Латуни

Классификация латуней  

      Латуни – это сплавы на основе меди и цинка. По химическому составу они подразделяются на простые (только медь и цинк) и специальные (наряду с медью и цинком содержат Pb, Fe, Al, Sn и другие элементы). Химический состав латуней определен в ГОСТ 15527-2004.

     Простые латуни маркируются буквой Л и цифрой, обозначающей процентное содержание меди:Л96, Л90, Л85, Л80, Л75, Л68, Л63. Содержание цинка определяется по остатку от 100%.

Например, Л63 содержит 63% меди и 37% цинка. Простые латуни называют также двойными латунями (два основных компонента).

     Специальные латуни кроме цинка содержат и другие легирующие элементы. Их маркировка включает в себя дополнительные буквы и цифры, указывающие легирующие элементы и их содержание в %. Содержание цинка определяется по остатку от 100%. Например ЛС59-1 содержит 59% меди, 1% свинца и 40% цинка. Многокомпонентные латуни делятся на классы, которые называются по основному (кроме цинка) легирующему элементу.

 

      В таблице представлены основные марки латуней. Они используются как для  литья (литейные), так и для производства проката (деформируемые).  Некоторые латуни используются для сварки и пайки (ГОСТ 16130-90).

 Структура латуней.  

      В зависимости от химического состава  латуни могут быть однофазными, двухфазными и многофазными.

    Большинство простых латуней и некоторые специальные латуни являются однофазными (α-латуни) и представляют собой  твердый раствор цинка в меди (α -фаза). Они обладают хорошей пластичностью во всем интервале температур, поэтому однофазные α-латуни, например Л68, хорошо обрабатываются давлением  при высоких  и  низких температурах.

     Двухфазные латуни  содержат включения твердых и хрупких фаз, например β-фазу. (α+β)  латуни и другие двухфазные латуни ограниченно обрабатываются давлением (например, только при высоких температурах). 

        Свинцовые латуни имеют структуру (α +Pb) или (α+β+Pb). Практически не растворяясь  в латуни, свинец  присутствует в виде самостоятельной фазы, что обеспечивает отличную обрабатываемость резанием. 

   С увеличением содержания легирующих элементов могут возникать дополнительные твердые и хрупкие фазы. Поэтому   легирование дополнительной компонентой обычно не превышает 0.5 – 3 % (см. таблицу марок латуней).

           Фазовый состав определяет принадлежность к классу литейных или деформируемых латуней, возможность выпуска различных полуфабрикатов  и их свойства.

 Общие свойства латуней

     Простые латуни.

     Твердость, предел текучести, предел прочности и  пластичность простых латуней выше, чем у меди. В целом эти показатели растут с увеличением содержания цинка. Наилучшей пластичностью обладает Л68 (наибольшая глубина вытяжки для листов, наибольшее число перегибов для проволоки). В Л63 количество β-фазы незначительно и оно мало отражается на пластичности Л63 и её способности к обработке давлением при низких температурах, но требует строгого соблюдения режима охлаждения. 

      Из простых латуней производится прокат всех видов. Все простые латуни имеют хорошие литейные свойства и могут использоваться для производства отливок. Антифрикционными свойствами простые латуни, также как и медь, не обладают.

     Специальные латуни.

     Специальные латуни обладают большей  прочностью, лучшей коррозионной стойкостью к большему числу сред по сравнению с простыми латунями. Большинство специальных латуней имеют хорошие антифрикционные свойства.

     Многие  из них устойчивы к морской воде  (оловянные, алюминиевые, кремнистые. марганцевые), перегретому пару (марганцевые латуни) и т.д. Некоторые из них сочетают отличные коррозионные свойства с хорошими антифрикционными свойствами (ЛК65-1.5-3, ЛО90-1, ЛЖМц59-1-1). Особая стойкость отдельных латуней к конкретным средам в специфических условиях эксплуатации определяет сферу их преимущественного применения. Например, оловянные латуни называют «морскими латунями».

      Самыми распространенными являются свинцовые латуни. Их главное свойство – отличная обрабатываемость резанием. Это  проявляется в  возможности скоростной обработки заготовок с малым износом инструмента. При этом образуется мелкая сыпучая стружка, что определяет   чистоту обрабатываемой поверхности и минимальный наклеп при резании. Это определяет применение свинцовых латуней для изготовления мелкоразмерных деталей  для точной механики. Их отрицательной стороной является низкая ударная вязкость, низкая прочность на изгиб при наличии надреза. Самой распространенной из свинцовых латуней является ЛС59-1. 

   Наилучшую обрабатываемость имеет латунь ЛС63-3. По отношению к ней оценивают обрабатываемость цветных металлов и углеродистых сталей (в процентах).  

     Практически все латуни являются хорошим конструкционным материалом при низких температурах. Также как и медь они сохраняют пластичность и не становятся хрупкими при охлаждении вплоть до гелиевых температур.   

      За счет более высоких температур рекристаллизации (300-370оС) ползучесть латуней при  высоких температурах меньше, чем у меди.      В зоне средних температур (200-600оС ) в латунях наблюдается явление хрупкости. Оно связано с образованием хрупких межкристаллических прослоек из нерастворимых при низких температурах примесей (свинец, висмут). С повышением температуры ударная вязкость латуней уменьшается.

     Электро- и теплопроводность латуней заметно ниже, чем у меди.