Латуни - это двойные или многокомпонентные сплавы на основе меди
, в которых главным легирующим элементом является цинк. Латуни обладают высокими механическими и технологические свойства. Структура и свойства латуней определяются диаграммой состояния Cu-Zn.
По диаграмме состояния в системе существуют пять преобразований перитектичного типа при температурах 905 ? С, 834 ? С, 697 ? С, 594 ? С, 424 ? С. Вследствие этих преобразований образуются следующие фазы.
Растворимость цинка в меди является значительной: ?-фаза - твердый раствор замещения атомов цинка в ГЦК-решетке меди - содержит 32,5% Zn при температуре 905 ? С, 39% Zn при температуре 454 ? С, 36% Zn при комнатной температуре. Основу ?-фазы составляет электронная соединение CuZn с соотношением 3/2 ((количество электронов) / (количество атомов)), тип решетки - ОЦК. Ниже температуры 454-468 ? С в фазе происходит упорядочение с образованием упорядоченной ? '-фазы с высокой твердостью. Это превращение сопровождается ростом хрупкости и снижением пластичности в сплавах, содержащих ? '-фазу. Основу ?-фазы и ?-фазы составляют электронном соединения Cu5Zn8 (сложная кубическая решетка) и CuZn3 (гексагональная плотно мелких решетка) с электронными концентрациями 21/13 и 7/4, соответственно.
В промышленности используют латуни со структурой содержание цинка не превышает 40-45%. Максимальная пластичность соответствует сплавам с 30% цинка. Прочность интенсивно растет при появлении в структуре ? '-фазы. При достижении концентрации 48% Zn при комнатной температуре структура состоит из одной ? '-фазы, через которую вы-сока хрупкость резко уменьшается прочность сплавов. В зависимости от структуры латуни делят на однофазные ? - латуни и двухфазные ? + ?-латуни.
По способу изготовления деталей различают литейные и деформовни латуни. Литейные свойства латуней определяются взаимным расположением линий солидуса и ликвидуса. Поскольку интервал кристаллизации и фаз узкий, латуни мало подвержены ликвации, имеют хорошую ридкотекучисть.
Латуни хорошо поддаются деформированию, широко применяются при изготовлении катаного полуфабриката (лента, проволока, профиль). Обработка давлением при температуре двухфазных латуней осложнена наличием хрупкой составляющей (? '-фазы), поэтому чаще всего их деформируют при повышенных температурах (выше 454-468 ? С), когда существует более пластичная фаза (не упорядочена).
Недостатком латуней есть склонность к коррозионному растрескиванию во влажной атмосфере (сезонное растрескивание "), если в металле после де-формации сохранились остаточные напряжения. Чаще всего это явление наблюдается в латунях, содержащие более 20% Zn. Предотвращает появление этого недостатка отжига полуфабрикатов при 270-300 ? С.
Для улучшения свойств латуни дополнительно легируют алюминием, марганцем, железом, никелем, оловом, свинцом, кремнием, содержание которых колеблется от 1 до 4%. Все легирующие элементы, кроме никеля, уменьшают растворимость цинка в меди и способствуют увеличению количества фазы. При введении никеля растворимость цинка в меди увеличивается, доля фазы уменьшается. Для прогнозирования свойств легированных латуней необходимо различать ? - и ? + ?-латуни, учитывая влияние легирующих элементов на предельную растворимость цинка. Гийе предложил рассчитывать для легированных латуней содержание эквивалентного цинка (Х), учитывающий розчинннисть легирующих элементов:
А - действительный содержание цинка в сплаве,
В - содержание меди,
с - количество элемента, который добавляется в латунь,
К - коэффициент Гийе.
Таблица 1.1 - Коэффициенты Гийе Si Al Sn Pb Fe Mn Ni 10-12 4-6 2 1 0,9 0,5 -1,4 Коэффициенты Гийе указывают, какому количеству цинка соответствует введение в медь 1% легирующего элемента.
Пример: латунь ЛМцА57-3-1 X = ? (39 +0,5 ? 3 +6 ? 1) / (39 +57 +0,5 ? 3 +6 ? 1) ? ? 100% = 45%, значит такая латунь является двухфазной, со значительным количеством фазы, хотя сплав из 39% цинка в двухкомпонентной системе находится вблизи предельной растворимости цинка в фазе.
Алюминий, олово, марганец повышают предел прочности латуней. Свинец уменьшает значение предел прочности. Железо и марганец (до 2-3%) повышают относительное удлинение, остальные - уменьшает. Железо способствует измельчению структуры, является центром кристаллизации и ускоряет рекристаллизацию.
Алюминий, марганец, олово, никель повышают коррозионную стойкость, образуя стойкую плотную окисную пленку на поверхности латуни. Латуни разделяют на двойные - только с цинком и специальные, многокомпонентные, дополнительно легированные другими элементами. Специальные латуни называют по основным дополнительным элементом: алюминиевые, кремниевые, марганцевые, никелевые, оловянные, свинцовые.
Загрузка...