Латуни и томпаки

Технические сплавы меди с цинком называются латунями. Латунь с содержанием цинка 10%, остальное медь, называют томпак, а сплавы меди с 1А—20% Zn — полутомпак.

Различают латуни простые — двойные сплавы меди с цинком и с некоторыми примесями, не имеющими существенного значения, и сложные — легированные, которые содержат в своем составе ряд элементов, оказывающих существенное влияние на свойства сплава.

Диаграмма состояния системы Си—Zn показана на рис. 8.2. В этой системе практический интерес представляет область одного твердого раствора a (Zn в Си) и следующая за ней область, в которой встречаются две фазы (а + (3) или (3'. Поэтому латуни по химическому составу и структуре разделяют на однофазные (а-латуни) и двухфазные (а + (3').

Граница между ними — предел растворимости Zn в Си — 39%.

P-фаза представляет собой твердый раствор на базе электронного соединения CuZn и имеет решетку объемно центрированного куба (отличную от Си и Zn).

При температуре выше 453—470°С P-фаза является неупорядоченным твердым раствором. При 453—470°С происходит упорядочение расположения атомов меди и цинка в кристаллической решетке центрированного куба (на каждый атом Си приходится атом Zn). Упорядоченный твердый раствор обозначен Р'.

(3-фаза распространяется на область содержания Zn от 46 до 50%. CuZn может растворять в себе и медь, и цинк.

у-фаза — твердый раствор на базе электронного соединения Cu₅Zn₈. Он хрупок, поэтому сплавы меди с цинком, содержащие у-фазу, применения не находят.

Рис. 7.2. Диаграмма состояния Си—Zn.

Практическое применение находят латуни с содержанием Zn не более 45—47%. Таким образом, применение имеют только два типа латуней: а-латуни с содержанием Zn до 39% и (а + |3')-латуни с содержанием Zn от 39 до 47%. При содержании цинка более 50% в сплавах может быть е-фаза — твердый раствор на базе электронного соединения CuZn₃; р-фаза — твердый раствор меди в цинке.

В ювелирном деле латуни используют для изготовления украшений и посуды. Например, сплавы золота 585-й пробы имитируют латунью ЛАМц66−4-3. В ряде остальных случаев используют многокомпонентные латуни.

В состав многокомпонентной латуни вводят такие элементы, как олово, кремний, алюминий, никель и др. Основная цель — повысить литейные свойства латуни.

Олово. При содержании олова до 2,0—2,5% оно не оказывает влияния на жидкотекучесть. Улучшает механически свойства в области твердого раствора, повышает коррозионную стойкость.

Кремний. Увеличивает жидкотекучесть, уменьшает испарение цинка при плавке и литье. Улучшает обрабатываемость резанием, паяемость. Увеличивает прочностные свойства, твердость.

Алюминий. Повышает жидкотекучесть, качество поверхности отливок, увеличивает коррозионную стойкость. Улучшает механические свойства. Сильно уменьшает растворимость цинка. Уменьшает испарение цинка при плавке и литье.

Марганец. Несколько снижает жидкотекучесть, повышает коррозионную стойкость и механические свойства.

Никель. Добавки 1,0—1,5% Ni улучшают жидкотекучесть, измельчают зерно; при содержании 2% жидкотекучесть ухудшается. Увеличивает коррозионную стойкость.

В табл. 8.2 приведены химический и фазовый составы латуней с высокими декоративными свойствами.

Таблица 8.2

Химический и фазовый состав латуней с высокими декоративными свойствами (содержание железа — 0,8—1,5% (по массе)).

В группу латуней входит томпак (90% меди, цинк — остальное); если сплавы содержат от 79 до 86% меди, то их называют полутомпаками. Они имеют желтоватый цвет и по свойствам близки к меди.

Томпак используют для изготовления различных ювелирных изделий с соответствующим защитным и декоративным покрытием.