Латунь на складе «М-Комплект»
(044)490-04-88 (063)717-67-74


Марки и химический состав латуни

диаграмми состояния медь-цинк
Диаграмма состояния системы Cu-Zn и температурные интервалы:1 - нагрева под обработку давлением; 2 - рекристаллизационного отжига; 3 - отжига для уменьшения остаточных напряжений

Состав простых латуней

Двойные латуни - это сплав меди и цинка, в котором остальные элементы содержатся в качестве примесей. В составе латуни содержание цинка по массе не превышает 40 %, а минимальное его количество - 4 %. Двойные латуни - это преимущественно сплавы с α-структурой (Л96, Л90, Л85, Л68 и др.), которая имеет ГЦК решетку. Кроме α-твердого раствора, медь с цинком образуют ряд промежуточных фаз: β, γ и др. Ближайшая к меди промежуточная β-фаза — это твердый раствор на основе соединения CuZn с ОЦК решеткой. Высокотемпературная β-фаза достаточно пластична, поэтому многие марки латуней при горячей деформации нагревают в однофазную β-область. При понижении температуры до 454°—468°С и в зависимости от концентрации легирующего цинка происходит переход β-фазы в более хрупкую и твердую β'-фазу. γ-фаза представляет собой твердый раствор на основе соединения Cu5Zn8, отличается очень высокой хрупкостью и ее нахождение в конструкционных сплавах меди не допускается.

Фазовый состав двухкомпонентных (простых) латуней

В структуре однофазных латуней, в которых содержание цинка близко к пределу растворимости цинка в твердом растворе меди 39%, присутствует небольшое количество неравновесной β-фазы из-за медленно протекающих диффузионных процессов в медно-цинковых сплавах при низких температурах. Такое количество включения β-фазы не оказывают заметного влияния на свойства α-латуней. По механическим и технологическим свойствам двухфазные простые латуни относятся к однофазным α-латуням.

Влияние примесей на свойства

Примеси не являются основными легирующими элементами простых латуней, но они влияют на свойства сплавов. Получить сплав без примесных атомов практически невозможно, т. к. посторонние элементы содержатся в сырье для производства меди и цинка. Сверхчистые металлы имеют высокую стоимость и их применение узкоспециализированно и не оправдано для массового производства. Количество примесей контролируется стандартами, что гарантирует механические и технологические свойства марочных сплавов меди.

Отрицательно влияют на свойства латуней легкоплавкие примеси, которые ограниченно растворяются в медно-цинковых сплавах. Легкоплавкие включения в составе латуни выделяются по границам зерен и ухудшают пластические свойства при горячей деформации. Однофазные α-латуни наиболее чувствительны к таким примесям.

Примеси, которые не образуют самостоятельных фаз, не влияют отрицательно на механические и технологические свойства латуней.

  • Алюминий находится полностью в твердом растворе и как примесь не ухудшает свойства латуней. Малые добавки алюминия при плавке образуют на поверхности расплава защитную пленку из оксида алюминия. Это препятствует испарению и угару цинка.
  • Никель и марганец в малых концентрациях входят в твердый раствор и слабо влияют на физические, механические и технологические свойства латуней. Никель поднимает температуру рекристаллизации латуней.
  • Железо при комнатной температуре имеет низкую растворимость в медно-цинковом твердом растворе и образует в латунях самостоятельную γFe-фазу. Эта ферромагнитная фаза существенно изменяет магнитные свойства латуней. В составе антимагнитной латуни концентрация железа не превышает 0,03 %. Железо повышает прочностные и технологические качества сплавов, т. к. затрудняет рекристаллизацию и измельчает зерно.
  • Кремний — примесь, которая входит в твердый раствор. Кремний улучшает пайку и сварку латуней, повышает стойкость к коррозионнму растрескиванию.
  • Висмут требует особого контроля, он не растворяется в латунях сплавах в твердом состоянии и создает легкоплавкую эвтектику на границах зерен, которая состоит из чистого висмута. Висмут провоцирует горячеломкость латуней, оказыва более сильное влияние на однофазные. Его концентрация в латунях лимитировано 0,002—0,003%
  • Свинец слабо растворим в медно-цинковых сплавах в твердом состоянии и при затвердевании выделяется в элементарном виде на границах зерен в форме мелких частиц сферической формы. Примеси свинца ухудшают пластичность α-латуней при повышенных температурах. Свинец провоцирует горячеломкость, особенно однофазных латуней, поэтому содержание свинца в двойных α-сплавах не превышает 0,03 %. Добавки свинца в состав латуни улучшают обрабатываемость резанием.
  • Сурьма — вредная примесь в медно-цинковых сплавах. Она ухудшает технологическую пластичность при горячей и холодной обработках давлением. Концентрации сурьмы до 0,1% в двухфазных латунях препятствуют обесцинкованию.
  • Мышьяк растворяется в твердой меди до 5%по массе при температуре 25°С, но в медно-цинковом твердом растворе его растворимость не более 0,1%. Хрупкая промежуточная фаза As2Zn образуется при концентрация мышьяка более 0,5%, Эта фаза выделяется в виде прослоек на границах зерен, что приводит к ломкости латуней. Мышьяк в малых количествах 0,025—0,06 % при микродобавках защищает латуни от коррозионного растрескивания и обесцинкования в морской воде.
  • Фосфор малорастворим в медно-цинковых сплавах при затвердевании. В твердом растворе фосфор образует промежуточную фазу, которая повышает твердость и сильно снижает пластические свойства латуней. Небольшие количества фосфора повышают механические свойства латуней и уменьшают диаметр зерен отливок. Скорость роста зерен в деформированных латунях увеличивается из-за фосфора во время рекристаллизацонного отжига. Медно-цинковые сплавы не нуждаются в раскислении фосфором, т. к. цинк — более сильный раскислитель, чем фосфор В промышленных марках латуней содержание фосфора не превышает 0,0050,01 %

Химический состав простых (двойных) латуней
Марка Массовая доля, % Плот­ность,
г/см3
Фазовый
состав
Пример
применения
Элемент Сумма
прочих
элементов
Сu
медь
РЬ
свинец
Fe
железо
Sb
сурьма
Bi
висмут
Р
фосфор
Zn
цинк
  1. Ост. - Ост. цинк Zn
  2. В латуни марки Л68, предназначенной для изготовления изделий специального назначения, массовая доля элементов не должна быть более: железа – 0,07%, сурьмы – 0,002%, фосфора – 0,005%, мышьяка – 0,005%, серы – 0,002% (сумма прочих элементов – 0,2%).
  3. В латунях марок Л96, Л90, Л80, Л70, Л68, Л63, Л60 допускается массовая доля никеля до 0,3% за счет массовой доли меди, которую не учитывают в сумме прочих элементов.
  4. В латунях всех марок по согласованию с потребителем можно определять массовую долю олова, алюминия, марганца и кремния, значения которых учитывают в сумме прочих элементов.
  5. В латуни марки Л70, применяемой для производства конденсаторных труб и теплообменников, допускается массовая доля мышьяка до 0,06 % за счет массовой доли меди, которую не учитывают в сумме прочих элементов.
  6. В латуни марки Л63, применяемой в пищевой промышленности, массовая доля свинца не должна быть более 0,05%.
  7. Для антимагнитных сплавов массовая доля железа не должна быть более 0,03%.
  8. Расчетная плотность указана для расчета справочной теоретической массы изделий.
  9. Знак «–» обозначает, что данный элемент не нормируется и входит в сумму прочих элементов.
  10. Примеси не должны превышать концентрации, указанные в таблице
  11. Примеси, не указанные в таблице, учитывают в сумме прочих элементов, перечень которых определяют согласованием между потребителем и изготовителем.
Л96 95,0–97,0 0,03 0,1 0.005 0,002 0,01 Ост. 0,2 8,9 α
Листы, ленты, полосы, трубы, прутки, проволока для деталей в электротехнике, для медалей и значков
Л90 88,0–91,0 0,03 0,1 0,005 0,002 0,01 Ост. 0,2 8,7 α
Л85 84,0–86,0 0,03 0,1 0,005 0,002 0,01 Ост. 0,3 8,7 α
Л80 79,0–81,0 0,03 0,1 0,005 0,002 0,01 Ост. 0,3 8,7 α
Листы, ленты, полосы, проволока, художественные изделия, сильфоны, манометрические трубки, гибкие шланги, музыкальные инструменты
Л70 69,0–
71,0
0,05 0,07 0,002 0,002 Ост. 0,2 8,5 α
Радиаторные ленты, полосы, трубы, теплообменники, музыкальные инструменты, детали, получаемые глубокой вытяжкой
Л68 67,0–70,0 0,03 0,1 0,005 0,002 0,01 Ост. 0,3 8,5 α
Проволочные сетки, радиаторные ленты, трубы для теплообменников, детали, получаемые глубокой вытяжкой
Л63 62,0–65,0 0,07 0,2 0,005 0,002 0,01 Ост. 0,5 8,5 α+β
Листы, ленты, полосы, трубы, прутки, фольга, проволока, детали, получаемые глубокой вытяжкой
Л60 59,0–62,0 0,3 0,2 0,01 0,003 0,01 Ост. 1,0 8,4 α+β
Трубные доски в холодильных установках, штампованные детали, фурнитура

Состав специальных латуней

В специальные, многокомпонентные латуни к основному легирующему элементу цинку для улучшения свойств сплава добавляют алюминий, марганец, железо, никель, кремний, Ni, Si, Sn, Pb, As. В состав сплава вводят один или несколько перечисленных элементов совместно. Содержание каждого элемента не превышает 1—3 %.

Для чего в медно-цинковые сплавы — латуни вводят помимо цинка другие легирующие элементы:

  1. повышение механических (прочностных) свойств;
  2. улучшение коррозионной стойкости;
  3. повышение стойкости при кавитации, антифрикционных свойств, обрабатываемости резанием

Легирующие элементы Al, Sn, Si, Mn, Ni растворяются в α и β фазах латуней, повышают прочность и твердость латуни, но уменьшают пластичность и вязкость. Алюминий и олово сильнее упрочняют латуни, чем кремний и марганец. Свинец снижает прочность латуней. Комплексное легирование несколькими элементами наибольше упрочняет медно-цинковые сплавы, но уменьшает относительное удлинение по сравнению с двойными сплавами системы Cu-Zn. Добавки железа и марганца до 2—3 %, которые повышают пластичность специальных латуней. Комплексное легирование латуней сохраняет хорошую обрабатываемость давлением при высоких температурах и несколько худшую при низких. Легирующие элементы Al, Mn, Si, Ni увеличивают коррозионную стойкость латуней, а никель повышает стойкость к коррозионному растрескиванию.

Ферромагнитная фаза с железом γFe кристализируется в специальных латунях ЛАЖ-1-1 и ЛЖМц59-1-1 и создает дополнительные центры кристаллизации. Такие сплавы образуют мелкозернистую литую структуру. Частицы γFe-фазы препятствуют росту зерна при рекристаллизационном отжиге после пластической деформаци. Это свойство используют для получения мелкозернистой структуры деформированных полуфабрикатов.

Свинец практически не растворяется в медной основе латуней и располагается в виде дисперсных частиц в объеме и на границах зерен . Свинцовые латуни ЛС74-3, ЛС63-3, ЛС59-1 и др. отлично обрабатываются резанием и образуют сыпучую стружку. Свинец улучшает антифрикционные свойства многокомпонентных латуней.

Влияние легирующих элементов на фазовые границы. Коэффициенты Гийе

Легирующие элементы в многокомпонентных латунях смещают границы между фазовыми областями α и α+β (39 % Zn) при темперетурах от 450°С и ниже в двойной системе Cu-Zn . Границы двухфазной области α+β' в системе Cu-Zn почти на меняют полжения при понижении температуры. Положение границы α/(α+β') при 450°С соответствует 39% концентрация Zn, а межфазной границы (α+β')/ β' — 46% Zn. По положению этих границ оценивают фазовый состава многокомпонентных латуней. Для этого вводят коэффициент Гийе замены цинка в формулу латуни. Гийе установил, что влияние легирующих элементов на фазовый состав аналогично увеличению или уменьшению концентрации цинка. Коэффициент Гийе показывает, какому содержанию цинка соответствует 1%по массе легирующего элемента степени изменения на фазового состава латуни.

Коэффициенты Гийе
Si Al Sn Pb Fe Mn Ni
10...12 >4...6 2 1 0,9 0,5 -1,4

Формула для определения кажущегося по структуре содержания цинка X:

[(A+Σkici)/(A+B+Σkici)]100%
  • А - содержание цинка в сплаве
  • В - содержание меди
  • ci — концентрация i-го элемента, вводимого в латунь
  • ki — коэффициент Гийе для i-го легирующего элемента.

Изотермы растворимости легирующих элементов в латуни
Изотерма растворимости легирующих элементов в α-латуни при температуре 450°C

Только никель повышает растворимость цинка в меди. Увеличении содержания никеля в (α + β)-лaтyни уменьшает количество β-фазы, при достаточно высоком содержании Ni сплав становится однофазной α-латунью. Отальные легирующие элементы снижают растворимость цинка в меди и сдвигают границу между фазовыми областями в сторону более низкого содержания цинка. Кремний и алюминий силнее всего снижают растворимость цинка в меди и увеличивают количество β-фазы в специальных латунях. Когда концентрация расчетного цинка в составе латуни 46 % и больше, специальная латунь приобретает однофазную β'-структуру . Железо и свинец не растворимы в медно-цинковых сплавах в твердом состоянии, поэтому коэффициенты Гийе для этих металлов близки к единице, а линии, разделяющие фазовые области , соответствуют границе раздела двухфазных областей с трехфазными: α+γFe/α+β+γFe и α+Pb/α+β+Pb

Химический состав свинцовых латуней
Марка Массовая доля, % Расчетная
плотность,
г/см3
Сор­тамент
Элемент Сумма
прочих
элементов
Сu Рb Fe Sn Ni Al Si Sb Bi P Zn
  1. Ост. - Ост. цинк Zn
  2. В свинцовых латунях допускается массовая доля никеля не более 0,5 %, в латунях марок ЛС59 - 1, ЛС59 - 1В, ЛС58 - 2 и ЛС58 - 3 - не более 1% за счет массовой доли меди, которую не учитывают в общей сумме прочих элементов.
  3. В латуни марки ЛС59 - 1 сумма элементов олова и кремния должна быть не более 0,5%.
  4. В латунях всех марок можно определять массовую долю олова, алюминия, марганца и кремния.
  5. В латуни марки ЛС58 - 2 массовая доля сурьмы при изготовлении прутков допускается не более 0,1%.
  6. Расчетная плотность указана для расчета справочной теоретической массы изделий.
  7. Знак « - » обозначает, что данный элемент не нормируется и входит в сумму прочих элементов.
  8. Примеси не должны превышать концентрации, указанные в таблице
  9. Примеси, не указанные в таблице, учитывают в сумме прочих элементов, перечень которых определяют согласованием между потребителем и изготовителем.
ЛС 74 - 3 72,0 - 75,0 2,4 - 3,0 0,1 - - - - 0,005 0,002 0,01 Ост. 0,25 8,5 Ленты, полосы, прутки
ЛС 64 - 2 63,0 - 66,0 1,5 - 2,0 0,1 - - - - 0,005 0,002 0,01 Ост. 0,3
ЛС 63 - 3 62,0 - 65,0 2,4 - 3,0 0,1 0,10 - - - 0,005 0,002 0,01 Ост. 0,25 8,5 Ленты, полосы, прутки, проволока
ЛС 59 - 1В 57,0 - 61,0 0,8 - 1,9 0,5 - - - - 0,01 0,003 0,02 Ост. 1,5 8,4 Прутки
ЛС 59 - 1 57,0 - 60,0 0,8 - 1,9 0,5 0,3 - - - 0,01 0,003 0,02 Ост. 0,75 8,4 Листы, ленты, полосы, прутки, профили, трубы, проволока, поковки
ЛС 58 - 2 57,0 - 60,0 1,0 - 3,0 0,7 1,0 0,6 0,3 0,3 0,01 - - Ост. 0,3 8,4 Полосы, прутки, проволока
ЛС 58 - 3 57,0 - 59,0 2,5 - 3,5 0,5 0,4 0,5 0,1 - - - - Ост. 0,2 8,45 Прутки
ЛС 59 - 2 57,0 - 59,0 1,5 - 2,5 0,4 0,3 0,4 0,1 - - - - Ост. 0,2 8,4 Прутки
ЛЖС 58 - 1 - 1 56,0 - 58,0 0,7 - 1,3 0,7 - 1,3 - - - - 0,01 0,003 0,02 Ост. 0,5 8,4 Прутки

Химический состав сложнолегированных латуней ГОСТ 15527
Марка Массовая доля, % Плот­ность
г/см3
Элемент Сумма
прочих
Сu
Аl As Fe
Мn Ni Si Sn Р
B
РЬ
Sb Bi
Zn
  1. Ост. - Ост. цинк Zn
  2. В сложно легированных латунях, кроме марок ЛАН59 - 3 - 2, Л75мк, ЛА77 - 2у, допускается массовая доля никеля до 0,5%, которая не входит в общую сумму прочих элементов, а засчитывается в счет массовой доли меди.
  3. В латуни марки ЛМц58 - 2 по требованию потребителя массовую долю марганца устанавливают в пределах 3,0% - 4,0%.
  4. В латунях всех марок по согласованию с потребителем можно определять содержание олова, алюминия и марганца.
  5. В латуни марки ЛА77 - 2у массовая доля железа менее 0,03 % не является браковочным признаком.
  6. В латуни марки ЛАМш77 - 2 - 0,04 суммарная массовая доля фосфора и мышьяка не должна быть более 0,04 %.
  7. Изготовление латуни марки ЛОМш70 - 1 - 0,04 допускается без массовой доли мышьяка.
  8. Расчетная плотность указана для расчета справочной теоретической массы изделий по ГОСТи может отличаться в других справочниках.
  9. Знак « - » обозначает, что данный элемент не нормируется и входит в сумму прочих элементов.
  10. Примеси не должны превышать концентрации, указанные в таблице
  11. Примеси, не  указанные в таблице, учитывают в общей сумме прочих элементов, перечень которых определяют согласованием между потребителем и изготовителем
ЛО90 - 1 88,0 - 91,0 - - 0,1 - - - 0,2 - 0,7 0,01 - 0,03 0,005 0,002 Ост. 0,2 8,4
ЛО70 - 1 69,0 - 71,0 - - 0,07 - - - 1,0 - 1,5 0,01 - 0,07 0,005 0,002 Ост. 0,3 8,4
ЛОМш
70 - 1 - 0,05
69,0 - 71,0 - 0,02 -
0,06
0,1 - - - 1,0 - 1,5 0,01 - 0,07 0,005 0,002 Ост. 0,3 8,4
ЛОМш
70 - 1 - 0,04
69,0 - 71,0 - 0,02 - 0,04 0,07 - - - 1,0 - 1,5 0,01 - 0,07 0,005 0,002 Ост. 0,3 8,4
Л062 - 1 61,0 - 63,0 - - 0,10 - - - 0,7 - 1,1 0,01 - 0,10 0,005 0,002 Ост. 0,3 8,4
ЛКБ062 -
0,2 - 0,04 - 0,5
60,5 - 63,5 0,05 - 0,15 - - 0,1 - 0,3 0,3 - 0,7 - 0,03
- 0,10
0,08 - - Ост. 0,5 8,4
ЛО60 - 1 59,0 - 61,0 - - 0,1 - - - 1,0 - 1,5 0,01 - 0,03 0,005 0,002 Ост. 1,0 8,4
ЛОК
59 - 1 - 0,3
58,0 - 60,0 - 0,01 0,15 - - 0,2 - 0,4 0,7 - 1,1 0,01 - 0,1 0,01 0,003 Ост. 0,3 8,4
ЛАМш 77 - 2 - 0,05 76,0 - 79,0 1,7 -
2,5
0,020 -
0,06
0,1 - - - - 0,01 - 0,07 0,005 0,002 Ост. 0,3 8,4
ЛАМш 77 - 2 - 0,04 76,0 - 79,0 1,7 - 2,5 0,02 - 0,04 0,1 - - - - 0,01 - 0,07 0,005 0,002 Ост. 0,3 8,4
ЛА77 - 2 76,0 - 79,0 1,7 - 2,5 - 0,07 - - - - 0,01 - 0,07 0,005 0,002 Ост. 0,3 8,3
ЛА77 - 2у 76,0 - 79,0 1,7 - 2,5 - 0,03 - 0,10 0,03 - 0,3 0,3 - 1,0 0,03 - 0,2 - 0,005 -
0,02
- 0,07 0,005 0,002 Ост. 0,1 8,3
ЛАНКМц
75 - 2 - 2,5
- 0,5 - 0,5
73,0 - 76,0 1,6 - 2,2 - 0,1 0,3 - 0,7 2,0 - 3,0 0,3 - 0,7 - 0,01 - 0,05 0,005 0,002 Ост. 0,5 8,3
ЛК75В 71,0 - 78,0 - - - - - 0,25 - 0,5 0,05 - - 0,07 - - Ост. 1,4 8,4
Л75мк 70,0 - 76,0 - - 0,03 - 0,06 0,05 - 0,15 0,1 - 0,25 0,25 - 0,5 - 0,005 -
0,02
- 0,07 0,005 0,002 Ост. 0,1 8,4
ЛМш 68 - 0,05 67,0 - 70,0 - 0,02 - 0,06 0,1 - - - - 0,01 - 0,03 0,005 0,002 Ост. 0,3 8,4
ЛК62 - 0,5 60,5 - 63,5 - - 0,15 - - 0,3 - 0,7 - - - 0,08 0,005 0,002 Ост. 0,5 8,4
ЛАЖ
60 - 1 - 1
58,0 - 61,0 0,7 - 1,5 - 0,75 - 1,50 0,1 - 0,6 - - - 0,01 - 0,40 0,005 0,002 Ост. 0,7 8,3
ЛАН
59 - 3 - 2
57,0 - 60,0 2,5 - 3,5 - 0,5 - 2,0 - 3,0 - - 0,01 - 0,1 0,005 0,003 Ост. 0,9 8,2
ЛЖМц
59 - 1 - 1
57,0 - 60,0 0,1 - 0,4 - 0,6 - 1,2 0,5 - 0,8 - - 0,3 - 0,7 0,01 - 0,2 0,01 0,003 Ост. 0,3 8,3
ЛМц58 - 2 57,0 - 60,0 - - 0,5 1,0 - 2,0 - - - 0,01 - 0,1 0,005 0,002 Ост. 1,2 8,3