Структурный состав латуней

  Латунями называются сплавы меди с цинком. На рис. 2.1, а приведен участок диаграммы сплавов системы Cu-Zn.

Рис.2.1. Латуни: а - участок диаграммы состояния Cu-Zn; б – изменение механических свойств латуней в зависимости от содержания цинка

Из диаграммы видно, что Zn растворяется в меди в количестве до 39%. Согласно диаграмме, сплавы, содержащие до 39% цинка – однофазные, структуру которых состоит из a-фазы, представляющей собой твердый раствор цинка в меди с решеткой ГЦК. Однофазная a-латунь характеризуется высокой пластичностью. Микроструктура однофазной латуни приведена на рис.2.2, а.

а β

Рис.2.2. Микроструктура латуни: а – α-латунь; б – α+β латунь

Сплавы, содержащие от 39 до 45% Zn, имеют двухфазную структуру (рис. 2.2,б). Двухфазные сплавы кроме α-твердого раствора цинка в меди содержат избыточную β'-фазу, которая представляет собой соединение электронного типа CuZn, имеющее сложную кубическую решетку. Избыточная β'-фаза является твердой и хрупкой составляющей. Количество твердой и хрупкой β'-фазы возрастает от ноля (39% Zn) до 100% (45% Zn). Ввиду этого практическое использование находят латуни, содержащие не более 43% Zn.

 Двухфазные (a+β')-латуни по сравнению с a-латунями имеют большую прочность и износостойкость, но меньшую пластичность. Структура и свойства a+ β'-латуней зависят от скорости охлаждения. При быстром охлаждении воз­растает количество β' -фазы. Цинк дешевле меди. Чем больше цинка в латуни, тем ниже ее стоимость.

  2.2.2. C войства латуней

 Плотность латуней 8,20-8,60; температура плавления 900-1045 ºC. В сухом помещении латунь долго сохраняет цвет и блеск. На открытом воздухе латуни неустойчивы, быстро теряют блеск и темнеют.

 Механические свойства латуней изменяются при увеличении содержания цинка (рис.2.2.1,б). В сплавах, содержащих менее 30% Zn, увеличение его концентрации повышает и прочность и пластичность.

В отличие от равновесного состояния β'-фаза появляется уже при концентрации цинка более 30%. Поэтому при увеличении содержания цинка выше 30% пластичность сплавов начинает уменьшаться. Увеличение содержания цинка более 43% ведет к резкому снижению пластичности ввиду значительного содержания в сплаве твердой и хрупкой β'-фазы. Прочность при увеличении содержания цинка растет до 45%, а потом также резко падает.

Легирующие элементы, такие как алюминий, железо и никель увеличивают прочность латуней. Наибольшей прочностью обладают такие латуни, дополнительно легированные марганцем. Так, если предел прочности при растяжении простой латуни марки Л60 (60% меди и 40% цинка) в кованом состоянии 350-400 МПа, то у легированных латуней предел прочности может достигать 800 МПа, т.е. вдвое выше предела прочности обыкновенной углеродистой стали.