Латуни. 
Материаловедение и технология материалов

Деформируемые латуни маркируют буквой Л и цифрой, соответствующей массовому содержанию меди в сплаве в процентах (например, Л90, Л68). В многокомпонентных латунях после буквы Л ставятся буквы — символы элементов, присутствующих в сплаве, а затем числа, указывающие содержание меди и каждого легирующего элемента. В медных сплавах элементы обозначают следующими буквами: алюминий — А; бериллий — Б; железо — Ж; кремний — К; марганец — Мц; никель — Н; олово — О; свинец — С; фосфор — Ф; цинк — Ц; цирконий — Цр; хром — X. Например, латунь ЛАНКМц75−2-2,5−0,5−0,5 содержит приблизительно 75% Си, 2% А1, 2,5% Ni, 0,5% Si, 0,5% Mn.

Марка литейной латуни начинается с буквы Л, за которой следует символ основного легирующего элемента (цинк) и каждого другого, а цифра, указывающая содержание легирующего элемента, следует за сто символом. Например, латунь ЛЦ23А6ЖЗМц2 содержит 23% Zn, 6% А1, 3% Fe, 2% Mn.

Цинк растворяется в меди, образуя a-твердый раствор с предельной концентрацией 39% (рис. 9.10, а). При большей концентрации образуется p-фаза (электронное соединение CuZn), имеющая кристаллическую решетку О ЦК. Ниже температур 454—468°С p-фаза испытывает упорядочение, превращаясь в Р'-фазу, что сопровождается повышением твердости и хрупкости (рис. 9.10, 6). В латунях Р'-фаза образуется в структуре при концентрации цинка.

Рис. 9.10. Участок диаграммы состояния сплавов системы Си—Zn (а) и изменение свойств сплавов с увеличением в них содержания цинка (б).

30%, меньше равновесной. Свойства латуней изменяются в соответствии с изменением структуры. Из рис. 9.10, б и табл. 9.11 следует, что в области a-твердого раствора с ростом содержания цинка одновременно увеличиваются показатели прочности и пластичности сплава. В двухфазной области (а + р') пластичность с ростом концентрации цинка уменьшается, а прочность продолжает возрастать приблизительно до 45—47% Zn. В области р'-фазы, отличающейся повышенной хрупкостью, отмечается резкое снижение прочности латуни по мере увеличения содержания цинка.

Латуни Л96, Л80 и др. со структурой ct-фазы отличаются технологичностью, пластичны и хорошо деформируются в горячем и холодном состояниях. В результате холодной пластической деформации их прочность и твердость значительно повышаются. Двухфазные (а + Р')-латуни деформируют в горячем состоянии в температурном интервале (а + р) — или p-областей (выше 700°С) и выпускают в виде горячекатаного полуфабриката: листов, прутков, труб, штамповок. Из них изготавливают втулки, гайки, тройники, штуцеры, токопроводящие детали электрооборудования и др.

Специальные латуни дополнительно легируют элементами А1, Mn, Fe, Si и др. в количестве не более 9%. Большинство из названных элементов повышают прочность и твердость латуни, однако при этом уменьшают ее пластичность. Дополнительные легирующие элементы снижают растворимость цинка в меди и создают условия для выделения Р'-фазы из a-твердого раствора, способствуя формированию в латуни двухфазной (а + р')-структуры. Легирование латуни свинцом позволяет улучшить се антифрикционные свойства и обрабатываемость резанием, так как делает стружку ломкой. Al, Mn, Sn, Ni повышают коррозионную стойкость латуней. Латуни, содержащие цинка более 20%, в нагартованном состоянии склонны к коррозионному растрескиванию в присутствии.

Таблица 9.11

Механические свойства деформируемых и литейных латуней.

Обозначения: н — сплав нагартованный (н, н** со степенью обжатия 50 и 75% соответственно); о — отожженный при 600 °C после соответствующей степени обжатия; и — литье в песчаные формы; к — литье в кокиль.

влаги, кислорода и аммиака, что можно предупредить отжигом при температурах 250—300°С.

Деформируемые однофазные латуни Л96, Л90 обладают высокой пластичностью, теплопроводностью и коррозионной стойкостью. С повышением содержания цинка в аи (а + р')-латунях (Л70 и Л62) достигается более высокая прочность (см. табл. 9.11), но снижается коррозионная стойкость. Эти латуни лучше обрабатываются резанием, чем медь или томпак. Специальные латуни, легированные железом (ЛЖМц59−1-1) или особенно оловом (ЛО70−1), отличаются высокой коррозионной стойкостью в условиях воздействия атмосферных явлений, а также в пресной и морской воде. «Автоматная» латунь ЛС59−1, обладающая сыпучей стружкой, используется для изготовления деталей, в том числе метизов (винтов, болтов, гаек, шайб и др.), на станках-автоматах. Структура и свойства (а + р')-латуней изменяются в зависимости от скорости охлаждения после отжига, что обусловлено протеканием процессов рекристаллизации и фазовых превращений. Так, быстрое охлаждение обеспечивает повышение количества р'-фазы и, как следствие, твердости латуни, а медленное, наоборот, увеличивает количество a-фазы и тем самым пластичность материала. Перед пластическим деформированием проводят рекристаллизационный отжиг латуней при 500—600°С с целью уменьшения их твердости и обеспечения для полуфабрикатов необходимого комплекса свойств. При этом для облегчения отделения окалины от материала его охлаждение после отжига осуществляют на воздухе или в воде.

Литейные латуни используют для фасонного литья. В основном применяют сложиолегированные сплавы. Легирующие элементы по-разному влияют на литейные свойства сплавов. Так железо и марганец снижают жидкотекучесть латуни, а олово (до 2,5%) ее повышает. Алюминий и кремний (в отдельности) повышают жидкотекучесть двойных латуней. В то же время наличие примесей алюминия в кремнистой латуни ЛЦ16К4 приводит к снижению ее жидкотекучссти и способствует возникновению в отливках пористости.

Для литья арматуры часто используют кремнистую латунь ЛЦ16К4, а втулки и сепараторы шариковых и роликовых подшипников лыот из свинцовой латуни ЛЦ40С. Необходимо отметить, что некоторые сложнолегированные деформируемые латуни по составу близки к литейным сплавам (например, ЛС59−1 и ЛЦ40С).