добавки: стали– Cr, V, Ni, а чугун – Si.

Выделяют различные типы сталей, так, по назначению выделяют конструкционные, нержавеющие, инструментальные, жаропрочные и криогенные стали. По химическому составу выделяют углеродистые (низко-, средне- и высокоуглеродистые) и легированные (низко-, средне- и высоколегированные). В зависимости от структуры выделяют аустенитные, ферритные, мартенситные, перлитные и бейнитные стали.

Стали нашли применение во многих отраслях народного хозяйства, таких как строительная, химическая, нефтехимическая, охрана окружающей среды, транспортная энергетическая и другие отрасли промышленности.

В зависимости от формы содержания углерода в чугуне — цементит или графит, а также их количества различают несколько типов чугуна: белый (светлый цвет излома из-за присутствия углерода в форме цементита), серый (серый цвет излома из-за присутствия углерода в форме графита), ковкий и жаропрочный. Чугуны очень хрупкие сплавы.

Области применения чугунов обширны – из чугуна изготавливают художественные украшения (ограды, ворота), корпусные детали, сантехническое оборудование, предметы быта (сковороды), его используют в автомобильной промышленности.

Сплавы на основе меди называют латунями, в качестве добавок они содержат от 5 до 45% цинка. Латунь с содержанием от 5 до 20% цинка называется красной (томпаком), а с содержанием 20–36% Zn – желтой (альфа-латунью).

Среди сплавов на основе свинца выделяют двухкомпонентные (сплавы свинца с оловом или сурьмой) и четырехкомпонентные сплавы (сплавы свинца с кадмием, оловом и висмутом, сплавы свинца с оловом, сурьмой и мышьяком), причем (характерно для двухкомпонентных сплавов) при различном содержании одинаковых компонентов получают разные сплавы. Так, сплав, содержащий 1/3 свинца и 2/3 олова — третник (обычный припой) используется для пайки трубо- и электропроводов, а сплав, содержащий 10-15% свинца и 85-90% олова – пьютер, ранее применялся для отливки столовых приборов.

Сплавы на основе алюминия двухкомпонентные – Al-Si, Al-Mg, Al-Cu. Эти сплавы легко получать и обрабатывать. Они обладают электро- и теплопроводностью, немагнитны, безвредны в контакте с пищевыми, взрывобезопасны.

Сплавы на основе алюминия нашли применение для изготовления легких поршней, применяются в вагоно-, автомобиле- и самолетостроении, пищевой промышленности, в качестве архитектурно-отделочных материалов, в производстве технологических и бытовых кабелепроводов, при прокладке высоковольтных линий электропередачи.

Примеры решения задач

Источник:

Латунь Л63

Л63 — двухкомпонентный сплав меди и цинка, с содержанием Cu 62-65% и Zn – 34,22-37,5 %, до 0,5% в нём составляют примеси.

Это одна из самых ходовых латуней, в виду большого содержания Zn, хороших механических показателей и низкой стоимости, по сравнению со сплавами, содержащими больше Cu.

Кроме того он имеет эстетическую ценность, изделия из него хорошо полируются и могут быть использованы в качестве элементов дизайна или в ремесленном деле. Купить латунь вы можете на нашем сайте в разделе латунный прокат.

Сплав Л63 предназначен для обработки давлением, хорошо обрабатывается в холодном состоянии, а также может обрабатываться на станках. Тем не менее для обработки резанием на фрезерных, токарных и прочих станках эффективнее применять автоматный сплав ЛС59-1. Позже мы вернёмся к этой теме подробнее.

 

Фазовое состояние вещества в сплаве Л63

Сплавы бывают однофазными и двухфазными. Двухкомпонентные сплавы, в том числе Л63 в основном относятся к однофазным структурам. При появлении второй фазы, механические показатели изделий падают: повышается хрупкость, твёрдость, уменьшается пластичность изделий.

По этой причине двухфазные латуни a+b плохо поддаются обработке давлением. Однофазные сплавы также хорошо обрабатываются давлением, как и отливаются в слитки.

Л63 — содержит малое количество вещества в b-фазе, поэтому хорошо поддаётся обработке давлением: прокатке, глубокой вытяжке, чеканке, волочению, изгибу без серьёзных последствий, при соблюдении режима обработки.

Из этого сплава выпускаются:

  • Лента Л63
  • Плита Л63
  • Труба Л63
  • Проволока Л63
  • Круг Л63
  • Лист Л63
  • Пруток Л63

По ГОСТ 15527 также выпускаются заготовки Л63А с антимагнитными свойствами. Сплав пригоден для литья, но имеет ограничения по обработке резанием и обработки на станках.

Коррозионная стойкость

Все латуни обладают повышенными антикоррозионными свойствами по сравнению с чистой медью, но имеют меньшую тепло и электропроводность.

Латунь Л63 хорошо проявляет антикоррозионные свойства при следующих условиях:

  • в воздушной среде, в том числе при морском климате,
  • в пресной воде,
  • в малоподвижной морской воде,
  • в среде сухих газов-галогенов,
  • в сухом паре,
  • в антифризах, спиртах, фрионах.

Однако, здесь всё же имеется ряд ограничений. Сплав Л63 теряет в стойкости к коррозии после обработки резанием, или обработки на станках. Это связано с нарушениями кристаллической структуры состава сплава и остатком напряжения металла.

Катализирующими процесс коррозионного растрескивания факторами являются: избыток влаги, высокая температура, наличие в атмосфере сернистых газов и аммиака.

Чтобы предотвратить растрескивание все изделия из Л63 рекомендуется подвергать отжигу в низком температурном режиме.

Все латуни обладают ограничениями по коррозийной стойкости:

  • при контакте с жирными кислотами,
  • в рудничных водах,
  • при контакте с хлоридами и окислительными растворами,
  • во влажных насыщенных парах, при большом давлении,
  • при контакте с сероводородом
  • и минеральными кислотами.

Наиболее подвержены коррозийному растрескиванию и другим проявлениям окислительных процессов изделия из тонких листов: баки, цистерны, тонкостенные трубы. Тем не менее при грамотной эксплуатации латунные тонкостенные изделия применимы во многих областях промышленности.

Полуфабрикаты из латуни Л63. Применение

Л63, как уже было сказано ранее наиболее широко применяется во всех областях промышленности.

Проволока из этого сплава выпускается в мягком, полутвёрдом и твёрдом состоянии. Её применяют для изготовления заклёпок, в виду хорошей пластичности этого материала, её используют в качестве припоя, из проволоки повышенной точности производят электроды для электроэрозионных станков.

Трубы Л63 поступают в холоднодеформированном или прессованном виде и широко применяются повсеместно, в частности в качестве труб для бойлеров.

Широкий спектр листового металлопроката выпускается из сплава Л63. Сплав обладает высокими показателями пластичности и прочности, по сравнению с Cu. Но наилучшие показатели в этом плане даёт сплав Л68.

Прутки Л63 поставляются массово, в твёрдом, полутвёрдом, твёрдом состоянии, или прессованные, диаметром от 3-ёх до 180 мм.

Среди прочих двухкомпонентных латуней, этот сплав выделяется высочайшей прочностью на срез, высоким удельным сопротивлением и отличной обрабатываемостью.

По ударной вязкости Л63 уступает сплавам с 68% содержания меди, но значительно превосходит многокомпонентные сплавы. По прочности на срез Л63 уступает Л59-1. Теплопроводность и электропроводность сплава с 63 % Cu относительно невелика.

Применение

Л63 эффективнее всего применять на производстве деталей, выполняемых путём деформирования, с высокими требованиями к коррозионной стойкости. Из него производят трубы бойлерные, цистерны, ленты радиаторные, электроды, проволоку для припоев, муфты и заклёпки, декоративные элементы в дизайне и архитектуре и другие изделия.

Л63 подходит для литья и обработки на станках. При одинаковых условиях, он проявляет большую прочность по сравнению с ЛС59-1, при наличии надрезов, на изделиях под нагрузкой, хотя и уступает последнему по обрабатываемости резанием.

Другие статьи >>

Источник:

Латунь: состав, классификация, применение, структура

Металлический сплав, называемый латунью, относится к многокомпонентным или двойным материалам, где главной составляющей выступает медь, а легирующим веществом – цинк.

В этот состав могут добавлять свинец, олово, алюминий, никель, марганец, а также железо и прочие металлы. Латунь – это вещество, напоминающее золото, однако его стоимость намного ниже драгоценного металла.

От процентного содержания входящих компонентов напрямую зависит цвет и ее свойства. При этом она не относится по металлургической классификации к бронзе.

Состав, структура

Основой медного сплава является цинк, использующийся уже три века. В зависимости от химического состава она бывает:

  • двухкомпонентной;
  • многокомпонентной.

Двухкомпонентная

Этот состав содержит цинк и медную составляющую в различных объемах. В соответствии с ГОСТом он обозначается буквой «Л» и цифровыми обозначениями. Числовое значение показывает процентное количество меди. Для марки Л63 медная составляющая будет иметь 63 %, а цинковая – 37 %.

Многокомпонентная

Это латунь, состав сплава которой содержит легирующие вещества. К ним относится алюминий, свинец, а также прочие металлы. Такая марка обозначается в зависимости от входящих компонентов, при этом доля цинковой составляющей получается из вычитания от 100 % частей других составляющих.

Состав сплава латунного с маркировкой ЛС60-5 означает при расшифровке, что меди – 60 %, свинца – 5 %, а цинка – 35 %.  Доля дополнительных примесей обычно не превышает 10 %. Соотношение входящих компонентов может незначительно изменяться. При этом цинковая часть обычно не превышает 35 %.

Для полного понимания состава, необходимо разобрать, что такое латунь техническая? Это специальные сплавы, где доля цинка доходит до 50 %.

Красная латунь содержит часть цинка в пределах от 5 до 20 %, а в желтой его доля составляет более 20 %

Область применения

Латунный сплав относится к наиболее распространенным среди самых различных областей. Он практически не подвержен износу.

Двухкомпонентный медно-цинковый сплав с цинковой составляющей не более 20 % отлично подходит для изготовления тепловых аппаратов, автозапчастей, сантехнического оборудования. Материалы с цинковой частью до 40 % используются для создания штампованных деталей, фурнитуры.

Многокомпонентные латунные сплавы применяются намного шире двухкомпонентных. Они встречаются в воздушных аппаратах, кораблях, трубах, часах и прочей технике.

Латунь широко используется ювелирами для изготовления красивых украшений. Они называют эти металлические цветные составы желтыми, золотистыми, а также зелеными. Наиболее интересен химический вариант, где содержится 5 % алюминия и 15 % цинка.

Такой ювелирный металлический сплав имеет высокое сходство с золотом, чем зачастую пользуются мошенники. Использующаяся в этих изделиях латунь может показать, что подобное «золото» ничуть не уступает по красоте настоящему драгметаллу.

Сплав весьма податлив при механической обработке, что позволяет ювелирам создавать уникальные украшения, которые отличить от золотых может только специалист. Очищение таких ювелирных шедевров выполняется щавелевой кислотой.

На материалах с маркировкой Л62, Л68 проходят обучение молодые ювелиры, так как эти составы наиболее похожи по качествам на золото.

Специальная разновидность латунного сплава с хорошей деформацией называется томпак. Цинковая составляющая металлического материала не превышает 10 %. Этот состав латуни характеризуется устойчивостью к ржавчине, высокой пластичностью, а также весьма низкой силой трения.

Данный материал хорошо сваривается со сталью и прочими благородными металлами. Благодаря золотистому оттенку из томпака изготавливают различные медали, фурнитуру, а также художественные изделия. Он отлично обрабатывается под давлением, поддается покрытию золотом, эмалировке.

Материал литейного вида применяется при производстве фасонных изделий и полуфабрикатов методом литья. Литейная латунь отличается наличием дополнительных разбавителей из марганца, алюминия, свинца, а также железа, олова с медью и цинком.

По имеющимся фото неспециалисту трудно определить марку. Литейный материал не ржавеет, имеет превосходные механические параметры, устойчив к трению и удобен в обращении.

Его используют при производстве подшипников, элементов литой арматуры, втулок, сепараторов, автомобильных штуцеров и многих других элементов.

Из листов автоматной латуни (ЛС59-1) изготавливают многочисленные крепежные изделия, элементы для часов, а также прочие детали массового производства. Этот вид сплава состоит из свинца, цинка, меди. Он хорошо выдерживает обработку деталей скоростным способом, откуда и получил название. Автоматный материал выпускается прутками, полосами, листами, а также лентами.

Способы получения

Изготовление латуни производится в тиглях из глины огнеустойчивого вида, а также при помощи специальных отражательных нагревателей. Разогрев самих тиглей выполняют в пламенных или же шахтных печах. Отливку смешиваемого сплава проводят с помощью особых песчаных форм. При этом некоторая доля цинка испаряется, что учитывается при процессе формирования сплава.

Основную трудность при получении латуни вызывает разница в температурах плавления основных составляющих.

Этот процесс облегчается добавлением в расплавленную массу малого количества уже готового материала. В зависимости от необходимого конечного результата проводится дальнейшая обработка состава.

Можно добавить дополнительные составляющие, провести штамповку, легирование или же придать необходимую форму.

Классификация латуней

Латунные составы подразделяются на литейные и деформируемые. Литье с различными компонентами позволяет выпускать разнообразные детали для всех сфер промышленного использования. Деформируемые материалы имеют большое содержание меди и применяются для изготовления мелких изделий.

В зависимости от содержания в сплаве различных добавок его называют кремнистым, алюминиевым, железомарганцовистым, что определяет марку. Дополнительные вещества позволяют составу получать новые качества или же улучшать уже имеющиеся характеристики.

Зарубежные производители используют иную маркировку составов и отличающееся содержание примесей. Помимо этого, различают латунный материал по сфере основного применения. Это может быть «часовая», «морская» или же другая специфическая латунь.

Широко используются томпаки (с цинком до 10 %), а также полутомпаки, где цинковая доля находится в пределах от 10 до 20 %.

Основные свойства и характеристики

Медно-цинковый материал обладает качествами, присущими составляющим его металлам. Цвет латунного состава напрямую зависит от его составляющих и варьируется от светло-желтого до красноватого.

Температура плавления материала находится в пределах от 880 до 950 °С, а плотность – 8500 кг/м3. Он хорошо обрабатывается под давлением при различных температурных режимах.

Кроме того, сплав латунь с различными компонентами практически не подвержен влиянию внешней среды, обладает высокой износоустойчивостью и высокой прочностью.

Латунные изделия имеют хорошие механические показатели. В отличие от меди, он более вязкий и ковкий, менее тугоплавкий, что весьма удобно для промышленной обработки.

С понижением температуры среды латунные изделия не теряют свои пластичные свойства, что привлекательно для изготовления конструкционных материалов. Со временем поверхность состава может слегка потемнеть, однако это никак не влияет на характеристики материала.

Чем больше содержание медной доли в латунном сплаве, тем выше его электро- и теплопроводность. Для предотвращения коррозии латунные детали обжигаются после обработки при пониженных температурах.

Источник:

sibnovostroy.ru


Смотрите также