2. Сплавы меди с цинком (латуни)

Практическое применение имеют медные сплавы с содержанием цинка до которые называются латунями.

Рис. 417. Включения в прокатанной меди

Диаграмма состояния показана на рис. 418. Сложная, на первый взгляд, диаграмма фактически составлена из пяти простых перитектических диаграмм.

У сплавов меди и цинка в твердом состоянии возможно образование шести фаз. Рассмотрим их. а-твердый раствор цинка в меди: растворимость цинка в меди при комнатной температе равна она не изменяется практически до и убывает до

-твердый раствор на базе соединения с электронным типом связи имеет простую кубическую объемноцентрированную решетку. Упорядоченное расположение атомов сохраняется лишь при температурах не выше При более высокой температуре атомы меди и цинка в объемно-центрированной решетке располагаются статистически. Упорядоченный -твердый раствор обозначается через раствор на базе соединения электронного типа имеет сложную кубическую решетку. Температура упорядочения этой фазы равна

— твердый раствор на базе соединения электронного типа с гексагональной плотноупакованной решеткой.

-твердый раствор; природа химического соединения, лежащего в основе этого твердого раствора, не установлена.

-твердый раствор меди в цинке.

При комнатной температуре практически применяемые латуни либо состоят из одних -кристаллов (рис. 419), либо являются смесью а- и -кристаллов (рис. 419, б).

Механические свойства сплавов в зависимости от содержания цинка приведены на рис. 420. Цинк повышает прочность и пластичность сплава. Максимальной пластичностью обладает сплав с

Переход через границу однофазной области ( резко снижает пластичность; -латунь обладает максимальной прочностью при относительно низкой для латуней пластичности -латунь является весьма хрупкой. В силу

(кликните для просмотра скана)

отмеченных обстоятельств (малая пластичность) не только у и но и -латуни не имеют практического применения. Применяются латуни, имеющие структуру а или

Литейные свойства латуней определяются взаимным расположением линий ликвидус и солидус. Так как линии ликвидус и солидус для кристаллизации а- и -фаз лежат близко одна от другой, то литейные свойства латуней характеризуются малой склонностью к ликвации, хорошей жрдкотекучестью, склонностью к образованию концентрированной усадочной раковины и, следовательно, большой усадкой.

Латунь легко поддается пластической деформации (в особенности а-латуни) и поэтому латуней изготавливают катаный полуфабрикат (листы, ленты, профили и т. д.).

Рис. 420. Механические свойства сплавов

Поведение различных латуней при горячей обработке своеобразно. Пластичные при комнатной температуре а-латуни оказываются в интервале менее пластичными, чем -латуни. Хотя прочность а-латуни при комнатной температуре ниже, чем -латуни; при температурах выше Р-латуни оказываются менее прочными и более пластичными. По этой причине для прокатки в горячем состоянии наиболее пригодны латуни с таким содержанием цинка (более 32-39 %), чтобы при высокой температуре структура состояла бы из или Р-кристаллов (см. рис. 418). Наоборот, для производства тонких листов и проволоки (т. е. для деформации в холодном состоянии) целесообразно применение латуней, обладающих максимальной пластичностью при комнатной температуре (т. е. однофазные а-латуни с содержанием цинка около

Вредное влияние на способность к деформации в горячем состоянии оказывает загрязнения латуни висмутом и свинцом. Причину следует искать в образовании легкоплавких включений этих металлов по границам зерен. Однако вредное влияние свинец оказывает только на а-латунь, не испытывающую фазовых превращений При содержании цинка более свинец, располагающийся по границам зерен, в результате перекристаллизации а 0 оказывается внутри зерен и не мешает обработке давлением. Поэтому в латунях с содержанием загрязнение свинцом можно допустить в значительно больших пределах, а при содержании больше свинец вводят умышленно до так как такие латуни обрабатываются давлением в однофазном Рсостоянии и свинец не препятствует латуни пластически деформироваться. Одновременно обособленные включения свинца повышают обрабатываемость режущим инструментом, что облегчает стружколо манне.

Латуни маркируют буквой Л, за которой следует цифра, показывающая среднее содержание меди в сплаве. Так как цинк дешевле меди, то чем больше в латуни цинка, тем она дешевле.

Практически применяемые латуни в зависимости от структуры при комнатной температуре разделяются на две категории: а-латуни и а -латуни; а-латуни содержат меди не менее Марки этих латуней и др. Их изготавливают в виде тонких листов, лент и других полуфабрикатов, из которых штампуют

различные детали. а-Латуни с более высоким содержанием меди имеют цвет золота, и их применяют для ювелирных и декоративных изделий. Такие латуни, содержащие высокий процент меди, называют томпаком.

Латуни содержат ; наиболее распространенная марка из латуни этой марки изготавливают прутки, а из них с помощью обработки резанием — различные детали.

Механическая прочность латуней невысока. Для -латуней характерны следующие значения механических свойств: -латуни имеют несколько большую прочность но меньшую пластичность

Кроме простых латуней — сплавов только меди и цинка, применяют специальные латуни, в которых для придания тех или иных свойств дополнительно вводят различные элементы: свинец для улучшения обрабатываемости (латунь марки содержит около и так называемая автоматная латунь), олово для повышения сопротивления коррозии в морской воде (так называемая морская латунь), алюминий и никель для повышения механических свойств и т. д.

В табл. 123 приведены состав и механические свойства простых латуней (двойных а-латуней), а в табл. 124 — фазовый состав и механические свойства некоторых сложных (специальных) латуней.

Таблица 123. (см. скан) Состав и свойства двойных латуней (ГОСТ 17711-80)

Таблица 124. (см. скан) Состав и свойства некоторых сложных латуней (ГОСТ 17711-80)

Для ориентации важно, к какому структурному классу относится латунь той или иной марки (для сложных латуней это нельзя определить по диаграмме так как легирующие элементы изменяют границы фазовых областей).

В частности, присадка всех элементов (кроме никеля) равносильна увеличению содержания цинка. Другими словами, -фаза при наличии третьих элементов появляется при меньшем содержании цинка. Для того, чтобы оценить влияние того или иного элемента Л. Гийе установил коэффициенты Поэтому, например, если латунь, кроме содержит т. е. в первом приближении можно рассматривать как латунь с (это не а-латунь, а а .