Художественное литье из бронзы и латуни — популярное направление в современной индустрии. – один из наиболее распространенных и важных для промышленности медных сплавов. Он вполне сохраняет уникальные свойства меди, но при этом более доступен по стоимости и в ряде случаев обладает более высокой прочностью.

Область применения сплава весьма широка. Производство высокоточных деталей из латуни, шаровых кранов, значков, изготовление табличек и прутков из латуни — обо всем этом мы и погорим сегодня.

Известен сплав очень давно и первое свое применение нашел в ювелирном деле. В отличие от бронзы латунь поддается ковке при куда более низкой температуре, причем во многих случаях допускается даже холодная ковка.

Цвет его чрезвычайно напоминает золото, а стойкость к коррозии хотя и меньшая, но тоже впечатляет. Сегодня латунные украшения успешно спорят с золотыми. А, учитывая, что сплав к драгоценным, не относится, то есть, при всей своей декоративности стоит намного меньше, популярность его вполне оправдана.

В ювелирном деле применяют двухкомпонентные сплавы латуни, то есть, содержащие только медь и цинк, причем с большей долей меди. Это желтая латунь – 67% меди и 33% цинка, золотистая или томпак – 75% меди и 25% цинка, и зеленая – 60% и 40%, соответственно. Сплавы деформируются при температуре до 300 С, а небольшие предметы из тонкой проволоки деформируются и вовсе без нагрева.

• Двухкомпонентные составы отличаются более высокой пластичностью. Однако при повышении температуры выше 300 С, пластичность ее уменьшается. Эта особенность и определяет область применения.
  • Сфера эта не ограничивается ювелирными изделиями. Двухкомпонентные латуни активно используются при производстве гаек, втулок, сепараторов, подшипников и других элементов арматуры, которые в процессе эксплуатации не нагреваются выше 300 С. Используются для этого уже не ювелирная латунь, а литейная, предназначенная для изготовления фасонных деталей методом литья. Отличается она меньшим содержанием меди – 50–60%. Такой состав уменьшает пластичность, но увеличивает прочность, что необходимо для машинных деталей.
  • Сплавы с очень высоким содержанием меди – 85–96% применяют для изготовления радиаторных, капиллярных трубок, змеевиков, сильфонов и других деталей для химической и теплотехнической аппаратуры. Причина: медь, а, соответственно, и такой сплав превосходно передает и распределяет тепло и очень устойчив к коррозии.
• Многокомпонентные латуни включают, кроме 2 основных металлов, и другие добавки – железа, никеля, марганца и так далее. Каждый такой ингредиент влияет на свойства сплава и расширяет сферу применения.
  • Автоматная латунь с содержанием меди 57–80%, цинка 24–42% и с добавлением свинца применяется для изготовления всей массы гаек, болтов, часовых деталей и так далее, где требуется тонкая механическая обработка. Свинец способствует формированию сыпучей стружки при обработке заготовки, а это и ускоряет процесс, и снижает износ разделяющего механизма. Автоматная латунь выпускается в виде листов, прутков, полос и так далее, а затем уже из материала производят машинные детали.
  • Морская латунь – сплав, легированный . Последнее и сообщает материалу высокую стойкость к действию морской воды. Применяют состав латуни для изготовления профильных изделий, труб, приборных корпусов в судостроении. Также из нее изготавливают конденсаторные трубы для теплотехнического оборудования.
  • Сплав, легированный железом, тоже проявляет более высокую стойкость к действию воды. Его применяют при изготовлении деталей для морских и речных судов.

Про изделий из латуни и другие направления погорим ниже.

О том, как происходит рафинирования и дегазации латуни в индукционной канальной печи, расскажет этот видеоролик:

Использование в строительстве и отделке

В строительных работах, если подразумевают под этим все отделочные инженерные работы, латунь тоже применяется и довольно часто. Наиболее известная область – декоративные аксессуары, поскольку материал очень красив внешне, достаточно прочен для бытового использования и ковке поддается легко. Однако у него есть и другое применение.

Трубы

Стоит сразу отметить, что в быту, в частности для водоснабжения, латунные трубы используются редко. Связано и с высокой стоимостью материала, и с меньшей стойкостью к коррозии по сравнению с изделиями из чистой меди.

Основной причиной такого выбора является необходимость добиться минимального веса водопроводной системы. Такие водоводы производят из латуни марки Л-68. Изготавливаются они методом прессования и холодной прокатки, поскольку сплав относится к двухкомпонентным, и хорошо деформируются как раз при низкой температуре.

Гораздо большее значение для народного хозяйства имеют трубы специального назначения. Качества их, а, значит, и применение определяются не только составом сплава – легирование никелем, марганцем, железом, но и методом изготовления.

Латуни по свойствам разделяют на литейные и деформируемые. ГОСТ для изготовления труб требует применять при производстве водоводов деформируемые марки. Изготавливают водоводы прессованием, вытягиванием и холодной прокаткой. Трубы не содержат швов, что обеспечивают высокую механическую прочность.

Рассматривают 2 вида изделий:

• толстостенные – применяются в промышленности, в частности химической, так как позволяют транспортировать газ и жидкости под давлением;
• тонкостенные – применяются для водопроводных систем разного рода, бойлерных установок и тому подобного. ГОСТ допускает использование латунных труб при устройстве отопления, однако на деле такой вариант встречается редко.

Кроме того, выпускаются трубы не только круглого сечения, но и квадратной, прямоугольной и сложной формы. Такие изделия используют при изготовлении мебели, в конструкциях, носящих декоративный характер и так далее.

Про смесители для кухни и для ванны из латуни, муфты и подобные изделия погорим ниже.

Муфты и смесители

Если латунные трубы используются в быту редко, то латунные фитинги составляют собой основную часть всех деталей такого рода из цветного металла. Муфты, тройники, ниппели, переходники любого рода применяются во всех инженерных системах, включая отопительные.

Латунные фитинги имеют отличные пользовательские характеристики:

• латунные детали значительно проще и быстрее изготовить, поскольку сплав прекрасно обрабатывается механическими методами и поддается деформации даже в холодном состоянии;
• сам по себе сплав стоит меньше, поскольку – металл вполне доступный;
• латунь уступает по стойкости к коррозии, однако этот недостаток легко компенсируется покрытием. Применяют для этого хром или никель. Хромированные детали универсальны: покрытие очень твердое и не имеет пор. Никелевое нежелательно сочетать с черным металлом, поскольку пористость, пусть и низкая, но имеется;
• прочность латуни, конечно, меньше, чем у стали. Но в отличие от последней сплав намного пластичнее, поэтому монтаж и демонтаж систем, соединенных латунными переходниками, производится значительно проще и быстрее.

О плавке латуни и алюминия в домашних условиях расскажет это видео:

Ванна и все для нее

Аксессуары и фурнитура из латуни пользовались и пользуются постоянной популярностью. Сплав очень декоративен, а возможность ковки позволяет превратить обычный кран в настоящее произведение искусства. Кроме того, по своим свойствам латунь превосходно подходит для ванных: изделия устойчивы к действию воды и пара, со временем покрываются благородной патиной, обладают меньшей теплопроводностью по сравнению со сталью и так далее.

Из латуни изготавливают практически все ванные аксессуары.

• Краны и смесители – причем как вполне обычного вида, так и в скульптурном оформлении. Сплав используется как с покрытием из металла – хром и никель, так и с защитным слоем полимерного лака. Последний позволяет любоваться настоящим цветом сплава, а потому и более популярен. Краны, душевые шланги и лейки из латуни не только гигиеничны, но и на редкость изящны.

Чаще всего латунь используется при изготовлении аксессуаров в стиле ретро или под более глубокую старину – барокко, ампир. Выглядят такие модели еще более элегантно, чем серебряные или позолоченные и куда больше подходят для создания роскошного и элегантного интерьера.

• Полотенцесушители, полочки, держатели – все это выполняется из латуни, чтобы подчеркнуть изысканность и богатство обстановки. Декоративность таких изделий бывает потрясающей. Чтобы превратить ванную в шикарный будуар, достаточно установить краны, дозаторы и полки из латуни.
• Ванная из латуни – верх роскоши. Материал, конечно, нагревается, но в меньшей степени, чем сталь, и к тому же способен несколько удерживать тепло. Как правило, ванная располагается не на ножках, а на основании, поскольку сплав довольно мягок. Впечатление такой предмет производит потрясающее. Изготовители чаще предлагают не латунную ванну, а эмалированную, но покрытую слоем латуни снаружи. Стоимость такой модели, конечно, меньше.
• Раковина из латуни производит впечатление не меньшее. Причем одинаково шикарно выглядит как встроенный в тумбу умывальник, так и закрепляемый на стену.

Про скобяные изделия, ручки производство скоб из латуни, изготовление других изделий на заказ читайте ниже.

Другие изделия

Латуни охотно используют при изготовлении фурнитуры и тех предметов быта, которые призваны подчеркнуть изящество интерьера, а, так как сплав легко поддается ковке, то практически все варианты фурнитуры имеют оригинальную необычную форму.

• Дверные ручки – всех возможных видов и форм. Одинаково популярны и изделия, «гордящиеся» своей новизной и блеском, и искусственно состаренные, с благородной «патиной».
• Накладные дверные петли и щеколды выполняют декоративную роль, изготовленные из латуни эти мелкие детали создают стиль всего интерьера.
• Мебельные ручки всех возможных видов способны полностью преобразовать вид мебельного гарнитура.
• Бра и светильники – по изяществу и красоте успешно конкурируют и с , и с серебряными изделиями. При этом вес изделий меньше.
• Латунные трубы и накладки используются при изготовлении мебели, поскольку придают предметам определенный шик. Латунные кровати, например, по красоте ничуть не уступает моделям с коваными изголовьями, но при этом намного легче.
• Латунь также применяют для производства перил и стоек для ограждений. И хотя здесь декоративность изделий меньше, чем у кованых железных балясин, однако статусность сплав подчеркивает весьма эффектно.
• Ну и конечно, из латуни изготавливают массу предметов декора: подставки, панно, чеканки, подстаканники, конфетчицы, статуэтки и так далее. Такие безделушки на редкость красивы и элегантны.

Латунь – сплав, обладающий превосходными пользовательскими характеристиками и выдающимися эстетическими. Трубы и посуду, ювелирные украшения и фитинги, машинные детали и дверные ручки – все производят из этого материала.

Про изготовление гипсовой формы для литья из латуни своими руками в домашних условиях узнаете из видео ниже:

Металлический сплав, называемый латунью, относится к многокомпонентным или двойным материалам, где главной составляющей выступает медь, а легирующим веществом – цинк. В этот состав могут добавлять свинец, олово, алюминий, никель, марганец, а также железо и прочие металлы. Латунь – это вещество, напоминающее золото, однако его стоимость намного ниже драгоценного металла. От процентного содержания входящих компонентов напрямую зависит цвет и ее свойства. При этом она не относится по металлургической классификации к бронзе.

Состав, структура

Основой медного сплава является цинк, использующийся уже три века. В зависимости от химического состава она бывает:

• двухкомпонентной;
• многокомпонентной.

Двухкомпонентная

Этот состав содержит цинк и медную составляющую в различных объемах. В соответствии с ГОСТом он обозначается буквой «Л» и цифровыми обозначениями. Числовое значение показывает процентное количество меди. Для марки Л63 медная составляющая будет иметь 63 %, а цинковая – 37 %.

Многокомпонентная

Это латунь, состав сплава которой содержит легирующие вещества. К ним относится алюминий, свинец, а также прочие металлы. Такая марка обозначается в зависимости от входящих компонентов, при этом доля цинковой составляющей получается из вычитания от 100 % частей других составляющих. Состав сплава латунного с маркировкой ЛС60-5 означает при расшифровке, что меди – 60 %, свинца – 5 %, а цинка – 35 %. Доля дополнительных примесей обычно не превышает 10 %. Соотношение входящих компонентов может незначительно изменяться. При этом цинковая часть обычно не превышает 35 %. Для полного понимания состава, необходимо разобрать, что такое латунь техническая? Это специальные сплавы, где доля цинка доходит до 50 %.

Красная латунь содержит часть цинка в пределах от 5 до 20 %, а в желтой его доля составляет более 20 %

Область применения

Латунный сплав относится к наиболее распространенным среди самых различных областей. Он практически не подвержен износу. Двухкомпонентный медно-цинковый сплав с цинковой составляющей не более 20 % отлично подходит для изготовления тепловых аппаратов, автозапчастей, сантехнического оборудования. Материалы с цинковой частью до 40 % используются для создания штампованных деталей, фурнитуры. Многокомпонентные латунные сплавы применяются намного шире двухкомпонентных. Они встречаются в воздушных аппаратах, кораблях, трубах, часах и прочей технике.

Латунь широко используется ювелирами для изготовления красивых украшений. Они называют эти металлические цветные составы желтыми, золотистыми, а также зелеными. Наиболее интересен химический вариант, где содержится 5 % алюминия и 15 % цинка. Такой ювелирный металлический сплав имеет высокое сходство с золотом, чем зачастую пользуются мошенники. Использующаяся в этих изделиях латунь может показать, что подобное «золото» ничуть не уступает по красоте настоящему драгметаллу. Сплав весьма податлив при механической обработке, что позволяет ювелирам создавать уникальные украшения, которые отличить от золотых может только специалист. Очищение таких ювелирных шедевров выполняется щавелевой кислотой. На материалах с маркировкой Л62, Л68 проходят обучение молодые ювелиры, так как эти составы наиболее похожи по качествам на золото.

Специальная разновидность латунного сплава с хорошей деформацией называется томпак. Цинковая составляющая металлического материала не превышает 10 %. Этот состав латуни характеризуется устойчивостью к ржавчине, высокой пластичностью, а также весьма низкой силой трения. Данный материал хорошо сваривается со сталью и прочими благородными металлами. Благодаря золотистому оттенку из томпака изготавливают различные медали, фурнитуру, а также художественные изделия. Он отлично обрабатывается под давлением, поддается покрытию золотом, эмалировке.

Материал литейного вида применяется при производстве фасонных изделий и полуфабрикатов методом литья. Литейная латунь отличается наличием дополнительных разбавителей из марганца, алюминия, свинца, а также железа, олова с медью и цинком. По имеющимся фото неспециалисту трудно определить марку. Литейный материал не ржавеет, имеет превосходные механические параметры, устойчив к трению и удобен в обращении. Его используют при производстве подшипников, элементов литой арматуры, втулок, сепараторов, автомобильных штуцеров и многих других элементов.

Из листов автоматной латуни (ЛС59-1) изготавливают многочисленные крепежные изделия, элементы для часов, а также прочие детали массового производства. Этот вид сплава состоит из свинца, цинка, меди. Он хорошо выдерживает обработку деталей скоростным способом, откуда и получил название. Автоматный материал выпускается прутками, полосами, листами, а также лентами.

Способы получения

Изготовление латуни производится в тиглях из глины огнеустойчивого вида, а также при помощи специальных отражательных нагревателей. Разогрев самих тиглей выполняют в пламенных или же шахтных печах. Отливку смешиваемого сплава проводят с помощью особых песчаных форм. При этом некоторая доля цинка испаряется, что учитывается при процессе формирования сплава.

Основную трудность при получении латуни вызывает разница в температурах плавления основных составляющих. Этот процесс облегчается добавлением в расплавленную массу малого количества уже готового материала. В зависимости от необходимого конечного результата проводится дальнейшая обработка состава. Можно добавить дополнительные составляющие, провести штамповку, легирование или же придать необходимую форму.

Классификация латуней

Латунные составы подразделяются на литейные и деформируемые. Литье с различными компонентами позволяет выпускать разнообразные детали для всех сфер промышленного использования. Деформируемые материалы имеют большое содержание меди и применяются для изготовления мелких изделий.

В зависимости от содержания в сплаве различных добавок его называют кремнистым, алюминиевым, железомарганцовистым, что определяет марку. Дополнительные вещества позволяют составу получать новые качества или же улучшать уже имеющиеся характеристики. Зарубежные производители используют иную маркировку составов и отличающееся содержание примесей. Помимо этого, различают латунный материал по сфере основного применения. Это может быть «часовая», «морская» или же другая специфическая латунь. Широко используются томпаки (с цинком до 10 %), а также полутомпаки, где цинковая доля находится в пределах от 10 до 20 %.

Основные свойства и характеристики

Медно-цинковый материал обладает качествами, присущими составляющим его металлам. Цвет латунного состава напрямую зависит от его составляющих и варьируется от светло-желтого до красноватого. Температура плавления материала находится в пределах от 880 до 950 °С, а плотность – 8500 кг/м3. Он хорошо обрабатывается под давлением при различных температурных режимах. Кроме того, сплав латунь с различными компонентами практически не подвержен влиянию внешней среды, обладает высокой износоустойчивостью и высокой прочностью.

Латунные изделия имеют хорошие механические показатели. В отличие от меди, он более вязкий и ковкий, менее тугоплавкий, что весьма удобно для промышленной обработки. С понижением температуры среды латунные изделия не теряют свои пластичные свойства, что привлекательно для изготовления конструкционных материалов. Со временем поверхность состава может слегка потемнеть, однако это никак не влияет на характеристики материала. Чем больше содержание медной доли в латунном сплаве, тем выше его электро- и теплопроводность. Для предотвращения коррозии латунные детали обжигаются после обработки при пониженных температурах.

Латунь – высокотемпературное соединение расплавов меди и цинка. Для придания расплаву различных свойств, в зависимости от направленности применения латуни, при её выплавке добавляют различные присадки. Известно, что сплав меди и олова именуют бронзой , но олово может служить присадкой и при выплавке латуни. От количественного преобладания в медном сплаве цинка или олова и зависит его название: больше олова – бронза, больше цинка – латунь. Свойства последнего сплава определяются присадками, добавляемыми в расплав гораздо меньшими количествами – это такие вещества, как металлы: железо, свинец и никель, и неметаллы: кремний и фосфор.

Хотя цинк и был получен в виде металла только в шестнадцатом веке, но латунь получали ещё до начала современного летоисчисления, при плавлении добавляя в расплав меди богатую цинковую руду – галмей (смесь цинкового шпата с формулой ZnCO 3 и кремнекислого цинка). Запатентован же способ получения латуни был английским металлургом в конце семнадцатого века. А уже в девятнадцатом веке в Западной части России и Европе посредством латуни фальсифицировали золотые украшения.

Свойства

От меди латунь унаследовала значительный удельный вес, в зависимости от содержания основного компонента в латуни, её плотность колеблется от 8,3 до 8,7 тонны на кубический метр. Вообще, многие физические свойства латуни как сплава зависят от соотношения его компонентов не только основных, но и добавляемых в небольших количествах – легирующих.

Пожалуй, более или менее стабильной характеристикой является удельная теплоёмкость, её показатель при комнатной температуре 380 Дж/(кг*К), что означает – для нагрева металла весом один килограмм на один градус Кельвина потребуется 380 Джоулей теплоты. Удельное электрическое сопротивление меняется от 0,025 до 0,108 Ом*кв. мм/м. Температура плавления латуни также меняется в широких пределах, от 870 до 990 градусов Цельсия. Медь – более тугоплавкий металл, чем цинк, поэтому меньшие значения относятся к сплавам с более высоким содержанием цинка.

Латунь хорошо поддаётся контактной сварке, но не сваривается плавлением, её легко прокатывать. Для защиты металла от окисления на воздухе, его поверхность покрывают лаком, предотвращая почернение, хотя стойкость к воздействию атмосферы у латуни выше, чем у меди. У латуни золотистый цвет и она хорошо поддаётся полировке. Добавки в сплав висмута и свинца уменьшают его сминаемость в нагретом состоянии, но улучшают поведение сплава при обработке режущим инструментом.

Содержание в сплаве цинка определяет такие важные свойства, как прочность и пластичность – эти два, казалось бы, взаимоисключающие понятия. Если цинка добавляется до тридцати процентов, то вместе с этим растут характеристики прочности и пластичности. После этого порога пластичность начинает снижаться, а прочность продолжает расти до отметки 45%, затем снижается, как и пластичность.

Многие марки латуни хорошо поддаются обработке давлением как при низких температурах, так и в нагретом состоянии, за исключением температуры от 300 до 700 градусов, которая является зоной хрупкости и в этом интервале температур сплав не деформируют. Улучшение механических и химических характеристик латуней, в их состав дополнительно включают легирующие присадки.

Как влияют легирующие присадки

Легирующая – это присадка к сплаву , изменяющая его состав и, как следствие, придающая ему какие-то новые свойства, или повышающая или снижающая уже имеющиеся свойства. Для снижения потерь металла с поверхности расплава, в него добавляют алюминий образующаяся при этом оксидная плёнка, и выполняет защитную роль. Чтобы увеличить прочность и улучшить антикоррозионные качества, в сплав добавляют магний, отдельной позицией или вместе с алюминием и железом. Причём на плотность металла присадки практически не влияют.

Добавка в расплав никеля исключает проявления отрицательных моментов в части окислительных процессов. Улучшить пластичность, ковкость сплава и условия его резки удаётся введением в состав латуни такой присадки, как свинец. Кремний в сочетании со свинцом улучшает скольжение до такой степени, что легированный этой присадкой сплав вполне может использоваться на равных с оловянной бронзой. При этом кремний, добавленный без других присадок, конкретно повышает твёрдость и прочность латуни. Если металл планируют использовать на корабле, к нему присаживают олово, придающее стойкость к солёной воде.

Маркировка

В маркировке металла придерживаются определённых правил, изложенных в государственных стандартах – ГОСТ. Обозначается сплав начальной буквой – Л, затем идут начальные буквы присадок сплава с цифрами, указывающими на количество присадки. Маркированная деформируемая латунь за первой буквой включает цифры – сколько меди в составе: Л 70.

Если деформируемая латунь ещё и легированная, в обозначение вносятся начальная буква присадок, и число в процентах: ЛАН 60-1-1, это меди 60%, алюминия 1% и никеля 1%. Содержание цинка в таком сплаве вычисляют разницей, в этом 100 – (60+1+1) = 38%. Латуни для литья маркируются по-другому: количественные значения компонентов сплава вносятся сразу после их первых букв. Так, в изделии ЛЦ 40 Мц 1 цинка 40%, марганца 1%.

Сферы применения латуни

Во всём мире потребление цинка для производства этого сплава оценивается в два миллиона тонн, причём половина этого количества представлена ломом цинковых изделий. Латунь для технических целей получают, сплавливая примерно равные количества меди и цинка. Все латунные изделия можно подразделить на три основных вида, определяющих направления их применения:

• деформируемые – содержат цинка менее десяти процентов, их второе название томпак, он обладает хорошей пластичностью, не подвержен коррозии и хорошо скользит по металлу. У него прекрасная свариваемость со сталью и отличный цветовой оттенок – под золото;
• литейные – их название говорит об основном направлении применения, производство предметов способом литья, состоят они на 50–80% из меди. Сплав устойчив к коррозии, не деформируется при трении о другие металлы, очень прочный и нехрупкий. В расплаве его несложно заливать в формы любой конфигурации;
• автоматные – это сплавы с присадкой свинца, такое сочетание даёт возможность выходу из-под резца дискретной стружки, что очень важно при обработке изделий в автоматизированном положении – снижается износ деталей станка и возрастает скорость обработки.

Один из самых востребованных металлов во всём мире – это латунь. Применение этого сплава затрагивает практически все отрасли народного хозяйства. Простые сплавы с добавкой цинка в пределах 20% используют для изготовления деталей машин и механизмов, теплообменных аппаратов.

На изготовление штампованных предметов идут сплавы с включением цинка до 40%, а если такие сплавы легированы присадками, их применяют в судостроении и машиностроении, самолётостроении и строительстве, в часовой промышленности и т. д. Из томпака делают предметы художественного назначения, различную бижутерию и другие атрибуты, в том числе знаки воинского различия.

Литейная латунь является материалом для изготовления деталей, работающих в условиях агрессивной среды. Из автоматной изготавливают метизы – шурупы, в том числе и саморезные, гайки с болтами и шпильки. Сплав немагнитный, его используют там, где это свойство востребовано, например, для изготовления деталей компасов. Повышенная теплоёмкость обусловливает его применение в тепловых приборах, так самовары издавна изготавливали из латуни. Церковная утварь – это ещё одна сфера применения этого золотистого сплава.

В ювелирном деле латунь ценится не меньше, чем благородные металлы, которые ею имитируются при изготовлении украшений и бижутерии. Специалисты разделяют латунные изделия на три группы:

Наиболее приближенный к окраске золота цвет латунь имеет при пятнадцати процентах цинка и присадке алюминия в количестве 5%. Зачастую этим свойством пользуются нечестные люди, подделывая золотые украшения, хотя плотности золота и подделки несопоставимы. Чистят латунные изделия щавелевой кислотой.

Латуни обозначаются буквой «Л», а бронзы «Бр», затем идут буквы, означающие легирующие элементы: О – олово, Ц – цинк, Мц – марганец, Ж – железо, Ф – фосфор, Б – бериллий, Х – хром, С – свинец, А – алюминий, Н – никель, Су – сурьма и т.д. И бронзы, и латуни подразделяются на деформируемые и литейные, что отражается в маркировке.

В простых (нелегированных) деформируемых латунях число, следующее за буквой «Л», означает % Cu. Например, Л80 – 80% Сu, Zn – остальное (20%). Если деформируемая латунь многокомпонентна, за буквой «Л» подряд идут обозначения всех легирующих элементов. Например, ЛАН59-3-2 (А – алюминий, Н – никель). Первая цифра в марке – процент меди, последующие – процент легирующего элемента в том же порядке, что и буквы, цинк – остальное. Таким образом, ЛАН59-3-2 расшифровывается так: деформируемая латунь с 59% Cu, 3% Al, 2% Ni, Zn – остальное. Деформируемые бронзы маркируются также, только количество меди не указывается, например, БрОЦС8-4-3 расшифровывается так: деформируемая оловянная бронза, содержащая 8% Sn, 4% Zn, 3% Pb, остальное Cu.

Маркировка литейных латуней и бронз идентична: после каждой буквы, означающей легирующий элемент, идет цифра – процентное содержание этого легирующего элемента. Например, ЛЦ35Н2ЖА литейная латунь, Zn 35%, Ni 2%, Fe до 1%, Al – до 1%, Cu – ост. БрА9Мц2 – литейная алюминиевая бронза, содержащая Al 9%? Mn 2%, Cu – ост. БрА9Мц2 – литейная алюминиевая бронза, содержащая Al 9%, Mn 2%, Cu – ост.

Латуни.

На рис. 12.1 представлена диаграмма Cu-Zn, где видно, что в меди растворяется до 39% Zn. На рис. 12.2 показано, как изменяются свойства в зависимости от содержания цинка в латуни. Видно, что при растворении Zn увеличивается не только прочность, но и пластичность латуней (максимум проходит при 30% Zn), таким образом, однофазные -латуни более пластичны, чем чистая медь. Такие латуни (Л96, Л90 – томпак, Л80 – полутомпак, Л68 – патронная (гильзовая) и др.) – подвергаются обработке давлением. Из них изготавливаются листы, трубы, проволока, сильфоны, музыкальные инструменты, трубы для теплообменников и др.

Рис. 12.1 Диаграмма Cu-Zn

Рис. 12.2 Влияние Zn на механические свойства латуней.

При содержании Zn больше 39% в латунях появляется хрупкая " -фаза, при этом прочность латуней становится наибольшей, а пластичность снижается. При переходе в однофазную " -область и прочность, и пластичность резко падают, поэтому латуни не изготавливают с содержанием Zn более 45% (см. рис. 12.2). Двухфазные латуни обрабатываются давлением при температурах выше 700 0 , когда " -фаза разупорядочивается и становится достаточно пластичной.

Двухфазные латуни часто легируют, при этом прочность повышается, а пластичность падает.

Свинец улучшает обрабатываемость резанием (латуни ЛС60-1 и ЛС59-1 – автоматные), олово, никель, алюминий и марганец увеличивают антикоррозионную стойкость. Например, ЛО70-1, ЛО62-1 называются «морские» латуни, ЛН65-5 для конденсаторных трубок.

Из латуней детали можно изготавливать не только давлением, но и литьем: они обладают хорошей жидкотекучестью, мало склонны к ликвации, что объясняется небольшим температурным интервалом кристаллизации (линии ликвидус и солидус очень близки (см. рис. 12.1). Обычно литейные латуни многокомпонентные, причем добавки улучшают литейные свойства, а также прочность и придают специальные свойства (антикоррозионные, антифрикционные, жаропрочные и т.д.). Например, из латуни ЛЦ30А3 изготавливают детали для судостроения и машиностроения, из латуни ЛЦ25С2 – штуцера гидросистем автомобилей, из ЛЦ23А6ЖЗМц – ответственные детали и антифрикционные детали.

Бронзы.

Оловянные бронзы являются старейшими металлическими сплавами (бронзовый век). Сейчас оловянные бронзы применяются все реже из-за дефицитности олова.

Бронзы, содержащие до 4-5% Sn, обычно однофазные, а при большем содержании Sn- двухфазные и имеют структуру +эвтектоид ( +Cu 31 Sn 8). Химическое соединение Cu 31 Sn 8 ( -фаза) очень хрупкое. В практике применяют только бронзы с содержанием Sn до 10-12%, т.к. при большем содержании сплавы становятся очень хрупкими.

Бронзы легируют: Zn – для удешевления, Р – улучшает литейные свойства, Ni - повышает механические свойства, коррозионную стойкость и плотность отливок, уменьшает ликвацию, свинец – повышает плотность отливок, улучшает обрабатываемость резанием и придает антикоррозионные и антифрикционные свойства.

Деформируемые бронзы обычно однофазные, из них изготавливают прутки, ленты, проволоку, пружины или другие элементы. Например, из БрОЦ4-3 делают плоские и круглые пружины, БрОФ7- 0,2 – прутки с высокой коррозионной стойкостью и износостойкостью, а также с хорошими пружинными свойствами.

Оловянные бронзы имеют рассеянную усадочную раковину, в то же время внешние очертания очень точно копируют форму, поэтому их применяют для деталей очень сложной конфигурации, а также художественного литья.

а) - диаграмма Cu-Al

б) - влияние концентрации

алюминия на механические

свойства алюминиевых бронз

а) – диаграмма Cu-Be

б) – влияние концентрации

бериллия на механические

свойства бериллиевых бронз

Двухфазные бронзы имеют очень высокие антифрикционные свойства, поэтому из них делают вкладыши подшипников, червячные пары и т.д. Например, из бронзы БрО10С10 отливают подшипники скольжения, БрО5Ц5С5 – арматура, вкладыши подшипников.

Алюминиевые бронзы.В связи с тем, что Al не является дефицитным металлом, алюминиевые бронзы применяются наиболее широко. Al в меди растворяется до 9% (см. рис. 12.3), при содержании более 9% Al в сплаве появляется эвтектоид ( "), где " – химическое соединение Cu 32 Al 9 . Однофазная алюминиевая бронза БрА5 пластична, используется для изготовления монет, медалей и обладает высокой коррозионной стойкостью.

Двухфазные алюминиевые бронзы имеют пониженную пластичность, но высокую прочность, которую можно увеличить термической обработкой. При нагреве эвтектоид превращается в -фазу, которая при охлаждении с критической скоростью превращается в мартенсит (игольчатую структуру, подобную закаленной стали). Кроме того, при определенных скоростях охлаждения можно получить измельченную эвтектоидную смесь (подобно трооститу и сорбиту в стали).

При содержании более 11% Al прочность снижается (рис. 12.3, б) из-за хрупкости, поэтому более 11% Al не добавляют. Двухфазные бронзы обычно легируют: железо измельчает зерно и повышает механические и антифрикционные свойства: никель улучшает механические свойства и износостойкость как при низких, так и высоких температурах. Бронзы БрАЖН10-4-4 и БрАЖН11-6-6 являются наиболее прочными из всех алюминиевых бронз, при этом они обладают хорошими антифрикционными свойствами, химической стойкостью, поэтому из них изготавливают детали химической и пищевой промышленности, трущиеся детали.

Литейные свойства алюминиевых бронз ниже, чем у оловянных, но они обеспечивают высокую плотность отливок и более прочные.

Бериллиевые бронзы(БрБ2, БрБНТ1, 9 и др.) содержат до 2% бериллия. Предельная растворимость бериллия (см. рис. 12.4) в меди составляет 2,7%, а при 300 0 С – 0,2%. При нагреве бронзы до температуры закалки 760-780 0 С образуется однофазный -раствор, а при охлаждении в воде получается пересыщенный раствор бериллия в меди. При старении 300-350 0 С в течение 3ч. из пересыщенного -раствора выделяются дисперсные частицы -фазы (Cu Be), что сильно повышает прочность (рис. 12.4, б) и твердость ( =1250 МПа, =3-5%, НВ375). Бериллий дорогой и редкий металл, однако комплекс свойств этих бронз настолько высокий, что их производство экономически оправдано.

Бериллиевые бронзы используют в приборостроении для изготовления ответственных пружин, мембран и других пружинящих деталей. Она обладает химической стойкостью, хорошей свариваемостью и обрабатываемостью режущим инструментом.

Бериллиевая бронза является искробезопасной, поэтому из нее делают электрические контакты и ударный инструмент для работы во взрывоопасных атмосферах.

Свинцовистые бронзы (БрС30, БрС60Н2, 5 и др.) применяются для изготовления вкладышей подшипников скольжения. Свинец практически не растворяется в жидкой меди, поэтому не образуется эвтектики, и интервал кристаллизации составляет более 600 0 , что приводит к ликвации. Для ее предотвращения сплав надо ускоренно охлаждать или легировать. После затвердевания сплав состоит из кристаллов меди и включений свинца. По сравнению с оловянистыми бронзами теплопроводность Бр30 в 4 раза больше, поэтому она хорошо отводит теплоту, возникающую при трении.

Из-за невысоких механических свойств ( =60МПа, =4%) свинцовистую бронзу наплавляют тонким слоем на стальные трубы (ленты).

Такие биметаллические подшипники просты в изготовлении, легко заменяются при изнашивании и более дешевые. Для упрочнения кристаллитов меди БрС30 легируют Sn и Ni.

Кроме оловянных, свинцовых, алюминиевых и бериллиевых бронз применяются кремниевые, марганцевые, сурмянистые, кадмиевые и др. бронзы.