mineralpro.ru

Латунь Л63 – изучаем свойства сплава и рассматриваем аналоги + видео

На сегодняшний день в промышленности и в быту используется очень много медно-цинковых сплавов, среди которых наиболее популярным по требованиям ГОСТ 15527 70 считается латунь Л63. Рассмотрим характерные признаки и состав этого сплава и некоторых других.

1 Что такое латунь – состав, свойства и применение

Когда-то в древности на заре металлургии человек открыл для себя бронзу, в которой смешались медь и олово, а позднее сплав обогатился цинком и другими металлами, несколько изменяющими его свойства. Латунь, в свою очередь, является соединением меди и цинка, куда в некоторых случаях добавляется олово. Собственно, в этом и состоит различие двух сплавов – если в составе до 65 % меди, от 25 до 35 % цинка и от 0,5 до 10 % олова, получится латунь, у которой мелкозернистая структура. Если же олова больше, чем цинка – это уже будет бронза, она отличается более крупным зерном.

Характеристики латуни

Рекомендуем ознакомиться

Различают простую латунь и многокомпонентную, первая является соединением меди и цинка в разных пропорциях, а вторая включает в состав небольшую долю других элементов, таких как олово, алюминий, железо, свинец, кремний, марганец или даже фосфор. Что касается структуры латуни – она неоднозначна, поскольку существуют одно- и двухфазные сплавы, а также многофазные. Простые сплавы в большинстве своем являются однофазными, то есть в любом интервале температур сохраняют пластичность. Некоторые соединения меди с цинком при наличии примесей бывают двухфазными, то есть могут менять фазу с твердой на хрупкую при определенных температурах. И, наконец, при увеличении содержания легирующих компонентов латунный сплав может быть многофазным, с дополнительными твердыми и хрупкими фазами.

Свинец никогда полностью не смешивается другими составляющими латуни и потому имеет собственную, свойственную только ему фазу, что дает сплаву хорошую обрабатываемость путем резания.

Латунь, в отличие от чистой меди, не так активно окисляется, в то же время она обладает отличной устойчивостью к коррозии, чем и обусловлено ее применение во многих сферах производства и строительства, а также в быту. Однако ее высокая пластичность не всегда удобна при обработке, в частности, сплавы Л63 и Л68 позволяют использовать для изготовления изделий такие методы, как прокат, волочение, вытяжка. При этом латунь Л68 в большей степени может быть подвергнута изгибам и вытяжке, поскольку ее пластичность выше. Температура плавления данного металла зависит от содержащихся элементов и имеет диапазон от 880 градусов до 950.

Что касается специальных сплавов, наибольшей популярностью пользуются содержащие свинец, в частности – очень распространена латунь марки ЛС59. Применяются детали из такого сплава в точной механике. Некоторые многокомпонентные составы приобретают, благодаря добавкам дополнительных элементов, различные полезные свойства. Например, у легированной латуни может быть повышенная устойчивость к морской воде, что свойственно для свинцовых, алюминиевых, кремниевых и марганцевых сплавов. Кроме того, последние имеют еще и высокую сопротивляемость перегретому пару, который все-таки может привести к коррозии простой латуни. Оловянные же сплавы называют морскими, поскольку используются в кораблестроении.

2 Особенности маркировки латуни – что означают буквы и цифры?

В первую очередь следует отметить, что основу любой марки сплава составляет буква Л, которая, собственно, означает первый символ наименования Латуни. Далее обычно следуют цифры, которые указывают на количество содержащейся в составе меди. К примеру, Л65 будет означать, что в сплаве присутствует 65 % Cu, а на цинк приходится 35 %, если нет дополнительных элементов. Впрочем, присутствие других добавок в составе латуни также обязательно будет отмечено в маркировке. В зависимости от того, какой компонент будет добавлен в наибольшем количестве, латунь будет называться по данному элементу. То есть, если в состав включили Pb, сплав называют свинцовым, если Al – алюминиевым, и так далее.

Многокомпонентные сплавы

Теперь рассмотрим маркировки многокомпонентных сплавов, которые в передней части имеют ряд букв и только затем соответствующее количество цифр. В частности, возьмем в качестве примера такой вариант, как ЛАЖМц66-6-3-2. Здесь все элементы перечислены по первым буквам в их названиях, и нетрудно догадаться, что в составе присутствуют кроме латуни алюминий, железо и марганец. Цифры указывают на их количество в процентах, то есть на 66 частей латуни приходится 6 % алюминия, 3 % железа и 2 % марганца. Таким образом, перед нами маркировка алюминиевой латуни. Далее можно высчитать и количество цинка, которого в сплаве содержится 23 %.

3 Как добавки изменяют свойства сплава – тонкости легирования

Латунь может иметь различные характеристики, в зависимости от того, какие элементы были добавлены в нее при выплавке. Причем каждый компонент вносит определенные свойства. Давайте рассмотрим, что получится при легировании латуни тем или иным элементом. Начнем с популярных, то есть свинцовых. По сути, Pb негативно влияет на прочностные качества медно-цинкового сплава, однако при этом повышается антифрикционное свойство латуни. Чтобы не сообщить слишком большую хрупкость латуни, свинец добавляют в количестве, не превышающем 3 %. Используются такие легированные сплавы для изготовления подшипников и различных втулок, подвергающихся трению.

Тонкости легирования

Добавление олова обеспечивает устойчивость к коррозии в самых агрессивных средах, спектр которых довольно широк. Причина – в изменении так называемой β-фазы металла, которая отвечает за хрупкость и уязвимость к коррозии. Как следствие, α-фаза, в которой сплав имеет высокую пластичность и прочность, получается более растянутой. Как уже было сказано, оловянная или, иначе, «морская» латунь применяется в судостроении, но также и для производства деталей, которые должны с высокой степенью надежности работать в агрессивных средах.

Железо – не особо подходящий элемент для легирования латуни и добавляется в нее только в комплексе с марганцем, зато такой состав в значительной степени повышает свои прочностные свойства. В итоге детали из этого сплава способны выдержать очень большие нагрузки, но детали из него изготавливают самых несложных форм (например, гребные винты и лопасти), поскольку обработке железисто-марганцевая латунь поддается плохо. Особенность отливок – их чаще всего делают массивными, для крупных конструкций. Также в СССР был разработан алюминиево-железистый сплав, легкий и очень прочный, из которого изготавливались детали для военной техники.

Алюминий, как несложно догадаться, увеличивает сопротивляемость латуни коррозии и в то же время делает сплав несколько более легким. Количество добавляемого Al зависит от того, какой способ обработки металла необходим. К примеру, при включении в сплав 4 % легирующего элемента он может подвергаться обработке давлением, а для отливок можно повысить содержание алюминия до 7 %. Как правило, из такой алюминиевой латуни выпускают трубы для судостроения, поскольку износостойкость ее очень высока в сравнении с медью, применяемой раньше в данной сфере. Если, помимо прочего, добавить никель, марганец и кремний, у сплава повысится показатель упругости.

Никель в значительной степени улучшает свойства латуни, в частности, ее электро- и теплопроводность, а также уменьшает зернистость структуры, повышая механические характеристики. Наличие этого элемента позволяет расширить α-фазу и даже полностью исключить β-фазу, благодаря чему устойчивость к коррозии становится чрезвычайно высокой. Из этого сплава производятся трубы, детали для морских судов, автомобилей, а также арматура, крепежи и всевозможные декоративные элементы.

Добавление марганца обусловлено, по большей части, повышением устойчивость латуни при помощи этого элемента в отношении хлорки, морской воды и перегретого пара. То есть выполненные из такого сплава детали способны противостоять многим агрессивным средам. Из чистой марганцевой латуни выпускают многие изделия, в том числе лопасти корабельных рулей, гребные винты, а также поршни. Нередко применяется этот сплав для производства болтов и гаек, которые в дальнейшем соединяют конструкции, предназначенные для эксплуатации в агрессивных средах.

tutmet.ru

физические свойства и применение латуни

Латунь является двойным или многослойным сплавом на основе меди с основным легирующим элементом — цинком. Также часто добавляют олово, железо, никель, свинец и марганец, другие элементы. К бронзам по металлургической классификации не относится.

Плотность материала — это физическая величина, которая определяет отношение массы материала к занимаемому объему. Другими словами, плотностью называют количество массы, находящейся в 1 единице объема. В системе СИ единицей измерения плотности принято считать кг/м³. Какова плотность латуни, можно узнать из физических свойств сплава, величина плотности может меняться в зависимости от среды и условий измерения. Плотность твердых веществ можно узнать из справочной химической таблицы.

Латунь: плотность и свойства

Латунь знакома людям еще с древности, по своему внешнему виду сплав напоминает золото, только стоит намного дешевле. Благодаря своим свойствам она сразу нашла широкое применение, сплав был открыт впервые в Древнем Риме, а затем повторно в 18 веке.

Внешний вид ее напоминает благородный металл, но в ней нет золота, основу составляет сплав цинка и меди и некоторых других элементов, доля которых не более 10%. Поскольку в составе меди много цинка и меди, то ее характеристики очень напоминают эти элементы. По своему цвету, сплав может переходить от светло-желтых к красным оттенкам. Плотность составляет 8300-8700 кг/м³. Температура плавления латуни 880-950^оС, это зависит от ее состава, если содержится больше цинка, тогда температура плавления снижается. По своей плотности латунь входит в группу цветных металлов и сплавов.

С помощью контактной сварки латунь легко сваривается и хорошо прокатывается. Если ее поверхность не покрыта лаком, она быстро чернеет на воздухе, но в составе с другими металлами она имеет большее сопротивление воздуху чем, например, медь, очень легко полируется.

Латунный сплав хорошо поддается обработке в холодном и горячем состоянии, имеет хорошие механические характеристики. По своему внешнему виду она очень схожа с медью, но в отличие от меди латунь обладает высокой износоустойчивостью и прочностью. Латунь менее тугоплавкая, но удобней в обработке, поскольку более ковкая и вязкая.

От содержания в составе основного металла будет зависеть тепло и электропроводность латуни, когда доля выше, тогда проявляются сильней эти свойства.

Значение латуни

Сплав меди с бронзой во все времена был очень важным для людей, но латунь также играла свою важную роль в истории человечества. Древние римляне сплавляли цинк с рудой — галмеем, но такой способ вскоре устарел и в Англии сделали другое открытие, которое и завоевало популярность.

Для получения латунного сплава использовались тигли, так температура могла достичь 1000^оС. Медь насыщалась парами цинка в итоге получался готовый сплав, если не было других примесей. Недорогой и доступный способ получения латуни приобрел большую популярность.

Температура плавления отдельно взятого цинка и меди слишком разные, поэтому для облегчения получения готового сплава стала добавляться лигатура в незначительном количестве, но в готовом составе. В таком виде сплав облегчает задачу в промышленном производстве. Все латуни делятся на два вида:

• Двухкомпонентные — в составе цинка и меди с незначительным добавлением других примесей.
• Многокомпонентные — кроме обычной меди и цинка присутствуют легирующие компоненты.

Применение латунного сплава

Относительно недорогой и легкий способ получения сплава его уникальные свойства позволили стать ему универсальным, поэтому сфер применения у него множество. Из него вытягивают пруты и проволоку, штампуют в листы, а также делают очень тонкую фольгу. Мелкие и крупные детали, фурнитура, трубы, арматура используются во многих отраслях:

• Автомобильная и химическая промышленность
• Приборостроение
• Ювелирное дело
• В самолетостроении, создании морских и речных судов

Цвет сплава очень похож на золото, поэтому в ювелирном деле из него часто делают украшения, он отлично полируется. Когда за дело берется настоящий мастер, то обычному человеку сложно понять, что это недрагоценный металл. Бижутерия из латуни выглядит красиво и дорого.

В чистом виде медь очень неустойчива к коррозии, а цинк является хрупким металлом, с помощью сплава этих двух видов металла соединились их лучшие свойства и минимизировались недостатки.

• Деформированная разновидность — томпак, он характеризуется высокой прочностью, низкой силой трения и устойчивостью к ржавчине.
• Литейная — из нее выполняют фасонные изделия методом литья, а также полуфабрикаты, Меди в ней содержится 50-81%. Этот вид не ржавеет, обладает высокими механическими свойствами, удобен в обращении, благодаря жидкому состоянию, устойчив к трению с другими материалами.
• Автоматная латунь — благодаря своей мягкости из нее делают пруты, листы, ленты и полосы.
• Ювелирные сплавы.

Заключение

В последние годы спрос на латунный сплав только возрастает в основном она пользуется спросом на азиатском рынке. Его также покупают и развитые экономические страны, например, европейские, США . Уровень производства латуни зависит от ее спроса, а также от мирового рынка меди.

stanok.guru

Латуни: классификация, свойства, маркировка. | Бесплатные курсовые, рефераты и дипломные работы

Латунь

Латунь — сплав меди с цинком (от 5 до 45%). Латунь с содержанием от 5 до 20% цинка называется красной (томпаком), с содержанием 20–36% Zn – желтой. На практике редко используют латуни, в которых концентрация цинка превышает 45%.

Цинк более дешевый материал по сравнению с медью, поэтому его введение в сплав одновременно с повышением механических, технологических и антифрикационных свойств, приводит к снижению стоимости — латунь дешевле меди. Электропроводность и теплопроводность латуни ниже, чем меди.

Латунь — двойной и многокомпонентный медный сплав, с основным легирующим элементом — цинком. По сравнению с медью 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.

Обычно латуни делят на:

двухкомпонентные латуни («Простые»), состоящие 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 а-латунями. Если в расплав ввести больше цинка, то он не сможет полностью раствориться в меди, и после затвердевания возникнет вторая фаза – (b-фаза). b-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 b-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 a-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 b-латунь с большим содержанием цинка (до 39%), способную переходить при нагреве в двухфазное состояние a+b, либо (a+b)-латунь.

Марка латуни составляется из буквы «Л», указывающей тип сплава — латунь, и двузначной цифры, характеризующей среднее содержание меди. Например, марка Л80 — латунь, содержащая 80% Cu и 20% Zn.

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 пределяется по разности от 100%. Например, марка ЛАЖМц66-6-3-2 расшифровывается так: латунь, в которой содержится 66% Cu, 6%A l, 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 сильно повышает 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 (1-2%) латуни, которые подвергаются механической обработке на станках-автоматах. Поэтому эти латуни называют автоматными.
Кремний ухудшает твердость, прочность. При совместном легировании 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.

refac.ru