Латунь прочность при растяжении

К популярным медным сплавам относится латунь л63, являющаяся двухкомпонентным сплавом меди и цинка. Изделия из латуни этой марки отличаются красивым цветом и хорошо полируются, что позволяет использовать сплав не только для изготовления инженерных и сантехнических деталей, но и элементов дизайна.

Основные характеристики

Маркировка л63 обозначает:

• Л — латунь;
• 63 — массовую процентную долю содержания меди в данном сплаве.

Зарубежные аналоги

Международная маркировка (аналоги точные и ближайшие) латуни л63:

• С27400 — США;
• С2720 — Япония;
• CuZn37 — Швеция, Австрия, Польша;
• CZ108 — Англия;
• P-CuZn37, P-OT63 — Италия;
• 2.0321CuZn37 — Германия;
• U-Z36, CuZn36 –— Франция;
• CW507L, CuZn36 — Евросоюз;
• 423213 — Чехия.

Химический состав

Согласно Межгосударственному стандарту 15527-70, латунь марки л63 (по СТ СЭВ 379-76 — CuZn37), относится к медно-цинковым сплавам, обрабатываемым давлением, и является простой (двойной) латунью. В соответствии с данным ГОСТом, материал л63 имеет следующий химический состав:

• меди — 62-65%;
• свинца — 0.07%;
• железа — 0.2%;
• сурьмы — 0.005%;
• висмута — 0.002%;
• фосфора — 0.01%.

Всего прочих примесей содержится 0.5%. На долю основного легирующего компонента — цинка приходится от 37.5 до 34.5%.

Ориентировочная расчетная плотность латуни л63 составляет 8.5 г/см.

В материале, используемом в пищевой промышленности, массовая доля свинца не должна превышать значения 0.05%.

Физико-механические свойства латуни марки л63, установлены стандартами на тот или иной вид продукции или оговариваются в соглашении между изготовителем и потребителем.

Физико-механические свойства

Сплав л63 является двойным, структура — однофазная. По сравнению с медью, имеет более высокую прочность, твердость, пластичность, упругость и коррозионную стойкость. С увеличением содержания цинка, данные показатели возрастают. Наибольшей практической ценностью при кристаллизации сплавов на основе меди и цинка, обладают соединения с содержанием цинка до 50%. К этому числу относится латунь л63.

Структура

В соответствии с диаграммой состояния Cu-Zn, в зависимости от состава (содержание цинка от 0 до 39%), материал является однофазной латунью, состоящей из a-твердого раствора с равновесной структурой. Такое количество цинка позволяет сплаву кристаллизироваться в равновесном состоянии, образуя гранецентрированную кубическую решетку (ГЦК), чем достигается его пластичное состояние. Увеличение содержания цинка в однофазных латунях сопровождается повышением их прочности и пластичности.

Пластичность

Относительное удлинение материала в холодном состоянии, характеризующее его пластичность, составляет 55%. В состоянии отжига латунь марки Л63 наименее пластична. Но в стадии приложения холодной деформации, пластичность сохраняется долгий период. Более высокие пластические характеристики сплава замечаются при использовании мягких схем напряженного состояния в процессе деформации материала, что учитывается при прогнозе возможного разрушения металла.

Подверженность обработке

Л63 является однофазным сплавом, в b фазе, которая снижает механические показатели изделий, содержит ничтожно малое количество вещества, поэтому хорошо поддается способам обработки давлением при низких температурах:

• чеканке;
• прокатке;
• изгибу;
• глубокой вытяжке;
• волочению.

Обработанный материал требует неукоснительного соблюдения режима охлаждения.

Некоторые параметры сплава

По сравнению с медью, теплопроводность и электропроводность латуни марки л63 за счет высокого содержания цинка ниже, а обрабатываемость в 2 раза выше. Ударная вязкость сплава хуже, чем у Л68, но лучше чем у многокомпонентной латуни.

Характеристики латуни л63:

• удельное электрическое сопротивление – 0.065;
• ударная вязкость – 14;
• обрабатываемость – 40%;
• теплопроводность – 0.25.

Удельный вес латуни л63 — 8.44 г/см3. Коэффициент трения со смазкой составляет 0.012, без смазки — 0.390. Жидкотекучесть — 65 см, линейная усадка — 1.77%. Твердость по Бриннелю – 150-160 МПа.

Прочность

Сплав Л63 имеет наибольшую прочность в холодном состоянии. Предел прочности на срез составляет 240 МПа. По этому показателю металл уступает латуни Л59-1. Временное сопротивление (предел прочности) двойной латуни л63 в состоянии предельного упрочнения составляет 735 МПа. Предел прочности при растяжении твердого сплава для проката находится в пределах 680-750 МПа, мягкого сплава – 380-450 МПа.

Температура плавления

Интервал температур для термомеханической и термической обработки этого металла меньше, чем для других двойных латуней. Температура плавления латуни л63 составляет 906°С.

В связи с тем, что при повышении содержания цинка в латунном сплаве происходит снижение температуры плавления, во избежание пережога заготовок и их перегрева, температура горячей обработки снижается до 750-880, а отжига – до 550-660°С.

При одинаковой температуре горячей деформации, наиболее низкие значения сопротивления деформации имеет латунь л63. Условный предел текучести сплава составляет 700 МПа.

Температурные режимы обработки двойной латуни марки 63:

• литья – 1060-1100°С;
• горячей деформации – 650-850;
• начала рекристаллизации – 350-370;
• полного отжига – 660-670°С.

Коррозионная стойкость

Латунь марки Л63 в холодном состоянии подвержена коррозионному (сезонному) растрескиванию и обесцинкованию (растворению в водной среде). После растворения латуни, вследствие обменной реакции, происходит осаждение меди из раствора. Медная пленка имеет губчатый вид и создает с латунью гальваническую пару, что способствует ускорению коррозионного процесса. Обесцинковывание проходит более интенсивно при повышении температуры среды и увеличении скорости движения воды.

Причины

Основные причины, приводящие к коррозионному растрескиванию сплава л63:

• неблагоприятная среда (содержание влаги и кислорода, следов аммиака, ртутных солей, сернистого газа);
• наличие в металле остаточных растягивающих напряжений;

Особенно неблагоприятными в коррозионном плане считаются сезонные явления (осенью, весной), когда повышена влажность воздуха и, соответственно, содержание в нем аммиака.

Внутренние остаточные напряжения в заготовке подразделяются:

• первого рода (зональные), которые обусловлены неравномерным распределением деформаций при обработке материала давлением и неравномерностью охлаждения заготовки после проведения термической обработки;
• второго рода, причинами которых являются фазовые и структурные превращения в сплаве.

Меры против растрескивания

Чтобы избежать коррозионного растрескивания, применяют:

• низкотемпературный отжиг латуни для уменьшения остаточного напряжения при 240-300°С;
• создание в наружных слоях заготовок сжимающих остаточных напряжений;

проведение других производственных мероприятий, направленных на снижение границы остаточных растягивающих напряжений в металле.

Устойчивость и неустойчивость к проявлениям коррозии

Л63 имеет повышенную антикоррозионную стойкость в таких условиях:

• воздушная среда;
• сухой пар;
• пресная и малоподвижная морская вода;
• сухой газ-галоген;
• спирт, фреон, антифриз.

После обработки на станках или резанием материал л63 теряет устойчивость к коррозии по причине нарушения кристаллической структуры.

Неустойчивость сплава к коррозионному растрескиванию наблюдается при контакте:

• с рудничными водами;
• сероводородом;
• большим давлением;
• жирными кислотами;
• влажным насыщенным паром;
• окислительными растворами;
• минеральными кислотами;
• хлоридами.

Наиболее подвержены коррозионному воздействию тонкостенные изделия. Не рекомендуется сплав л63 применять в контакте с цинком, алюминием и железом во избежание его ускоренного разрушения.

Применение

Латунь л63 используют для изготовления:

• труб;
• листов;
• проволоки;
• лент;
• фольги;
• полос;
• деталей, получаемых способом глубокой вытяжки.

Готовая продукция:

• нажимные валки для травильных работ;
• цистерны;
• винты;
• детали автомобилей;
• ленты радиаторные;
• застежки-молнии;
• крепеж;
• декоративные элементы архитектуры и дизайна;
• узлы запорной арматуры;
• электроды;
• заклепки;
• муфты.

Материал наиболее часто применяется при производстве деталей, выполняемых способом деформирования, с высокими требованиями к коррозионной стойкости. Латунь используют для сварки, пайки, обрабатывают на станках. Из сплава создают церковную утварь, изготавливают бижутерию, украшают книги, используют для памятников. Из-за схожести с золотом применяют в качестве подделки для изготовления ювелирных изделий.

Прокат из латуни л63

1. Прутки: твердые (диаметр 3-12 мм), полутвердые (3-40 мм), мягкие (3-50 мм), прессованные (10-180 мм).
2. Круги для массового применения.
3. Трубы общего назначения (прессованные и холоднодеформированные).
4. Бойлерные трубы.
5. Проволока массового производства (состояния – мягкое, твердое, полутвердое), диаметром 0.1-12 мм. Используется в качестве припоя и для заклепок.

Проволоку л63 повышенной точности используют в виде электродов для электроэрозионных станков. Из листа данного сплава изготавливают таблички, которые при нанесении гравировки становятся именными.

Использование с декоративной целью

Латунный сплав л63, благодаря красивому золотисто-желтому цвету, применяется для изготовления художественных изделий. Их покрывают лаками, что придает предмету блеск золота. Латунь подвергают гальванизации — покрытием серебром, никелем, золотом, тонируют в любые цвета.

Марка Л63 имеет цвет золота 583 пробы, что используется при литье для имитации природных самородков золота. Технология заключается в литье расплавленного состава в охлажденную воду в большой пространственной форме, не ограниченной стенками. При этом отливка получает причудливые неровные очертания, напоминающие золотые самородки.

Формы получаются вследствие максимального охлаждения сплава в воде с температурой 5-10°С. В результате такого процесса, при резком перепаде температур, возникает высокая скорость кристаллизации наружных слоев отливки, происходит деформация, формируется неровная поверхность. При этом однофазная структура сплава л63 становится похожей на структуру двухфазных латуней, повышается твердость материала. Такие отливки могут использоваться в ювелирном дизайне.