Mosaz – vlastnosti slitin, legovací složky a oblasti použití

Mosaz (Zn Cu) je binární nebo vícesložková slitina na bázi mědi. Legující komponenty: zinek, někdy s cínem (v menších poměrech, nebo získáte cínový bronz), nikl, olovo, mangan, železo a další prvky. Podle hutnické klasifikace nepatří do bronzu. Hustota 8300-8700 kg/m³. Měrná tepelná kapacita při 20 °C je 0,377 kJ kg−1 K−1. Elektrický odpor – (0,07-0,08)·10−6 Ohm·m. Teplota tání mosazi v závislosti na složení dosahuje 880-950 °C. S rostoucím obsahem zinku klesá bod tání. Mosaz se svařuje plynovým a obloukovým svařováním v prostředí chráněného plynu. Povrch mosazi na vzduchu zčerná, aby se tomu zabránilo, je kov potažen lakem.

Složení slitin mosazi

Slitiny mosazi jsou označeny písmenem „L“, za nímž následují písmena základních prvků tvořících slitinu. U deformovatelných jakostí označují první dvě číslice za písmenem „L“ obsah mědi v procentech. Například slitina L63 má 63 % mědi Cu. V případě legovaných deformovatelných jakostí jsou také uvedena písmena a čísla označující název a množství legujícího prvku. Označení LAZH60-1-1 znamená mosaz s 60 % mědi Cu, legovanou hliníkem (A) v množství 1 % a železem (ZH) v množství 1 %. Obsah Zn je určen rozdílem od 100 %. U litých mosazí je průměrné procento slitinových složek umístěno bezprostředně za písmenem s názvem.

Rozdíly mezi nejoblíbenějšími slitinami mosazi

Níže v seznamu odhalíme vlastnosti nejznámějších a nejoblíbenějších slitin.

• L63 – (měď 62-65%, zinek 35-38%). Jeden z nejběžnějších typů mosazi, může být leštěn, tažen, válcován, ražen a ohýbán. Používá se k výrobě chladicích zařízení, nýtů a bytových dekorací.
• LS59-1 – (měď 57-60%, zinek 37-42%, olovo 1%). Zpracovává se tlakem a řezáním na soustruzích a frézkách. Legování olova poskytuje dodatečnou odolnost proti praskání. Používá se pro výrobu upevňovacích armatur, ozubených kol, pouzder, ozubených kol, ložisek, trubek a tyčí.
• L90 – (měď 88-91%, zinek 9-12%). Nazývá se také tompak a má zlatou barvu. Lze smaltovat, kovat, embosovat. Má zvýšenou tažnost, nerezaví a dobře snáší svařování s ocelí. Značka je určena pro výrobu polotovarů a drátů pro elektrotechniku.
• L68 – (měď 67-70%, zinek 30-33%). Je vystavena tlaku a má dobrou schopnost deformace za studena, pájení a svařování. Z tohoto materiálu jsou vyrobeny spojovací prvky, válcované výrobky a zařízení.

Deformovatelná dvojitá mosaz

Deformovatelné vícesložkové mosazi

Vliv legujících složek na složení mosazi

Aby se změnila struktura a vlastnosti mosazi, lze přidat další legovací přísady.

• Cín výrazně zvyšuje pevnost a odolnost vůči korozi v mořské vodě, díky čemuž se takové slitiny nazývají námořní slitiny a používají se při stavbě lodí.
• Mangan – ovlivňuje také pevnost a antikorozní odolnost, často se přidává v kombinaci se železem, cínem a hliníkem.
• Nikl – neutralizuje oxidační procesy a zlepšuje výkon kovových výrobků ve slané vodě a alkalickém prostředí, což je důležité zejména v chemickém průmyslu.
• Křemík – snižuje tvrdost a cenu výrobku, ale zvyšuje kluzné vlastnosti a svařitelnost.
• Olovo – snižuje mechanickou pevnost, pružnost a tažnost, ale usnadňuje řezání materiálu na automatických strojích, pro které se taková mosaz nazývá automatická.
• Hliník – poskytuje ochranný filmový povlak na povrchu slitiny, který snižuje těkavost a inhibuje oxidační procesy.

Na našich webových stránkách v katalogu válcované mosazi se můžete seznámit a zakoupit následující typy mosazných výrobků:

Aplikace mosazi

Ve strojírenství a pro výrobu radiátorů, kondenzátorů, rezistorů, spojovacích prvků a chladicích trubek. Používají se v dekorativní úpravě při zdobení prostor, používají se ve značkách a tabulkách, v nábytkovém kování a sanitárních zařízeních. Páska se používá pro obklady a gravírování. Pro své antikorozní vlastnosti se používá v agresivním prostředí, kapalném i plynném. Snížený koeficient tepelné roztažnosti a trvanlivost jsou požadovány u velmi přesných přístrojů: tlakoměrů, mechanických hodinek. Plastičnost kovu je ideální pro tiskové matrice. Páska se díky své inertnosti používá ve stavbě lodí a chemickém průmyslu.

Při výrobě elektrických a dekorativních dílů, kontaktních párů, filtrů pro rafinaci ropy a potravinářský průmysl. Drát se používá při svařování, jako pájka (speciální mosazný drát pro pájení) a používá se v transformátorech pro vinutí jader. Zvýšená odolnost proti korozi umožňuje použití drátu pro jemné síto ve filtrech v potravinářském a ropném průmyslu, pro prosévání drcených materiálů. Používá se při výrobě per, štětců, částí nářadí a zařízení.

Listy se používají k výrobě nápisů, plaket, nábytkového kování, suvenýrů a kuchyňských potřeb. Krby jsou zdobeny plechy pod vlivem zvýšených teplot, kov neztrácí svůj původní vzhled po dlouhou dobu. Prvky moderního nábytku a dekorů jsou vyrobeny z děrovaných plechů.

Ve stavebnictví, elektrotechnice a pro výrobu dílů se často používají šestiúhelníky. Matice, šrouby a další spojovací prvky, části uzavíracích ventilů v systémech cirkulace plynu a vody jsou vyrobeny z válcovaných kovových výrobků.

Mosaz je slitina mědi a zinku. Mohou být dvousložkové (jednoduché) nebo vícesložkové (legované). Zinek se může rozpustit v mědi v pevném stavu až 39 % (obr. 2). V souladu se změnou struktury se mění mechanické vlastnosti mosazi (obr. 3).

Rýže. 2. Fázový diagram měď-zinek
Rýže. 3. Vliv zinku na mechanické vlastnosti mosazi:
δ – relativní prodloužení; σ_в – pevnost v tahu

Měď a zinek tvoří α-fázi a řadu fází elektronového typu: β, γ a ε. α-fáze je tuhý roztok Zn в Cu a má měděnou krystalovou mřížku vycentrovanou na obličej. Nejčastěji se struktura mosazí skládá z α-fáze nebo (α+β’)-fází. Zvýšení obsahu zinku v oblasti α-pevného roztoku způsobuje zvýšení pevnosti a tažnosti mosazi. Když obsah zinku překročí 39 %, spolu s α-fází se vytvoří β’-fáze (pevný roztok na bázi chemické sloučeniny ikB). Vzhled β’-fáze je doprovázen prudkým poklesem plasticity pevnost se stále zvyšuje se zvýšením zinku na 45%.

Mikrostruktura lité jednofázové α-mosazi má dendritickou strukturu (obr. 4a). Tatáž mosaz po úpravě tlakem za studena a rekrystalizačním žíhání získává zrnitou strukturu s přítomností dvojčat (obr. 4b).

Rýže. 4. Mikrostruktura jednofázové deformovatelné mosazi L70
(vpravo – schematický obrázek):
a) po odlití, ×250; b) po deformaci a žíhání, ×75

Mikrostruktura lité dvoufázové (α+β) mosazi se skládá ze světlých zrn α-fáze a tmavých zrn β’-fáze (obr. 5a). V deformované a žíhané (α+β) mosazi se na zrnech α-fáze tvoří její dvojčata (obr. 5b).

Rýže. 5. Mikrostruktura dvoufázové mosazi
(vpravo – schematický obrázek):
a) po odlití, ×150; b) po deformaci a žíhání, ×100

Tedy mosazi obsahující od 39 do 46 % Zn, mají dvoufázovou strukturu (α+β’) a mají nízkou plasticitu, takže se zpracovávají pod tlakem pouze za tepla, na rozdíl od α-mosazí, které se dobře zpracovávají za studena.

Jednofázové α-mosazi se vyrábějí převážně ve formě polotovarů válcovaných za studena: pásů, pásků, drátů, plechů, ze kterých se vyrábí díly metodou hlubokého tažení (radiátorové trubky, potrubí). Dvoufázové (α+β) mosazi se vyrábějí ve formě za tepla válcovaných polotovarů.

Dvojité mosazi se pro tvarové odlitky prakticky nepoužívají, protože mají velkou koncentrovanou smršťovací dutinu. Speciální mosazi se používají jak pro deformované polotovary (plechy, pásy, trubky, drát), tak pro výrobu tvarových odlitků. U speciálních mosazí se k legování používají prvky zvyšující pevnost, odolnost proti korozi a zlepšující kluzné vlastnosti: Al, Mn, Sn, Ni, Fe, Si atd.

Cín výrazně snižuje odzinkování mosazi při použití ve sladké a mořské vodě, a proto se cínové mosazi někdy říká „mořská“ (LO90-1, LO62-1). Jsou široce používány při stavbě říčních a námořních lodí (kondenzační trubky a manometrické trubky).

Mangan zlepšuje odolnost mosazi vůči mořské atmosféře (LMts58-2). Křemík prudce zpevňuje mosaz a zvyšuje odolnost proti korozi (LK62-0,5). Složitější mosazi obsahují hliník (až 2 %), železo, nikl, mangan a křemík (po 1–3 %). Charakteristickým rysem těchto slitin je ještě vyšší pevnost a odolnost v různých prostředích. Do této skupiny slitin patří mosaz LZhMts59-1-1.

Olovo se přidává do některých dvojitých mosazí (LS59-1) pro zlepšení obrobitelnosti (soustružení, vrtání atd.). Olovo se v mědi nerozpouští a je ve struktuře distribuováno ve formě jednotlivých vměstků. Při zpracování řezáním jsou výsledné třísky spíše volné než zkroucené. To nejen usnadňuje proces řezání, ale také vytváří čistý obrobený povrch bez otřepů.

Podle technologických charakteristik se mosaz dělí do dvou skupin: deformovatelná, ze které se vyrábí plechy, pásy, trubky, dráty a jiné polotovary, a slévárna pro tvarové odlévání.

V tabulce. V tabulce jsou uvedeny 2 příklady použití dvojité deformovatelné mosazi. 3 – příklady použití složitých deformovatelných mosazí, v tab. 4 – jejich fázové složení. Jsou široce používány ve stavbě lodí jako antifrikční materiály a pro vybavení lodí.

Odlévané mosazi (GOST 17711–93) obsahují stejné prvky jako tlakově upravené mosazi; Kromě toho mají lité mosazi zpravidla vyšší obsah slitin. Odlévané mosazi mají dobré licí vlastnosti: dobrou tekutost a nízkou tendenci k zkapalňování. Mají také dobré kluzné vlastnosti. V tabulce. 5 ukazuje složení a oblast použití lité mosazi.

Značení mosazi

Dvojité deformovatelné mosazi jsou označeny písmenem L (mosaz) a číslem udávajícím obsah mědi v procentech. U jakostí slitinové mosazi jsou kromě čísla udávajícího obsah mědi uvedena písmena a čísla (oddělená pomlčkou) označující název a procento legujících prvků. Hliník se označuje písmenem A, berylium B, železo Zh, křemík K, mangan Mz, nikl H, cín O, olovo C, fosfor F, zinek C.

Odlévané mosazi jsou označeny písmenem L, následuje číslo udávající obsah zinku, dále písmena a čísla označující název a množství legujících prvků.

Například slitina zn L80 – deformovatelná mosaz, obsahuje 80 % mědi, zbytek tvoří zinek (20 %);
třídy slitiny LZhMts59-1-1 – deformovatelná mosaz, obsahuje 59 % mědi, 1 % železa, 1 % manganu, zbytek tvoří zinek (39 %);
třídy slitiny LTs16K4 – litá mosaz, obsahuje 16 % zinku, 4 % křemíku, zbytek (základ) je měď (80 %).

Maritime State University pojmenovaná po admirálovi G.I. Nevelský. Katedra materiálové technologie