Brass L63: przegląd, właściwości, specyfikacje i funkcje

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-02 14:01

Wiele osób często zauważyło błyszczące uchwyty na drzwiach wewnętrznych, złote żyrandole lub świeczniki. Wszystkie te elementy wykonane są ze stopu zwanego mosiądzem. W tym artykule przyjrzymy się bliżej jego właściwościom i cechom, zwracając szczególną uwagę na markę L63.

Co to jest mosiądz?

Mosiądz to jeden z dwóch znanych stopów miedzi (drugi to brąz). Jego podstawą jest miedź, w której rozpuszczone są różne ilości cynku. Jak wiadomo, miedź ma sześcienną sieć krystaliczną (fcc) skoncentrowaną na powierzchni. Z kolei czysty cynk tworzy heksagonalną, gęsto upakowaną strukturę (hcp). Obie sieci są niekompatybilne, dlatego w przypadku równych stężeń atomowych cynku i miedzi mogą powstawać tzw. mosiądze podwójne. Charakteryzują się równoczesnym istnieniem dwóch faz (roztwory stałe fcc i hcp).

Jeśli zwrócisz uwagę na tabelę D. I. Mendelejewa, zauważysz, że cynk w niej jest pod numerem 30, a miedź pod numerem 29.mają podobne promienie atomowe. Fakt ten pozwala, pomimo różnych sieci krystalicznych, na tworzenie jednofazowych roztworów stałych, gdy zawartość miedzi w stopie przekracza 13,5%, co widać na przedstawionym schemacie fazowym Zn-Cu.

Tak więc, jeśli głównym składnikiem jest miedź, to w warunkach równowagi występuje tylko jedna faza - stały roztwór cynku w miedzi Fcc.

Mosiądz marka L63

Jest to jeden z najpopularniejszych stopów odlewanych w naszym kraju. Nietrudno zrozumieć, co oznaczają litery i cyfry w nazwie marki: „L” to w rzeczywistości mosiądz, liczba 63 wskazuje procent głównego składnika, czyli miedzi. W rzeczywistości rzeczywistość może nieznacznie różnić się od wskazanej figury. Tak więc w składzie mosiądzu L63 ilość miedzi waha się od 62% do 65%, a cynk w stopie zawiera od 34,2% do 37,5%.

Prawie cały mosiądz jest dobrze obrobiony w niskich (pokojowych) temperaturach. Omawiana marka nie jest wyjątkiem. Ze względu na doskonałe właściwości mechaniczne jest używany do produkcji szerokiej gamy części, w tym cienkich blach, rur i prętów o różnych grubościach.

Należy również wspomnieć, że produkt tej marki łatwo się poleruje, dlatego wiele biżuterii z niego wykonanej ma złoty kolor i genialny odcień.

Jedną z ważnych zalet mosiądzu L63 jest jego względna taniość w porównaniu z innymi stopami zawierającymiwięcej miedzi.

Charakterystyka L63

Jak wiesz, czysta miedź jest dość miękkim materiałem. Jego wytrzymałość na ścinanie wynosi 210 MPa. Zastąpienie jednej trzeciej atomów miedzi w sieci fcc atomami cynku, a także obróbka cieplna mosiądzu prowadzi do zwiększenia jego wytrzymałości na ścinanie mechaniczne do 240 MPa.

Kolejną przewagą właściwości mosiądzu L63 nad właściwościami miedzi jest wyższa twardość przy zachowaniu ciągliwości. Należy zwrócić uwagę, że w przypadku niewłaściwej obróbki, np. niedostatecznego wyżarzania, w produkcie rozpatrywanego gatunku mogą pojawić się drugie fazy na bazie cynku. Mosiądz dwufazowy prowadzi do znacznego pogorszenia właściwości mechanicznych i technologicznych. W szczególności stop staje się kruchy i praktycznie traci ciągliwość.

Różnica między mosiądzem a innymi metalami polega na braku iskrzenia podczas wstrząsów mechanicznych. Ta właściwość pozwala na wykorzystanie L63 w produkcji pojemników do przechowywania i transportu substancji łatwopalnych.

Jeśli mówimy o wadach tego gatunku w porównaniu z czystą miedzią, należy wspomnieć o niewielkim spadku wytrzymałości. Ponadto mosiądz L63 jest słabym przewodnikiem elektryczności i ciepła.

Ciężar właściwy stopu

Przypomnij sobie, że gęstość jest wartością równą stosunkowi masy ciała do objętości, jaką zajmuje w przestrzeni. Gęstość oblicza się według następującego wzoru:

ρ=m/V.

W przypadku stopów wieloskładnikowych, w którychproste mieszanie pierwiastków chemicznych o niskiej entalpii tworzenia, można użyć następującego wzoru do określenia ich gęstości:

ρ=∑_im_i/∑_i(m _i/ρ_i).

Gdzie m_i i ρ_{i to masa i gęstość i-tego składnika mieszaniny.}

Używając zapisanego wzoru, możesz obliczyć ciężar właściwy mosiądzu L63. Jeżeli wyrażenie na ρ jest napisane dla dwóch składowych, to otrzymujemy następującą równość:

ρ=ρ_znρ_cu/(ρ_zn+ x(ρ_cu-ρ_zn)), gdzie x=m_zn/(m _zn+m_cu).

Parametr x odzwierciedla ułamek masowy cynku w stopie. Ponieważ masy atomów składników mosiężnych są zbliżone, możemy założyć, że ułamek masowy jest równy ułamkowi atomowemu. Jeśli na przykład weźmiemy skład 63% Cu i 37% Zn i weźmiemy pod uwagę, że ρ_cu=8960 kg/m³ i ρ _zn=7140 kg/m³, wtedy otrzymujemy wartość ρ=8188 kg/m^3.

Przechodząc do eksperymentalnej wartości gęstości mosiądzu L63 widzimy, że odpowiada ona 8440 kg/m3 w temperaturze pokojowej. Rozbieżność z wynikiem teoretycznym wynika z dwóch głównych czynników:

• kiedy powstaje stop, występuje pewna ujemna entalpia mieszania składników;
• zawiera zanieczyszczenia cięższymi metalami.

Funkcje obróbki cieplnej i odporność na korozję

Produkt kwestionowanytopi się w temperaturze 906^oC. W zakresie od 750^oC do 880^oC, nadal wykazuje dobrą plastyczność, więc może być obrabiany. Ważnym etapem produkcji stopu L63 jest wyżarzanie, które odbywa się w zakresie 550-650^{oC. W wyniku tego przetwarzania zachodzą dwa główne procesy:}

• naprężenia mechaniczne są usuwane;
• rozpuścić metastabilne fazy, tworząc strukturę jednofazową.

Obecność naprężeń mechanicznych jest wyjątkowo niepożądana w przypadku L63. Wiadomo, że dodatek cynku do miedzi prowadzi do znacznej poprawy jej odporności na korozję, dlatego wszystkie mosiądze są stopami dość pasywnymi chemicznie. Z czasem ulegają zniszczeniu tylko w agresywnych środowiskach, takich jak kwas nadchlorowy i azotowy. Jednak obecność naprężeń w konstrukcjach mosiężnych znacznie pogarsza ich odporność na korozję.

Ze względu na powyższe naprężenia szybkie cięcie nie jest zalecane dla produktów L63.

Aplikacje

Rozważana marka mosiądzu jest szeroko stosowana do produkcji taśm, prętów, arkuszy i rur. Stop jest również używany do produkcji drutu, który jest używany do nitów.

Podsumowując należy stwierdzić, że L63 znajduje zastosowanie wszędzie tam, gdzie przy produkcji części konieczne jest wykonanie znacznych odkształceń na zimno. Wykonane są z niego złączki, zbiorniki i różne elementy dekoracyjne.