Область применения. Как видно из ОСТа, латунь идет в виде прокатных и тянутых изделий — листов, прутков, проволоки, труб. Из нее делаются трубки холодильников (ЛМ70, Л 68), трубные доски (ЛС 59), разные поковки: штоки для водяных насосов, болты с гайками для фланцев трюмных водопроводов и т. п. (Л 59, ЛМ62).
Латунь—обработка, свойства, коррозия.
Латунь — сплав красной меди с цинком. Количество вводимого цинка в разные марки латуни колеблется в пределах 10—42%. Латунь по отношению к красной меди является сплавом с повышенным временным сопротивлением и повышенной вязкостью, причем цвет красной меди переходит в желтый цвет сплава. Повышение содержания цинка, сверх указанной выше величины делает сплав твердым, хрупким и малопригодным для технических целей. Кроме цинка в некоторые марки латуни вводится свинец и олово в небольших количествах: первый вводится в мунцевую латунь с целью улучшить обработку металла резанием; второй в морскую латунь с целью увеличить сопротивляемость сплава коррозии. Марки обыкновенной латуни нормированы ОСТ 312. Для ознакомления с химическим составом, номенклатурой и обозначениями приводится ниже ОСТ 312 (табл. 64).
Область применения. Как видно из ОСТа, латунь идет в виде прокатных и тянутых изделий — листов, прутков, проволоки, труб. Из нее делаются трубки холодильников (ЛМ70, Л 68), трубные доски (ЛС 59), разные поковки: штоки для водяных насосов, болты с гайками для фланцев трюмных водопроводов и т. п. (Л 59, ЛМ62).
Обработка. Цинк входит в твердый раствор с медью и при содержании цинка до 32,5% структура сплава состоит из мягких, вязких кристаллов типа а. Латунь со структурой а хорошо обрабатывается в горячем и холодном состоянии (преимущественно в холодном) прокаткой и протяжкой; к этому классу относят марки: ЛТ90, Л 80, Л 68 и ЛМ 70. С увеличением содержания цинка в латуни появляются кристаллы твердого раствора р; такие латуни обладают большей твердостью и хорошо обрабатываются преимущественно в горячем состоянии. Их обработка в холодном состоянии также возможна. К классу латуней смешанного типа кристаллов а + ? и типа $ относятся марки: Л 62, Л 59, ЛС59, ЛС59А и ЛМ62.
Механические и технологические свойства. При обработке латуни в холодном состоянии прокаткой или протяжкой материал получает наклеп, что сопровождается повышением временного сопротивления и понижением удлинения. Окончательный продукт может быть мягким или твердым в зависимости от того, будет ли произведен отжиг после холодной обработки, а если отжига произведено не будет, то степень твердости определится величиной обжатия металла при прокатке или протяжке; пускаемые в дело латунные изделия следовательно могут быть мягкими, полутвердыми и твердыми. Для представления о механических качествах латуни разных марок в зависимости от обработки в состоянии мягком, полутвердом, твердом приводится Влияние высоких температур. Все латунные сплавы при нагревах понижают временное сопротивление, твердость и вязкость. Медно-цинковые сплавы мало пригодны для машинной и котельной арматуры, работающей при высоких температурах, с нагревом пара. Кривые падения временного сопротивления в латуни с повышением температуры показаны на рис 81. Сравнивая три кривых, приведенных на рис. 81, приходим к выводу, что латунь при большом содержании цинка (типа мунцевой латуни) уже при 300° теряет 50% своей прочности. Латунь с меньшим содержанием цинка является несколько устойчивее.
Трубы латунные. Трубки холодильников. Трубы латунные изготовляются из сплавов Л 59 и Л 62. По техническим условиям отожженные образцы труб в холодном состоянии должны выдерживать пробу на раздачу конусом внутреннего диаметра трубы на 20% и сплющивание должны вы-' держивать до полного соприкосновения; эта проба относится к трубам с толщиной стенки 2 мм и менее. Трубки для холодильников изготовляются из сплава ЛМ 70 согласно ОСТ 2606. Стандарт отно сится к трубкам, охлаждаемым морской водой с наружным диаметром не более 35 мм и толщиной не менее 0,75 мм. Временное сопротивление на разрыв трубчатых образцов без дополнительного отжига (в состоянии поставки) должно быть не менее 35 кг/мм2 и относительное удлинение не менее 30% по расчетной длине 50 мм. Отожженные образцы трубок должны выдерживать холодную пробу на сплющивание до полного соприкосновения. Условия службы холодильников не позволяют по окончании протяжки дать трубкам полный отжиг и снять все следы наклепа. Мягкие трубки будет затруднительно устанавливать; требование некоторой жесткости для трубок нашло отражение в Правилах Регистра, которые требуют, чтобы отрезки трубок в неотожженном состоянии выдерживали сплющивание до расстояния между внутренними стенками, равного пятикратной толщине стенок трубы.
Коррозия латуни. Латунные сплавы имеют потенциал несколько выше водородного, и коррозия их в общем имеет сходство с коррозией красной меди. В условиях равномерного и спокойного воздействия воды, когда коррозия выражается в форме общего равномерного износа, латунные сплавы являются стойкими в речной и морской воде. Параллельные лабораторные испытания на потерю в весе образцов стали 5 по ОСТу и латуни в синтетической морской воде выявили, что потеря веса латунных образцов в десять раз менее потери стальных образцов. Но если вследствие местного разрушения защитной
пленки появляются местные токи, то коррозия латуни выражается в форме или «обесцинкования» или в виде местных «питингов», иногда сквозных.
Обесцинкование — это появление на поверхности латуни пористых красных пятен. Вид этих пятен производит впечатление, что цинк ушел в раствор и на месте осталась красная медь. Исследования этого явления, однако, показали, что в раствор переходят ионы не только цинка, но и меди, но так как медь имеет более высокий потенциал, ее ионы выпадают из раствора и образуют рыхлую, пористую массу.
Характерный порок латунных изделий, подвергавшихся в процессе изготовления штамповке или протяжке в холодном состоянии и не получивших после того отжига или слабо отожженных, — появление трещин, которое происходит иногда на складах, иногда во время работы. Например отмечены неоднократные случаи растрескивания холодильниковых трубок при пуске пара. В изделии после обработки в холодном состоянии остаются внутренние напряжения. Существующие в металле напряжения могут быть выведены из равновесия и это может вызвать трещины, если изделие подвергнуть резким колебаниям температур или поверхность будет подвержена коррозии. Растрескивание трубок на складах объясняется действием на латунь всегда находящегося в воздухе в небольшом количестве аммиака. Склонность к растрескиванию может быть ослаблена уменьшением степени обжатия при последней протяжке, что снизит наклеп, а также может быть устранена нагревом 250—300°. При таком нагреве внутренние напряжения будут ослаблены.
Холодильниковые трубки страдают от коррозии в сильной степени. Форма коррозии—«обесцинкование», питинги и растрескивание. Были предложены и испытаны следующие меры борьбы с коррозией холодильниковых трубок:
а) Установка железных, чугунных или цинковых протекторов-в водяных камерах холодильников. Данные о результатах их действия неопределенны.
б) Электрохимическая защита по способу Кумберланда. Сущность этого способа состоит в следующем. В водяную камеру
холодильника вводится железный электрод, изолируемый от стенок камеры; этот электрод соединен с положительным полюсом динамо; отрицательный полюс динамо соединяется с трубной доской и следовательно с трубками. Данные о результатах действия противоречивы: по одним сведениям, такая установка снизила коррозию трубок, по другим — не дала положительного эффекта.
в) Нанесение на поверхности трубок окисной пленки нагревом до 350° в кислороде.
г) Покрытие внутренней поверхности оловом. Полуда является хорошей защитой, но она должна быть высокого качества; в случае местного повреждения полуды усиливается коррозия латуни в поврежденном месте.
д) Покрытие трубок бакелитовым лаком.
е) Установка трубок из сплава латуни с присадкой алюминия (2—2,5%) вместо обычной морской латуни ЛМ70. Исследования пока-
зали, что алюминиевая латунь обладает лучшей способностью восстанавливать защитную пленку при ее повреждении, по сравнению со сплавом ЛМ70. Опыты применения холодильниковых трубок из алюминиевой латуни дали благоприятные результаты на многих судах.
ж) Установка трубок из медноникелевого сплава (никеля 20 или 30%). О службе таких трубок имеются также благоприятные отзывы; единственный недостаток этих трубок — они дороги.
В целях борьбы с коррозией трубок предлагают также следующие мероприятия'.
1. Посторонние тела, попадающие с проточной водой и оседающие на стенках трубок, дают основание для развития местных токов, местной коррозии, а потому необходимо периодически прочищать трубки от грязи и осевших на поверхности посторонних тел. Очистку следует производить мягкими щетками, чтобы не содрать осевшей защитной пленки продуктов коррозии. 2. Если с циркулирующей в холодильнике водой засасывается воздух — необходимо всеми мерами воспрепятствовать такому засасыванию.
3. Рекомендуется умеренная скорость протока воды в холодильниках; большие скорости усиливают коррозию.
4. Отмечено, что трубки холодильника повреждаются всегда на входном участке воды, где протекание неспокойно, с водоворотами и выделением воздуха. На выходном конце, где вода течет уже установившимся потоком, трубки не повреждаются. Установлено также, что в холодильнике имеются места, в которых трубки наиболее подвержены коррозии. Очевидно это такие места, где в силу конструктивных особенностей водяной камеры вода в трубки поступает в наиболее возмущенном и турбулентном состоянии. Опыт показал, что установка в этих местах холодильника трубок из разных сплавов не давала желаемых результатов; они подвергались разрушению одинаково. Это обстоятельство позволяет сделать вывод: конструктор должен обратить внимание на спокойный подвод воды к трубкам и устранить в конструкции водяных камер все устройства, мешающие такому подводу воды.
Латуни специальные. Латуни специальные являются медно-цинко-выми сплавами с небольшими добавками: алюминия, олова, железа марганца, свинца, иногда никеля. Латунь от этих прибавок в значительной мере повышает временное сопротивление, предел текучести и твердость. Иногда эти сплавы называются бронзами, например бронза Стона, бронза Рюбеля, бронза Тобина, марганцевистая бронза и т. д. Хотя упомянутые медно-цинковые сплавы имеют повышенное временное сопротивление, они, однако, не имеют всех свойств бронзовых сплавов, например, их коррозионная стойкость ниже стойкости настоящих бронз и потому отнесение медно-цинковых сплавов к классу бронз неправильно. Специальные латуни вместо марок обыкновенной применяются в тех случаях, когда механические качества обыкновенной латуни являются недостаточными, когда требуется более высокое временное сопротивление.
Область применения специальных латуней: в виде отливок, штампованных, катаных, кованых, тянутых изделий. Судовые гребные винты на специальных судах изготовляют преимущественно из специальных латуней. Из них ставят штоки воздушных и водяных насосов и т. д. В табл. 66 сообщаются основные сведения о специальных латунях, применяемых на наших заводах.
Отмечаем характерное влияние добавочных элементов к латуни.
Железо способствует мелкой кристаллизации сплава и повышает предел текучести. Однако прибавка железа должна быть не более 3%, так как при этом выделяются соединения железа, понижающие коррозионную устойчивость.
Марганец также действует улучшающим образом на структуру, кроме того, в противоположность железу, он входит в раствор
в кристаллах а и содействует коррозионной устойчивости. Также прибавки марганца повышают временное сопротивление и твердость сплава. Небольшие прибавки (до 3%) марганца повышают прочность сплава при повышенных температурах. Никель, подобно марганцу, действует на повышение коррозионной устойчивости и механические его качества, присадка никеля делает структуру крупнозернистой.
Алюминий повышает твердость сплава, но редко присаживается один.
Олово действует подобно алюминию.
Существует большое количество сплавов типа специальных ла-туней. Некоторые из этих сплавов нормированы и из них можно иметь полуфабрикаты в виде прутков, полос проволоки, труб.
пруток латунный ЛС59-1,пруток латунный Л63, круг латунный ЛС59-1,круг латунный Л63, лист латунный ЛС59-1,лист латунный Л63, проволока латунная ЛС59-1,проволока латунная Л63, шестигранник латунный ЛС59-1,шестигранник латунный Л63, лента латунная ЛС59-1, лента латунная Л63.