Opori-osveshenia.ru

Опоры освещения
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Латунь – состав, марки, характеристики сплава

Латунь – состав, марки, характеристики сплава

Латунь, которая хорошо известна и активно применяется уже на протяжении многих лет, является сплавом меди с цинком. Изобретателем этого материала с целым рядом уникальных характеристик считается англичанин Джеймс Эмерсон, который и запатентовал его в 1781 году.

Латунный металлопрокат отличается хорошей коррозионной стойкостью и высокой прочностью

Латунный металлопрокат отличается хорошей коррозионной стойкостью и высокой прочностью

Элементы состава

Основу латуни составляют медь и цинк. В наиболее традиционном составе такого сплава медь содержится в количестве 70%, а цинк – 30%. Существуют марки технической латуни, в составе которой цинк содержится в количестве 48–50 процентов. Что характерно, больше 50% цинка, используемого для производства латунных сплавов, получают из отходов данного металла.

Их основные отличия заключаются в следующем.

  • В химическом составе латунных сплавов, относящихся к альфа-типу, содержится 35% цинка.
  • Альфа-бета-латуни (двухфазные) на 47–50% состоят из цинка. В их составе также содержится свинец, количество которого не превышает 6%.

Несмотря на то, что латунь, также созданная на основе меди, внешне очень похожа на некоторые марки бронзы, по профессиональной классификации она не относится к бронзовым сплавам. В составе некоторых видов латуни содержится олово – основной легирующий элемент бронзы, но его добавляют в очень незначительных количествах, чтобы добиться улучшения отдельных характеристик сплава. Кроме олова, в химическом составе отдельных марок латуни могут содержаться такие элементы, как свинец, марганец, железо, никель и др., которые также позволяют улучшить ее свойства.

Содержание химических элементов в простых (двойных) латунях (нажмите для увеличения)

Содержание химических элементов в простых (двойных) латунях (нажмите для увеличения)

Содержание химических элементов в свинцовых латунях (нажмите для увеличения)

Содержание химических элементов в свинцовых латунях (нажмите для увеличения)

Изделия из латуни отличаются красивым золотисто-желтым цветом, хорошо поддаются полировке и другим видам механической обработки. В зависимости от марки сплава, из которого изготовлено изделие, последнее можно подвергать ковке в холодном или нагретом состоянии, но некоторые виды данного металла методами пластической деформации обрабатывать нельзя. Несмотря на то, что для латуни характерна высокая коррозионная устойчивость, поверхность изделий из данного металла при их длительном взаимодействии с окружающим воздухом покрывается окисной пленкой и темнеет. Чтобы избежать изменения цвета поверхности латунных изделий с течением времени, их часто покрывают защитным слоем бесцветного лака.

Химический состав и особенности внутренней структуры

Чтобы хорошо разбираться в характеристиках латуни, важно понимать, какими свойствами обладают химические элементы, из которых она состоит. Такими элементами, как уже говорилось выше, являются медь и цинк.

Классификация латуней по химическому составу

Классификация латуней по химическому составу

Медь – это один из первых металлов, которые человек начал использовать для изготовления изделий различного назначения. Данный элемент, входящий в 11-ю группу IV периода таблицы Менделеева, имеет атомный номер 29 и обозначается как Cu (сокращение от Cuprum). Медь, которая является переходным металлом, отличается высокой пластичностью и красивым светло-золотистым цветом. При образовании оксидной пленки металл приобретает не менее красивый желтовато-красный оттенок.

Цинк – второй основной элемент в химическом составе латуни – также является металлом, который, в отличие от меди, не встречается в природе в чистом виде. Цинк, имеющий атомный номер 30, входит в побочную подгруппу 2-й группы IV периода таблицы Менделеева. Данный металл, производить который начали еще в XII веке в Индии, отличается высокой хрупкостью в нормальных условиях. Без оксидной пленки, которая появляется на металле при его взаимодействии с открытым воздухом, его поверхность имеет светло-голубой цвет. Обозначается данный металл символом Zn (сокращение от Zincum).

Так выглядит микроструктура отшлифованной латунной поверхности под 400-кратным увеличением

Так выглядит микроструктура отшлифованной латунной поверхности под 400-кратным увеличением

Структура латуни в зависимости от содержания в его составе основных компонентов может состоять из одной α- или одновременно α+β-фаз. Такие состояния, которые может принимать внутренняя структура сплава, отличаются следующими особенностями:

  • α-фаза – это раствор меди и цинка, характеризующийся высокой стабильностью, в котором молекулы основного металла (меди) имеют гранецентрированную кубическую решетку;
  • α+β-фаза – также стабильный раствор, в котором медь и цинк содержатся в соотношении 3:2 (в таком растворе молекулы меди имеют простую элементарную ячейку).

Микроструктура α +β-латуни имеет меньшую пластичность и большую твердость, чем структура α-латуни

Микроструктура α +β-латуни имеет меньшую пластичность и большую твердость, чем структура α-латуни

В зависимости от температуры нагрева в латуни происходят следующие структурные преобразования.

  • При нагревании латуни до высоких температур атомы в ее β-фазе, имеющей широкую область гомогенности, отличаются неупорядоченным расположением. В таком состоянии нагрева β-фаза латунного сплава отличается высокой пластичностью.
  • При незначительном нагреве латунного сплава (454–468 ° ) в нем формируется фаза, имеющая обозначение β’. Особенностью такой структурной фазы, которая отличается высокой твердостью и, соответственно, хрупкостью, является то, что атомы меди и цинка в ней располагаются упорядоченно.

Пластичность латуней с двухфазной структурой можно повысить, если нагреть их выше температуры, при которой происходит β’-превращение (700 ° ). В таком состоянии в структуре сплава преобладает только одна β-фаза, соответственно, он отличается высокой пластичностью. Однако даже однофазные латуни с хорошей пластичностью могут практически не обрабатываться методами пластической деформации. Это происходит в температурном интервале их нагрева до 300–700 ° , который получил название зоны хрупкости.

Содержание цинка в латуни влияет на электропроводность сплава

Содержание цинка в латуни влияет на электропроводность сплава

На то, какими механическими свойствами обладает латунь той или иной марки, значительное влияние оказывает содержание цинка в ее химическом составе. Так, если содержание данного химического элемента составляет до 30%, то одновременно повышаются как прочность, так и пластичность сплава. Дальнейшее повышение содержания цинка приводит к тому, что латунь становится менее пластичной (усложнение α-фазы), а затем и более хрупкой (формирование в структуре латуни β’-фазы). Прочность латуни увеличивается до того момента, пока цинка в ее составе не будет 45%, с дальнейшим увеличением количества данного элемента латунь становится и менее прочной, и менее пластичной.

Способы производства

Такой сплав меди, как латунь, хорошо поддается различным методам обработки. Так, из этого сплава можно получать различные изделия методами ковки, штамповки и протяжки, а благодаря относительно невысокой температуре плавления и хорошей текучести в расплавленном состоянии его активно используют в литейном производстве.

Читайте так же:
Формы топоров и топорищ

Розлив латунного расплава по формам

Розлив латунного расплава по формам

Латунь, основным легирующим элементом в которой является цинк, получают плавкой:

  • в тиглях, изготовленных из огнеупорного материала (для нагрева тигли вместе с компонентами сплава помещают в шахтные или пламенные печи);
  • в отражательных печах (при использовании данного метода плавку выполняют без применения тиглей).

Сферы применения

В зависимости от количественного содержания основных компонентов латунь может использоваться для изготовления изделий различного назначения.

Содержание основных элементов указывается в маркировке латунных сплавов

Содержание основных элементов указывается в маркировке латунных сплавов

Одной из наиболее распространенных разновидностей деформируемых латунных сплавов является томпак, в составе которого содержится 88–97% меди и не более 10% цинка. Наиболее значимыми характеристиками сплавов данного типа являются:

  • высокая пластичность;
  • высокая коррозионная устойчивость;
  • хорошие антифрикционные свойства.

Из характеристик, которые способствуют высокой популярности сплавов данного типа, надо отметить:

  • хорошую свариваемость со сталью и другими металлами, что позволяет использовать томпак для изготовления изделий из комбинированных материалов;
  • красивый золотистый цвет – характеристика, которая стала причиной активного использования томпак для производства изделий художественного назначения;
  • возможность покрывать поверхность изделий из томпака эмалью и лаком, золотить, а также использовать другие типы декоративных покрытий.

Так выглядит лента томпака, из которой потом делают изделия, в том числе и ювелирные украшения

Так выглядит лента томпака, из которой потом делают изделия, в том числе и ювелирные украшения

Специалисты при производстве томпака используют три основные формулы химического состава данного сплава, в котором медь, цинк, свинец и олово могут содержаться в следующих пропорциях:

  • 82/18/1,5/3;
  • 82/18/3/1;
  • 82,3/17,5/0/0,2.

Данные формулы, что примечательно, были выведены еще в XIX веке. Их автором является ученый из Шотландии Эндрю Юр.

Области применения деформируемых латуней

Области применения деформируемых латуней

Чтобы получить литейную латунь, в ее состав, кроме цинка, добавляют 50–81% меди, а также ряд других элементов: алюминий, железо, кремний, олово, марганец, свинец. Наиболее значимыми характеристиками, которыми обладает такая латунь, являются:

  • высокая устойчивость к коррозии;
  • антифрикционные свойства;
  • хорошие механические характеристики;
  • хорошая текучесть в расплавленном состоянии;
  • высокая устойчивость к распаду материала.

Сферы применения литейных латуней

Сферы применения литейных латуней

Для производства различных изделий методами резания металлов используются автоматные латуни, в химический состав которых входят:

  • 57–75% меди;
  • 24,2–42,7% цинка;
  • 0,3–0,8% свинца.

Автоматная латунь марки ЛС59-1 используется для изготовления метизов и декоративных элементов

Автоматная латунь марки ЛС59-1 используется для изготовления метизов и декоративных элементов

В составе сплавов данного типа обязательно содержится свинец, за счет чего обеспечивается формирование короткой и сыпучей стружки, что и позволяет выполнять скоростную обработку изделий из таких латуней.

Состав латуни

Латунью называется сплав меди и цинка. Данные два компонента являются основными в производстве латуни, при чем второй из них выступает легирующим элементом. Однако, кроме них в сплаве также могут присутствовать олово, никель, свинец, марганец, железо и прочие компоненты. Стоит обратить внимание на то, что олово добавляется в сплав в значительно меньшем количестве, чем цинк, в противном случае есть риск на выходе получить вместо латуни традиционную оловянную бронзу.

С медью человечество познакомилось еще в VII тысячелетии до нашей эры, а вот цинк был открыт только лишь в XVI веке нашей эры. Но, не смотря на это, как выглядит латунь люди знали еще в доисторический период. В те далекие времена получали данный сплав путем сплавления меди и галмея – цинковую руду. А вот в Англии латунь впервые получили, сплавив медь и металлический цинк.

В Римской империи латунь имела название орихалк, что в буквальном переводе с латыни означает «златомедь». Однако, данному названию латунь обязана не золоту, а специфическому окрасу сплава, который напоминал по своему цвету злолото. Именно орихалк использовался для чеканки сестерций и дупондий.

Орихалк

На сегодняшний день для производства латуни во всем мире используется порядка 2,1 млн тонн цинка, из которых первичный цинк используется в количестве 1 млн тонн, 600 тыс. тонн составляет цинк, для получения которого были использованы отходы собственного производства, 0,5 млн тонн приходится на вторичное сырье. Из этого видно, что порядка половины всего количества цинка, который используется для изготовления латуни, получается из отходов. В составе технических латуней количество цинка, как правило, составляет до 48 – 50%.

Свойства латуни

Латунь обладает плотностью от 8500 до 8700 кг/м 3 . Ее удельная теплоемкость в условиях температуры 20 0 С составляет 0,377 кДж*кг -1 *К -1 . Удельное электрическое сопротивление равняется 10 -6 *(0,07-0,08) Ом*м. Латунь не является ферромагнетиком. Может иметь различную температуру плавления, на колебания которой в значительной мере имеет влияние состав сплава. Таким образом, она находится в диапазоне от 880 0 С до 950 0 С.Чем больше в составе латуни содержание цинка, тем ниже температура плавления. Латунь достаточно хорошо поддается практически любой сварке, а также легко прокатывается. Медь с цинком образуют кроме основного α-раствора ряд фаз электронного типа β, γ, ε. Наиболее часто структура латуней состоит из α- или α+β’- фаз.

Химический состав латуни

Как уже говорилось выше, в состав латуни входит два основных элемента – медь и цинк. При этом процентное содержание меди составляет большую часть, а именно – 70%, а цинка – 30%. По своему составу латунь классифицируется на альфа и альфа+бета-латуни, которые, в свою очередь, подразделяются на однофазные и двухфазные виды латуни. Однофазные латуни в своем составе имеют 35% цинка, в то время, как в составе двухфазных латуней количество цинка составляет порядка 47-50%. Для однофазных латуней характерна высокая пластичность. В отличие от них, двухфазные латуни обладают высокой прочностью, но значительно меньшей пластичностью. Однако, медь и цинк это далеко не всё, из чего состоит латунь. Кроме этого, в ней также присутствуют и другие элементы. Так, в двухфазных латунях присутствует свинце в количестве 4%.

Стоит отметить, что если латунь не обработана лаком, то при контакте с открытым воздухом она покрывается темной тонкой пленкой. Однако, в массе она имеет более высокое сопротивление действию на нее атмосферы, в отличие от меди. Для нее характерный желтый окрас. Отлично поддается полировке.

На латунь пагубно влияют висмут и свинец. Это связано с тем, что благодаря их наличию в составе латуни, сплав теряет свою способность деформироваться в горячем состоянии. Однако, не смотря на это, для того, чтобы получить сыпучую стружку, применяется легирование свинцом.

Читайте так же:
Анодированный алюминий что это такое

Латунь схожа по своему составу с бронзой, так как основным компонентом как одного, так и второго сплава, является медь. Однако, в отличие от бронзы, вторым главным компонентом, как уже говорилось выше, является цинк.

Медь является элементом 11 группы IV периода периодической системы химических элементов Менделеева с атомным номером 29. Является достаточно эластичным переходным металлом с характерным светло-золотистым окрасом.

Цинк является элементом побочной подгруппы 2-ой группы IV периода периодической системы химических элементов Менделеева с атомным номером 30. Отличается своей повышенной хрупкостью. Является переходным металлом с характерным светло-голубым окрасом. В природе цинк в качестве самостоятельного элемента отсутствует.

Производство латуни

Производство латуни

Технология получения латуни включает в себя процессы как медной промышленности, так и цинковой, а кроме этого, и переработку вторичного сырья. Основным материалом для получения данного сплава являются заготовки меди, цинка, а также других металлов в случае необходимости получения многокомпонентных сплавов. Каждая заготовка произведена согласно ГОСТу. Латунь плавится в разнообразных видах плавильных печей, которые также применяются и для медной плавки. Наибольшей эффективностью отличаются электрические индукционные низкочастотные печи с магнитопроводом. Во время процесса плавки используется вытяжная вентиляция. Это связано с интенсивным испарением некоторых составляющих компонентов, которые могут нанести непоправимый вред здоровью человека. Шихтами для плавки латуни являются чистые и оборотные металлы.

Перед производством латуни осуществляется подготовка сырья и очистка печей. Медь, разогретая до красного состояния, отправляется в печь, после чего к ней добавляются кусковые заготовки цинка. При этом, следует учитывать, что происходит испарение некоторого количества цинка. При изготовлении многокомпонентных сплавов, первым делом, добавляется медь, после которой осуществляется добавление остальных компонентов.

Для получения литейной латуни однородная масса разливается по формам. В результате данного процесса получаются слитки, имеющие плоскую и круглую форму. Деформируемые сплавы после отливки отправляются на деформацию. Готовые изделия классифицируются в зависимости от степени закалки и старения, а также твердости материала. Сделать материал более прочным и устойчивым к коррозии позволяет предварительная термическая обработка заготовок.

Марки латуни

Для обозначения латунного сплава используется буква «Л», после которой присутствуют буквы основных компонентов, которые входят в состав сплава. Так, в марках деформируемых латуней первые две цифры, стоящие после литеры «Л», указывают на среднее процентное содержание меди (Л70 – означает, что в сплаве содержится 70% меди). В легированных деформируемых латунях присутствуют также буквы и цифры, которыми обозначаются название и количественное содержание легирующего элемента (ЛАЖ60-1-1 – означает, что в сплаве содержится 60% меди, алюминию 1% и железа 1%). Количество цинка в сплаве определяется по разности от 100%. В литейных латунях среднее содержание элементов, вошедших в состав сплава, в процентах ставится сразу после буквы, которая указывает на название того или иного элемента (ЛЦ40Мц1,5 – означает, что в сплаве присутствует 40% цинка и 1,5% марганца).

Марки латуни 1

Марки латуни2

Применение латуни

Стоит отметить, что латунь благодаря своим свойствам представляет собой универсальный материал, в связи с чем нашла свое достаточно широкое применение во многих сферах человеческой деятельности. Латунь является одним из основных материалов, который используется в машиностроении и судостроении. Также из нее изготавливают разнообразные сосуды, застежки, наугольники для украшения книг, нательные крестики, ордена и медали. Не редкостью сегодня являются и латунные трубы, краны, муфты, различная арматура и другие сантехнические детали. Латунь нашла свое применение и в производстве некоторых ювелирных изделий. Из латуни изготавливают оправы для компасов и футляров для магнитов в связи с тем, что латунь, в отличие от других металлов, не способна намагничиваться.

Латунь микс

Металл латунь используется в производственных и бытовых целях. Спрос на вторичное сырье стабильно высокий, что позволяет нам принимать его по высокой цене. Состав – сплав меди и цинка, как основных элементов, рассматриваемых специалистами для последующей реализации.

прием латунной стружки

Настоящая латунь представляет собой сплав, в который также входят:

  • Алюминий.
  • Железо.
  • Никель.

В незначительном количестве встречаются и другие металлы. Этот состав отличается легкой обработкой, демонстрирует высокую прочность, но одновременно и пластичность. Неоспоримое преимущество – устойчивость к коррозийным процессам. Именно поэтому латунный сплав ценится и является востребованным элементом в скупках.

Латунь

Цена за кг

Где найти микс латуни

Часто латунь входит в состав разнообразных бытовых приборов и предметов домашнего обихода. Переработка этого состава производится с целью поддержания хороших экологических показателей и экономии средств в процессе производства. Латунь микс представляет собой несортированные элементы – крупные и мелкие куски, лом, небольшие компоненты. Каждый человек сможет получить вознаграждение за определенное количество металла, сданного в качестве вторичного сырья. Прием латуни мы производим не только в Москве, но и в пунктах Одинцово. Сплав может быть простым, состоящим из двух компонентов – цинк и медь и многокомпонентным – с добавлением к этим металлам других элементов.

Какое состояние лома должно быть, чтобы мы его приняли

Лом должен соответствовать требованиям для принятия в скупку. Переработка латуни – процесс важный, в результате которого должен получиться материал, пригодный для повторного использования. Именно поэтому мы предъявляем к нему следующие требования:

  • Нет следов загрязнения.
  • В составе преобладают медь и цинк.
  • Нет следов повреждения.
  • Отсутствуют посторонние элементы.
  • Нет следов красящих составов и лака.
  • Нет следов нагревания.

Если на сплаве присутствуют коррозия, это свидетельствует о плохом качестве. Наши пункты приема лома проводят оценку состояния предоставляемого в скупку металлолома.

От чего зависит цена и итоговая стоимость латунного микса

Прием латуни микс предполагает его последующую оценку. Стоимость продукции может различаться. Зависит это от целого ряда параметров, в числе которых:

  • Показатели спроса и предложения на рынке в день обращения.
  • Чистота предоставляемого справа.
  • Общее состояние элементов.

Сегмент является одним из самых прибыльных, поскольку получить хорошую цену можно за счет количества сдаваемого в скупку лома. Мы принимаем несортовой на отдельные части металл. Определить его стоимость клиент может как в пункте приема, так и на объекте . Специалисты осуществляют выезд на указанный адрес, осмотр микса и озвучивают предварительную стоимость.

Читайте так же:
Что можно изготовить в домашних условиях

Латунь

Латунь

Латунь металл

Латунь представляет собой сплав на основе металлов: меди и цинка. Содержание цинка в сплаве может быть от 5 до 45%. Цинк дешевле, по сравнению с медью, по этой причине введение его в сплав не только улучшает механические, антифрикционные и технологические свойства, а ещё и снижает стоимость латуни.

Латунь можно назвать самым диковинным сплавом древности. В Римской империи производство сплава началось в I веке до нашей эры. Среди драгоценных металлов латунь занимала третье место после серебра и золота. На Востоке о сплаве известно с VIII века. Источником меди, свинца и серебра считается рудник Анарак, который находится в северном Иране. Есть данные об использовании латунных сплавов в VIII-IX столетиях на Северо-Западном Кавказе. По «шелковому пути» жители Северного Кавказа могли купить латунь из Малой Азии. В Англии в 1781 году латунь была изготовлена при сплавлении меди с цинком.

Классификация латуней

В зависимости от химического состава различают:

  • Простые (двухкомпонентные) латуни . В их составе только медь и цинк. Маркируются простые латуни буквой «Л» и цифрой, которая обозначает соотношение меди в процентах. Например: в состав Л85 входит 85% меди и 15% цинка.
  • Специальные (многокомпонентные) латуни . Они содержат медь, цинк, свинец, алюминий, железо и другие элементы, улучшающие основные свойства материала. Такие элементы называются легирующими. Маркируются специальные латуни буквой «Л», а также буквами и цифрами, обозначающими легирующие дополнительные элементы и их количество в процентах. Например: ЛА77-2 содержит 77% меди, 2% алюминия и 21% цинка.

Специальные латуни подразделяются на классы, названные по главному легирующему элементу (марганцевые, алюминиевые, кремнистые, оловянные, никелевые, свинцовые).

Литейная латунь

Деформируемая латуньПо степени обработки латуни бывают:

деформируемые (латунная лента, проволока, труба, латунный лист);
литейные (арматура, подшипник, детали приборов).

Подробнее о сплавах латуни

Существует также классификация по количеству цинка в сплаве:

• 5-20% цинка – красная латунь (томпак);
• 20-36% цинка – желтая латунь.

Основные свойства латуни

Латуни хорошо поддаются обработке давлением. Механические свойства сравнительно высокие, коррозионная устойчивость удовлетворительная. Если сравнивать латуни с бронзой, то их прочность, устойчивость к коррозии и антифрикционные свойства меньше. Они не очень устойчивы на воздухе, в соленой морской воде, углекислых растворах и растворах многих органических кислот.

Латунь красивого цвета и в сравнении с медью обладает лучшей коррозионной стойкостью. Однако с увеличением температуры растёт и скорость коррозии. Наиболее заметен этот процесс в тонкостенных изделиях. Спровоцировать коррозию могут: влажность, следы аммиака и сернистого газа в воздухе. Для предупреждения этого явления латунные изделия подвергают низкотемпературному обжигу после обработки.

Практически все латуни при понижении температуры (до гелиевых температур) остаются пластичными и не становятся хрупкими, что даёт возможность использовать их в качестве хорошего конструкционного материала. За счёт более высокого показателя температуры рекристаллизации (300-370°С), чем у меди, при высокой температуре ползучесть латуней будет меньше. При средней температуре (200-600°С) возникает явление хрупкости, так как нерастворимые при невысоких температурах примеси (например: свинец, висмут) образуют хрупкие межкристаллические прослойки. При повышении температуры снижается ударная вязкость латуней. В сравнении с медью показатели электропроводности и теплопроводности латуней ниже.

Химические свойства латуней

Состав латуней

Физико-механические свойства латуней

Рассмотрим, как легирующие элементы оказывают влияние на свойства латуней.

  • Олово значительно увеличивает антикоррозийные свойства в морской воде, повышает прочность сплава. Латуни с оловом часто называют морскими.
  • Марганец увеличивает прочность, сопротивление коррозии. Марганцевые латуни часто сочетают с оловом, железом и алюминием.
  • Никель повышает коррозионные свойства и прочность в различных средах.
  • Кремний понижает прочность и твердость, а также улучшает свариваемость. Латуни, содержащие кремний и свинец, обладают хорошими антифрикционными свойствами. Такими сплавами можно заменить более дорогостоящие, например оловянные бронзы.
  • Свинец значительно улучшает обрабатываемость резанием, но в тоже время ухудшает механические свойства. Свинцовые латуни называют автоматными, так как они обрабатываются на станках-автоматах. Данный сплав является самым распространённым.
  • Алюминий снижает летучесть цинка, за счёт образования на поверхности расплавленной латуни защитной плёнки (оксида алюминия).

Способы получения

В технологии получения латуни задействованы процессы медной, цинковой промышленности, а также переработка вторсырья. Сырьём для производства сплавов являются заготовки меди, цинка и других металлов для получения многокомпонентных сплавов. Также используются собственные отходы производства и вторичное сырьё. Все заготовки изготовлены в соответствии с ГОСТ.

Для плавки латуни используют различные виды плавильных печей, применяющихся для плавки медных сплавов. Самыми эффективными являются электрические индукционные низкочастотные печи с магнитопроводом. Плавку проводят под вытяжной вентиляцией, поскольку некоторые элементы сплава интенсивно испаряются и могут навредить здоровью человека. Сплав нежелательно перегревать, из-за вероятности возгорания на воздухе некоторых компонентов. В качестве шихт для плавки латуни используют чистые и оборотные металлы.

Предварительно сырьё подготавливают, а печи очищают. Разогретую до красного каления медь помещают в печь, а затем добавляют кусковые заготовки цинка. Во время плавки медно-цинковых сплавов берут во внимание значительную окисляемость цинка. Для уменьшения окисляемости проводят ряд мероприятий. Для изготовления многокомпонентных сплавов в первую очередь добавляют медь, а затем с осторожностью остальные компоненты.

Плавка латуни

Однородную массу разливают в формы для получения литейной латуни. В результате получаются слитки плоской и круглой формы. Деформируемые сплавы после отливки подвергаются процедуре деформации. Полученные изделия различаются по степени закалки и старения, а также твёрдости материала. Предварительная термическая обработка заготовок значительно увеличивает прочность и коррозионную устойчивость латуни.

Применение

Из латуни производят охлаждающие системы для моторов, разнообразные втулки, переходники. Сплав используется в строительной сфере. Например, для изготовления сантехнического оборудования и элементов дизайна. Элементы для крепежа, такие как болты и гайки, также производят из латуни. Этот сплав применяется в судостроении и при изготовлении боеприпасов.

Различают несколько видов латунного проката:

  • Латунный прутокЛатунный пруток – это длинномерное металлическое изделие, которое является заготовкой для различных деталей. Пруток имеет различную форму сечения: круглую, овальную, прямоугольную, квадратную, шестигранную, трапециевидную.
  • Латунная плитаЛатунная плита – это плоский полуфабрикат с прямоугольным сечением толщиной более 25 мм, который изготавливается прокаткой или литьём. Плиты бывают мягкими, твёрдыми, полутвёрдыми и особо твёрдыми. Латунные плиты используются в промышленности, для декоративной отделки зданий.
  • Латунная проволокаЛатунная проволока – это вытянутый профиль небольшого диаметра. Применяется проволока в производстве электротехники и декоративных элементов, а также в машиностроении, авиастроении, при сварке и в обувной промышленности.
  • Латунная трубаЛатунная труба – обладает высокой пластичностью, устойчивостью к коррозии, износу. Трубы применяются в жилищно-коммунальном хозяйстве, машиностроении, приборостроении, электроэнергетике.
  • Латунный кругЛатунный круг – это сплошной профиль круглого сечения. Применяется изделие в автомобилестроении, приборостроении, при изготовлении станков и механизмов. — незаменим в полиграфии, автомобилестроении, электроэнергетике, приборостроении, электротехнической, строительной и химической промышленностях.
Читайте так же:
Что дает занятие йогой

Марки и химический состав латуни

диаграмми состояния медь-цинк

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

Состав простых латуней

В формулу латуни обязательно входит медь и цинк. Медь — основной элемент в сплаве, а цинк — легирующая добавка, которая существенно определяет свойства латуни. Кроме цинка в состав многокомпонентных латуней входят алюминий, марганец, железо, никель, кремний, Ni, Si, Sn, Pb, As. В состов брозы тже входят медь, как основа, и цинк, как легирующая добавка. Но кроме цинка в состав бронзы включены другие элементы. Количество таких элементов и их влияние на свойства бронзы сравнимо или больше чем у цинка, поэтому бронзы и латуни традиционно выделены как отдельные типы медных сплавов. Сравнивая формулу латуни с формулой бронзы можно найти близкие по химическому составу сплавы, которые будут иметь и схожие свойства. Массовые марки латуни и бронзы существенно отличаются по составу, так что вопрос о классификации медных сплавов носит академический характер.

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.

  1. Ост. — Ост. цинк Zn
  2. В латуни марки Л68, предназначенной для изготовления изделий специального назначения, массовая доля элементов не должна быть более: железа – 0,07%, сурьмы – 0,002%, фосфора – 0,005%, мышьяка – 0,005%, серы – 0,002% (сумма прочих элементов – 0,2%).
  3. В латунях марок Л96, Л90, Л80, Л70, Л68, Л63, Л60 допускается массовая доля никеля до 0,3% за счет массовой доли меди, которую не учитывают в сумме прочих элементов.
  4. В латунях всех марок по согласованию с потребителем можно определять массовую долю олова, алюминия, марганца и кремния, значения которых учитывают в сумме прочих элементов.
  5. В латуни марки Л70, применяемой для производства конденсаторных труб и теплообменников, допускается массовая доля мышьяка до 0,06 % за счет массовой доли меди, которую не учитывают в сумме прочих элементов.
  6. В латуни марки Л63, применяемой в пищевой промышленности, массовая доля свинца не должна быть более 0,05%.
  7. Для антимагнитных сплавов массовая доля железа не должна быть более 0,03%.
  8. Расчетная плотность указана для расчета справочной теоретической массы изделий.
  9. Знак «–» обозначает, что данный элемент не нормируется и входит в сумму прочих элементов.
  10. Примеси не должны превышать концентрации, указанные в таблице
  11. Примеси, не указанные в таблице, учитывают в сумме прочих элементов, перечень которых определяют согласованием между потребителем и изготовителем.

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 γ Fe -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 %
Читайте так же:
Меркурий 201 не считает

Состав специальных латуней

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 γ Fe кристализируется в специальных латунях ЛАЖ-1-1 и ЛЖМц59-1-1 и создает дополнительные центры кристаллизации. Такие сплавы образуют мелкозернистую литую структуру. Частицы γ Fe -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

SiAlSnPbFeMnNi
10. 12>4. 6210,90,5-1,4

Формула для определения кажущегося по структуре содержания цинка X:

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

Изотермы растворимости легирующих элементов в латуниИзотерма 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+γ Fe /α+β+γ Fe и α+Pb/α+β+Pb

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector