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: 861; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!