Что за металл л63

Обновлено: 19.05.2024

Латунь, которая хорошо известна и активно применяется уже на протяжении многих лет, является сплавом меди с цинком. Изобретателем этого материала с целым рядом уникальных характеристик считается англичанин Джеймс Эмерсон, который и запатентовал его в 1781 году.

Латунный металлопрокат отличается хорошей коррозионной стойкостью и высокой прочностью

Элементы состава

Основу латуни составляют медь и цинк. В наиболее традиционном составе такого сплава медь содержится в количестве 70%, а цинк – 30%. Существуют марки технической латуни, в составе которой цинк содержится в количестве 48–50 процентов. Что характерно, больше 50% цинка, используемого для производства латунных сплавов, получают из отходов данного металла.

В зависимости от особенностей внутренней структуры различают латуни альфа- и альфа-бета-типа, которые также называют одно- и двухфазными.

Их основные отличия заключаются в следующем.

В химическом составе латунных сплавов, относящихся к альфа-типу, содержится 35% цинка.
Альфа-бета-латуни (двухфазные) на 47–50% состоят из цинка. В их составе также содержится свинец, количество которого не превышает 6%.

Несмотря на то, что латунь, также созданная на основе меди, внешне очень похожа на некоторые марки бронзы, по профессиональной классификации она не относится к бронзовым сплавам. В составе некоторых видов латуни содержится олово – основной легирующий элемент бронзы, но его добавляют в очень незначительных количествах, чтобы добиться улучшения отдельных характеристик сплава. Кроме олова, в химическом составе отдельных марок латуни могут содержаться такие элементы, как свинец, марганец, железо, никель и др., которые также позволяют улучшить ее свойства.

Содержание химических элементов в простых (двойных) латунях (нажмите для увеличения)

Содержание химических элементов в свинцовых латунях (нажмите для увеличения)

Изделия из латуни отличаются красивым золотисто-желтым цветом, хорошо поддаются полировке и другим видам механической обработки. В зависимости от марки сплава, из которого изготовлено изделие, последнее можно подвергать ковке в холодном или нагретом состоянии, но некоторые виды данного металла методами пластической деформации обрабатывать нельзя. Несмотря на то, что для латуни характерна высокая коррозионная устойчивость, поверхность изделий из данного металла при их длительном взаимодействии с окружающим воздухом покрывается окисной пленкой и темнеет. Чтобы избежать изменения цвета поверхности латунных изделий с течением времени, их часто покрывают защитным слоем бесцветного лака.

Химический состав и особенности внутренней структуры

Чтобы хорошо разбираться в характеристиках латуни, важно понимать, какими свойствами обладают химические элементы, из которых она состоит. Такими элементами, как уже говорилось выше, являются медь и цинк.

Классификация латуней по химическому составу

Медь – это один из первых металлов, которые человек начал использовать для изготовления изделий различного назначения. Данный элемент, входящий в 11-ю группу IV периода таблицы Менделеева, имеет атомный номер 29 и обозначается как Cu (сокращение от Cuprum). Медь, которая является переходным металлом, отличается высокой пластичностью и красивым светло-золотистым цветом. При образовании оксидной пленки металл приобретает не менее красивый желтовато-красный оттенок.

Цинк – второй основной элемент в химическом составе латуни – также является металлом, который, в отличие от меди, не встречается в природе в чистом виде. Цинк, имеющий атомный номер 30, входит в побочную подгруппу 2-й группы IV периода таблицы Менделеева. Данный металл, производить который начали еще в XII веке в Индии, отличается высокой хрупкостью в нормальных условиях. Без оксидной пленки, которая появляется на металле при его взаимодействии с открытым воздухом, его поверхность имеет светло-голубой цвет. Обозначается данный металл символом Zn (сокращение от Zincum).

Так выглядит микроструктура отшлифованной латунной поверхности под 400-кратным увеличением

Структура латуни в зависимости от содержания в его составе основных компонентов может состоять из одной α- или одновременно α+β-фаз. Такие состояния, которые может принимать внутренняя структура сплава, отличаются следующими особенностями:

α-фаза – это раствор меди и цинка, характеризующийся высокой стабильностью, в котором молекулы основного металла (меди) имеют гранецентрированную кубическую решетку;
α+β-фаза – также стабильный раствор, в котором медь и цинк содержатся в соотношении 3:2 (в таком растворе молекулы меди имеют простую элементарную ячейку).

Микроструктура α +β-латуни имеет меньшую пластичность и большую твердость, чем структура α-латуни

В зависимости от температуры нагрева в латуни происходят следующие структурные преобразования.

При нагревании латуни до высоких температур атомы в ее β-фазе, имеющей широкую область гомогенности, отличаются неупорядоченным расположением. В таком состоянии нагрева β-фаза латунного сплава отличается высокой пластичностью.
При незначительном нагреве латунного сплава (454–468 ° ) в нем формируется фаза, имеющая обозначение β’. Особенностью такой структурной фазы, которая отличается высокой твердостью и, соответственно, хрупкостью, является то, что атомы меди и цинка в ней располагаются упорядоченно.

Исходя из всего вышесказанного, можно сделать вывод о том, что латунные сплавы, внутреннюю структуру которых составляет только α-фаза (однофазные), отличаются хорошей пластичностью, а те, в которых присутствует и β-фаза (двухфазные), являются более прочными, но не предназначены для обработки методами пластической деформации.

Пластичность латуней с двухфазной структурой можно повысить, если нагреть их выше температуры, при которой происходит β’-превращение (700 ° ). В таком состоянии в структуре сплава преобладает только одна β-фаза, соответственно, он отличается высокой пластичностью. Однако даже однофазные латуни с хорошей пластичностью могут практически не обрабатываться методами пластической деформации. Это происходит в температурном интервале их нагрева до 300–700 ° , который получил название зоны хрупкости.

Содержание цинка в латуни влияет на электропроводность сплава

На то, какими механическими свойствами обладает латунь той или иной марки, значительное влияние оказывает содержание цинка в ее химическом составе. Так, если содержание данного химического элемента составляет до 30%, то одновременно повышаются как прочность, так и пластичность сплава. Дальнейшее повышение содержания цинка приводит к тому, что латунь становится менее пластичной (усложнение α-фазы), а затем и более хрупкой (формирование в структуре латуни β’-фазы). Прочность латуни увеличивается до того момента, пока цинка в ее составе не будет 45%, с дальнейшим увеличением количества данного элемента латунь становится и менее прочной, и менее пластичной.

Способы производства

Такой сплав меди, как латунь, хорошо поддается различным методам обработки. Так, из этого сплава можно получать различные изделия методами ковки, штамповки и протяжки, а благодаря относительно невысокой температуре плавления и хорошей текучести в расплавленном состоянии его активно используют в литейном производстве.

Розлив латунного расплава по формам

Латунь, основным легирующим элементом в которой является цинк, получают плавкой:

в тиглях, изготовленных из огнеупорного материала (для нагрева тигли вместе с компонентами сплава помещают в шахтные или пламенные печи);
в отражательных печах (при использовании данного метода плавку выполняют без применения тиглей).

При выплавке латунного сплава следует учитывать тот факт, что цинк при осуществлении такой процедуры будет активно испаряться, поэтому количество данного металла следует рассчитывать с некоторым запасом.

Сферы применения

В зависимости от количественного содержания основных компонентов латунь может использоваться для изготовления изделий различного назначения.

Содержание основных элементов указывается в маркировке латунных сплавов

Одной из наиболее распространенных разновидностей деформируемых латунных сплавов является томпак, в составе которого содержится 88–97% меди и не более 10% цинка. Наиболее значимыми характеристиками сплавов данного типа являются:

высокая пластичность;
высокая коррозионная устойчивость;
хорошие антифрикционные свойства.

Из характеристик, которые способствуют высокой популярности сплавов данного типа, надо отметить:

хорошую свариваемость со сталью и другими металлами, что позволяет использовать томпак для изготовления изделий из комбинированных материалов;
красивый золотистый цвет – характеристика, которая стала причиной активного использования томпак для производства изделий художественного назначения;
возможность покрывать поверхность изделий из томпака эмалью и лаком, золотить, а также использовать другие типы декоративных покрытий.

Так выглядит лента томпака, из которой потом делают изделия, в том числе и ювелирные украшения

Специалисты при производстве томпака используют три основные формулы химического состава данного сплава, в котором медь, цинк, свинец и олово могут содержаться в следующих пропорциях:

Данные формулы, что примечательно, были выведены еще в XIX веке. Их автором является ученый из Шотландии Эндрю Юр.

Области применения деформируемых латуней

Чтобы получить литейную латунь, в ее состав, кроме цинка, добавляют 50–81% меди, а также ряд других элементов: алюминий, железо, кремний, олово, марганец, свинец. Наиболее значимыми характеристиками, которыми обладает такая латунь, являются:

высокая устойчивость к коррозии;
антифрикционные свойства;
хорошие механические характеристики;
хорошая текучесть в расплавленном состоянии;
высокая устойчивость к распаду материала.

Сферы применения литейных латуней

Благодаря таким характеристикам литейные латунные сплавы успешно используются для производства изделий, к механическим свойствам, коррозионной устойчивости и точности геометрических параметров которых предъявляются повышенные требования.

Для производства различных изделий методами резания металлов используются автоматные латуни, в химический состав которых входят:

57–75% меди;
24,2–42,7% цинка;
0,3–0,8% свинца.

Автоматная латунь марки ЛС59-1 используется для изготовления метизов и декоративных элементов

В составе сплавов данного типа обязательно содержится свинец, за счет чего обеспечивается формирование короткой и сыпучей стружки, что и позволяет выполнять скоростную обработку изделий из таких латуней.

Латуни данного типа производится в виде листового материала и прутков, из которых затем, используя тот или иной вид механической обработки, изготавливают изделия различного назначения.

Латунь Л63

Латунь Л63 относится к двухкомпонентным сплавам, состоит из меди и цинка. Изделия из нее легко поддаются полировке и отличаются хорошими прочностными характеристиками. Поэтому из них производят дизайнерские элементы, также они активно используются в ремесленном деле. Такая латунь характеризуется податливостью прокатке, волочению, чеканке, деформации, пайке и сварке и высокой коррозийной стойкостью.

Расшифровка марки сплава и его характеристики

Расшифровка Л63 выглядит следующим образом: Л указывает на латунь, а цифры на присутствие в составе 62-65% меди. Однофазная структура способствует простоте обработки. Производство латуни Л63 регулируются ГОСТом 15527-2004, применяется она не только в практических, но и декоративных целях.

Среди ключевых характеристик латунных сплавов Л63 – повышенная коррозийная стойкость по сравнению с медью. Материал проявляет эти качества:

в морской среде;
в спиртовых растворах;
в пресной воде;
среди газов-галогенов.

Материал отличается хорошими литейными характеристиками. Поддается газовой и электросварке. Плавится при температуре 906 °С. В процессе плавления образовываются вредные для человеческого организма компоненты, поэтому процедуру проводят в вентилируемых помещениях. Присутствующий в составе цинк способен воспламеняться. Путем горячего обжига повышается стойкость к износу.

Что негативно влияет на антикоррозионные свойства Л63

Обработка резкой негативно отражается на коррозийной устойчивости продукции из сплава Л63. Так происходит из-за разрушения кристаллической структуры материала. Резка также вызывает большое внутреннее напряжение. На предметах из такого материала нередко наблюдаются коррозионные растрескивания. Причинами их появления могут послужить:

повышенная влажность;
присутствие в эксплуатируемой среде аммиака;
высокая температура;
влажные пары;
высокое давление

Для защиты от растрескивания изделия поддают отжигу в условиях низких температур. На коррозийную стойкость также влияет контакт с минеральными кислотами, рудничными водами, хлоридами, сероводородом. Чаще всего растрескивание наблюдается на материалах из тонких листов. К примеру, на тонкостенных трубах и емкостях. Но в условиях правильной эксплуатации такая продукция способна прослужить хороший срок.

Сфера использования

Продукция из латуни Л63 востребована в авиа- и автомобилестроении. Прокат из этой марки металла занимает лидирующие позиции в производстве сантехнических и инженерных конструкций.

Из сплава Л63 изготавливают ленты, трубы, круги, плиты, листы, прутки, проволоки, емкости, муфты. Он служит сырьем для производства электродов, дизайнерских элементов, заклепок, фитингов и мебельных конструкций. Также из него изготавливают рекламные и информационные таблички. Сами по себе они смотрятся привлекательно, а по желанию их можно дополнительно украсить гравировкой.

Заполните данные ниже и наши менеджеры обязательно свяжутся с Вами в самое ближайшее время, а также проконсультируют по интересующим вопросам

Применение латуни л63 в разных областях

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

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

Зарубежные аналоги

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

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

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.

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

Удельный вес латуни л63 — 8.44 г/см 3 . 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.

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.

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

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

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.

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

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

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

Прутки: твердые (диаметр 3-12 мм), полутвердые (3-40 мм), мягкие (3-50 мм), прессованные (10-180 мм).
Круги для массового применения.
Трубы общего назначения (прессованные и холоднодеформированные).
Бойлерные трубы.
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.

Читайте также: