книги / Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки
.pdf
|
|
|
|
Окончание табл. 2.1 |
|
1 |
2 |
|
|
3 |
4 |
Л85 |
С23000 |
|
CuZn 15 (2.0240) |
C2300 |
|
Л80 |
С24000 |
|
CuZn20 (2.0250) |
C2400 |
|
Л70 |
С26000 |
|
CuZn30 (2.0265) |
C2600 |
|
Л6 8 |
С26800 |
|
CuZn33 (2.0280) |
C2680 |
|
ЛМш68-0,05 |
- |
|
|
- |
- |
Л63 |
С27200 |
|
CuZn37 (2.0331) |
C2720 |
|
Л60 |
С28000 |
|
CuZn40 (2.0360) |
C2800 |
|
|
Оловянные латуни |
|
|
|
|
Л090-1 |
C41000 |
|
|
— |
- |
Л070-1 |
- |
|
|
- |
- |
ЛОМш70-1-0,05 |
C44300 |
|
CuZn28Snl (2.0470) |
C4430 |
|
Л062-1 |
C46400 |
|
CuZn38Snl (2.0530) |
C4621, C4622, |
|
|
|
|
|
|
C4640, C4641 |
Л060-1 |
C46400 |
|
CuZn38Snl (2.0530) |
C4641, C4641 |
|
|
Свинцовые латуни |
|
|
|
|
ЛС74-3 |
- |
|
|
- |
- |
ЛС64-2 |
C33200, C34500, C34200 |
|
- |
- |
|
ЛС63-3 |
C35600 |
|
|
- |
C3560 |
ЛС60-1 |
C36500 |
|
CuZn39PbO,5 (2.0372) |
C3710, C3712 |
|
ЛС59-1 |
C3800 |
|
CuZn40Pb2 (2.0402) |
- |
|
ЛС59-1В |
- |
|
|
- |
C3603, C3604 |
|
Алюминиевые латуни |
|
|
||
ЛА77-2 |
С68700 |
|
CuZn20A12 (2.0460) |
|
|
ЛАМш77-2-0,05 |
|
С6870 |
|||
Марганцовая латунь |
|
|
CuZn40Mn2 (2.0572) |
|
|
ЛМц58-2 |
|
|
|
||
|
Кремнистая латунь |
|
|
|
|
ЛК80-3 |
| |
1 |
- |
1 |
1 |
|
Никелевая латунь |
|
|
_ |
|
ЛН65-5 |
|
|
|
|
|
|_____________ I _____________ 1_________ I _________ 1 |
|||||
|
Смешанные латуни |
|
|
|
|
ЛАН59-3-2 |
- |
|
|
- |
- |
ЛМцА57-3-1 |
- |
|
|
- |
- |
ЛЖС58-1-1 |
- |
|
|
- |
- |
ЛАЖ60-1-1 |
- |
|
|
- |
С6782 |
ЛЖМц59-1-1 |
- |
|
|
- |
- |
ЛАКМц75-2-2,5-0,5-0,5 |
- |
|
|
- |
- |
Основные сведения о химическом соста- |
даны в табл. 2.2 - 2.5, в табл. 2.6 указаны свой- |
||||
ве, физических и механических свойствах, ре- |
ства важнейших полуфабрикатов из этих спла- |
||||
жимах литья и обработки двойных латуней |
вов. |
|
|
|
2.2.Химический (%, остальное Zn), фазовый состав и назначение деформируемых двойных латуней
(ГОСТ 15527-70 в ред. 1999 г.)
Марка |
Си |
|
|
|
Примеси, не более |
|
|
|
Фазовый |
||
РЬ |
|
Fe |
Sb |
|
Bi |
|
Р |
Всего |
состав* 1 |
||
|
|
|
|
|
|||||||
Л96 |
95,0...97,0 |
0,03 |
0 , 1 0 |
0,005 |
0 , 0 0 2 |
0 , 0 1 |
0 , 2 |
а |
|||
Л90 |
88,0...91,0 |
0,03 |
0 |
, 1 0 |
0,005 |
0 |
, 0 0 2 |
0 |
, 0 1 |
0 , 2 |
а |
Л85 |
84,0... 86,0 |
0,03 |
0 |
, 1 0 |
0,005 |
0 |
, 0 0 2 |
0 |
, 0 1 |
0,3 |
а |
Полуфабрикаты и области применения
Листы, ленты, полосы, трубы, прутки, проволока для деталей в электротехнике, радиаторные и капиллярные трубки, меда ли, значки
Листы, ленты, полосы, трубы, специальные профили, прово лока для деталей в электротехнике, детали змеевиков, силь фонов, теплотехнической и химической аппаратуры, значки и медали, детали машин и приборов
Л80 |
79,0... 81,0 |
0,03 |
0 , 0 1 |
0,005 |
0 , 0 0 2 |
0 , 0 1 |
0,3 |
|||
Л70 |
69,0... 72,0 |
0,03 |
0 |
, 0 1 |
0,005 |
0 |
, 0 0 2 |
0,005 |
0 , 2 |
|
Л6 8 |
67,0...70,0 |
0,03 |
0 |
, 1 0 |
0,005 |
0 |
, 0 0 2 |
0 |
, 0 1 |
0,3 |
ЛМш |
67,0...70,0 |
0,03 |
0 |
, 1 0 |
0,005 |
0 |
, 0 0 2 |
0 |
, 0 1 |
0,3 |
68-0,05‘2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Л63 |
62,0... 65,0 |
0,07 |
0 , 2 0 |
0,005 |
0 |
, 0 0 2 |
0 |
, 0 1 |
0,5 |
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
Л60 |
59,0...62,0 |
0,30 |
0 |
, 2 0 |
0 , 0 1 |
0,003 |
0 , 0 1 |
1 , 0 |
аЛисты, ленты, полосы, тонкостенные трубы, проволока, сильфоны, манометрические трубки, гибкие шланги, худо жественные изделия, музыкальные инструменты
аЛисты, полосы, проволока, радиаторные ленты, трубы теп лообменников, детали, получаемые глубокой вытяжкой
аЛисты, ленты, полосы, прутки, трубы, проволока, фольга, профили, проволочные сети, радиаторные ленты, трубы для теплообменников, детали, получаемые глубокой вытяжкой
аТрубы, радиаторные трубки автомобилей
а+р |
Листы, ленты, полосы, прутки, трубы, проволока; для изго |
|
товления винтов, гаек, болтов, шайб, прокладок, заклепок, |
|
деталей автомобилей, конденсаторных трубок, застежек- |
|
молний, деталей, получаемых глубокой вытяжкой |
а+Р |
Штампованные детали, трубные доски в холодильных уста |
|
новках, фурнитура, шайбы, толстостенные патрубки |
ДАВЛЕНИЕМОБРАБАТЫВАЕМЫЕ ЛАТУНИ,
*' При 460 °С; при более низких температурах вместо J3 присутствует Р'-фаза. *2 Остальное Zn + (0,025.. .0,06) % As.
П р и м е ч а н и е . Содержание отдельных примесей может корректироваться по соглашению изготовителя с потребителем.
2.3. Типичные механические свойства двойных латуней
Марка |
Состояние |
ст„ МПа |
2 |
|
|
<то. , МПа |
|
Л96 |
Мягкое |
240 |
63 |
|
Твердое |
400 |
390 |
Л90 |
Мягкое |
260 |
1 1 0 |
|
Твердое |
500 |
- |
Л85 |
Мягкое |
280 |
1 2 0 |
|
Твердое |
560 |
520 |
Л80 |
Мягкое |
310 |
130 |
|
Твердое |
640 |
540 |
Л70 |
Мягкое |
330 |
130 |
|
Твердое |
680 |
550 |
Л6 8 |
Мягкое |
330 |
135 |
|
Твердое |
700 |
550 |
Л63 |
Мягкое |
380 |
135 |
|
Твердое |
700 |
550 |
Л60 |
Мягкое |
400 |
- |
|
Твердое |
700 |
- |
Двойные латуни - это преимущественно сплавы с a -структурой (Л96, JI90, Л85, Л6 8 и др.). Обычно в структуре однофазных латуней, содержание цинка в которых близко к пределу растворимости (см. рис. 2 .1 ), присутствует небольшое количество неравновесной Р-фазы из-за медленно протекающих диффузионных процессов в медно-цинковых сплавах при низ ких температурах. Однако наблюдаемые в не больших количествах включения P-фазы не оказывают заметного влияния на свойства а-латуней. Поэтому такие сплавы, хотя их структура и является двухфазной, по механи ческим и технологическим свойствам целесо образно отнести к однофазным а-латуням.
Влияние примесей на свойства лату ней. Отрицательное влияние на механические и технологические свойства латуней оказыва ют легкоплавкие, весьма ограниченно раство римые в медно-цинковых сплавах в твердом состоянии примеси. Наиболее чувствительны к таким примесям однофазные а-латуни, так как образующиеся на границах зерен легкоплавкие включения резко ухудшают способность этих сплавов к горячей обработке давлением.
Примеси, находящиеся в твердом раство ре и не образующие самостоятельных фаз, не оказывают отрицательного влияния на механи ческие и технологические свойства латуней [92,44].
6 , % |
НВ |
£, ГПа |
лги, МДж/м! |
52 |
50 |
- |
- |
2 |
130 |
114 |
2 , 2 |
45 |
52 |
- |
- |
4 |
140 |
105 |
1 , 8 |
43 |
54 |
- |
- |
4 |
130 |
ПО |
- |
52 |
60 |
- |
- |
5 |
145 |
1 1 2 |
1 , 6 |
55 |
65 |
- |
- |
3 |
150 |
1 1 0 |
1,7 |
55 |
65 |
- |
- |
3 |
150 |
1 0 1 |
- |
45 |
6 8 |
- |
- |
4 |
155 |
116 |
1.4 |
42 |
65 |
- |
- |
3 |
160 |
118 |
- |
Алюминий полностью входит в твердый раствор и как примесь не оказывает отрица тельного влияния на свойства латуней. Малые добавки алюминия уменьшают угар цинка при плавке: на поверхности расплава образуется защитная пленка из оксида алюминия, препят ствующая испарению цинка.
Никель и марганец в небольших количе ствах входят в твердый раствор и не оказывают заметного влияния на физические, механиче ские и технологические свойства латуней. Ни кель повышает температуру рекристаллизации латуней.
Железо имеет очень малую раствори мость в медно-цинковом твердом растворе при комнатной температуре и образует в латунях
самостоятельную уре’фазу ~ железистую со ставляющую. Эта фаза ферромагнитная, и она резко изменяет магнитные свойства латуней. Поэтому в латунях, которые применяются для изготовления антимагнитных деталей, содер жание железа допускается не выше 0,03 %. Железо затрудняет развитие процесса рекри сталлизации латуней и измельчает зерно, в связи с чем значительно повышаются механи ческие и технологические свойства сплавов.
Кремний как примесь входит в твердый раствор. Под влиянием кремния улучшаются процессы пайки и сварки латуней, повышается стойкость против коррозионного растрескива ния.
|
|
|
|
|
|
Температура, °С |
|
|
|
|
|
|
Коэффициент |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обрабатывав- |
|
|
трения |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
отжига для |
Жидкотеку |
Линейная |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Марка |
|
|
|
|
|
|
|
|
мость резани |
|
|
||||||
|
|
горячей |
начала рекри |
полного |
уменьшения |
честь, см |
усадка, % |
со смаз |
без |
||||||||
|
|
литья |
ем*1, % |
||||||||||||||
|
|
деформации |
сталлизации |
отжига |
остаточных |
|
|
кой |
смазки |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
напряжений |
|
|
|
|
|
||
Л96 |
|
1160... |
1 2 0 0 |
750 |
...850 |
300 |
450... |
600 |
300 |
2 0 |
- |
- |
- |
- |
|||
Л90 |
|
И 60... |
1 2 0 0 |
750... |
900 |
335 |
...370 |
650... |
720 |
2 0 0 |
2 0 |
65 |
2 , 0 |
0,074 |
0,440 |
||
Л85 |
|
1150... |
1180 |
830... |
900 |
335... |
370 |
650... |
720 |
2 0 0 |
30 |
- |
- |
- |
- |
||
Л80 |
|
1160... |
1180 |
820... |
870 |
320... |
360 |
650... |
720 |
2 0 0 |
30 |
48 |
2 , 0 |
0,015 |
0,710 |
||
Л70 |
|
1 1 0 0 ... |
1160 |
750... |
830 |
320... |
360 |
650... |
720 |
2 0 0 |
30 |
63 |
1,92 |
- |
- |
||
Л6 8 |
|
1100... |
1160 |
750... |
830 |
300... |
370 |
520... |
650 |
260... |
270 |
30 |
63 |
1,92 |
- |
- |
|
ЛМш68-0,05 |
1100... |
1160 |
750... |
830 |
300... |
370 |
520... |
650 |
260... |
270 |
- |
- |
- |
- |
- |
||
Л63 |
|
1060... |
1 1 0 0 |
650... |
850 |
350... |
370'2 |
660... |
670'2 |
зоо’ 2 |
40 |
65 |
1,77 |
0 , 0 1 2 |
0,390 |
||
Л60 |
|
1030... |
1080 |
730... |
820 |
350... |
370 |
660... |
670 |
|
- |
45 |
60 |
1,97 |
0 , 0 1 2 |
0,450 |
|
*‘ В % по отношению к обрабатываемости латуни ЛС63-3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
*2 |
Кроме тонких лент. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
2.5. Физические свойства деформируемых двойных латуней [47,69,104,92] |
|
|
|
||||||||||
Марка |
|
Температура, °С |
у, кг/м3 |
X, Вт/(м К) |
ср, Дж/(кг К) |
а- 10‘, 1C1 |
р, мкОм м, при Г, °С |
а при |
|||||||||
ликвидус |
|[ солидус |
2 0 |
1 1 0 0 |
20 100 °С, К' 1 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Л96 |
J |
1070 |
;' |
1055 |
8850 |
245 |
|
389 |
|
17,0 |
0,038 |
0,24 |
0,00231 |
||||
Л90 |
\ |
1045 |
|
1025 |
8800 |
188 |
|
398 |
|
17,1 |
0,042 |
0,27 |
0,00186 |
||||
Л85 |
|
1025 |
|
990 |
8750 |
152 |
|
398 |
|
18,7 |
0,047 |
0,29 |
0,0016 |
||||
Л80 |
|
1 0 0 0 |
|
965 |
8660 |
142 |
|
389 |
|
18,8 |
0,054 |
0,33 |
0,0015 |
||||
Л70 |
|
950 |
|
915 |
8630 |
1 2 1 |
|
377 |
|
18,9 |
0,062 |
0,39 |
0,00148 |
||||
Л6 8 |
|
938 |
|
909 |
8600 |
ИЗ |
|
377 |
|
19,0 |
0,065 |
- |
0,0015 |
||||
ЛМш68-0,05 , |
937 |
|
- |
8600 |
113 |
|
- |
|
19,1 |
0,068 |
- |
- |
|
||||
Л63 |
|
910 |
|
900 |
8430 |
1 1 0 |
|
385 |
|
20,5 |
0,070 |
- |
0,0017 |
||||
Л60 |
|
895 |
|
885 |
8400 |
105 |
|
381 |
|
20,7 |
0,073 |
- |
0,0025 |
ДАВЛЕНИЕМОБРАБАТЫВАЕМЫЕ ЛАТУНИ,
|
|
|
Толщина |
|
Механические свойства |
|
|
Марка |
Полуфабрикат |
Состояние |
ст., МПа |
6 ,% |
НВ |
||
(диаметр), мм |
|||||||
|
|
|
|
в пределах или менее |
|
||
|
|
|
|
|
|
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
Л96 |
Листы, полосы |
Мягкое |
0 ,1 0 . . . 1 2 |
216...255 |
45...55 |
- |
|
|
|
Твердое |
392...470 |
1...3 |
- |
||
|
|
|
|||||
|
Трубки капиллярные |
Мягкое |
(1 ,2 ...2 ,5) |
2 1 0 |
35 |
- |
|
|
|
Твердое |
|
4 |
|
||
|
|
|
|
|
|||
|
Трубки радиаторные |
Твердое |
(17...21) |
360...600 |
- |
- |
|
Л90 |
Листы, полосы |
Мягкое |
0 ,1 0 . . . 1 2 |
230...340 |
36 |
60 |
|
|
|
Полутвердое |
290...400 |
1 0 |
85 |
||
|
|
Твердое |
|
350 |
3 |
1 1 0 |
|
|
Ленты общего |
Мягкое |
|
240 |
35 |
- |
|
|
назначения |
Полутвердое |
0,7...2,0 |
300 |
1 0 |
- |
|
Л85 |
Листы, |
Твердое |
0 ,1 0 . . . 1 2 |
360 |
6 |
- |
|
Мягкое |
250...360 |
38 |
65 |
||||
|
полосы |
Полутвердое |
0 ,1 0 . . . 1 2 |
320...430 |
1 2 |
95 |
|
Л80 |
Ленты, листы, полосы |
Твердое |
0 ,1 0 . 1 0 |
390 |
3 |
1 1 0 |
|
Мягкое |
0 ,1 0 . . . 1 2 |
260...370 |
40 |
65 |
|||
|
|
Полутвердое |
0 ,1 0 . . . 1 2 |
330...430 |
15 |
95 |
|
Л70 |
|
Твердое |
0 ,1 0 . . . 1 0 |
390 |
3 |
1 2 0 |
|
Ленты, листы, полосы |
Мягкое |
0 ,1 0 . . . 1 2 |
290...340 |
50...60 |
54...64 |
||
Л6 8 |
|
Твердое |
0 ,1 0 . . . 1 2 |
615...690 |
3...6 |
140...150 |
|
Ленты, листы, полосы |
Мягкое |
0 , 1 0 . . . 1 2 |
290...390 |
42 |
70 |
||
|
|
Полутвердое |
0 ,1 0 . . . 1 2 |
340...470 |
2 0 |
105 |
|
|
|
Твердое |
0 ,1 0 . . . 1 2 |
430...540 |
1 0 |
125 |
|
|
|
Особо твердое |
0 ,1 0 ...2 , 0 |
520 |
- |
155 |
|
|
Трубы тянутые и холод |
Мягкое |
|
290 |
40 |
- |
|
|
нокатаные |
Полутвердое |
(3...195) |
350 |
30 |
- |
|
|
|
Твердое |
|
440 |
1 0 |
- |
ЛАТУНИ ДВОЙНЫЕ
1 |
2 |
Л6 8 |
Проволока |
ЛМш68-0,05 |
Листы, полосы |
Л63 |
Ленты, листы, полосы |
|
Прутки |
|
Прутки тянутые и хо |
|
лоднокатаные |
|
Проволока |
|
Проволока |
|
Трубы тянутые и холод |
|
нокатаные |
|
Трубы |
Л60 |
Трубные доски, штам |
|
пованные заготовки |
3 |
|
4 |
|
5 |
|
6 |
7 |
|
Мягкое |
|
|
300 |
40 |
- |
|
||
Полутвердое |
(1,5 |
...12) |
350 |
|
15 |
- |
|
|
Твердое |
|
|
550 |
...750 |
|
- |
- |
|
Мягкое |
0,4... |
12 |
310... |
375 |
50 |
...60 |
49... |
59 |
твердое |
|
|
660... |
735 |
3 |
...5 |
142... |
152 |
Мягкое |
0,4... |
12 |
290... |
400 |
38 |
70 |
||
Полутвердое |
0,4... |
12 |
340... |
470 |
2 0 |
105 |
||
Твердое |
0,4... |
12 |
410... |
570 |
|
8 |
135 |
|
Особо твердое |
0,05...2 |
510... |
640 |
|
4 |
160 |
||
Пружинно |
0 ,1 . . . |
1 2 |
610 |
|
- |
180 |
||
твердое |
|
|
|
|
|
|
|
|
Прессованное |
(10... |
160) |
290 |
30 |
65... |
120 |
||
Мягкое |
(3... |
50) |
290 |
40 |
65... |
120 |
||
Полутвердое |
(3... |
40) |
370 |
|
15 |
121... |
165 |
|
Твердое |
(3—12) |
440 |
|
1 0 |
161 |
|||
Мягкое |
(1,10-4,8) |
350 |
30 |
- |
|
|||
Полутвердое |
(1,10-4,8) |
400 |
|
1 0 |
- |
|
||
Твердое |
(1,10-4,8) |
600... |
800 |
|
- |
- |
|
|
Мягкое |
(5... |
12) |
320 |
34 |
- |
|
||
Полутвердое |
(5... |
12) |
360 |
|
1 2 |
- |
|
|
Твердое |
(1 2 ) |
550... |
750 |
|
- |
- |
|
|
Мягкое |
(3... |
195) |
300 |
38 |
- |
|
||
Полутвердое |
|
|
340 |
30 |
- |
|
||
Прессованное |
(42... |
250) |
280 |
38 |
- |
|
||
Мягкое |
(40... |
190) |
360... |
410 |
40... |
50 |
- |
|
Твердое |
|
|
635... |
735 |
24 |
152... |
162 |
ДАВЛЕНИЕМ ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ ЛАТУНИ,
Висмут относится к наиболее вредным примесям. Он практически не растворяется в медно-цинковых сплавах в твердом состоянии и образует на границах зерен легкоплавкую эвтектику, состоящую практически из чистого висмута. Вследствие этого он вызывает горячеломкость латуней, особенно однофазных. Содержание его в промышленных марках ла туней ограничено 0,002...0,003 % (см. табл. 2 .2 ).
Свинец имеет крайне низкую раствори мость в медно-цинковых сплавах в твердом состоянии и при затвердевании выделяется в элементарном виде на границах зерен в форме мелких сферических включений. Под влиянием примеси свинца ухудшается пластичность а-латуней при повышенных температурах. Он вызывает горячеломкость латуней, особенно однофазных, поэтому содержание свинца в двойных а-латунях ограничивается 0,03 % (см. табл. 2.2). Однако свинец улучшает многие технологические свойства латуней, особенно обрабатываемость резанием. Поэтому в про мышленности применяется целая группа свин цовых латуней (см. табл. 2 .1 ), в которых со держание свинца может превышать 1 % (по массе).
Сурьма является вредной примесью в медно-цинковых сплавах. Она ухудшает тех нологическую пластичность как при горячей, так и при холодной обработке давлением. Од нако микродобавки сурьмы (до 0 , 1 %) к двух фазным латуням частично локализирует корро зию, связанную с обесцинкованием.
Мышьяк. Несмотря на то, что в твердой меди растворимость мышьяка достаточно вы сока (~ 5 % (по массе) при температуре 25 °С) в медно-цинковом твердом растворе его рас творимость не превышает 0,1 %. При больших его концентрациях в структуре латуней появ ляется очень хрупкая промежуточная фаза, повидимому, As2 Zn. Поэтому при повышенном содержании мышьяка (выше 0,5 %) латуни теряют пластичность вследствие образования хрупких прослоек цинк-мышьяковистой фазы по границам зерен. Однако мышьяк представ ляет большой интерес для латуней и как леги рующий элемент при изготовлении деталей, работающих в условиях морской воды. Мышь як в малых количествах (0,025...0,06 %) при микролегировании предохраняет латуни от коррозионного растрескивания и обесцикования при контакте с морской водой.
Фосфор незначительно растворяется в медно-цинковых сплавах в твердом состоянии. При затвердевании сплава он образует проме жуточную фазу, которая повышает твердость и резко снижает пластичность латуней. Неболь шие количества фосфора оказывают положи тельное влияние на латуни, повышая их меха нические свойства и измельчая зерно литого металла, но при рекристаллизации деформиро ванных латуней фосфор ускоряет рост зерна. В качестве раскислителя при плавке латуней фосфор применять не рекомендуется, так как цинк является более энергичным раскислителем, чем фосфор. В промышленных марках латуней содержание фосфора ограничивают концентрациями 0,005...0,01 % (см. табл. 2.2).
Механические свойства. Закономерно сти изменения механических свойств от со держания цинка показаны на рис. 2.2 и 2.3. Они зависят от химического состава сплавов, при роды фаз и структуры.
Однофазные латуни после отжига (мягкое
состояние) |
имеют ав = 250...350 МПа; и |
8 = 45...60 |
%, а двухфазные - ав = 400... |
450 МПа; и 5 = 30...45 % (см. табл.2.3); проч ность латуней может быть существенно повы шена холодной пластической деформацией (ав = 450...700 МПа), однако пластичность резко снижается (5 = 3...5 %).
Обработка давлением. Однофазные а-латуни очень пластичны, легко деформиру ются в горячем и холодном состоянии. В ин тервале температур 300...700 °С а-латуни, как и медь, имеют область пониженной пластично сти. Поэтому горячую деформацию осуществ ляют при более высоких температурах (750...
900 °С, см. табл. 2.4). Оптимальные температу ры нагрева под обработку давлением двойных латуней показаны на рис. 2 . 1 (/).
Однофазные а-латуни при горячей де формировании очень чувствительны к содер жанию легкоплавких примесей, особенно Bi и РЬ. Висмут в сплаве сегрегирует по границам a -зерен. Поэтому даже тонкая прослойка лег коплавкого висмута (Гпл ~ 270 °С) в несколько атомных слоев на границах зерен вызывает горячеломкость а-латуней. Обрабатываемость а-латуней в горячем состоянии с повышением содержания цинка ухудшается.
В холодном состоянии все однофазные а-латуни имеют хорошую обрабатываемость давлением. В области составов a -фазы в сис теме Cu-Zn с увеличением содержания цинка
наблюдается повышение пластичности (см. рис. 2.2). Латунь Л6 8 наиболее пластична и особенно широко применяется для деталей, изготовляемых из полуфабрикатов глубокой вытяжкой.
Двухфазные а+р-латуни обрабатываются в горячем состоянии лучше, чем однофазные а-латуни. Это связано с тем, что нагрев под обработку давлением этих сплавов осуществ ляется в область существования высокопла стичной P-фазы (см. рис. 2.1). Двухфазные а+р-латуни менее чувствительны к примесям. Однако они чувствительны к температурно скоростным условиям охлаждения с темпера тур горячей деформации. Например, при прес совании прутка (трубы или полосы) из-за уско ренного охлаждения с температуры горячей деформации передний конец полуфабриката имеет преимущественно мелкую игольчатую структуру с высокими механическими свойст вами, у заднего конца прутка из-за меньшей скорости охлаждения структура будет зерни стой с пониженными механическими свойст вами. На механические свойства сплава оказы вает влияние также различная объемная доля а- и Р'-фаз в разных участках горячедеформированного полуфабриката. Такая неоднородная структура по длине горячедеформированных полуфабрикатов двухфазных а+р-латуней мо жет быть устранена отжигом с полной фазовой перекристаллизацией [58, 31].
Одна из самых распространенных марок двойных латуней Л63. В этом сплаве всегда имеется некоторое количество неравновесной P-фазы, поэтому он, по существу, является двухфазным, и при назначении режимов обра ботки это следует учитывать.
Суммарная степень холодной деформа ции латуней обусловлена определенным пре делом, выше которого пластичность резко па дает, и необходим промежуточный рекристаллизационный отжиг. Этот предел допустимой суммарной холодной деформации уменьшается с повышением содержания цинка в сплаве. Он зависит также от вида обработки давлением и устанавливается для каждой марки латуней экспериментально.
Термическая обработка. Самая распро страненная операция термической обработки латуней - отжиг. Гомогонизационный отжиг к латуням не применяется, так как из-за неболь шого интервала кристаллизации в медно цинковых сплавах ликвационные явления не велики, хрупкие интерметаллидные фазы кри
сталлизационного происхождения в структуре не появляются. Поэтому нагрев слитка и по следующая горячая деформация практически полностью устраняют последствия неравно весной кристаллизации [31].
Наиболее часто к латуням применяют рекристаллизационный отжиг как промежу точную операцию при обработке давлением и как окончательную, когда при умеренной прочности необходимо получить в изделии высокую пластичность.
Важнейшая структурная характеристика рекристаллизованных латуней - размер зерен. Для получения оптимальных свойств при от жиге стремятся получить мелкозернистую структуру с однородным размером зерен.
Кинетика процесса рекристаллизации ла туней зависит от содержания цинка и фазового состава. В а-латунях зерно начинает расти при относительно низких температурах (выше 350.. .400 °С) и растет вплоть до температуры солидуса, достигая размера 350 мкм и выше. С увеличением содержания цинка температура начала рекристаллизации а-латуней снижается.
В двухфазных а+Р- и специальных лату нях сильный рост зерен происходит лишь при нагреве в однофазную область существования P-фазы. В сильнодеформированной двухфаз ной латуни температура начала рекристаллиза ции a -фазы ниже, чем p-фазы, и начинается при 300 °С. В этих условиях рост рекристалли зованных зерен a -фазы сдерживают нерекристаллизованные зерна P-фазы. Поэтому в двухфазных а+р-латунях рост зерен начинает ся при температурах, при которых завершается а -> Р переход и остается одна Р-фаза.
Температуру отжига латуней выбирают на 250...350 °С выше температуры начала рек ристаллизации. Для большинства марок про мышленных сплавов она находится в пределах 450.. .700 °С (см. табл. 2.4). При отжиге спла вов меди с 32...39 % Zn при температурах вы ше а/а+Р перехода выделяется P-фаза, что вызывает неравномерный рост зерна. Отжиг таких сплавов следует проводить при темпера турах, не превышающих линию сольвуса a -фазы в системе Cu-Zn (см. рис. 2.1). Поэтому латуни, находящиеся по составу вблизи точки максимальной растворимости цинка в меди, следует отжигать в печах с высокой точностью регулирования температуры и большой равно мерностью ее распределения по объему печи.
На рис. 2.1 приведены оптимальные ре жимы отжига двойных латуней по результатам обобщения технологических рекомендаций, накопленных в отечественной и мировой прак тике [92,31,69].
При отжиге двухфазных а+Р-латуней происходит сопутствующий процесс - фазовая перекристаллизация (а <-» Р). Поэтому ско рость охлаждения оказывает влияние на соот ношение а- и p-фаз в структуре сплава при нормальной температуре. При быстром охлаж дении возрастает количество Р'-фазы, что по вышает твердость латуней и в некоторых слу чаях улучшает обработку резанием. Когда нужна высокая пластичность, например, для холодной обработки давлением, охлаждение должно быть медленным, чтобы получить воз можно большее количество а-фазы.
При выборе режимов рекристаллизационного отжига сплавов системы Cu-Zn, лежа щих вблизи границы растворимости, следует иметь в виду, что из-за переменной раствори мости цинка в меди при низких температурах (ниже 450 °С) ускоренное охлаждение делает латуни склонными к упрочнению при старе нии. Причем способность к упрочнению и, соответственно, .к снижению пластичности при старении растет с увеличением содержания цинка от 35 % до 42 %. На практике этот вид упрочнения не применяется, но скорость охла ждения при отжиге таких латуней, как Л63, должна быть регламентирована, чтобы исклю чить получение пересыщенного твердого рас твора [31].
Высокие степени деформации при полу чении листов и лент из латуней приводят к образованию текстуры проката, которая при смягчающем отжиге переходит в текстуру от жига. Штамповка изделий из таких полуфаб рикатов с анизотропными свойствами может вызвать брак по фестонистосги. Склонность к такому виду брака и высота фестонов зависит от всей предыстории получения полуфабрика та: степени деформации при проходах, темпе ратур промежуточных и окончательных отжи гов и т.д. Установлено, что высота фестонов растет с увеличением степени деформации при двух последних проходах, с понижением тем пературы предпоследнего отжига и с повыше нием температуры последнего отжига; при малых степенях деформации при изготовлении листа анизотропия вытяжки выражена тем яр че, чем ниже температура промежуточных отжигов [31].
Размер зерен в полностью рекристаллизованной структуре латуней довольно одноро ден. При нарушении режимов рекристаллизационного отжига в структуре появляются две группы зерен различного размера. Это так на зываемая «двойная» структура особенно неже лательна при операциях глубокой вытяжки, гиба или полировки и травления изделий. С увеличением размера зерен качество поверх ности штампованных изделий ухудшается, и при размере более 40 мкм на поверхности ла тунных изделий наблюдается характерная ше роховатость - «апельсиновая корка». Правиль но выбранный режим обработки позволяет устранить этот дефект штампованных изделий. При штамповке полуфабрикатов с неполно стью рекристаллизованной структурой с очень малым размером зерна «апельсиновая корка» не образуется.
Неполный отжиг проводят в интервале температур 250...350 °С (см. рис. 2.1, табл. 2.4). Он применяется для уменьшения остаточ ных напряжений, которые могут приводить к так называемому «сезонному» растрескиванию латунных изделий. Этот вид коррозии присущ латуням с содержанием более 15 % Zn, заклю чается в постепенном развитии межкристаллитных трещин при одновременном воздейст вии напряжений (остаточных и приложенных) и специфических химических реагентов (напри мер растворы и пары аммиака, влажный серный ангидрит, различные амины и т.д.) [92,31].
Отжиг для уменьшения остаточных на пряжений проводят в температурном интерва ле ниже температуры начала рекристаллиза ции, чтобы заметно не снижались механиче ские свойства, полученные нагартовкой. Обычно этот интервал находится между 250 и 330 °С. Такая операция значительно снижает остаточные напряжения и выравнивает их по объему изделия.
Обрабатываемость резанием. Обраба тываемость латуней резанием зависит от их фазового состава. При обработке резанием однофазных а-латуней стружка получается длинной, наматывается на резец, и качество обрабатываемой поверхности ухудшается. Двухфазные а+Р-латуни имеют лучшую обра батываемость резанием, чем однофазные. С увеличением содержания твердой и хрупкой Р'-фазы в структуре латуней стружка получает ся более хрупкой и короткой, и качество по верхности обрабатываемой детали повышается. Количественная оценка обрабатываемости
резанием латуней определяется сравнением с латунью ЛС63-3, обрабатываемость резанием которой принята за 100 %. Так, например, об рабатываемость резанием однофазной а-ла- туни Л90 составляет 20 %, а двухфазной Л60 - 45 % по отношению к обрабатываемости латуни ЛС 63-3.
Однофазные а-латуни отлично полиру ются, двухфазные - несколько уступают им в этом.
Пайка и сварка. Латуни очень хорошо паяются мягкими припоями. Перед пайкой производят зачистку паяемой поверхности либо шлифованием, либо травлением в кисло те. В качестве припоя предпочтительно приме нять сплавы, содержащие - 60 % Sn. Содержа ние сурьмы из-за сильного взаимодействия с цинком должно быть не более 0,25...0,5 %. Пайку предпочтительно выполнять с использо ванием хлоридных флюсов [104].
Однофазные а-латуни хорошо паяются твердыми припоями (серебряными, медно фосфористыми и др.). Паяемость а+Р-латуней твердыми припоями несколько хуже, чем мяг кими. Пайку латуней медно-фосфористыми припоями проводят без флюсов, так как при этом происходит самофлюсование. При пайке латуней другими твердыми припоями необхо димо применять соответствующие флюсы.
По свариваемости латуни несколько ус тупают меди. Для получения неразъемных соединений применяют следующие виды свар ки: дуговая с угольным электродом, дуговая с расходуемым электродом, дуговая с вольфра мовым (нерасходуемым) электродом в среде защитного газа (аргона, гелия), кислородоацитиленовая сварка, электрическая контакт ная сварка (точечная, роликовая, стыковая) и др.
Высокое содержание цинка в латунях за трудняет дуговую сварки из-за его испарения, поэтому присадочные материалы должны со держать относительно небольшие количества цинка. Сварка угольным электродом латуней, содержащих 15...30 % Zn, лучше всего ведется с помощью присадочного материала из сплава Си + 3 % Si [104].
Дуговая сварка латуней вольфрамовым электродом в среде инертного газа осложняет ся выделением паров оксида цинка, которые подавляют действие дуги. Поэтому сварку сле дует вести при больших скоростях.
Хорошие результаты дает кислородноацитиленовая сварка. Латуни с высоким со
держанием цинка удовлетворительно сварива ются контактной сваркой.
Коррозионные свойства. Латуни обла дают хорошей коррозионной стойкостью в атмосфере городской и сельской местности, а также в условиях морского климата. Латуни, содержащие менее 15 % Zn, по коррозионной стойкости близки к меди промышленной чис тоты. Скорость коррозии латуней в атмосфер ных условиях не превышает 0 , 0 0 1 мм/год.
Скорость коррозии латуней в пресной во де незначительна, и при температуре 20 °С она составляет 0,0025...0,025 мм/год. По отноше нию к почве латуни обладают хорошей корро зионной стойкостью, к пищевым продуктам - нейтральны.
Под воздействием минеральных кислот (азотная, соляная) латуни интенсивно корроди руют. Серная кислота действует на латуни зна чительно медленнее, однако в присутствии окислителей {K2 Cr2 0 7, Fe2 (S04)3} скорость коррозии увеличивается на два порядка. Лату ни весьма устойчивы в растворах щелочей (за исключением аммиака) и в концентрированных растворах нейтральных солей.
Сероводород оказывает сильное корроди рующее действие на латуни, однако латуни с повышенным содержанием цинка (более 30 %) более устойчивы в среде сероводорода, чем медь и латунь с низким содержанием цинка [92].
Латуни, кроме общей коррозии, подвер жены также особым видам коррозии: обесцинкованию и «сезонному» растрескиванию.
Обесцинкование - это особая форма кор розии, при которой сначала происходит рас творение поверхности латунного изделия в реагенте. Раствор, в котором происходит обес цинкование латуни, содержит больше цинка, чем меди. В результате обменных реакций в катодных участках электрохимически осажда ется медь в виде губчатой пленки. Быстрее обесцинкованию подвергаются латуни с повы шенном содержанием цинка (Л60, Л63), так как в двухфазных латунях наблюдается преимуще ственное растворение [3-фазы, являющейся анодом, а a -фаза в этом случае играет роль катода. Процесс обесцинкования наблюдается при контакте латуни с электропроводящими средами (кислые и щелочные растворы). В результате латуни становится пористыми, на поверхности появляются красноватые пятна, ухудшаются механические свойства.