Порядок маркировки литейных и деформируемых латуней разный.

Латунь представляет собой сплав с медью. Основной легирующей добавкой, определяющей технологические характеристики: прочность, гибкость, пластичность, хорошую устойчивость к коррозионным процессам и пр., является цинк. Дополнительно могут быть введены и другие легирующие элементы, в том числе и олово, с тем условием, что олова будет меньше, чем цинка. Помимо олова, латунь может содержать никель, свинец, марганец, железо и некоторые другие элементы в процентном соотношении, регламентированном ГОСТом 15527-2004.

По содержанию химических элементов латуни подразделяются на простые (состоящие из Cu и Zn) и специальные (включающие Cu+Zn, а также несколько легирующих элементов: Pb, Fe, Al, Sn и пр.), по типу обработки – на деформируемые для создания разного типа проволок, латунных листов, труб и пр., а также литейные для изготовления деталей путем литья.

Разновидности латунного металлопроката

Основные разновидности латунного металлопроката сводятся к следующему:

• латунные прутки – длинные детали с круглым, квадратным, прямоугольным сечением;
• латунные плиты – плоские заготовки толщиной 2,5 см и больше;
• латунная проволока для электротехники и прочих отраслей промышленности;
• латунная труба для проведения линий коммуникаций;
• латунные круги для изготовления станков, приборостроения и пр.;
• латунные листы для разных отраслей промышленности и пр.

Для каждого типа латунного металлопроката необходим металл определенной марки со строго регламентированным химическим составом.

Структура и возможные способы обработки

Механические характеристики латуни рассматриваемой марки, как и любого другого материала, определяются фазным состоянием ее внутренней структуры. В структуре латуни Л63 отсутствует вторая так называемая b-фаза, которая, если она есть в медном сплаве, делает его более твердым и хрупким, значительно ухудшает пластичность основного металла. Именно однофазная структура сплава данной марки и объясняет тот факт, что изделия из него отлично поддаются обработке давлением практически по любой из используемых сегодня технологий (прокатка, вытяжка, волочение, чеканка, гибка).

Структура латуни: однофазной (а) и двухфазной (б)

Применяют для изготовления изделий из латуни Л63 также методы литья и технологии резания, что значительно расширяет сферу ее применения. На промышленных предприятиях, занимающихся производством металлов, латунь марки Л63 выпускается в следующем виде:

• листовой прокат, ленты и плиты;
• прутки с различной формой поперечного сечения;
• трубная продукция;
• проволока.

Гарантированные механические свойства листов из латуни марки Л63 в сравнении с Л59-1 и медными листами

Весь сортамент продукции, производимой из латуни Л63, оговаривает ГОСТ 15527-70 (новая редакция – ГОСТ 15527-2004). Кроме того, как предписывает ГОСТ 15527-70, производители могут выпускать заготовки из модификации данного сплава (Л63А), которые отличаются антимагнитными свойствами. Такой сплав, имея схожие характеристики с латунью Л63 (удельный вес, плотность и др.), отличается лучшей текучестью в расплавленном состоянии, но изделия из него не очень хорошо обрабатываются резанием.

Маркировка латуней

По содержанию компонентов принято выделять простые и специальные многокомпонентные латуни. Простые разновидности латуни имеют свою маркировку, которая позволяет сразу отличить наименование марки сплава в тексте. Маркировка включает в себя букву «Л» – латунь и цифру, равную среднему содержанию Cu. В латуни марки Л80 содержится 80% меди и 20% цинка.

Для многокомпонентных (специальных) латуней принята следующая маркировка. Сначала также идет буква «Л», за ней буквы, которые показывают все легирующие компоненты сплава, кроме основного компонента – цинка. Цинк в наименовании маркировки не указывается. За буквами, указывающими на то, какие элементы содержатся в сплаве, пишутся цифры, которые показывают содержания компонентов сплава. Первая цифра обозначает содержание меди, далее последовательность цифр соответствует последовательности букв в аббревиатуре марки. Содержание цинка не указывается, оно определяется разницей между 100% и суммарным содержанием всех прочих элементов.

ЛАЖМц66-6-3-2 – латунь со следующими содержаниями:

C – 66%,

A l – 6%,

Fe – 3%,

Mn – 2%.

Цинка содержится соответственно 23%.

В таблице ниже можно ознакомиться с основными марками латуни. Они могут быть литейные или деформируемые для производства проката. Также стоит отметить, что некоторые типы латунных сплавов подходят для пайки. Эти типы регламентируются ГОСТом 16130-90, они выделены в таблице цветом.

Каждая марка латуни предназначена для решения конкретных задач в соответствии с химическими составами и технологическими параметрами.

Примеры применения некоторых марок латуни приведены ниже.

Технология получения

В природе латунь не встречается.

Исходником-шихтой для ее производства служит сырье трех видов:

1. Первичное. Добыча медных, цинковых, других руд ведется на природных месторождениях.
2. Медный, цинковый, другой металлический лом, пригодный к переработке (вторсырье). Аккумулируется на пунктах приема.
3. Отходы собственного производственного цикла меткомбинатов.

Традиционные способы получения предусматривают использование печей для выплавки меди и ее сплавов. Обычно это электро-индукционные агрегаты, снабженные магнитопроводом и работающие на низких частотах.

Микроструктура отшлифованного и протравленного латунного сплава под 400-кратным увеличением

Процесс получения сплава:

• Раскаленную медь помещают в печь.
• Следом загружают кусковой цинк.
• Плавка проходит при 875-945°С.
• В специальные латуни добавляют легирующие добавки.
• Массу перемешивают до однородности, разливают по формам.

На выходе получаются плоские либо круглые латунные слитки. У выплавленных изделий разная твердость, степень закалки и старения.

Продвинутые технологии предусматривают установку вентиляции для вытяжки во время плавки паров, опасных для человека.

Типы латуней

Принято выделять латуни однофазные или так называемые латуни альфа-типа, содержащие до 30-35% цинка, и двухфазные разновидности альфа-бета типа с большим (до 47-50 %), чем в однофазных, содержанием основного легирующего компонента. Однофазные латуни более пластичны, с увеличением же добавок возрастает прочность латуни, но существенно снижается ее пластичность.

Двухфазные латунные сплавы существенно менее пластичны, чем однофазные. Такое изменение свойств в связи с изменением состава объясняется тем, что при увеличении числа легирующих добавок неизменно меняется и структура сплава. При этом прочность двухфазных латунных разновидностей существенно выше, чем у однофазных. Двухфазные латунные сплавы могут содержать до 6% свинца в качестве дополнительной легирующей добавки.

Латунные сплавы с относительно невысоким содержанием цинка до 10% принято называть томпаками, при содержании цинка 10-20% – полутомпаками.

Химический состав латуни

Латунь по своему химическому составу близка к бронзе, и латунь, и бронза имеют в своей основе медь. Существенное отличие заключается в том, что основным легирующим компонентом в латунных сплавах является цинк, содержание которого может достигать 45%.

Рассмотрим подробнее свойства основных компонентов латуни.

Zn (цинк) элемент таблицы Менделеева, атомный номер 30. Элемент относится к побочной подгруппе 2 группы IV периода. Металл является переходным, для него характерно такое свойство, как проявление в атомах электронов на d- и f-орбиталях. Металл имеет светло-голубой оттенок, который на воздухе темнеет, покрываясь оксидной пленкой.

Cu – основной компонент сплава. Элемент относится к 11 группе IV периода периодической системы Менделеева и имеет атомный номер 29. Металл как и цинк является переходным. У металла красивый желтовато-золотистый цвет. При образовании оксидной пленки медь приобретает красноватый оттенок.

Как говорилось выше, латунь может иметь структуру, которая состоит из альфа-фазы или из альфа-бета фазы.

В качестве легирующих компонентов латунь может включать в себя:

• Mn для повышения прочности сплавов, в том числе и антикоррозионной. Дополнительное введение помимо Mn еще Al, Sn, Fe усиливает прочностные и антикоррозионные характеристики металла.
• Sn для повышения устойчивости к соленой воде. Такие латунные сплавы приобрели «негласное» название – морская латунь и широко применяются в местах контакта с морской водой.
• Ni придает соединению высокие прочностные характеристики и также повышает антикоррозионные свойства.
• Pb применяется в том случае, если латунная деталь будет подвергаться резке. Этот элемент делает металл более податливым при механической обработке. Латуни, легированные свинцом называют автоматными.
• Si необходим для усиления антифрикционных характеристик сплава, что позволяет спокойно использовать его наряду с бронзой в некоторых технологических узлах, подшипниках и пр. Но, стоит отметить, что кремний существенно снижает твердость и прочность латунных изделий.

В таблице ниже приведены химические составы некоторых марок латунных сплавов. По таблице видно, что все марки имеют разный состав, содержание меди в некоторых марках может достигать 91%.

Свойства латуни в зависимости от процентного соотношения компонентов, температуры нагрева

При изменении процентного соотношения компонентов твердого раствора, введении дополнительных легирующих элементов меняются и свойства получаемого металла.

Попробуем проследить, как меняются свойства металла при изменении содержания Zn:

• При содержании цинка менее или равном 30% увеличиваются твердость и эластичность металла.
• При дальнейшем увеличении содержания цинка эластичность начинает снижаться в связи с уплотнением альфа-раствора. Твердость при этом увеличивается.
• Но при достижении содержания цинка 45% твердость тоже падает.

За счет своей эластичности латуни хорошо обрабатываются давлением. Особенно это относится к однофазным сплавам. Температурный режим для изменения формы не должен попадать в диапазон 300-700°C, это «хрупкая зона» металла. Альфа-бета разновидности проявляют повышенную пластичность при увеличении температуры нагрева выше 700°C.

Таким образом, содержание химических элементов в металле напрямую влияет на его технологические параметры, свойства. Альфа-латунные сплавы отличаются повышенной пластичностью, альфа-бета разновидности – прочные и крепкие, но они не подходят для деформационной обработки. Латунный сплав обладает повышенной устойчивостью к коррозии и морской воде за счет добавления легирующих компонентов, что позволяет использовать его в участках постоянного воздействия агрессивных сред.

Расшифровка марки сплава и его характеристики

Расшифровка Л63 выглядит следующим образом: Л указывает на латунь, а цифры на присутствие в составе 62-65% меди. Однофазная структура способствует простоте обработки. Производство латуни Л63 регулируются ГОСТом 15527-2004, применяется она не только в практических, но и декоративных целях.

Среди ключевых характеристик латунных сплавов Л63 – повышенная коррозийная стойкость по сравнению с медью. Материал проявляет эти качества:

• в морской среде;
• в спиртовых растворах;
• в пресной воде;
• среди газов-галогенов.

Материал отличается хорошими литейными характеристиками. Поддается газовой и электросварке. Плавится при температуре 906 °С. В процессе плавления образовываются вредные для человеческого организма компоненты, поэтому процедуру проводят в вентилируемых помещениях. Присутствующий в составе цинк способен воспламеняться. Путем горячего обжига повышается стойкость к износу.

Это интересно: Бронза

Особенности термической обработки и коррозионная стойкость

Рассматриваемый продукт плавится при температуре 906oC. В интервале от 750oC до 880oС он все еще проявляет хорошую пластичность, поэтому может быть обработан механически. Важным этапом производства сплава Л63 является отжиг, который выполняется в интервале 550-650oC. В результате этой обработки происходят два основных процесса:

• снимаются механические напряжения;
• растворяются метастабильные фазы с образованием однофазной структуры.

Наличие механических напряжений является крайне нежелательным для Л63. Известно, что добавка цинка к меди приводит к значительному улучшению ее коррозионной стойкости, поэтому все латуни являются достаточно химически пассивными сплавами. Разрушаются они со временем только в агрессивных средах, например в хлорных и азотных кислотах. Однако наличие напряжений в структурах из латуни значительно ухудшает их коррозионную стойкость.

По причине образования вышеупомянутых напряжений не рекомендуется подвергать изделия из Л63 быстрой резке.

Что негативно влияет на антикоррозионные свойства Л63

Обработка резкой негативно отражается на коррозийной устойчивости продукции из сплава Л63. Так происходит из-за разрушения кристаллической структуры материала. Резка также вызывает большое внутреннее напряжение. На предметах из такого материала нередко наблюдаются коррозионные растрескивания. Причинами их появления могут послужить:

• повышенная влажность;
• присутствие в эксплуатируемой среде аммиака;
• высокая температура;
• влажные пары;
• высокое давление

Для защиты от растрескивания изделия поддают отжигу в условиях низких температур. На коррозийную стойкость также влияет контакт с минеральными кислотами, рудничными водами, хлоридами, сероводородом. Чаще всего растрескивание наблюдается на материалах из тонких листов. К примеру, на тонкостенных трубах и емкостях. Но в условиях правильной эксплуатации такая продукция способна прослужить хороший срок.

Это интересно: Пайка медных труб своими руками – инструкция и видео