Из медных сплавов латуни получили наиболее широкое распространение благодаря сочетанию высоких механических и технологических свойств. Холодная деформация приводит к существенному повышению прочности при одновременном очень резком снижении пластичности . Отжиг нагартованной при температурах выше 400 °С снимает наклеп.Отрицательное свойство заключается в их склонности к самопроизвольному коррозионному растрескиванию, которое происходит во влажной атмосфере при сохранении в сплаве после деформации остаточных напряжений. Развитию растрескивания способствует присутствие в атмосфере следов аммиака, аммонийных солей, сернистых газов. Это явление называют еще сезонной болезнью, так как оно чаще всего происходит весной и осенью, когда влажность воздуха повышена.
Растрескивание происходит из-за предпочтительной коррозии по границам зерен в зоне неравномерного распределения напряжений. Это явление усиливается с увеличением содержания цинка и развивается особенно интенсивно при содержаниях его более 30%. Для устранения склонности к растрескиванию достаточно отжечь деформированные полуфабрикаты при температурах ниже температуры рекристаллизации. При таком отжиге эффективно снимаются остаточные напряжения и сохраняется высокая прочность, обусловленная нагартовкой.
Для улучшения свойств дополнительно легируют алюминием, марганцем, железом, никелем, оловом, свинцом, кремнием, которые вводят в небольших количествах (1...2%, в редких случаях до 4%).Комплексное легирование специальных латуней позволяет получить более высокие по сравнению с двойными сплавами системы Cu-Zn механические свойства, лучшую коррозионную и кавитационную стойкость. Вместе с тем удается сохранить достаточно хорошую обрабатываемость давлением при высоких температурах и несколько меньшую при низких.
Временное сопротивление разрыву латуней наиболее эффективно повышают алюминий и олово и в меньшей степени марганец. Введение свинца приводит к снижению прочности . Относительное удлинение увеличивается при введении железа и небольших количеств марганца (до 2...3%), остальные элементы уменьшают относительное удлинение латуней.
Железо практически нерастворимо в латунях и присутствует в них в свободном виде. Частицы железа увеличивают скорость образования центров при кристаллизации и рекристаллизации, а также тормозят последующий рост зерен и поэтому способствуют измельчению структуры. Уменьшение размеров зерна при легировании железом является причиной уже отмеченного повышения относительного удлинения латуней, содержащих железо.
Алюминий, марганец, олово и никель повышают коррозионную стойкость латуней; никель вместе с тем уменьшает склонность к коррозионному растрескиванию. Благоприятное действие этих элементов на коррозионную стойкость связано с образованием на поверхности плотной оксидной защитной пленки.
В промышленном масштабе применяют деформируемые и литейные . Латуни разделяют на простые, легированные только цинком, и специальные, которые помимо цинка содержат один или несколько элементов, отличных от цинка. Специальные латуни называют по основному дополнительному элементу: алюминиевые, кремниевые, марганцевые, никелевые, оловянные, свинцовые.Все простые латуни, кроме Л59 обладают высокими технологическими свойствами, что позволяет изготавливать из них разнообразные изделия, требующие больших степеней деформации при их изготовлении: гильзы, патроны, радиаторные трубы, проволока, ленты. Латунь Л59c структурой менее технологична.
Специальные отличаются от простых одним или несколькими специфическими свойствами. Алюминиевые латуни характеризуются высокими прочностными свойствами, что обусловлено сильным упрочняющим действием алюминия .В эти латуни помимо цинка и алюминия вводят также никель, марганец, железо, кремний, что обеспечивает дополнительное их упрочнение. Наибольшее распространение получили богатые медью латуни, содержащие до 4% А1 (ЛА85-0,5, ЛА77-2), которые вследствие однофазной структуры хорошо обрабатываются давлением. Для никелевой латуни ЛН65-5 характерны высокие технологические свойства, она отлично обрабатывается в горячем и в холодном состоянии. Марганцевая латунь ЛЖМц59-1-1 обладает высокой прочностью и повышенной вязкостью вследствие мелкозернистой структуры, обусловленной легированием сплава железом. Оловянные отличаются высокой коррозионной стойкостью в морской воде, поэтому их называют морскими латунями. Алюминиевая ЛАМш77-2-0,05 благодаря микролегированию мышьяком хорошо сопротивляется обесцинкованию в морской воде.
Свинцовые хорошо обрабатываются резанием. Эти латуни - наилучший материал для деталей, вытачиваемых на станках-автоматах Свинец делает стружку ломкой, что облегчает обрабатываемость резанием. В то же время свинец повышает антифрикционные свойства.
Латунь ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5 - это единственный дисперсионно-твердеющий сплав на основе системы Cu-Zn. Дисперсионное упрочнение обеспечивают соединения на основе кремния, никеля и марганца, обладающие в меди переменной растворимостью. В закаленном состоянии эта латунь отличается высокой пластичностью, а после старения приобретает высокую прочность. Еще более высокие прочностные и упругие свойства достигаются при старении этой латуни после деформации в закаленном состоянии (НТМО) Прочностные свойства можно существенно повысить нагартовкой .Временное сопротивление разрыву при наклепе увеличивается на 250...300 МПа. Вместе с тем наклеп большинства латуней, как простых, так и специальных, обусловливает развитие в них самопроизвольного растрескивания. Основной вид термической обработки - отжиг, который проводят для смягчения материала перед дальнейшей обработкой давлением, получения в готовых полуфабрикатах нужных свойств, а также для устранения склонности к сезонному растрескиванию. Однофазные ос-латуни подвергают отжигу первого рода, основанному на рекристаллизационных процессах. Температура рекристаллизации латуней выше, чем у меди, поскольку все легирующие элементы ее повышают. В промышленных условиях отжиг проводят при 600...700 °С.
Литейные латуни широко применяют в современной технике, что объясняется следующим.
1. Латуни обладают небольшой склонностью к газонасыщению благодаря самозащитному действию паров цинка с достаточно высокой упругостью. Это обеспечивает получение плотного литья.
2. Латуни мало склонны к ликвационным явлениям, так как линии ликвидус и солидус очень близки.
3. Благодаря малому интервалу кристаллизации обладают хорошей жидкотекучестью и небольшой усадочной рассеянной пористостью.
4. Специальные литейные отличаются высокими механическими свойствами.
5. Поверхность специальных латуней после обработки резанием, шлифовки и полировки приобретает красивый цвет и блеск.
6. Многие литейные латуни обладают высокими антифрикционными свойствами.
Литейные латуни имеют следующие недостатки.
1. При плавке теряются большие количества цинка из-за большой его летучести. Для устранения этого недостатка приходится применять защитные покрытия.
2. При кристаллизации в отливках образуются крупные усадочные раковины, для выведения которых приходится применять большие прибыли и переводить довольно много металла в отходы.
3. Литейные латуни склонны к сезонному саморастрескиванию при наличии остаточных напряжений. Для устранения этого недостатка отливки надо отжигать при низких температурах.
Литейные латуни маркируют так же, как деформируемые; если их составы одинаковы, то при применении для фасонного литья к марке добавляют букву Л. В литейных допускается больше примесей, чем в деформируемых, по следующим причинам: а) при фасонном литье нет необходимости обеспечивать высокую деформируемость; б) многие литейные готовят из лома и отходов.
Наиболее прочной литейной латунью является ЛЦ23А6ЖЗМц2 с кажущимся содержанием цинка 46,5%, что соответствует почти однофазной структуре. Высокому комплексу механических свойств этой латуни способствует ее легирование железом, которое сильно измельчает зерно фазы при кристаллизации.