Wabashpress.ru

Техника Гидропрессы
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Cвойства цветных металлов для деталей трубопроводной арматуры

Cвойства цветных металлов для деталей трубопроводной арматуры

Из числа цветных металлов и сплавов для изготовления деталей трубопроводной и резервуарной арматуры применяют латунь (седла клапанов и т.п.) и бронзу (пробки и втулки сальников вентилей , вкладыши и грундбуксы сальников, золотники предохранительных клапанов и т.д.).

Механические свойства латуни

Сплавы меди с цинком (до 45 % Zn) называют латунями. Строение и свойства латуней зависят от содержания цинка ( рис. 1.13 ). По структуре латуни делятся на α-латуни (до 39 % Zn) — структура однородного твердого раствора цинка и меди, α+β-латуни, β-латуни и другие, по мере увеличения содержания цинка. С увеличением содержания цинка от 0 до 35 % (рисунок 1.13, а) прочность латуни σв возрастает от 200 до 300 МПа при повышении пластичности до максимального значения (до 58%). а+β-латунь с содержанием цинка до 45 % состоит из механической смеси зерен α и β — твердого раствора; β-фаза является более прочной и хрупкой структурной составляющей, поэтому при повышении содержания цинка до 45 % прочность становится максимальной, а пластичность резко падает до 7 %. При содержании цинка свыше 45 % резко падает и прочность латуни, что объясняется появлением в структуре хрупких и малопрочных β- и γ-фаз. В связи с этим латуни с содержанием цинка более 45 % не применяют.

Рис. 1.13. Механические свойства латуни (а) и бронзы (б) в зависимости от химического состава и структуры.

Латуни маркируют буквой Л и последующей двузначной цифрой, обозначающей содержание меди в процентах (например, Л63 — 63 %Сu и 37 % Zn). Применяемые латуни имеют при комнатной температуре а — структуру (Л63) или α+β — структуру (Л59).

Латуни обладают хорошими литейными качествами (малой склонностью к ликвации, хорошей жидкотекучестью и др.), способностью к пластической деформации, поэтому их выпускают преимущественно в катаном состоянии (листы, ленты, профили и т.д.) — деформируемые сплавы. Причем α-латуни подвергают холодной пластической деформации при комнатной температуре, так как в интервале температур 300 — 700 °С они становятся менее пластичными. Способность α-латуней к горячей пластической деформации уменьшается из-за примесей висмута и свинца, образующих легкоплавкие эвтектики по границам зерен. α+β-латуни, наоборот, подвергают горячей пластической деформации, так как при нагреве выше температуры 500 °С они становятся более пластичными. На α+β-латуни примесь свинца не оказывает влияния при горячей обработке давлением, так как свинец, располагающийся по границам зерен, при нагреве в результате перекристаллизации α→β оказывается внутри зерен. Поэтому в α+β-латуни вводят до 1—2 % свинца для улучшения обрабатываемости резанием. Например, выпускают автоматную латунь ЛС59.

Читайте так же:
Самодельный шпиндель для фрезерного станка по металлу

Наличие 1 — 1,5 % олова в латуни повышает ее коррозионную стойкость в морской воде. В латуни можно вводить также алюминий и никель для повышения механических свойств и коррозионной стойкости (ЛАН5 9-3-2, где буква А и цифра 3 обозначают наличие алюминия в количестве 3 %, а буква Н и цифра 2 — наличие никеля 2 %). Наличие марганца в латуни указывают буквы Мц в обозначении ее марки, кремния — буква К, железа — буква Ж и т.д. с указанием процентного содержания их соответственно расположению букв в марке. Например, в прутке латуни марки ЛЖМц59-1-1 содержится (в %) меди в среднем 59, железа 1 и марганца 1. При использовании латуни как литейного сплава в обозначение марки вводят дополнительно букву Л после цифр, указывающих количественное содержание элементов (ЛС59-1Л).

Содержание случайных примесей в латунях составляет 0,4 — 0,9 %. Латуни применяют при температуре 225 — 250 °С. Они являются пластичным материалом, имеют хорошую коррозионную стойкость (особенно после отжига). С понижением температуры механические свойства ( таблица Д.11 ) латуней повышаются, поэтому их можно применять при низких температурах.

Вычислдение массовой доли меди, олова и цинка в анализируемой пробе латуни

Задача 996.
Из навески латуни массой 1,6645 г при анализе получено 1,3466 г Сu(SCN) 2 и 0,0840 г SnO 2 . Вычислить массовую долю меди, олова и цинка в анализируемой пробе.
Решение:
М[Сu(SCN)2] = 179,7 г/моль; М(SnO2) = 150,69 г/моль; М(Cu) = 63,5 г/моль;

M(Sn) = 118,69 г/моль.

Вычислим массовые доли меди и олова в Сu(SCN)2 и SnO2, получим:

латунь

Находим массы меди, олова и цинка в пробе:

латунь

Теперь вычислим массовые доли меди, олова и цинка:

латунь

Ответ: 28,49% Cu; 3,97% Sn; 67,54% Zn.

Раствор аммиака

Задача 997.
Какие из перечисленных соединений взаимодействуют с раствором аммиака: а) Сu(OH)2 б) АgCl; в) АgI?
Решение:
а) Сu(OH)2 растворяется в растворах аммиака с образованием комплексного катиона тетраамминмеди (II):

Читайте так же:
Регулировка карбюратора бензопилы тайга 214

Таким образом, при взаимодействии Сu(OH)2 с аммиаком образуется комплексное соединение тёмно-синего увета, хорошо растворимое в воде [Cu(NH3)4](OH)2 – гидроксид тетраамминмеди (II).

б) АgCl – малорастворимое соединение, которое легко растворяется в водном растворе аммиака. Причина растворения АgCl в растворе аммиака заключается в образовании комплексных катионов [Ag(NH3)2] + :

В насыщенном растворе хлорида серебра устанавливается равновесие АgCl → Ag + + Cl ¯ . Вводимые в раствор хлорида серебра молекулы NH3 связываются с ионами Ag + в комплексные ионы [Ag(NH3)2] + .

в) АgI в отличие от AgCl в растворе аммиака не растворяется. Объясняется это тем, что ПР(АgI) = 4 . 10 -17 и, отвечающая произведению растворимости концентрация ионов Ag+ намного меньше, чем то, что соответствует диссоциации, сравнительно нестойкого комплексного иона [Ag(NH3)2] + (КН = 8,8 . 10 -8 ),
т. е. [Ag + ] < KН[Ag(NH3)2] + .

Реакция среды раствора карбоната калия

Задача 998.
Какова реакция среды в растворе карбоната калия: а) кислая; 6) нейтральная; в) щелочная?
Решение:
К2СО3 – соль сильного основания и слабой кислоты гидролизуется по аниону:

Гидролиз соли протекает практически только по первой ступени. При гидролизе образуется избыток ионов ОН-, которые придают раствору соли щелочную среду, рН > 7.

Ответ: в).

  • Назад
  • Вперёд
  • Вы здесь:  
  • Главная />
  • Задачи />
  • Химия-Глинка

Влияние легирующих компонентов и примесей на свойства многокомпонентных латуней

Латунью называется двойной или многокомпонентный медный сплав, основным легирующим элементом в котором является цинк. Латунь, содержащая 5-20 % цинка, называется красной или томпаком, а 20-36% — желтой. Максимальное содержание цинка в латуни равно 45%.

Латунь выплавляли еще до нашей эры, причем еще до конца XVIII века ее получали плавкой меди с цинковой рудой, смешанной с древесным углем. И лишь в XIX веке этот способ был окончательно вытеснен прямым сплавлением меди и цинка.

Добавление цинка улучшает механические и технологические характеристики меди. Латунь обладает более высокой прочностью и пластичностью. Томпаки отличаются хорошей коррозионной стойкостью и поэтому применяются для изготовления радиаторных и конденсаторных труб, листов и ленты для плакирования стали. Латунь, в которой содержится около 30% цинка, способна к глубокой вытяжке. Именуя патронной, ее широко применяют в оружейной промышленности, а также для изготовления изделий холодной штамповкой, прессованием и волочением.

Читайте так же:
Нормы списания электродов на сварочные работы

Латуни подразделяются на двухкомпонентные (простые), состоящие только из меди и цинка и на многокомпонентные (специальные), в которых помимо двух основных элементов содержатся дополнительные легирующие элементы.

Для простых латуней большое значение имеет так называемый фазовый состав сплава.

При увеличении концентрации цинка в меди примерно до 30% возрастают одновременно и прочность, и пластичность. Латунь при этом имеет однофазную (а-фаза) структуру раствора цинка в меди с кристаллической решеткой последней. Затем пластичность уменьшается (около 37%), вначале за счет усложнения твердого раствора, а затем (около 39% — предел насыщения раствора цинка в меди) происходит резкое ее понижение, так как в структуре сплава появляется хрупкая b-фаза – соединение меди и не растворившегося цинка с центрированной кубической решеткой. Прочность растет до 45%-ной концентрации цинка, а затем уменьшается так же резко, как и пластичность.

Поэтому для холодной обработки (тонкие листы, проволока, калиброванные профили) используется а-латунь. Но при температурах выше 300 градусов ее пластичность резко снижается, поэтому для горячей обработки используют b-латунь с высоким содержанием цинка, способную при нагреве переходить в двухфазное (а+b) состояние.

Основными легирующими элементами в специальных латунях являются алюминий, железо, марганец, свинец, кремний, никель. Они по-разному влияют на свойства сплава.

Например, марганец повышает прочность и коррозионную стойкость, особенно в сочетании с алюминием, оловом и железом.

Олово повышает прочность и сильно повышает сопротивление коррозии в морской воде. Латуни, содержащие олово, часто называют морскими.

Никель повышает прочность и коррозионную стойкость в различных средах.

Свинец ухудшает механические свойства, но улучшает обрабатываемость резанием. Им легируют (1-2%) латуни, которые подвергаются механической обработке на станках-автоматах. Поэтому эти латуни называют автоматными. Или часовыми, поскольку они часто используются в часовой промышленности.

Кремний ухудшает твердость, прочность. Но при совместном легировании кремнием и свинцом повышаются антифрикционные свойства латуни, и она может служить заменителем более дорогих металлов и сплавов, например оловянных бронз, применяющихся в подшипниках скольжения.

Читайте так же:
Станки заточные строгальных станков

Латуни используются в общем машиностроении, приборостроении, теплотехнике и многих других отраслях промышленности. Благодаря своей хорошей обрабатываемости, широкому диапазону свойств, красивому цвету и сравнительной дешевизне латунь является наиболее распространенным медным сплавом.

Влияние легирующих компонентов на свойства многокомпонентных латуней

Латунь и особенности ее изготовления

Латунь может отличаться по своему химическому составу. Сплав, в котором из компонентов присутствует исключительно цинк и медь, именуют двухкомпонентным. Материал латунь, в составе которого присутствуют дополнительные легирующие элементы — многокомпонентным. В них, помимо меди и цинка, могут присутствовать такие элементы как железо, олово, алюминий и пр. Дополнительные компоненты необходимы для того, чтобы качественно улучшить те или иные свойства сплава.

Классификация латуни по различным признакам

Основные типы латуни классифицируются по присутствующим в сплаве легирующим элементам:

  • свинцовая латунь;
  • оловянная латунь;
  • марганцевая латунь;
  • никелевая латунь;
  • кремнистая латунь;
  • алюминиевая латунь.

В зависимости от выбранного способа обработки сплава:

  • литейная латунь (используется в приборостроении, производстве подшипников, арматуры);
  • деформируемый металл латунь (применяется в производстве труб, проволоки, листового металла, латунной ленты).

В зависимости от соотношения цинка в сплаве:

  • до 20% (но не меньше 5%) — томпак (или красный латунный сплав);
  • от 20% до 36% — латунный сплав желтый.

Чем интересны свойства латуни производителям

Металлический латунный сплав характеризуется отличными показателями:

  • стойкости к механическим повреждениям;
  • простоты обработки под давлением;
  • устойчивости к коррозии.

Металл латунь как сплав не устойчива к углекислым растворам, растворам, в которых присутствуют кислоты органического происхождения. к морской воде. Сплав с малым содержанием цинка более коррозионоустойчив при нормальных температурах.

Использовать сплав меди и цинка не рекомендуется при производстве деталей и изделий, контактирующих с сернистым газом, аммиаком, водой.

Производство легированной латуни

Отдельные легирующие элементы способны повлиять на конечные свойства и качетсва полученного сплава. При изготовлении латуни могут дополнительно использоваться:

  • олово (сказывается на конечных показателях стойкости сплава к коррозии при длительном контакте с соленой морской водой, расширяет диапазон прочности материала);
  • марганец (положительно влияет на показатели прочности латуни и ее антикоррозионные качества);
  • свинец (используется в изготовлении латуни, если готовый сплав впоследствии будет подвергаться процедуре резки по металлу, может не лучшим образом сказаться на показателях его механической прочности);
  • никель (позволяет повысить показатели стойкости латуни во время ее пребывания в различных средах);
  • алюминий (позволяет снизить показатели летучести цинка за счет образования на поверхности сплава прочной оксидной пленки);
  • кремний (обеспечивает латуни лучшие показатели свариваемости, однако снижает твердость получаемого сплава).
Читайте так же:
Сколько заряжать аккумуляторные батарейки 1000 mah

Как получают латунь в производстве

Изготовление латуни осузествляется по технологическим картам, разработанным в цинковой и медной промышленности. Нередко сплавы получают посредством вторичной переработки сырья: медных заготовок, цинковых отходов и пр. Особенно часто вторичное сырье используется во время литья латуни с дополнительными элементами.

Литье латуни — сложный процесс, обеспечиваемый наличием на производстве разных типов плавильных печей. Особым спросом среди технологов пользуются современные низкочастотные печи (индукционные), оснащенные дополнительно магнитопроводом.

Необходимо учитывать, что в процессе плавки металлов происходит их частичное испарение. Поэтому производить литье можно только при наличии мощной производственной вытяжной вентиляции. Существует также риск возгорания компонентов будущего сплава в процессе литья — необходимо постоянно следить за температурой в плавильной печи, чтобы исключить возможность перегревания.

Перед началом изготовления латуни определенного состава необходимо полностью очистить печь. Затем в ней будет разогреваться медь до состояния красного каления, после чего — добавляются цинковые заготовки. Чтобы предотвратить процесс окисляемости цинка, медь в сплавах всегда добавляется первой.

Для того, чтобы получить литейную латунь, расплавленный в печи сплав разливается в заранее подготовленные формы. В итоге сплав застывает и образует круглые, плоские слитки. После завершения процесса литья, можно производить со сплавом дальнейшие работы. К примеру, подвергать его термической обработке в целях увеличения показателей прочности, производить старение и закаливание сплава, деформировать слитки при необходимости.

Основные сферы использования латунных сплавов

В машиностроении сплавы латуни применяются для производства переходников, втулок, охлаждающих систем для двигателей. В строительстве данный сплав нередко применяется в изготовлении трубной арматуры, отдельных элементов сантехнического оборудования.

Латунь нередко становится материалом, популярным в дизайнерской среде: ее презентабельный внешний вид позволяет изготавливать из сплавов многочисленный интерьерные компоненты.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector