Латунь это сплав чего с чем

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.

Источник

Недрагоценные цветные металлы и их сплавы

Несмотря на открытие цинка, являющегося главным компонентом латуни, лишь в XVI веке, она была известна человеку и до нашей эры. Например, римляне сплавляли медь с галмеем (цинковой рудой) и делали из сплава различные украшения и тонкостенную посуду.

Производство сплава распространилось и на среднюю Азию, откуда изделия попадали на Русь, где так же оценили прочность и блеск материала. И только после открытия цинка в 1746 году стало возможным появление латуни в привычном для современного человека виде. Произошло это 13 июля 1781 года, когда Джеймс Эмерсон зарегистрировал соответствующий патент, поэтому говорят, что латунь была открыта 2 раза.

Состав латуни

Классической формулой латуни является соотношение меди и цинка как 1:2. Именно такое соотношение упоминается ещё на рубеже XIX и XX веков в энциклопедическом словаре Брокгауза и Ефрона. В современных условиях количество добавляемого в медь цинка может быть значительно меньше, но, как правило, не превышает 30%, за исключением технических сплавов, в которых допускается наличие и 50% цинка. Чем больше цинка добавляется, тем ниже стоимость итогового материала, так как цинк сам по себе дешевле меди.

По составу сплава различают:

В зависимости от содержания цинка в латунном сплаве, выделяют:

Медно-никелевые сплавы

На смену серебряным монетам в 1931 году приходят 10, 15 и 20 копеек из нового материала — медно-никелевого сплава. Как следует из названия, его основу составляет медь и никель с добавлением небольшой доли других металлов. Сплавы бывают различные, но все они достаточно устойчивы к воздействию окружающей среды, имеют серебристый цвет. Содержание меди доходит до 90%, но может быть и значительно меньше, содержание никеля обычно не превышает 20%. С 1997 по 2009 год монеты номиналом 1 и 2 рубля изготавливались из нейзильбера, а 25 рублей с 2011 года из мельхиора. Мельхиоровой была также вставка для биметаллических 10 рублей до 2020 года. Наиболее распространённые виды медно-никелевого сплава:
мельхиор — 68-93% меди, 5-30% никеля, до 0,8% железа, до 1 % марганца; нейзильбер — 5-35% никеля, 13-45% цинка, остальное — медь; монель — до 67% никеля, до 38% меди.
Характеристики мельхиора:

Свойства латуни

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

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

Свойства отдельных видов латуней

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

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

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

Влияние легирующих элементов на свойства сплава

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

Что такое латунь

Это одна из разновидностей сплавов на основе меди, известная наряду с бронзами – алюминиевыми, свинцовыми, кремниевыми и так далее.

Данное видео расскажет о том, как заварить латунь:

Понятие и особенности

Сплав – макроскопический однородный материал, в состав которого входят, в основном, металлические компоненты. Его отличие от вещества состоит в наличие свойств, обеспечиваемых микроструктурой и кристаллической структурой фаз. Так, электропроводность и теплопроводность, присущая металлам, всегда является свойством и сплава. Но при этом физические характеристики могут изменяться в зависимости от внешних условий, если главенствующей становится та или иная фаза.

По внешнему виду они очень похожи. Особенно при одинаковой доле меди, однако свойства их отличаются.

Латунь чаще используют в ювелирном деле. А вот для декоративных деталей крупных – кованые украшение на лестнице, предметы интерьера, лучше использовать бронзу.

Хромированная латунь (фото)

Плюсы и минусы

Любой металл обладает определенными характеристиками, которые в разных ситуациях могут выступать достоинствами, а могут превратиться в недостатки. В строительных работах латунь применяется не так уж часто, что свидетельствует, скорее, о популярности других материалов, а не недостатках сплава.

Применение латуни

Сплав является одним из самых наиболее используемых в мире, его даже называют вечным металлом, так как он практически не подвергается износу. Двухкомпонентные сплавы, содержащие до 20% цинка, применяются для создания змеевиков, запчастей для машин, тепловой аппаратуры. Соединения, содержащие до 40% цинка, идут, например, на создание фурнитуры, штампованных изделий. Использование многокомпонентных латуней значительно шире. Они используются при создании труб, кораблей, летательных аппаратов, часов, пружин и т. д.

Из томпака изготавливают всевозможные знаки различия и художественные изделия. Различного рода арматура, сепараторы, подшипники, изделия, устойчивые к ржавчине изготавливают из литейной латуни. Применение автоматной латуни проявляется в создании крепёжных изделий (гаек, болтов, винтов, саморезов и т. д.), на которые нарезаются латунные листы, полосы, прутки.

Латунь, свойством которой является неподвластность магнитному притяжению, используется для создания компасов. За счёт высокой теплоёмкости ещё в царской России из латуни делали самовары, которые и по сей день изготавливаются из этого материала. Изготавливаются из неё и предметы церковного обихода. Несмотря на низкую себестоимость, сплав используется для создания престижных вещей, например, популярных зажигалок Zippo, корпуса которых производятся из латуни с дальнейшим напылением на них иных металлов различного цвета.

Латунь в ювелирном деле

Применение латунный сплав нашёл и в ювелирном деле. Ювелиры выделяют жёлтую (среднее содержание цинка), золотистую (низкое содержание цинка), и зелёную латунь (высокое содержание цинка). Если сплав состоит на 15% из цинка и на 5% из алюминия, то он максимально напоминает золото, а благодаря отличной податливости полировке хороший мастер сможет сделать украшение, которое неспециалист никогда не сможет отличить от золотого изделия. Этот факт известен и мошенникам, которые подделывают золото. Для очистки подобных украшений используется щавелевая кислота.

Сплавы, маркированные «Л62» и «Л68», являются материалом, на котором обучаются начинающие ювелиры, так как по своим механическим характеристикам он максимально приближен к золоту.

Свойства и характеристики

Свойства латуни определяют составом как химическим, так и фазовым. Поэтому говорить об общих технических свойствах довольно затруднительно. Каждый сплав обладает своими особенностями.

Усредненные данные выглядят так:

Введение легирующих добавок существенно влияет на физические характеристики. Приведенные данные касаются именно двухкомпонентных латуней.

Про изготовление деталей из латуни и меди массово и на заказ, а также изготовление других изделий из нее погорим ниже.

Плавка латуни в индукционной печи без графитового тигля представлена в видео ниже:

Свойства сплава меди и цинка

Существует несколько видов латуни, для которых характерны как общие свойства, так и индивидуальные. Основные характеристики:

Оба основных элемента имеют относительно высокую плотность. Соответственно, их соединение характеризуется высокой массой. Латунь легко обрабатывается дуговой сваркой, но не поддастся газовой. Быстро окисляется, потому при необходимости метал покрывается лаками или подвергается полировке. Цинк обеспечивает прочность и пластичность. Последние могут регулироваться содержанием цинка.

Определённые свойства придаются легирующими присадками, которые изменяют состав латуни и позволяют регулировать её характеристики в широких пределах. Особенностью присадок является отсутствие изменения удельного веса сплава. Добавка магния увеличивает прочность и антикоррозионные качества. Никель уменьшает окисление, а свинец улучшает пластичность. Если добавить кремний без других присадок, то повысится пластичность и прочность. Существует множество комбинаций соотношения цинка, меди и присадок, которые обеспечивают необходимые характеристики.

История появления и применения

Латунь известна с начала новой эры и впервые была получена в Римской империи, но также применялась в Индии и Китае. Позже в Европе был утерян способ выплавки цинка, потому долгое время металл завозился с Азии. Добыча цинка в Европе возобновилась с 16 века, а выплавка латуни — с 19 века. Благодаря археологическим раскопкам известно, что латунь широко использовалась для изготовления ювелирных изделий, поскольку она имеет характерный жёлтый цвет золота и носит название «поддельное золото». С развитием металлургии сплав расширил свою сферу применения, что было обеспечено регулированием характеристик металла разнообразным соотношением его компонентов.

Источник

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.

Источник