dic.academic.ru

Латунь Википедия

Лату́нь — двойной или многокомпонентный сплав на основе меди, где основным легирующим компонентом является цинк, иногда с добавлением олова (меньшим, чем цинка, иначе получится традиционная оловянная бронза), никеля, свинца, марганца, железа и других элементов. По металлургической классификации к бронзам не относится.

История и происхождение названия

Несмотря на то, что цинк как химический элемент был открыт только в XVI веке, латунь была известна ещё до нашей эры^[1][2]. Моссинойки получали её, сплавляя медь с галмеем^[3], то есть с цинковой рудой. В Англии латунь была впервые получена путём сплавления меди с металлическим цинком, этот метод 13 июля 1781 года запатентовал Джеймс Эмерсон (британский патент № 1297)^[4][5]. В XIX веке в Западной Европе и России латунь использовали в качестве поддельного золота.

Во времена Августа в Риме латунь называлась орихалк (лат. aurichalcum — буквально «златомедь»), из неё чеканились сестерции и дупондии. Орихалк получил название от цвета сплава, похожего на цвет золота. Однако в самой Римской империи до завоевания Британии в I веке н. э. латунь не производилась, поскольку у римлян не было доступа к источникам цинка (которые появились и стали разрабатываться только после образования провинции Британия в составе империи), до этого цинк мог только ввозиться эллинскими и римскими торговцами, собственной его добычи в континентальной Европе и Средиземноморье не было^[6].

Общая мировая потребность в цинке для изготовления латуни составляет в настоящее время около 2,1 млн т. При этом в производстве используется 1 млн т. первичного цинка, 600 тыс. т. цинка, полученного из отходов собственного производства, и 0,5 млн т вторичного сырья^{[источник не указан 506 дней]}. Таким образом, более 50% цинка, используемого в производстве латуни, получают из отходов. Технические латуни содержат обычно до 48-50% цинка. В зависимости от содержания цинка различают альфа-латуни и альфа+бета-латуни. Однофазные альфа-латуни (до 35% цинка) хорошо деформируются в горячем и холодном состояниях. В свою очередь двухфазные альфа+бета-латуни (до 47- 50% цинка) малопластичны в холодном состоянии. Их обычно подвергают горячей обработке давлением при температурах, соответствующих области альфа- или альфа+бета-фаз. По сравнению с альфа-латунью двухфазные латуни обладают большей прочностью и износостойкостью при меньшей пластичности. Двойные латуни нередко легируют алюминием, железом, магнием, свинцом или другими элементами. Такие латуни называют специальными или многокомпонентными. Легирующие элементы (кроме свинца) увеличивают прочность (твёрдость), но уменьшают пластичность латуни. Содержание в латуни свинца (до 4%) облегчает обработку резанием и улучшает антифрикционные свойства. Алюминий, цинк, кремний и никель увеличивают коррозионную стойкость латуни. Добавление в латунь железа, никеля и магния повышает её прочность.

Физические свойства

• Плотность — 8500—8700 кг/м³.
• Удельная теплоёмкость при 20 °C — 0,377 кДж·кг⁻¹·K⁻¹.
• Удельное электрическое сопротивление — (0,07-0,08)⋅10⁻⁶ Ом·м .
• Не является ферромагнетиком
• Температура плавления латуни в зависимости от состава достигает 880—950 °C. С увеличением содержания цинка температура плавления понижается. Латунь достаточно хорошо сваривается различными видами сварки, в том числе газовой и дуговой в среде защитных газов, и прокатывается. Технологии сварки латуни описаны в соответствующей литературе. Хотя поверхность латуни, если не покрыта лаком, чернеет на воздухе, но в массе она лучше сопротивляется действию атмосферы, чем медь. Имеет жёлтый цвет и отлично полируется.
• Висмут и свинец имеют вредное влияние на латунь, так как уменьшают способность к деформации в горячем состоянии. Тем не менее легирование свинцом применяют для получения сыпучей стружки, что облегчает её резку^[7].

Медь с цинком образуют кроме основного α-раствора ряд фаз электронного типа β, γ, ε. Наиболее часто структура латуней состоит из α- или α+β’- фаз: α-фаза — твёрдый раствор цинка в меди с кристаллической решёткой меди ГЦК, а β’-фаза — упорядоченный твёрдый раствор на базе химического соединения CuZn с электронной концентрацией 3/2 и примитивной элементарной ячейкой.

При высоких температурах β-фаза имеет неупорядоченное расположение ([ОЦК]) атомов и широкую область гомогенности. В этом состоянии β-фаза пластична. При температуре ниже 454—468 °C расположение атомов меди и цинка в этой фазе становится упорядоченным, и она обозначается β’. Фаза β’ в отличие от β-фазы является более твёрдой и хрупкой; γ-фаза представляет собой электронное соединение Cu₅Zn₈.

Однофазные латуни характеризуются высокой пластичностью; β’-фаза очень хрупкая и твёрдая, поэтому двухфазные латуни имеют более высокую прочность и меньшую пластичность, чем однофазные.

Содержание цинка в меди оказывает влияние на механические свойства отожжённых латуней.

При содержании цинка до 30 % возрастают одновременно и прочность, и пластичность. Затем пластичность уменьшается, вначале за счёт усложнения α — твёрдого раствора, а затем происходит резкое её понижение в связи с появлением в структуре хрупкой β’-фазы. Прочность увеличивается до содержания цинка около 45 % , а затем уменьшается так же резко, как и пластичность.

Большинство латуней хорошо обрабатывается давлением. Особенно пластичны однофазные латуни. Они деформируются при низких и при высоких температурах. Однако в интервале температур 300—700 °C существует зона хрупкости, поэтому при таких температурах латуни не деформируют.

Двухфазные латуни пластичны при нагреве выше температуры β’-превращения, особенно выше 700 °C, когда их структура становится однофазной (β-фаза). Для повышения механических свойств и химической стойкости латуней в них часто вводят легирующие элементы: алюминий (Al), никель (Ni), марганец (Mn), кремний (Si) и т. д.

Порядок маркировки

Принята следующая маркировка. Латунный сплав обозначают буквой «Л», после чего следуют буквы основных элементов, образующих сплав. В марках деформируемых латуней первые две цифры после буквы «Л» указывают среднее содержание меди в процентах. Например, Л70 — латунь, содержащая 70 % Cu. В случае легированных деформируемых латуней указывают ещё буквы и цифры, обозначающие название и количество легирующего элемента, ЛАЖ60-1-1 означает латунь с 60 % Cu, легированную алюминием (А) в количестве 1 % и железом (Ж) в количестве 1 %. Содержание Zn определяется по разности от 100 %. В литейных латунях среднее содержание компонентов сплава в процентах ставится сразу после буквы, обозначающей его название. Например, латунь ЛЦ40Мц1,5 содержит 40 % цинка (Ц) и 1,5 % марганца (Мц).

Применение

Деформируемые латуни

Томпак (фр. tombac, от малайск. tambaga — медь) — Двойные латуни, содержащие до 20 % Zn, называются томпаком (латуни, содержащие 14—20 % Zn — полутомпаком) (http://metallicheckiy-portal.ru/marki_metallov/lat). Обладает высокой пластичностью, антикоррозионными и антифрикционными свойствами, хорошо сваривается со сталью. Его применяют для изготовления биметалла » сталь-латунь «. Благодаря золотистому цвету, томпак используют для изготовления художественных изделий, знаков отличия и фурнитуры.

Литейные латуни

• Коррозионно стойкие,
• обычно с хорошими антифрикционными свойствами
• хорошие механические, технологические свойства
• хорошая жидкотекучесть
• малая склонность к ликвации

Ювелирные сплавы

Примечания

1. ↑ Джуа М. «История химии», перевод с итальянского Г. В. Быкова под редакцией С. А. Погодина. — Москва: Мир. Редакция литературы по химии, 1975.
2. ↑ Цинк: история открытия элемента
3. ↑ Галмей // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
4. ↑ Woodcroft B. Subject-matter index (made from titles only) of patents of invention, from March 2, 1617 (14 James I.), to October 1, 1852 (16 Victoriae). — London, 1857. — P. 444.
5. ↑ IV. Specification of Mr. Emerson’s Patent for making Brass with Copper and Spelter // The Repertory of Arts, Manufactures, and Agriculture. — London, 1796. — Vol. V. — P. 24-25.
6. ↑ Guest, Edwin. On certain Foreign Terms, adopted by our Ancestors prior to their Settlement in the British Islands (Part II). // Proceedings of the Philological Society. — London, June 11, 1852. — Vol. 5 — No. 124 — P. 188-189.
7. ↑ Автоматная латунь — статья из Большой советской энциклопедии (3-е издание)

Литература

Ссылки

wikiredia.ru

Температура плавления латуни и плавка в домашних условиях

Такой параметр, как температура плавления латуни, является важным во многих ситуациях. Объясняется это тем, что данный металл, основу которого составляет медь, очень активно используется для производства продукции различного назначения. Зная температуру плавления данного металла, можно даже в домашних условиях изготавливать из него не только предметы интерьера, но и элементы различных конструкций.

Максимально возможное измельчение металла – одно из главных условий плавки латуни в домашних условиях

Характеристики и сферы применения латуни

Среди множества разновидностей латуни наибольшее распространение получили два ее типа – двойная и многокомпонентная. Основным элементом, определяющим характеристики данного сплава, является цинк, который может присутствовать в нем в количестве от 5 до 45%. Кроме цинка, в составе латуни в зависимости от ее марки могут присутствовать марганец, железо, никель и свинец, которые также оказывают влияние на ее свойства.

Простые латуни – химический состав и применение (нажмите для увеличения)

Латунь, как и другой медный сплав – бронза, активно используется в различных отраслях промышленности. Кроме того, из латуни изготавливают элементы мебельных конструкций и предметы интерьера. Основной технологической операцией, позволяющей придать изделию из латуни требуемую конфигурацию, является литье, которое, как уже говорилось выше, можно выполнить и в домашних условиях. Естественно, чтобы провести такую операцию, необходимо знать, при какой температуре латунь плавится.

Режимы обработки простых и свинцовых латуней (нажмите для увеличения)

В зависимости от химического состава латуни температура ее плавления может находиться в интервале 880–950°. Основным элементом, который оказывает влияние на данный параметр, является цинк: чем его больше в составе латуни, тем при меньшей температуре ее можно расплавить.

Плавка – не единственная технологическая операция, которой хорошо поддается латунь. Как и бронза, этот сплав можно подвергать различным видам механической обработки. Более того, для соединения латунных деталей можно использовать сварку. На текучесть латуни в расплавленном состоянии, что особенно важно учитывать при выполнении литья, негативно влияют такие химические элементы в ее составе, как свинец и висмут.

Сложнолегированные латуни – химический состав и применение (нажмите для увеличения)

Латунь, как и бронза, которая также относится к категории сплавов, выполненных на основе меди, – цветной металл, что во многом и определяет сферы ее применения. Изделия из латуни, имеющей желто-золотистый цвет, отличаются высокими декоративными характеристиками, но для того чтобы со временем они не чернели от взаимодействия с окружающим воздухом, их необходимо покрывать защитными составами.

Как и бронза, латунь обладает высокой устойчивостью к коррозии, что позволяет успешно применять данный сплав для производства предметов, которые эксплуатируются в условиях повышенной влажности. Широкому распространению изделий из латуни в различных отраслях промышленности способствует и то, что она обладает хорошими антифрикционными свойствами.

Одним из достоинств данного сплава, что особенно важно при выполнении литья, является его низкая склонность к ликвации.

Освоив технику литья латуни, можно создавать настоящие шедевры

Изделия из сплавов, выполненных на основе меди, к числу которых относится латунь, широко используются не только в промышленности, но и в быту. В связи с этим информация о том, как плавить такой металл, какая у него температура плавления и как правильно выполнять из него литье, может оказаться полезной во многих ситуациях.

Что потребуется для литья

Зная о том, как плавят латунь, можно не только выполнять ремонт латунных изделий, но и в домашних условиях изготавливать их. Чтобы на практике заняться литьем латуни или бронзы, следует подготовить соответствующее оборудование, часть которого можно изготовить своими руками. Кроме того, следует учитывать, что не все марки латуни и бронзы обладают хорошей текучестью, что значительно затрудняет их литье.

Для того чтобы расплавить латунь или бронзу, которые отличаются достаточно высокой температурой плавления, потребуется специальная печь. Многие домашние мастера самостоятельно изготавливают такие печи, работающие по индукционному принципу. В качестве основы подобного нагревательного приспособления можно использовать огнеупорный кирпич. Элементы кирпичного каркаса соединяются между собой при помощи специального раствора, способного выдерживать высокую температуру.

Самодельная плавильная печка с усиленным металлическим каркасом

Емкость, в которой будет выполняться само плавление (тигель), может быть также изготовлена в домашних условиях. В качестве материала для нее подойдут графит или шамотный кирпич. Более предпочтительным материалом для изготовления тигля, по признанию многих специалистов, является шамотный кирпич. Такой материал отличается долговечностью и позволяет выполнить значительно большее количество плавок, чем сосуд из графита.

Тигель из огнеупорной глины, обмазанный жидким стеклом с тальком

Важнейшим элементом печи, в которой латунь или бронзу можно подвергнуть плавлению, является нагревательный элемент. Конечно, можно выполнять нагрев тигля и при помощи угля, но большей эффективностью и удобством использования обладают печи, нагрев в которых осуществляется при помощи индукционного принципа. Для того чтобы сделать и эффективно использовать нагревательное устройство такого типа, вам потребуется источник тока, мощность которого составляет порядка 20–25 кВт.

Плавка латуни требует применения такого вещества, как бура, которая добавляется в сплав для улучшения его характеристик. Учитывая тот факт, что вам придется работать с металлом, который имеет очень высокую температуру, надо предусмотреть все меры безопасности. Одной из таких мер, которая позволяет минимизировать риск возгорания различных предметов, расположенных в непосредственной близости с плавильной печью, является использование асбестового листа, которым нужно застелить участок пола.

Для изготовления нагревательных элементов печи понадобится толстая нихромовая проволока и керамические трубки

Для извлечения тигля с расплавленной латунью необходимы специальные щипцы с длинными ручками, а все работы, сопряженные с воздействием высокой температуры, следует выполнять в плотных перчатках и защитных очках. Поскольку при плавке из латуни начинает выделяться цинк, пары которого вредны для здоровья, в месте выполнения литья нужно предусмотреть хорошую вентиляцию.

В домашних условиях можно выполнять не только плавку, но также и сварку (пайку) латуни. Для выполнения этой технологической операции, при помощи которой можно вернуть к жизни поломанные изделия из данных сплавов, вам потребуются газовая горелка и специальный припой, основу которого составляет техническое серебро. Такой припой, как и флюс, специально предназначенный для пайки цветных металлов, можно приобрести в готовом виде или сделать его самостоятельно, используя для этого техническое серебро и медь.

После того как все оборудование и необходимые инструменты подготовлены, можно приступать непосредственно к литью латуни.

Процесс плавки

Для того чтобы латунь быстрее перешла в жидкое состояние, лучше помещать ее в тигель в измельченном виде. Следует иметь в виду: чем меньше будут такие куски, помещенные в тигель, тем быстрее начнется процесс плавления.

После того как вы наполните тигель измельченным металлом, необходимо установить сосуд в печь и начать ее нагрев до температуры плавления латуни. Если для плавки латуни вы используете заводскую муфельную печь, то следить за процессами, протекающими в тигле, можно через специальное окошко. В том случае, если вы самостоятельно изготовили печь простейшей конструкции, вам понадобится крышка из огнеупорного материала, которой будет закрываться емкость для плавления латуни.

Плавку в компактной печке заводского изготовления можно производить прямо на кухне

Тигель извлекается из печи только тогда, когда весь металл, который в него помещен, полностью расплавился. Для вынимания емкости с латунью следует пользоваться специальными щипцами и делать это максимально аккуратно. На поверхности латуни, подвергнутой плавлению, всегда присутствует пленка, которую в обязательном порядке надо убрать. Выполнить такую операцию совсем несложно, если взять для этого обычную стальную проволоку.

Для литья изделия из латуни вы должны подготовить форму, благодаря которой металл, переходя из жидкого расплавленного состояния в твердое, примет требуемые очертания. Заливка латуни в такую форму выполняется только после того, как удалена пленка, о которой говорилось выше. Затем вам останется только дождаться, когда латунь, залитая в форму, полностью перейдет в твердое состояние и остынет.

Заливка форм латунным расплавом

В домашних условиях можно использовать и более упрощенный вариант плавильной печи, применяя в качестве нагревательных элементов газовую горелку. Подвергнуть латунь плавлению таким образом можно, надежно закрепив газовую горелку под сосудом для плавки в вертикальном положении. При этом важно следить за тем, чтобы пламя, которое выдает горелка, равномерно охватывало всю нижнюю часть сосуда.

Процесс плавки пойдет быстрее, если использовать вторую горелку

Используя такое простое приспособление, следует иметь в виду, что латунь, которая будет плавиться в тигле, подвергается значительному окислению. Чтобы минимизировать последствия этого процесса, который негативно отражается на характеристиках сплава, можно использовать обычный древесный уголь.

Таким образом, существует несколько способов, позволяющих эффективно расплавить латунь в домашних условиях. Выбирая один из них в зависимости от своих предпочтений и финансовых возможностей, вы сможете изготавливать из латуни методом литья изделия различного назначения.

Оценка статьи:

Поделиться с друзьями:

met-all.org

Латунь — это… Что такое Латунь?

dic.academic.ru