Латунь Л63 — свойства, характеристики, обзорная статья, доклад, реферат

Фазовое состояние вещества в сплаве Л63

Сплавы бывают однофазными и двухфазными. Двухкомпонентные сплавы, в том числе Л63 в основном относятся к однофазным структурам. При появлении второй фазы, механические показатели изделий падают: повышается хрупкость, твёрдость, уменьшается пластичность изделий. По этой причине двухфазные латуни a+b плохо поддаются обработке давлением. Однофазные сплавы также хорошо обрабатываются давлением, как и отливаются в слитки. Л63 — содержит малое количество вещества в b-фазе, поэтому хорошо поддаётся обработке давлением: прокатке, глубокой вытяжке, чеканке, волочению, изгибу без серьёзных последствий, при соблюдении режима обработки.

Из этого сплава выпускаются:

Лента Л63
Плита Л63
Труба Л63
Проволока Л63
Круг Л63
Лист Л63
Пруток Л63

По ГОСТ 15527 также выпускаются заготовки Л63А с антимагнитными свойствами. Сплав пригоден для литья, но имеет ограничения по обработке резанием и обработки на станках.

Свойства Л63

Физические свойства Л63

T	E 10- 5 — Модуль упругости первого рода	a 106 — Коэффициент температурного (линейного) расширения	r — Плотность	R 10 9 — Удельное электросопротивление
Град	МПа	1/Град	кг/м3	Ом·м
20	1.16	8440	74
100	20.5	;

Механические свойства Л63 при Т=20oС

Сортамент	sв	d5
МПа	%
Трубы прессованые , ГОСТ 494-90	270
Пруток прессованный , ГОСТ 2060-2006	290	33
Пруток твердый, ГОСТ 2060-2006	440	11
Пруток мягкий, ГОСТ 2060-2006	290	44
Проволока тверд., ГОСТ 1066-90	540-930
Проволока мягкая, ГОСТ 1066-90	310-340	18-34
Проволока тверд., ГОСТ 12920-67	540-880
Проволока мягкая, ГОСТ 12920-67	310-340	26-34
Полоса холоднокатаная мягкая, ГОСТ 931-90	290-400	38
Полоса горячекатаная, ГОСТ 931-90	290-390	30
Полоса холоднокатаная тверд., ГОСТ 931-90	410-570	8

Коррозионная стойкость

Все латуни обладают повышенными антикоррозионными свойствами по сравнению с чистой медью, но имеют меньшую тепло и электропроводность.

Латунь Л63 хорошо проявляет антикоррозионные свойства при следующих условиях:

в воздушной среде, в том числе при морском климате,
в пресной воде,
в малоподвижной морской воде,
в среде сухих газов-галогенов,
в сухом паре,
в антифризах, спиртах, фрионах.

Однако, здесь всё же имеется ряд ограничений. Сплав Л63 теряет в стойкости к коррозии после обработки резанием, или обработки на станках. Это связано с нарушениями кристаллической структуры состава сплава и остатком напряжения металла. Катализирующими процесс коррозионного растрескивания факторами являются: избыток влаги, высокая температура, наличие в атмосфере сернистых газов и аммиака. Чтобы предотвратить растрескивание все изделия из Л63 рекомендуется подвергать отжигу в низком температурном режиме.

Все латуни обладают ограничениями по коррозийной стойкости:

при контакте с жирными кислотами,
в рудничных водах,
при контакте с хлоридами и окислительными растворами,
во влажных насыщенных парах, при большом давлении,
при контакте с сероводородом
и минеральными кислотами.

Наиболее подвержены коррозийному растрескиванию и другим проявлениям окислительных процессов изделия из тонких листов: баки, цистерны, тонкостенные трубы. Тем не менее при грамотной эксплуатации латунные тонкостенные изделия применимы во многих областях промышленности.

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.

Полуфабрикаты из латуни Л63. Применение

Л63, как уже было сказано ранее наиболее широко применяется во всех областях промышленности.

Проволока из этого сплава выпускается в мягком, полутвёрдом и твёрдом состоянии. Её применяют для изготовления заклёпок, в виду хорошей пластичности этого материала, её используют в качестве припоя, из проволоки повышенной точности производят электроды для электроэрозионных станков.

Трубы Л63 поступают в холоднодеформированном или прессованном виде и широко применяются повсеместно, в частности в качестве труб для бойлеров.

Широкий спектр листового металлопроката выпускается из сплава Л63. Сплав обладает высокими показателями пластичности и прочности, по сравнению с Cu. Но наилучшие показатели в этом плане даёт сплав Л68.

Прутки Л63 поставляются массово, в твёрдом, полутвёрдом, твёрдом состоянии, или прессованные, диаметром от 3-ёх до 180 мм. Среди прочих двухкомпонентных латуней, этот сплав выделяется высочайшей прочностью на срез, высоким удельным сопротивлением и отличной обрабатываемостью. По ударной вязкости Л63 уступает сплавам с 68% содержания меди, но значительно превосходит многокомпонентные сплавы. По прочности на срез Л63 уступает Л59-1. Теплопроводность и электропроводность сплава с 63 % Cu относительно невелика.

Вес латунного листа: самостоятельный расчет и табличные значения ГОСТ 2208-2007

Для расчета теоретической массы латунного металлопроката необходимо умножить удельный вес сплава (табличная величина, г/см³) на длину изделия (в метрах), а затем на его ширину (в метрах) и толщину (в миллиметрах).

Удельный вес латуней

Марка	Л63	Л68	Л70	Л80	Л85	Л90	ЛС59-1	ЛО62-1	ЛО90-1	ЛМц58-2
Удельный вес, кг/м³	8,44	8,6	8,61	8,66	8,75	8,78	8,45	8,5	8,6	8,4

Например, вес листа марки Л70 длиной 2 м, шириной 1 м и толщиной 12 мм составит: 8,61×(2×1×12)=206,64 кг.

В ГОСТ 2208-2007 приведена теоретическая масса «квадрата» металла, привязанная к толщине листа и марке сплава. При вычислении веса плотность латуней Л85, Л80 и Л90 считается равной 8,7 г/см³, для остальных марок этот показатель усреднен до 8,5 г/см³.

Применение

Л63 эффективнее всего применять на производстве деталей, выполняемых путём деформирования, с высокими требованиями к коррозионной стойкости. Из него производят трубы бойлерные, цистерны, ленты радиаторные, электроды, проволоку для припоев, муфты и заклёпки, декоративные элементы в дизайне и архитектуре и другие изделия.

Л63 подходит для литья и обработки на станках. При одинаковых условиях, он проявляет большую прочность по сравнению с ЛС59-1, при наличии надрезов, на изделиях под нагрузкой, хотя и уступает последнему по обрабатываемости резанием.