Латунь что это за сплав

Латунь – сплав меди и цинка, известный с самых давних античных времен. Производить его научились еще в Древнем Риме. И хотя цинк как металл в те времена известен еще не был, цинкосодержащую породу в металлургии научились использовать вполне успешно.

Сегодня латунные сплавы разного вида используются в очень многих областях народного хозяйства. Поэтому данная статья будет посвящена изучению свойств, характеристик, марок и цены за 1 кг латуни, ее применение и производство.

Что такое латунь

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

• Основным его компонентом выступает медь, вторым всегда является цинк.
• Кроме того, в состав могут входить разнообразные дополнительные ингредиенты – тот же свинец, олово, кремний.

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.

• Так, например, если речь идет о латуни, увеличение доли цинка влияет на свойства сплава нелинейным образом. Цинк в меди растворяется до 39%. До достижения этой величины сплав обладает вполне определенной структурой и отличается высокой пластичностью при относительно малой прочности. При увеличении доли цинка раствориться он уже не может. В результате появляется другая кристаллическая фаза, которая обеспечивает уменьшение пластичности и увеличение прочности.
• Эта особенность всех сплавов, а не только латунных, требует обращать пристальное внимание на состав. Золотистая латунь с долей меди в 75% пластина, легко деформируется без нагрева и идеально подходит для ювелирного дела. Латунь с содержанием меди в 58% к деформируемым уже не относится, но зато отлично показывает себя при производстве отливок.
• В целом все медные сплавы разделяют на латуни, бронзы и припои. Бронзы – это составы, включающие медь и олово в основном, а также бериллий и алюминий, латуни – медь и цинк. Припои могут иметь сложный состав. Но если от припоя отличить материал не составляет труда, то с бронзой можно перепутать.

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

• Бронза обладает выраженной крупнозернистой структурой, отличается долговечностью и хорошей стойкостью к коррозии: изделия из бронзы могут эксплуатироваться на улице. Мало чувствительна бронза и к морской воде, что обеспечило ей большую популярность в судостроении. Ковкость бронзы ниже, чем у латуни, к тому же температура деформации выше, но зато и изделия сохраняют свой вид неизменным очень долго.
• Латунь – материал, куда более пластичный, поддается холодной ковке, температура деформации ниже 300 С.. Однако именно пластичность является причиной высокой изнашиваемости материала, так что латунные изделия могут использоваться только в качестве внутреннего декора. Стойкость к коррозии в целом ниже, однако специальные сплавы – морская латунь, например, могут соперничать с бронзой в стойкости к действию солей и кислот.

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.

• К главным достоинствам латуней любого рода относят малый вес. Именно это и делает материал незаменимым в самолето- и ракетостроении. В быту это преимущество оказывается востребованным в тех случаях, когда требуется минимальный вес системы водоснабжения, например.
• К наиболее востребованным качествам материала относятся его декоративные свойства. Латунь обладает очень красивой и разнообразной цветовой гаммой. Фурнитура и аксессуары, декор и предметы обихода, выполненные из латуни, неизменно привлекательны и подчеркивают элегантность и сдержанную роскошь интерьера. Причем сплав одинаково хорошо смотрится в любой модификации: и в виде блестящего изделия в стиле барокко, и с благородной патиной.
• Показатели теплопроводности латуни ниже, чем у меди или бронзы. Эту особенность используют для получения предметов и систем, где важно сохранение тепла: при изготовлении роскошных латунных ванн или даже мебели, поскольку трубы и вставки из латуни не будут столь неприятно холодными на ощупь как, например, стальные.
• С другой стороны, это качество уменьшает популярность отопительных труб, поскольку медные отдают тепло воздуху быстрее.
• Латунь относится к диамагнетикам, то есть, выталкивается из магнитного поля. Сплав издавна применялся для изготовления оправы для компасов. Сегодня это свойство используют в приборостроении.
• Коррозионная стойкость латуни даже выше чем у меди, однако падает с увеличением температуры. Поэтому системы водоснабжения из латунных труб выгоднее, чем из медных – стоимость ниже, а вот для отопления все же лучше медный трубопровод.
• Стоимость – тоже весьма немаловажный фактор. И ювелирные, и автоматические латуни стоят меньше, чем медь, поскольку цинк является металлом, куда более доступным и снижает цену сплава.
• Прочность латуни по сравнению с бронзой ниже, хотя ударная вязкость выше. Поэтому те же перила и ограждения лучше изготавливать из бронзы. С другой стороны, латунные сплавы, легированные железом, марганцем, кремнием обладают достаточной прочностью, чтобы быть сырьем для машинных деталей самого разного вида.

Структура и состав

Как и в других сплавах свойства материала определяются составом и фазовым состоянием. Причем различия настолько велики, что делают латуни разной марки невзаимозаменяемыми.

Различают 2 вида сплавов: двухкомпонентные и многокомпонентные.

• Двухкомпонентные, то есть, состоящие из 2 металлов. При этом могут наличествовать примеси, но в таком объеме, который на качества не влияет. Главным является медь, поэтому в маркировке, например, указывают лишь долю меди, а долю цинка просто рассчитывают. Свойства такого сплава во многом определяются фазовым составом.

• Так, латунь с содержанием цинка до 39% включает только одну фазу – α -фазу. Такой сплав отличается высокой пластичностью, однако прочность его относительно невелика.
• При повышении доли цинка металл не может полностью раствориться в меди, и в итоге появляется β-фаза. Пластичность при этом уменьшается, а прочность резко возрастает до содержания цинка в 45%, а затем снова падает.

Многокомпонентные латуни наряду с медью и цинком включают и другие металлы и неметаллы. На свойства сплава они оказывают весьма заметное влияние. Определяются они характером компонента. Так, добавление олова значительно увеличивает стойкость к действию морской воды. А добавка никеля, например, увеличивает механическую прочность изделия из такой латуни.

Другая классификация связана с методами обработки сплава.

• Деформируемые, то есть, латуни, которые можно подвергать деформации в холодном состоянии. Выпускают такие сплавы латуни в виде листов, прутков, проволоки, из которых затем изготавливают, например, всевозможные трубы.
• Литейные – сплавы лиатуни, которые деформируют лишь под воздействием высокой температуры и давления при литье. Из такого материала детали отливают и получают подшипники, машинные детали, арматуру и прочее.

Используется классификация по доле цинка.

• Красная или томпак – доля цинка составляет 5–20%. Сплав отличается превосходными антифрикционными и антикоррозийными свойствами и используется для получения биметалла сталь-латунь.
• Желтая – с долей цинка от 20 до 36%. Состав сохраняет высокую пластичность.
• Техническая – с 48–50% цинка, применяется для получения фитингов, машинных деталей, частей химической аппаратуры и так далее.

О свойствах латуни по ГОСТу погорим ниже.

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:

• средняя плотность – 8300–8700 кг/куб. м;
• удельная теплоемкость при нормальной температуре — 0,377 кДж·кг −1 ·K −1
  удельное сопротивление – (0,07-0,08)·10 −6 Ом·м;
• теплопроводность – 0,26–0,592 кал/см · сек, · °С, чем выше доля меди, тем выше теплопроводность;
• температура плавления определяется химическим составом и варьируется от 880–950 С. Увеличение доли цинка температуру уменьшает;
• материал можно сваривать, но только не сваркой плавлением, а, например, контактной сваркой.
• Сплавы любого состава хорошо полируются.

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:

Производство материала

Получение латуни отличается энергоемкостью и относится к довольно сложным технологическим процессам. Дело в том, что температуры плавления составляющих латуни заметно отличаются, поэтому плавка проходит поэтапно. То же самое касается и легирующих добавок: компоненты нужно добавлять в точной последовательности, причем многие из них требуют использования покровного флюса, поскольку взаимодействуют с кислородом.

Схема производства зависит от типа сплава. Литейные в виде слитков отправляются на отливку деталей. Деформируемые сплавы попадают в прокатный цех, где подвергаются механической обработке, отжигу и протравливанию в зависимости от формы выпуска.

В целом схема получения выглядит так:

• подготовка сырья – используются несколько методов для извлечения меди и цинка из руды;
• плавка – в зависимости от состава сплава загрузка компонентов производится в определенной последовательности. В первую очередь расплавляют медь;
• разливка в формы – получение слитков;
• деформирование слитков в прокатном цеху – не менее трех этапов;
• отжиг и протравливание – если получают листы, например;
• последний этап прокатки.

Изготовление латунных сплавов возможно лишь на достаточно крупных предприятиях цветной металлургии.

Про пайку изделий,художественное литье из латуни погорим ниже.

Цвет латуни (фото)

Области применения

Свойства материалов определяют и область применения. Состав каждого сплава указывается подробно с тем, чтобы не допустить ошибок при использовании.

• Латунь издревле применялась в ювелирном деле: желтая латунь по внешнему виду ничем не отличается от золота 583 пробы. И, кстати, именно она использовалась в качестве тренировочного материала для золотых дел мастеров, так как и физические ее характеристики во многом близки к золоту. Сегодня сплав используют для изготовления украшений, которые хоть и относятся к бижутерии, однако весьма популярны благодаря красоте и изяществу.
• Материал применяется в производстве мебели. Он легко поддается ковке, что позволяет значительно украсить мебель. Благодаря этому же свойству из него производят множество предметов декора – статуэтки, посуду, подставки, бра.
• Кроме того, томпак, то есть, состав с высоким содержанием меди, применяется для получения деталей теплотехнической и химической аппаратуры: змеевиков, капиллярных трубок, сильфонов и прочего.
• Из литьевой латуни получают множество фасонных деталей, включая разнообразные фитинги.
• Автоматная – материал для изготовления часовых деталей, машинных, а также различного вида крепежа.
• Морская применяется в судостроении для производства корпусов приборов, профилей, труб.
• Деформируемые сплавы используют при изготовлении дверной фурнитуры, водопроводных труб, смесителей, кранов и прочего.

Латуни разного состава применяются во многих отраслях. В основном их использование связано с хорошей коррозийной стойкостью материала, малым весом и, конечно, редкой эстетической привлекательностью сплава.

О том, как начистить медь и латунь до блеска, поведает данный видеоролик:

Нередко для повышения свойств металлов, а также для улучшения внешнего вида металлурги делают сплав из нескольких материалов. Полученный металл таким образом приобретает свойства и достоинства своих составляющих, что нередко делает такой сплав более востребованным, нежели использование металлов по отдельности. Латунь является примером такого сплава. Помимо прочего, он известен человечеству с древнейших времён.

Основные характеристики сплава

Официальное появление латуни как соединения меди и цинка стало возможным после открытия последнего в XVI веке. Сплавление металлического цинка с медью было впервые осуществлено в Великобритании Джеймсом Эмерсоном в 1781 году. Тем не менее в древности был довольно распространён сплав цинковой руды и меди, что явилось прообразом современного сплава. Современная латунь — это сплав меди с цинком в пропорции 70% на 30%.

В Древнем Риме была известна «златомедь», которую использовали для изготовления монет. После открытия Эмерсоном латунь стала объектом интереса для фальшивомонетчиков — материал имеет сходный с золотом цвет и некоторые свойства, что позволяло использовать его для разного рода подделок драгоценного металла.

Физические и химические свойства

Плотность медного сплава равна 8300—8800 килограмм на метр в кубе; разница в значениях обусловлена тем или иным соотношением металлов в сплаве, а также наличием либо отсутствием добавочных материалов.

К свойствам латуни следует отнести и низкую проводимость тока; значение удельного электрического сопротивления составляет около 0,08 * 10 в минус шестой степени Ом, а значение теплоёмкости (при комнатной температуре в 18−20 градусов) равняется 0,377 килоджоуль на килограмм.

Сплав начинает плавиться при значениях температуры в 890−940 градусов; при увеличении доли цинка в соединении температура плавления увеличивается. Этот медный сплав удобен для проведения сварочных работ (учитывая как дуговую, так и обычную газовую сварку).

Как правило, поверхность латуни после её получения покрывают специальным лаком, предотвращающим её окисление и потемнение. Однако устойчивость сплава перед окислением выше, чем отдельно у меди и у цинка. Также следует подробно перечислить и другие, как положительные, так и нейтральные свойства итогового материала, к которым относятся:

• Коррозионная стойкость. Этот показатель у латуни выше, чем у меди, однако следует учитывать, что при повышении температуры будет ускоряться и процесс коррозии. Это особенно характерно для латунных изделий, имеющих тонкие стенки. Чтобы предотвратить этот процесс, необходимо обрабатывать изделие только при помощи низкотемпературного обжига.
• Высокая ковкость и пластичность делают латунь более удобным материалом для обработки (в сравнении с медью), а её прочностные характеристики вполне соизмеримы и с оригинальными металлами.
• Понижение температуры не приводит к возникновению хрупкости сплава — латунь остаётся эластичной и устойчивой к пластичным деформациям. Эти качества делают сплав неплохим конструкционным, а также строительным материалом. Однако хрупкость может появиться при нагревании до 400−500 градусов, так как составляющие латуни вроде свинца или висмута начинают образовывать микрополости или прослойки в материале.

Помимо обычных пропорций (70% меди, 30% цинка) встречаются также и другие разновидности, называемые техническими. К примеру, отдельные составы, называемые двухфазными, почти наполовину состоят из цинка — около 48%, при этом сам цинк может быть как первичным, так и вторичным (добытым после переработки мусора).

Влияние добавочных элементов

Легирующие элементы (то есть те, которые входят в состав сплава, помимо основных металлов) способны значительным образом оказывать влияние на свойства и применение латуни. Чаще всего к сплаву добавляют следующие вещества и элементы:

• Кремний. Его добавление снижает показатели твёрдости и прочности, а также делает итоговый материал более устойчивым к продолжительным износам в результате трения. Также медно-кремниевый состав легче сваривать с другими металлами или сплавами.
• Марганец. Этот металл, напротив, делает латунь прочнее и устойчивее к коррозийным процессам. Нередко вместе с марганцем добавляют в состав олово, алюминий и железо.
• Свинец. В последнее время популярность свинцовых добавок постепенно падает по причине ухудшения механических свойств латуни (в частности, прочности, истираемости, упругости и пластичности). Однако свинцовую латунь гораздо удобнее обрабатывать при помощи резания, точения, сверления и прочих видов обработки, поэтому такой вид латуни до сих пор чрезвычайно распространён.
• Никель. Помимо сопротивлению к коррозии, такой сплав может использоваться в солёной воде и щелочных средах, что бывает крайне необходимо в некоторых случаях (к примеру, на химическом производстве).
• Алюминий. Образовывает защитную плёнку (оксид алюминия), которая покрывает латунь, защищая её от окислительных процессов, а также снижая летучесть металлов, входящих в состав этого сплава.
• Олово. Добавление этого лёгкого металла способствует увеличению прочностных и антикоррозийных свойств материала. По этой причине латунь с оловом часто применяют для оснащения кораблей, а также деталей, которые постоянно находятся в морской среде.

Все эти вещества могут содержаться в различных пропорциях; однако чаще всего количество добавочных элементов не превышает 10% от всей массы сплава. Исключения составляют разве что мультисплавы из нескольких металлов и неметаллов.

Области применения латуни

Древнейшее применение этого сплава очевидно в ювелирном деле. Этому способствует внешнее сходство латуни с золотом; в некоторых случаях латунью заменяли бронзу и другие металлы. Благодаря лёгкости в ковке латунь часто служит для изготовления различных корпусов и футляров, которые обрамляют драгоценные изделия.

С развитием химической промышленности и технологий латунный сплав научились получать не только при помощи обычной выплавки металлов. На сегодняшний день для того, чтобы получить сплав, а также его виды (типа Томпака или литейной латуни) используют отражательные печи, в которых плавильные процессы происходят в максимально сжатые сроки и без лишних затрат энергии.

Строительная сфера

Прочность отдельных сплавов, их простота получения сделала латунь незаменимым материалом для изготовления различных строительных материалов, а также сантехнических деталей, приборов, труб и частей водопровода. В качестве примера применения латуни в этой области можно привести следующие конструкторские детали:

• Крепёжные изделия типа болтов, гаек, патрубок (в том числе толстостенных). Сюда же следует отнести и штампованные изделия для деталей машин, автомобилей и другой техники.
• Специфические детали для различных единиц теплотехники, а также для аппаратуры и приборов, эксплуатирующихся в промышленных заводах. Такими деталями являются сильфоны, змеевики (для обеспечения максимального теплообмена между двумя средами), а также трубы конденсаторов.
• Сантехнические изделия типа крановых смесителей, ниппелей, муфт, тройников, запорных и регулирующих арматур, фитингов и прочих деталей. Плюсом латунных труб является их небольшой вес (в сравнении с медными трубами), что позволяет значительно облегчить вес всей водопроводной системы.
• Аксессуары для дома и квартиры. К ним относятся разные виды дверных ручек, дверных петель и застёжек, ограждения, перила и ножки для диванов, кресел и кроватей. Доступная цена на сплав давно сделала его желанным в интерьере любого жилого помещения, а прочность и устойчивость к влаге позволяют использовать латунь без опаски того, что деталь испортится от влаги.

Литейная латунь часто служит основой для изготовления радиаторов и современных отопительных батарей. Помимо этого, распространены латунные приборы и в различной технике (в том числе строительной); латунная проволока присутствует во многих электротехнических приспособлениях. Также нужно упомянуть о том, что этот сплав используется при реставрации церквей и храмов.

Часовая промышленность

Особую популярность латунь приобрела в приборостроении и в часовой промышленности. Благодаря податливости материала, а также его дешевизны, латунные часы на сегодняшний день являются одними из самых распространённых среди всех часовых изделий.

Объясняется это просто: презентабельный внешний вид корпуса, а также надёжность часового механизма из устойчивого сплава, который не ржавеет и не подвергается коррозии, даже если часы долгое время находятся во влажной среде — всё это, вместе с приемлемой ценой, делают такой товар востребованным среди людей.

Впрочем, всякий товар имеет и свои недостатки; у латунных часов — в частности, наручных — таковые тоже имеются. К ним относится высокая вероятность подделки или некачественного изделия. Хитрость и погоня за прибылью нередко мотивируют отдельных производителей «халтурить» в производстве часов, делая их без защитного покрытия либо из некачественных материалов. Это может приводить как к потере привлекательного внешнего вида часов, так и к некоторым кожным заболеваниям (к примеру, если в составе покрытия содержится никель).

Декоративные направления

Самый широкий спектр использования латуни связан именно с производством декоративных и дизайнерских изделий, которые во многих случаях могут полноценно заменить золото при гораздо меньших затратах. Для того чтобы вкратце описать, где используется латунь в качестве украшений и отделочных материалов, необходимо рассмотреть несколько видов ювелирных латунных сплавов:

• Зелёная латунь. Включает в себя 40% цинка и 60% меди.
• В стиле золота («золотистый томпак»). В его состав входит 25% цинка и 75% меди.
• Стандартная жёлтая латунь, содержащая 33% цинка и 67% латуни.

Эти сплавы называют двухкомпонентными, а сфера их применения включает в себя как ювелирные украшения, так и бытовые приборы для дома. К примеру, золотистый сплав прекрасно смотрится на кухне в виде латунных ручек, кранов, в качестве столовых приборов, а также в ванной комнате.

Зелёная латунь (особенно в комбинации с белым мрамором) является одной из последних находок дизайнеров; гостиная комната в сочетании этих цветов приобретает натуральность и чистоту. Помимо прочего, латунь, несмотря на её сходство с золотом, прекрасно может не только заменять, но и дополнять жёлтый металл.

Латунные изделия могут иметь и чёрный цвет, который своей необычностью на фоне светлых тонов привлекает всеобщее внимание. А зеркала, обрамлённые в замысловатый узор, вылитый из латунного сплава, заставят человека любоваться не столько собой, сколько зеркалом.

Материал можно выбирать и из сугубо практичных соображений: каркас мебели, к примеру, должен быть довольно крепок и устойчив, поэтому стулья, выполненные на основе латуни, прослужат очень долго.

Похожие сплавы и материалы

Разумеется, все медные сплавы в том или ином виде имеют похожие свойства как в плане внешнего вида, так и в отношении состава. «Близнецом» латуни является бронза — сочетание меди и олова в пропорции 80% меди на 20% олова. Этот сплав является старейшим из всех известных человечеству, а его сферы применения включают как ювелирную промышленность, так и другие отрасли.

Менее известны (но не менее привлекательны) сплавы с оловом и цинком, а также с оловом и золотом; их называют французским и абиссинским золотом. Также встречается северное золото, с добавлением в сплав алюминия.

Добавление значительной доли никеля к меди (от 6% до 30%) делает материал похожим на серебро; этот сплав получил наименование мельхиорового. Если же к никелю прибавить пару процентов марганца, то получится константан — сплав, который не особо подходит для декорирования, однако давно используется в качестве материала для высокоточных измерительных приборов.

Наконец, сочетание в равных пропорциях никеля и цинка даёт на выходе сплав нейзильбер, который также похож на серебро, но дешевле. Стоит упомянуть и материал, в котором доля никеля является большей, чем доля меди (никеля — до 66%, меди — до 34%). Речь идёт о монель-металле, который может применяться как в различных строительных отраслях, так и для производства музыкальных инструментов.

Латунь – высокотемпературное соединение расплавов меди и цинка. Для придания расплаву различных свойств, в зависимости от направленности применения латуни, при её выплавке добавляют различные присадки. Известно, что сплав меди и олова именуют бронзой, но олово может служить присадкой и при выплавке латуни. От количественного преобладания в медном сплаве цинка или олова и зависит его название: больше олова – бронза, больше цинка – латунь. Свойства последнего сплава определяются присадками, добавляемыми в расплав гораздо меньшими количествами – это такие вещества, как металлы: железо, свинец и никель, и неметаллы: кремний и фосфор.

Хотя цинк и был получен в виде металла только в шестнадцатом веке, но латунь получали ещё до начала современного летоисчисления, при плавлении добавляя в расплав меди богатую цинковую руду – галмей (смесь цинкового шпата с формулой ZnCO 3 и кремнекислого цинка). Запатентован же способ получения латуни был английским металлургом в конце семнадцатого века. А уже в девятнадцатом веке в Западной части России и Европе посредством латуни фальсифицировали золотые украшения.

Свойства

От меди латунь унаследовала значительный удельный вес, в зависимости от содержания основного компонента в латуни, её плотность колеблется от 8,3 до 8,7 тонны на кубический метр. Вообще, многие физические свойства латуни как сплава зависят от соотношения его компонентов не только основных, но и добавляемых в небольших количествах – легирующих.

Пожалуй, более или менее стабильной характеристикой является удельная теплоёмкость, её показатель при комнатной температуре 380 Дж/(кг*К), что означает – для нагрева металла весом один килограмм на один градус Кельвина потребуется 380 Джоулей теплоты. Удельное электрическое сопротивление меняется от 0,025 до 0,108 Ом*кв. мм/м. Температура плавления латуни также меняется в широких пределах, от 870 до 990 градусов Цельсия. Медь – более тугоплавкий металл, чем цинк, поэтому меньшие значения относятся к сплавам с более высоким содержанием цинка.

Латунь хорошо поддаётся контактной сварке, но не сваривается плавлением, её легко прокатывать. Для защиты металла от окисления на воздухе, его поверхность покрывают лаком, предотвращая почернение, хотя стойкость к воздействию атмосферы у латуни выше, чем у меди. У латуни золотистый цвет и она хорошо поддаётся полировке. Добавки в сплав висмута и свинца уменьшают его сминаемость в нагретом состоянии, но улучшают поведение сплава при обработке режущим инструментом.

Содержание в сплаве цинка определяет такие важные свойства, как прочность и пластичность – эти два, казалось бы, взаимоисключающие понятия. Если цинка добавляется до тридцати процентов, то вместе с этим растут характеристики прочности и пластичности. После этого порога пластичность начинает снижаться, а прочность продолжает расти до отметки 45%, затем снижается, как и пластичность.

Многие марки латуни хорошо поддаются обработке давлением как при низких температурах, так и в нагретом состоянии, за исключением температуры от 300 до 700 градусов, которая является зоной хрупкости и в этом интервале температур сплав не деформируют. Улучшение механических и химических характеристик латуней, в их состав дополнительно включают легирующие присадки.

Как влияют легирующие присадки

Легирующая – это присадка к сплаву, изменяющая его состав и, как следствие, придающая ему какие-то новые свойства, или повышающая или снижающая уже имеющиеся свойства. Для снижения потерь металла с поверхности расплава, в него добавляют алюминий образующаяся при этом оксидная плёнка, и выполняет защитную роль. Чтобы увеличить прочность и улучшить антикоррозионные качества, в сплав добавляют магний, отдельной позицией или вместе с алюминием и железом. Причём на плотность металла присадки практически не влияют.

Добавка в расплав никеля исключает проявления отрицательных моментов в части окислительных процессов. Улучшить пластичность, ковкость сплава и условия его резки удаётся введением в состав латуни такой присадки, как свинец. Кремний в сочетании со свинцом улучшает скольжение до такой степени, что легированный этой присадкой сплав вполне может использоваться на равных с оловянной бронзой. При этом кремний, добавленный без других присадок, конкретно повышает твёрдость и прочность латуни. Если металл планируют использовать на корабле, к нему присаживают олово, придающее стойкость к солёной воде.

Маркировка

В маркировке металла придерживаются определённых правил, изложенных в государственных стандартах – ГОСТ. Обозначается сплав начальной буквой – Л, затем идут начальные буквы присадок сплава с цифрами, указывающими на количество присадки. Маркированная деформируемая латунь за первой буквой включает цифры – сколько меди в составе: Л 70.

Если деформируемая латунь ещё и легированная, в обозначение вносятся начальная буква присадок, и число в процентах: ЛАН 60-1-1, это меди 60%, алюминия 1% и никеля 1%. Содержание цинка в таком сплаве вычисляют разницей, в этом 100 – (60+1+1) = 38%. Латуни для литья маркируются по-другому: количественные значения компонентов сплава вносятся сразу после их первых букв. Так, в изделии ЛЦ 40 Мц 1 цинка 40%, марганца 1%.

Сферы применения латуни

Во всём мире потребление цинка для производства этого сплава оценивается в два миллиона тонн, причём половина этого количества представлена ломом цинковых изделий. Латунь для технических целей получают, сплавливая примерно равные количества меди и цинка. Все латунные изделия можно подразделить на три основных вида, определяющих направления их применения:

• деформируемые – содержат цинка менее десяти процентов, их второе название томпак, он обладает хорошей пластичностью, не подвержен коррозии и хорошо скользит по металлу. У него прекрасная свариваемость со сталью и отличный цветовой оттенок – под золото;
• литейные – их название говорит об основном направлении применения, производство предметов способом литья, состоят они на 50–80% из меди. Сплав устойчив к коррозии, не деформируется при трении о другие металлы, очень прочный и нехрупкий. В расплаве его несложно заливать в формы любой конфигурации;
• автоматные – это сплавы с присадкой свинца, такое сочетание даёт возможность выходу из-под резца дискретной стружки, что очень важно при обработке изделий в автоматизированном положении – снижается износ деталей станка и возрастает скорость обработки.

Один из самых востребованных металлов во всём мире – это латунь. Применение этого сплава затрагивает практически все отрасли народного хозяйства. Простые сплавы с добавкой цинка в пределах 20% используют для изготовления деталей машин и механизмов, теплообменных аппаратов.

На изготовление штампованных предметов идут сплавы с включением цинка до 40%, а если такие сплавы легированы присадками, их применяют в судостроении и машиностроении, самолётостроении и строительстве, в часовой промышленности и т. д. Из томпака делают предметы художественного назначения, различную бижутерию и другие атрибуты, в том числе знаки воинского различия.

Литейная латунь является материалом для изготовления деталей, работающих в условиях агрессивной среды. Из автоматной изготавливают метизы – шурупы, в том числе и саморезные, гайки с болтами и шпильки. Сплав немагнитный, его используют там, где это свойство востребовано, например, для изготовления деталей компасов. Повышенная теплоёмкость обусловливает его применение в тепловых приборах, так самовары издавна изготавливали из латуни. Церковная утварь – это ещё одна сфера применения этого золотистого сплава.

В ювелирном деле латунь ценится не меньше, чем благородные металлы, которые ею имитируются при изготовлении украшений и бижутерии. Специалисты разделяют латунные изделия на три группы:

• со средним содержанием цинка, жёлтого цвета;
• золотистого цвета, с незначительным количеством цинка;
• зелёного цвета, с большим количеством цинка в составе сплава.

Наиболее приближенный к окраске золота цвет латунь имеет при пятнадцати процентах цинка и присадке алюминия в количестве 5%. Зачастую этим свойством пользуются нечестные люди, подделывая золотые украшения, хотя плотности золота и подделки несопоставимы. Чистят латунные изделия щавелевой кислотой.