Какие металлы входят в состав латуни?

Химический состав и особенности внутренней структуры латуни, однофазные и двухфазные сплавы. Основные способы производства, сферы применения и марки латуни.
Содержание

Какие металлы входят в состав латуни?

Латунь – состав, марки, характеристики сплава

Латунь, которая хорошо известна и активно применяется уже на протяжении многих лет, является сплавом меди с цинком. Изобретателем этого материала с целым рядом уникальных характеристик считается англичанин Джеймс Эмерсон, который и запатентовал его в 1781 году.

Латунный металлопрокат отличается хорошей коррозионной стойкостью и высокой прочностью

Элементы состава

Основу латуни составляют медь и цинк. В наиболее традиционном составе такого сплава медь содержится в количестве 70%, а цинк – 30%. Существуют марки технической латуни, в составе которой цинк содержится в количестве 48–50 процентов. Что характерно, больше 50% цинка, используемого для производства латунных сплавов, получают из отходов данного металла.

В зависимости от особенностей внутренней структуры различают латуни альфа- и альфа-бета-типа, которые также называют одно- и двухфазными.

Их основные отличия заключаются в следующем.

  • В химическом составе латунных сплавов, относящихся к альфа-типу, содержится 35% цинка.
  • Альфа-бета-латуни (двухфазные) на 47–50% состоят из цинка. В их составе также содержится свинец, количество которого не превышает 6%.

Несмотря на то, что латунь, также созданная на основе меди, внешне очень похожа на некоторые марки бронзы, по профессиональной классификации она не относится к бронзовым сплавам. В составе некоторых видов латуни содержится олово – основной легирующий элемент бронзы, но его добавляют в очень незначительных количествах, чтобы добиться улучшения отдельных характеристик сплава. Кроме олова, в химическом составе отдельных марок латуни могут содержаться такие элементы, как свинец, марганец, железо, никель и др., которые также позволяют улучшить ее свойства.

Содержание химических элементов в простых (двойных) латунях (нажмите для увеличения)

Содержание химических элементов в свинцовых латунях (нажмите для увеличения)

Изделия из латуни отличаются красивым золотисто-желтым цветом, хорошо поддаются полировке и другим видам механической обработки. В зависимости от марки сплава, из которого изготовлено изделие, последнее можно подвергать ковке в холодном или нагретом состоянии, но некоторые виды данного металла методами пластической деформации обрабатывать нельзя. Несмотря на то, что для латуни характерна высокая коррозионная устойчивость, поверхность изделий из данного металла при их длительном взаимодействии с окружающим воздухом покрывается окисной пленкой и темнеет. Чтобы избежать изменения цвета поверхности латунных изделий с течением времени, их часто покрывают защитным слоем бесцветного лака.

Химический состав и особенности внутренней структуры

Чтобы хорошо разбираться в характеристиках латуни, важно понимать, какими свойствами обладают химические элементы, из которых она состоит. Такими элементами, как уже говорилось выше, являются медь и цинк.

Классификация латуней по химическому составу

Медь – это один из первых металлов, которые человек начал использовать для изготовления изделий различного назначения. Данный элемент, входящий в 11-ю группу IV периода таблицы Менделеева, имеет атомный номер 29 и обозначается как Cu (сокращение от Cuprum). Медь, которая является переходным металлом, отличается высокой пластичностью и красивым светло-золотистым цветом. При образовании оксидной пленки металл приобретает не менее красивый желтовато-красный оттенок.

Цинк – второй основной элемент в химическом составе латуни – также является металлом, который, в отличие от меди, не встречается в природе в чистом виде. Цинк, имеющий атомный номер 30, входит в побочную подгруппу 2-й группы IV периода таблицы Менделеева. Данный металл, производить который начали еще в XII веке в Индии, отличается высокой хрупкостью в нормальных условиях. Без оксидной пленки, которая появляется на металле при его взаимодействии с открытым воздухом, его поверхность имеет светло-голубой цвет. Обозначается данный металл символом Zn (сокращение от Zincum).

Так выглядит микроструктура отшлифованной латунной поверхности под 400-кратным увеличением

Структура латуни в зависимости от содержания в его составе основных компонентов может состоять из одной α- или одновременно α+β-фаз. Такие состояния, которые может принимать внутренняя структура сплава, отличаются следующими особенностями:

  • α-фаза – это раствор меди и цинка, характеризующийся высокой стабильностью, в котором молекулы основного металла (меди) имеют гранецентрированную кубическую решетку;
  • α+β-фаза – также стабильный раствор, в котором медь и цинк содержатся в соотношении 3:2 (в таком растворе молекулы меди имеют простую элементарную ячейку).

Микроструктура α +β-латуни имеет меньшую пластичность и большую твердость, чем структура α-латуни

В зависимости от температуры нагрева в латуни происходят следующие структурные преобразования.

  • При нагревании латуни до высоких температур атомы в ее β-фазе, имеющей широкую область гомогенности, отличаются неупорядоченным расположением. В таком состоянии нагрева β-фаза латунного сплава отличается высокой пластичностью.
  • При незначительном нагреве латунного сплава (454–468 ° ) в нем формируется фаза, имеющая обозначение β’. Особенностью такой структурной фазы, которая отличается высокой твердостью и, соответственно, хрупкостью, является то, что атомы меди и цинка в ней располагаются упорядоченно.

Исходя из всего вышесказанного, можно сделать вывод о том, что латунные сплавы, внутреннюю структуру которых составляет только α-фаза (однофазные), отличаются хорошей пластичностью, а те, в которых присутствует и β-фаза (двухфазные), являются более прочными, но не предназначены для обработки методами пластической деформации.

Пластичность латуней с двухфазной структурой можно повысить, если нагреть их выше температуры, при которой происходит β’-превращение (700 ° ). В таком состоянии в структуре сплава преобладает только одна β-фаза, соответственно, он отличается высокой пластичностью. Однако даже однофазные латуни с хорошей пластичностью могут практически не обрабатываться методами пластической деформации. Это происходит в температурном интервале их нагрева до 300–700 ° , который получил название зоны хрупкости.

Содержание цинка в латуни влияет на электропроводность сплава

На то, какими механическими свойствами обладает латунь той или иной марки, значительное влияние оказывает содержание цинка в ее химическом составе. Так, если содержание данного химического элемента составляет до 30%, то одновременно повышаются как прочность, так и пластичность сплава. Дальнейшее повышение содержания цинка приводит к тому, что латунь становится менее пластичной (усложнение α-фазы), а затем и более хрупкой (формирование в структуре латуни β’-фазы). Прочность латуни увеличивается до того момента, пока цинка в ее составе не будет 45%, с дальнейшим увеличением количества данного элемента латунь становится и менее прочной, и менее пластичной.

Способы производства

Такой сплав меди, как латунь, хорошо поддается различным методам обработки. Так, из этого сплава можно получать различные изделия методами ковки, штамповки и протяжки, а благодаря относительно невысокой температуре плавления и хорошей текучести в расплавленном состоянии его активно используют в литейном производстве.

Розлив латунного расплава по формам

Латунь, основным легирующим элементом в которой является цинк, получают плавкой:

  • в тиглях, изготовленных из огнеупорного материала (для нагрева тигли вместе с компонентами сплава помещают в шахтные или пламенные печи);
  • в отражательных печах (при использовании данного метода плавку выполняют без применения тиглей).

При выплавке латунного сплава следует учитывать тот факт, что цинк при осуществлении такой процедуры будет активно испаряться, поэтому количество данного металла следует рассчитывать с некоторым запасом.

Сферы применения

В зависимости от количественного содержания основных компонентов латунь может использоваться для изготовления изделий различного назначения.

Содержание основных элементов указывается в маркировке латунных сплавов

Одной из наиболее распространенных разновидностей деформируемых латунных сплавов является томпак, в составе которого содержится 88–97% меди и не более 10% цинка. Наиболее значимыми характеристиками сплавов данного типа являются:

  • высокая пластичность;
  • высокая коррозионная устойчивость;
  • хорошие антифрикционные свойства.

Из характеристик, которые способствуют высокой популярности сплавов данного типа, надо отметить:

  • хорошую свариваемость со сталью и другими металлами, что позволяет использовать томпак для изготовления изделий из комбинированных материалов;
  • красивый золотистый цвет – характеристика, которая стала причиной активного использования томпак для производства изделий художественного назначения;
  • возможность покрывать поверхность изделий из томпака эмалью и лаком, золотить, а также использовать другие типы декоративных покрытий.

Так выглядит лента томпака, из которой потом делают изделия, в том числе и ювелирные украшения

Специалисты при производстве томпака используют три основные формулы химического состава данного сплава, в котором медь, цинк, свинец и олово могут содержаться в следующих пропорциях:

  • 82/18/1,5/3;
  • 82/18/3/1;
  • 82,3/17,5/0/0,2.

Данные формулы, что примечательно, были выведены еще в XIX веке. Их автором является ученый из Шотландии Эндрю Юр.

Области применения деформируемых латуней

Чтобы получить литейную латунь, в ее состав, кроме цинка, добавляют 50–81% меди, а также ряд других элементов: алюминий, железо, кремний, олово, марганец, свинец. Наиболее значимыми характеристиками, которыми обладает такая латунь, являются:

  • высокая устойчивость к коррозии;
  • антифрикционные свойства;
  • хорошие механические характеристики;
  • хорошая текучесть в расплавленном состоянии;
  • высокая устойчивость к распаду материала.

Сферы применения литейных латуней

Благодаря таким характеристикам литейные латунные сплавы успешно используются для производства изделий, к механическим свойствам, коррозионной устойчивости и точности геометрических параметров которых предъявляются повышенные требования.

Для производства различных изделий методами резания металлов используются автоматные латуни, в химический состав которых входят:

  • 57–75% меди;
  • 24,2–42,7% цинка;
  • 0,3–0,8% свинца.

Автоматная латунь марки ЛС59-1 используется для изготовления метизов и декоративных элементов

В составе сплавов данного типа обязательно содержится свинец, за счет чего обеспечивается формирование короткой и сыпучей стружки, что и позволяет выполнять скоростную обработку изделий из таких латуней.

Латуни данного типа производится в виде листового материала и прутков, из которых затем, используя тот или иной вид механической обработки, изготавливают изделия различного назначения.

Латунь – что входит в состав?

Латунь – это дуэт цинка и меди. Впервые метал был открыт в Англии, эту комбинацию 13 июля в далеком 1781 году решил запатентовать Джеймс Эмерсон.

Читайте также  Чем вырезать круглое отверстие в металле?

1 Состав латуни в процентах

Главные составляющие – медь и цинк – используются в пропорциях 70 % и 30 % соответственно.

Свыше 50 % цинка, который используется в производстве латуни, происходит от вторичной переработки мусора. Технические латуни состоят на 48–50 % из цинка. По составу разделяют на альфа и альфа+бета-латуни:

  • Однофазные альфа-латуни состоят на 35 % из цинка.
  • Двухфазные на 47–50 % из цинка и содержат не более 4 % свинца.

Латунь (желтая медь) – это многокомпонентный состав на основе сплава меди. Один из самых употребляемых и наиболее полезных сплавов. По классификации металлургов к разряду бронзовых не относится.

Второй основной компонент – это цинк, иногда добавляют олово (намного реже, чем цинк, иначе это уже получится классическая оловянная бронза). Иногда в состав травления латуни входят марганец, свинец, никель, железо и прочие элементы.

Если поверхность латуни не покрыта лаком, она быстро темнеет на открытом воздухе, но в своей массе сопротивляется действию атмосферы. Имеет красивый желтый оттенок и легко поддается полировке. Легко или сложно поддается ковке зависит от состава материала и температурного режима обработки. Некоторые виды материала поддаются переработке исключительно в холодном состоянии, прочие материалы в нагретом или вообще не хотят обрабатываться.

2 Химический состав латуни

Латунь состоит из цинка и меди. Ее часто сравнивают с бронзой, потому что состав бронзы и латуни объединяет один и тот же компонент – медь. Хотя латунь, состав которой отличается от бронзы, включает в качестве второго элемента цинк, а не олово.

Цинк – это составляющий элемент побочной подгруппы 2-ой группы IV периода периодической системы хим. элементов Менделеева. Атомный номер – 30. Производство зародилось в Индии около XII в. Краткое обозначение символом – Zn (Zincum). В нормальных условиях очень хрупкий переходный металл светло-голубого цвета (темнеет на открытом воздухе и покрывается тонким слоем цинкового оксида). В природе цинк как самостоятельный металл не встречается.

Медь – это составляющий элемент 11 группы IV периода периодической системы хим. элементов Менделеева. Атомный номер – 29. Сокращенное обозначение – Cu (Cuprum). Это эластичный переходный металл светло-золотисто цвета (при наличии оксидной пленки медь становится желтовато-красного цвета). Одни из первых изделий из меди обнаружены при археологических раскопках древнего поселения Чатал-Гююк (7 500 г. до н. э.)

Благодаря цинку и меди (помимо основного α-раствора) образуется целый ряд стадий электронного вида β, γ, ε. Обычно структура латуни состоит из α- или α+β’- фаз:

  • α-фаза – стабильный раствор из цинка и меди с кристаллической гранецентрированной кубической решеткой меди (ГЦК).
  • β’-фаза – структурный стабильный раствор на основе химической комбинации CuZn с концентрацией 3/2 и простой элементарной ячейкой.

Зависимость от температурного режима обработки:

  • Когда температура высокая, β-фаза имеет хаотический порядок атомов и большой объем однородной смеси. В таком состоянии она (фаза) становится очень эластичной, если температура меньше 454–468 °C, структура атомов цинка и меди обретает порядок и обозначается β’.
  • Фаза β’ принципиально отличается от β-фазы и является более жесткой и хрупкой, γ-фаза состоит из электронной комбинации Cu5Zn8.

Однофазные латуни отличаются высокой эластичностью; β’-фаза более прочная и менее эластичная.

Разделение в зависимости от количества цинка в сплаве:

  • Если сплав содержит до 30 % цинка, возрастают одновременно и твердость, и эластичность. После чего эластичность понижается, сначала за счет уплотнения α – жесткого раствора. Затем происходит мгновенное ее понижение, это связано с обнаружением в структуре ломкой β’-фазы. Далее твердость возрастает до момента содержания цинка не более 45 %. Затем резко понижается.
  • Большинство латуней очень хорошо поддается обработке давлением. Однофазная категория особенно отличается эластичностью. Латуни изменяют структуру при низких и высоких температурах. Хотя в температурных условиях 300–700 °C возникает «хрупкая зона». В таком температурном режиме деформация не происходит.
  • Двухфазные латуни очень пластичны при нагревании выше температурных условий β’-превращения (особенно более 700 °C). Для роста технических показателей и химической устойчивости в них часто подмешивают дополнительные элементы, например: алюминий (Al), марганец (Mn), никель (Ni), кремний (Si) и другие.

3 Процесс изготовления латуни

Латунь очень легко поддается ковке, очень вязка и поддатливо деформируется и принимает различные формы под ударом молота, растягивается в проволоку или просто штампуется в самые разнообразные детали. Относительно поддатливо плавится и отливается в температурных условиях ниже плавления меди.

Стандартная процедура изготовления происходит:

  • В тиглях которые изготовлены из огнеустойчивой глины. Тигли нагреваются в шахтных или пламенных печах.
  • Непосредственно в отражательных печах (без использования тиглей).

В момент смешивания меди и цинка сплав отливают в подготовленные формы из песка. Определенная часть цинка всегда испарается, что нужно обязательно помнить при формировании состава метала.

4 Применение латуни

Томпа́к – деформируемая разновидность латуни. Состоит из меди и цинка на 88–97 % и 10 % соответственно. Томпак характеризуется:

  • высокой пластичностью;
  • устойчивостью к ржавчине;
  • низкой силой трения.

Сплавы меди, которые состоят на 10–20 % из цинка, называют полутомпаками.

Томпак легко поддается сварке со сталью и другими благородными металлами. Его используют для изготовления комбинации стали и латуни. За счет золотистого оттенка из томпака изготавливают художественные изделия, всевозможные медали и фурнитуры. Томпак легко поддается золочению, эмалированию и обработке давлением в низких и высоких температурных условиях.

Известный шотландский ученый Эндрю Юр в XIX веке привел несколько примеров содержания томпака. Всего есть три варианта сплава меди, цинка, свинца и олова в пропорциях:

  • 82/18/1,5/3;
  • 82/18/3/1;
  • 82,3/17,5/0/0,2.

Литейная латунь – предназначена для производства полуфабрикатов и фасонных изделий способом литья. Содержит 50–81 % меди. В качестве разбавляющих элементов используют: кремний, алюминий, железо, марганец, олово и свинец. Основные характеристики:

  • не ржавеет;
  • устойчива к трению с другими материалами;
  • отличные механические свойства;
  • удобная в обращении благодаря жидкому состоянию;
  • низкая склонность к распаду материала.

Литейную латунь часто используют для массового производства:

  • элементов арматуры (например литых);
  • больших червячных винтов;
  • гаек нажимных винтов;
  • деталей, устойчивых к ржавчине;
  • втулок;
  • сепараторов;
  • подшипников;
  • деталей, работающих при температуре не более 300 °C;
  • штуцеров (гидросистема автомобилей).

5 Автоматная латунь

Автоматная латунь – свинцовый вид сплава. Состав:

  • 0,3–0,8 % – свинец;
  • 57–75 % – медь;
  • 24,2–42,7 % – цинк.

Добавка свинца во время механической обработки способствует образованию короткой и сыпучей стружки, чем снижает изнашивание разделяющего механизма и позволяет использовать скоростную обработку деталей (отсюда и название).

Механические свойства автоматной латуни зависят от ее компонентов и агрегатного состояния:

  • мягкое;
  • нагартованное.

Автоматная латунь выпускается в виде:

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

В свою очередь из листов изготавливают:

  • гайки;
  • болты;
  • детали для часов и других изделий массового производства.

Итак, мы выяснили, что латунь состоит из цинка и меди. Выяснили, как ее правильно изготавливать. Разобрались, какие есть виды латуни и для чего лучше использовать каждый вид.

Из каких металлов производится сплав латуни

Латунь — это сплав меди с цинком. Золотистый оттенок придает ему схожесть с золотом, но такое соединение значительно дешевле. Чистая медь дороже латуни. Связано это с меньшей стоимостью цинка, входящим в состав латуни. В результате полученный сплав, обладает характеристиками, каких нет у меди при меньшей цене.

Сплав устойчив к воздействию внешней среды. Однако нуждается в нанесении на поверхность лака, поскольку с течением времени чернеет. Благодаря своей пластичности и твердости используется как на промышленном производстве, так и для изготовления бижутерии в качестве украшений.

Фитинги из латуни

Что такое латунь

Основными компонентами сплава латуни является медь и цинк. Пропорциональные составляющие этих металлов могут быть разные. Количество цинка колеблется. Минимальное его значение составляет 20 %. Максимальное достигает 50%. При этом сплав меняет свой цвет: бывает золотистым, желтым или зеленым.

Процентный показатель цинка настолько важен, что способен изменять характеристику материала. Это относится к его пластичности и твердости.

Структура и состав

Состав сплава формируется из фаз:

  1. Альфа-фаза. Содержание цинка до 35 %
  2. Бета-фаза. Присутствие цинка до 50 %. Также в состав входит олово — 6 %.

В некоторых случаях присутствует одна альфа-фаза. В зависимости от изменения процентного состава основных компонентов, структура латуни может состоять одновременно из 2 фаз — альфа и бета.

В химический состав латуни, кроме меди и основного легирующего элемента цинка, входят добавки. Сюда относятся легирующие элементы: алюминий, железо, марганец, свинец, кремний, никель. Они составляют небольшой процент соединения. Каждый из них влияет на показатели характеристик материала.

Свойства и характеристики

Основным качеством в характеристиках латуни является ее коррозионная стойкость. Но она обладает и другими свойствами:

  1. Способность сплава противостоять агрессивным средам, особенно после покрытия поверхности лаком.
  2. Прочность латуни.
  3. Пластичность сплава.
  4. Возможность материала поддаваться обработке давлением. Процесс ведется как в горячем виде при высоких температурах, так и в холодном.
  5. Сплав можно подвергать контактной сварке и пайке.
  6. Теплопроводность, которая повышается с увеличением процентного содержания меди.
  7. Температура плавления, которая составляет 880–950 градусов. При меньшем добавлении цинка, температура плавления снижается.
  8. Материал обладает немагнитными свойствами.

Основным фактором твердости и пластичности соединения является цинк. Увеличение его количественного содержания напрямую связано с повышением прочностных характеристик. Пластичность же возрастает только до количественного содержания цинка 36%. При последующем его увеличении до 45 % идет снижение этого показателя.

В целях увеличения твердости сплава проводится термическая обработка под названием нагартовка. Она способствует не только увеличению показателя прочности, но и снимает внутренние, структурные напряжения.

На эксплуатационные характеристики оказывают действия легирующие добавки. Их влияние указано в таблице:

Название легирующего элемента

Большое его присутствие ведет к снижению твердости латуни.

Усиливает сопротивление к разрыву. Идет повышение коррозионной стойкости.

У материала появляется возможность работать в жидких, пресных средах.

Маркировка

Существует 2 разновидности сплавов:

  1. Двухкомпонентные. Основные составляющие — медь и цинк. Маркируются буквой Л. Дальше стоят цифры, указывающие количество меди процентах. Л60: содержит меди 60 %, а оставшиеся 40% — цинк.
  2. Многокомпонентные. Кроме основных составляющих добавляются еще легирующие элементы. Так же впереди стоит буква Л. Потом следует перечисление добавок. В конце пишутся через черточку цифры, указывающие на процентное содержание каждой из составляющих. Количество цинка не указывается, а рассчитывается. Например: Марка ЛАЖМц66-6-3-2 имеет 66 % Cu, 6 %Al, 3 % Fe и 2 % Mn. Путем расчетов определяется количество цинка равное 23%.
Читайте также  Из какой стали делают напильники по металлу?

Плюсы и минусы

Латунный сплав обладает характеристиками, которые в одном случае служат положительным моментом, а в другом отрицательным. Состоят они в следующем:

  1. Небольшой вес. Это качество вместе с высокой прочностью используется в определенных отраслях промышленности.
  2. Сплав обладает хорошей пластичностью.
  3. Невысокая стоимость.
  4. Коррозионная стойкость уменьшается с увеличением количества меди.
  5. Показатели теплопроводности ниже, чем у чистой меди и бронзы.

Производство материала

Все компоненты, входящие в состав сплава, имеют разную температуру плавления. Это создает сложности при плавке латуни. В процессе работы добавление составляющих ведется в определенной последовательности.

Схема производства выглядит следующим образом:

  1. Добыча из руды меди и цинка.
  2. Плавка. Сначала нагревается медь, а потом остальные компоненты.
  3. Формирование слитков, путем разливки расплавленного металла в формы.
  4. Поступление их в прокатный цех, где ведется обработка металла с целью деформирование слитков.
  5. Отжиг и протравливание.

Сферы применения

Применение латуни ведется в следующих сферах:

  1. Изготовление украшений из латуни. Несмотря на то, что в ювелирном деле из нее изготавливается только бижутерия, спрос на такие изделия большой.
  2. Благодаря своей пластичности из нее выковываются мебельные украшения. Также изготавливается фурнитура.
  3. Если содержание цинка составляет 40%, сплав используется в судостроении, часовых механизмах и самолетостроении.
  4. Из него изготавливаются водопроводные краны, смесители, фитинги.

Смеситель латунный

Как отличить золото от латуни

Несмотря на то, что внешне золото и латунь похожи, существуют способы отличить одно от другого. Это проверяется следующим образом:

  1. У золота цвет более насыщенный. К тому же, со временем латунь темнеет, потому что окисляется на воздухе, а золото нет.
  2. Если поднести магнит, латунь притянется, а золото нет.
  3. Латунь имеет большую плотность, а значит и тяжелее. Это ощутимо при подбрасывании кусочков металла в ладонях.
  4. Наличие пробы.
  5. Если провести тестирование кислотой, золото в реакцию не вступит, а латунь обесцветится.

Как можно отличить сплав латуни от бронзы

Иногда необходимо отличить бронзу от латуни. Именно бронзовые втулки используются в качестве подшипников.

Для этого существуют методы:

  1. Бронза более темного цвета и значительно тяжелее. Это ощутимо при подбрасывании.
  2. Бронзовые изделия тверже. Место скола будет крупнозернистым. Разлом латунной детали окажется гладким.
  3. Берутся 2 пробирки с реактивом. В одну кладется стружка бронзы, в другую латуни. После подогрева, в первой появится белый осадок. Во второй ничего не произойдет.
  4. В контакте латунной стружки с морской солью, она меняет свой цвет. Бронзовая стружка нет.

Латунь — это сплав, без которого уже невозможно обойтись в повседневной жизни. Металл входит в технологический процесс множества деталей промышленного производства, и заменить его не так просто.

ЛАТУНЬ — сплав из легендарной Атлантиды

Латунь — сплав металлов меди и цинка. В ее состав могут входить больше ингредиентов.

Классическое соотношение — 30% цинка и 60% меди.

Из глубины веков

История латуни удивительна. Один из ее составляющих (цинк) открыт в XVI веке, но «союз металлов» использовали до наступления нашей эры.

Платон писал о легендарной Атлантиде:

«самородный орихалк, извлекавшийся из недр земли в различных местах острова по ценности своей уступавший … только золоту».

Римская Империя чеканила деньги из орихалка. Правда, его получали при соединении меди с кальмией (окисью цинка), добываемой в Британии. Истощились месторождения, перестали плавить орихалк.

Свойства

Сплавы по содержанию Zn делят на альфа-латуни и альфа+бета-латуни (однофазные и двухфазная).

Часто структура латуни состоит из обеих фаз.

  1. Тепло- и электропроводность металлического «союза» уступают меди.
  2. Устойчивость к коррозии средняя между этим показателем у составляющих твердого расплава.
  3. Имеет высокие технологические свойства.
  4. Латуни довольно дешевы, потому и спрос велик.
Теплопроводность 121 Вт/(м·K)
Плотность 8921 кг/м³ и 7140 кг/м³
Температура плавления 932 °C[1][2]
Кристаллическая система кубическая сингония
Коэффициент Пуассона 0,37
Модуль Юнга 115 ± 20 ГПа, 100 ГПа и 130 ГПа
Модуль Юнга при сжатии 50 ГПа

Химический состав определяет свойства:

  1. Поверхность изделий покрываются оксидной пленкой (темнеет).
  2. Однофазные сплавы отличает высокая эластичность.
  3. Двухфазные славятся прочностью.

Не добыть в природе латуни

В природе латунь практически не встречается. Месторождения цинкистой меди редки и не представляют промышленного интереса. Люди сами сплавляют медь и цинк в нужных пропорциях.

Добычу составляющих сплава металлов производят на соответствующих месторождениях.

Где плавить латунь

Производство «союза металлов» может проходить в любой плавильной печи, где плавят медь.

Лучший способ получения — плавка в электроиндукционных низкочастотных печах.

В качестве шихты применяют как чистые металлы, так и вторсырье.

Сплавы, марки

По составу латуни делят на двухкомпонентные (лигатура в них цинк) и многокомпонентные. В этих сплавах металлов могут присутствовать олово Sn, Pb (свинец), Al (алюминий), никель Ni, марганец Mn.

Маркировка двухкомпонентных сплавов состоит из буквы Л, к которой добавляют число — процент меди. Пример: Л59, Л75.

В маркировке многокомпонентных латуней указаны первые буквы металла и его процентное содержание. Пример: ЛЦ16К4 — содержание цинка 16%, кремния 4%, остальное медь.

Что дает лигатура

Присадка Свойство
Марганец Улучшение коррозионной стойкости и прочности
Олово Увеличивает прочность, замедляет коррозию в морской воде
Никель Улучшит общую стойкость к коррозии в агрессивных средах
Свинец Улучшит обработку резанием, но ухудшит механические свойства
Кремний В союзе со свинцом повышает антифрикционные свойства

Содержание в твердом расплаве более 20% цинка приводит к деформации и коррозионному растеканию. Этот недостаток исправляют, отжигая изделия при температуре 250-300 градусов.

Применение

Хорошие механические свойства, относительная дешевизна — эти достоинства обеспечили бывшему орихалку постоянный спрос.

Латунные сплавы используют в деталях, для которых важны:

  • пластичность;
  • деформируемость;
  • текучесть;
  • способность к обработке.

У современного орихалка приятный золотистый цвет. Ее используют в производстве фурнитуры, художественных изделий (кубков, значков, знаков отличия, орденов и медалей).

Однако к драгоценным металлам латунь не относится.

  1. Сплав нашел применение в изготовлении трубопроводов, деталей для морских судов.
  2. Незаменим в изготовлении приборов и деталей для химического производства.
  3. Зубчатые колеса, гайки, втулки, болты — везде необходима латунь.
  4. Применяется в гидросистемах автомобилей, полиграфических матрицах, деталях механических часов.
Двойные деформируемые латуни
Марка Область применения
Л96, Л90 Детали машин, приборов теплотехнической и химической аппаратуры, змеевики, сильфоны и др.
Л85 Детали машин, приборов теплотехнической и химической аппаратуры, змеевики, сильфоны и др.
Л80 Детали машин, приборов теплотехнической и химической аппаратуры, змеевики, сильфоны и др.
Л70 Гильзы химической аппаратуры, отдельные штампованные изделия
Л68 Большинство штампованных изделий
Л63 Гайки, болты, детали автомобилей, конденсаторные трубы
Л60 Толстостенные патрубки, гайки, детали машин.
Многокомпонентные деформируемые латуни
Марка Область применения
ЛА77-2 Конденсаторные трубы морских судов
ЛАЖ60-1-1 Детали морских судов.
ЛАН59-3-2 Детали химической аппаратуры, электромашин, морских судов
ЛЖМа59-1-1 Вкладыши подшипников, детали самолетов, морских судов
ЛН65-5 Манометрические и конденсаторные трубки
ЛМц58- 2 Гайки, болты, арматура, детали машин, советская разменная монета образца 1958 г., номиналом 1-5 копеек.
ЛМцА57-3-1 Детали морских и речных судов
ЛO90-1 Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры
ЛO70-1 Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры
ЛO62-1 Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры
ЛO60-1 Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры
ЛС63-3 Детали часов, втулки
ЛС74-3 Детали часов, втулки
ЛС64-2 Полиграфические матрицы
ЛС60-1 Гайки, болты, зубчатые колеса, втулки
ЛС59-1 Гайки, болты, зубчатые колеса, втулки
ЛЖС58-1-1 Детали, изготовляемые резанием
ЛК80-3 Коррозионностойкие детали машин
ЛМш68-0,05 Конденсаторные трубы
ЛАНКМц75- 2- 2,5- 0,5- 0,5 Пружины, манометрические трубы

Литейные латуни

Марка Область применения
ЛЦ16К4 Детали арматуры
ЛЦ23А6ЖЗМц2 Массивные червячные винты, гайки нажимных винтов
ЛЦЗОАЗ Коррозионно-стойкие детали
ЛЦ40С Литые детали арматуры, втулки, сепараторы, подшипники
ЛЦ40МцЗЖ Детали ответственного назначения, работающие при температуре до 300 °C
ЛЦ25С2 Штуцера гидросистемы автомобилей

Ювелирные сплавы

Латунная игральная кость, рядом цинк и слиток меди.

Ювелирные сплавы
Вид обработки Цвет Наименование сплава
литьё жёлтый Латунь в гранулах M67/33
литьё зелёный Латунь в гранулах M60/40
литьё золотой Латунь в гранулах M75/25
литьё жёлтый Латунь в гранулах M90

Стоимость

Цена за килограмм латунного сплава зависит от марки, формы и составляет от 190 до 490 рублей.

Выгодно сдавать латунный лом. Это бижутерия, сломанные водопроводные краны, отходы (стружка, опилки).

Мне 42 года и я специалист в области минералогии. Здесь на сайте я делюсь информацией про камни и их свойства — задавайте вопросы и пишите комментарии!

Латунь

Латунь представляет собой сплав на основе металлов: меди и цинка. Содержание цинка в сплаве может быть от 5 до 45%. Цинк дешевле, по сравнению с медью, по этой причине введение его в сплав не только улучшает механические, антифрикционные и технологические свойства, а ещё и снижает стоимость латуни.

Латунь можно назвать самым диковинным сплавом древности. В Римской империи производство сплава началось в I веке до нашей эры. Среди драгоценных металлов латунь занимала третье место после серебра и золота. На Востоке о сплаве известно с VIII века. Источником меди, свинца и серебра считается рудник Анарак, который находится в северном Иране. Есть данные об использовании латунных сплавов в VIII-IX столетиях на Северо-Западном Кавказе. По «шелковому пути» жители Северного Кавказа могли купить латунь из Малой Азии. В Англии в 1781 году латунь была изготовлена при сплавлении меди с цинком.

Классификация латуней

В зависимости от химического состава различают:

  • Простые (двухкомпонентные) латуни . В их составе только медь и цинк. Маркируются простые латуни буквой «Л» и цифрой, которая обозначает соотношение меди в процентах. Например: в состав Л85 входит 85% меди и 15% цинка.
  • Специальные (многокомпонентные) латуни . Они содержат медь, цинк, свинец, алюминий, железо и другие элементы, улучшающие основные свойства материала. Такие элементы называются легирующими. Маркируются специальные латуни буквой «Л», а также буквами и цифрами, обозначающими легирующие дополнительные элементы и их количество в процентах. Например: ЛА77-2 содержит 77% меди, 2% алюминия и 21% цинка.

Специальные латуни подразделяются на классы, названные по главному легирующему элементу (марганцевые, алюминиевые, кремнистые, оловянные, никелевые, свинцовые).

По степени обработки латуни бывают:

деформируемые (латунная лента, проволока, труба, латунный лист);
литейные (арматура, подшипник, детали приборов).

Читайте также  Как сделать коническое отверстие в металле?

Подробнее о сплавах латуни

Существует также классификация по количеству цинка в сплаве:

• 5-20% цинка – красная латунь (томпак);
• 20-36% цинка – желтая латунь.

Основные свойства латуни

Латуни хорошо поддаются обработке давлением. Механические свойства сравнительно высокие, коррозионная устойчивость удовлетворительная. Если сравнивать латуни с бронзой, то их прочность, устойчивость к коррозии и антифрикционные свойства меньше. Они не очень устойчивы на воздухе, в соленой морской воде, углекислых растворах и растворах многих органических кислот.

Латунь красивого цвета и в сравнении с медью обладает лучшей коррозионной стойкостью. Однако с увеличением температуры растёт и скорость коррозии. Наиболее заметен этот процесс в тонкостенных изделиях. Спровоцировать коррозию могут: влажность, следы аммиака и сернистого газа в воздухе. Для предупреждения этого явления латунные изделия подвергают низкотемпературному обжигу после обработки.

Практически все латуни при понижении температуры (до гелиевых температур) остаются пластичными и не становятся хрупкими, что даёт возможность использовать их в качестве хорошего конструкционного материала. За счёт более высокого показателя температуры рекристаллизации (300-370°С), чем у меди, при высокой температуре ползучесть латуней будет меньше. При средней температуре (200-600°С) возникает явление хрупкости, так как нерастворимые при невысоких температурах примеси (например: свинец, висмут) образуют хрупкие межкристаллические прослойки. При повышении температуры снижается ударная вязкость латуней. В сравнении с медью показатели электропроводности и теплопроводности латуней ниже.

Рассмотрим, как легирующие элементы оказывают влияние на свойства латуней.

  • Олово значительно увеличивает антикоррозийные свойства в морской воде, повышает прочность сплава. Латуни с оловом часто называют морскими.
  • Марганец увеличивает прочность, сопротивление коррозии. Марганцевые латуни часто сочетают с оловом, железом и алюминием.
  • Никель повышает коррозионные свойства и прочность в различных средах.
  • Кремний понижает прочность и твердость, а также улучшает свариваемость. Латуни, содержащие кремний и свинец, обладают хорошими антифрикционными свойствами. Такими сплавами можно заменить более дорогостоящие, например оловянные бронзы.
  • Свинец значительно улучшает обрабатываемость резанием, но в тоже время ухудшает механические свойства. Свинцовые латуни называют автоматными, так как они обрабатываются на станках-автоматах. Данный сплав является самым распространённым.
  • Алюминий снижает летучесть цинка, за счёт образования на поверхности расплавленной латуни защитной плёнки (оксида алюминия).

Способы получения

В технологии получения латуни задействованы процессы медной, цинковой промышленности, а также переработка вторсырья. Сырьём для производства сплавов являются заготовки меди, цинка и других металлов для получения многокомпонентных сплавов. Также используются собственные отходы производства и вторичное сырьё. Все заготовки изготовлены в соответствии с ГОСТ.

Для плавки латуни используют различные виды плавильных печей, применяющихся для плавки медных сплавов. Самыми эффективными являются электрические индукционные низкочастотные печи с магнитопроводом. Плавку проводят под вытяжной вентиляцией, поскольку некоторые элементы сплава интенсивно испаряются и могут навредить здоровью человека. Сплав нежелательно перегревать, из-за вероятности возгорания на воздухе некоторых компонентов. В качестве шихт для плавки латуни используют чистые и оборотные металлы.

Предварительно сырьё подготавливают, а печи очищают. Разогретую до красного каления медь помещают в печь, а затем добавляют кусковые заготовки цинка. Во время плавки медно-цинковых сплавов берут во внимание значительную окисляемость цинка. Для уменьшения окисляемости проводят ряд мероприятий. Для изготовления многокомпонентных сплавов в первую очередь добавляют медь, а затем с осторожностью остальные компоненты.


Однородную массу разливают в формы для получения литейной латуни. В результате получаются слитки плоской и круглой формы. Деформируемые сплавы после отливки подвергаются процедуре деформации. Полученные изделия различаются по степени закалки и старения, а также твёрдости материала. Предварительная термическая обработка заготовок значительно увеличивает прочность и коррозионную устойчивость латуни.

Применение

Из латуни производят охлаждающие системы для моторов, разнообразные втулки, переходники. Сплав используется в строительной сфере. Например, для изготовления сантехнического оборудования и элементов дизайна. Элементы для крепежа, такие как болты и гайки, также производят из латуни. Этот сплав применяется в судостроении и при изготовлении боеприпасов.

Химический состав сплава латуни, свойства, маркировка и применение

Латунь является самым древним сплавом, так как её изготовление берёт корни ещё со времён Римской империи. В то время она была первым металлом по ценности после серебра и золота. Благодаря своему составу она обладает привлекательным внешним видом и в то же время высокой прочностью. Приятный глазу золотисто-желтоватый цвет даёт медь, а добавление цинка и других компонентов делает её крепким материалом.

Состав латуни

В формуле латуни всегда будут неизменными два компонента — это медь и цинк. Медь является природным ресурсом, цинк добывают путём вторичной переработки мусора. В готовом материале масса цинка держится в пределах от 5 до 50%.

Медь имеет номер 29 в таблице Менделеева, обладает высокой пластичностью, имеет красивый желтовато-золотистый цвет. При взаимодействии с открытым воздухом на металле появляется оксидная плёнка, из-за которой медь становится красной.

Цинк, находящийся под номером 30 в таблице Менделеева, является хрупким металлом и обладает светлым голубым цветом, при появлении оксидной плёнки — темнеет.

Медно-цинковый сплав разделяют на однофазный и двухфазный:

  • Однофазный сплав имеет в составе около 30% цинка. Это обычный состав, который отличается пластичностью и в то же время твёрдостью. Если процент цинка увеличивается то пластичность снижается в то время, как твёрдость латуни возрастает. После достижения цинка отметки в 40% показатель твёрдости сразу падает. Однофазная латунь относится к пластичным сплавам и поддаётся обработке как при пониженных температурах, так и при повышенных, однако, при температуре 400С появляется хрупкая зона.
  • Двухфазный сплав состоит на 30−50% из цинка и имеет примеси других металлов в пределах 10%. Это технический или специальный сплав. Не отличается пластичностью, лишь при нагревании свыше 700С приобретает пластичные свойства.

Виды латуни

Латунь бывает простая и специальная:

  1. Простая — в составе имеет всего два компонента, медь и цинк. Маркируется буквой «Л» и цифрами. Цифры в маркировке говорят о процентном соотношении меди к общей массе сплава. Исходя из этого понятно, что сплав, маркированный «Л68», имеет в составе 68% меди и 32% цинка.
  2. Специальная — состоит не только из меди и цинка, в неё добавлены и другие металлы, которые меняют свойства сплава в зависимости от своих характеристик. Маркировка этого материала несёт информацию о процентном соотношении меди к цинку и к другим элементам, которые называются легирующими. К примеру, маркировка «ЛА70−3» свидетельствует о том, что в составе использовано 70% меди, 3% алюминия и 27% цинка. В специальной латуни дополнительными металлами могут выступать:
  • Олово.
  • Свинец.
  • Железо.
  • Марганец.
  • Никель.
  • Кремний.
  • Алюминий.

Производство латуни, виды и свойства

Латунь производят при высоких температурах в специальных глиняных ёмкостях. При изготовлении сплава необходимо учитывать, что часть цинка испаряется.

Сплав делится на несколько видов:

  1. Томпак — это сплав, в составе которого присутствует не более 13% цинка. Томпак отличается повышенной эластичностью, высокой устойчивостью к ржавчине и стиранию. Используют этот вид латуни при сварке с нержавейкой для получения ценного сплава, из которого в дальнейшем изготовляют медали, фурнитуру, бижутерию, художественные изделия и инструменты.
  2. Полутомпак — это сплав, в составе которого цинк варьируется в пределах 10−20%. Сфера применения полутомпака аналогична томпаку, но он является менее ценным сплавом.
  3. Литейная латунь — это сплав, имеющий в составе 50−80% меди, а также примеси иных металлов. Благодаря текучим свойствам используется в изготовлении полуфабрикатов и фасонных изделий методом литья. Обладает низкими показателями распада материалов, устойчив к трению и ржавчине также обладает прекрасными механическими свойствами. Литейную латунь применяют в производстве втулок, фрагментов арматуры, гаек, подшипников и иных фитингов устойчивых к ржавчине.
  4. Автоматная латунь — это сплав, имеющий в составе свинец, в процентном соотношении не превышающий отметки в 0,8%. Свинец позволяет увеличить скорость обработки изделий за счёт образования короткой стружки. Он выпускается в виде листов, лент и прутков, в дальнейшем из них вытачивают детали часовых механизмов, метизы и гайки.

Достаточно часто латунь путают с бронзой, а многие даже считают, что это один и тот же материал — это в корне неверно. Отличить эти два металла можно и в домашних условиях, для этого необходимо пройти следующий алгоритм действий:

  1. Хорошо почистить оба материала и рассмотреть их на солнечном свете. Цвет бронзы будет уходить в красный цвет, а латунь в жёлтый, иногда даже в белый.
  2. Поместив изделие в ёмкость с водой, можно провести анализ на плотность. Молярная масса латуни находится в диапазоне 8350−8750 кг/м.куб, если масса выше, то это бронза.

Применение латуни

Этот медно-цинковый материал податлив и вязок, благодаря этим качествам его активно используют в ковке, машиностроении и других сферах. Под ударами наковальни или молотка латунь принимает любую форму. В зависимости от сферы применения латуни состав сплава в процентном соотношении меняется в соответствии со следующей маркировкой:

  1. Л80, Л85, Л90, Л96 — элементы приборов, химические и теплотехнические механизмы, змеевики и прочее.
  2. Л68 — штампованные детали.
  3. Л70 — пиноль для химической промышленности.
  4. Л60 — штуцера толстостенные, датели машин и гайки.
  5. Л63 — элементы для автомобильной промышленности, конденсаторные трубки.
  6. ЛАЖ60−1−1 — запчасти для морских судов.
  7. ЛА77−2 — конденсаторные приборы для морских судов.
  8. ЛАН59−3−2 — элементы химической аппаратуры, морских судов и электромашин.
  9. ЛН65−5 — трубы конденсаторные и манометрические.
  10. ЛЖМа59−1−1 — запчасти для самолётов и морских судов, вкладыши подшипников.
  11. ЛМц58−2 — метизы, гайки, арматура.
  12. ЛО90−1, ЛО62−1, ЛО70−1, ЛО06−1 — конденсаторные трубы для теплотехнического оборудования.
  13. ЛМцА57−1−1 — элементы и запчасти для речных и морских судов.
  14. ЛС74−3, ЛС63−3 — втулки и часовые механизмы.
  15. ЛК80−3 — коррозионностойкие изделия.
  16. ЛАНКМц75−2−2,5−0,5−0,5 — пружины и манометрические трубы.
  17. ЛМш68−0,05 — конденсаторные коллекторы.

Латунь остаётся наиболее востребованным и популярным сплавом, какой бы ни был её состав. При соблюдении технологии производства он не будет ржаветь, чернеть и окисляться.

Оцените статью
Добавить комментарий