2.Классификация медных сплавов. Латуни.

Различают 2 основные группы медных сплавов: 1) латуни, сплавы меди с цинком и 2) бронзы, сплавы меди с другими элементами, в числе которых, но наряду с другими может быть и цинк.

Медные сплавы обладают высокими механическими и технологическими свойствами, хорошо сопротивляются износу и коррозии.

Обозначаются сплавы начальной буквой (Л – латунь, Б – бронза), после чего следуют 1е буквы основных элементов, образующих сплав. Например, О – олово, Ц – цинк, Мц – марганец, Ж – железо, Ф – фосфор, Б – бериллий, Х – хром и т.д. Цифры следующие за буквой, указывают количество легирующих элементов. Например, ЛЖМц59-1-1 – латунь, содержащая 59% меди, 1% железа и 1% Мn, остальное цинк. Или: БрОФ6,5-0,15 – бронза, содержащая 6,5 олова, 0,15 Р, остальное медь.

Латуни – это двойные или многокомпонентные сплавы на основе меди, легирующий элемент – цинк.

Диаграмма состояния Cu-Znсложна и состоит из 5-ти перитектических диаграмм. В твердом состоянии в сплавах возможно образование 6-ти фаз.

Znпри комнатной температуре растворяется в меди на 39%, не меняется практически до 453⁰С. Образуется- твердый растворZnв меди с решеткой меди ГЦК.

Наиболее часто структура латуней состоит из ифаз.- фаза – упорядочен­ный- твердый раствор на базе электронного соединенияCuZnс решеткой ОЦК.

При высоких температурах - фаза имеет неупорядоченное расположение атомов и широкую область гомогенности. В этом состоянии- фаза пластична. При температуре 454-468⁰С расположение атомовCuиZnупорядочивается и фаза обозначается.

Механические свойства сплава зависят от содержания Zn. В области- твердого раствора прочность и пластичность растут. При появлении в структуре- кристаллов пластичность падает, а прочность возрастает до содержания цинка 45%. При большем содержании цинка структура сплава состоит из- фазы и прочность сильно уменьшается из-за высокой хрупкости.

Технические латуни содержат 40-45% цинка. В зависимости от содержания цинка различают - латуни и- латуни. 1-е хорошо деформируются в горячем и холодном состояниях. 2-х фазные- латуни мало пластичны в холодном состоянии. Обычно их подвергают горячей обработке давлением при температурах, соответствующих областиили- фаз.- латуни более прочны и износостойки, чем- латуни.

Нередко используют специальные или многокомпонентные латуни, получаемые легированием двойных латуней алюминием, Fe,Ni,Sn,Mn,Pbи т.д.

Все, кроме Ni, легирующие элементы уменьшают растворимостьZnв меди и способствуют образованию- фазы.

Электронные соединения (фазы Юм-Розери) образуются между 2-мя металлами из следующих групп: Cu,Ag,Au,Fe,Co,Ni,Pd,Ptс одной стороны иBe,Zn,Cd,Al,Sn,Siс другой стороны. Эти соединения характеризуются определенным соотношением между валентными электронами и числом атомов (3/2, 21/13 или 7/4), причем каждому соотношению соответствует определенная кристаллическая решетка. Например, при отношении числа валентных электронов к числу атомов, равному 3/2 образуется решетка ОЦ куба (так называемая- фаза). Все соединения, у которых отношение числа валентных электронов к числу атомов равны 21/13, имеют сложную кубическую решетку с 52 атомами на ячейку (-фаза), при отношении 7/4 – гексагональную решетку (-фаза). Например, в системеCu-Zn- фазой является соединениеCu-Zn(3/2),-фазой -Cu₅Zn₈ (21/13) и- фазойCuZn₃(7/4).

У электронных соединений определенное соотношение атомов и новая, отличная от элементов кристаллическая решетка – это признаки, характерные для химического соединения. Однако в соединении нет упорядоченного расположения атомов. При высоких температурах атомы обоих элементов часто не занимают определенных узлов в решетке, т.е. располагаются статистически.

При понижении температуры до определенного значения происходит упорядочение, которое обычно не бывает полным.

Таким образом, и этот тип соединений следует считать промежуточным между химическим соединением и твердым раствором.

Электрические соединения в сплавах меди

Система	β -фаза, отн.3/2 куб. объемн.-центр. решетка	γ-фаза,21/13 сложн.куб.решетка	ε-фаза, отн. 7/4 гексагон.решетка
Cu-Zn	CuZn	Cu5Zn8	CuZn3
Cu-Sn	Cu5Sn	Cu31Sn8	Cu3Sn
Cu-Al	Cu3Al	Cu9Al4	Cu5Al3
Cu-Si	Cu5Si	Cu31Si8	Cu3Si

В связи с этим специальные латуни чаще всего 2-х фазные .Niувеличивает растворимостьZnв меди, уменьшает количество- фазы и при определенном соединенииNiсплав становится однофазным (-латунь).

Легирующие элементы увеличивают прочность, в частности, твердость, но уменьшают пластичность латуни.

Свинец облегчает обрабатываемость резанием и улучшает антифрикционные свойства. Сопротивление коррозии повышают Al,Zn,Si,Mn,Ni.

Наклепанные латуни и содержащие Znсвыше 20% в присутствии влаги, О₂,NH₃склонны к коррозионному растрескиванию. Во избежание этого латунные полуфабрикаты ука­занных свойств отжигают при 250-650^оС, а изделия из латуни при 250-270^оС.

По техническому признаку латуни подразделяют на 2 группы: деформируемые, из которых изготавливают листы, ленты, трубы, проволоку и другие полуфабрикаты и литейные – для фасонного литья. Последние обладают хорошей жидкотекучестью, мало склонны к ликвации и обладают антифрикционными свойствами.

Если требуется высокая пластичность, теплопроводимость и важно отсутствие склонности к коррозионному растрескиванию, применяют α- латуни с высоким содержанием меди: Л96 и Л9Л (латуни, содержащие до 10% цинка, называют томпаком, а от 10 до 20% цинка – полутомпаком).

Латуни с большим содержанием цинка – Л70 (-л) и Л62 (_л) обладают более высокой прочностью, лучше обрабатываются резанием, дешевле, но хуже сопротивляются коррозии. Наиболее пластична- латунь Л70, которую используют чаще всего для изготовления деталей штамповкой.

В судостроении применяют коррозионностойкую деформируемую латунь [-ЛАЖ60-1-1] и ЛЖМц59-1-1.

Еще более стойки в морской воде латуни, легированные SnЛО70-1 и ЛО62-1, так называемые морские латуни.

ЛС59-1 – автоматная латунь поставляется в прутках, из нее изготавливают изделия на станках-автоматах.

Для уменьшения твердости полуфабрикаты подвергают рекристаллизационному отжигу при 600-700 ^оС. Для отделения слоя окалины охлаждают на воздухе или в воде. Чтобы получить мелкозернистость структуры перед глубокой вытяжкой полосы и ленты отжигают при более низкой температуре: 450-550⁰С.

Структура и свойства - латуней зависят от скорости охлаждения. При быстром охлаждении возрастает количество- фазы, что повышает твердость и иногда улучшает обработку резанием. При необходимости холодной обработки давлением, когда нужна высокая пластичность, охлаждение должно быть медленным, чтобы получить больше- фазы.

Латуни, предназначенные для фасонного литья с повышенной прочностью, содержат большое количество специальных присадок, улучшающих их литейные свойства. Такие латуни более коррозионностойки.