70 \бО

50 \

% 10

2404\ ZOO gjj IBO

20 ll

в 1С 20 30 AO 50 60 70 80 90 100 Zn,%(eec.)

Рис. 39. Электрические свойства медноцинковых сплавов

Q0 so 70 60

Си, 7J6ed §

40. Изменение физических свойств медноцинковых сплавов

10 2030 iOSO SO 70 8090

Рис. 41. Термоэлектродвижущая сила медноцинковых сплавов

ZHj tfamoMH.)

Zn,7o(ffec) /О 20301050 60 70 80 90

-0.2

10 80

III*

I fe. ЭО

/о 20 30 10 SO 60 70 80 90 Zn, %iamoMHj

Рис. 42. Электродвижущаялси-ла растворения медноцинковых сплавов

Си,%[вес)

Рис. 43. Зависимость механических свойств медноцинковых сплавов от состава

дятся В СТОЛЬ малом количестве, что заметного влияния на свойства а-латуней не оказывают, и данные сплавы при обработке давлением практически ведут себя так же, как чистые а-латуни.

Структура, т. е. состав фаз, размер и форма зерен играют большую роль в технологическом процессе обработки латуней.

При прокатке, волочении и штамповке с глубокой вытяжкой предпочтительна мелкокристаллическая структура с величиной зерна менее 0,05 мм.

Двухфазные латуни, в которых а-фаза расположена на основном фоне кристаллов (3 в форме тонких игл, обладают большей пластичностью, чем латуни, в которых а-фаза выделилась в виде круглых мелких включений.

Величина зерна, а следовательно и свойства латуней, зависят от температуры отжига, степени деформации и продолжительности отжига. Чем выше температура отжига, тем быстрее протекает процесс рекристаллизации.

Чем выше степень предшествующей холодной деформации, тем мельче получается зерно и тем ниже температура рекристаллизации.

Скорость рекристаллизации латуней в значительной степени зависит от их химического состава. С увеличением содержания цинка температура начала рекристаллизации а-латуней снижается. При отжиге сильно деформированной двухфазной латуни рекристаллизация а-фазы начинается при температуре 300°. Однако (З-фаза в этих условиях совери:егно не изменяется, и рекри-

сталлизация ее происходит при более высокой температуре. Таким образом процесс рекристаллизации зависит от состава фаз. Между тем неполная рекристаллизация отрицательно влияет на пластичность.

Особенно сильное влияние на рекристаллизацию латуней оказывают примеси других металлов. В частности, примеси железа, никеля и других элементов значительно задерживают скорость рекристаллизации.

Величина зерна в рекристаллизованных латунях является важ- ным фактором л характеризует их качество.

Эталоны (микрофотографии) для определения величины зерна в однофазных сплавах микроскопическим методом даны в приложении.

Скорость охлаждения двухфазных латуней оказывает влияние на их механические свойства. Быстрое охлаждение двухфазных прокатанных латуней после отжига ведет к сохранению вторичных выделений р-фазы и образованию строчечной структуры. Горячую прокатку латуней, являющихся двухфазными при низких температурах и однофазными при высоких, следует вести в зоне высоких температур гомогенной области р-фазы.

При горячем прессовании прутков и труб часто наблюдается резкое различие в свойствах переднего и заднего концов изделий. Передний конец имеет преимущественно мелкую игольчатую структуру и хорощие механические свойства, а задний конец вследствие захолаживания имеег зернистую структуру и пониженные свойства.

У латуней, так же как и у большинства технических цветных металлов и сплавов, в зоне средних температур (200-600°) в зависимости от состава наблюдается явление хрупкости. Это происходит главным образом под влиянием примесей (свинца, сурьмы, висмута и др.), образующих в этих условиях хрупкие межкристаллические прослойки. Однако с повышением температуры пластичность латуней вновь резко возрастает, что указывает на растворимость этих примесей при высоких температурах.

ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ

Под влиянием легирующих компонентов изменяются механиче-ские и технологические свойства, а также структура латуней.

Сдвиг фаз, т. е. изменение границ фазовых превращений в си-етеме медь - цинк под влиянием третьего компонента, определяется по эмпирическим формулам:

100 {А-А) 9-

/ = 1

Тгде А - кажущееся содержание меди, °/о (вес.);

А -действительное содержание меди, /о (вес), q -количество третьего компонента, о/о (вес.); t -коэффициент эквивалентности, равный: для кремния 10--12, алюминия 6, олова 2, свинца 1; железа 0,9, марганца 0,5 и никеля- 1,4 Таким образом, по химическому составу можно судить о структуре и технологических свойствах слолных латуней.

Алюминий как примесь не оказывает отрицательного влияния на свойства латуней.

В латуни некоторых марок добавляется до 0,50/d А1 для уменьшения угара цинка. При этом на поверхности расплавленной латуни образуется защитная пленка из окиси алюминия, препятствующая испарению цинка.

Железо очень мало растворимо в латунях в твердом состоянии. Имеющиеся отдельные литературные данные о растворимости железа в латунях в количестве 0,35 /о не имеют достаточного основания, так как: а) при таком содержании железа в латунях оно обнаруживается под микроскопом в виде круглых включений железистой составляющей; б) в чистых меди и цинке растворимость железа не превышает 0 01о/о, л в) при содержании железа более 0,030/d латуни обнаруживают магнитные свойства. Поэтому в латунях, применяемых для изготовления антимагнитных деталей, содержание железа допускается не свыше О.ОЗо/о.

Железо задерживает рекриталлизацию латуней и измельчает зерно, в связи с чем значительно повышаются механические и тех-йологические свойства сплавов

Особенно благоприятное действие железо оказывает на латуни щ сочетании с марганцем, никелем и алюминием Такие латуни широко распространены в промышленности и отличаются высокой прочностью и коррозионной устойчивостью. На кремнистые латуни аезо влияет отрицательно. При содержании железа свыше 0,5 /о резко снижаются антифрикционные свойства кремнистых латуней, при содержании железа 1-20/0 они быстро корродируют, дают тье плохого качества.

Кремний. Под влиянием примесей кремния технологический эдесс сварки и пайки латуней улучшается. Марганец в незначительном количестве не оказывает за-rrioro влияния на структуру и свойства латуней. Никель в небольших количествах не оказывает заметного зяния на физические и технологические свойства латуней. Сз и не ц весьма ограниченно растворим в медноцинковых Тавах в твердом состоянии, вероятно, менее 0,1 о/о.

При затвердевании сплава свинец выделяется в элементарном виде и обнаруживается под микроскопом в форме Мелких темных включений.

Под влиянием примеси свинца ухудшается пластичность а-латуней при повышенных температурах. Поэтому содержание свинца в а-латунях ограничивается до COS/oi.

Сурьма и сера являются вредными примесями в медноцинковых сплавах. Под влиянием примесей сурьмы латуни легко разрушаются как при горячей, так и при холодной обработке давлением. Склонность латуней к коррозионному растрескиванию под влиянием сурьмы заметно увеличивается.

Сера обычно не встречается в латунях, но в присутствии ее механические свойства латуни резко снижаются.

Мышьяк растворим в латуни в твердом состоянии в количестве около 0,1 /о. При повышенном содержании мышьяка (свыше 0,50/0) латуни теряют свою пластичность вследствие образования хрупких прослоек по границам кристаллов. Однако латуни с добавкой мышьяка представляют большой интерес при изготовлении деталей, работающих в условиях морской воды. Мышьяк в количестве 0,020/d предохраняет латунь от обесцинкования, так как образующаяся на поверхности изделий прочная защитная пленка в значительной мере предохраняет латунь от коррозионного действия морской воды.

Фосфор незначительно растворим в медноцинковых сплавах Б твердом состоянии; при затвердевании сплава он выделяется в виде отдельной составляющей с температурой плавления около 700°, повышая твердость и резко снижая пластичность латуней. Влияние фосфора на механические свойства латуни Л68, отлитой в металлическую изложницу, приведено в табл. 26.

Таблица 26

Злияние фосфора на механические свойства латуни Л68, отлитой в кокиль

Небольшие количества фосфбра оказывают положительное влияние на латуни, повышая их механические свойства и измель-

Г зерно в литом состоянии, но при рекристаллизации деформи 1ННЫХ латуней фосфор ускоряет рост зерна. Фосфор в качестве раскислителя медноцинковых сплавов при нять не следует, так как в условиях плавки латуней цинк яв-шяется более энергичным раскислителем, чем фосфор.

Реакция раскисления в жидкой ванне и взаимодействие с кис--лородом произойдут в первую очередь с тем элементом, окислы которого имеют наименьшую упругость диссоциации. Упругость же диссоциации определяется следующим термодинамическим уравнением Нернста:

где W - теплота реакции при 0°;

- сумма реагирующих молекул газообразных веществ;

IVp и In}- - суммы коэффициентов теплоемкостей газообразных и жидких веществ;

- сумма интеграционных констант процессов испарения отдельных реагирующих веществ.

Из указанного уравнения видно, что величина Ig d для большинства металлов зависит лишь от первого члена уравнения, т. е. от теплового эффекта реакции окисления, который является основным критерием для качественного суждения о сродстве металла к кислороду. Однако при сравнении металла с близкими тепловыми эффектами образования окислов, например цинка или фосфора, это упрощение приводит к ошибочным выводам и в подобных случаях расчет реакции раскисления необходимо проводить по вышеуказанному полному уравнению Нернста.

При оценке качества раскислителей это уравнение показывает, что в условиях плавки латуней раскислителем закиси меди, если таковая присутствует в сплаве, является цинк, а не фосфор или Марганец, которые целиком должны остаться в латуни.

КОРРОЗИОННЫЕ СВОЙСТВА ЛАТУНЕЙ

В атмосферных условиях латуни корродируют медленно. Скорость коррозии латуней в атмосфере сельской местности равна 0,0001-0,00075 мм1год, а в городской и морской - 0,0013- ©,0038 мм/год. Сухой пар при малых скоростях на коррозионную стойкость латуни влияет незначительно (менее 0,00025 мм/год). Однако скорость коррозии резко возрастает, если в паровом кон-Денсате присутствует кислород, двууглекислый газ или аммиак. Влажный насыщенный пар при больших скоростях Я1000 м/сек) вызывает на латунях ударную коррозию. Для пе-Шретого пара латуни не применяются вследствие снижения их реханических свойств в этих условиях.