Характеристики латуни, какой крепеж есть из латуни и где он применяется

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ ДАВЛЕНИЕМ

Марки

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ Минск

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Российской Федерацией, Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 106 «Цветметпрокат»

2 ВНЕСЕН Госстандартом России

ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 17 от 1 апреля 2004 г., по переписке)

3 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25 октября 2004 г. № 42-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 15527-2004 введен в действие непосредственно в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2005 г.

СПЛАВЫ МЕДНО-ЦИНКОВЫЕ (ЛАТУНИ), ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ ДАВЛЕНИЕМ

Марки

Pressure treated copper zinc alloys (brasses). Grades

Дата введения 2005-07-01

Физические свойства

Фазовое состояние сплава ЛС59-1 определяется небольшим количеством вещества в b-фазе, свинец же находится в виде самостоятельной фазы, что объясняет хорошую обрабатываемость резаньем. Это главное свойство свинцовых латуней . Скоростная обработка заготовок из сплава происходит с небольшим износом инструмента. В процессе происходит образование мелкой сыпучей стружки, что обеспечивает чистоту поверхности, которая обрабатывается, и небольшой наклеп при резании. Благодаря хорошей обрабатываемости резаньем, сплав ЛС59-1 используется для производства мелкоразмерных деталей для сверхточной механики.

ЛС59-1 обладает низкой ударной вязкостью, низкой прочностью на изгиб при имеющемся надрезе. Сплав является хорошим конструкционным материалом даже при низких температурных показателях. Пластичность сохраняется при понижении температур вплоть до гелиевых. При средних температурах (200-600°С) в сплаве наблюдается явление хрупкости в связи с многофазовой структурой материала. Ударная вязкость уменьшается с повышением температуры. Материал может покрыться трещинами, поэтому сплав не подходит для ковки. Латунь ЛС59-1 обладает хорошей прочностью, коррозионной стойкостью к различным средам. Сплав имеет хорошие антифрикционные свойства. Его можно применять при производстве мелких деталей, которые рассчитаны для функционирования при высоком трении (к примеру, подшипники скольжения). Электропроводность и теплопроводность ЛС59-1 меньше чем у меди.

Высокая твёрдость сплава и его стойкость к истиранию позволяет использовать листовые заготовки для производства направляющих элементов разных станков. По показателю предела прочности латунь ЛС59-1 уступает сплаву Л63 . Высокая твёрдость нагартованных листов из сплава при хорошей износостойкости определяет их использование для направляющих станков.

Стойкость к коррозии

После того как заготовки из сплава ЛС59-1 проходят обработку, материал не испытывает значительного напряжения. Так как свинец формирует отдельную фазу, сплав имеет хорошую устойчивость к сезонным растрескиваниям, которые могут возникнуть при повышении температуры и влажности окружающей среды. По стойкости к коррозии латунь ЛС59-1 превосходит Л63.

Латунь ЛС59-1 при нормальных условиях устойчива в таких средах: морская и пресная вода, воздух, в том числе морской, сухие газы-галогены, сухой пар при небольших скоростях, фреоны, спирты и антифризы. Относительная устойчивость к коррозии наблюдается в щелочах без перемешивания.

Ограничения по коррозионной стойкости сплава наблюдаются при контакте с жирными и минеральными кислотами, окислительными растворами, хлоридами и сероводородом, в рудничных водах, а также при большом давлении во влажных и насыщенных парах. При контакте латуни ЛС59-1 с алюминием, железом и цинком будет происходить ускоренное разрушение сплава (контактная коррозия).

Разберем химические свойства латуни и влияние всех ее составляющих.

Обозначением всех разновидностей латуни по ГОСТ служит заглавная Л. Для 2-х компонентного сплава после нее следует содержание меди в процентах, а остаток приходится на цинк. Примером служит Л63. У многокомпонентной латуни к Л добавляются первые буквы легирующих элементов, а к цифре через тире – их процент в составе (ЛС59-1). Количество цинка рассчитывают, отнимая сумму этих чисел от 100.

Цинк улучшает механические характеристики латуни, повышая ее пластичность с прочностью. Максимум ее пластичности достигается при 30-ти процентном содержании цинка. Если Zn более 39%, пластичность ухудшается, а прочность сплава, наоборот, резко возрастает.

Мышьяк исключает децинкификацию латуни при нахождении в агрессивной пресной воде при комнатных либо повышенных температурах.

Свинец усиливает антифрикционные качества латуни и способствует лучшей обрабатываемости заготовок резанием. Этот элемент играет роль смазки и снижает износ режущих инструментов. Стружка становиться хрупкой, ломкой и не налипает на фрезы или резцы. Поверхность деталей получается гладкой, с требуемыми параметрами шероховатости.

Железо уменьшает зернистость латуни, повышает твердость сплава и увеличивает температуру его рекристаллизации.

Олово, алюминий и никель делают латунь устойчивее к коррозии в морской воде и на воздухе с одновременным повышением прочности.

Латунь – это медно-цинковый сплав. Его компоненты в присутствии раствора электролита (воды и др.) образовывают гальваническую пару. Причем разрушается более активный металл – цинк. Запускается процесс децинкификации латуни. Это коррозионное разрушение, сопровождающееся потемнением поверхности материала и выделением на ней белых окислов цинка.

Из-за этого не допускается применение крепежа из латуни с ответными элементами из стали, бронзы или алюминиевых сплавов. Т.е. латунные детали можно соединять лишь между собой либо при помощи химически инертных пластмасс (полиамид и т.д.). Кроме этого, латунь нужно хранить в складских помещениях при положительной температуре без значительных перепадов. Повышенная влажность воздуха и наличие конденсата не допускается.

Плотность латуни, как одно из ее физических свойств, мало отличается от меди. Если превышено допустимое количество кремния в сплаве, латунь будет меньшей плотности и прочности.

Росту временного сопротивления латунных деталей на разрыв способствуют добавки в сплав марганца, олова и алюминия. Для увеличения коэффициента удлинения нужно легирование железом.

Благодаря значительному содержанию меди и наличию цинка, электрические свойства латуни превосходные. Из нее делают электроды для эрозионных станков.

Температуры плавления латуни находятся в пределах 855 – 965 для свинцовистых и 885 – 1070 оС для двухкомпонентных сплавов. Эта величина уменьшается с ростом содержания цинка.

Латуни, подвергающиеся обработке пластическим деформированием (прокатка, гибка, прессование, ковка, чеканка), бывают одно- (Л63, до 30% цинка) или двухфазными (40 – 45% Zn). Последняя категория (например, ЛС59-1) превосходно обрабатывается только в горячем виде, а 1-офазная – в холодном или нагретом состоянии. Чтобы снять остаточные напряжения внутри детали, повысить ее твердость и прочность, изделия после штамповки и подобной обработки подвергают термообработке (нагартовка) при температуре 240 – 260 оС.

Латунь по цвету напоминает бронзу. Но последняя притягивается к магниту, а латунь – практически нет. Кроме этого, у латуни большая плотность и, соответственно, заготовка из нее при одинаковой конфигурации тяжелее бронзовой. При нагреве латунных деталей до 600 – 650 оС (темно-красный оттенок) на их поверхности появляется пепельный окисел цинка, чего нет у бронзы. Латунь более пластична в ущерб износостойкости и прочности, которые у бронзы выше. А бронза лучше противостоит коррозии при контакте с соленой морской водой. В этих условиях с ней сравнима только оловянная латунь марки ЛО. Латунь на месте излома – светлая с мелкозернистым строением, бронза окрашена в темно-коричневые цвета и имеет крупные зерна.

Достоинствами деталей из латуни являются:

• Устойчивость к коррозионному разрушению, что проявляется при нахождении изделий в воздушной атмосфере, морской воде, большинстве органических и углекислот. Латунь более стойка к окислительным процессам, чем нержавеющая сталь.
• Податливость при обработке давлением свойственна для сплавов, не содержащих свинец. Это способствует их ковке и штамповке (с нагревом или без).
• Невысокая теплопроводность, поэтому при понижении температуры свойства изделий не изменяются.
• Отсутствует остаточная намагниченность по окончанию воздействия тока или электромагнитного поля. Поэтому такие детали (к примеру, из материала Л63А) не создают наводок и его применяют в устройствах с повышенной чувствительностью к помехам.

Латуни устойчивы в следующих средах (при нормальных температурах):

• воздух, т.ч. морской
• сухой пар при малых скоростях (кислород, углекислота и аммиак ускоряют коррозию)
• пресная вода (аммиак, сероводород, хлориды, кислоты ускоряют коррозию)
• в морской воде при небольших скоростях движения воды
• сухие газы-галогены
• антифризы, спирты, фреоны

Относительно устойчивы:

• щелочи без перемешивания

Латуни неустойчивы в следующих средах:

• влажный насыщенный пар при высоких скоростях
• рудничные воды
• окислительные растворы, хлориды
• минеральные кислоты
• сероводород
• жирные кислоты

Основными областями применения изделий из латуни являются химическая, авиационная и судостроительная промышленность, холодильное машиностроение, электротехника и энергетика (контакты, шины, силовые трансформаторы), производство высокоточных электронных приборов и датчиков. Используют латунь в быту для декорирования интерьера помещений, установки сантехнических приборов и производства мебели, при сборке акустических музыкальных инструментов, деревянных конструкций в строительстве, для изготовления информационных и рекламных табличек, сувениров.

Основными марками латуни, нашедшим широкое применение, считают:

• Двухкомпонентные (Л63, Л68, Л70 и т.д.).
• Многокомпонентные – алюминиевые (ЛА77-2, ЛА 85-0.5 и др.), кремнистые (ЛК80-3), марганцевые (ЛМц58-2), оловянные (ЛОК59-1-0.3, ЛО60-1), никелевые (ЛН65-5) и свинцовые (ЛС59-1, ЛС63-3).

К латуни, применяемой для производства крепежа, относят марку ЛС59-1. В составе этого многокомпонентного сплава до 60% меди; 42,2% цинка; 1,9% свинца и 0,75% примесей. Температура плавления равна 885…895 оС. Такая латунь отлично обрабатывается давлением, но используют ее в основном для изготовления деталей резанием. Свинец облегчит сверление, фрезеровку и точение заготовок.

В сортамент изделий из ЛС59-1 включен:

• Пруток различного сечения, проволока и профильный прокат.
• Полоса, плита, лист и круглая труба.

Состояние поставки заготовок – мягкое, полутвердое и твердое.

Эта латунь имеет превосходную износостойкость. Поэтому из нее делают направляющие к станкам и втулки подшипников скольжения. Но из-за повышенной хрупкости такой материал не стоек к ударам и не может использоваться для несущих элементов.

Для изготовления декоративной мебельной фурнитуры, заклепок и других крепежных изделий используют двухкомпонентную латунь Л63 (Cu – 65%, Zn – 38%) с температурой плавления до 910 оС.

Из нее производят листовой прокат, проволоку, трубы круглого сечения и разнообразный пруток. Благодаря однофазному строению кристаллической решетки этот сплав пластичнее других латуней и превосходно поддается деформированию по всем известным технологиям (волочение, вытяжка, штамповка и т.д.). Для сохранения приличной коррозионной стойкости детали из Л63, получаемые резанием, предварительно отжигают. Такие латунные изделия не окисляются в среде жидких и газообразных хладонов, других галогеносодержащих веществ, водных растворов антифриза и спирта, сухого водяного пара.

Применение

Благодаря высокой твёрдости, невысокой стоимости, отличной обрабатываемости на станках, коррозионной стойкости и антифрикционным свойствам, латунь ЛС59-1 успешно используется во всех видах производства. Из сплава массово выпускают различные заготовки. Из него производят: втулки, шестерни, поковки, колёса, трубы, крепежи. Это объясняется хорошей обрабатываемостью на станках. Также из сплава изготавливаются детали самих станков. Они не деформируются и не истираются во время эксплуатации.

Из латуни ЛС59-1 изготавливаются практически все виды проката: плита ЛС59-1, проволока ЛС59-1, круг ЛС59-1, лист ЛС59-1, пруток ЛС59-1.

Из сплава ЛС59-1 методом непрерывного литья делают дешевые трубные заготовки, стоимость которых значительно ниже прессованных. Также из сплава массово выпускают прессованные, полутвёрдые и твёрдые прутки. Нагартованные листы из ЛС59-1 являются одним из наиболее популярных видов проката из латуни. Они применяются в станкостроении. Также из сплава выпускаются листы в твёрдом, полутвёрдом и мягком состоянии. Из прутков, изготовленных из латуни ЛС59-1, при минимальных затратах производят различные мелкие и крупные детали, обладающие хорошими антифрикционными свойствами. Наибольшей популярностью пользуются прутки шестигранной и квадратной формы.

Автоматная многокомпонентная латунь ЛС59-1 имеет химический состав по ГОСТ 15527. ЛС59-1 на 57-60 % состоит из меди, 37,05-42,2 % цинка, 0,8-1,9 свинца и до 0,75 % примесей. Наряду со сплавом Л63 — ЛС59-1 обрёл наиболее широкое применение среди латуней обрабатываемых давлением. Согласно классификации, наш многокомпонентный сплав — обрабатываемый давлением, но на практике он применяется чаще в качестве автоматного сплава. Оба указанных материала обладают одинаковой тепло и электропроводностью, но легирование сплава ЛС59-1 свинцом позволяет применять его в качестве автоматного, и более эффективно обрабатывать резанием, с получением мелкой стружки.

Латунь сыпучка марка — Справочник металлиста

02.01.2018

Число видов бронз огромно. Изобретенный тысячи лет назад металл сегодня применяют в разных сферах производства. Некоторые марки сочетают в себе уникальные качества и иногда просто незаменимы. О том, что это за материал, пойдет речь в статье.

Латунь ЛС59-1: характеристики и состав сплава, ГОСТ

Латунь ЛС59-1 – это многокомпонентный медный сплав, химический состав которого оговаривает ГОСТ 15527-2004. Данный ГОСТ указывает, что в составе такого сплава может содержаться 57–60% меди, 37,05–42,2% цинка и 0,8–1,9% свинца. Другие химические элементы, присутствующие в сплаве ЛС59-1 в качестве примесей, могут содержаться в нем в количестве не более 0,75%.

Латунные чушки марки Л59-1 предназначены для последующей переработки

Хотя сплав данной марки относится к категории латуней, которые хорошо обрабатываются давлением, чаще всего изделия из него обрабатывают на скоростных металлорежущих станках. Из-за этого ЛС59-1 причисляют и к категории автоматных материалов. Характеристики латуни этой марки определяет свинец, который входит в ее состав в качестве легирующего элемента.

Ознакомиться с требованиями ГОСТ к латунным сплавам можно, скачав документ в формате pdf по ссылке ниже. ГОСТ 15527-2004 Сплавы медно-цинковые (латуни), обрабатываемые давлением. Марки Скачать

Механические свойства сплава ЛС59-1

Фазовое состояние сплава имеет малое количество вещества в b-фазе, а свинец составляет в нём отдельную фазу, поэтому он хорошо обрабатывается давлением и резанием. Тем не менее, по пластичность ЛС59-1 значительно уступает двусоставным сплавам и рекомендуется для обработки резанием. Из него выпускают:

• ленты , полосы и листы из латуни,
• профили,

Данный сплав обладает антифрикционными свойствами и может применяться при изготовлении мелких деталей, рассчитанных для работы при высоком трении, например, подшипников скольжения. Так как он обладает более высокой твёрдостью, чем простые сплавы, и стоек к истиранию, листовые заготовки из него возможно применять для изготовления направляющих элементов различных станков. Купить латунь ЛС59-1 можно в соответствующем разделе .

Беда всех многокомпонентных латуней заключается в излишней хрупкости, которая проявляется в особых условиях в виду многофазовой структуры материала. В рассматриваемом нами материале свинец образует отдельную фазу, что положительно сказывается на обрабатываемости деталей из него на станках, но так же делает материал более хрупким. Детали из ЛС59-1 с надрезами имеют склонность к надлому при высоком давлении, поэтому не могут быть использованы в качестве несущих элементов. А при высокой ударной нагрузке на заготовки из Л63, материал может покрыться трещинами, в виду его низкой ударной вязкости, поэтому он не подходит для ковки.

История

Изготовлением латуни занимались ещё в Древнем Риме, позже в Египте, Греции и Китае. Согласно информации представленной в СБИЕ, древние римляне изготавливали латунь сплавлением меди и минерала галлия в виде карбона ZnCO3. Чистота такого сплава была не велика, поэтому настоящая качественная латунь появилась значительно позже, когда в 1746 году Андреас Сигизмунд Магграф нашёл способ извлекать чистый цинк прокаливанием оксида цинка в реторте из огнеупорной глины без доступа воздуха, и конденсировать цинк в газовой фазе в рефрижераторе.

Слово цинк восходит к германскому zinke (зубец), вероятно это название связано с формой кристаллов сфалерита (цинковой обманки) из которой впоследствии стали добывать в промышленных масштабах цинк. Сфалерит имеет в составе сульфид цинка ZnS. Из него получают концентраты по пирометаллургической схеме. Сначала минерал измельчается, а затем помещается в аппарат для селективной флотации, где вместе с цинковым концентратом извлекаются другие концентраты. Далее концентраты цинка обогащаются и восстанавливаются обжигом в кипящем слое, и далее спеканием. Дистилляционный метод ныне не применяется, для получения чистого цинка. Наибольшее распространение получил в наше время гидрометаллургический способ получения Zn электролизом.

Коррозионная стойкость материала ЛС59-1

После обработки заготовок из латуни ЛС59-1

, материал не испытывает сильного напряжения, свинец образует отдельную фазу, по этой причине, он более устойчив к сезонным растрескиваниям, проявляющимся при повышении влажности и температуры окружающей среды, в чём превосходит Л68 и Л63.

В целом же наш многокомпонентный сплав устойчив к коррозии, при тех же условиях, как и большинство латуней. Его не следует применять в контакте с Fe, Al, Zn. Также он плохо проявляет себя:

• в насыщенном влажными парами воздухе, при высоком давлении,

• при контакте с жирными кислотами,

• в сероводороде,

• рудничных водах,

• минеральных кислотах,

• а также в окисленных растворах,

• и с хлоридами.

Устойчивость же к коррозии проявляется:

• в воздушной среде и при морском климате,

• в сухих парах,

• пресных водах,

• фреонах, спиртах, антифризах,

• солёной морской воде в малоподвижном состоянии.

А наличие в парах или воде избытка кислорода, аммиака или углекислоты негативно сказываются на коррозионной стойкости этого материала.

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.

Металлопрокат

Трубы по ГОСТ 494 из ЛС59-1 производятся прессованием. Кроме того широкий ассортимент продукции из этого материала производится по ГОСТ. Так как сплав имеет невысокие механические показатели для обработки давлением, хотя его и принято считать обрабатываемым давлением, из него изготавливают трубы по методы непрерывного литья. И стоимость их значительно ниже прессованных.

Холодно деформированная проволока общего назначения выпускается по ГОСТ 1066, и имеет квадратное, круглое или шестигранное сечение.

Нагартованные листы ЛС59-1 имеют высокую твёрдость и износостойкость, и как было сказано выше, применяются в станкостроении. Это один из наиболее популярных видов листового проката из латуни. Кроме того из ЛС59-1 выпускают листы в мягком, полутвёрдом, твёрдом состоянии.

Наибольшее применение обрели прутки ЛС59-1 шестигранной и квадратной формы. Это очень недорогой вид проката, который легко резать, и кроме того он имеет прочные рёбра. Благодаря этому, при минимальных затратах из прутков можно производить всевозможные мелкие и крупные детали с хорошими антифрикционными свойствами. Из этого сплава выпускаются тянутые и прессованные прутки в твёрдом, мягком или полутвёрдом состояниях.

Применение

Благодаря невысокой стоимости, высокой твёрдости, хорошей обрабатываемости на станках, антифрикционным свойствам и коррозионной стойкости ЛС59-1 широко применяется во всех видах производства. Из этого сплава массово выпускаются различные заготовки. Из него изготавливают шестерни, втулки, зубчатые колёса, поковки, крепёж, трубы. Массовость такого производства обеспечивает хорошая обрабатываемость на станках.

Кроме того, что из ЛС59-1 изготавливают детали на станках, из него изготавливают и элементы конструкций самих станков, в частности направляющие для движения кареток станков. Такие направляющие не деформируются и не истираются с течением времени. При этом стоимость таких изделий невелика.