Латунь это сплав меди – это сплав меди с… Состав латуни

Содержание

это сплав меди с… Состав латуни

Это сплав, похожий на золото, но намного его дешевле. Известный еще в Древнем Риме, но повторно открытый в XVIII веке. Сочетая в себе прекрасные свойства двух химических элементов, латунь нашла для себя широкое поле применения.

Состав

Несмотря на благородный цвет и внешность, латунь — это сплав меди с цинком, золота или других драгоценных металлов там нет. Помимо этих двух компонентов, для улучшения физико-химических свойств применяются и другие вещества: марганец, олово, железо, кремний, никель, свинец и т. д. Как правило, доля этих примесей составляет не более 10%. В остальном же состав латуни более или менее постоянен, хотя соотношение компонентов может меняться. Обычно содержание цинка не превышает 30-35%, однако в технических сплавах его доля может доходить и до 50%.

Свойства

Поскольку латунь — это сплав меди с цинком, ее характеристики перекликаются с их качествами. В зависимости от соотношения компонентов, ее цвет может варьироваться от красноватого до светло-желтого. Ее плотность составляет 8500 кг/м3, а температура плавления достигает 880-950 градусов Цельсия. Латунь хорошо обрабатывается давлением как в горячем, так и в холодном состоянии, обладает хорошими механическими характеристиками, сопротивляется воздействию внешней среды, но без покрытия со временем чернеет. Латунь и медь не всегда легко отличить друг от друга неспециалисту, тем не менее первая обладает твердостью, износоустойчивостью, она менее тугоплавкая, но более ковкая и вязкая, а потому удобнее в обработке. В зависимости от содержания основного металла, различаются тепло- и электропроводность латуни — чем его доля выше, тем эти свойства сильнее выражены.

Значение в истории

Несмотря на то что самый известный и наиболее важный сплав с медью — это бронза, латунь также сыграла свою роль в истории. Несмотря на то что ее второй основной компонент — цинк — был открыт только в XVI веке, она была известна еще в древние времена. Римляне сплавляли медь с галмеем — рудой, но этот способ давно устарел. Вторично латунь была открыта в Англии в XVIII веке и очень быстро завоевала популярность, поскольку очень напоминала золото, за которое ее часто выдавали. На Руси этот сплав нередко называли «желтой медью». Даже сейчас кое-где можно встретить такое наименование.

После «второго рождения» для получения латуни использовали тигли, в которых развивалась температура до 1000 градусов Цельсия. Пары цинка насыщали медь, и если в ней не было примесей, то на выходе получался искомый результат. Изделия из этого сплава стали использоваться повсеместно, поскольку его дешевизна и свойства это позволяли. Кстати, несмотря на то что долгое время в учебниках истории писали, что памятник Минину и Пожарскому в Москве отлит из бронзы, реставраторы заявили, что на самом деле он выполнен из другого сплава меди — латуни. Сегодня у этого вещества все еще очень много сфер применения, так что достойная по доступности и универсальности замена найдется, пожалуй, нескоро.

Получение

Как уже стало понятно, латунь — это сплав меди с цинком и (при необходимости) некоторыми другими компонентами, но есть одна небольшая проблема. Особенно эта трудность доставляет неудобства в промышленном производстве. Дело в том, что температуры плавления отдельно цинка и меди слишком сильно различаются, поэтому для облегчения задачи получения сплава добавляется лигатура — небольшое количество уже готового состава.

Дальнейшая обработка зависит от желаемого результата. В сплав добавляют другие компоненты, легируют, штампуют, придают форму и т. д. Несмотря на все трудности, мировое производство и потребление этого продукта остается на высоком уровне.

Разновидности и стандарты

Прежде всего, различают деформируемую и литейную латунь. ГОСТ предусматривает для них отдельные номера: соответственно 15527-07 и 17711-93. В России сплав маркируют как «Л» с цифрой, которая обозначает долю меди. Если же компонентов много, то в результате маркировка может выглядеть примерно так: ЛАЖМц66-6-3-2. Это будет означать, что, помимо 66% меди, данная марка содержит 6% алюминия, 3% железа и 2% марганца. Доля цинка высчитывается как разница между 100% и количеством других элементов. В данном случае это 23%. По аналогии именуются и другие марки латуни. Такие добавки позволяют сплаву приобретать новые свойства и улучшать уже имеющиеся. В зависимости от ввода в состав латуни тех или иных веществ, в обиходе ее называют алюминиевой, кремнистой, железомарганцовистой и т. п.

В Европе и США приняты другие обозначения марок, такие как CuZn37 или С27200. Также незначительно различается соотношение примесей, но в общем и целом состав латуни у разных производителей достаточно однороден.

Кроме того, в зависимости от содержания цинка в сплаве также различают томпаки (до 10%) и полутомпаки (от 10% до 20%). Еще иногда те или иные марки приобретают названия в соответствии со сферой основного использования. Так различают «морскую», «часовую» и некоторые другие латуни.

Применение

Сфер использования этого сплава не счесть. Относительная дешевизна и легкость обработки, а также ее свойства позволили латуни стать практически универсальной. Ее вытягивают в проволоку и прутья, штампуют в листы, из нее делают даже тончайшую фольгу.

Трубы, мелкие и крупные детали, фурнитура, арматура — ей находится применение в автомобильной промышленности, приборостроении, химии, а также она используется при изготовлении различных декоративных элементов, знаков отличия и т. д. Это лишь краткий список. Она окружает нас повсюду, а ведь латунь — это сплав меди с цинком — довольно распространенных элементов. Так что, пожалуй, ее универсальность и доступность всем только на руку.

В ювелирном деле

Обычно считается, что украшения должны быть выполнены из драгоценных металлов: золота, серебра, платины. Но у моды свои правила, и вот уже некоторое время в дневное время многие женщины предпочитают неброскую бижутерию. Латунь, цвет которой близок к золоту, в данном случае незаменима. Кроме того, она прекрасно поддается полировке, так что при должном составе и таланте ювелира украшение, выполненное из сплава, может выглядеть очень красиво и дорого. Так, что неспециалисты даже не заподозрят, что это не золото, а латунь. Фото обычно просто не передает красоту искусно выполненных изделий, так что лучше выбирать такие украшения лично.

Случается, что модницы страдают из-за аллергии и раздражения. На первый взгляд может показаться, что во всем повинна именно латунь. Но, как правило, это не так. В большинстве случаев патологическую реакцию вызывает никель, который делает цвет и общий внешний вид сплава гораздо красивее. Если есть склонность к аллергии на металлы, лучше выбирать украшения, в составе которых нет этого компонента. Обычно производители указывают это отдельно.

Аналоги

Поскольку латунь — это сплав меди с цинком, причем первой там больше, может показаться, что чистые металлы (каждый отдельно) обладают лучшими свойствами, а такие сложности используются для удешевления материала. На самом деле все не так. Медь в чистом виде обладает такими недостатками, как нестойкость к коррозии, меньшая пластичность по сравнению со сплавами, а цинк крайне хрупок. Латунь же органично соединяет в себе самые лучшие свойства, взавимокомпенсируя недостатки обоих компонентов.

Другие сплавы меди — бронза, мельхиор и т. д. — также нельзя в полной мере назвать аналогами. Первая менее пластична и более крупнозернистая, в то время как второе вещество довольно тугоплавкое и из-за содержания никеля может вызывать раздражение кожи. Кроме того, внешние характеристики тоже ставят на первое место латунь. Цвет, похожий на золото, выгодно отличается от не слишком привлекательной коричневой бронзы и серебристого мельхиора.

Мировой рынок

Промышленное производство латуни началось практически сразу после ее повторного открытия. Оценив ее уникальные свойства, металлурги принялись развивать новое направление в отрасли. Сегодня производство и потребление латуни в основном зависит от состояния мирового рынка меди. Его стабильный рост дает основания полагать, что спрос на сплавы пока не падает. Более того, прогнозы относительно будущего этих отраслей более чем благоприятны, несмотря на такие проблемы, как снижение качества руд, недостаточное развитие инфраструктуры, социальная и политическая напряженность в крупнейших поставщиках меди — Чили и некоторых государствах Африки.

Основными потребителями меди, а значит и латуни, являются экономически развитые страны Европы, а также США, Китай, Япония и некоторые другие. В последние годы спрос на эти вещества только растет, прежде всего, за счет азиатов. Совершив гигантский скачок в середине 2000-х годов, цены на Cu остаются на прежнем рекордно высоком уровне. Однако в 2016 году ожидается пик предложения, который, вероятно, спровоцирует снижение котировок.

fb.ru

что это такое, состав и свойства сплава, сферы его применения

Латунь — это металлический сплав на основе меди (Cu) и цинка (Zn), в который могут добавляться никель, свинец, олово, алюминий, марганец. В зависимости от состава сплав приобретает различные свойства и цвета.

Несмотря на открытие цинка, являющегося главным компонентом латуни, лишь в XVI веке, она была известна человеку и до нашей эры. Например, римляне сплавляли медь с галмеем (цинковой рудой) и делали из сплава различные украшения и тонкостенную посуду.

Производство сплава распространилось и на среднюю Азию, откуда изделия попадали на Русь, где так же оценили прочность и блеск материала. И только после открытия цинка в 1746 году стало возможным появление латуни в привычном для современного человека виде. Произошло это 13 июля 1781 года, когда Джеймс Эмерсон зарегистрировал соответствующий патент, поэтому говорят, что латунь была открыта 2 раза.

Состав латуни

Классической формулой латуни является соотношение меди и цинка как 1:2. Именно такое соотношение упоминается ещё на рубеже XIX и XX веков в энциклопедическом словаре Брокгауза и Ефрона. В современных условиях количество добавляемого в медь цинка может быть значительно меньше, но, как правило, не превышает 30%, за исключением технических сплавов, в которых допускается наличие и 50% цинка. Чем больше цинка добавляется, тем ниже стоимость итогового материала, так как цинк сам по себе дешевле меди.

По составу сплава различают:

  • Двухкомпонентные, формула которых является достаточно простой и представляет собой сочетание меди и цинка в различных пропорциях. Такой сплав, в соответствии с ГОСТ, маркируется буквой «Л», за которой следует цифра, обозначающая процентное содержание меди. Например, «Л80», то есть сплав состоит из 80% меди и 20% цинка.
  • Многокомпонентные, содержащие дополнительные элементы, которые называют легирующими, например, олово, свинец, алюминий и др. Маркировка таких сплавов зависит от находящихся в их составе элементов, причём подсчёт количества цинка производится путём вычитания из 100% доли других элементов. Например, латунный сплав, состоящий из 63% меди, 3% свинца и 34% цинка, будет выглядеть как «ЛС63–3».

В зависимости от содержания цинка в латунном сплаве, выделяют:

  • Красную, содержание цинка в которой находится в пределах 5–20%
  • Жёлтую, содержащая более 20% цинка

Свойства латуни

Температура плавления латуни составляет 880–950 °C, причём, чем выше содержание цинка, тем ниже будет температура плавления. Она отлично поддаётся обработке давлением, имеет высокие механические свойства, неплохую устойчивость к коррозии. Однако, например, бронза выигрывает у латуни в прочности и коррозийной устойчивости. А также она неустойчива в морской воде, углекислых растворах и в органических кислотах. Неприятным свойством сплава является его потемнение на открытом воздухе, для предотвращения этого латунные изделия покрывают лаком. Латунные детали не теряют пластичность при понижении температуры, что делает их хорошим конструкционным материалом.

Латунь и медь очень схожи внешне, и непрофессионалу будет сложно разграничить их. Первая имеет повышенную твёрдость и износоустойчивость, но является менее тугоплавкой. При этом латунный сплав значительно удобнее в обработке за счёт высокой ковкости и вязкости. Он превосходит медь и по коррозийной стойкости, причём более высокая температура повышает скорость образования коррозии, источником которой могут стать высокая влажность, повышенное содержание аммиака и сернистого газа в воздухе. Для её предупреждения латунные изделия подлежат обжигу при низких температурах после обработки.

Свойства отдельных видов латуней

Деформируемые латуни — такие сплавы, в которых содержание цинка менее 10%, их ещё называют томпак. Томпак пластичен, не ржавеет и обладает низкой силой трения. Томпак хорошо сваривается со сталью и имеет золотистый оттенок.

Литейная латунь предназначена для создания изделий путём литья. Содержание меди в ней варьируется от 50 до 80%. Такой сплав не подвержен ржавчине, не подвержен деформации посредством трения с другими материалами, хорошо сопротивляется силовому внешнему воздействию (высокие механические свойства), не имеет склонности к распаду. А также, благодаря жидкому состоянию, металл удобен в обработке, что позволяет залить его в любую форму.

Автоматная латунь — сплав, обязательным элементом которого является свинец, позволяющий получать короткую стружку при обработке изделия в автоматизированном режиме, что снижает износ разделяющего механизма, повышая скорость работы.

Влияние легирующих элементов на свойства сплава

Легирующий элемент — такой элемент, который добавляется в металл, для изменения его структуры и химического состава.

  • За счёт алюминия достигается снижение летучести сплава, так как на поверхности расплавленной латуни появляется защитный слой из оксида алюминия.
  • Магний используют, как правило, в сочетании с железом и алюминием для достижения повышенной прочности и коррозийной стойкости изделия.
  • Никель защищает сплав от отрицательного влияния процессов окисления
  • Свинец является самым распространённым легирующим элементом, который повышает пластичность и ковкость, а также качество резки металла.
  • Кремний влияет на прочность и твёрдость сплава, а в сочетании со свинцом повышает антифрикционные свойства, что делает такой сплав конкурентноспособным даже с оловянной бронзой.
  • Добавление олова обусловлено использованием латуни в морской воде, так как оно повышает прочность и антикорозийность металла.

Применение латуни

Сплав является одним из самых наиболее используемых в мире, его даже называют вечным металлом, так как он практически не подвергается износу. Двухкомпонентные сплавы, содержащие до 20% цинка, применяются для создания змеевиков, запчастей для машин, тепловой аппаратуры. Соединения, содержащие до 40% цинка, идут, например, на создание фурнитуры, штампованных изделий. Использование многокомпонентных латуней значительно шире. Они используются при создании труб, кораблей, летательных аппаратов, часов, пружин и т. д.

Из томпака изготавливают всевозможные знаки различия и художественные изделия. Различного рода арматура, сепараторы, подшипники, изделия, устойчивые к ржавчине изготавливают из литейной латуни. Применение автоматной латуни проявляется в создании крепёжных изделий (гаек, болтов, винтов, саморезов и т. д.), на которые нарезаются латунные листы, полосы, прутки.

Латунь, свойством которой является неподвластность магнитному притяжению, используется для создания компасов. За счёт высокой теплоёмкости ещё в царской России из латуни делали самовары, которые и по сей день изготавливаются из этого материала. Изготавливаются из неё и предметы церковного обихода. Несмотря на низкую себестоимость, сплав используется для создания престижных вещей, например, популярных зажигалок Zippo, корпуса которых производятся из латуни с дальнейшим напылением на них иных металлов различного цвета.

Латунь в ювелирном деле

Применение латунный сплав нашёл и в ювелирном деле. Ювелиры выделяют жёлтую (среднее содержание цинка), золотистую (низкое содержание цинка), и зелёную латунь (высокое содержание цинка). Если сплав состоит на 15% из цинка и на 5% из алюминия, то он максимально напоминает золото, а благодаря отличной податливости полировке хороший мастер сможет сделать украшение, которое неспециалист никогда не сможет отличить от золотого изделия. Этот факт известен и мошенникам, которые подделывают золото. Для очистки подобных украшений используется щавелевая кислота.

Сплавы, маркированные «Л62» и «Л68», являются материалом, на котором обучаются начинающие ювелиры, так как по своим механическим характеристикам он максимально приближен к золоту.


kamni.guru

сплавы, их составы, виды и отличия

Латунь – это сплав на основе цинка и меди. Процентное содержание цинка в сплаве может быть 5 — 45%. Цинк, в отличие от меди, дешевле, именно поэтому введение его в состав не только повышает технологические, антифрикционные и механические свойства сплава, но еще и снижает ее стоимость.

Свойства латуни

Сплавы латуни отлично поддаются обработке давлением. Механические показатели довольно высокие, но вот стойкость к коррозии удовлетворительная. Если сравнивать отличительные особенности латуни с бронзой, то ее антифрикционные свойства, устойчивость к коррозии и прочность ниже. Сплавы не очень устойчивы в соленой воде, на воздухе, растворах большинства органических кислот и углекислых растворах.

Латунь в отличие от меди имеет лучшую стойкость к коррозии. Но с повышением температуры увеличивается и скорость коррозии. Тем боле, заметен такой процесс в изделиях с тонкими стенками. Вызвать коррозию могут: высокая влажность, следы сернистого газа и аммиака в воздухе. Для предотвращения такого явления изделия из этого состава после обработки подвергают низкотемпературному обжигу.

Почти все сплавы при снижении температуры не становятся хрупкими и остаются эластичными, что позволяет применять их в качестве отличного конструкционного материала. Благодаря более высокому показателю температуры рекристаллизации, в отличие от меди, при повышенной температуре ползучесть латуни ниже. При температуре 300-600 С появляется свойство хрупкости из-за того, что нерастворимые при низких температурах добавления (к примеру: висмут, свинец) создают хрупкие прослойки между кристаллами. При увеличении температуры понижается ударная вязкость. В отличие от меди свойства теплопроводности и электропроводности латуни хуже.

Состав латуни в процентном соотношении

Основные компоненты – цинк и медь, – используются в соотношениях 30% и 70% соответственно.

Более 50% цинка, который применяется при изготовлении латуни, делается из вторичной переработки мусора. Технические сплавы латуни выполнены на 47–50% из цинка. По составу различают альфа и бета-латуни:

  • Двухфазные составы состоят на 48–50% из цинка и содержат менее 5% свинца.
  • Однофазные альфа-составы имеют около 30 % из цинка.

Химический состав

Латунь изготавливают из меди и цинка. Зачастую ее сравнивают с бронзой, так как сплав латуни и бронзы объединяет одинаковый компонент – медь. Латунь, по составу отличающаяся от бронзы, имеет в качестве второго компонента не олово, а цинк.

Цинк – это химический составляющий элемент второстепенной подгруппы второй группы четвертого периода периодической системы Менделеева. При нормальных условиях довольно хрупкий переходный материал ярко-голубого цвета (на открытом воздухе покрывается небольшим слоем оксида цинка и темнеет). В природе, как отдельный металл, цинк не существует.

Медь – это химический составляющий элемент одиннадцатой группы четвертого периода периодической системы Менделеева. Это пластичный переходный материал ярко-золотистого цвета (при появлении оксидного слоя медь становится красно-желтого цвета).

За счет цинка и меди (кроме главного α-раствора) появляется целый перечень электронных стадий типа β, γ, ε. Как правило, состав латуни имеет α- или α+β’ фазы:

  • α-фаза – стабильный материал из меди и цинка с гранецентрированной кристаллической медной кубической решеткой.
  • β’-фаза – структурный материал на основе химического сочетания CuZn с соотношением 3/2 и элементарной и простейшей ячейкой.

Зависимость от термообработки:

  • Если температура высокая, то β-фаза имеет хаотичное расположение атомов и увеличенный объем однородного состава. В этом состоянии фаза становится довольно пластичной, если температура менее 453–469 C, то атомная структура меди и цинка обретает упорядоченность и указывается, как β’.
  • β’ является более хрупкой и жесткой, γ-фаза имеет в составе электронное сочетание Cu5Zn8.

Составы с одной фазой отличаются повышенной пластичностью; β’-фаза менее пластичная и более прочная.

Разделение с учетом содержания в сплаве цинка:

  • Когда сплав латуни имеет в составе до 35% цинка, одновременно увеличиваются и пластичность, и твердость. Затем пластичность снижается, в начале из-за уплотнения α – жесткого состава. После происходит моментальное ее снижение, это объясняется нахождением в составе хрупкой β’-фазы. Затем твердость повышается до уровня количества цинка не больше 40%. Потом резко снижается.
  • Многие составы отлично поддаются обработке под давлением. Однофазный состав особенно характеризуется своей пластичностью. Латуни меняют структуру при пониженных и повышенных температурах. Хотя в условиях температуры 400-700 C появляется «хрупкая зона». Деформация при этих температурных условиях не происходит.
  • Двухфазные сплавы довольно эластичны при нагревании больше температуры фазы β’-превращения (выше 700 C). Для увеличения химической стойкости и технических характеристик в них зачастую добавляют дополнительные компоненты, к примеру: марганец, алюминий, кремний, никель и так далее.

Производство латуни

Латунь отлично поддается ковке, податливо деформируется, довольно вязка, принимает разные формы под ударом молотка, штампуется в различные детали или растягивается в проволоку. Сплав относительно податливо отливается и плавится в условиях температуры меньше плавления меди.

Процесс изготовления выполняется:

  • В тиглях, сделанных из огнеустойчивой глины. Тигли разогреваются в пламенных или шахтных печах.
  • В отражательных печах.

Во время смешивания цинка и меди состав отливают в заранее приготовленные песочные формы. Некоторая часть цинка испаряется, что необходимо помнить во время формирования сплава металла.

Производные латуни

Томпак – вид деформируемого сплава. Имеет в составе цинк и медь на 2%-13% и 87–98% соответственно.

Томпак отличается:

  • пониженной силой трения;
  • стойкостью к ржавчине;
  • высокой эластичностью.

Составы меди, состоящие на 11-22% из цинка, называются полутомпаками.

Томпак отлично поддается сварке с нержавейкой и иными благородными металлами. Томпак применяют для изготовления комбинированного состава латуни и стали. Благодаря золотистому цвету из томпака делают фурнитуры, различные медали и художественные изделия. Томпак отлично поддается эмалированию, золочению и обработке давлением в пониженных и повышенных режимах температуры.

Литейная латунь – используется для изготовления фасонных изделий и полуфабрикатов с помощью литья. Имеет 51–80% меди. В роли дополнительных элементов применяют: алюминий, кремний, марганец, железо, свинец и олово. Основные отличия:

  • имеет устойчивость к трению с другими элементами;
  • пониженная склонность к распаду элементов;
  • не ржавеет;
  • проста в обращении за счет жидкой консистенции;
  • великолепные механические показатели.

Зачастую литейную латунь применяют для массового изготовления:

  • червячных винтов;
  • штуцеров;
  • элементов арматуры;
  • деталей, устойчивых к коррозии;
  • гаек зажимных болтов;
  • сепараторов;
  • втулок;
  • деталей, которые эксплуатируются при температуре выше 250C;
  • подшипников.

Автоматная латунь — это свинцовая разновидность сплава. Имеет такой состав:

  • 24,3-42,8% – цинк;
  • 56-76% – медь;
  • 0,4-0,9% – свинец.

Добавление свинца при механической обработке способствует появлению сыпучей и короткой стружки, что снижает износ разделяющего механизма и дает возможность применять скоростную обработку деталей.

Механические характеристики автоматной латуни напрямую зависят от ее агрегатного состояния и компонентов:

  • нагартованное;
  • мягкое.

Этот вид сплава изготавливается в форме:

  • полос;
  • лент;
  • листов;
  • прутков.

При этом из листов делают:

  • детали для часов;
  • болты;
  • гайки и другие предметы массового производства.

Как можно отличить сплав латуни от бронзы

Отличить латунь от бронзы и, помимо этого, узнать точный состав можно лишь в химической лаборатории (к примеру, с помощью спектроскопического анализа). Увы, в домашних условиях (тем более, если нельзя делать царапины либо как-то еще деформировать изделие) спектр возможностей довольно ограничен. Однако существует алгоритм, который показывает пусть и не очень точные, но все же результаты.

Вам будут необходимы:

  • калькулятор;
  • точные весы;
  • прозрачная емкость с водой;
  • образцы латуни и бронзы со сколами;
  • микроскоп или сильная лупа.

Начните со зрительного анализа. Нужно тщательно почистить изделие и поместить под солнечное освещение. Обычно бронза темней латуни, при этом, если рассматривать цвет, то бронза переходит в «красный» спектр (от рыжего до бурого), а латунь в «желтый», иногда даже до белого. Но данный способ не очень неточен, потому переходите ко второму шагу.

Сделайте анализ состава на плотность. Будет необходима прозрачная емкость с водой и точные весы. Опустив изделие в воду, узнаем объем, потом определяем массу. Плотность — это соотношение массы предмета к его объему, переводим в кг/ куб. м. Чаще всего бронза плотней латуни, при этом линия деления находится на показателях 8700 кг/куб. м. Итак, 8400-8700 кг/куб.м – скорей всего, латунь. 8750-8900 – скорей всего, бронза.

И в конце, структура состава. Нужно сказать, что тут нужны образцы – предметы, где в составе можно точно определить и латунь, и бронзу, причем образцы обязаны иметь сколы.

Для анализа будут необходимы сильная лупа или микроскоп. Анализ происходит размещением в поле видимости одновременно образца и предмета анализа. На что нужно обратить внимание? На структуру состава – а именно, его зерно. Обычно бронза имеет более грубое и крупное зерно, в отличие от латуни.

Оцените статью:

Поделитесь с друзьями!

stanok.guru

история, основные компоненты, свойства и применение

Латунь — это медно-цинковый сплав, в котором составляющие его элементы находятся в определенных пропорциях. В некоторых случаях, для придания определенных свойств в состав включают и другие легирующие компоненты (олово, никель, свинец, железо и т.д.). Стоит отметить, что сфера ее применения практически безгранична.

Экскурс в историю

Латунь была известна человечеству еще до нашей эры, и это при том, что цинк как элемент стал известен только в 16 столетии. Например в Древнеримской империи расплавленную медь смешивали с цинковой рудой (галмеем). Из полученного металла делали красивые украшения и изящную посуду. Она так же была известна и в средней Азии, именно оттуда она и попал на Русь.

Основные компоненты

Изначально, в классическом варианте, латунь делали смешивая медь и цинк в соотношении 1:1. Теперь же, в основном, удельная масса цинка в сплаве не превышает тридцати процентный порог (исключением являются технически сплавы, в них объем цинка может доходить до пятидесяти процентного показателя).

По своему составу такой цветмет подразделяется на два вида:

  • Двухкомпонентный. В состав входят всего два составляющих — медь и цинк, их пропорция зависит от предназначения сплава. Обозначается сплав буквой «Л» и цифрой. Цифра указывает на процент меди в металле.
  • Многокомпонентный. Изготавливается путем присоединения легирующих металлов(олово, алюминий, свинец и т.д.). Маркировка производится двумя буквами («Л» (латунь) и буква добавочного компонента), следом идут цифры, означающие вхождение металлов в процентах — медь, дополнительный металл, цинк.

По содержанию цинка определяется два типа:

  • Красная — удельная масса цинка менее 20 процентов.
  • Желтая — объем цинка превышает двадцати процентный порог.

Какими свойствами обладает латунь?

Температура плавления соединения варьируется от 880 до 950 градусов. Начальная точка плавления зависит от процентного соотношения меди цинка. Чем последнего больше тем соответственно температура плавления ниже. Кроме того он превосходно поддается как механической обработке так и кузнечной ковке. Так же он достаточно хорошо противодействует коррозийным процессам. Благодаря высокой степени пластичности при низких температурах, латунь является хорошим конструкционным материалом.

Наравне с положительными качествами у нее имеются и недостатки:

  • Боится морской воды.
  • Разрушается под воздействием углекислотных растворов и органических кислот.
  • При взаимодействии с воздухом темнеет, поэтому требует дополнительной обработки лаком.

В зависимости от предназначения латунного сплава, он делится на три вида, которые кроме общих свойств имеют и свои собственные:

  • Деформируемые металлы (Томпак). В такой металле количество цинка не превышает 10 процентов. Данный сплав отличается пластичностью высоким антикоррозийным показателем и низкой силой трения. Томпак легко сваривается с железом.
  • Литейная латунь. Такое название получила благодаря низкой температуре плавления, что позволяет заливать ее в специальные формы. Содержание цинка колеблется в пределах 50 — 80 процентов. Такой уникальный сплав не подвержен изменению поверхности из-за трения и имеет высокие прочностные характеристики.
  • Автоматный цветной металл. В такой металл в качестве легирующего компонента обязательно добавляется свинец. Сплав хорошо переносит механическую обработку и при этом стружка отходит небольшими частицами, благодаря чему увеличивается скорость обработки и уменьшается износ резцов, что очень важно при больших объемах работ.

Для придания особых свойств в латунь добавляются легирующие компоненты, каждый из которых изменяет структуру состава и усиливает его определенные качества:

  • Алюминий. На поверхности изделия создается оксидная пленка снижающая «летучесть» сплава.
  • Магний. Применяется в совокупности с алюминием и железом, для придания повышенных прочностных характеристик и антикоррозийных свойств.
  • Никель. Не дает развиваться окислительным процессам.
  • Свинец. Улучшает ковкость и пластичность сплаву, делает пригодным для механической обработки.
  • Кремний. Улучшает прочность сплава.
  • Олово. Благодаря олову латунь можно использовать в морской воде.

Где применяется латунь?

Латунь на сегодняшний день один из самых широко применяемых металлов цветной металлургии созданных искусственным путем. В зависимости от качественных характеристик латунный сплав применяется в тех или иных сферах промышленности. Так двухкомпонентная латунь с содержанием цинка не более 20 процентов, используется для создания деталей и узлов различных машин и тепло передающих устройств. 40 процентов цинка дают возможность использовать ее для штамповки и производства фурнитуры.

Многокомпонентная латунь используется более широко. Из нее делают трубы, детали кораблей и летательных аппаратов, часы также не обходятся без такого сплава. Декоративно-художественные композиции, знаки различия для силовых структур делаются из такой марки цветметалла. Изделия которые необходимо отливать в специальных формах (арматура, сепараторы, подшипники скольжения) изготавливаются из литейной латуни. Автоматная латунь хорошо себя зарекомендовала при производстве деталей для крепежа (гайки, винты, болты и т. д.).

С давних пор в России латунь использовалась, и применяется сейчас, для изготовления такого исконно русского предмета обихода как самовар. Порой даже самые дорогие изделия делают из относительно дешевой латуни. Так например корпус всемирно известной зажигалки Zipo изготавливается именно из латуни.

Не обошли стороной латунь и ювелиры. На практике они выделяют три ее вида — желтая (цинк колеблется в пределах пятьдесят на пятьдесят), золотистая(незначительное количество цинка), зеленая (цинка в сплаве более 50 процентов). При содержании в сплаве 15 процентов цинка и 5 процентов алюминия, металл становится похожим на золото. Хороший мастер из такой латуни может сделать ювелирное изделие практически полностью напоминающее золотое и простой обыватель вряд ли найдет разницу. Чем очень часто пользуются мошенники, выдавая поддельные украшения за золотые. Очень часто на латунных сплавах проходят обучение ученики в ювелирных мастерских, оттачивая свое мастерство.

Таким образом можно смело говорить, что латунь является действительно важным элементом для хозяйственной деятельности человека и по крайней мере в ближайшее столетие потребность в ней будет только расти.

sopromats.ru

свойства, химическая формула, применение, марки латуни и их расшифровка, где используется, что делают из латуни

Латунь – высокотемпературное соединение расплавов меди и цинка. Для придания расплаву различных свойств, в зависимости от направленности применения латуни, при её выплавке добавляют различные присадки. Известно, что сплав меди и олова именуют бронзой, но олово может служить присадкой и при выплавке латуни. От количественного преобладания в медном сплаве цинка или олова и зависит его название: больше олова – бронза, больше цинка – латунь. Свойства последнего сплава определяются присадками, добавляемыми в расплав гораздо меньшими количествами – это такие вещества, как металлы: железо, свинец и никель, и неметаллы: кремний и фосфор.

Хотя цинк и был получен в виде металла только в шестнадцатом веке, но латунь получали ещё до начала современного летоисчисления, при плавлении добавляя в расплав меди богатую цинковую руду – галмей (смесь цинкового шпата с формулой ZnCO 3 и кремнекислого цинка). Запатентован же способ получения латуни был английским металлургом в конце семнадцатого века. А уже в девятнадцатом веке в Западной части России и Европе посредством латуни фальсифицировали золотые украшения.

Свойства


От меди латунь унаследовала значительный удельный вес, в зависимости от содержания основного компонента в латуни, её плотность колеблется от 8,3 до 8,7 тонны на кубический метр. Вообще, многие физические свойства латуни как сплава зависят от соотношения его компонентов не только основных, но и добавляемых в небольших количествах – легирующих.

Пожалуй, более или менее стабильной характеристикой является удельная теплоёмкость, её показатель при комнатной температуре 380 Дж/(кг*К), что означает – для нагрева металла весом один килограмм на один градус Кельвина потребуется 380 Джоулей теплоты. Удельное электрическое сопротивление меняется от 0,025 до 0,108 Ом*кв. мм/м. Температура плавления латуни также меняется в широких пределах, от 870 до 990 градусов Цельсия. Медь – более тугоплавкий металл, чем цинк, поэтому меньшие значения относятся к сплавам с более высоким содержанием цинка.

Латунь хорошо поддаётся контактной сварке, но не сваривается плавлением, её легко прокатывать. Для защиты металла от окисления на воздухе, его поверхность покрывают лаком, предотвращая почернение, хотя стойкость к воздействию атмосферы у латуни выше, чем у меди. У латуни золотистый цвет и она хорошо поддаётся полировке. Добавки в сплав висмута и свинца уменьшают его сминаемость в нагретом состоянии, но улучшают поведение сплава при обработке режущим инструментом.

Содержание в сплаве цинка определяет такие важные свойства, как прочность и пластичность – эти два, казалось бы, взаимоисключающие понятия. Если цинка добавляется до тридцати процентов, то вместе с этим растут характеристики прочности и пластичности. После этого порога пластичность начинает снижаться, а прочность продолжает расти до отметки 45%, затем снижается, как и пластичность.

Многие марки латуни хорошо поддаются обработке давлением как при низких температурах, так и в нагретом состоянии, за исключением температуры от 300 до 700 градусов, которая является зоной хрупкости и в этом интервале температур сплав не деформируют. Улучшение механических и химических характеристик латуней, в их состав дополнительно включают легирующие присадки.

Как влияют легирующие присадки


Легирующая – это присадка к сплаву, изменяющая его состав и, как следствие, придающая ему какие-то новые свойства, или повышающая или снижающая уже имеющиеся свойства. Для снижения потерь металла с поверхности расплава, в него добавляют алюминий образующаяся при этом оксидная плёнка, и выполняет защитную роль. Чтобы увеличить прочность и улучшить антикоррозионные качества, в сплав добавляют магний, отдельной позицией или вместе с алюминием и железом. Причём на плотность металла присадки практически не влияют.

Добавка в расплав никеля исключает проявления отрицательных моментов в части окислительных процессов. Улучшить пластичность, ковкость сплава и условия его резки удаётся введением в состав латуни такой присадки, как свинец. Кремний в сочетании со свинцом улучшает скольжение до такой степени, что легированный этой присадкой сплав вполне может использоваться на равных с оловянной бронзой. При этом кремний, добавленный без других присадок, конкретно повышает твёрдость и прочность латуни. Если металл планируют использовать на корабле, к нему присаживают олово, придающее стойкость к солёной воде.

Маркировка

В маркировке металла придерживаются определённых правил, изложенных в государственных стандартах – ГОСТ. Обозначается сплав начальной буквой – Л, затем идут начальные буквы присадок сплава с цифрами, указывающими на количество присадки. Маркированная деформируемая латунь за первой буквой включает цифры – сколько меди в составе: Л 70.

Если деформируемая латунь ещё и легированная, в обозначение вносятся начальная буква присадок, и число в процентах: ЛАН 60-1-1, это меди 60%, алюминия 1% и никеля 1%. Содержание цинка в таком сплаве вычисляют разницей, в этом 100 – (60+1+1) = 38%. Латуни для литья маркируются по-другому: количественные значения компонентов сплава вносятся сразу после их первых букв. Так, в изделии ЛЦ 40 Мц 1 цинка 40%, марганца 1%.

Сферы применения латуни

Во всём мире потребление цинка для производства этого сплава оценивается в два миллиона тонн, причём половина этого количества представлена ломом цинковых изделий. Латунь для технических целей получают, сплавливая примерно равные количества меди и цинка. Все латунные изделия можно подразделить на три основных вида, определяющих направления их применения:

  • деформируемые – содержат цинка менее десяти процентов, их второе название томпак, он обладает хорошей пластичностью, не подвержен коррозии и хорошо скользит по металлу. У него прекрасная свариваемость со сталью и отличный цветовой оттенок – под золото;
  • литейные – их название говорит об основном направлении применения, производство предметов способом литья, состоят они на 50–80% из меди. Сплав устойчив к коррозии, не деформируется при трении о другие металлы, очень прочный и нехрупкий. В расплаве его несложно заливать в формы любой конфигурации;
  • автоматные – это сплавы с присадкой свинца, такое сочетание даёт возможность выходу из-под резца дискретной стружки, что очень важно при обработке изделий в автоматизированном положении – снижается износ деталей станка и возрастает скорость обработки.

Один из самых востребованных металлов во всём мире – это латунь. Применение этого сплава затрагивает практически все отрасли народного хозяйства. Простые сплавы с добавкой цинка в пределах 20% используют для изготовления деталей машин и механизмов, теплообменных аппаратов.

На изготовление штампованных предметов идут сплавы с включением цинка до 40%, а если такие сплавы легированы присадками, их применяют в судостроении и машиностроении, самолётостроении и строительстве, в часовой промышленности и т. д. Из томпака делают предметы художественного назначения, различную бижутерию и другие атрибуты, в том числе знаки воинского различия.

Литейная латунь является материалом для изготовления деталей, работающих в условиях агрессивной среды. Из автоматной изготавливают метизы – шурупы, в том числе и саморезные, гайки с болтами и шпильки. Сплав немагнитный, его используют там, где это свойство востребовано, например, для изготовления деталей компасов. Повышенная теплоёмкость обусловливает его применение в тепловых приборах, так самовары издавна изготавливали из латуни. Церковная утварь – это ещё одна сфера применения этого золотистого сплава.

В ювелирном деле латунь ценится не меньше, чем благородные металлы, которые ею имитируются при изготовлении украшений и бижутерии. Специалисты разделяют латунные изделия на три группы:

  • со средним содержанием цинка, жёлтого цвета;
  • золотистого цвета, с незначительным количеством цинка;
  • зелёного цвета, с большим количеством цинка в составе сплава.

Наиболее приближенный к окраске золота цвет латунь имеет при пятнадцати процентах цинка и присадке алюминия в количестве 5%. Зачастую этим свойством пользуются нечестные люди, подделывая золотые украшения, хотя плотности золота и подделки несопоставимы. Чистят латунные изделия щавелевой кислотой.

instrument.guru

Что это такое латунь, состав, свойства, применение

Металлический сплав, называемый латунью, относится к многокомпонентным или двойным материалам, где главной составляющей выступает медь, а легирующим веществом – цинк. В этот состав могут добавлять свинец, олово, алюминий, никель, марганец, а также железо и прочие металлы. Латунь – это вещество, напоминающее золото, однако его стоимость намного ниже драгоценного металла. От процентного содержания входящих компонентов напрямую зависит цвет и ее свойства. При этом она не относится по металлургической классификации к бронзе.

Состав, структура

Основой медного сплава является цинк, использующийся уже три века. В зависимости от химического состава она бывает:

  • двухкомпонентной;
  • многокомпонентной.

Двухкомпонентная

Этот состав содержит цинк и медную составляющую в различных объемах. В соответствии с ГОСТом он обозначается буквой «Л» и цифровыми обозначениями. Числовое значение показывает процентное количество меди. Для марки Л63 медная составляющая будет иметь 63 %, а цинковая – 37 %.

Многокомпонентная

Это латунь, состав сплава которой содержит легирующие вещества. К ним относится алюминий, свинец, а также прочие металлы. Такая марка обозначается в зависимости от входящих компонентов, при этом доля цинковой составляющей получается из вычитания от 100 % частей других составляющих. Состав сплава латунного с маркировкой ЛС60-5 означает при расшифровке, что меди – 60 %, свинца – 5 %, а цинка – 35 %.  Доля дополнительных примесей обычно не превышает 10 %. Соотношение входящих компонентов может незначительно изменяться. При этом цинковая часть обычно не превышает 35 %. Для полного понимания состава, необходимо разобрать, что такое латунь техническая? Это специальные сплавы, где доля цинка доходит до 50 %.

Красная латунь содержит часть цинка в пределах от 5 до 20 %, а в желтой его доля составляет более 20 %

Область применения

Латунный сплав относится к наиболее распространенным среди самых различных областей. Он практически не подвержен износу. Двухкомпонентный медно-цинковый сплав с цинковой составляющей не более 20 % отлично подходит для изготовления тепловых аппаратов, автозапчастей, сантехнического оборудования. Материалы с цинковой частью до 40 % используются для создания штампованных деталей, фурнитуры. Многокомпонентные латунные сплавы применяются намного шире двухкомпонентных. Они встречаются в воздушных аппаратах, кораблях, трубах, часах и прочей технике.

Латунь широко используется ювелирами для изготовления красивых украшений. Они называют эти металлические цветные составы желтыми, золотистыми, а также зелеными. Наиболее интересен химический вариант, где содержится 5 % алюминия и 15 % цинка. Такой ювелирный металлический сплав имеет высокое сходство с золотом, чем зачастую пользуются мошенники. Использующаяся в этих изделиях латунь может показать, что подобное «золото» ничуть не уступает по красоте настоящему драгметаллу. Сплав весьма податлив при механической обработке, что позволяет ювелирам создавать уникальные украшения, которые отличить от золотых может только специалист. Очищение таких ювелирных шедевров выполняется щавелевой кислотой. На материалах с маркировкой Л62, Л68 проходят обучение молодые ювелиры, так как эти составы наиболее похожи по качествам на золото.

Специальная разновидность латунного сплава с хорошей деформацией называется томпак. Цинковая составляющая металлического материала не превышает 10 %. Этот состав латуни характеризуется устойчивостью к ржавчине, высокой пластичностью, а также весьма низкой силой трения. Данный материал хорошо сваривается со сталью и прочими благородными металлами. Благодаря золотистому оттенку из томпака изготавливают различные медали, фурнитуру, а также художественные изделия. Он отлично обрабатывается под давлением, поддается покрытию золотом, эмалировке.

Материал литейного вида применяется при производстве фасонных изделий и полуфабрикатов методом литья. Литейная латунь отличается наличием дополнительных разбавителей из марганца, алюминия, свинца, а также железа, олова с медью и цинком. По имеющимся фото неспециалисту трудно определить марку. Литейный материал не ржавеет, имеет превосходные механические параметры, устойчив к трению и удобен в обращении. Его используют при производстве подшипников, элементов литой арматуры, втулок, сепараторов, автомобильных штуцеров и многих других элементов.

Из листов автоматной латуни (ЛС59-1) изготавливают многочисленные крепежные изделия, элементы для часов, а также прочие детали массового производства. Этот вид сплава состоит из свинца, цинка, меди. Он хорошо выдерживает обработку деталей скоростным способом, откуда и получил название. Автоматный материал выпускается прутками, полосами, листами, а также лентами.

Способы получения

Изготовление латуни производится в тиглях из глины огнеустойчивого вида, а также при помощи специальных отражательных нагревателей. Разогрев самих тиглей выполняют в пламенных или же шахтных печах. Отливку смешиваемого сплава проводят с помощью особых песчаных форм. При этом некоторая доля цинка испаряется, что учитывается при процессе формирования сплава.

Основную трудность при получении латуни вызывает разница в температурах плавления основных составляющих. Этот процесс облегчается добавлением в расплавленную массу малого количества уже готового материала. В зависимости от необходимого конечного результата проводится дальнейшая обработка состава. Можно добавить дополнительные составляющие, провести штамповку, легирование или же придать необходимую форму.

Классификация латуней

Латунные составы подразделяются на литейные и деформируемые. Литье с различными компонентами позволяет выпускать разнообразные детали для всех сфер промышленного использования. Деформируемые материалы имеют большое содержание меди и применяются для изготовления мелких изделий.

В зависимости от содержания в сплаве различных добавок его называют кремнистым, алюминиевым, железомарганцовистым, что определяет марку. Дополнительные вещества позволяют составу получать новые качества или же улучшать уже имеющиеся характеристики. Зарубежные производители используют иную маркировку составов и отличающееся содержание примесей. Помимо этого, различают латунный материал по сфере основного применения. Это может быть «часовая», «морская» или же другая специфическая латунь. Широко используются томпаки (с цинком до 10 %), а также полутомпаки, где цинковая доля находится в пределах от 10 до 20 %.

Основные свойства и характеристики

Медно-цинковый материал обладает качествами, присущими составляющим его металлам. Цвет латунного состава напрямую зависит от его составляющих и варьируется от светло-желтого до красноватого. Температура плавления материала находится в пределах от 880 до 950 °С, а плотность – 8500 кг/м3. Он хорошо обрабатывается под давлением при различных температурных режимах. Кроме того, сплав латунь с различными компонентами практически не подвержен влиянию внешней среды, обладает высокой износоустойчивостью и высокой прочностью.

Латунные изделия имеют хорошие механические показатели. В отличие от меди, он более вязкий и ковкий, менее тугоплавкий, что весьма удобно для промышленной обработки. С понижением температуры среды латунные изделия не теряют свои пластичные свойства, что привлекательно для изготовления конструкционных материалов. Со временем поверхность состава может слегка потемнеть, однако это никак не влияет на характеристики материала. Чем больше содержание медной доли в латунном сплаве, тем выше его электро- и теплопроводность. Для предотвращения коррозии латунные детали обжигаются после обработки при пониженных температурах.

oxmetall.ru

Латунь сплав. Латунь состав. Свойства латуни. Применение латуни. Литейная латунь. Диаграмма состояния медь-цинк.

Латунь — это двойной или многокомпонентный сплав на основе меди, где основным легирующим элементом является цинк. Латуни могут иметь в своем составе до 45 % цинка. Повышение содержания цинка до 45 % приводит к увеличению предела прочности до 450 МПа. Максимальная пластичность имеет место при содержании цинка около 37 %.

Бронза сплав. Бронза состав. Бронза оловянная. Алюминиевая бронза. Бериллиевая бронза.

При сплавлении меди с цинком образуется ряд твердых растворов α, β, γ, ε.

Диаграмма состояния медь–цинк

Из диаграммы состояния медь–цинк видно, что в зависимости от состава имеются однофазные латуни, состоящие из α–твердого раствора, и двухфазные (α + β)–латуни.

По способу изготовления изделий различают латуни деформируемые и литейные.

Деформируемые латуни маркируются буквой Л, за которой следует число, показывающее содержание меди в процентах, например в латуни Л62 содержится 62 % меди и 38 % цинка. Если кроме меди и цинка, имеются другие элементы, то ставятся их начальные буквы ( О – олово, С – свинец, Ж – железо, Ф – фосфор, Мц – марганец, А – алюминий, Ц – цинк). Количество этих элементов обозначается соответствующими цифрами после числа, показывающего содержание меди, например, сплав ЛАЖ60-1-1 содержит 60 % меди, 1 % алюминия, 1 % железа и 38 % цинка.

Однофазные α–латуни используются для изготовления деталей деформированием в холодном состоянии. Изготавливают ленты, гильзы патронов, радиаторные трубки, проволоку.

Для изготовления деталей деформированием при температуре выше 500oС используют (α + β)–латуни. Из двухфазных латуней изготавливают листы, прутки и другие заготовки, из которых последующей механической обработкой изготавливают детали. Обрабатываемость резанием улучшается присадкой в состав латуни свинца, например, латунь марки ЛС59-1, которую называют “автоматной латунью”.

Латуни имеют хорошую коррозионную стойкость, которую можно повысить дополнительно присадкой олова. Латунь ЛО70-1 стойка против коррозии в морской воде и называется “морской латунью“.

Добавка никеля и железа повышает механическую прочность до 550 МПа.

Магний металл. Магниевые сплавы. Литейные магниевые сплавы. Деформируемые магниевые сплавы.
Металл титан. Титановые сплавы. Сплавы титана. Титан и его сплавы. Применение титановых сплавов.

Литейные латуни также маркируются буквой Л. После буквенного обозначения основного легирующего элемента (цинк) и каждого последующего ставится цифра, указывающая его усредненное содержание в сплаве. Например, латунь ЛЦ23А6Ж3Мц2 содержит 23 % цинка, 6 % алюминия, 3 % железа, 2 % марганца. Наилучшей жидкотекучестью обладает латунь марки ЛЦ16К4. К литейным латуням относятся латуни типа ЛС, ЛК, ЛА, ЛАЖ, ЛАЖМц. Литейные латуни не склонны к ликвации, имеют сосредоточенную усадку, отливки получаются с высокой плотностью.

Латуни являются хорошим материалом для конструкций, работающих при отрицательных температурах.

www.mtomd.info