При соединении меди и цинка получается латунь. Впервые подобный сплав появился в 1781 году. На тот момент уровень технологического оснащения был относительно невысокий, но Джеймс Эмерсон смог провести соединение меди и цинка, в результате чего получился сплав с уникальными качествами. Латунь – сплав, который сегодня получил широкое применение при производстве самого различного оборудования и строительных материалов. Он обладает достаточно большим количество особенностей, о которых далее поговорим подробнее.
Применение
Рассматривая применение латуни нужно уделить внимание ее составу. В него могут включаться различные легирующие элементы, которые способны существенно изменить эксплуатационные качества. Область применения латуни весьма обширна. Поэтому рассмотрим каждый тип сплава подробнее.
Рассматриваемый сплав делиться на простую и специальные латуни. Оба варианта могут применяться для:
- Производства деталей часов.
- Получения деталей различных приборов и машин, высокоточной аппаратуры.
- При наладке производства методом штамповки.
- Получения деталей для автомобилей: болты, гайки, втулки.
- При производстве труб для морских судов, самолетов и иного транспорта.
Эксплуатационные качества сплава определяют то, что при его использовании может оказываться самое различное воздействие: высокие температуры, влажность и химически агрессивные сферы, трение и другое. Именно поэтому изделия из латуни применяются при тяжелых эксплуатационных условиях, когда использование других металлов невозможно. При применении прутков из латуни могут изготавливаться детали электромашин.
Однако широкое распространение латунь не получила по причине достаточно высокой стоимости, так как его основой являются цинк и медь. Для улучшения эксплуатационных качеств также могут применяться другие легирующие вещества, имеющие высокую стоимость.
Классификация
Не сложно догадаться, что классификация сплава латуни проводится исходя из его химического состава. Наиболее распространена разновидность деформируемой латуни, которая представлена сочетанием 88-97% меди и не более 10% цинка. Подобный состав называют томпаком. Он пользуется большой популярностью, так как обладает весьма привлекательными эксплуатационными качествами. Ювелирная латунь идеально подходит для производства украшений. Красная латунь получила свое название по причине необычного оттенка, который достигается путем снижения концентрации цинка в составе. Из-за оттенка ее чаще всего применяют для изготовления статуэток или других художественных изделий.
Большое распространение получила и латунь литейная. Ее состав представлен 50-81% меди, а также достаточно большим количеством других примесей.
Различные виды литейной латуни могут применяться для изготовления:
- Коррозионностойких деталей, которые сегодня получили широкое распространение в области машиностроений и судостроения.
- Деталей, применяемых при изготовлении различных аппаратов.
- Сложной по своей конфигурации запорной арматуры или различных приборов, которые применяются при температуре не выше 250 градусов Цельсия. Высокая пластичность латуни позволяет ее использовать при создании запорной арматуры, установка которой будет проводиться при гидровоздушных ударных нагрузках.
- Подшипников и втулок самого различного применения.
Высокое качество сплава позволяет его применять для получения высокоточных изделий. Классификация автоматной латуни предусматривает следующие особенности состава:
- Содержание 57-75% меди.
- Концентрация 24-42% цинка.
- Легирование сплава 0,3-0,8% свинцом.
Присутствие свинца определяет то, что во время обработки подобного прудка образуется стружка. Именно поэтому автоматная латунь может обрабатываться высокопроизводительным оборудованием. Очень часто ее используют для получения декоративных элементов или метизов. Очень часто подобный сплав представлен в виде прудка или листового металла. Пруток может применятся на токарном станке, листовой металл при штамповке или фрезеровании.
Альфа латунь представлена сплавом с необычной кристаллической решеткой (содержания цинка не более 35%), за счет которой обеспечивается высокая пластичность. Именно поэтому он применяется зачастую для обработки методом штамповки.
Физические свойства
Во много физические свойства зависят от химического состава конкретной разновидности сплава. Поэтому свойства латуни могут существенно отличаться.
Как ранее было отмечено, большое распространение получил томпак, который может применяться для производства различных деталей и даже ювелирных украшений.
Цвет латуни подобного типа может быть желтым или красным в зависимости от концентрации цинка. К основным свойствам подобной латуни можно отнести нижеприведенные моменты:
- Высокая степень пластичности. Пластичность деформируемой латуни позволяет ее применять в качестве заготовки в различных производственных процессах: она подходит для обработки как методом штамповки, так и точения.
- Высокая коррозионная устойчивость определяет то, что даже при длительной эксплуатации при повышенной влажности на поверхности не появляется ржавчина.
- Хорошие антифрикционные свойства.
- Свариваемость со сталью и другими материалами позволяет применять сплав для получения комбинированных материалов.
- Есть возможность проводить покрытие поверхности томпака различными составами для придания особых эксплуатационных качеств. Примером можно назвать то, что довольно часто томпак покрывают эмалью или лаком для его декорирования.
- Изначально сплав имеет красивый золотистый цвет. По этой причине его довольно часто применяют при производстве художественных изделий.
Механические свойства деформируемой латуни могут существенно изменяться по причине добавления различных легирующих элементов.
В машиностроении и другой области производства большое распространение получила литейная разновидность латуни. Ее плотность относительно невелика (около 8300 кг/м 3), однако другие физические свойства определили большое распространение литейной латуни:
- Устойчивость к коррозионному воздействию.
- Высокие механические характеристики.
- Неплохая ковкость.
- Высокий показатель текучести при нагреве сплава, что позволяет получать изделия сложной конфигурации.
- Повышенная устойчивость к распаду состава из-за оказания воздействия со стороны окружающей среды.
- Плавление состава проходит при температуре около 950 градусов Цельсия.
Прочность латуни ниже, чем у стали, что связано особенностями строения кристаллической решетки и составом. Влияние на свойства латуней концентрации цинка очень велико. Поэтому для придания особых свойств концентрация основных элементов может существенно изменяться.
Химический состав и особенности внутренней структуры
Основными составными элементами считаются цинк и медь, концентрация которых будет самой большой. Состав латуни также может включать и другие примеси, которые придают сплаву особые физические свойства. Основной компонент латуни характеризуется высокой пластичностью и хорошей обрабатываемостью. Поэтому эти свойства передаются и рассматриваемому металлу.
Химический состав латуни регулируется на момент производства, как и тип структуры. Различают две разновидности структуры:
- Альфа фаза – раствор, который обладает повышенной стабильностью. Рассматривая кристаллическую решетку следует отметить, что она имеет гранецентрированную кубическую форму. Встречается подобная структура крайне часто.
- Альфа + бета фаза – еще один стабильный раствор, который можно охарактеризовать соотношением меди к цинку 3 к 2. За счет этого получается элементарная ячейка.
Стоит учитывать, что твердость второго сплава намного выше, чем первого. Однако за счет существенного повышения показателя твердости существенно падает пластичность. Максимальное содержание цинка в латуни составляет 50%. При соблюдении технологии производства подобная концентрация цинка позволяет достигнуть высоких показателей прочности и пластичности.
При производстве этого материала учитывается то, как температура нагрева влияет на проходящие структурные преобразования:
- Если сплав нагревается до высоких температур, то атомы β-фазы начинают располагаться без определенного порядка. В подобном состоянии состав обладает повышенной пластичностью.
- Если нагрев проводится до температуры 460 градусов Цельсия, то в составе формируется фаза, которая получила название β’. Особенностью этой фазы можно назвать повышенную твердость и хрупкость. Эти качества связаны с тем, что атомы расположены в строгом порядке.
Сложные латуни могут иметь в своем составе железо, марганец, свинец и другие компоненты, которые предназначены для изменения физических качеств. К примеру, свинец упрощает механическую обработку сплава.
Включение в состав свинца и висмута становится причиной снижения способности деформации сплава в горячем состоянии. Однако свинец в небольшой концентрации позволяет получить сыпучую стружку, за счет чего упрощается ее удаление с зоны резания при токарной или фрезерной обработке.
Порядок маркировки
Для маркировки рассматриваемого сплава были приняты определенные правила обозначения концентрации основных веществ. Все марки латуни начинаются с обозначения «Л», после которой могут идти буквы химических веществ, входящих в состав.
Деформируемый сплав латуни или иная его разновидность после первой буквы имеет число, характеризующее процент меди. Кроме этого маркировка может указывать на концентрацию легирующих элементов, для чего знак «Л» идет с другими буквенными обозначениями.
Для указания концентрации легирующих элементов после основной цифры ставится прочерк, затем указывается процентное содержание следующих элементов. Для разделения цифровых обозначений также применяется прочерк. Концентрация второго основного элемента (цинка) высчитывается, для чего от 100% значения отнимаются другие показатели концентрации меди и легирующих элементов. Примером того, как латунь обозначается согласно установленным стандартам назовем маркировку ЛАЖ70-1-2. Ее нужно читать следующим образом:
- В состав сплава входит 70% меди.
- Легирующими элементами выступает алюминий и железо, концентрация которых составляет 1% и 2% соответственно.
- Концентрация цинка: 100 – 70 – 1 – 2 = 27%.
В некоторых случаях концентрация цинка указывается соответствующей буквой, а количество меди высчитывается. Подобный метол маркировки чаще применяется для обозначения литейных латуней.
Свойства латуни
Доброго времени суток, уважаемый читатель! В данной статье речь пойдёт о латуни , о её применении и свойствах. 2 трети и 1 треть цинка, — таков классический состав латуни. Это , который известен со времен древнего Рима.
Но ведь открыли лишь в 16-ом веке, возразят некоторые. Официально, да. Но, неофициально этот элемент был известен и раньше. Только римляне звали его, вернее цинкосодержащую породу, галмеем.
Древние люди верили, что именно он окрашивает медь в желтый цвет. Теперь же известно, что цинк, всего лишь разбавляет белым, насыщенный красный цвет меди. В итоге, получается солнечный материал.
Видимо, в Риме изготавливали латунь в пропорциях 30% цинка, 70% меди. Есть и вариант с содержанием цинка от 5-ти до 20-ти процентов, но в этом случае сплав красный. У видов латуни даже есть обозначения. На материале ставится заглавная Л и проценты. Последние указывают содержание в сплаве меди.
Бывают также сплавы латуни
не из двух, а большего числа компонентов. В этом случае, после буквы Л стоят еще заглавные буквы. Каждая из них обозначает добавленный металл.
Среди таковых бывают: — , , . Их добавляют, чтобы увеличить антикоррозийные свойства материала. Иначе, латунь не могла бы быть «игроком», к примеру, на рынке судоходства. Сплав классического состава изнашивается от соленой воды.
Применение латуни
Латунь мягка, легко поддается , при этом прочна. Поскольку, внешне металл напоминает золото, его широко применяют . Сплав становится материалом для посуды, фурнитуры, украшений, орденов.
К слову, знаки отличия, покрывают сплавом с 15% цинка и 5% . Именно такая формула внешне максимально напоминает золото и, при этом, устойчива к коррозии. Всего же, в ювелирном деле используют 3 разновидности латуни: — желтую (М 67/33), золотистую (М 75/25), зеленую (М 60/40).
Украшения из сплава чистят щавелевой кислотой. Она отлично полирует поверхность. Приобрести «элексир» можно в обычных магазинах хозяйственных товаров. Правда, кислоту, необходимо разбавить. 200 граммов вещества размешивают в 10 литрах воды и, только потом, очищают изделия из латуни
.
Мастера называют латунь «вечный металл». из нее не знают сносу. К драгоценным металл не относится, а посему серьги, браслеты, кольца из него, лишь бижутерия. Однако, некоторые изделия из сплава статусные и стоят приличных денег.
Так, корпуса знаменитых зажигалок Zippo в большинстве именно латунные. В городке Брэндфорд штата Пенсильвания, где расположен завод, выпускают более 60-ти тысяч зажигалок в день. Поскольку в их составе медь и цинк, изделия желтые. Стальной цвет им придают с помощью гальванизации, то есть напыления на поверхность других металлов серебристых оттенков.
Двусоставную латунь с максимальным содержанием меди пускают на змеевики, машинные запчасти, техническую аппаратуру. Болты, гайки, шурупы изготавливают из сплава со средним содержанием красного металла.
Многокомпонентные латуни пригождаются при производстве самолетов, водных судов, труб (в том числе, и для холодильного оборудования), часов, пружин, арматуры, сепараторов. Пригождается сплав и в полиграфии. Там из латуни делают матрицы для печати.
А как же делают сам сплав? Сначала расплавляют медь. Металл помещают в резервуары из огнеупорной глины. Те, в свою очередь, — в специальные промышленные печи. В жидкую медь добавляют «по вкусу» цинк. Его закидывают прямо кусками.
Вот и вся технология. В качестве топлива, обычно, используют угль. Для форм, куда отливают латунь , закупают песок. Если необходимы тонкие листы сплава, смесь выливают в металлические емкости, которые называют изложницы.
Загвоздкой в изготовлении металла стала летучесть цинка. При плавке, он попросту испаряется. Приходится применять специальные аппараты, конденсирующие пары и возвращающие элемент в сплав.
Около трети полученного металла отправляют на повторную переплавку. Дело в том, что при в формы, латунь дает сильную усадку, образуются прогибы и полости (раковины).
Их срезают и отдают на переработку. Готовая латунь размягчается при температуре не меньше 800 градусов Цельсия. Минимальна планка при большом содержании в сплаве Zn. Чем его меньше, тем выше планка плавления. Такую латунь с высоким содержанием меди (около 90%) называют томпак.
В России на производстве латуни специализируются:
— красноярское предприятие КРАМЗ
— самарский завод вторичных сплавов
— Уралэлектромедь из Верхней Пышмы
— московские группы компаний Элекмед, Nermet, Дельта
— столичные предприятия Металлокоммерция и Интерметаллик
Внешне латунь напоминает бронзу. Последнюю, кстати, сплав с цинком вытесняет с интерьерного рынка. Бронзовые смесители и фурнитуру в магазинах, а значит, и домах заменяют латунные. Они легче поддаются полировке, проще в уходе. Сантехническую латунь
часто делают с примесями или покрывают специальными составами. Это делается, чтобы окрасить металл в необычные цвета. Так, в тренде черные краны из латуни.
Из сплава взялись ковать изголовья для кроватей. Они смотрятся легко, воздушно, что на руку владельцам небольших спален. Немаловажна и эстетическая привлекательность кованой мебели. Латунь захватила и рынок светильников и кухонных вытяжек.
Метал латунь признан мировым сообществом, важнейшим из медных сплавов. Как видно, она нашла применение практически повсеместно. Разве, что печатное слово, пока, латуни не подвластно.
Хотя, буквы на станицах книг, документов – это тоже сплав, только , свинца и олова. Именно из этого состава изготавливают шрифты в типографиях.
Из сплава меди и цинка производят сплав, который получил название латунь. При этом от процентного соотношения этих чистых металлов изменяются многие , например, плотность латуни, ее пластичность, электропроводность и другие. Помимо основных металлов, в состав сплава входят другие элементы, влияющие на получение специальных свойств латуни, необходимых для конкретного применения.
Историческая справка
Согласно историческим сведениям, первыми металлами, которые использовал человек, были медь и золото. Оба металла являются очень мягкими в чистом состоянии, поэтому их использование в жизнедеятельности человека является достаточно ограниченным. В частности, медь использовалась древними людьми с момента начала использования ими огня, а со времен Римской империи этот металл стал более интенсивно применяться в изготовлении труб, военного оружия, украшений для статуй и для других целей.
Для улучшения характеристик чистых металлов, например, большей твердости и прочности, со временем человеку пришла мысль смешивать их. Так, приблизительно в 3500 году до нашей эры в Месопотамии получили бронзу - сплав меди с оловом, который обладал высокой сопротивляемостью к коррозии и был более прочной, чем каждый чистый металл по отдельности. Благодаря этим свойствам бронзу стали использовать для производства оружия и орудий труда.
Около 1400 года до нашей эры была открыта латунь - сплав цинка и меди, который демонстрировал великолепную устойчивость против деформации, обладал высокой пластичностью при низких и высоких температурах и имел высокую устойчивость к коррозии и механическому износу. Однако ее использование приобрело массовый характер только в 250 году до нашей эры с началом производства монет в Римской империи.
С этого времени применение латуни стало осуществляться в самых различных областях человеческой деятельности начиная от вооружения и заканчивая ювелирными украшениями. В XV веке она стала использоваться для производства астрономических инструментов, а с появлением печати сплав стал активно применяться в типографии. С середины XVI века в Европе болты и гайки изготавливались главным образом из латуни, меди и бронзы. Этот сплав использовали для изготовления шестерен часовых механизмов, а в XVII веке в Голландии латунь использовали для изготовления оптического телескопа.
Состав и свойства сплава
Пропорции металлов в сплаве могу широко варьироваться, что влияет на создание материала с нужными свойствами. В индустриальных сплавах процентное содержание цинка всегда ниже 50%. Состав определяет следующие свойства материала:
- плавкость;
- способность к формовке;
- ковкость;
- способность к штамповке;
- способность к механической обработке.
При низких температурах из латуни можно делать листы различной толщины либо вытягивать проволоку. Плотность латуни и также зависят от состава. В общем случае удельный вес латуни меняется от 8,4 г/см3 до 8,7 г/см3, а точка плавления находится между температурами 900 °C и 940 °C.
Чистая медь имеет плотность 8,96 г/см3 и температуру плавления 1084 °C, а чистый цинк обладает плотностью 7,14 г/см3 и температурой плавления 420 °C, то есть эти два близки к свойствам меди, ввиду ее большего относительного количества в сплаве в сравнении с цинком.
Главным образом изделия из латуни используются в качестве декоративных украшений благодаря их внешнему виду и блеску, похожему на золото. Также используют этот сплав в устройствах, в которых требуется небольшое трение между рабочими деталями, например, в замках и различных вентилях. Находит сплав и свое применение в электрических приборах, а также благодаря своим акустическим свойствам он применяется в изготовлении некоторых музыкальных инструментов таких, как трубы и колокольчики.
Человечество знакомо с латунью с доисторических времен, еще до открытия самого цинка. Изначально этот сплав получали путем смешивания меди и минерала гемиморфита, который является естественным источником цинка. Шахта по добыче гемиморфита была открыта в одной из деревень современной Германии. Эта шахта функционировала во времена Римской империи. В процессе смешивания меди и гемиморфита при высокой температуре цинк выделяется из этого минерала и сплавляется с медью.
Физические свойства латуни включают в себя следующие характеристики:
Виды латуни
Виды латуни отличаются друг от друга различным содержанием цинка в составе. В зависимости от процентного содержания цинка в сплаве различают три основные группы:
- Первая группа с процентным содержанием цинка меньше 34%.
- Вторая группа с процентным содержанием цинка от 33 до 44%.
- Сплавы третьей группы содержат больше 42% цинка и имеют ограниченное применение.
Классификация сплавов
Согласно такому делению на группы в зависимости от содержания цинка, вводят следующую классификацию обычных латуней:
- Красные сплавы. В основном они используются в ювелирной промышленности благодаря внешнему виду (латунь может выглядеть как золото). Материал с 10% цинка подобен бронзе, поэтому используется в качестве ее имитации; 15% цинка придает материалу красноватый цвет, этот сплав используется в радиаторах автомобилей; сплав с 20% цинка обладает хорошей вытяжкой, поэтому используется для изготовления труб.
- Желтые материалы. Цинка в них содержится от 25% до 35%. Применяются в основном для гильз и рессор.
- Альфа-бета латуни с соотношением цинка от 36 до 42%. Они менее податливы, чем красные и желтые латуни, поэтому их не используют для изготовления пластин при низких температурах. Механическую обработку альфа-бета сплавы проходят при высоких температурах, поэтому в XIX использовались для некоторых корабельных конструкций.
Некоторые сплавы получили название специальных, например, сплав «симилор». Симилор состоит из 80% меди и 20% цинка. Другими специальными материалами являются «металл принца Альберта» (меди 86%, цинка 14%), «крисокола» (82% меди, 6% цинка, 6% олова).
Помимо основных элементов, в состав латуней входят другие элементы в минимальных количествах, поэтому эти сплавы являются податливыми и пластичными при низких температурах, а некоторые материалы не являются пластичными ни при каких температурах. Все типы этого материала становятся хрупкими вблизи температуры плавления.
Благодаря входящему в состав цинку, латунь является более твердой, чем чистая медь. В то же время сплав легче обрабатывать на различных механических станках, легче чеканить и выплавлять изделия. Также сплав устойчив к процессу окисления в условиях солевой среды, а его пластичность позволяет изготавливать тонкие металлические листы. Пластичность зависит от трех факторов: температуры, структуры и состава, причем даже минимальные количества других элементов могут значительно изменить это физическое свойство сплава.
Способность к механической обработке латуни значительно повышается, если в нее добавить небольшое количество свинца. Этот элемент практически не растворяется в ней и образует глобулярные частицы, которые значительно облегчают процесс механической обработки. Кроме того, свинец является хорошей смазкой из-за низкой температуры плавления, этот факт значительно снижает износ режущего инструмента при обработке материала. Латунь практически не подвергается термической обработке, для нее используют лишь процессы рекристаллизации и гомогенизационного отжига.
Специальные материалы
Специальными латунями считаются материалы, в которые, помимо меди и цинка, добавляют другие элементы в небольшом количестве с целью придания им соответствующих свойств. Самыми распространенными специальными латунями являются следующие:
- с добавкой алюминия;
- добавка железа увеличивает твердость и жесткость сплава по сравнению со стандартной латунью;
- добавка свинца придает материалу механическую сопротивляемость и увеличивает способность к обработке;
- добавка марганца увеличивает прочность материала и снижает его ковкость и тягучесть;
- добавка олова придает прочность материалу при вытяжке, одновременно повышая его коррозионную стойкость. В данном случае существует два известных сплава: «металл адмирал», который обладает высокой стойкостью к коррозии, поэтому используется в качестве труб конденсаторов; «морская латунь» - содержит в своем составе 40% цинка и широко используется в сладкой и соленой воде;
- добавка кремния (так называемый бронсил) повышает коррозионную стойкость и используется при изготовлении вентилей, насосов и шестерен;
- сложная латунь с добавлением различных элементов, что придает ей высокую стойкость к окислению и кавитации, поэтому она входит в состав винтов кораблей.
Области применения
Использование латуни охватывает самые разнообразные сферы человеческой деятельности. Так, золотистый цвет сплава обусловил его использование в бижутерии и в различных декоративных элементах. Также его используют в котельном деле, при производстве военного снаряжения и амуниции, при изготовлении проволок и труб конденсаторов, электрических терминалов и денежных монет.
Благодаря устойчивости к разрушению в соленой воде металл используется при изготовлении снаряжения различных морских судов, а его акустические свойства позволяют делать духовые инструменты: трубы и аккордеоны. Благодаря бактерицидным свойствам, сплав используется для изготовления дверных ручек в больницах и госпиталях.
Если говорить о применении в качестве декора, то следует выделить производство ламп, светильников, карнизов и некоторых ювелирных изделий. Такого рода вещи производятся в основном в странах восточной Европы, на территории стран СНГ, а также во многих арабских и некоторых государствах Азии.
Одно из интересных свойств латуни, которое является необычным для металлов, заключается в отсутствии искр при механическом воздействии на изделие. Эта уникальная характеристика дает возможность использовать материал в качестве сосудов для хранения и транспортировки легковоспламеняющихся жидкостей.
Благодаря легкости механической обработки, высокой износостойкости и невысокой цене, материал используется для изготовления разнообразных вентилей. Из-за высокой сопротивляемости коррозии и кавитации используется латунь для изготовления винтов судов. Также материал использует при производстве некоторых деталей современных компьютеров.
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.
Латунь – золотисто-желтая, более прочная и твердая. Она не так интенсивно окисляется , не такая пластичная.
В нее иногда, в зависимости от предназначения сплава, добавляют:
- кремний;
- марганец.
Сходства и различия
Сплав латуни по большей части состоит из меди, поэтому естественно, что они похожи не только визуально, но и некоторыми свойствами. Чем больше меди в сплаве, тем сильнее их цвета будут схожи. На этом точные совпадения заканчиваются.
Визуально легко отличаются сплавы латуни, где меди менее 80% . Они слегка похожи на золото, так как имеют выраженный желтый оттенок. Чем больше цинка, тем оттенок светлее.
Из-за этого латунь даже используют для подделки или имитации золота . У меди же главный оттенок – красноватый, который часто отливает розовым.
При сильном понижении температуры латунь не теряет своей, сравнительно ограниченной, пластичности и не становится хрупкой . Электричество и тепло проводит хуже.
Отличаются они по такому признаку, как твердость .
Медь мягче , пластичнее , а латунь, наоборот, твердая и придать ей какую-либо форму без применения отжига сложно.
Стружка также получается разная: у латуни – игольчатая , у меди – закрученная в спираль .
Рассмотрим свойства, которые имеет латунь и медь, есть ли у них отличия:
Как отличить?
Чаще всего можно отличить по:
- виду;
- весу;
- степени твердости
без применения каких-либо инструментов или аппаратуры.
Но бывают ситуации, когда для точности необходимо задействовать :
- реактивы ,
- инструменты ,
- приборы .
Перед оценкой лома, который вы собираетесь отнести в пункт приема, надо очистить его от грязи, иначе «на глаз» определить точно не получится.
По цвету
Оба металла, хоть и в разной степени, могут покрыться патиной
.
Поэтому не забываем хорошо очистить лом.
Если объект долго находился на открытом воздухе или в воде, слой патины снимается сложно.
Иной раз оправданной будет покупка специального средства для очистки .
Желательно осматривать лом под мощным белым светом.
Подразумевается, что можно смотреть либо под солнцем в погожий день, либо под яркой люминесцентной лампой . Лампа накаливания не подходит.
Чистая медь будет иметь красновато-коричневый оттенок, иногда с розовым отливом.Надо учитывать, что латунь может быть красной или оранжевой. Такую обычно используют для украшений и водопроводных труб.
Если материал с оранжевым, желтым или золотистым оттенком, можно быть почти уверенным, что перед вами латунь.
Если вы занимаетесь сбором и сдачей металлолома то вам будет полезно знать . Если вы не знаете, где найти черные металлы, то прочитайте данную . Сомневаетесь, какую модель металлоискателя выбрать? Ознакомьтесь с обзором популярных моделей .
Она еще бывает светло-золотистой , бледно-желтой , и даже грязно-белой , но поисковикам металла встречается очень редко, так как такой сплав тяжело обрабатывать, и он используется преимущественно в украшениях.
По звуку
Еще один метод, для которого не нужны специальные навыки или приспособления. Различать металлы по звуку можно научиться после непродолжительной тренировки. Ударьте чем-то металлическим по предмету. Если он сделан из меди, то звук будет приглушенным , низким . Это происходит, так как металл мягкий.
Обычно визуального осмотра и проверки на звук и твердость достаточно для определения в полевых условиях.
Напротив, латунь будет издавать при ударе звонкий и высокий звук. Второй по значимости способ проверки для тех, кто имеет дело с металлоломом, после визуальной оценки на свету. Но, такой метод оправдан только с большими и объемными предметами – нужно, чтобы было чему издавать звук.
По твердости
Медь, как уже было сказано выше, — мягкий металл. Латунь специально создали, чтобы увеличить твердость меди при сохранении некоторых ее других характеристик. Поэтому при нанесении повреждения лому, медью будет тот материал, который легче деформируется . Латунь же стойко переносит удары .
По маркировке
Если на предмете есть метки, определение металла или сплава может стать простым и точным.
На латунь, как правило, ставят метку, которая начинается со значка «Л» .
Соответственно, маркировка меди начинается с «М» . Правда, медь довольно часто не имеет никакой маркировки.
Вот некоторые расшифровки , которые могут пригодиться:
- Маркировка меди начинается с одной буквы «М» , за которой идут цифры. Буква «Л» на изделиях из латуни бывает не одна, за ней могут идти еще буквы, а только потом цифры.
- В Соединенных Штатах и Канаде действует система UNS , согласно которой на латуни ставится метка C2, C3, C4 .
- В Европейском Союзе оба металла маркируются буквой С , все зависит от последующих букв. Для меди они будут A, B, C, D , а для латунного сплава – L, M, N, P и R .
- Еще не так давно распространенной была маркировка, состоящая из значков химических элементов. Например, Cu Zn (купрум – цинк) будет означать латунь.
По весу
Латунь легче меди благодаря добавлению в нее цинка. Но для того, чтобы определить по бесформенному куску, металл это или сплав, необходим опыт.
По стружке
Для этой проверки потребуется дрель по металлу или доступ к станку, чтобы получить стружку.
У латуни она будет, как говорят специалисты, игольчатая , так как материал твердый.
Она как бы сыпучая.
У меди стружка будет пластичнее, поэтому часто даже не разрывается и получается витиеватая , одной сплошной спиралью.
Анализ кислотой
Если вы столкнулись с латунью марки Л-96 , что означает присутствие в сплаве 96% меди, отличить ее от металла без анализа сложно. Для этого можно использовать соляную кислоту. Если капнуть ею на чистую медь, она просто очистит ее от патины и в реакцию с самим металлом не вступит.
Если же нанести соляную кислоту на латунь, то в реакцию вступит цинк и на поверхности проступит окись белого цвета – хлорид цинка .
Это может стать дополнительным ориентиром.
Инструменты производят исключительно из латуни, она тверже.
Из меди делают некоторые части духовых музыкальных инструментов.
В принципе, нужно отталкиваться от назначения предмета – если он должен быть:
- надежным,
- твердым,
- негнущимся ,
то для его изготовления, скорее всего, использовали латунь .
Если наоборот, нужна пластичность , высокая электро- или теплопроводность, то это – медь .
Путем нагревания
Еще один способ, при котором нужно использовать газовую горелку.
Индикатором здесь будет оксид цинка, который образуется в виде налета бледно-белого пепельного оттенка только на латуни, если ту нагреть до температуры выше 600 градусов .
Вывод
Людям, промышляющим сбором, сдачей и приемом цветного лома, необходимо знать и уметь отличать внешне похожие цветные металлы. Способность определять может хорошо окупиться, так как латунь в пунктах приема стоит почти в два раза дешевле