Маркировка латуней и бронз.

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 700⁰, 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 ( +Cu₃₁ Sn₈). Химическое соединение Cu₃₁Sn₈ ( -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.

Рис. 12.3

а) - диаграмма Cu-Al

б) - влияние концентрации

алюминия на механические

свойства алюминиевых бронз

Рис. 12.4

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 Cu₃₂ Al₉. 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 300⁰С – 0,2%. При нагреве бронзы до температуры закалки 760-780⁰С образуется однофазный -раствор, а при охлаждении в воде получается пересыщенный раствор бериллия в меди. При старении 300-350⁰С 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 600⁰, 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.