Латунь: состав сплава, характеристики, марки

Мировой рынок

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

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

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.

По формуле маркировки легко определить, какие металлы содержит сплав, в каких количествах.

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.

Микроструктура отшлифованного и протравленного латунного сплава под 400-кратным увеличением

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

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

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

Свойства отдельных видов латуней

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

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

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

Влияние легирующих элементов на свойства сплава

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

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

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.

По формуле маркировки легко определить, какие металлы содержит сплав, в каких количествах.

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.

Микроструктура отшлифованного и протравленного латунного сплава под 400-кратным увеличением

Что говорят дизайнеры?

Оттенок латуни содержит в себе теплые тона: красный, розовый и желтый, поэтому он легко сочетается со многими цветами. Например, я добавляю латунь в интерьеры, в которых присутствуют голубые и синие оттенки. Так пространство становится уютнее.

Латунные смесители отлично смотрятся в «холодной» белой или серой ванной. Только их нужно поддержать аксессуарами из того же металла. Что касается спальни, то металлические бра цвета латуни привнесут ноту роскоши и аристократизма в ваш интерьер.

Нам нравится использовать латунь в лаконичном и сдержанном интерьере и исключительно как акцент. Это может быть дверная и мебельная фурнитура, цоколь кухни, смесители и аксессуары в ванной комнате. 

Латунь благородно выглядит в интерьере, если это подлинный сплав, а не имитация

А еще – всегда обращайте внимание на обработку материала. Например, патинированная обработка больше свойственна классическому стилю, а полированные или шлифованные поверхности в натуральном оттенке — для современного

Детали из настоящей латуни в интерьере выглядят изысканно и придают мебели и аксессуарам налет винтажности. Главное — использовать этот металл дозировано, чтобы не перейти тонкую грань и не превратить его присутствие в китч. 

Мы, как дизайнеры и производители мебели, в своих проектах используем латунь часто. Это могут быть каркасы мебели, вставки, профили, ручки и декор. 

Но, к сожалению, латунь — не самый бюджетный материал и, если средства ограничены, лучше рассмотреть альтернативу. Например, стеллаж из полированной нержавейки можно обработать в гальванической ванной и получить цвет полированной латуни. А вот для вставок для дверей классный вариант — крашенный МДФ цвета латуни.

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.

Диаграмма состояния Cu — Zn

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

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

Однофазные латуни характеризуются высокой пластичностью; β — фаза очень хрупкая и твердая, поэтому двухфазные латуни имеют более высокую прочность и меньшую пластичность, чем однофазные. Влияние химического состава на механические свойства отожженных латуней: При содержании цинка до 30 % возрастают одновременно и прочность, и пластичность. Затем пластичность уменьшается, вначале за счёт усложнения α — твердого раствора, а затем происходит резкое её понижение в связи с появлением в структуре хрупкой β — фазы. Прочность увеличивается до содержания цинка около 45 % , а затем уменьшается так же резко, как и пластичность. Большинство латуней хорошо обрабатывается давлением. Особенно пластичны однофазные латуни. Они деформируются при низких и при высоких температурах. Однако в интервале 300—700 °C существует зона хрупкости, поэтому при таких температурах латуни не деформируют. Двух фазные латуни пластичны при нагреве выше температуры β — превращения, особенно выше 700 °C, когда их структура становится однофазной (β — фаза). Для повышения механических свойств и химической стойкости латуней в них часто вводят легирующие элементы: алюминий (Al), никель (Ni), марганец (Mn), кремний (Si) и т. д.

Читать также: Плазменный труборез с чпу

https://youtube.com/watch?v=KFM9ycYYpi4

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).

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.

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

Название легирующего элемента	Влияние на характеристики латуни
Кремний	Большое его присутствие ведет к снижению твердости латуни.
Свинец	Улучшает антифрикционные свойства.
Марганец, алюминий и олово	Усиливает сопротивление к разрыву. Идет повышение коррозионной стойкости.
Никель	Уменьшает риск растрескивания материала. Сплав приобретает своеобразный цвет. Такое соединение называется «белая латунь».
Мышьяк	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%.

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.

Интересные факты

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 золоту 583-й пробы.

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.

Изделия из латуни для дома 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 чернят. Ассортимент изделий из этого сплава безграничный, а их красота яркая и долговечная.

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.

Различают несколько видов латунного проката:

• Латунный пруток – это длинномерное металлическое изделие, которое является заготовкой для различных деталей. Пруток имеет различную форму сечения: круглую, овальную, прямоугольную, квадратную, шестигранную, трапециевидную.
• Латунная плита – это плоский полуфабрикат с прямоугольным сечением толщиной более 25 мм, который изготавливается прокаткой или литьём. Плиты бывают мягкими, твёрдыми, полутвёрдыми и особо твёрдыми. Латунные плиты используются в промышленности, для декоративной отделки зданий.
• Латунная проволока – это вытянутый профиль небольшого диаметра. Применяется проволока в производстве электротехники и декоративных элементов, а также в машиностроении, авиастроении, при сварке и в обувной промышленности.
• Латунная труба – обладает высокой пластичностью, устойчивостью к коррозии, износу. Трубы применяются в жилищно-коммунальном хозяйстве, машиностроении, приборостроении, электроэнергетике.
• Латунный круг – это сплошной профиль круглого сечения. Применяется изделие в автомобилестроении, приборостроении, при изготовлении станков и механизмов.
• Латунный лист — незаменим в полиграфии, автомобилестроении, электроэнергетике, приборостроении, электротехнической, строительной и химической промышленностях.

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.

1 Свойства и состав псевдодрагоценной латуни

Латунь известна уже очень давно, со времен древних римлян, и это несмотря на то, что цинк был открыт всего V столетий назад. В те далекие времена античности в упомянутый сплав вносили вместо чистого Zn галмей (цинковую руду). А вот томпак, который мы знаем сегодня, был изобретен Кристофером Пинчбеккером в XVII веке. Сплав получил распространение не только в Англии, уже через несколько десятков лет о нем узнали во всем мире. И кстати, многие мошенники разбогатели, выдавая монеты, разные украшения и изделия из этого вида латуни за золотые. Сегодня в обиходе можно встретить и иные названия этого сплава – симилор, принцеталл, хризохалк, ореид и хризорин.

Как вы уже догадались, это сплав меди и цинка. Содержание первого элемента колеблется в пределах от 88 до 97 %, а второго не более 10%. Если увеличить долю Zn до 10–20%, тогда получится полутомпак. Содержание последнего элемента влияет на свойство латуни и ее цвет. С его увеличением окрас изменяется от красного к желтому. Иногда слитки томпака по фото можно перепутать с благородным золотом. Подобное изменение приводит к улучшению антифрикционных, технологических и механических свойств, а стоимость, напротив, снижается. Это обусловлено относительной дешевизной цинка по сравнению с медью.

Латунь желтого цвета

Материал обладает великолепными антикоррозионными свойствами и износостойкостью. Он прекрасно сваривается с различными сталями и благородными металлами. Отличается повышенной пластичностью. Легко поддается эмалированию и золочению, ковке, волочению и гравировке.

Изделие из томпака

Твердость материала достигает 145 МПа. Температура, при которой начинается процесс плавления, составляет 1045 °C. Без применения смазки коэффициент трения равен 0,44. Если использовать специальные смазывающие вещества, то этот показатель можно снизить до 0,074. При растяжении предел прочности колеблется от 440 до 520 МПа, а относительное удлинение после разрыва составляет около 3%. Латунь Л90 имеет плотность 8780 кг/м3. Для получения заданных характеристик в состав сплава томпак вводят дополнительные элементы. Содержание их всего несколько десятых процента. В результате получается материал с идеальным соотношением пластичности и прочности, прекрасным внешним видом и приемлемой ценой.

Сплав в зависимости от дальнейшей судьбы может быть листовой или в брусках. В маркировке первой указывается буква «Л», затем следует процентное содержание меди. Например, Л96 состоит из 95–97 % Cu, не более 0,2 % примесей и остальное – Zn. А вот если увидите на изделии обозначение Л90, значит, основного элемента содержится в пределах 88–91 %, примесей менее 0,2%. Марки Л85 и Л80 относятся к полутомпаку. В них доля дополнительных компонентов может достигать 0,3 %.

https://youtube.com/watch?v=OqjO0ObRkOs

Это интересно: Термопластичные полимеры (пластмасса, силикон) — свойства, применение

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).

1 Общая информация о сплавах меди с цинком и их характеристиках

Медь стоит дороже цинка. За счет этого введение последнего в сплав (в определенном количестве – от 5 до 45 %) снижает себестоимость готовой продукции. Во время производства латунь подвергается разнообразным видам технологической обработки, что существенно увеличивает ее антифрикционные и механические показатели.

Основные свойства медно-цинковых сплавов следующие:

• красивый цвет, позволяющий изготавливать внешне привлекательные изделия;
• отличная обрабатываемость в холодном и горячем состояниях давлением без изменения цвета готовой продукции;
• малая величина тепло- и электропроводности;
• высокая стойкость против ржавления в стандартных атмосферных условиях (при этом цвет материала остается неизменным);
• относительная простота и дешевизна производства;
• стойкость к воздействиям агрессивных сред – углекислых растворов, соленой воды, кислот органического происхождения.

Кроме того, латунь прекрасно паяется любыми типами припоев (как твердыми, так и мягкими).

Фото пайки латуни

К недостатку описываемых сплавов на основе меди относят то, что они во влажных условиях эксплуатации склонны к растрескиванию (подобная ситуация наблюдается, если в соединение вводится 20 и более процентов цинка).

На фото – сплав меди с цинком

Избежать подобной ситуации можно достаточно просто – выполнив отжиг металла после его деформации. Процедура осуществляется при температурах от 240 до 260 °С. В результате латунь становится намного прочнее, в ней отсутствуют остаточные напряжения за счет того, что деформированный слой прошел нагартовку.

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.

Различные виды литейной латуни могут применяться для изготовления:

1. Коррозионностойких деталей, которые сегодня получили широкое распространение в области машиностроений и судостроения.
2. Деталей, применяемых при изготовлении различных аппаратов.
3. 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.
4. Подшипников и втулок самого различного применения.

Светильник из красной латунь

Высокое качество сплава позволяет его применять для получения высокоточных изделий. Классификация автоматной латуни предусматривает следующие особенности состава:

1. Содержание 57-75% меди.
2. Концентрация 24-42% цинка.
3. 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.

Декоративный элемент из латуни

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.

История и происхождение названия

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

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

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

Это интересно: Производство и использование сплава меди и цинка: познаем со всех сторон

Как можно отличить сплав латуни от бронзы

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

Вам будут необходимы:

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

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

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

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

Для анализа будут необходимы сильная лупа или микроскоп. Анализ происходит размещением в поле видимости одновременно образца и предмета анализа

На что нужно обратить внимание? На структуру состава – а именно, его зерно. Обычно бронза имеет более грубое и крупное зерно, в отличие от латуни