Латунь – полезная информация о сплаве и его эксплуатационных характеристиках

1 Общая информация о сплавах меди с цинком и их характеристиках

Медь стоит дороже цинка. За счет этого введение последнего в сплав (в определенном количестве – от 5 до 45 %) снижает себестоимость готовой продукции. Во время производства латунь подвергается разнообразным видам технологической обработки, что существенно увеличивает ее антифрикционные и механические показатели.

Основные свойства медно-цинковых сплавов следующие:

• красивый цвет, позволяющий изготавливать внешне привлекательные изделия;
• отличная обрабатываемость в холодном и горячем состояниях давлением без изменения цвета готовой продукции;
• малая величина тепло- и электропроводности;
• высокая стойкость против ржавления в стандартных атмосферных условиях (при этом цвет материала остается неизменным);
• относительная простота и дешевизна производства;
• стойкость к воздействиям агрессивных сред – углекислых растворов, соленой воды, кислот органического происхождения.

Кроме того, латунь прекрасно паяется любыми типами припоев (как твердыми, так и мягкими).

Фото пайки латуни

К недостатку описываемых сплавов на основе меди относят то, что они во влажных условиях эксплуатации склонны к растрескиванию (подобная ситуация наблюдается, если в соединение вводится 20 и более процентов цинка).

Процесс растрескивания становится более активным при наличии в рабочей атмосфере аммиака. При этом сплав теряет свой начальный цвет и некоторые эксплуатационные свойства.

На фото - сплав меди с цинком

Избежать подобной ситуации можно достаточно просто – выполнив отжиг металла после его деформации. Процедура осуществляется при температурах от 240 до 260 °С. В результате латунь становится намного прочнее, в ней отсутствуют остаточные напряжения за счет того, что деформированный слой прошел нагартовку.

2 Как повысить эксплуатационные характеристики сплавов на основе меди?

Свойства готового медно-цинкового сплава (плотность, цвет, прочность и так далее) улучшают легированием такими элементами, как мышьяк, свинец, олово, железо, алюминий, кремний, никель, марганец. Объем вводимых добавок – минимальный (не более нескольких процентов). При комплексном легировании сплав получает высокую кавитационную плотность и стойкость, также повышается его антикоррозионный потенциал.

Использовать легирующие элементы необходимо осторожно, так как некоторые из них могут оказывать негативное воздействие на латунь и изделия из нее (латунная лента и пр.). Так, например, прочность, плотность и твердость латунного сплава снижается при чрезмерной добавке кремния. Зато если использовать комбинированную добавку свинца и кремния, та же латунная лента получает нужный цвет и улучшенные антифрикционные характеристики.

Олово и алюминий (а также марганец) увеличивают показатель сопротивления (временного) на разрыв сплава меди и цинка. Добиться повышения величины относительно удлинения удается тогда, латунь легируют марганцем и железом в количестве до 2–3 %. А вот другие легирующие компоненты снижают удлинение сплавов.

Фото латунной ленты

Антикоррозионные возможности рассматриваемого много- или двухкомпонентного материала увеличиваются при добавке в их состав никеля, марганца, алюминия и олова. Никелированная латунь ("белая") имеет отличные эксплуатационные свойства. В частности, она практически полностью лишена склонности к растрескиванию при повышенной влажности.

Олово увеличивает прочность и плотность материала и позволяет использовать металл в соленой воде. Существуют специальные изделия (латунная лента и другие), которые изготавливаются исключительно для эксплуатации в морской воде.

Легирование медно-цинковых композиций свинцом рекомендовано тогда, когда их предполагается обрабатывать режущим инструментом на токарном станке либо другом оборудовании. Металл с добавками свинца гарантирует получение легко отделяющейся и очень мелкой стружки при резании. Итогом такой операции становится получение деталей с малым показателем шероховатости.

На фото - детали из легированной свинцом медно-цинковой композиции

Мышьяк, которым обычный металл легируется крайне редко, незаменим для улучшения свойств медно-цинковых сплавов в пресных высокоагрессивных водах при высокой и комнатной температуре. А если совместно с мышьяком используется железо и никель, латунная лента и прочие латунные изделия становятся стойкими к разбавленным кислотам и любым щелочам.

3 Литейные композиции на основе меди и цинка – их преимущества и недостатки

Многокомпонентные сплавы подразделяют на две большие группы:

• литейная продукция;
• металл на базе цинка и меди, который подвергается обработке давлением.

Литейная продукция (смотрите фото), изготавливаемая по ГОСТ 17711, активно используется в современной технике. Малая склонность такого материала к газонасыщению гарантирует получение качественных отливок (их плотность очень высока, как и способность противостоять коррозии). При плавке некоторая часть цинка испаряется, благодаря чему сплав отлично раскисляется.

Фото литейной продукции из латуни

Литейная продукция характеризуется также малой склонностью к ликвации, отличной текучестью в жидком состоянии, незначительной величиной усадки. "Плюсом" такого материала считается и то, что металл имеет механические свойства примерно аналогичные характеристикам алюминиевых и оловянных бронз, а вот затраты на его производство существенно ниже себестоимости бронзовых композиций.

Имеет литейная группа описываемых сплавов и некоторые "минусы". В отливках в процессе их кристаллизации могут появляться усадочные сосредоточенные раковины достаточно больших размеров. Их нивелирование связано с серьезными затратами – металл в большом объеме приходится отправлять в отходы. При плавке обязательно требуется использовать защитные флюсы, так как латунь "теряет" цинк.

4 Коротко о сплавах на основе меди, обрабатываемых давлением

Данные материалы по ГОСТу 15527 используются для производства разных видов полуфабрикатов. Их делят на специальные и двойные по объему цинка, входящего в их состав. Латунь с однофазной структурой получается при содержании цинка не более 39 %, с двухфазной – при содержании цинка от 40 до 45 % (так называемая "белая" композиция).

На фото - белая латунь

Двухфазные соединения имеют высокую плотность, прекрасно поддаются обработке в горячем состоянии, сохраняют свой цвет при этом. Но показатель их пластичности в холодном состоянии мал. Однофазная латунь характеризуется постоянством цвета. Ее подвергают обработке в горячем и холодном состоянии без малейших затруднений.