Главная » Лом цветных металлов » Легирование латуни

Легирование латуни.

Обычно легирующими элементами для латуни выступают: алюминий, железо, никель, олово, свинец, марганец. Эти вещества вводят в сплав для улучшения требуемых механических, физических и прочих показателей. Часто количество вводимых легирующих элементов чрезвычайно мало, но тем не менее оно заметно изменяет свойства сплава, добавляя ему твердости, прочности, износостойкости и другие качества.

В отличие от простых латуней , которых еще называют двойными, легированные латуни называют специальными или многокомпонентными.

Многокомпонентные латуни делятся на две большие группы в зависимости от способа их дальнейшей обработки: литейные латуни , деформируемые латуни .

Влияние легирующих элементов на свойства сплава.

Алюминиевая латунь.

Алюминий — добавляет латуни особую сопротивляемость коррозии.

Из алюминиевой латуни часто производят детали для кораблестроения, машиностроения — для изделий, которые будут работать в агрессивной внешней среде. В частности, в судостроении раньше использовались трубы преимущественно из меди. В настоящее время эти детали на судах все чаще замещаются алюминиевой латунью : материал более прочный, износостойкий, менее подверженный коррозии и более дешевый. Трубы из этого металлического сплава обладают в 1,5-2 раза большей пропускной способностью по сравнению с медными трубами.

В зависимости от процентного содержания алюминия в составе сплава изменяется способ обработки металла и его назначение. Для получения материала, который будет хорошо поддаваться воздействию давлением (деформируемой), сплав легируют алюминием, количество которого не должно превышать 4%. В литейной же латуни содержание алюминия достигает 7% — получается высокопрочный устойчивый к коррозии металлический сплав.

Довольно часто в алюминиевую латунь вводят другие химические элементы для получения нужных показателей материала (никелем, мышьяком, кремнием и другими). К чистым алюминиевым латуням относятся сплавы марок: ЛА85-0.5, ЛА77-2; многокомпонентные алюминиевые латуни могут иметь следующий состав: ЛАМш77-2-0.05 (кроме алюминия здесь еще присутствует мышьяк для получения металла способного долго работать в морской воде), ЛАНКМц75-2-2.5-0.5-0.5 (алюминиевая латунь легирована никелем, кремнием и марганцом — данный металл имеет превосходные показатели упругости). Также к алюминиевым медно-цинковым сплавам относятся материалы марок ЛАН59-3-2, ЛАЖ60-1-1.

Железистая латунь.

Железо — сплав меди, цинка и железа используют на практике редко, чаще всего железо вводят в латунь вкупе с марганцом. В результате получаются очень прочный металл, способный выдерживать огромные нагрузки.

Из марганцево-железной латуни изготавливают обычно массивные детали несложные по форме, которые могут работать в агрессивной внешней среде: лопасти судов, гребные винты, корабельная арматура и прочее. Если к этому сплаву добавить еще и алюминий — получится очень крепкий сплав, имеющий кроме всех свойств марганцево-железной латуни и хорошие антифрикционные качества. Алюминиево-железомарганцовая латунь ЛЖМц59-1-1 востребована в автомобиле- и станко- строении, да и везде, где нужны очень прочные детали, выдерживающие даже на своих изгибах огромные знакопеременные нагрузки.

Алюминиево-железистая латунь ЛАЖ-60-4.5-2 была изобретена в СССР в 1960 году и являлась в то время инновационным и экономически выгодным материалом для изготовления инструмента повышенной прочности (например, в военной отрасли).

Железисто-свинцовая латунь = ЛЖС58-1-1 более пластичный и твердый материал по сравнению со свинцовой латунью.

Марганцевая латунь.

Марганец — на структуру латуни особого влияния не оказывает, однако повышает устойчивость к таким агрессивным средам как перегретый пар, морская вода, хлорка.

Из чистой марганцевой латуни чаще изготавливают детали несложные по своей форме, но способные выдерживать достаточно высокие нагрузки, сильные удары: гребные винты, лопасти морских судов.

Стоит заметить, что благоприятное влияние марганца на латунь особо выявляется вместе с другими добавками, такими как железо, алюминий, никель, олово: ЛЖМц59-1-1, ЛМцА57-5-1, ЛМцА57-3-1. Однако есть и чистая марганцовистая латунь ЛМц58-2, из которой изготавливают крепежную фурнитуру (гайки, болты), арматуру.

Никелевая латунь.

Никель — в плане устойчивости к корродированию добавка данного металла оказывает наиболее благоприятное воздействие на латунь , попутно повышая механические свойства, тепло- и электропроводность медно-цинкового сплава.

Также интересен тот факт, что добавление никеля расширяет гомогенную область α-фазы и даже может некоторые двухфазные твердые растворы перевести в однофазный с α- кристаллической решеткой материал. Такая никелевая латунь (часто еще называют никелированная латунь ) обладает более мелким кристаллическим зерном, более однородным составом, лучшими механическими и коррозийноустойчивыми свойствами, предотвращая сезонное растрескивание, а также обесцинкивание.

Сложнолегированные латуни с использованием никеля незаменимы в автомобилестроении, кораблестроении, а также производстве станков различного назначения, труб, прокладочных элементов, профилей, крепежа, арматуру (как сантехническую так и запорную).

Кроме того, этот малотоксичный материал широко используется для изготовления декоративных элементов.

Из никелевой латуни ЛН65-5 производят конденсаторные и манометрические трубки, муфты, проволоку, изделия для типографской промышленности и химического машиностроения.

Оловянная латунь.

Олово — латуни , легированные оловом получили название «морские». Дело в том, что двухфазные оловянные латуни в широком спектре агрессивных воздействий устойчивы к коррозии. Это связано с тем, что олово изменяет структуру β-фазы, делая медно-цинковый сплав очень слабо корродирующим. Что обусловило основное назначение изделий из оловянных латуней : корабле- и судо- строение, а также производство любых деталей и изделий для работы в широком спектре неблагоприятных внешних факторов.

Однако, есть количественный предел легирования латуни оловом, при превышении которого наблюдается появление хрупких фаз в структуре — это отрицательно сказывается на свойствах медно-цинкового сплава.

Используют как чистую оловянную латунь марок ЛО70-1, ЛО62-1, ЛО60-1; так и многокомпонентные сплавы с содержанием олова ЛМцОС58-2-2-2.

Свинцовая латунь.

Свинец — считается, что свинец вреден для латуни , делая ее более хрупкой, значительно усложняет обработку поверхности, полировку, спайку, деформацию.

Количество легирующего свинца в латуни не может превышать 3%.

Однако легирование свинцом сплава меди с цинком нашло широкое применение в нашей жизни. Лучше всего свинец сказывается на антифрикционных свойствах этого металла.

Свинцовая латунь широко используется в производстве деталей, на которых в процессе использования будет достаточно сильно воздействовать сила трения, скольжения и прочее: подшипники, втулки, ползуны. Кроме того, свинцовые латуни очень хорошо подвергаются обработке резанием, что также нашло применение в производстве микродеталей (то есть деталей размером менее 1 мм) производимых в автоматическом режиме станками-роботами, так называемый «автоматный» сплав.

Но далеко не все виды свинцовой латуни пригодны для производства микродеталей.

По характеру обработки свинцовая латунь подразделяется на три вида:

  • сплав, подвергаемый лишь холодным видам обработки — эти латуни имеют гомогенную α- структуру и содержат наряду с более высоким процентом меди значительное количество свинца (разумеется, не превышая допустимую норму в 3%). Это следующие марки сплава: ЛС63-2, ЛС64-2, ЛС74-3.
  • Ко второму виду свинцовых латуней относятся сплавы, к которым применима горячая обработка металла под давлением: листовая штамповка, волочение, ковка или пресс. Такие свинцовые латуни имеют двухфазовую структуру, кроме того для этих сплавов характерно сравнительно высокое содержание цинка:ЛС59-1, ЛС59-3, ЛС60-1.
  • Наиболее «ответственным» видом свинцовой латуни является латунь для производства высокотехнологичных деталей очень малого размера. Из-за данной специфики структура сплава должна быть очень однородной и мелкодисперсной по структуре кристаллической решетки. Эти латуни также имеют в своем составе α+β фазы, и равномерность распределения этих фаз а также молекул свинца в кристаллической решетке имеют решающее значение. К данным медно-цинковым сплавам относятся сплавы марок: ЛС58-3, ЛС63-3.