2. Латуни

Латунями называются двойные или многокомпонентные сплавы на основе меди, в которых основным легирующим компонентом является цинк. На рисунке 1 представлена диаграмма состояния Cu-Zn.

а)

б)

Рисунок 1 – Диаграмма состояния Cu-Zn (а)

и график изменения механических свойств

латуней в зависимости от содержания цинка (б)

Из диаграммы состояния видно, что медь образует с цинком кроме основного -раствора фазы электронного типа , γ, .

Практическое применение имеют латуни, структура которых состоит из - или  фаз. -фаза представляет собой твердый раствор цинка в меди, предельная растворимость которого составляет 39%. Эта фаза обладает гранецентрированной кубической решеткой. -фаза представляет собой упорядоченный твердый раствор на базе электронного соединения CuZn с объемно-центрированной кубической решеткой.

При высоких температурах -фаза имеет неупорядоченное расположение атомов и обладает высокой пластичностью. При температурах ниже 454-468^оС расположение атомов становится упорядоченным, и обозначают ее . -фаза обладает большей твердостью чем -фаза и хрупкая. γ-фаза представляет собой электронное соединение Cu₅Zn₈. На рисунке 1, б представлена зависимость механических свойств латуни от содержания цинка. Как видно из графиков, прочность и пластичность возрастают, а при появлении в структуре  - фазы пластичность падает, а прочность продолжает расти примерно до 45% Zn. При большей концентрации цинка структура будет состоять из -фазы и прочность из-за высокой хрупкости сильно уменьшится.

По химическому составу различают простые латуни и специальные. Простые латуни легируют только цинком, а специальные латуни содержат кроме цинка еще и другие элементы, такие как алюминий, олово, свинец, железо и т.д.

По структуре латуни подразделяются на две группы: однофазные -латуни и двухфазные    - латуни.

По технологическому признаку -латуни относятся к деформируемым, так как пластичны в холодном и горячем состоянии.  - латуни относятся к литейным сплавам, предназначенным для фасонного литья. Они обладают хорошей жидкотекучестью и мало склонны к ликвации.

Маркируются латуни буквой «Л», после которой следуют буквы основных элементов, входящих в состав сплава. Например, О – олово, Ц – цинк, Мц – марганец, А – алюминий, Ж – железо. К – кремний, Ф – фосфор, Б – бериллий и т.д.

В марках деформируемых латуней первые цифры после буквы «Л» показывают содержание меди, а в случае легированных деформированных латуней указывают еще буквы и цифры, обозначающие название и количество легирующего элемента. Например, Л70 – латунь содержит примерно 70% меди, ЛАЖ60-1-1 – содержит 60% меди, 1% алюминия (А) и 1% железа (Ж), а остальное – цинк.

В марках литейных латуней после буквы «Л» стоит буква «Ц», обозначающая цинк и цифры, показывающие его содержание. Например, ЛЦ30АЗ – содержит 30% цинка (Ц), 3% алюминия (А) и остальное медь.

Простые латуни с низким содержанием цинка Л96 (томпак), Л80 (полутомпак), обладают меньшей пластичностью, чем Л68 и Л70, но электро- и теплопроводность выше. Прочность простых латуней 300-350 МПа при однофазной структуре. Прочность однофазной латуни может быть значительно повышена холодной пластической деформацией. -латуни с высоким содержанием меди не имеют склонности к коррозионному растрескиванию и достаточно устойчивы в атмосфере воды и пара (при условии снятия напряжений, создаваемых холодной деформацией). -простые латуни с большим содержанием цинка (Л62, Л60, Л59) обладают более высокой прочностью, которая составляет 400-450 МПа. Они лучше обрабатываются резанием, дешевле, но их коррозионная стойкость ниже из-за неоднородности структуры. Самой высокой пластичностью обладает Л68, которую используют для изготовления деталей штамповкой.

Автоматная латунь – сплав меди, цинка и свинца. С повышением содержания свинца пластичность немного снижается, но улучшаются антифрикционные свойства за счет мягких частиц свинца, которые служат своеобразной смазкой, и улучшается обрабатываемость резанием, т.к. образуется мелкая и легко отделяющаяся стружка, что позволяет получать поверхность высокой частоты. Структура латуни представляет собой – твердый раствор цинка в меди и частицы свинца. Введение в эти латуни железа повышает температуру рекристаллизации и прочность (таблица 1). Автоматная латунь отличается также хорошей коррозионной стойкостью на воздухе, в пресной и солевой воде. Она легко поддается накатке, гибке и штампованию. Латунь марок ЛЖС58-1-1, ЛС58-1 и ЛС60-1 обрабатывают давлением, ковкой, прокаткой, волочением в холодном и горячем состоянии, а ЛС63-3, ЛС64-2 и ЛС74-3 – только в холодном состоянии.

Таблица 1. Химический состав и свойства некоторых марок