Tehnik-ast.ru

Электро Техник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Маркировка цветных металлов и сплавов

Маркировка цветных металлов и сплавов

Рынок металлопродукции из цветных сплавов весьма широкий и разнообразный, поскольку к цветным относят все металлы и сплавы, кроме железа и сталей. Различия в технологии производства таких сплавов и требования к свойствам, области применения сплавов даже одной и той же системы могут существенно отличаться, что приводит к многообразию систем маркировок.

Ниже рассмотрены принципы стандартизации и маркировки сплавов на основе двух основных цветных металлов – меди и алюминия.

Латуни – это сплав на основе меди и цинка. Изделия из латуни можно получать литьем или обработкой давлением, и способ производства изделия учитывается при маркировке соответствующего сплава.

Латуни делят на:

  • двухкомпонентные латуни (простые), состоящие только из меди, цинка и незначительного количества примесей,
  • многокомпонентные латуни (специальные), кроме меди и цинка содержащие дополнительные легирующие элементы.

Латунь с содержанием от 5 до 20% цинка имеет золотистый цвет и ее называют томпаком (используется в ювелирном деле), с содержанием 20 –36% Zn называют желтой латунью. На практике редко используют латуни, в которых концентрация цинка превышает 45%.

Обычно в простых по составу латунях указывают только содержание в сплаве меди: Л96 – латунь, содержащая 96% Cu и

4% Zn (томпак); Л63 – латунь, содержащая 63% Cu и 37% Zn.

Основными легирующими элементами в многокомпонентных латунях являются: алюминий (А), железо (Ж), марганец (Мц), мышьяк (Мш), олово (О), свинец (С), кремний (К), никель (Н), фосфор (Ф), цинк (Ц) (в скобках указаны условные обозначения элементов в марке).

Деформируемые латуни маркируют следующим образом: первой ставится буква «Л», затем ряд букв, указывающих, какие легирующие элементы, кроме цинка, входят в эту латунь; далее через дефисы указаны цифры, первая из которых характеризует среднее содержание меди в процентах, а последующие – каждого из легирующих элементов в той же последовательности, как и в буквенной части марки.

Порядок букв и цифр устанавливается по содержанию соответствующего элемента: сначала идет тот элемент, которого больше, а далее – по нисходящей. Содержание цинка определяется по разности от 100%.

Например: марка ЛАЖМц66-6-3-2 расшифровывается так: деформируемая латунь, в которой содержится 66 % Cu, 6 % Al, 3 % Fe и 2 % Mn. Цинка в ней 100 – (66+6+3+2)=23 %. Латунь ЛС59 содержит 59 % Cu, 40 % Zn, и около 1 % Pb (число «1» в марке часто не указывают). ЛОМш70—1—0,05 содержит 70 % Cu, 1 % Sn, 0,05 % As.

В стандарте для литейных латуней ГОСТ 17711–93 «Сплавы медно–цинковые (латуни), литейные. Марки» используется иной порядок маркировки.

В начале маркировки ставятся буквы «ЛЦ», далее содержание основного компонента (цинка) в процентах, далее буквы, которые показывают легирующие элементы и их содержание в процентах.

Тогда указанный выше сплав ЛС59 по ГОСТ 17711–93 будет обозначен как ЛЦ40С. Марке ЛАЖМц66-6-3-2 соответствует ЛЦ23А6ЖЗМц2. В конце маркировки может указываться способ литья, например «д» – литье под давлением, тогда марка будет обозначена как ЛЦ40Сд.

Эта система маркировки соответствует некоторым зарубежным стандартам и более удобна в использовании. Необходимо учитывать, что заводы–производители латуней и изделий из них используют маркировки как деформируемых, так и литейных латуней по ГОСТ 17711–93. Основные марки латуней по этому стандарту приведены в приложении Ж.

На малогабаритные изделия из латуней (например, столовые приборы и т.п.) могут наносить сокращенные обозначения марки, примеры сокращенного обозначения также приведены в приложении Ж.

Термин «бронзы» включает в себя большую группу сплавов на медной основе. Исторически, первые бронзы представляли собой сплав меди и олова, бронзы на основе такого сплава называют оловянными. Безоловянная бронза кроме меди может содержать алюминий, кремний, бериллий, цинк и ряд других элементов.

Маркировка и сортамент выпускаемых бронз определен рядом стандартов: ГОСТ 493–79 «Бронзы безоловянные литейные. Марки», ГОСТ 613–79 «Бронзы оловянные литейные. Марки», ГОСТ 5017–74 «Бронзы оловянные, обрабатываемые давлением. Марки», ГОСТ 18175–78 «Бронзы безоловянные, обрабатываемые давлением. Марки».

Система маркировки литейных и обрабатываемых давлением бронз несколько отличается.

Маркировка всех бронз начинается с букв «Бр», затем проставляют условные обозначения легирующих элементов и числа, показывающие их усредненные содержания. Для оловянных бронз маркировка начинается с букв «БрО». Содержание меди определяется как 100 – сумма(содержание легирующих элементов, %). Условные обозначения элементов в бронзах такие же, как и в латунях (см. выше).

Для деформируемых литейных бронз числа, показывающие среднее содержание легирующих элементов, указывают через дефис в конце маркировки. Для литейных бронз содержание элементов указывают после буквенного символа элемента.

Например, БрОФ6,5-0,4 – деформируемая оловянная бронза, содержащая 6,5 % олова и 0,4 % фосфора. БрО4Ц4С17 – литейная бронза, содержащая 4 % олова, 4 % цинка, 17 % свинца.

БрАЖ9-4 – безоловянная деформируемая бронза, содержащая 9 % алюминия и 4 % железа. БрА10Ж3Мц2 – литейная бронза, содержащая 10 % алюминия, 3 % железа и 2 % марганца.

На изделия из бронзы могут проставлять сокращенную маркировку (см. приложение З).

Алюминий является основой для производства целого ряда промышленных сплавов и изделий из них. Как и медные, алюминиевые сплавы можно разделить на литейные (изделия получают литьем) и деформируемые (изделие получают обработкой давлением).

Использование большого количества различных сплавов на основе алюминия привело к разнообразию систем их маркировки.

Большинство марок литейных алюминиевых сплавов определено в стандарте ГОСТ 1583–93 «Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия».

Наиболее распространенный литейный алюминиевый сплав называют силумином. Это сплавы системы алюминий–кремний с небольшим количеством других элементов (марганца, цинка) и их выделяют в отдельную группу как обладающие наиболее высокими литейными свойствами. Такие сплавы маркируют буквами «АЛ» от слов «алюминиевый литейный» и числом, показывающим порядковый номер сплава от АЛ2 до АЛ12. Свойства сплава зависят от состава и способа получения отливки, условно можно считать, что с увеличением номера растет комплекс показателей свойств сплава (прочность и пластичность).

В общем случае литейные сплавы на основе алюминия маркируют двумя буквами. Вторая буква указывает элемент, на базе которого получен сплав. Например, «АК» – система алюминий – кремний, «АМ» – алюминий – медь, «АМг» – алюминий – магний и т.д. Затем идет число, указывающее содержание элемента. Если сплав легированный, указывают буквенные обозначения элементов и их содержание.

Читайте так же:
Какой угол заточки сверла по металлу

Например, АК12М2 – сплав системы алюминий–кремний, с содержанием кремния 12 % (в среднем) и меди 2 %. АМг4К – система алюминий–магний с содержанием 4 % магния и 1 % кремния.

В конце марки может стоять буква, характеризующая особенности данного сплава: «ч» – чистый; «пч» – повышенной чистоты; «оч» – особой чистоты; «л» – литейные сплавы; «с» – селективный. Условные обозначения способов литья – такие же, как и у латуней (приложение Ж).

Если литейный алюминиевый сплав термически упрочняется, в конце марки ставят обозначение термической обработки (ГОСТ 1583-93):

  • Т1 – искусственное старение без предварительной закалки;
  • Т2 – отжиг;
  • Т4 – закалка;
  • Т5 – закалка и кратковременное неполное искусственное старение;
  • Т6 – закалка и полное искусственное старение;
  • Т7 – закалка и стабилизирующий отпуск;
  • Т8 – закалка и отпуск.

Символ «Т3» используется для других сплавов.

Для получения деформируемых алюминиевых сплавов используют различные системы легирования – Al–Mn (сплавы АМц), Al–Mg (сплавы АМг), дуралюмины и др. В ряде случаев система их маркировки сложилась стихийно по подобию медных сплавов, с учетом особенностей производства или области применения сплава. В настоящее время происходит замена различных систем условных обозначений алюминиевых деформируемых сплавов на единую систему цифровой маркировки. Маркировки сплавов, в т.ч. цифровые, определены в ГОСТ 4784–74 «Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки».

Первая цифра обозначает основу сплава, алюминиевые сплавы маркируют «1», вторая цифра – система сплава:

Более распространенными являются сплавы системы Al–Mg, которые обладают лучшим комплексом физико–механических свойств по сравнению со сплавами системы Al–Mn. Сплавы не упрочняют термической обработкой, и маркировка состоит из букв, указывающих тип сплава и числа, показывающего в процентах содержание основного элемента – магния от АМг2 до АМг7 (ГОСТ 4784–74). Цифровая маркировка сплавов АМц – 1400, АМг – 15ХХ, где ХХ – две цифры, которые показывают содержание магния в десятых долях процента (1520 – в среднем 2 % Mg).

Дуралюмин – наиболее распространенный деформируемый алюминиевый сплав, сочетающий высокий уровень свойств с небольшой плотностью (dur – по-французски «твердый»).

Собственно дуралюмин обозначают как Д1. Д16, комплекс показателей свойств растет с увеличением номера сплава. По ГОСТ 4784 все эти сплавы маркируют от 1110 до 1160, например, Д1 – 1110, АК4 (ковочный) – 1140 и т.д. С учетом состава, способа производства высокопрочные алюминиевые сплавы обозначают по–разному: В95 (высокопрочный) – 1950, АВ (авиаль) – 1340 и т.д.

Европейские нормы EN 1982: 99 «Copper and copper alloys. Ingots and casting» литейные медные бронзы обозначаются как ССХХХК. Здесь символы «СС» – «медь литье», символы «ХХХ» – номер сплава. Например, сплав по стандарту DIN CuSn3Zn8Pb5 (бронза БрО3Ц8С5, состав виден из маркировки) по EN обозначается как СС490К, менее легированный сплав CuSn12 (БрО12) – CC483K.

Деформируемые медные сплавы по EN обозначают CWXXXA, CWXXXC (от copper wrought медь деформированная). ХХХ – номер сплава, который зависит от легирования. Например, чистая медь марки М1 (ГОСТ 495) соответствует CW004A, сплав Cu–Zn (0,5 %) CW119C.

В США медь и сплавы на ее основе определены стандартами ASTM и UNS.

Стандарты ASTM для всех медных сплавов начинаются с буквы «В». Маркировка самого сплава начинается с буквы «С» (copper) и записывается как СХХХХХ, где ХХХХХ – пятизначный цифровой номер. Сплавы с номером меньше 80000 обрабатывают давлением, больше 80000 – литейные. Маркировка С1ХХХХ соответствует меди различной степени чистоты, остальные – сплавам. Например, марка С11000 ASTM В133 соответствует марке М1.

Обрабатываемые давлением медные сплавы в стандартах Японии имеют такую же маркировку, только цифр – четыре. Если цифры в маркировках сплавов США и Японии совпадают, то сплавы имеют близкий химический состав.

Например, двойная латунь по ASTM В36, В111 и др. обозначается как С2Х000, где Х растет с увеличением доли цинка – от 1 до 8. Латунь Л70 соответствует марке С26000. Оловянная латунь маркируется С4ХХХХ – ЛО90–1 соответствует С41000.

Бронза С51100 по составу соответствует бронзе БрОФ4–0,25. Литейная латунь ЛЦ23А6Ж3Мц соответствует С86200.

В США литейные алюминиевые сплавы определены стандартами ASTM (ASTM B 85, B 26, B 108) и Алюминиевой Ассоциации (АА). Маркировка АА является наиболее распространенной и используется в качестве международной.

По стандартам Алюминиевой ассоциации литейные алюминиевые сплавы объединены в серии и имеют трехзначное обозначение в зависимости от системы легирования – XXX.

Первая цифра показывает систему легирования:

Обозначение ХХХ.0 используется для всех отливок (т.е. литейных сплавов). Например, сплав 356.0 по АА соответствует сплаву АК7 (АЛ9) по ГОСТ 1583 (алюминий–кремний 7 % Si). По ASTM B26 он обозначается SG70A.

В Японии литейные алюминиевые сплавы по стандарту JIS H5202 обозначаются следующим образом: AC N X (АС – алюминиевый литейный, N – номер серии по системе легирования, Х – буквы, соответствующие определенной системе легирования сплава).

Пример. Сплав AC 4 D соответствует АК5Мч по ГОСТу (алюминий – кремний 5 % – медь 1 %). В США этот сплав обозначается как 305.

Деформируемые алюминиевые сплавы в большинстве зарубежных стандартах имеют цифровую систему маркировки.

В США по ANSI H35.2 деформируемые алюминиевые сплавы обозначаются буквами «ААХХХХ», где «АА» указывает на то, что сплав относится к алюминиевым деформируемым, «ХХХХ» – четырехзначная цифровая маркировка.

По стандартам Алюминиевой ассоциации деформируемые сплавы имеют четырехзначное обозначение в зависимости от системы легирования – XXXX.

Первая цифра показывает систему легирования:

Вторая цифра показывает порядковый номер модификации сплава относительно базового, в базовом сплаве вторая цифра «0», две последние цифры – номер сплава и его чистота.

Например, марка 2020 – базовый сплав алюминий–медь (4,5% Cu), он примерно соответствует сплаву 1230 по ГОСТу (сплав 1230 дополнительно содержит 0,05 % Mg).

В Японии используется такая же система обозначений деформируемых алюминиевых сплавов, как и в США.

Читайте так же:
Как запаять латунный радиатор в домашних условиях

По EN алюминиевые литейные сплавы разделены на серии от 1ХХХ до 8ХХХ, где ХХХ – порядковый номер в серии, в конце возможна дополнительная буква «А», «В». Серия 1ХХХ соответствует нелегированному алюминию, например 1080А, Al–Cu –2XXX, Al–Mn – 3XXX, Al–Si – 4XXX, Al–Mg – 5XXX, Al–Mg–Si – 6XXX, Al–Zn – 7XXX, прочие системы 8ХХХ. Следовательно, эта система во многом совпадает с маркировкой Алюминиевой Ассоциации.

Деформируемые алюминиевые сплавы по EN 573 обозначают как AW–AlXXX, где ХХХ тип и содержание легирующих элементов. Например, сплав AW–AlZn5,5MgCu соответствует марке 7475 Алюминиевой Ассоциации.

Таким образом, перевести сплав из одной маркировки в другую достаточно сложно, а, если нет соответствующей документации, и не возможно. Поэтому производители сплавов и проката для зарубежных поставок обязательно указывают, по какому стандарту производится соответствующая металлопродукция и редко определяют соответствующий аналог по ГОСТ. Для корректного перевода одной марки сплава в другую необходимо специальными справочными изданиями – трансляторами марок сплавов.

К цветным сплавам относятся латунь

Латунь — это двухкомпонентный или более сложный сплав, основными элементами которого являются Cu (медь) и Zn (цинк). Содержание цинка в латуни может составлять от 5 до 45 % и более. К примеру, в энциклопедическом словаре Брокгауза и Ефрона соотношение содержания меди и цинка в сплаве описывается как 2 к 1.

Латунь прежде всего ценится за её прочность по сравнению с обычной медью, ковкость, вязкость, твёрдость и более высокую коррозионную стойкость. Помимо улучшенных механических качеств, сплав меди с цинком обладает хорошими эстетическими свойствами, легко поддаётся полировке и имеет красивый жёлтый или красноватый цвет. При этом он обладает меньшей стоимостью чем медь или оловянная бронза.

Стоит отметить, что на воздухе латунь темнеет, поэтому ремесленные изделия из неё следует покрывать лаком. Если в латуни содержится более 20 % Zn, она подвержена сезонным растрескиваниям во влажной среде, особенно деформируемые сплавы. Противостоять этому поможет отжиг изделий. А при содержании в сплаве более 39 % Zn сплав имеет двухфазную структуру, что негативно сказывается на прочности и пластичности изделий из него. Латунь обладает меньшей тепло и электропроводностью по сравнению с медью.

Классификация латуней

Так как в сплав меди и цинка добавляются и другие легирующие элементы, то различают:

  • двухкомпонентные сплавы
  • и многокомпонентные сплавы латуни.

Легирующие элементы сложных сплавов: Mg, Sn, Ni, Pb, Si, Fe, Al и другие. Все они определённым образом сказываются на свойствах изделий. Mg в сочетании с Fe и Al влияет на прочностные характеристики и коррозионную стойкость. Ni – положительно сказывается на устойчивости к окислительным процессам. Pb повышает пластичность и ковкость латуни. Такие сплавы часто используются ремесленниками, также такие сплавы называют автоматными, т.к. они хорошо поддаются обработке на станках. Si спорно, но влияет на прочностные характеристики сплава, а в сочетании с Pb может посоревноваться за первенство с оловянной бронзой по части антифрикционных качеств.

Не менее важной является классификация сплавов Cu и Zn по способу их обработке. Различают:

  • литейные сплавы,
  • сплавы обрабатываемые давлением,
  • также можно выделить в эту группу специальные латуни.

В горячем виде обработке давлением при температуре от 300 до 700°C лучше поддаются латуни с высоким содержанием цинка, однако с повышением концентрации Zn выше 30 % пластичность и прочность сплавов падает, поэтому на практике для этих целей не применяются сплавы с содержанием Zn выше 39 %. В холодном же виде любые сплавы латуней обрабатываются хорошо.

Было уже сказано о различии в фазовых состояниях латуни, но для полноты картины следует ещё раз определить:

  • латуни a-фазы
  • и латуни b-фазы

Первые — с содержанием Zn до 39 %, вторые (двухфазные) — выше. Латунь в а-фазе имеет более высокую пластичность и прочность, чем в фазе b, так как двухфазные сплавы имеют свойство слоиться, из-за того что медь с цинком не будут образовывать прочной связи.

Так как латуни различаются по содержанию цинка, принято также выделять:

  • красную латунь (томпак)
  • жёлтую латунь

Содержание цинка в красной латуни (томпаке) составляет от 5 до 20 %, а в жёлтой — более 20 %. Чем выше содержание Zn в составе, тем ниже стоимость сплава.

Латунь представляет собой сплав на основе металлов: меди и цинка. Содержание цинка в сплаве может быть от 5 до 45%. Цинк дешевле, по сравнению с медью, по этой причине введение его в сплав не только улучшает механические, антифрикционные и технологические свойства, а ещё и снижает стоимость латуни.

Латунь можно назвать самым диковинным сплавом древности. В Римской империи производство сплава началось в I веке до нашей эры. Среди драгоценных металлов латунь занимала третье место после серебра и золота. На Востоке о сплаве известно с VIII века. Источником меди, свинца и серебра считается рудник Анарак, который находится в северном Иране. Есть данные об использовании латунных сплавов в VIII-IX столетиях на Северо-Западном Кавказе. По «шелковому пути» жители Северного Кавказа могли купить латунь из Малой Азии. В Англии в 1781 году латунь была изготовлена при сплавлении меди с цинком.

Классификация латуней

В зависимости от химического состава различают:

  • Простые (двухкомпонентные) латуни . В их составе только медь и цинк. Маркируются простые латуни буквой «Л» и цифрой, которая обозначает соотношение меди в процентах. Например: в состав Л85 входит 85% меди и 15% цинка.
  • Специальные (многокомпонентные) латуни . Они содержат медь, цинк, свинец, алюминий, железо и другие элементы, улучшающие основные свойства материала. Такие элементы называются легирующими. Маркируются специальные латуни буквой «Л», а также буквами и цифрами, обозначающими легирующие дополнительные элементы и их количество в процентах. Например: ЛА77-2 содержит 77% меди, 2% алюминия и 21% цинка.

Специальные латуни подразделяются на классы, названные по главному легирующему элементу (марганцевые, алюминиевые, кремнистые, оловянные, никелевые, свинцовые).

Читайте так же:
Батарея 18650 что это

По степени обработки латуни бывают:

деформируемые (латунная лента, проволока, труба, латунный лист);
литейные (арматура, подшипник, детали приборов).

Существует также классификация по количеству цинка в сплаве:

• 5-20% цинка – красная латунь (томпак);
• 20-36% цинка – желтая латунь.

Основные свойства латуни

Латуни хорошо поддаются обработке давлением. Механические свойства сравнительно высокие, коррозионная устойчивость удовлетворительная. Если сравнивать латуни с бронзой, то их прочность, устойчивость к коррозии и антифрикционные свойства меньше. Они не очень устойчивы на воздухе, в соленой морской воде, углекислых растворах и растворах многих органических кислот.

Латунь красивого цвета и в сравнении с медью обладает лучшей коррозионной стойкостью. Однако с увеличением температуры растёт и скорость коррозии. Наиболее заметен этот процесс в тонкостенных изделиях. Спровоцировать коррозию могут: влажность, следы аммиака и сернистого газа в воздухе. Для предупреждения этого явления латунные изделия подвергают низкотемпературному обжигу после обработки.

Практически все латуни при понижении температуры (до гелиевых температур) остаются пластичными и не становятся хрупкими, что даёт возможность использовать их в качестве хорошего конструкционного материала. За счёт более высокого показателя температуры рекристаллизации (300-370°С), чем у меди, при высокой температуре ползучесть латуней будет меньше. При средней температуре (200-600°С) возникает явление хрупкости, так как нерастворимые при невысоких температурах примеси (например: свинец, висмут) образуют хрупкие межкристаллические прослойки. При повышении температуры снижается ударная вязкость латуней. В сравнении с медью показатели электропроводности и теплопроводности латуней ниже.

Свойства латунных сплавов

Для понимания того, как различные легирующие составы и пропорции влияют на качества латуней, ниже мы привели несколько таблиц и диаграмм. Но прежде обратимся к принципам маркировки латуней. Двухкомпонентные сплавы маркируют в России литерой Л и цифрами, обозначающими процентное содержание меди по химическому составу. (Л80 содержит 79-81 % Cu, до 0,3 % примесей и Zn в остатке). Многокомпонентные сплавы также маркируются литерой Л, после чего указываются литеры легирующих элементов, далее за ними следуют числовые обозначения, указывающие процентное содержание меди и легирующих составов, в указанном литерами порядке (ЛА77-2 — 77% Cu, 2%Al).марки латунилатунь маркилатунь марки

Влияние легирующих элементов на свойства латуней

  • Олово значительно увеличивает антикоррозийные свойства в морской воде, повышает прочность сплава. Латуни с оловом часто называют морскими.
  • Марганец увеличивает прочность, сопротивление коррозии. Марганцевые латуни часто сочетают с оловом, железом и алюминием.
  • Никель повышает коррозионные свойства и прочность в различных средах.
  • Кремний понижает прочность и твердость, а также улучшает свариваемость. Латуни, содержащие кремний и свинец, обладают хорошими антифрикционными свойствами. Такими сплавами можно заменить более дорогостоящие, например оловянные бронзы.
  • Свинец значительно улучшает обрабатываемость резанием, но в тоже время ухудшает механические свойства. Свинцовые латуни называют автоматными, так как они обрабатываются на станках-автоматах. Данный сплав является самым распространённым.
  • Алюминий снижает летучесть цинка, за счёт образования на поверхности расплавленной латуни защитной плёнки (оксида алюминия).

Способы получения

В технологии получения латуни задействованы процессы медной, цинковой промышленности, а также переработка вторсырья. Сырьём для производства сплавов являются заготовки меди, цинка и других металлов для получения многокомпонентных сплавов. Также используются собственные отходы производства и вторичное сырьё. Все заготовки изготовлены в соответствии с ГОСТ.

Для плавки латуни используют различные виды плавильных печей, применяющихся для плавки медных сплавов. Самыми эффективными являются электрические индукционные низкочастотные печи с магнитопроводом. Плавку проводят под вытяжной вентиляцией, поскольку некоторые элементы сплава интенсивно испаряются и могут навредить здоровью человека. Сплав нежелательно перегревать, из-за вероятности возгорания на воздухе некоторых компонентов. В качестве шихт для плавки латуни используют чистые и оборотные металлы.

Предварительно сырьё подготавливают, а печи очищают. Разогретую до красного каления медь помещают в печь, а затем добавляют кусковые заготовки цинка. Во время плавки медно-цинковых сплавов берут во внимание значительную окисляемость цинка. Для уменьшения окисляемости проводят ряд мероприятий. Для изготовления многокомпонентных сплавов в первую очередь добавляют медь, а затем с осторожностью остальные компоненты.

Однородную массу разливают в формы для получения литейной латуни. В результате получаются слитки плоской и круглой формы. Деформируемые сплавы после отливки подвергаются процедуре деформации. Полученные изделия различаются по степени закалки и старения, а также твёрдости материала. Предварительная термическая обработка заготовок значительно увеличивает прочность и коррозионную устойчивость латуни.

Производство латуни

Производство латуни — это сложный технологический процесс в котором задействована медная и цинковая промышленность, а также методы переработки вторсырья. В качестве сырья для получения сплавов применяются изготовленные по ГОСТ заготовки меди, цинка и других металлов для многокомпонентных сплавов, а также собственные отходы производства и вторичное сырьё.

Латунь получают сплавлением этого сырья в электродуговых печах или печах на твёрдом топливе в тиглях, или даже без тиглей в отражательных печах. Предварительно сырьё подготавливается, печи также очищаются. Медь разогревают до красного каления и помещают в печи в первую очередь, после чего добавляют цинковые кусковые заготовки. Для получения сложных сплавов медь также добавляют в первую очередь, после чего добавляют остальные элементы.

Применение латуни

Из латуни производят охлаждающие системы для моторов, разнообразные втулки, переходники. Сплав используется в строительной сфере. Например, для изготовления сантехнического оборудования и элементов дизайна. Элементы для крепежа, такие как болты и гайки, также производят из латуни. Этот сплав применяется в судостроении и при изготовлении боеприпасов.

Латунь

Латунь

Латунь металл

Латунь представляет собой сплав на основе металлов: меди и цинка. Содержание цинка в сплаве может быть от 5 до 45%. Цинк дешевле, по сравнению с медью, по этой причине введение его в сплав не только улучшает механические, антифрикционные и технологические свойства, а ещё и снижает стоимость латуни.

Латунь можно назвать самым диковинным сплавом древности. В Римской империи производство сплава началось в I веке до нашей эры. Среди драгоценных металлов латунь занимала третье место после серебра и золота. На Востоке о сплаве известно с VIII века. Источником меди, свинца и серебра считается рудник Анарак, который находится в северном Иране. Есть данные об использовании латунных сплавов в VIII-IX столетиях на Северо-Западном Кавказе. По «шелковому пути» жители Северного Кавказа могли купить латунь из Малой Азии. В Англии в 1781 году латунь была изготовлена при сплавлении меди с цинком.

Читайте так же:
Как настроить карбюратор своими руками

Классификация латуней

В зависимости от химического состава различают:

  • Простые (двухкомпонентные) латуни . В их составе только медь и цинк. Маркируются простые латуни буквой «Л» и цифрой, которая обозначает соотношение меди в процентах. Например: в состав Л85 входит 85% меди и 15% цинка.
  • Специальные (многокомпонентные) латуни . Они содержат медь, цинк, свинец, алюминий, железо и другие элементы, улучшающие основные свойства материала. Такие элементы называются легирующими. Маркируются специальные латуни буквой «Л», а также буквами и цифрами, обозначающими легирующие дополнительные элементы и их количество в процентах. Например: ЛА77-2 содержит 77% меди, 2% алюминия и 21% цинка.

Специальные латуни подразделяются на классы, названные по главному легирующему элементу (марганцевые, алюминиевые, кремнистые, оловянные, никелевые, свинцовые).

Литейная латунь

Деформируемая латуньПо степени обработки латуни бывают:

деформируемые (латунная лента, проволока, труба, латунный лист);
литейные (арматура, подшипник, детали приборов).

Подробнее о сплавах латуни

Существует также классификация по количеству цинка в сплаве:

• 5-20% цинка – красная латунь (томпак);
• 20-36% цинка – желтая латунь.

Основные свойства латуни

Латуни хорошо поддаются обработке давлением. Механические свойства сравнительно высокие, коррозионная устойчивость удовлетворительная. Если сравнивать латуни с бронзой, то их прочность, устойчивость к коррозии и антифрикционные свойства меньше. Они не очень устойчивы на воздухе, в соленой морской воде, углекислых растворах и растворах многих органических кислот.

Латунь красивого цвета и в сравнении с медью обладает лучшей коррозионной стойкостью. Однако с увеличением температуры растёт и скорость коррозии. Наиболее заметен этот процесс в тонкостенных изделиях. Спровоцировать коррозию могут: влажность, следы аммиака и сернистого газа в воздухе. Для предупреждения этого явления латунные изделия подвергают низкотемпературному обжигу после обработки.

Практически все латуни при понижении температуры (до гелиевых температур) остаются пластичными и не становятся хрупкими, что даёт возможность использовать их в качестве хорошего конструкционного материала. За счёт более высокого показателя температуры рекристаллизации (300-370°С), чем у меди, при высокой температуре ползучесть латуней будет меньше. При средней температуре (200-600°С) возникает явление хрупкости, так как нерастворимые при невысоких температурах примеси (например: свинец, висмут) образуют хрупкие межкристаллические прослойки. При повышении температуры снижается ударная вязкость латуней. В сравнении с медью показатели электропроводности и теплопроводности латуней ниже.

Химические свойства латуней

Состав латуней

Физико-механические свойства латуней

Рассмотрим, как легирующие элементы оказывают влияние на свойства латуней.

  • Олово значительно увеличивает антикоррозийные свойства в морской воде, повышает прочность сплава. Латуни с оловом часто называют морскими.
  • Марганец увеличивает прочность, сопротивление коррозии. Марганцевые латуни часто сочетают с оловом, железом и алюминием.
  • Никель повышает коррозионные свойства и прочность в различных средах.
  • Кремний понижает прочность и твердость, а также улучшает свариваемость. Латуни, содержащие кремний и свинец, обладают хорошими антифрикционными свойствами. Такими сплавами можно заменить более дорогостоящие, например оловянные бронзы.
  • Свинец значительно улучшает обрабатываемость резанием, но в тоже время ухудшает механические свойства. Свинцовые латуни называют автоматными, так как они обрабатываются на станках-автоматах. Данный сплав является самым распространённым.
  • Алюминий снижает летучесть цинка, за счёт образования на поверхности расплавленной латуни защитной плёнки (оксида алюминия).

Способы получения

В технологии получения латуни задействованы процессы медной, цинковой промышленности, а также переработка вторсырья. Сырьём для производства сплавов являются заготовки меди, цинка и других металлов для получения многокомпонентных сплавов. Также используются собственные отходы производства и вторичное сырьё. Все заготовки изготовлены в соответствии с ГОСТ.

Для плавки латуни используют различные виды плавильных печей, применяющихся для плавки медных сплавов. Самыми эффективными являются электрические индукционные низкочастотные печи с магнитопроводом. Плавку проводят под вытяжной вентиляцией, поскольку некоторые элементы сплава интенсивно испаряются и могут навредить здоровью человека. Сплав нежелательно перегревать, из-за вероятности возгорания на воздухе некоторых компонентов. В качестве шихт для плавки латуни используют чистые и оборотные металлы.

Предварительно сырьё подготавливают, а печи очищают. Разогретую до красного каления медь помещают в печь, а затем добавляют кусковые заготовки цинка. Во время плавки медно-цинковых сплавов берут во внимание значительную окисляемость цинка. Для уменьшения окисляемости проводят ряд мероприятий. Для изготовления многокомпонентных сплавов в первую очередь добавляют медь, а затем с осторожностью остальные компоненты.

Плавка латуни

Однородную массу разливают в формы для получения литейной латуни. В результате получаются слитки плоской и круглой формы. Деформируемые сплавы после отливки подвергаются процедуре деформации. Полученные изделия различаются по степени закалки и старения, а также твёрдости материала. Предварительная термическая обработка заготовок значительно увеличивает прочность и коррозионную устойчивость латуни.

Применение

Из латуни производят охлаждающие системы для моторов, разнообразные втулки, переходники. Сплав используется в строительной сфере. Например, для изготовления сантехнического оборудования и элементов дизайна. Элементы для крепежа, такие как болты и гайки, также производят из латуни. Этот сплав применяется в судостроении и при изготовлении боеприпасов.

Различают несколько видов латунного проката:

  • Латунный прутокЛатунный пруток – это длинномерное металлическое изделие, которое является заготовкой для различных деталей. Пруток имеет различную форму сечения: круглую, овальную, прямоугольную, квадратную, шестигранную, трапециевидную.
  • Латунная плитаЛатунная плита – это плоский полуфабрикат с прямоугольным сечением толщиной более 25 мм, который изготавливается прокаткой или литьём. Плиты бывают мягкими, твёрдыми, полутвёрдыми и особо твёрдыми. Латунные плиты используются в промышленности, для декоративной отделки зданий.
  • Латунная проволокаЛатунная проволока – это вытянутый профиль небольшого диаметра. Применяется проволока в производстве электротехники и декоративных элементов, а также в машиностроении, авиастроении, при сварке и в обувной промышленности.
  • Латунная трубаЛатунная труба – обладает высокой пластичностью, устойчивостью к коррозии, износу. Трубы применяются в жилищно-коммунальном хозяйстве, машиностроении, приборостроении, электроэнергетике.
  • Латунный кругЛатунный круг – это сплошной профиль круглого сечения. Применяется изделие в автомобилестроении, приборостроении, при изготовлении станков и механизмов. — незаменим в полиграфии, автомобилестроении, электроэнергетике, приборостроении, электротехнической, строительной и химической промышленностях.
Читайте так же:
Как сделать самодельный пулевизатор

К цветным сплавам относятся латунь

Металлы и сплавы


В промышленности металлы применяются в основном в виде сплавов: черных (чугун, сталь) и цветных (бронза, латунь, дюралюминий и др.)

.
Сталь и чугун — это сплавы железа с углеродом. Но в стали содержание углерода немного меньше, чем в чугуне.

В чугуне содержится от 2 до 4% углерода. В состав чугуна входят также кремний, марганец, фосфор и сера. Чугун — хрупкий твердый сплав. Поэтому его используют в тех изделиях, которые не будут подвергаться ударам. Например, из чугуна отливают радиаторы отопления, станины станков и другие изделия.

Сталь, как и чугун, имеет примеси кремния, фосфора, серы и других элементов, но в меньшем количестве.
Сталь не только прочный, но и пластичный металл. Благодаря этому она хорошо поддается механической обработке. Сталь бывает мягкой и твердой.


Более твердая сталь используется для изготовления проволоки, гвоздей, шурупов, заклепок и других изделий.

Из очень твердой стали делают металлические конструкции (конструкционная сталь) и режущие инструменты (инструментальная сталь). Инструментальная сталь имеет большую, чем конструкционная, твердость и прочность.

Добавление в сталь таких элементов, как хром, никель, вольфрам, ванадий, позволяет получить сплавы с особыми физическими свойствами — кислотостойкие, нержавеющие, жаропрочные и т. д.

Чугун выплавляют из железной руды в доменных печах. Руду вместе с коксом (специально обработанным углем, который дает при горении высокую температуру) загружают в доменную печь сверху. Снизу в домну все время вдувают чистый горячий воздух, чтобы кокс лучше горел. Внутри печи образуется высокая температура, руда плавится, и полученный чугун стекает на дно печи. Расплавленный металл вытекает из отверстия домны в ковши. Из смеси чугуна со стальным ломом в мартеновских печах, конверторах и электропечах получают сталь.


Из цветных сплавов наиболее широко применяются бронза, латунь и дюралюминий.

Бронза — желто-красный сплав на основе меди с добавлением олова, алюминия и других элементов. Отличается высокой прочностью, стойкостью против коррозии. Из бронзы отливают художественные изделия, делают сантехническую арматуру, трубопроводы, детали, работающие в условиях трения и повышенной влажности.

Латуньсплав меди с цинком, желтого цвета. Имеет высокую твердость, пластичность, коррозийную стойкость. Выпускается в виде листов, проволоки, шестигранного проката и применяется чаще всего для изготовления деталей, работающих в условиях повышенной влажности.

Дюралюминийсплав алюминия с медью, цинком, магнием и другими металлами, серебристого цвета. Обладает высокими антикоррозийными свойствами, хорошо обрабатывается. Дюралюминий широко применяют в авиастроении, машиностроении и строительстве, где требуются легкие и прочные конструкции.

Основные свойства металлов

Вы знаете, что металлы обладают различными свойствами. Одни из них мягкие, вязкие, другие твердые, упругие или хрупкие. Знать свойства металлов необходимо для того, чтобы правильно определить наиболее подходящий для того или иного изделия материал.

Физические свойства.

К этим свойствам относятся: цвет, удельный вес, теплопроводность, электропроводность, температура плавления.

Цвет металла или сплава является одним из признаков, позволяющих судить о его свойствах.
Металлы различаются по цвету. Например, стальсероватого цвета, цинксиневато-белого, медьрозовато-красного.
При нагреве по цвету поверхности металла можно примерно определить, до какой температуры он нагрет, что особо важно для сварщиков. Однако некоторые металлы (алюминий) при нагреве не меняют цвета.

Поверхность окисленного металла имеет иной цвет, чем не окисленного.

Удельный весвес одного кубического сантиметра вещества, выраженный в граммах. Например, углеродистая сталь имеет удельный вес, равный 7,8 г/см3. В авто- и авиастроении вес деталей является одной из важнейших характеристик, поскольку конструкции должны быть не только прочными, но и легкими. Чем больше удельный вес металла, тем более тяжелым (при равном объеме) получается изделие.

Теплопроводностьспособность металла проводить тепло — измеряется количеством тепла, которое проходит по металлическому стержню сечением в 1 см2 за 1 мин. Чем больше теплопроводность, тем труднее нагреть кромки свариваемой детали до нужной температуры.

Температура плавлениятемпература, при которой металл переходит из твердого состояния в жидкое. У стали, например, температура плавления гораздо более высокая, чем у олова.

Чистые металлы плавятся при одной постоянной температуре, а сплавы — в интервале температур.

Механические свойства.

К механическим свойствам металлов и сплавов относятся прочность, твердость, упругость, пластичность, вязкость.
Эти свойства обычно являются решающими показателями, по которым судят о пригодности металла к различным условиям работы.

Прочность способность металла сопротивляться разрушению при действии на него нагрузки.

Твердостьспособность металла сопротивляться внедрению в его поверхность другого более твердого тела. Если ударить молотком по кернеру, поставленному на стальную пластинку, образуется небольшая лунка. Если то же самое сделать с пластинкой из меди, лунка будет больше. Это свидетельствует о том, что сталь тверже меди.

Упругостьсвойство металла восстанавливать свою форму и размеры после прекращения действия нагрузки. Высокой упругостью должна обладать, например, рессоры и пружины, поэтому они изготовляются из специальных сплавов. Попробуйте одновременно растянуть и отпустить пружины из стальной и медной проволоки. Вы увидите, что первая вновь сожмется, а вторая останется в том же положении. Значит, сталь более упругий материал, чем медь.

Пластичностьспособность металла изменять форму и размеры под действием внешней нагрузки и сохранять новую форму и размеры после прекращения действия сил. Пластичность — свойство, обратное упругости. Чем больше пластичность, тем легче металл куется, штампуется, прокатывается.

Вязкостьспособность металла оказывать сопротивление быстро возрастающим (ударным) нагрузкам. Например, если наносить удары по чугунной плите, она разрушится. Чугун — хрупкий металл. Вязкость — свойство, обратное хрупкости. Вязкие металлы применяются в тех случаях, когда детали при работе подвергаются ударной нагрузке (детали вагонов, автомобилей и т. п.).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector