Латунь твердая или мягкая. Латунь сплав. Латунь состав. Свойства латуни. Применение латуни. Литейная латунь. Диаграмма состояния медь-цинк

Латунь – это сплав на основе цинка и меди. Процентное содержание цинка в сплаве может быть 5 — 45%. Цинк, в отличие от меди, дешевле, именно поэтому введение его в состав не только повышает технологические, антифрикционные и механические свойства сплава, но еще и снижает ее стоимость.

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

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

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.

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:

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

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

Томпак отличается:

пониженной силой трения;
стойкостью к ржавчине;
высокой эластичностью.

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

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

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

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

Зачастую литейную латунь применяют для массового изготовления :

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

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

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

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

нагартованное;
мягкое.

Этот вид сплава изготавливается в форме:

полос;
лент;
листов;
прутков.

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.

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.

Классификация латуней

Латуни - это сплавы на основе меди и цинка. По химическому составу они подразделяются на простые (только медь и цинк) и специальные (наряду с медью и цинком содержат Pb, Fe, Al, Sn и другие элементы). Химический состав латуней определен в ГОСТ 15527-2004.

Простые латуни маркируются буквой Л и цифрой, обозначающей процентное содержание меди:Л96, Л90, Л85, Л80, Л75, Л68, Л63. Содержание цинка определяется по остатку от 100%.

Например, Л63 содержит 63% меди и 37% цинка. Простые латуни называют также двойными латунями (два основных компонента).

Специальные латуни кроме цинка содержат и другие легирующие элементы. Их маркировка включает в себя дополнительные буквы и цифры, указывающие легирующие элементы и их содержание в %. Содержание цинка определяется по остатку от 100%. Например ЛС59-1 содержит 59% меди, 1% свинца и 40% цинка. Многокомпонентные латуни делятся на классы, которые называются по основному (кроме цинка) легирующему элементу.

В таблице представлены основные марки латуней. Они используются как для литья (литейные), так и для производства проката (деформируемые). Некоторые латуни используются для сварки и пайки (ГОСТ 16130-90).

Структура латуней.

В зависимости от химического состава латуни могут быть однофазными, двухфазными и многофазными.

Большинство простых латуней и некоторые специальные латуни являются однофазными (α -латуни) и представляют собой твердый раствор цинка в меди (α -фаза). Они обладают хорошей пластичностью во всем интервале температур, поэтому однофазные α -латуни, например Л68, хорошо обрабатываются давлением при высоких и низких температурах.

Двухфазные латуни содержат включения твердых и хрупких фаз, например β -фазу. (α +β ) латуни и другие двухфазные латуни ограниченно обрабатываются давлением (например, только при высоких температурах).

Свинцовые латуни имеют структуру (α +Pb) или (α +β +Pb). Практически не растворяясь в латуни, свинец присутствует в виде самостоятельной фазы, что обеспечивает отличную обрабатываемость резанием.

С увеличением содержания легирующих элементов могут возникать дополнительные твердые и хрупкие фазы. Поэтому легирование дополнительной компонентой обычно не превышает 0.5 - 3 % (см. таблицу марок латуней).

Фазовый состав определяет принадлежность к классу литейных или деформируемых латуней, возможность выпуска различных полуфабрикатов и их свойства.

Общие свойства латуней

Простые латуни .

Твердость, предел текучести, предел прочности и пластичность простых латуней выше, чем у меди. В целом эти показатели растут с увеличением содержания цинка. Наилучшей пластичностью обладает Л68 (наибольшая глубина вытяжки для листов, наибольшее число перегибов для проволоки). В Л63 количество β -фазы незначительно и оно мало отражается на пластичности Л63 и её способности к обработке давлением при низких температурах, но требует строгого соблюдения режима охлаждения.

Из простых латуней производится прокат всех видов. Все простые латуни имеют хорошие литейные свойства и могут использоваться для производства отливок. Антифрикционными свойствами простые латуни, также как и медь, не обладают.

Специальные латуни .

Специальные латуни обладают большей прочностью, лучшей коррозионной стойкостью к большему числу сред по сравнению с простыми латунями. Большинство специальных латуней имеют хорошие антифрикционные свойства.

Многие из них устойчивы к морской воде (оловянные, алюминиевые, кремнистые. марганцевые), перегретому пару (марганцевые латуни) и т.д. Некоторые из них сочетают отличные коррозионные свойства с хорошими антифрикционными свойствами (ЛК65-1.5-3, ЛО90-1, ЛЖМц59-1-1). Особая стойкость отдельных латуней к конкретным средам в специфических условиях эксплуатации определяет сферу их преимущественного применения. Например, оловянные латуни называют «морскими латунями».

Самыми распространенными являются свинцовые латуни. Их главное свойство - отличная обрабатываемость резанием. Это проявляется в возможности скоростной обработки заготовок с малым износом инструмента. При этом образуется мелкая сыпучая стружка, что определяет чистоту обрабатываемой поверхности и минимальный наклеп при резании. Это определяет применение свинцовых латуней для изготовления мелкоразмерных деталей для точной механики. Их отрицательной стороной является низкая ударная вязкость, низкая прочность на изгиб при наличии надреза. Самой распространенной из свинцовых латуней является ЛС59-1.

Наилучшую обрабатываемость имеет латунь ЛС63-3. По отношению к ней оценивают обрабатываемость цветных металлов и углеродистых сталей (в процентах).

Практически все латуни являются хорошим конструкционным материалом при низких температурах. Также как и медь они сохраняют пластичность и не становятся хрупкими при охлаждении вплоть до гелиевых температур.

За счет более высоких температур рекристаллизации (300-370 о С) ползучесть латуней при высоких температурах меньше, чем у меди. В зоне средних температур (200-600 о С) в латунях наблюдается явление хрупкости. Оно связано с образованием хрупких межкристаллических прослоек из нерастворимых при низких температурах примесей (свинец, висмут). С повышением температуры ударная вязкость латуней уменьшается.

Электро- и теплопроводность латуней заметно ниже, чем у меди.

Латунь - это двойной или многокомпонентный сплав на основе меди, где основным легирующим элементом является цинк. Латуни могут иметь в своем составе до 45 % цинка. Повышение содержания цинка до 45 % приводит к увеличению до 450 МПа. Максимальная пластичность имеет место при содержании цинка около 37 %.

При сплавлении меди с цинком образуется ряд α, β, γ, ε.

Диаграмма состояния медь–цинк

Из диаграммы состояния медь–цинк видно, что в зависимости от состава имеются однофазные латуни, состоящие из α–твердого раствора, и двухфазные (α + β)–латуни.

По способу изготовления изделий различают латуни деформируемые и литейные.

Деформируемые латуни маркируются буквой Л, за которой следует число, показывающее содержание меди в процентах, например в латуни Л62 содержится 62 % меди и 38 % цинка. Если кроме меди и цинка, имеются другие элементы, то ставятся их начальные буквы (О – олово, С – свинец, Ж – железо, Ф – фосфор, Мц – марганец, А – , Ц – цинк). Количество этих элементов обозначается соответствующими цифрами после числа, показывающего содержание меди, например, сплав ЛАЖ60-1-1 содержит 60 % меди, 1 % алюминия, 1 % железа и 38 % цинка.

Однофазные α–латуни используются для изготовления деталей деформированием в холодном состоянии. Изготавливают ленты, гильзы патронов, радиаторные трубки, проволоку.

Для изготовления деталей деформированием при температуре выше 500 o С используют (α + β)–латуни. Из двухфазных латуней изготавливают листы, прутки и другие заготовки, из которых последующей изготавливают детали. Обрабатываемость резанием улучшается присадкой в состав латуни свинца, например, латунь марки ЛС59-1, которую называют “автоматной латунью”.

Латуни имеют хорошую коррозионную стойкость, которую можно повысить дополнительно присадкой олова. Латунь ЛО70-1 стойка против в морской воде и называется “морской латунью“.

Добавка никеля и железа повышает механическую прочность до 550 МПа.

Литейные латуни также маркируются буквой Л. После буквенного обозначения основного легирующего элемента (цинк) и каждого последующего ставится цифра, указывающая его усредненное содержание в сплаве. Например, латунь ЛЦ23А6Ж3Мц2 содержит 23 % цинка, 6 % , 3 % железа, 2 % марганца. Наилучшей жидкотекучестью обладает латунь марки ЛЦ16К4. К литейным латуням относятся латуни типа ЛС, ЛК, ЛА, ЛАЖ, ЛАЖМц. Литейные латуни не склонны к , имеют сосредоточенную усадку, отливки получаются с высокой плотностью.

Латуни являются хорошим материалом для конструкций, работающих при отрицательных температурах.

Раздел:
Метки:

Вы не найдете в природе залежей латуни. Дело в том, что этот материал является сплавом. Его основные элементы медь (свыше 50%) и цинк. Для ее изготовления часто добавляют еще и олово, свинец, алюминий, никель, марганец. В зависимости от процента добавок сплав приобретает разные свойства и цвета. Он может быть желтым, золотистым и даже иметь зеленоватый оттенок.

В чем же ценность этого металла и почему вспоминают о нем, когда заходит речь о ювелирных украшениях? Латунь получила свое название «вечный металл» за износостойкость. Изделия из нее мало подвержены воздействию времени и не теряют свой первоначальный вид. Благодаря пластичности и легкости в обработке этот сплав широко используется ювелирами для изготовления бижутерии.

Широко используется вид латуни, известный как «томпак». Он содержит 10% цинка. Такие украшения стоят недорого и имеют презентабельный вид благодаря напылению и защитному покрытию из благородных металлов.

История латуни

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

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

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

На Руси латунные изделия обменивали на собольи меха. Цену устанавливали просто – покупатель наполнял посуду до краев соболиными шкурками и отдавал их продавцу.
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
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.
На Африканском континенте латунь ценится очень высоко. Из нее изготавливают посуду для церемоний и ритуальные маски.
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.
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.
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.
Марки латуни Л68 и Л62 часто используют, как учебный материал для начинающих ювелиров. Все дело в том, что механические свойства этих материалов аналогичны .

Чистка латунных изделий

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

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

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