Латуни и бронзы

Категория:
Цветные металлы


Латуни и бронзы

Латуни представляют собой большую группу сплавов меди с цинком, в которых содержание цинка достигает 50%. Эти сплавы могут быть не только двойными, но и многокомпонентными, содержащими кроме меди и цинка еще некоторое количество олова, свинца, алюминия, никеля, марганца, железа и кремния.

Диаграмма состояний сплавов меди с цинком представлена на рис. 1. Из большого числа твердых растворов, образующихся в системе, практический интерес представляют фазы а и ,8. Фаза а является твердым раствором цинка в меди; она имеет пространственную решетку гранецентрированного куба. Эта фаза обладает высокой пластичностью.

Фаза Р представляет собой твердый раствор на базе химического соединения CuZn, имеет объемноцентрированную кубическую решетку и обладает меньшей пластичностью по сравнению с фазой а.

Рис. 1. Диаграмма состояний сплавов меди с цинком

Рис. 2. Зависимость прочности и пластичности латуни от содержания цинка

Латуни, применяемые на практике, подразделяются по структуре на три основные группы: а, а + р и р. Латуни а содержат до 39% цинка. Их прочность и пластичность возрастает с увеличением количества цинка. Латуни, содержащие до 10% цинка, называются томпаками, а до 20% — полутомпаками.

Латуни а I р содержат от 39 до 46% цинка. Они по сравнению с латунью а имеют более высокую прочность, но меньшую пластичность. Латуни р содержат от 46 до 50% цинка. Они обладают еще большей твердостью и прочностью и меньшей пластичностью. Изменение свойств латуней в зависимости от содержания цинка характеризуется графиками, приведенными на рис. 161.

Для летательных аппаратов и двигателей применяют латуни марок Л80, Л68, Л62 и Л59, содержащие соответственно 20 32, 38 и 41 % цинка, а также ЛС59-1, содержащую кроме меди и цинка 1% свинца. Эта латунь называется мунц-металлом.

Латунь используют в виде листов, труб, проволоки и других полуфабрикатов. Прочность и пластичность ее зависит от состояния материала. Мягкая отожженная латунь в зависимости от состава имеет предел прочности от 30 до 40 кГ/мм2, а относительное удлинение от 35 до 20%. После холодной обработки давлением латунь обладает пределом прочности 45—55 кГ/мм2 и относительным удлинением 10%.

При эксплуатации иногда наблюдается коррозионное растрескивание латуни, происходящее при наличии растягивающих напряжений и соответствующей коррозионной среды, например влаги и кислорода, следов аммиака и сернистого газа, аминов, ртутных солей и других. Латунь марки Л80 используют для сеток масляных фильтров, Л68 — для деталей, изготовляемых глубокой штамповкой, шайб, уплотнительных прокладок, колец, трубопроводов и патрубков. Эти изделия изготовляют и из латуни Л62, которую используют также для заклепок, контровочной проволоки и для проволоки, применяемой для оплетки шлангов. Латунь Л59, имеющую структуру а + р и обладающую меньшей пластичностью, примёняют для втулок, гаек, колец, сухарей, угольников и некоторых других изделий. Сплав ЛС59-1 применяют для пружинящих контактов и мембран анероидов. Свинец придает этой латуни антифрикционные качества и хорошую обрабатываемость резанием.

Кроме описанных находят применение и сложные латуни специального назначения. В их состав кроме меди и1, цинка входят алюминий и железо, улучшающие механические свойства, кремний, никель и марганец, повышающие механические и антикоррозионные свойства, олово, повышающее коррозионную стойкость латуни, в частности в морской воде. Вследствие этого сплав меди с цинком и оловом получил название морской латуни.

Медный сплав, содержащий в среднем 20% цинка и 15% никеля, получил название нейзильбера. Он имеет высокое сопротивление коррозии, хорошие механические свойства и применяется при изготовлении приборов.

Медноникелевый сплав с 25—35% никеля называется никелином, отличается высоким электросопротивлением и применяется для изготовления реостатов. Сложный медноникелевый сплав, содержащий кроме меди 30% никеля, 1% железа и 1% марганца, называется мельхиором, обладает высокой пластичностью и коррозионной стойкостью и применяется для некоторых деталей, работающих в морской воде.

Бронзы. Оловянистые бронзы известны с древнейших времен как материалы для изготовления оружия и орудий труда. С VII века до нашей эры бронзы являются материалом для художественного литья. Они имеют очень хорошую жидкотекучесть, способны заполнять самые тонкие отпечатки литейной формы и по сравнению со всеми другими литейными сплавами обладают минимальной усадкой при затвердевании, составляющей при литье в землю 0,9%, а в кокиль — 1,4%. Все прочие бронзы имеют усадку при литье в землю до 1,7%, а в кокиль — до 2,0%.

Рис. 2. Диаграммы состояний двойных сплавов меди с оловом (а) и с алюминием (б)

Диаграмма состояний сплавов меди с оловом, дающая представление о структурах оловянистых бронз, приведена на рис. 162. Основой структуры является твердый раствор а олова и меди, имеющий пространственную решетку гранецентрирован-ного куба.

Кроме твердого раствора а в сплавах меди с оловом образуются твердые растворы р, у и г. Твердый раствор р имеет в основе химическое соединение Cu5Sn, его кристаллическая структура характеризуется кубической объемноцентрированной решеткой. Твердый раствор у образуется на базе химического соединения Cu3iSn8, называемого фазой 8, а твердый раствор е — на базе соединения Cu3Sn, существующего в сплавах при комнатной температуре и имеющего плотно упакованную гексагональную решетку.

Сплавы с 7—8% олова при кристаллизации в обычных условиях имеют структуру чистого твердого раствора. Однако уже при 10% олова образуется эвтектоид состава а 4- Cu3iSne.

В качестве примесей в оловяиистых бронзах могут присутствовать цинк, свинец и фосфор. Сужая интервал температур кристаллизации, цинк улучшает жидкотекучесть бронзы. Свинец, выделяясь по границам зерен твердого раствора, образует легкоплавкие прослойки и является вредной примесью. Фосфор при содержании до 0,3% находится в твердом растворе, а свыше — в виде выделений фосфида меди СизР.

Алюминиевые бронзы сами по себе находят ограниченное применение, однако многокомпонентные сплавы на их основе получили довольно широкое распространение. Диаграмма состояний сплавов меди с алюминием приведена на рис. 162,6. Алюминий способен растворяться в меди в количестве до 9,5%, образуя твердый раствор а. При большем содержании алюминия структура сплава состоит из твердого раствора а и эвтектоида.

Многокомпонентная алюминиевая бронза БрАЖН 10-4-4 используется для изготовления обойм подшипников, направляющих втулок и седел клапанов, маслоуплотнительных колец и некоторых зубчатых колес. Она подвергается упрочняющей термической обработке, состоящей из закалки с 900° и отпуска при 650°. В результате нагрева под закалку эвтектоид о + 8 превращается в раствор. При резком охлаждении в воде сплав приобретает мартенситную структуру. Последующий отпуск вызывает образование мелкодисперсной смеси, обладающей высоким комплексом механических свойств.

Кроме приведенных бронз находят применение и многие другие. Для пружинящих деталей и стопоров применяется кремнистая бронза с марганцем БрКМцЗ-1, а для ответственных пружин, пружинящих контактов и мембран — бериллиевая бронза БрБ2, имеющая благодаря влиянию бериллия при дисперсионном упрочнении прочность легированной стали и высокую стойкость протиЬ искрения и обгорания контактов электрических прерывателей.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум