Латунь где используется и что это за материал
Латунь: история, основные компоненты, свойства и применение
Латунь — это медно-цинковый сплав, в котором составляющие его элементы находятся в определенных пропорциях. В некоторых случаях, для придания определенных свойств в состав включают и другие легирующие компоненты (олово, никель, свинец, железо и т.д.). Стоит отметить, что сфера ее применения практически безгранична.
Экскурс в историю
Латунь была известна человечеству еще до нашей эры, и это при том, что цинк как элемент стал известен только в 16 столетии. Например в Древнеримской империи расплавленную медь смешивали с цинковой рудой (галмеем). Из полученного металла делали красивые украшения и изящную посуду. Она так же была известна и в средней Азии, именно оттуда она и попал на Русь.
Основные компоненты
Изначально, в классическом варианте, латунь делали смешивая медь и цинк в соотношении 1:1. Теперь же, в основном, удельная масса цинка в сплаве не превышает тридцати процентный порог (исключением являются технически сплавы, в них объем цинка может доходить до пятидесяти процентного показателя).
По своему составу такой цветмет подразделяется на два вида:
По содержанию цинка определяется два типа:
Какими свойствами обладает латунь?
Температура плавления соединения варьируется от 880 до 950 градусов. Начальная точка плавления зависит от процентного соотношения меди цинка. Чем последнего больше тем соответственно температура плавления ниже. Кроме того он превосходно поддается как механической обработке так и кузнечной ковке. Так же он достаточно хорошо противодействует коррозийным процессам. Благодаря высокой степени пластичности при низких температурах, латунь является хорошим конструкционным материалом.
Наравне с положительными качествами у нее имеются и недостатки:
В зависимости от предназначения латунного сплава, он делится на три вида, которые кроме общих свойств имеют и свои собственные:
Для придания особых свойств в латунь добавляются легирующие компоненты, каждый из которых изменяет структуру состава и усиливает его определенные качества:
Где применяется латунь?
Латунь на сегодняшний день один из самых широко применяемых металлов цветной металлургии созданных искусственным путем. В зависимости от качественных характеристик латунный сплав применяется в тех или иных сферах промышленности. Так двухкомпонентная латунь с содержанием цинка не более 20 процентов, используется для создания деталей и узлов различных машин и тепло передающих устройств. 40 процентов цинка дают возможность использовать ее для штамповки и производства фурнитуры.
Многокомпонентная латунь используется более широко. Из нее делают трубы, детали кораблей и летательных аппаратов, часы также не обходятся без такого сплава. Декоративно-художественные композиции, знаки различия для силовых структур делаются из такой марки цветметалла. Изделия которые необходимо отливать в специальных формах (арматура, сепараторы, подшипники скольжения) изготавливаются из литейной латуни. Автоматная латунь хорошо себя зарекомендовала при производстве деталей для крепежа (гайки, винты, болты и т. д.).
С давних пор в России латунь использовалась, и применяется сейчас, для изготовления такого исконно русского предмета обихода как самовар. Порой даже самые дорогие изделия делают из относительно дешевой латуни. Так например корпус всемирно известной зажигалки Zipo изготавливается именно из латуни.
Не обошли стороной латунь и ювелиры. На практике они выделяют три ее вида — желтая (цинк колеблется в пределах пятьдесят на пятьдесят), золотистая(незначительное количество цинка), зеленая (цинка в сплаве более 50 процентов). При содержании в сплаве 15 процентов цинка и 5 процентов алюминия, металл становится похожим на золото. Хороший мастер из такой латуни может сделать ювелирное изделие практически полностью напоминающее золотое и простой обыватель вряд ли найдет разницу. Чем очень часто пользуются мошенники, выдавая поддельные украшения за золотые. Очень часто на латунных сплавах проходят обучение ученики в ювелирных мастерских, оттачивая свое мастерство.
Таким образом можно смело говорить, что латунь является действительно важным элементом для хозяйственной деятельности человека и по крайней мере в ближайшее столетие потребность в ней будет только расти.
Латунь
Латунь представляет собой сплав меди с цинком. Процентное соотношение металлов может варьироваться, в среднем медь составляет около 70%, а цинк — порядка 30%. Латунные сплавы обладают уникальными эксплуатационными характеристиками и используются в производстве различных катанных деталей — полос, листов, плит, проволоки, прутков и других, для которых важна текучесть, пластичность, деформируемость и способность к обработке.
Классификация латуни
По составу латунь бывает следующих типов:
В зависимости от технологии производства и обработки, латунные сплавы делятся на:
Физико-химические свойства
Латунь имеют желто-золотистый оттенок, за счет чего материал часто используется при изготовлении художественных украшений. Материал отличается высокой пластичностью, коррозионной устойчивостью и антифрикционными характеристиками. Физические свойства позволяют проводить полировку, ковку, газовую и дуговую сварку, пластическую деформацию металла.
Температура плавления зависит от процента содержания цинка: при его повышении, точка плавления снижается. В среднем она составляет 880-940 градусов Цельсия. На открытом воздухе поверхность латуни окисляется и темнеет, поэтому нередко ее обрабатывают специальным защитным лаком.
Изделия из латуни по своим химическим свойствам отличаются от предметов из других металлов. Устойчивость к окислению и коррозии значительно выше, чем у меди, зато последняя имеет лучшую электро- и теплопроводность. Латунные сплавы проще обрабатывать, но они проигрывают в прочности, например, изделиям из бронзы.
Влияние легирующих компонентов в составе латуни
Для того чтобы изменить структуру и свойства латуни, могут добавляться дополнительные легирующие добавки:
Методы получения
В соответствии с принятым ГОСТ, латунь получают из медного сырья, которое обжигается в огнеупорных тиглях или индукционных отражательных печах. Во избежание вреда здоровью, плавка осуществляется под вытяжной вентиляцией. Затем в раскаленный состав добавляют кусковой цинк и прочие добавки, дотапливают до однородной массы и разливают по формам. Готовые изделия сортируют по степени закалки и старения.
Область применения
Отличные эксплуатационные характеристики материала позволяют использовать его максимально широко, в разнообразных отраслях промышленности:
Различия наиболее популярных латунных сплавов
Раскроем особенности самых известных и востребованных сплавов:
Заполните данные ниже и наши менеджеры обязательно свяжутся с Вами в самое ближайшее время, а также проконсультируют по интересующим вопросам
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.
Диковинный сплав латунь: история, свойства и сфера применения
В последнее время я всё чаще стала использовать технику Wire Wrap. Это техника, которая предполагает создание украшений из проволоки без применения литья или пайки.
Сначала я использовала только посеребренную проволоку на базе меди, но потом чисто случайно купила в магазине латунную проволоку (я даже не знала, что такая существует) и сразу в неё влюбилась. С ней было очень удобно работать, и изделия получались довольно интересными, а со временем и чуть «винтажными», но об этом чуть позже.
Единственное, что не давало мне покоя, так это то, что я ничего не знала о латуни. Поэтому я решила найти необходимые мне ответы в интернете, но к сожалению обнаружила, что информация в разных источниках разрознена и порой противоречива. В связи с этим возникло желание самой во всём досконально разобраться. Как я и делаю всегда по всем вопросам, по которым у меня есть пробелы в знаниях.
Итак, что же такое латунь?
Латунь представляет собой сплав на основе металлов: меди и цинка. Содержание цинка в сплаве может быть от 5 до 45%.
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.
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.
Несмотря на то что цинк был открыт только в XVI веке, латунь была известна ещё до нашей эры. Путём сплавления меди с металлическим цинком латунь впервые была получена в Англии, этот метод 13 июля 1781 года запатентовал Джеймс Эмерсон. В XIX веке в Западной Европе и России латунь использовали в качестве поддельного золота.
В чем же ценность этого металла и почему о нем все вспоминают, 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.
Но чтобы лучше понять, что такое латунь, давайте сначала посмотрим, как использовали этот металл на Руси.
Из латуни изготавливали бусы, браслеты, кольца, медальоны-обереги, а также широко использовали в качестве металлической основы для серег. Женщины на Руси носили массивные висячие серьги с одной, двумя или тремя стержнями, украшенные бусинами из сердолика, жемчуга и других камней.
Благодаря хорошей теплоёмкости, из латуни в царской России изготавливали самовары — самые знаменитые и очень популярные предметы домашней утвари. Латунные самовары не только выглядели очень ярко и красиво, но и равномерно прогревались, надолго удерживая тепло.
Из латуни на Руси изготавливали нательные крестики, церковную утварь, а также ордена и медали. На уральских заводах изготавливали множество предметов из латуни, включая посуду. Например, такие интересные изделия, как оправы для компасов и футляры для магнитов. Латунь обладает уникальным свойством – совершенно не намагничивается.
Латунь занимает особое место в фантастически многообразном мире украшений. Украшения из латуни смотрятся очень оригинально и самобытно. Латунные серьги, бусы, кольца, кулоны, броши и браслеты нередко покрывают позолотой, подвергают серебрению и чернению, что превращает их в по-настоящему элитные украшения.
Очень часто латунь используется при создании винтажных украшений — роскошных брошей,бус, колец и серёг. При производстве бижутерии часто используют проволоку из латуни, которая гнётся и при этом отличается высокой прочностью.
Латунь широко используют в качестве материала для этнических украшений. Серьги-подвески в этническом стиле очень популярны в последние годы. Древнерусские кольца и яркие славянские перстни гравируются орнаментами с традиционной славянской символикой защиты.
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.
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.
Теперь стоит поговорить о том, как чистить латунь.
Одно из проверенных старинных средств чистки латунных и медных изделий — «уксусное тесто». Для этого нужно смешать муку и соль в равных частях, добавить столовый уксус и замесить тесто. Затем нанести тесто на поверхность изделия, дать высохнуть, и через пару часов счистить щеткой или суконной тканью. Изделие предстанет перед вами в первозданном виде.
Поверхности украшений из латуни рекомендуется периодически полировать с использованием кусочка фланели и специальной смеси: 10% нашатырного спирта (30 г), зубного порошка (15 г) и холодной воды (50 г).
При постоянном ношении чистку украшений из латуни рекомендуется проводить не менее 1 раза в месяц. Необходимо также протирать их каждый раз при снятии, чтобы устранить оставшиеся следы от соприкосновения с кожей.
Исходя из личного опыта ношения украшений из латуни, я могу сказать, что да, со временем латунь тускнеет, но благодаря этому изделие приобретает винтажный вид.
И если латунь использована в сочетании с «правильными» по цвету минералами, то изделие становится даже более интересным и необычным.
Из каких металлов производится сплав латуни
Латунь — это сплав меди с цинком. Золотистый оттенок придает ему схожесть с золотом, но такое соединение значительно дешевле. Чистая медь дороже латуни. Связано это с меньшей стоимостью цинка, входящим в состав латуни. В результате полученный сплав, обладает характеристиками, каких нет у меди при меньшей цене.
Сплав устойчив к воздействию внешней среды. Однако нуждается в нанесении на поверхность лака, поскольку с течением времени чернеет. Благодаря своей пластичности и твердости используется как на промышленном производстве, так и для изготовления бижутерии в качестве украшений.
Фитинги из латуни
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:
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:
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.
В целях увеличения твердости сплава проводится термическая обработка под названием нагартовка. Она способствует не только увеличению показателя прочности, но и снимает внутренние, структурные напряжения.
На эксплуатационные характеристики оказывают действия легирующие добавки. Их влияние указано в таблице:
Название легирующего элемента
Большое его присутствие ведет к снижению твердости латуни.
Усиливает сопротивление к разрыву. Идет повышение коррозионной стойкости.
У материала появляется возможность работать в жидких, пресных средах.
Маркировка
Существует 2 разновидности сплавов:
Плюсы и минусы
Латунный сплав обладает характеристиками, которые в одном случае служат положительным моментом, а в другом отрицательным. Состоят они в следующем:
Производство материала
Все компоненты, входящие в состав сплава, имеют разную температуру плавления. Это создает сложности при плавке латуни. В процессе работы добавление составляющих ведется в определенной последовательности.
Схема производства выглядит следующим образом:
Сферы применения
Применение латуни ведется в следующих сферах:
Как отличить золото от латуни
Несмотря на то, что внешне золото и латунь похожи, существуют способы отличить одно от другого. Это проверяется следующим образом:
Как можно отличить сплав латуни от бронзы
Иногда необходимо отличить бронзу от латуни. Именно бронзовые втулки используются в качестве подшипников.
Для этого существуют методы:
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.