3. Латунный прокат

Сплавы меди с цинком (латуни) наиболее распространены в промышленности. Они сравнительно дешевы, отличаются хороши­ми технологическими характеристиками, повышенными механиче­скими свойствами и устойчивы против коррозии. Практическое применение имеют латуни, содержащие меди не менее 55-56%.

Все латуни, используемые для изготовления листов и лент, по структуре разделены на две группы — однофазные (Л90, Л80 Л68, Л63) и двухфазные (Л60, Л062-1, ЛС-59-1, ЛЖМц59-1-1, ЛМц58-2). Однофазные латуни (или содержащие небольшое количество второй фазы) отличаются относительно высоким сопро­тивлением деформированию и поэтому потребляют большую мощ­ность при горячей прокатке, оказывая большое давление на вал­ки. Успешная прокатка однофазных латуней возможна в более узком интервале температур, чем двухфазных. В соответствии с ГОСТом они должны содержать меньше примесей, чем двухфаз­ные. Однофазные латуни могут деформироваться без отжигов с большей степенью деформации и оказывают меньшее давление на валки. Холодная прокатка однофазных латуней, как правило, не сопровождается растрескиванием кромок, что часто наблюдается у двухфазных латуней марок ЛС59-1, ЛЖМц59-1-1 и Л062-1 при холодной прокатке с большими обжатиями.

Латуни устойчивы против коррозии только в отожженном со­стоянии, так как в наклепанном состоянии из-за наличия внутрен­них напряжений при хранении на воздухе вследствие резких пере­мен температуры, а также под действием паров аммиака или его слабых растворов в металле часто образуются трещины, что осо­бенно характерно для латуней с небольшим содержанием меди. Это явление называется коррозионным или сезонным растрескива­нием. Наиболее устойчивы против сезонного растрескивания ла­туни, содержащие не менее 90% Си.

Кроме меди и цинка, в латунях могут присутствовать и другие компоненты, которые придают им новые свойства. Например, алю­миний, никель, кремний и железо повышают твердость, прочность и коррозионную стойкость латуней; олово увеличивает стойкость латуней в морской воде; свинец улучшает обрабатываемость ре­занием. Сурьма, висмут и сера в латунях являются вредными при­месями, резко снижая пластичность как в горячем, так и в холод­ном состояниях.

Наиболее вредная примесь при прокатке медных и особенно медноцинковых сплавов – свинец, так как он расширяет зону хрупкости, имеющуюся у -латуней в области 400-650 °С. При горячей прокатке металлов и сплавов, загрязненных примесями, в частности латуней с содержанием свинца, особенно важно про­вести прокатку в узком интервале температур, не допустив при этом перегрева металла. Наиболее сильное влияние оказывает свинец на прокатку -латуни (Л68 и Л70), при переходе к двух­фазным ( )-латуням оно уменьшается. Более высокое содер­жание свинца в однофазных латунях может привести к их пол­ному разрушению при горячей прокатке, поэтому такие латуни обычно прокатывают только в холодном состоянии.

Исходным материалом для холодной прокатки служат горячекатаные листы и полосы толщиной 3-6 мм, иногда до 12-16 мм. Технологическая цепочка состоит из следующих операций: травление или фрезерование заготовок; холодная прокатка; отжиг; травление; резка и правка. Прокатка, отжиг и травление могут повторяться несколько раз; это зависит от конечной толщины продукции. Применяются карточ­ный и рулонный способы производства.

Травление в большинстве случаев осуществляется в водном раст­воре серной кислоты концентрацией 5-25% при температуре 60-80 ⁰С. Иногда при толщине заготовок 8-16 мм проводится сплошное фрезе­рование поверхности металла на специальных станках. В результате достигается высокое качество поверхности полос и уменьшается их продольная разнотолщинность, хотя возрастают потери металла.

Применяемые для холодной прокатки меди и ее сплавов станы очень разнообразны как по конструкции, так и по габаритам. При про­катке относительно толстых листов и полос применяются одноклетьевые станы 2- и 4-валковые, нереверсивные и реверсивные. При боль­ших объемах производства устанавливают трех- и четырехклетевые непрерывные станы. Для увеличения массы рулонов несколько полос сваривают встык. Наиболее тонкие полосы и ленты прокатывают на многовалковых станах (6-, 12-и 20-валковых).

Относительное обжатие за пропуск обычно находится в пределах 10-45%. В первом проходе часто принимают пониженное обжатие - до 30 %. Суммарное обжатие за один прокатный передел (между отжи­гами) достигает 60-80%. На непрерывных станах и реверсивных ста­нах с моталками прокатка ведется с натяжением, которое составляет (0,2-0,5) . В качестве технологической смазки применяют эмульсии концентрацией 1-5% или маловязкие минеральные масла. Макси­мальная скорость прокатки на непрерывных станах - до 7м/с, на одноклетевых станах полистной прокатки - до 1-1,5 м/с.

Температура рекристаллизационного отжига после холодной про­катки устанавливается в зависимости от марки металла и толщины отжигаемых полос. С уменьшением толщины полос температура отжига понижается. Отжиг проводится в печах разных типов: методических, колпаковых под муфелем и других. Для отжига полос толщиной 0,2- 2,5 мм еще более тонких лент широко применяются протяжные печи непрерывного действия. Во многих случаях отжиг ведется в защитной атмосфере; тогда операция травления после отжига становится необя­зательной.

В стандартах на листовую продукцию из меди, латуней и бронз предусмотрены градации конечных механических свойств. Так, мед­ные листы, полосы и ленты выпускаются мягкими ( 200 МПа) и твердыми ( 300 МПа). Для латуней и бронз предусмотрены следующие категории: мягкие, полутвердые, твердые и особотвердые. Разный уровень механических свойств достигается применением определен­ной степени деформации на заключительном этапе прокатки и варьи­рованием термической обработки (полный или низкотемпературный отжиг, отсутствие отжига).

Следует отметить, что латуни, содержащие значительное количество свинца (например, ЛС74-3), и некоторые бронзы проявляют хрупкость при горячей деформации. Поэтому их подвергают только холодной прокатке, начиная прямо со слитков толщиной 20-60 мм. Прокатка разделяется на три этапа: обжимная, заготовительная (промежуточная) и отделочная. Обжатия применяются пониженные.