какие сплавы называются латунями
Латунь – состав, марки, характеристики сплава
Латунь, которая хорошо известна и активно применяется уже на протяжении многих лет, является сплавом меди с цинком. Изобретателем этого материала с целым рядом уникальных характеристик считается англичанин Джеймс Эмерсон, который и запатентовал его в 1781 году.
Латунный металлопрокат отличается хорошей коррозионной стойкостью и высокой прочностью
Элементы состава
Основу латуни составляют медь и цинк. В наиболее традиционном составе такого сплава медь содержится в количестве 70%, а цинк – 30%. Существуют марки технической латуни, в составе которой цинк содержится в количестве 48–50 процентов. Что характерно, больше 50% цинка, используемого для производства латунных сплавов, получают из отходов данного металла.
В зависимости от особенностей внутренней структуры различают латуни альфа- и альфа-бета-типа, которые также называют одно- и двухфазными.
Их основные отличия заключаются в следующем.
Несмотря на то, что латунь, также созданная на основе меди, внешне очень похожа на некоторые марки бронзы, по профессиональной классификации она не относится к бронзовым сплавам. В составе некоторых видов латуни содержится олово – основной легирующий элемент бронзы, но его добавляют в очень незначительных количествах, чтобы добиться улучшения отдельных характеристик сплава. Кроме олова, в химическом составе отдельных марок латуни могут содержаться такие элементы, как свинец, марганец, железо, никель и др., которые также позволяют улучшить ее свойства.
Содержание химических элементов в простых (двойных) латунях (нажмите для увеличения)
Содержание химических элементов в свинцовых латунях (нажмите для увеличения)
Изделия из латуни отличаются красивым золотисто-желтым цветом, хорошо поддаются полировке и другим видам механической обработки. В зависимости от марки сплава, из которого изготовлено изделие, последнее можно подвергать ковке в холодном или нагретом состоянии, но некоторые виды данного металла методами пластической деформации обрабатывать нельзя. Несмотря на то, что для латуни характерна высокая коррозионная устойчивость, поверхность изделий из данного металла при их длительном взаимодействии с окружающим воздухом покрывается окисной пленкой и темнеет. Чтобы избежать изменения цвета поверхности латунных изделий с течением времени, их часто покрывают защитным слоем бесцветного лака.
Химический состав и особенности внутренней структуры
Чтобы хорошо разбираться в характеристиках латуни, важно понимать, какими свойствами обладают химические элементы, из которых она состоит. Такими элементами, как уже говорилось выше, являются медь и цинк.
Классификация латуней по химическому составу
Медь – это один из первых металлов, которые человек начал использовать для изготовления изделий различного назначения. Данный элемент, входящий в 11-ю группу IV периода таблицы Менделеева, имеет атомный номер 29 и обозначается как Cu (сокращение от Cuprum). Медь, которая является переходным металлом, отличается высокой пластичностью и красивым светло-золотистым цветом. При образовании оксидной пленки металл приобретает не менее красивый желтовато-красный оттенок.
Цинк – второй основной элемент в химическом составе латуни – также является металлом, который, в отличие от меди, не встречается в природе в чистом виде. Цинк, имеющий атомный номер 30, входит в побочную подгруппу 2-й группы IV периода таблицы Менделеева. Данный металл, производить который начали еще в XII веке в Индии, отличается высокой хрупкостью в нормальных условиях. Без оксидной пленки, которая появляется на металле при его взаимодействии с открытым воздухом, его поверхность имеет светло-голубой цвет. Обозначается данный металл символом Zn (сокращение от Zincum).
Так выглядит микроструктура отшлифованной латунной поверхности под 400-кратным увеличением
Структура латуни в зависимости от содержания в его составе основных компонентов может состоять из одной α- или одновременно α+β-фаз. Такие состояния, которые может принимать внутренняя структура сплава, отличаются следующими особенностями:
Микроструктура α +β-латуни имеет меньшую пластичность и большую твердость, чем структура α-латуни
В зависимости от температуры нагрева в латуни происходят следующие структурные преобразования.
Исходя из всего вышесказанного, можно сделать вывод о том, что латунные сплавы, внутреннюю структуру которых составляет только α-фаза (однофазные), отличаются хорошей пластичностью, а те, в которых присутствует и β-фаза (двухфазные), являются более прочными, но не предназначены для обработки методами пластической деформации.
Содержание цинка в латуни влияет на электропроводность сплава
На то, какими механическими свойствами обладает латунь той или иной марки, значительное влияние оказывает содержание цинка в ее химическом составе. Так, если содержание данного химического элемента составляет до 30%, то одновременно повышаются как прочность, так и пластичность сплава. Дальнейшее повышение содержания цинка приводит к тому, что латунь становится менее пластичной (усложнение α-фазы), а затем и более хрупкой (формирование в структуре латуни β’-фазы). Прочность латуни увеличивается до того момента, пока цинка в ее составе не будет 45%, с дальнейшим увеличением количества данного элемента латунь становится и менее прочной, и менее пластичной.
Способы производства
Такой сплав меди, как латунь, хорошо поддается различным методам обработки. Так, из этого сплава можно получать различные изделия методами ковки, штамповки и протяжки, а благодаря относительно невысокой температуре плавления и хорошей текучести в расплавленном состоянии его активно используют в литейном производстве.
Розлив латунного расплава по формам
Латунь, основным легирующим элементом в которой является цинк, получают плавкой:
При выплавке латунного сплава следует учитывать тот факт, что цинк при осуществлении такой процедуры будет активно испаряться, поэтому количество данного металла следует рассчитывать с некоторым запасом.
Сферы применения
В зависимости от количественного содержания основных компонентов латунь может использоваться для изготовления изделий различного назначения.
Содержание основных элементов указывается в маркировке латунных сплавов
Одной из наиболее распространенных разновидностей деформируемых латунных сплавов является томпак, в составе которого содержится 88–97% меди и не более 10% цинка. Наиболее значимыми характеристиками сплавов данного типа являются:
Из характеристик, которые способствуют высокой популярности сплавов данного типа, надо отметить:
Так выглядит лента томпака, из которой потом делают изделия, в том числе и ювелирные украшения
Специалисты при производстве томпака используют три основные формулы химического состава данного сплава, в котором медь, цинк, свинец и олово могут содержаться в следующих пропорциях:
Данные формулы, что примечательно, были выведены еще в XIX веке. Их автором является ученый из Шотландии Эндрю Юр.
Области применения деформируемых латуней
Чтобы получить литейную латунь, в ее состав, кроме цинка, добавляют 50–81% меди, а также ряд других элементов: алюминий, железо, кремний, олово, марганец, свинец. Наиболее значимыми характеристиками, которыми обладает такая латунь, являются:
Сферы применения литейных латуней
Благодаря таким характеристикам литейные латунные сплавы успешно используются для производства изделий, к механическим свойствам, коррозионной устойчивости и точности геометрических параметров которых предъявляются повышенные требования.
Для производства различных изделий методами резания металлов используются автоматные латуни, в химический состав которых входят:
Автоматная латунь марки ЛС59-1 используется для изготовления метизов и декоративных элементов
В составе сплавов данного типа обязательно содержится свинец, за счет чего обеспечивается формирование короткой и сыпучей стружки, что и позволяет выполнять скоростную обработку изделий из таких латуней.
Латуни данного типа производится в виде листового материала и прутков, из которых затем, используя тот или иной вид механической обработки, изготавливают изделия различного назначения.
Ржавеет ли латунь: особенности металла
Отправим материал на почту
Металлический сплав на основе меди и цинка визуально может напоминать как бронзу, так и золото. Из-за прочности и великолепного внешнего вида материал распространен в быту. Перед тем как приобрести изделие из металла, нужно знать, ржавеет ли латунь.
Характеристики материала
Сплав из цинка и меди – крепкое соединение, которое используют при производстве катанных компонентов. Готовое сырье совмещает в себе лучшие параметры обоих веществ. В обзоре подробно разберем особенности металла.
Свойства латуни
Классический сплав состоит из меди и цинка, соединенных в соотношении 1 к 2. Современные технологии позволяют уменьшить количество цветмета. В сырье объем первого вещества может не превышать 30%. Исключение допускают для технических вариантов, в которых используют пропорцию 1 к
Цинк в чистом виде – хрупкий материал голубого цвета. На открытом воздухе темнеет и покрывается оксидной пленкой. При соединении с пластичной медью получают очень крепкий сплав, не боящийся трения и тягучий при плавлении. При температуре 880-950С сырье размягчается, что позволяет сваривать по газовой и дуговой технологии. На холоде не теряет своей прочности и пластичности, хотя электричество проводит хуже.
Если не знаете, ржавеет ли латунь от воды, стоит помнить об устойчивости вещества к коррозии. Незащищенный от атмосферных явлений металл чернеет, но не разрушается. Для сохранения декоративности сырье сверху покрывают защитным лаком. Соединение не любит углекислые растворы и морскую воду.
Как отличить
У латуни желтый, почти золотистый цвет. Чем больше в составе меди, тем ярче солнечные оттенки сырья. При обилии цинка итоговый результат будет светлым, бледным и визуально холодным. Сплав часто используют для подделки золота.
Латунь более твердая, чем медь. Первому материалу без обжига сложно придать какую-либо форму. Второе сырье очень эластичное, мягкое и податливое, а стружка напоминает спиральки. Сплав по весу легче, чем аналогичное изделие из цветмета.
Визуально латунь сходна с бронзой. Определить разницу между двумя металлами в домашних условиях можно при зрительном осмотре. Оба предмета тщательно чистят и натирают до блеска. На солнце первый сплав из желтого цвета переходит в белый. У второго вида просматривается весь спектр красного.
Видео описание
Латунь. Как определить? Где искать?
Классификация сплавов
Характеристики латуни часто зависят от состава. У классического двухкомпонентного соединения в качестве главного вещества выступает медь, в роли дополнительного – цинк. При производстве простой металл маркируют буквой «Л» и цифрой, которая соответствует процентному соотношению цветмета.
Многокомпонентная латунь состоит из классического сплава с добавками. Легирующие ингредиенты используют для улучшения свойств:
Многокомпонентные латуни называют по основному легирующему ингредиенту. Сплав создают из медного сырья, который обжигают в печах. В расплавленный металл добавляют цинк в кусках и добавки, улучшающие характеристики. После растапливания и доведения до однородного состояния массу разливают по формам или раскатывают.
Видео описание
Плавка ЛАТУНИ легко и просто.
Виды латуни
Латуни различают по степени обработки. Деформируемый металл делают под давлением, что позволяет получить прокат. У вида в составе не менее 60% меди. Литейная разновидность предназначена для отливания в формах. Дополнительные добавки увеличивают текучесть и устойчивость к агрессивным средам.
Где используют
Крепкий материал применяют в разных отраслях народного хозяйства. Двухкомпонентные сплавы с содержанием цинка до 20% используют при создании автомобильных запасных частей, теплового оборудования и змеевиков. Если в составе более 40% дополнительного ингредиента, то средство подойдет для штампованных изделий, фурнитуры.
Сфера использования многокомпонентных видов шире, чем у простых аналогов. Прутки из латуни – длинномерный «полуфабрикат», который станет заготовкой для деталей летательных аппаратов, пружин, труб. Средство выпускают в разных геометрических формах.
Латунные плиты с прямоугольным сечением создают методом литья или проката. Виды различают по степени твердости. Изделия применяют при отделке строений и в промышленности. Проволока – вытянутый профиль, который уместен при производстве мелких деталей, крепежей, не боящихся агрессивных сред.
Из-за устойчивости к коррозии латунь используют при создании элементов сантехники. В домах премиум-класса трубы из металла применяют в отопительной системе. Смесители, краны-буксы бывают как лакированными, так и хромированными. Виды из сплава намного прочнее и долговечней моделей из нержавейки. Единственный недостаток – ограниченность форм.
Латунь используют в декоративном направлении. Из желтого металла делают ободки зеркал, светильники и скульптуру, оформляя под бронзу. Из сплава создают как утварь для православных обрядов, так и самовары. Часовая промышленность делала из яркого сырья корпусы для часов.
Визуально латунь напоминает золото, особенно при соединении меди с цинком и алюминием. Из металла получаются предметы очень тонкой работы. Начинающие ювелиры часто тренируют мастерство на таких изделиях, используя сплавы с маркировкой «Л68» и «Л62».
Как правильно ухаживать
Под воздействием внешней среды латунь тускнеет, теряя декоративные качества и яркость. Чтобы сохранить красоту и блеск материала, нужно правильно и регулярно ухаживать. Разберем основные способы очистки.
Чем запрещено мыть
На производстве изделия из медного сплава защищают специальным покрытием. Повредить тонкий слой легко наждачной бумагой. Абразивный материал даже с самым мелким зерном способен поцарапать или полностью удалить верхний оградительный ярус.
Для очистки изделий из латуни запрещено использовать уксус и кислоту на основе его. Агрессивное вещество разрушает цинк в составе сплава. В результате обесцинкования металл приобретает ядовито-красный цвет.
Народные средства
Для очистки и полировки используют подсолнечное масло. Жидкость справляется с незначительными пятнами. Растительный продукт наносят на ткань, которой усиленно трут поверхность. После удаления остатков вещества второй чистой тряпкой натирают предмет до блеска.
Для очистки изделий из латуни используют растворы с добавлением щавелевой кислоты. Самостоятельно приготовить средство можно из 1 л теплой воды и 20 мл вещества. Жидкость наносят на губку, обрабатывают проблемную поверхность. Через 30-40 минут на металле возникает налет, который удаляют мягкой зубной щеткой. Предмет тщательно моют в чистой влаге, после чего припудривают содой на полчаса. В конце процедуры ополаскивают и натирают до глянца.
Ацетон помогает убрать легкие пятна с латуни, придать изделию яркий блеск. Ватный диск смачивают в средстве, обрабатывают проблемные зоны. Технология подходит для предметов, поверхность которых не покрыта лаком. В ином случае едкая жидкость растворит верхний защитный слой.
Почистить латунные изделия поможет зубная паста. Небольшое количество массы выдавливают на ткань. Аккуратно протирают загрязненные участки до удаления пятен. Если потемнения сильные, то в состав добавляют несколько капель жидкого мыла. В конце процедуры предмет тщательно полощут и полируют.
Муравьиная кислота по эффективности уступает щавелевой, но все равно помогает справиться с проблемами латуни. Подходит 30% раствор вещества, который наносят ватным тампоном на поверхность. После завершения процесса тщательно моют в теплой влаге.
Промышленные составы
Сильнодействующая бытовая химия может не только разрушить защитный слой, но и трансформировать структуру сплава. Чтобы предупредить неприятность, рекомендуем использовать составы, предназначенные для латуни. Перед применением наносят любой состав пробно, на небольшие участки, иначе существует риск разрушить верхний слой.
Препарат «Металин» создали на основе соляной кислоты. Профессиональный концентрат поможет убрать с поверхности сплава толстые слои жира, окислы и пальцев отпечатки. Для приготовления раствора в теплую воду добавляют 20% очистителя. Состав наносят на латунь мягкой тряпкой или губкой. Через несколько минут смывают чистой влагой.
Химикат «Olex-2 Bronze Cleaner» выпускают в форме пасты. Сильнодействующее вещество помогает справиться с очень сильными загрязнениями и многолетними налетами. Средство тканевой салфеткой аккуратно наносят на поверхность. Через 5 минут химикат удаляют, металл полируют. После обработки на сплаве возникает тонкая пленка, препятствующая окислению.
Кислотный препарат «Делу» справляется с загрязнениями любой сложности. Профессиональный очиститель испаряет токсичные ингредиенты, опасные для органов дыхания и кожи. Во время работы для защиты надо надевать резиновые перчатки и респиратор.
Заключение
Сплав из меди с цинком – прочный материал, у которого привлекательный вид и дорогой блеск. Из соединения создают как детали для сложного оборудования, так и ювелирные изделия с декором и сантехникой. Если не знаете, латунь ржавеет или нет, советуем вспомнить об устойчивости металла к высокой влажности и коррозии. Правильный уход поможет сохранить декоративность.
Латунь
Латунь представляет собой сплав на основе металлов: меди и цинка. Содержание цинка в сплаве может быть от 5 до 45%. Цинк дешевле, по сравнению с медью, по этой причине введение его в сплав не только улучшает механические, антифрикционные и технологические свойства, а ещё и снижает стоимость латуни.
Латунь можно назвать самым диковинным сплавом древности. В Римской империи производство сплава началось в I веке до нашей эры. Среди драгоценных металлов латунь занимала третье место после серебра и золота. На Востоке о сплаве известно с VIII века. Источником меди, свинца и серебра считается рудник Анарак, который находится в северном Иране. Есть данные об использовании латунных сплавов в VIII-IX столетиях на Северо-Западном Кавказе. По «шелковому пути» жители Северного Кавказа могли купить латунь из Малой Азии. В Англии в 1781 году латунь была изготовлена при сплавлении меди с цинком.
Классификация латуней
В зависимости от химического состава различают:
Специальные латуни подразделяются на классы, названные по главному легирующему элементу (марганцевые, алюминиевые, кремнистые, оловянные, никелевые, свинцовые).
По степени обработки латуни бывают:
По степени обработки латуни бывают:• деформируемые (латунная лента, проволока, труба, латунный лист);
• литейные (арматура, подшипник, детали приборов).
Подробнее о сплавах латуни
Существует также классификация по количеству цинка в сплаве:
• 5-20% цинка – красная латунь (томпак);
• 20-36% цинка – желтая латунь.
Основные свойства латуни
Латуни хорошо поддаются обработке давлением. Механические свойства сравнительно высокие, коррозионная устойчивость удовлетворительная. Если сравнивать латуни с бронзой, то их прочность, устойчивость к коррозии и антифрикционные свойства меньше. Они не очень устойчивы на воздухе, в соленой морской воде, углекислых растворах и растворах многих органических кислот.
Латунь красивого цвета и в сравнении с медью обладает лучшей коррозионной стойкостью. Однако с увеличением температуры растёт и скорость коррозии. Наиболее заметен этот процесс в тонкостенных изделиях. Спровоцировать коррозию могут: влажность, следы аммиака и сернистого газа в воздухе. Для предупреждения этого явления латунные изделия подвергают низкотемпературному обжигу после обработки.
Практически все латуни при понижении температуры (до гелиевых температур) остаются пластичными и не становятся хрупкими, что даёт возможность использовать их в качестве хорошего конструкционного материала. За счёт более высокого показателя температуры рекристаллизации (300-370°С), чем у меди, при высокой температуре ползучесть латуней будет меньше. При средней температуре (200-600°С) возникает явление хрупкости, так как нерастворимые при невысоких температурах примеси (например: свинец, висмут) образуют хрупкие межкристаллические прослойки. При повышении температуры снижается ударная вязкость латуней. В сравнении с медью показатели электропроводности и теплопроводности латуней ниже.
Рассмотрим, как легирующие элементы оказывают влияние на свойства латуней.
Способы получения
В технологии получения латуни задействованы процессы медной, цинковой промышленности, а также переработка вторсырья. Сырьём для производства сплавов являются заготовки меди, цинка и других металлов для получения многокомпонентных сплавов. Также используются собственные отходы производства и вторичное сырьё. Все заготовки изготовлены в соответствии с ГОСТ.
Для плавки латуни используют различные виды плавильных печей, применяющихся для плавки медных сплавов. Самыми эффективными являются электрические индукционные низкочастотные печи с магнитопроводом. Плавку проводят под вытяжной вентиляцией, поскольку некоторые элементы сплава интенсивно испаряются и могут навредить здоровью человека. Сплав нежелательно перегревать, из-за вероятности возгорания на воздухе некоторых компонентов. В качестве шихт для плавки латуни используют чистые и оборотные металлы.
Предварительно сырьё подготавливают, а печи очищают. Разогретую до красного каления медь помещают в печь, а затем добавляют кусковые заготовки цинка. Во время плавки медно-цинковых сплавов берут во внимание значительную окисляемость цинка. Для уменьшения окисляемости проводят ряд мероприятий. Для изготовления многокомпонентных сплавов в первую очередь добавляют медь, а затем с осторожностью остальные компоненты.
Однородную массу разливают в формы для получения литейной латуни. В результате получаются слитки плоской и круглой формы. Деформируемые сплавы после отливки подвергаются процедуре деформации. Полученные изделия различаются по степени закалки и старения, а также твёрдости материала. Предварительная термическая обработка заготовок значительно увеличивает прочность и коррозионную устойчивость латуни.
Применение
Из латуни производят охлаждающие системы для моторов, разнообразные втулки, переходники. Сплав используется в строительной сфере. Например, для изготовления сантехнического оборудования и элементов дизайна. Элементы для крепежа, такие как болты и гайки, также производят из латуни. Этот сплав применяется в судостроении и при изготовлении боеприпасов.