Латунь — это сплав меди с… Состав латуни

14.01.2019 0 Автор: admin1

Отличия от других металлов

Латунь можно легко спутать с такими металлами, как медь и бронза. И хотя внешне они действительно похожи (учитывая сходства в составе), на самом деле между ними намного больше отличий, чем кажется сначала.

Медный сплав

Латунь - это сплав меди с... Состав латуниТак как латунь в большей степени состоит из меди, не удивительно, что они имеют сходные характеристики. Например: хорошую электро- и теплопроводимость и стойкость к коррозии. Кстати, именно по причине коррозионной стойкости, медь часто используют для изготовления труб. Они легко паяются, большинство из них можно приварить различными методами газа, дуги и сопротивления. Кроме того, изделия из меди отлично полируются, так что их можно сделать практически любой текстуры и придать блеск.

Однако больше всего медь ценится за свои противомикробные способности. Было обнаружено, что бо́льшая часть медных сплавов оказалась весьма эффективна в борьбе с микробами. После двухчасового контакта с грязной водой практически все бактерии были уничтожены. Кроме того, естественное потускнение метала никак не влияет на способность противостоять микробам.

Одним из наиболее явных отличий меди от латуни является её податливость к внешнему воздействию. Медь весьма пластична и поэтому не переламывается при сгибании.

Особенности бронзы

Латунь - это сплав меди с... Состав латуниЛатунь и бронза — это цветные металлы, широко используемые в повседневных предметах. В то время как латунь представляет собой сплав меди и цинка, бронза состоит в основном из меди, которая чаще всего объединяется с оловом, а иногда и с другими металлами (фосфор, алюминий, марганец и кремний). В силу своих свойств эти два металла имеют различное применение.

Отличительной чертой бронзы является её тускло-золотистый цвет

Но так как эта характеристика не всегда может помочь понять как отличить латунь от бронзы, следует обратить внимание, что у бронзы должны быть заметны тусклые кольца на покрытии. Среди других отличий:

  1. Латунь имеет более высокую ковкость и низкую температуру плавления (900 °C). Но не такая твёрдая, как сталь. Бронза же жёсткая и хрупкая. Плавится при 950 градусов по Цельсию. Это можно определить по количеству олова в составе.
  2. Чем отличается латунь от бронзы, так это склонностью к растрескиванию под напряжением, при воздействии аммиака.
  3. В то время как бронза лучше проводит тепло и электричество, чем большинство стальных сплавов.

2 Как повысить эксплуатационные характеристики сплавов на основе меди

Свойства готового медно-цинкового сплава (плотность, цвет, прочность и так далее) улучшают легированием такими элементами, как мышьяк, свинец, олово, железо, алюминий, кремний, никель, марганец. Объем вводимых добавок – минимальный (не более нескольких процентов). При комплексном легировании сплав получает высокую кавитационную плотность и стойкость, также повышается его антикоррозионный потенциал.

Использовать легирующие элементы необходимо осторожно, так как некоторые из них могут оказывать негативное воздействие на латунь и изделия из нее (латунная лента и пр.). Так, например, прочность, плотность и твердость латунного сплава снижается при чрезмерной добавке кремния

Зато если использовать комбинированную добавку свинца и кремния, та же латунная лента получает нужный цвет и улучшенные антифрикционные характеристики.

Олово и алюминий (а также марганец) увеличивают показатель сопротивления (временного) на разрыв . Добиться повышения величины относительно удлинения удается тогда, латунь легируют марганцем и железом в количестве до 2–3 %. А вот другие легирующие компоненты снижают удлинение сплавов.

Латунь - это сплав меди с... Состав латуни

Антикоррозионные возможности рассматриваемого много- или двухкомпонентного материала увеличиваются при добавке в их состав никеля, марганца, алюминия и олова. Никелированная латунь («белая») имеет отличные эксплуатационные свойства. В частности, она практически полностью лишена склонности к растрескиванию при повышенной влажности.

Олово увеличивает прочность и плотность материала и позволяет использовать металл в соленой воде. Существуют специальные изделия (латунная лента и другие), которые изготавливаются исключительно для эксплуатации в морской воде.

Легирование медно-цинковых композиций свинцом рекомендовано тогда, когда их предполагается обрабатывать режущим инструментом на токарном станке либо другом оборудовании. Металл с добавками свинца гарантирует получение легко отделяющейся и очень мелкой стружки при резании. Итогом такой операции становится получение деталей с малым показателем шероховатости.

Латунь - это сплав меди с... Состав латуни

Мышьяк, которым обычный металл легируется крайне редко, незаменим для улучшения свойств медно-цинковых сплавов в пресных высокоагрессивных водах при высокой и комнатной температуре. А если совместно с мышьяком используется железо и никель, латунная лента и прочие латунные изделия становятся стойкими к разбавленным кислотам и любым щелочам.

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.

Латунь - это сплав меди с... Состав латуниЦинк – 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:

Латунь - это сплав меди с... Состав латуни

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

Латунь - это сплав меди с... Состав латуни – 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.

– 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
:

Латунь - это сплав меди с... Состав латуни

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:

Латунь - это сплав меди с... Состав латуни

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

При этом из листов делают:

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

Свойства латуни

Латунь - это сплав меди с... Состав латуниЧаще всего можно встретить латунь ярко-золотого цвета, из-за чего её часто использовали для подделывания золотых изделий. Однако она также может быть красновато-золотого цвета или серебристо-белого. Определяет какого цвета будет латунь преимущественное содержание меди (розовый тон) или цинка (серебристый).

Помимо этого, у латуни есть особенные характеристики, которые в основном зависят от состава. Самые отличительные из них:

  • Обладает более высокой пластичностью, чем бронза или цинк.
  • Благодаря своим уникальным акустическими свойствами, она подходит для изготовления музыкальных инструментов.
  • Имеет низкий коэффициент трения.
  • Можно использовать в случаях, когда необходима низкая вероятность искрения.
  • Сплав имеет относительно низкую температуру плавления.
  • Хороший проводник тепла.
  • Коррозионная стойкость (включая гальваническую коррозию из солёной воды).
  • Легко снимается.
  • Не является ферромагнитной. Это значительно облегчает отделение от других металлов для переработки.

3 Литейные композиции на основе меди и цинка их преимущества и недостатки

Многокомпонентные сплавы подразделяют на две большие группы:

  • литейная продукция;
  • металл на базе цинка и меди, который подвергается обработке давлением.

Литейная продукция (смотрите фото), изготавливаемая по ГОСТ 17711, активно используется в современной технике. Малая склонность такого материала к газонасыщению гарантирует получение качественных отливок (их плотность очень высока, как и способность противостоять коррозии). При плавке некоторая часть цинка испаряется, благодаря чему сплав отлично раскисляется.

Латунь - это сплав меди с... Состав латуни

Литейная продукция характеризуется также малой склонностью к ликвации, отличной текучестью в жидком состоянии, незначительной величиной усадки. «Плюсом» такого материала считается и то, что металл имеет механические свойства примерно аналогичные характеристикам алюминиевых и оловянных бронз, а вот затраты на его производство существенно ниже себестоимости бронзовых композиций.

Имеет литейная группа описываемых сплавов и некоторые «минусы». В отливках в процессе их кристаллизации могут появляться усадочные сосредоточенные раковины достаточно больших размеров. Их нивелирование связано с серьезными затратами – металл в большом объеме приходится отправлять в отходы. При плавке обязательно требуется использовать защитные флюсы, так как латунь «теряет» цинк.

Свойства

Основными потребителями меди, а значит и латуни, являются 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.

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.

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.

Латунь - это сплав меди с... Состав латуниПочти 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.

История латуни

Медь известна людям уже несколько тысяч лет, а вот никель был открыт только в XVI веке. Но предприимчивые древние римляне научились получать латунь путем сплавления меди с цинковой рудой. Они использовали ее для изготовления украшений и изящной тонкостенной посуды.

Латунь - это сплав меди с... Состав латуни

Потом производство изделий из латуни распространилось в Среднюю Азию. Оттуда посуду из этого сплава завозили и на Русь. Здесь она очень ценилась за свою устойчивость к внешнему воздействию и яркий блеск.

В 18 веке на Урале открыли добычу меди и организовали производство разнообразных сплавов. С тех пор она получила широкое распространение. Изделия из нее появились практически в каждом доме.

  1. На Руси латунные изделия обменивали на собольи меха. Цену устанавливали просто – покупатель наполнял посуду до краев соболиными шкурками и отдавал их продавцу.
  2. Имеет хорошую теплоемкость, поэтому из нее делали самые популярные в царской России предметы домашней утвари – самовары. Они равномерно прогревались и долго удерживали тепло, из-за этого не возникало необходимости растапливать его повторно, ведь эта процедура была довольно трудоемкой
  3. Московский памятник Минину и Пожарскому изготовлен из этого сплава металлов, хотя считалось, что он бронзовый. Это открылось только во время его реставрации. На монумент, открытый в 1818 году, была собрана значительная по тем временам сумма. Осталось невыясненным, кому пошла часть денег, сэкономленная создателями памятника, ведь латунь значительно дешевле меди.
  4. На Африканском континенте латунь ценится очень высоко. Из нее изготавливают посуду для церемоний и ритуальные маски.
  5. У латуни есть еще одно интересное свойство. В отличие от других металлов она не намагничивается. Поэтому этот сплав использовали для создания футляров для магнитов и оправы для компасов. Благодаря искусной работе мастеров такие изделия превращались в настоящие произведения искусства. Они считались экстравагантным подарком для образованных мужчин.
  6. Если к сплаву никеля и меди добавить 2,5% алюминия, то в результате получается материал, который невооруженным глазом нельзя отличить от золота 583-й пробы. Этим пользуются производители бижутерии. Однако такая особенность латуни хорошо известна и мошенникам, которые изготавливают из нее поддельные «золотые» украшения.
  7. Церковная утварь, украшения для книг (застежки, наугольники) и нательные крестики также отливают из этого сплава. Из него же чаще всего делают воинские знаки отличия: ордена и медали.
  8. Марки латуни Л68 и Л62 часто используют, как учебный материал для начинающих ювелиров. Все дело в том, что механические свойства этих материалов аналогичны .

Чистка латунных изделий

Хотя латунь и называют «вечным металлом», но от соприкосновения с водой она может темнеть. Исправить такую ситуацию несложно. Существует несколько простых и доступных способов.

  • Протрите изделие ватным тампоном, смоченным в ацетоне. Потом промойте мыльной водой и высушите.
  • В трех литрах воды разведите стакан белого уксуса и столовую ложку соли. Положите в этот раствор изделие и кипятите до тех пор, пока латунь не посветлеет. Не забывайте периодически подливать воду.
  • Сделайте раствор из 10 литров воды и 200 граммов щавелевой кислоты. Будьте осторожны, лучше пользоваться пластиковой тарой резиновыми перчатками и респиратором! Оставьте изделие в емкости на несколько часов, потом вытрите насухо.

Из латуни изготавливают множество предметов для украшения интерьера и самые разнообразные ювелирные изделия. Серьги, кольца, цепочки и кулоны, броши и браслеты – эти украшения покрывают позолотой, серебрят и

Список источников

  • pro-men.ru
  • obrabotkametalla.info