Латуни.

Медь с цинком образует твердый раствор с предельной концентрацией цинка 39% (рис. 9.7, а). При большем содержании цинка образуется электронное соединение (Р-фаза) с кристаллической решеткой объемно-центрированного куба. При температуре 454-468 °С (штриховая линия на диаграмме) наступает упорядочение Р-фазы (Р-фаза), сопровождающееся значительным повышением ее твердости

Рис. 9.7. Диаграмма состояния (а) и влияние цинка на механические свойства меди (б)

и хрупкости. В отличие от равновесного состояния -фаза появляется в структуре латуней при содержании цинка около 30%. В соответствии с изменением структуры меняются механические свойства латуней (рис. 9.7, б). Когда латунь имеет структуру -твердого раствора, увеличение содержания цинка вызывает повышение ее прочности и пластичности. Появление -фазы сопровождается резким снижением пластичности, прочность продолжает повышаться при увеличении цинка до 45%, пока латунь находится в двухфазном состоянии.

Переход латуни в однофазное состояние со структурой -фазы вызывает резкое снижение прочности. Практическое значение имеют латуни, содержащие до Сплавы с большим содержанием цинка отличаются высокой хрупкостью. Химический состав некоторых промышленных латуней (ГОСТ 15527-70, ГОСТ 17711-80) и их механические свойства приведены в табл. 9.3.

Двойные латуни по структуре подразделяют на две группы:

1) однофазные со структурой а-твердого раствора (рис. 9,8, а);

ТАБЛИЦА 9.3. (см. скан) Свойства промышленных латуней, обрабатываемых давлением (ГОСТ 15527-70)

Рис. 9.8. Микроструктуры латуней: а - однофазной; б - двухфазной (темная — -фаза, светлая — а-фаза)

2) двухфазные со структурой - фаз (рис. 9.8, б).

В связи с высокой пластичностью однофазные латуни хорошо поддаются холодной пластической деформации, которая значительно повышает их прочность и твердость. Рекристаллизационный отжиг проводится при 600-700 °С.

Повышение содержания цинка удешевляет латуни, улучшает их обрабатываемость резанием, способность прирабатываться и противостоять износу. Вместе с тем уменьшаются теплопроводность и электрическая проводимость, которые составляют 20-50% от характеристик меди.

Примеси повышают твердость и снижают пластичность латуней. Особенно неблагоприятно действуют свинец и висмут, которые в однофазных латунях вызывают красноломкость. Поэтому однофазные латуни в основном выпускают в виде холоднокатаных полуфабрикатов: полос, лент, проволоки, листов, из которых изготовляют детали методом глубокой вытяжки (радиаторные трубки, снарядные гильзы, силь-фоны, трубопроводы), а также детали, требующие по условиям эксплуатации низкую твердость (шайбы, втулки, уплотнительные кольца и др.).

В двухфазных латунях вследствие -превращения легкоплавкие эвтектические фазы находятся не по границам, а внутри зерен твердого раствора и не влияют на их способность к горячей пластической деформации. Иногда добавляют свинец для улучшения обрабатываемости резанием и повышения антифрикционных свойств. Ввиду малой пластичности при низких температурах эти латуни выпускают в виде горячекатаного полуфабриката: листов, прутков, труб, штамповок. Из них изготовляют втулки, гайки, тройники, штуцеры, токопроводящие детали электрооборудования и др.

Вследствие небольшого температурного интервала кристаллизации двойные латуни обладают низкой склонностью к дендритной ликвации, высокой жидкотекучестью, малой рассеянной усадочной пористостью и хорошей герметичностью. Но, несмотря на это, они практически не применяются для фасонных отливок, так как имеют довольно большую концентрированную усадочную раковину. Этот недостаток в меньшей степени присущ легированным латуням.

Легированные латуни применяют как для деформируемых полуфабрикатов, так и в виде фасонных отливок.

Литейные латуни, как правило, содержат большее количество цинка и легирующих элементов.

Помимо свинца для легирования латуней используют Эти элементы повышают коррозионную стойкость латуней. Поэтому легированные латуни широко применяют в речном и морском судостроении (конденсаторные и манометрические трубки и другие детали). Оловянные латуни называют морскими.

Алюминий повышает прочность, твердость латуней. Практическое применение находят высокомедистые латуни с добавлением алюминия до которые благодаря однофазной структуре хорошо обрабатываются давлением. Алюминиевые латуни дополнительно легируют никелем, железом, марганцем, кремнием, обладающими переменной растворимостью в а-твердом растворе, что позволяет упрочнять эти латуни с помощью закалки и старения. Временное сопротивление после такой обработки достигает Хорошая пластичность в закаленном состоянии позволяет дополнительно упрочнять сплавы с помощью пластической деформации (перед старением). Обработка по схеме «закалка пластическая деформация старение» обеспечивает повышение временного сопротивления до

Кремний улучшает жидкотекучесть, свариваемость и способность к горячей и холодной пластической деформации латуней. Кремнистые латуни характеризуются высокой прочностью, пластичностью, вязкостью не только при но и при низких температурах (до -183 °С). При легировании латуни для получения однофазной структуры используют небольшие добавки кремния Эти латуни применяют для изготовления арматуры, деталей приборов, в судо- и общем машиностроении.

Никель повышает растворимость цинка в меди и улучшает механические свойства латуней. Никелевые латуни (например, ) хорошо обрабатываются давлением в холодном и горячем состояниях.