Характеристики и применение латуни – сплава меди с цинком

Наверняка многие знают, что представляет собой латунь. И многим известно, что это сплав меди с цинком, в котором дополнительно содержится и ряд других элементов – железо, свинец, марганец, никель и др. Однако ключевая роль в данном сплаве принадлежит цинку.

Латунная проволока

Характеристики сплава меди с содержанием цинка

Для сплава меди с цинком характерны такие свойства, как устойчивость к коррозии и высокая прочность. Уровень коррозионной устойчивости латуни находится посередине значений данного параметра у меди и второго металла – цинка.

Применение сплава меди с цинком в производстве изделий сложных форм, но с небольшими геометрическими размерами оправдано его технологическими свойствами. Такой материал (как медь и ее сплавы другого типа) хорошо формуется, а готовые изделия из него легко поддаются обработке различными методами.

Виды латуни в зависимости от содержания цинка

Латунь отличается высокой текучестью и незначительной склонностью к ликвации, что делает ее идеальным материалом для производства различных деталей методом литья. Кроме того, латунь хорошо поддается обработке методом пластической деформации, что дает возможность производить из нее различные изделия методом прокатывания (проволока, ленты, листы, прокат различного профиля).

Цинк может содержаться в латуни в количестве 5–45%, сплав по такому параметру может относиться к различным категориям. Первая категория – это желтые латуни (цинка в них содержится 20–36%), вторая – красные (в них содержание цинка составляет от 5 до 20%). Вид сплава, который называется томпак, содержит до 10% цинка. Есть латуни, цинка в которых больше 45%, но их использование очень ограничено.

Для сплавов меди (в том числе и с цинком) характерна меньшая тепло- и электропроводность, если сравнивать их с основным металлом, но и стоимость их значительно меньше. Учитывая этот факт, а также то, что по основным характеристикам – механическим, технологическим, а также антифрикционным – такие материалы мало чем отличаются от основного металла, использовать их экономически целесообразнее.

Цилиндр из латуни

Латунь, состоящая из двух и более компонентов

Среди сплавов меди с цинком выделяют не только красные и желтые, но и двух-, а также многокомпонентные латуни. В состав двухкомпонентных сплавов входят преимущественно медь и цинк, остальных включений в них совсем немного. Сюда, в частности, относится томпак, цинка в котором, как отмечалось выше, содержится не более 10%. Количество меди в таком сплаве может доходить до 97%, а ее минимальное содержание составляет 88%.

Двухкомпонентные латуни могут быть одно- и двухфазными. В однофазных, отличающихся высокой пластичностью, цинк присутствует в состоянии твердого раствора. Если сравнивать однофазные и двухфазные латуни, вторые менее пластичны, но обладают большей прочностью, цинка в таких сплавах содержится более 39%.

Как однофазные, так и двухфазные латуни нельзя подвергать деформации при высоких температурах (300–700 градусов Цельсия). При таких условиях в них формируется зона хрупкости.

В структуре сплава меди с цинком, относящегося к категории многокомпонентных, есть дополнительные легирующие элементы. Перечислим их.

• Никель увеличивает коррозионную устойчивость сплава, а также его прочность.
• Олово увеличивает не только прочность, но и устойчивость сплава к воздействию соленой воды.
• Кремнием сплав обогащается для того, чтобы улучшить антифрикционные характеристики изделий из него. Однако этот элемент ухудшает прочность, а также твердость сплавов.
• Свинец при добавлении в сплав значительно улучшает обрабатываемость изделий из него посредством режущих инструментов. Между тем свинец ухудшает механические характеристики сплава.
• Марганец, как и олово, улучшает прочность и коррозионную устойчивость сплавов. Как правило, наряду с марганцем в латунь добавляют олово, железо и алюминий, что значительно повышает эффект от использования этого легирующего элемента.
• Комбинируя легирующие элементы, добавляемые в латунь, можно получать сплавы меди с требуемыми качественными и технологическими характеристиками, а также придавать им особые свойства, если в этом есть необходимость.

Маркировка сплавов, состоящих из меди и цинка

Маркировка сплавов меди, в которых содержится цинк, основана на достаточно несложном принципе. В обозначении любого сплава меди с цинком (как двух-, так и многокомпонентного) есть буква «Л», которая стоит первой. В двухкомпонентных сплавах за этой буквой следуют цифры, обозначающие содержание меди в целых процентах. Таким образом, по этой цифре можно сразу узнать, сколько процентов меди содержится в данной марке латуни.

Более сложной маркировкой отличаются многокомпонентные латуни, в обозначении которых присутствует сразу несколько букв и цифр. Первой буквой является «Л», по которой становится понятно, что перед нами латунь, за этой буквой следуют буквенные обозначения различных легирующих элементов. Вторая часть маркировки многокомпонентных сплавов – это процентное содержание легирующих элементов, указанных в буквенной части маркировки. Для большего удобства цифры, соответствующие содержанию каждого легирующего элемента, разделены между собой дефисами. Порядок расположения цифр в маркировке многокомпонентных латуней такой:

1. первая двухзначная цифра – это содержание меди;
2. остальные цифры, разделенные дефисами, соответствуют содержанию легирующих элементов, указанных в буквенной части маркировки.

Памятка по маркировке латуни

Чтобы было более понятно, разберем, какие элементы содержатся в сплаве меди с цинком марки ЛАЖМц66-6-3-2. Согласно первой цифре, в данном сплаве содержится 66% меди, затем следует Алюминий (6%), Железо (3%) и Марганец (2%). Если просуммировать эти цифры, то можно определить, что меди с остальными элементами в данной латуни содержится 77%. Оставшиеся 23% составляет цинк.

Несколько иначе маркируются латуни, относящиеся к категории литейных. В их маркировке сразу после букв, обозначающих легирующие элементы, ставятся цифры, соответствующие их процентному содержанию. К примеру, в сплаве марки ЛЦ40Мц1,5 содержится:

• 40% цинка;
• 1,5% марганца;
• оставшиеся 58,5% составляет медь.

Латунные втулки

Латуни, относящиеся к категории деформируемых и литейных сплавов

Латуни, относящиеся к категории деформируемых сплавов, отличаются повышенной устойчивостью к коррозии, они очень пластичны и обладают исключительными антифрикционными характеристиками. Сплавы меди с цинком этой категории хорошо свариваются с изделиями из стали. Это свойство дает возможность использовать их для производства различных биметаллических конструкций. Желтая латунь имеет привлекательный внешний вид, благодаря чему ее часто используют для производства различной фурнитуры и декоративных изделий.

Латуни, относящиеся к категории деформируемых сплавов, используются для производства:

• конденсаторных труб (для этих целей требуются латуни марок ЛМш68-0,05, ЛО60-1, ЛО62-1, ЛО70-1, ЛО90-1, ЛА77-2);
• обладающих повышенной коррозионной устойчивостью деталей машин, речных, морских судов (здесь применяется латунь марок Л68, Л80, Л90);
• деталей, которые производятся методом резки (для производства таких деталей используется латунь марки ЛЖС58-1-1);
• различных втулок, крепежных изделий – болтов, гаек и т.п. (для производства таких изделий применяются латуни марок ЛС59-1, ЛМц58-2, ЛС60-1);
• матриц, которые используются в полиграфической промышленности (для таких изделий требуется латунь марки ЛС64-2).

Состав и свойства различных видов латуни

Латуни, относящиеся к категории литейных сплавов, применяются для производства таких изделий, как:

• штуцеры, используемые для оснащения гидравлических систем автомобилей (ЛЦ25С2);
• подшипники и сепараторы различного типа (ЛЦ40С);
• винты червячного типа, имеющие большие габариты и массу (ЛЦ23А6Ж3Мц2);
• детали с особыми свойствами, которые эксплуатируются при температурах, превышающих 300 градусов Цельсия (ЛЦ40Мц3Ж);
• детали, к которым предъявляются повышенные требования по коррозионной устойчивости (ЛЦ30А3).