Влияние легирующих элементов на свойства специальных латуней

В специальных латунях для легирования используют элементы, повы­шающие прочность, коррозионную стойкость и улучшающие антифрикционные свойства (А1, Мn, Sn, Ni, Fе, Si и др.). Введение всех легирующих элементов кроме Ni, уменьшает растворимость цинка в меди и способствует образованию β' -фазы.

Алюминий, железо и никель увеличивают прочность латуней. Наибольшей прочностью обладают такие латуни, дополнительно легированные марганцем. Эти элементы растворяются в α- и β'-фазах и самостоятельных структур не образуют. Их влияние проявляется в смещении на диаграмме области существования α- и α+ β'-фаз к меньшей концентрации цинка.

 А1, Sn, N i, М n повышают коррозионную стойкость латуней. Алюминий и олово, повышая твердость и прочность, понижают пластичность. Латуни, легированные оловом, характеризуются хрупкостью в холодном состоянии. Ni увеличивает растворимость цинка в меди и улучшает механические свойства латуней. При добавлении никеля к (a+ β') - латуни количество β' - фазы уменьшается, и при достаточном его содержании латунь из двухфазной становится однофазной. Мn повышает жаростойкость.

Кремний улучшает жидкотекучесть латуней, свариваемость и способ­ность к холодной и горячей пластической деформации. Железо способствует и измельчению зерна, повышает температуру рекристаллизации, механические и технологические свойства латуней. На кремнистые латуни Fе влияет отрицательно, т.к. снижает антифрикционные свойства и уменьшает коррозионную стойкость.

Свинец примерно 1 % вводят в состав двухфазных латуней для повышения антифрикци­ онных свойств и улучшения обрабатываемости резанием. Поэтому содержащие свинец латуни, например, латунь марки ЛС59-1, называют “автоматной латунью ”. В латунях этого типа происходит a= β' превращение, поэтому легкоплавкие эвтектики располагаются не по границам, а внутри зерен твердого раствора, и не влияют на способность латуней к горячей пластической деформации. В виду малой пластичности при низких температурах эти латуни выпускают в виде горячекатаного полуфабриката: листов, прутков, труб, штам­повок. Из них изготавливают втулки, гайки, тройники, штуцеры, токопроводящие детали электрооборудования.

Мышьяк дополнительно вводят в латунь для предохранения латуней от обесцинкивания в агрессивных пресных водах.

Фосфор повышает твердость, но снижает пластичность латуней, повышает температуру рекристаллизации и ускоряет рост зерна.

Добавки олова придают латуни высокую сопротивляемость в морской воде. Латунь с добавкой олова например, латунь марки ЛО70-1, называют “морской латунью ”. Оловянные латуни широко применяют в речном и морском судостроении (конденсаторные трубки и манометрические трубки и др.).

Добавка алюминия до 4 % в высокомедистыелатуни(ЛА77-2) способствует улучшению обрабатываемости давлением. Алюминиевые латуни легируют эле­ментами, обладающими переменной растворимостью в a-твердом растворе на основе Сu (Ni, Fе, Мn, Si), что позволяет упрочнять эти латуни закалкой и ста­рением.

Добавка никеля в латуни (ЛН65-5) способствует улучшению обрабатываемости давлением в хо­лодном и горячем состояниях

 

2.2.6. Классификация латуни по технологическим признакам

 По технологическим признакам латуни делят на деформируемые и литейные (табл.2.1.)

       

                                                                                                Таблица 2.1

Химический состав и механические свойства некоторых латуней

 

Деформируемые латуни

Однофазные α-латуни благодаря высокой пластичности хорошо деформируются как в холодном так и в горячем состоянии. Преимущественно они применяются после холодной обработки давлением и последующего отжига для снятия наклепа.

Латуни могут подвергаться холодной пла­стической деформации для увеличения их прочности. Этот путь упрочнения более эффективно реализуется в однофазных латунях, чем в двухфазных латунях, из-за их большей пластичности. Хо­лодная пластическая деформация повышает предел прочности a-латуней до 450-700 МПа и твердость. Для понижения твердости и получения в полуфабрикатах требуемых свойств (пластичности) при температуре 600-700 °С проводят рекристаллизационный отжиг. Изменяя степень обжатия и температуру отжига, можно регулировать в латунях и величину зерна.

  Двухфазные (α+ β)- латуни лучше деформируются при нагреве выше температуры (β↔ β')-превращения (рис.2.2.1, а). Ниже 454-486 ºC устойчива более твердая и хрупкая β'-фаза, характеризующаяся упорядоченным расположением атомов меди и цинка. Выше этих температур устойчива гомогенная пластичная β-фаза, представляющая собой твердый раствор на базе соединения CuZn с простой ОЦК решеткой, имеющей неупорядоченное расположение атомов. Нагрев выше температуры (β'↔ β)-превращения сопровождается разупорядочением β'-фазы и понижением твердости и хрупкости. Поэтому обычно их деформируют при температуре несколько выше 500 ºC.

 Из двухфазных латуней изготовляют листы, прутки и другие заготовки, из которых последующей механической обработкой изготавливаются детали.