Многокомпонентные (легированные) латуни



Для улучшения свойств латуни дополнительно легируют алюминием, марганцем, железом, никелем, оловом, свинцом, кремнием, которые вводят в небольших количествах (обычно 1¸2 %, в редких случаях до 4 %). Специальные латуни называют по основному дополнительному элементу: алюминиевые, кремниевые, марганцевые, никелевые, оловянные, свинцовые.

Введение в латуни каждого нового элемента (кроме никеля) уменьшает растворимость цинка в меди и способствует появлению и увеличению количества β-фазы. При содержании легирующих элементов в количествах, больших предельной их растворимости в α- и β-фазах, в структуре латуней появляются новые фазы. Железо и свинец практически нерастворимы в меди, так что прямые линии на рис. 1.9 для этих элементов соответствуют границе раздела фазовых областей α + Fе / α + β + Fe и α + Pb / α + β + Рb.  

Только никель увеличивает растворимость цинка в меди. При введении никеля в (α + β)-латуни количество β-фазы уменьшается и при достаточном его содержании исчезает совсем; сплав становится α-латунью.

Комплексное легирование специальных латуней позволяет получить более высокие по сравнению с двойными сплавами системы Сu-Zn механические свойства, лучшую коррозионную и кавитационную стойкость. Удается сохранить достаточно хорошую обрабатываемость давлением при высоких температурах и несколько меньшую – при низких.

Временное сопротивление разрыву латуней наиболее эффективно повышают алюминий и олово и в меньшей степени марганец. Введение свинца приводит к снижению прочности латуней. Относительное удлинение латуней увеличивается при введении железа и небольших количеств марганца (до 2¸3 %), остальные элементы уменьшают относительное удлинение латуней.

 

Рис. 1.9. Изотермы растворимости легирующих элементов в α-латуни

                            при температуре 400 оС

 

Железо практически нерастворимо в латунях и присутствует в них в свободном виде. Частицы железа увеличивают скорость образования центров при кристаллизации и рекристаллизации, тормозят последующий рост зерен и поэтому способствуют измельчению структуры. Уменьшение размеров зерна при легировании латуней железом является причиной отмеченного выше повышения относительного удлинения латуней, содержащих железо.

Алюминий, марганец, олово и никель повышают коррозионную стойкость латуней; никель, кроме того, уменьшает склонность латуней к коррозионному растрескиванию. Благоприятное действие этих элементов на коррозионную стойкость связано с образованием на поверхности латуней плотной оксидной защитной пленки.

В промышленном масштабе применяют деформируемые и литейные латуни. Механические свойства некоторых деформируемых латуней приведены в табл. 1.1.

 

Деформируемые латуни

 

Наибольшее распространение получили богатые медью α-латуни, содержащие до 4 % А1 (ЛА85-0,5; ЛА77-2), которые вследствие однофазной структуры хорошо обрабатываются давлением.

Для никелевой латуни ЛН65-5 характерны высокие технологические свойства, она отлично обрабатывается в горячем и холодном состоянии.

Марганцевая латунь ЛЖМц59-1-1 обладает высокой прочностью и повышенной вязкостью вследствие мелкозернистой структуры, обусловленной легированием сплава железом. Оловянные латуни отличаются высокой коррозионной стойкостью в морской воде, поэтому их называют морскими латунями. Алюминиевая α-латунь ЛАМш77-2-0,05 благодаря микролегированию мышьяком хорошо сопротивляется обесцинкованию в морской воде.

 

 Таблица 1.1

Механические свойства отожжённых деформируемых латуней

 

Марка латуни

Структура

Механические свойства

σВ, МПа δ, %
Л96 α 216¸255 45¸55
Л90 α 230¸340 ≥36
Л80 α 260¸370 ≥40
Л68 α 290¸390 ≥42
Л63 α 290¸400 ≥38
Л60 α+β 360¸410 40¸50
ЛА77-2 α 340...440 42¸52
ЛАН59-3-2 α+β 440¸540 40¸50
ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-,05 α 530 48
ЛК80-3 α+β 275¸335 53¸60
ЛН65-5 α 370¸440 45¸65
ЛМц58-2 α+β 380¸490 ≥30
ЛЖМц59-1-1 α+β 430 28
ЛМцА57-3-1 α+β 390¸490 40¸50
ЛО90-1 α 245¸304 42¸50
ЛО70-1 α 311¸370 55¸65
ЛО62-1 α 390 ≥5
ЛС74-3 α 295¸390 40¸55
ЛС63-3 α 300 25
ЛС60-1 α+β 340¸390 45¸55
ЛС59-1 α+β 340¸490 ≥25

 

 

Свинцовые латуни хорошо обрабатываются резанием. Эти латуни – наилучший материал для деталей, вытачиваемых на станках-автоматах. В отличие от α-латуней, свинец в (α+β)-латунях не является вредной примесью, так как в результате превращения β→α в процессе охлаждения (см. рис. 1.7) он располагается не по границам зерен, а внутри кристаллов α-фазы, образующихся на включениях свинца как на зародышах. Свинец делает стружку ломкой, что облегчает обрабатываемость резанием. В то же время свинец повышает антифрикционные свойства.

Латунь ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5 – это единственный дисперсионно- твердеющий сплав на основе системы Сu-Zn. Дисперсионное упрочнение обеспечивают соединения на основе кремния, никеля и марганца, обладающие в меди переменной растворимостью. В закалённом состоянии латунь данного состава отличается повышенной пластичностью (механические свойства таковы: σв = 540 МПа, σ0,2 = 224 МПа, δ = 48 %, ψ = 61 %), а после старения приобретает высокую прочность (σв = 700 МПа, σ0,2 = 466 МПа; δ = 25 %; ψ = 41 %). Ещё более высокие прочностные и упругие свойства достигаются при старении этой латуни после деформации в закалённом состоянии (операция термомеханической обработки): σв = 1030 МПа, σ0,2 = 1010 МПа;   δ = 3,5 %; ψ = 11 %.

Прочностные свойства латуней можно существенно повысить  пластической деформацией (см. рис. 1.5). Временное сопротивление разрыву латуней при наклепе увеличивается на 250¸300 МПа. Вместе с тем наклёп большинства латуней, как простых, так и специальных, обусловливает развитие в них самопроизвольного растрескивания.

Основной вид термической обработки латуней – отжиг, который проводят для смягчения материала перед дальнейшей обработкой давлением, получения в готовых полуфабрикатах нужных свойств, а также для устранения склонности к сезонному растрескиванию. Однофазные α-латуни подвергают рекристаллизационному отжигу. Температура рекристаллизации α-латуней выше, чем у меди, поскольку все легирующие элементы её повышают. В промышленных условиях отжиг латуней проводят при 600¸700 °С.

 

Литейные латуни

 

Литейные латуни широко применяют в технике, что объясняется следующими прчинами:

1) латуни обладают небольшой склонностью к газонасыщению благодаря самозащитному действию паров цинка с достаточно высокой упругостью, это обеспечивает получение плотного литья;

2) латуни мало склонны к ликвационным явлениям, так как линии ликвидуса и солидуса очень близки;

3) благодаря малому интервалу кристаллизации латуни обладают хорошей жидкотекучестью и небольшой усадочной рассеянной пористостью;

4) специальные литейные латуни отличаются высокими механическими свойствами;

5) поверхность специальных латуней после обработки резанием, шлифовки и полировки приобретает красивый цвет и блеск;

6) многие литейные латуни обладают высокими антифрикционными свойствами.

Вместе с тем литейные латуни имеют и недостатки, среди которых следует отметить следующие:

1) при плавке теряется большое количество цинка из-за большой его летучести, эля устранения этого недостатка приходится применять защитные покрытия;

2) при кристаллизации в отливках образуются крупные усадочные раковины, для выведения которых приходится применять большие прибыли и переводить довольно много металла в отходы;

3) литейные латуни с большим количеством β-фазы склонны к сезонному саморастрескиванию при наличии остаточных напряжений. Для устранения этого недостатка отливки надо отжигать при низких температурах.

Состав и свойства некоторых литейных латуней приведены в табл. 1.2.

 Литейные латуни маркируют так же, как деформируемые; если их составы одинаковы, то при применении латуни для фасонного литья к марке добавляют букву Л.

В литейных латунях допускается больше примесей, чем в деформируемых, по следующим причинам: а) при фасонном литье нет необходимости обеспечивать высокую деформируемость; б) многие литейные латуни готовят из лома и отходов.

Наиболее прочной литейной латунью является ЛЦ23А6Ж3Мц2 с кажущимся содержанием цинка 46,5 %, что соответствует почти однофазной β-структуре. Высокому комплексу механических свойств этой латуни способствует её легирование железом, которое сильно измельчает зерно β-фазы при кристаллизации.

 

Таблица 1.2


Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 209;