Латунь л63: огляд, властивості, характеристики та особливості

Багато людей часто помічали блискучі ручки на міжкімнатних дверях, золотисті люстри або свічники. Всі ці елементи виготовлені зі сплаву, який називається латунь. У цій статті детальніше розглянемо його властивості та характеристики, звертаючи особливу увагу на марку Л63.

Що таке латунь?

Латунь-це один з двох відомих мідних сплавів (другий - бронза). Його основою є мідь, в якій розчиняється Різне кількості цинку. Як відомо, мідь має гранецентрированную кубічну кристалічну решітку (ГЦК). У свою чергу, чистий цинк утворює гексагональну щільно упаковану структуру (HCP). Обидві решітки є несумісними, тому в разі рівних атомних концентрацій цинку і міді можуть утворитися так звані подвійні латуні. Вони характеризуються одночасним існуванням двох фаз (ГЦК і ГПУ твердих розчинів).

Якщо звернути увагу на таблицю Д. І. Менделєєва, то можна помітити, що цинк в ній знаходиться під номером 30, а мідь-під номером 29. Така близькість позицій елементів в періодичній таблиці говорить про те, що вони мають близькі атомні радіуси. Цей факт дозволяє, незважаючи на різні кристалічні решітки, утворювати однофазні тверді розчини, коли вміст міді в сплаві перевищує 13,5%, що видно з представленої фазової діаграми Zn-Cu.

Таким чином, якщо мідь є основним компонентом, то при рівноважних умовах існує всього одна фаза-твердий розчин цинку в ГЦК міді.

Марка латуні Л63

Це один з найпоширеніших сплавів, який відливається в нашій країні. Зрозуміти, що означають буква і цифри в назві марки, нескладно: "Л" - це власне латунь, цифра 63 вказує на процентний вміст основного компонента, тобто міді. Насправді реальність може трохи відрізнятися від зазначеної цифри. Так, в складі латуні Л63 кількість міді коливається від 62% до 65 %, А цинку в сплаві міститься від 34,2 % до 37,5 %.

Практично всі латуні добре механічно обробляються при низьких (кімнатних) температурах. Розглянута марка не є винятком. Завдяки відмінним механічним властивостям з неї виготовляють широкий асортимент деталей, включаючи тонкі листи, труби і прути різної товщини.

Слід також згадати, що продукт розглянутої марки легко полірується, тому багато виробів біжутерії, виготовлені з нього, мають золотистий колір і блискучий відтінок.

Одним з важливих переваг латуні Л63 є її відносна дешевизна в порівнянні з іншими сплавами, що містять більшу кількість міді.

Характеристики Л63

Як відомо, чиста мідь є досить м`яким матеріалом. Її межа міцності на зріз становить 210 МПа. Заміна однієї третини атомів міді в ГЦК-решітці на атоми цинку, а також певна термічна обробка латуні призводять до підвищення її механічної міцності на зріз до 240 МПа.

Ще однією перевагою характеристик латуні Л63 перед властивостями міді є її більш висока твердість при збереженні пластичності. Відзначимо, що в разі неправильної обробки, наприклад при недостатньому відпалі, в продукті розглянутої марки можуть з`являтися другі фази на основі цинку. Двофазна латунь призводить до значного погіршення механічних і технологічна властивість. Зокрема, сплав стає крихким і практично втрачає свої пластичні характеристики.

Відмінністю латуні від інших металів є відсутність іскроутворення при механічних ударах. Це властивість дозволяє використовувати Л63 у виробництві тар для зберігання і транспортування легкозаймистих речовин.

Якщо говорити про недоліки даної марки в порівнянні з чистою міддю, то слід згадати невелике зниження ударної в`язкості. Крім того, латунь Л63 є поганим провідником електрики і тепла.

Питома вага сплаву

Нагадаємо, що щільністю називається величина, рівна відношенню маси тіла до обсягу, який воно займає в просторі. Обчислюється щільність за наступною формулою:

ρ = m/V.

У разі багатокомпонентних сплавів, в яких відбувається просте змішання хімічних елементів з низькою ентальпією освіти, можна використовувати наступну формулу для визначення їх щільності:

ρ = ∑_im_i/∑_i(m_i/ρ_i).

Де m_i і ρ_i - маса і щільність i-го компонента в суміші.

З використанням записаної формули можна розрахувати питому вагу латуні Л63. Якщо вираз для ρ записати для двох компонентів, то ми отримаємо наступне рівність:

ρ = ρ_zn*ρ_cu/(ρ_zn + x*(ρ_cu-ρ_zn)), де x = m_zn/(m_zn+m_cu).

Параметр x відображає масову частку цинку в сплаві. Оскільки маси атомів компонентів латуні близькі, то можна вважати, що масова частка дорівнює атомній. Якщо для прикладу взяти склад 63 % Cu і 37% Zn і врахувати, що ρ_cu = 8960 кг / м³ і ρ_zn = 7140 кг / м³, то отримуємо значення ρ = 8188 кг / м³.

Звертаючись до експериментального значення щільності латуні Л63, бачимо, що вона відповідає 8440 кг / м³ при кімнатній температурі. Розбіжність з теоретичним результатом пов`язана з двома основними факторами:

• при утворенні сплаву існує деяка негативна ентальпія змішування компонентів;
• у ньому містяться домішки більш важких металів.

Особливості термічної обробки і корозійна стійкість

Розглянутий продукт плавиться при температурі 906^oC. В інтервалі від 750^oC до 880^oЗ він все ще проявляє хорошу пластичність, тому може бути оброблений механічно. Важливим етапом виробництва сплаву Л63 є Відпал, який виконується в інтервалі 550-650^oC. В результаті цієї обробки відбуваються два основних процесу:

• знімаються механічні напруги;
• розчиняються метастабільні фази з утворенням однофазної структури.

Наявність механічних напруг є вкрай небажаним для Л63. Відомо, що добавка цинку до міді призводить до значного поліпшення її корозійної стійкості, тому всі латуні є досить хімічно пасивними сплавами. Руйнуються вони з часом тільки в агресивних середовищах, наприклад в хлорних і азотних кислотах. Однак наявність напружень в структурах з латуні значно погіршує їх корозійну стійкість.

Через утворення вищезгаданих напружень не рекомендується піддавати вироби з Л63 швидкої різанні.

Галузь застосування

Розглянута марка латуні широко застосовується для виготовлення стрічок, прутів, листів і труб. Зі сплаву виготовляють також дріт, яку використовують для заклепок.

Підводячи підсумок, слід сказати, що Л63 застосовується скрізь, де необхідно проводити значні холодні деформації при виробництві деталей. З неї виготовляють муфти, цистерни і різні декоративні елементи.