Основные свойства латуни, которые необходимо знать перед обработкой

Латунь является популярным сплавом в повседневном производстве, поскольку она обладает лучшими механическими свойствами, коррозионной стойкостью и способностью к формовке. Латунь, состоящая в основном из меди и цинка, может быть разработана путем изменения ее состава для достижения различных физических и химических свойств. В этой статье мы дадим полный обзор наиболее важных свойств латуни, таких как прочность, электро- и теплопроводность, коррозионная стойкость, чтобы вы могли изучить этот важный инженерный материал.

Что такое латунь?

Латунь - один из самых распространенных металлических сплавов в производстве. Она состоит в основном из меди и цинка, этот металл предпочитают дизайнеры за его легкость в обработке, устойчивость к коррозии и четкий, полированный вид. Латунь создается путем тщательного плавления меди и цинка в правильной смеси, обычно 55-95% меди и 5-45% цинка, в зависимости от того, какие свойства вы хотите получить. Процесс производства латуни начинается с расплавления меди в печи до температуры около 1050°C, а затем добавляется цинк, температура плавления которого гораздо ниже - около 420°C. Эти два компонента хорошо перемешиваются, чтобы получить равномерную смесь, иногда добавляется щепотка свинца или олова для придания таких качеств, как обрабатываемость или твердость. После смешивания смесь разливают в слитки или заготовки с помощью форм, дают ей остыть и подготавливают к прокатке, экструзии или механической обработке.

Цвет латуни

Ярко-желтый или похожий на золото внешний вид латуни - это не только вопрос эстетики, но и практичности.

Этот цвет также определяется точным соотношением меди и цинка в сплаве: более высокое содержание меди придает латуни красноватый оттенок, а более высокое содержание цинка - более бледный, серебристо-желтый цвет. В процессе производства такие процессы, как литье, экструзия или механическая обработка, обнажают новые поверхности сплава и демонстрируют присущий ему металлический блеск. Дальнейшая обработка поверхности, такая как полировка или шлифовка, осветляет ее и затемняет золотистый цвет.

Распространенные марки латуни, используемые для обработки

Существует несколько распространенных марок латуни, используемых в механической обработке, и наиболее распространенными являются C26000, C27400, C28000 и C36000, каждая из которых имеет свой состав и свойства и хорошо подходит для конкретных видов обработки.

Латунь C26000

C26000, или патронная латунь, содержит примерно 70% меди и 30% цинка и обладает превосходным сочетанием пластичности, коррозионной стойкости и прочности, особенно во влажной среде. Благодаря своей пластичности она подходит для холодной обработки и производства таких изделий, как гильзы для боеприпасов, сердечники автомобильных радиаторов и фурнитура, хотя по сравнению со свинцовой латунью ее обрабатываемость оставляет желать лучшего.

Латунь C27400

C27400, или желтая латунь, содержит около 63% меди и 37% цинка, обладает отличной обрабатываемостью и экономичностью за счет повышенного содержания цинка, что снижает стоимость материала. Она подходит для изготовления сантехнических фитингов, труб и недорогих метизов, где требуется умеренная прочность и удовлетворительная коррозионная стойкость.

Латунь C28000

Металл C28000, который также называют металлом Мунца, содержит около 60% меди и 40% цинка и обеспечивает большую прочность и лучшую коррозионную стойкость при работе в морских условиях. Он хорошо поддается обработке и используется в архитектурных панелях, морской фурнитуре и структурных компонентах, где требуется прочность.

Латунь C36000

Латунь C36000 или латунь свободной резки содержит 61,5% меди, 35,5% цинка и 2-3% свинца, что значительно повышает ее обрабатываемость, для чего она используется в высокоскоростной обработке. Наличие в нем свинца требует особого обращения для соблюдения нормативных требований. Выбор марки для обработки на станках с ЧПУ - это компромисс между прочностью, обрабатываемостью, коррозионной стойкостью и специфическими требованиями для оптимальной производительности и экономии.

Мировые эквиваленты латунных сплавов

В следующей таблице приведены эквиваленты для распространенных марок латуни:

США-СССР	CN-GB	ВЕЛИКОБРИТАНИЯ-БСИ	DE-ISO	JP- JIS
C26000	H68	CZ106	CuZn30	C2600
C27400	H62	CZ109	CuZn40	C2720
C28000	H59	CZ109	CuZn40	C2800
C36000	HPb62-3	CZ124	CuZn36Pb3	C3601

Механические свойства латунных сплавов

Стандартные марки C26000, C27400, C28000 и C36000 имеют свой состав и свойства, которые делают их пригодными для конкретных видов обработки. Ниже приводится подробное описание их механических свойств.

Прочность на разрыв: от 338 до 469 МПа

Типичные латунные сплавы имеют предел прочности на растяжение от 338 до 469 МПа, в зависимости от закалки (например, отожженной или полутвердой) и состава сплава. Это говорит о том, что такие сплавы могут выдерживать значительные усилия на растяжение или вытягивание до разрушения. При обработке деталей, подвергающихся периодическому или многократному воздействию растягивающих усилий, например, в автомобилях или конструкционных элементах, прочность на разрыв гарантирует, что детали не разрушатся при растяжении.

Предел текучести: от 120 до 350 МПа

Предел текучести стандартных латунных сплавов колеблется от 120 до 350 МПа, в зависимости от закалки и состава сплава. Это показатель напряжения, при котором материал начинает пластически деформироваться, что важно для таких операций механической обработки, как формовка или гибка. В случае таких компонентов, как радиаторные трубки, крепеж или морская арматура, где сохранение формы под нагрузкой имеет первостепенное значение, этот предел текучести гарантирует, что детали выдержат деформацию, и механики смогут обеспечить требуемые допуски и структурную целостность.

Придайте своей идее форму！

Модуль упругости: 110 ГПа

Модуль упругости стандартных латунных сплавов составляет от 110 ГПа, это их упругая жесткость. Он измеряет степень сопротивления материала деформации под действием обрабатывающего усилия и поэтому идеально подходит для обработки сложных деталей, таких как разъемы или штоки клапанов. Для задач, связанных со стабильностью размеров, таких как прецизионная обработка электрических или сантехнических компонентов, модуль упругости обеспечивает минимальный отскок, что позволяет надежно выдерживать близкие допуски при обработке.

Коэффициент Пуассона: 0,31

Типичные латунные сплавы имеют коэффициент Пуассона около 0,31, что отражает отношение поперечной деформации к осевой деформации материала. Такое соотношение обеспечивает предсказуемую деформацию при механической обработке, поэтому сплавы можно использовать для придания сложных форм, таких как декоративная фурнитура или прецизионные фитинги. Там, где важна точность размеров, например, при сложной штамповке или высокоскоростной обработке, такое соотношение Пуассона обеспечивает равномерную деформацию материала, исключая все виды непредвиденных деформаций.

Удлинение: 10% - 55%

Удлинение стандартных латунных сплавов варьируется от 10% до 55% в зависимости от температуры и содержания, что определяет пластичность. Способность материала растягиваться без разрыва пригодится при холодной штамповке или механической обработке сложных деталей, таких как трубки или фитинги. Там, где требуются экстремальные уровни формовки, такие как сердечники радиаторов или сантехнические детали, высокое удлинение позволяет получить детали, которые не будут трескаться при формовке, обеспечивая гибкость и надежность производства.

Твердость: от 55 до 93 HRB

Стандартная твердость распространенных латунных сплавов варьируется от 55 до 93 HB (Rockwell B), что отражает их стойкость к режущему инструменту. Этот диапазон обеспечивает легкую обрабатываемость без ущерба для прочности декоративной фурнитуры, конструктивных элементов или прецизионных зубчатых колес. В тех случаях, когда чистота поверхности и срок службы инструмента имеют решающее значение, например, при высокоскоростной обработке, эта твердость позволяет инструментам производить чистые резы за счет контролируемого износа, гарантируя постоянство и эффективность результатов обработки.

В следующей таблице приведены основные свойства распространенных латунных сплавов в Обработка на станках с ЧПУ.

Классы	C26000	C27400	C28000	C36000
Прочность на разрыв	345 МПа	385 МПа	420 МПа	320 МПа
Предел текучести	205 МПа	160 МПа	240 МПа	120 МПа
Удлинение	25%	50%	33%	15%
Модуль упругости	110 ГПа	110 ГПа	100 ГПа	100 ГПа
Коэффициент Пуассона	0.31	0.31	0.31	0.31
Теплопроводность	120 Вт/(м-К)	120 Вт/(м-К)	120 Вт/(м-К)	120 Вт/(м-К)
Электропроводность	28% IACS	28 % IACS	28 % IACS	28 % IACS
Твердость	70 HRB	80 HRB	74 HRB	65 HRB
Плотность	8,58 гм/см³	8,44 г/см³	8,0 г/см³	8,2 г/см³

Корродирует ли латунь?

Да, несмотря на то, что латунь обладает отличной коррозионной стойкостью, в некоторых средах она корродирует. Латунь очень медленно корродирует на воздухе и почти совсем не корродирует в чистой пресной воде с типичной скоростью от 0,0025 до 0,025 мм в год. В морской воде этот показатель несколько выше - от 0,0075 до 0,1 мм в год. Фториды в воде оказывают незначительное влияние на латунь, но хлориды приводят к серьезной коррозии, а йодиды - к тяжелым повреждениям. Латунь сильно подвержена коррозии в воде, содержащей такие газы, как кислород (O₂), диоксид углерода (CO₂), сероводород (H₂S), диоксид серы (SO₂) и аммиак (NH₃). Латунь также подвержена простой коррозии в минеральной воде, особенно если в ней присутствует сульфат железа (Fe₂(SO₄)₃). Латунь подвергается серьезной коррозии в азотной и соляной кислоте, но медленно корродирует в серной кислоте. На удивление, латунь сильно сопротивляется коррозии в растворах гидроксида натрия (NaOH).

Применение латуни

Уникальные свойства латуни позволяют использовать ее в самых разных отраслях промышленности.

Строительная промышленность: Латунь широко используется в строительной индустрии для изготовления радиаторов, смесителей, трубопроводной арматуры, крепежа и элементов фурнитуры. Высокая коррозионная стойкость и механические свойства делают ее неизбежным материалом для водопроводных труб и сантехнических систем, обеспечивая долговечность и надежность в условиях повышенной влажности.

Электронная промышленность: Высокая электропроводность латуни делает ее отличным материалом для электронных приборов, клемм, разъемов и других электрических устройств. Высокая механическая прочность также делает ее хорошим выбором для электронных разъемов, обеспечивая функциональность и долговечность.

Музыкальные инструменты: Латунь широко применяется в производстве музыкальных инструментов, таких как трубы и тубы, благодаря своей приятной отделке и характерным акустическим характеристикам. Как материал для часового производства, ее обрабатываемость и внешний вид делают ее популярным элементом для создания красивых и сложных деталей, улучшающих форму и функциональность.

Автомобильный и механический сектор: Латунь используется для изготовления прецизионных механических компонентов, таких как подшипники, шестерни и пружины, а также некоторых автомобильных деталей. Ее обрабатываемость позволяет изготавливать высокоточные детали, выдерживающие механические нагрузки в тяжелых условиях эксплуатации.

Аэрокосмическая и оборонная промышленность: Латунь используется для производства прецизионных деталей для аэрокосмического оборудования и некоторых видов оборонной промышленности. Ее коррозионная стойкость и прочностные характеристики обеспечивают гарантированную производительность в тех случаях, когда важны долговечность и точность.

Энергетическая промышленность: Латунь находит широкое применение в энергетике, в частности, в конденсаторах тепловых электростанций и солнечных нагревателях, а также в оборудовании нефтехимических заводов, таком как сосуды, трубопроводы и теплообменники. Отличная теплопроводность и устойчивость к агрессивным средам делают латунь надежным выбором для применения в энергетике.

О компании SogaWorks

SogaWorks - это универсальная онлайн-платформа для изготовления механических деталей на заказ, объединяющая более 1 000 лучших заводов для обслуживания стартапов и крупных компаний. Мы предлагаем гибкие производственные решения для быстрого создания прототипов, мелкосерийного тестирования и крупносерийного производства с такими услугами, как обработка на станках с ЧПУ, 3D-печать, изготовление листового металла, литье уретана и литье под давлением. Благодаря нашему механизму котирования, работающему на основе искусственного интеллекта, SogaWorks может предоставлять котировки за 5 секунд, подбирать лучшие мощности и отслеживать каждый шаг. Это сокращает сроки поставки и повышает качество продукции.