Из каких сплавов состоит латунь

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

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

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

Латунь состав. Марки латуни

Состав латуни в процентном соотношении

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

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

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

Химический состав

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

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

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

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

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

Зависимость от термообработки:

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

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

Разделение с учетом содержания в сплаве цинка:

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

Производство латуни

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

Процесс изготовления выполняется:

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

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

Производные латуни

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

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

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

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

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

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

Зачастую литейную латунь применяют для массового изготовления:

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

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

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

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

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

Этот вид сплава изготавливается в форме:

При этом из листов делают:

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

Как можно отличить сплав латуни от бронзы

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

Вам будут необходимы:

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

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

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

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

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

Источник: stanok.guru

По каким характеристикам отличить латунь от других сплавов

Латунь — это сплав, изготовленный из меди и цинка с добавлением присадок. Ещё до открытия цинка латунь получали при добавлении в расплавленную медь цинкосодержащую руду. Поэтому можно сказать, что латунь является одним из старейших сплавов на земле. Тем не менее из-за состава она может выглядеть в точности как медь или бронза, поэтому следует знать некоторые тонкости, чтобы суметь их различить.

Особенности состава

Стандартная химическая формула латуни довольно проста и состоит из 67% меди и 33% цинка. При изменении соотношения меди и цинка можно получить разные виды металла. Таким образом, количество меди может составлять от 55 до 95% конечного продукта, а количество цинка будет колебаться от 5 до 40%.

Нередко к ней добавляют различные присадки, в том числе свинец, для лучшей обрабатываемости сплава. Обычно его добавляют в концентрации около 2%. Однако часто происходит значительное выщелачивание свинца, даже в латуни, которая содержит относительно низкую концентрацию присадки.

Большой популярности среди разновидностей металла пользуется сплав с оловом. Так как такой сплав очень твёрдый, его часто включают при производстве военно-морской брони и деталей для техники. Кроме того, олово придаёт металлу стойкость к деформированию, высокую атмосферную и водную коррозионную стойкость, удовлетворительную электропроводность, а также делает его более тяжёлым. А также такой сплав удобнее применять при плавке, так как ему не страшны высокие и низкие температуры. Благодаря чему латунный сплав с оловом также используется для изготовления коррозионно-стойких механических изделий и литья.

Свойства латуни

Читайте еще: Применение механических свойств рессорно-пружинной стали

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.

В основном латунный сплав применяют для изготовления музыкальных инструментов, огнестрельного оружия, детали машин и механизмов, архитектурной отделки, труб, шурупов и декоративных элементов.

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

Так 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.

Читайте еще: Штамповка изделий из металла – о разновидностях и технологиях процесса

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

Зачастую медь используется для технических процессов, которые требуют высокую проводимость и пластичность металла. По этой же причине она часто встречается в электропроводке, где применяется для лучшей проводимости электричества.

Особенности бронзы

Латунь 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.

Бронзу можно найти в составе музыкальных инструментов и почётных медалей. Кроме того, её применяют для изготовления промышленных деталей, таких как втулки и подшипники, для которых очень важно иметь низкий коэффициент трения. Также бронзу часто используют для создания скульптур, так как она весь пластична, а в результате окисления придаёт изделию более дорогой вид.

Источник: remoskop.ru

Сплав латунь: состав, свойства и особенности производства

Латунь — это сплав из цинка и меди, о существовании которого люди знали еще в период античности. Его начали производить еще древние римляне. И хотя в тот далекий период еще не знали о существовании цинка, цинкосодержащее сырье в металлургической сфере научились применять очень даже успешно.

В настоящее время различные сплавы латуни применяются во множестве хозяйственных сфер. Потому будет полезно знать о характеристиках, свойствах и особенностях применения этого уникального материала.

Это разновидность материала, главными элементами которого является медь и цинк. Помимо этого, в составе латуни могут присутствовать и дополнительные составляющие вроде кремния, олова и свинца.

Характеристика сплава

Латунь представляет собой макроскопический материал с однородной структурой. В его состав, как правило, включены металлические составляющие. От самого вещества он отличается своими свойствами, которые обеспечивает структурой фаз (микроструктурой или кристаллической структурой). Так, тепло- и электропроводность, которая характерна для металлов, в любом случае является также и свойством металлического сплава. Однако наряду с этим физические параметры могут меняться, если определенная фаза становится преобладающей.

Например, если рассматривать латунь, то повышение содержания цинка оказывает нелинейное воздействие на свойства этого материала и его марку. В меди цинк может растворяться до 39 процентов. Если эта величина достигнута, то состав обретает особую структуру и пластичность, но его прочность заметно снижается. Если же долю цинка увеличить, то возникает иная кристаллическая фаза, характеризующаяся увеличением прочностных характеристик и снижением пластичности.

Такой особенностью обладает любой металлический сплав. В общем, все сплавы на основе меди делятся на бронзы, латуни и припои. Бронзы собой представляют составы из олова и меди, алюминия и бериллия. У припоев может быть очень непростой состав. Однако если рассматриваемый материал можно с легкостью отличить от припоя, то с бронзой все несколько сложнее.

Они имеют очень сходный внешний вид, но совершенно разные свойства:

• Во-первых, бронза имеет крупнозернистую структуру, характеризуется долговечностью и высокой стойкостью к воздействию коррозии: детали из этого сплава можно использовать даже на улице. Ковкость этой разновидности сплава гораздо ниже, нежели у латуни.
• Во-вторых, это сочетание цинка и меди является более пластичным материалом, его можно обрабатывать с помощью холодной ковки. Но именно высокая степень пластичности обуславливает быстрый износ этого сплава, потому изделия из латуни можно применять лишь в качестве декоративных элементов.

В основном материал применяется в ювелирном деле. Для производства крупных деталей декора — предметы интерьера, украшения для лестниц (кованые) — рекомендуется применять бронзу.

Достоинства и недостатки

Всякий металл имеет особые свойства, которые можно отнести и к достоинствам, и к недостаткам. Тут все зависит от ситуации. В строительстве латунь используется крайне редко, что больше свидетельствует об актуальности иных материалов, а отнюдь не о минусах сплава.

Главное преимущество латуни — небольшая масса, которая обуславливает популярность материала в ракето- и самолетостроении. В бытовых условиях это нужно лишь в тех ситуациях, если нужна, к примеру, легкая система водоснабжения.

Также сплав отличается прекрасными декоративными свойствами. Он имеет очень разнообразную и привлекательную цветовую палитру. Аксессуары и фурнитура, предметы обихода и декора, сделанные с применением латуни, всегда будут красивыми, подчеркивая роскошность и элегантность интерьера. При этом цвет латуни сохраняется очень долго.

Материал отличается и небольшой теплопроводностью, чем часто пользуются для изготовления систем и предметов, для которых сохранность тепла очень важна. Речь идет о производстве ванн или мебели.

Латунь является металлом-диамагнетиком, то есть он выталкивается из любого магнитного поля. Этот сплав с давних времени использовался для производства оправ компасов. Сейчас же этим качеством активно пользуются в приборостроении.

Стойкость к коррозии материала даже больше, чем у обыкновенной меди, но она сильно снижается по мере увеличения температурных показателей. Потому очень выгодно пользоваться латунными трубами для водоснабжения. Для отопительной системы все-таки лучше брать трубопровод из меди.

Состав и структура

Существует два типа латунных сплавов:

• Многокомпонентные.
• Двухкомпонентные.

Латуни многокомпонентного типа, помимо цинка и меди, могут в себя включать другие неметаллы и металлы. Они оказывают существенное влияние на итоговые свойства сплава. Так, внесение в состав олова повышает устойчивость материала к воздействию морской воды. А добавка, к примеру, никеля, повышает прочность латунного изделия.

Двухкомпонентные сплавы, как правило, включают в себя цинк и медь в различных пропорциях.

Иной способ классификации относится к методикам обработки:

• Деформируемые латуни можно изгибать, сворачивать, придавать различную форму даже в бытовых условиях. Эти сплавы выпускаются в виде проволоки, прутьев и листов, которые впоследствии применяются, например, в производстве труб.
• Литейные сплавы могут деформироваться лишь при воздействии высоких температурных показателей и существенном давлении. С помощью этой технологии делают автомобильные детали, подшипники и т. д.

Производство латуни

Получение этого металлического сплава — очень сложная процедура. Суть в том, что медь, цинк и иные элементы обладают разной температурой плавления, и латунь потому производится в несколько этапов. Аналогичное относится и к добавкам для легирования: вещества необходимо добавлять в строгой последовательности, при этом некоторые из их числа нуждаются в применении флюса.

Производственный алгоритм находится в прямой зависимости от разновидности и структуры латуни. Литейные материалы в форме слитков используются для отливки самых разнообразных деталей. Сплавы деформируемого типа отправляются прямиком в прокатный цех, где их отжигают, обрабатывают и протравливают.

Общая схема производства выглядит следующим образом:

1. Заготовка сырьевого материала — применяется несколько технологий, которые позволяют извлекать цинк и медь из имеющейся руды.
2. Плавление. Сначала расплавляется медь, после этого и другие компоненты. Последовательность зависит от типа ожидаемого результата.
3. Помещение в формы — производство компактных слитков.
4. Деформация слитков — как минимум три стадии.
5. Протравливание и отжиг — к примеру, для производства листов.
6. Финальный этап обработки.

Сфера использования

Область применения материалов находится в прямой зависимости от их характеристик и свойств.

Латунь с давних пор использовалась профессиональными ювелирами. Например, желтый сплав практически не имеет каких-либо внешних отличий от настоящего золота 583 пробы. Этот сплав считался своего рода «тренажером» для ювелиров-новичков, потому что и его физические свойства очень близки с характеристиками золота. Сейчас же из латуни нередко делают украшения.

Эта разновидность сплава используется и в мебельном производстве. Латунь легко ковать, что дает возможность сделать на мебели самые оригинальные декоративные элементы. Такое же свойство позволяет делать из материала посуду, статуэтки, бра и подставки.

Помимо этого, из латуни делаются элементы химических и теплотехнических устройств: капиллярные трубки, змеевики и т. д.

Из сплава литьевого типа делаются фасонные элементы, например, фитинги.

Латунь используется в большом количестве отраслей, что совершенно неудивительно, ведь она обладает высокой антикоррозийной устойчивостью, небольшой массой и эстетическим внешним видом.

Источник: tokar.guru