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
Классификация латуней
В зависимости от химического состава различают:
- Простые (двухкомпонентные) латуни. В их составе только медь и цинк. Маркируются простые латуни буквой «Л» и цифрой, которая обозначает соотношение меди в процентах. Например: в состав Л85 входит 85% меди и 15% цинка.
- Специальные (многокомпонентные) латуни. Они содержат медь, цинк, свинец, алюминий, железо и другие элементы, улучшающие основные свойства материала. Такие элементы называются легирующими. Маркируются специальные латуни буквой «Л», а также буквами и цифрами, обозначающими легирующие дополнительные элементы и их количество в процентах. Например: ЛА77-2 содержит 77% меди, 2% алюминия и 21% цинка.
Специальные латуни подразделяются на классы, названные по главному легирующему элементу (марганцевые, алюминиевые, кремнистые, оловянные, никелевые, свинцовые).
По степени обработки латуни бывают:
• деформируемые (латунная лента, проволока, труба, латунный лист); • литейные (арматура, подшипник, детали приборов).
Подробнее о сплавах латуни
Латунь Л63, Латунь ЛС59-1
Существует также классификация по количеству цинка в сплаве:
• 5-20% цинка – красная латунь (томпак); • 20-36% цинка – желтая латунь.
Характеристики материала
Сплав из цинка и меди – крепкое соединение, которое используют при производстве катанных компонентов. Готовое сырье совмещает в себе лучшие параметры обоих веществ. В обзоре подробно разберем особенности металла.
Свойства латуни
Классический сплав состоит из меди и цинка, соединенных в соотношении 1 к 2. Современные технологии позволяют уменьшить количество цветмета. В сырье объем первого вещества может не превышать 30%. Исключение допускают для технических вариантов, в которых используют пропорцию 1 к
Цинк в чистом виде – хрупкий материал голубого цвета. На открытом воздухе темнеет и покрывается оксидной пленкой. При соединении с пластичной медью получают очень крепкий сплав, не боящийся трения и тягучий при плавлении. При температуре 880-950С сырье размягчается, что позволяет сваривать по газовой и дуговой технологии. На холоде не теряет своей прочности и пластичности, хотя электричество проводит хуже.
Если не знаете, ржавеет ли латунь от воды, стоит помнить об устойчивости вещества к коррозии. Незащищенный от атмосферных явлений металл чернеет, но не разрушается. Для сохранения декоративности сырье сверху покрывают защитным лаком. Соединение не любит углекислые растворы и морскую воду.
Свойства материала Источник panacheind.com
Основные свойства латуни
Латуни хорошо поддаются обработке давлением. Механические свойства сравнительно высокие, коррозионная устойчивость удовлетворительная. Если сравнивать латуни с бронзой, то их прочность, устойчивость к коррозии и антифрикционные свойства меньше. Они не очень устойчивы на воздухе, в соленой морской воде, углекислых растворах и растворах многих органических кислот.
Латунь красивого цвета и в сравнении с медью обладает лучшей коррозионной стойкостью. Однако с увеличением температуры растёт и скорость коррозии. Наиболее заметен этот процесс в тонкостенных изделиях. Спровоцировать коррозию могут: влажность, следы аммиака и сернистого газа в воздухе. Для предупреждения этого явления латунные изделия подвергают низкотемпературному обжигу после обработки.
Практически все латуни при понижении температуры (до гелиевых температур) остаются пластичными и не становятся хрупкими, что даёт возможность использовать их в качестве хорошего конструкционного материала. За счёт более высокого показателя температуры рекристаллизации (300-370°С), чем у меди, при высокой температуре ползучесть латуней будет меньше. При средней температуре (200-600°С) возникает явление хрупкости, так как нерастворимые при невысоких температурах примеси (например: свинец, висмут) образуют хрупкие межкристаллические прослойки. При повышении температуры снижается ударная вязкость латуней. В сравнении с медью показатели электропроводности и теплопроводности латуней ниже.
Как отличить золото от латуни
Несмотря на то, что внешне золото и латунь похожи, существуют способы отличить одно от другого. Это проверяется следующим образом:
- У золота цвет более насыщенный. К тому же, со временем латунь темнеет, потому что окисляется на воздухе, а золото нет.
- Если поднести магнит, латунь притянется, а золото нет.
- Латунь имеет большую плотность, а значит и тяжелее. Это ощутимо при подбрасывании кусочков металла в ладонях.
- Наличие пробы.
- Если провести тестирование кислотой, золото в реакцию не вступит, а латунь обесцветится.
Рассмотрим, как легирующие элементы оказывают влияние на свойства латуней.
- Олово значительно увеличивает антикоррозийные свойства в морской воде, повышает прочность сплава. Латуни с оловом часто называют морскими.
- Марганец увеличивает прочность, сопротивление коррозии. Марганцевые латуни часто сочетают с оловом, железом и алюминием.
- Никель повышает коррозионные свойства и прочность в различных средах.
- Кремний понижает прочность и твердость, а также улучшает свариваемость. Латуни, содержащие кремний и свинец, обладают хорошими антифрикционными свойствами. Такими сплавами можно заменить более дорогостоящие, например оловянные бронзы.
- Свинец значительно улучшает обрабатываемость резанием, но в тоже время ухудшает механические свойства. Свинцовые латуни называют автоматными, так как они обрабатываются на станках-автоматах. Данный сплав является самым распространённым.
- Алюминий снижает летучесть цинка, за счёт образования на поверхности расплавленной латуни защитной плёнки (оксида алюминия).
Основные сферы использования латунных сплавов
В машиностроении сплавы латуни применяются для производства переходников, втулок, охлаждающих систем для двигателей. В строительстве данный сплав нередко применяется в изготовлении трубной арматуры, отдельных элементов сантехнического оборудования.
Латунь нередко становится материалом, популярным в дизайнерской среде: ее презентабельный внешний вид позволяет изготавливать из сплавов многочисленный интерьерные компоненты.
16 апреля 2017
Поделиться с друзьями:
Способы получения
В технологии получения латуни задействованы процессы медной, цинковой промышленности, а также переработка вторсырья. Сырьём для производства сплавов являются заготовки меди, цинка и других металлов для получения многокомпонентных сплавов. Также используются собственные отходы производства и вторичное сырьё. Все заготовки изготовлены в соответствии с ГОСТ.
Для плавки латуни используют различные виды плавильных печей, применяющихся для плавки медных сплавов. Самыми эффективными являются электрические индукционные низкочастотные печи с магнитопроводом. Плавку проводят под вытяжной вентиляцией, поскольку некоторые элементы сплава интенсивно испаряются и могут навредить здоровью человека. Сплав нежелательно перегревать, из-за вероятности возгорания на воздухе некоторых компонентов. В качестве шихт для плавки латуни используют чистые и оборотные металлы.
Предварительно сырьё подготавливают, а печи очищают. Разогретую до красного каления медь помещают в печь, а затем добавляют кусковые заготовки цинка. Во время плавки медно-цинковых сплавов берут во внимание значительную окисляемость цинка. Для уменьшения окисляемости проводят ряд мероприятий. Для изготовления многокомпонентных сплавов в первую очередь добавляют медь, а затем с осторожностью остальные компоненты.
Однородную массу разливают в формы для получения литейной латуни. В результате получаются слитки плоской и круглой формы. Деформируемые сплавы после отливки подвергаются процедуре деформации. Полученные изделия различаются по степени закалки и старения, а также твёрдости материала. Предварительная термическая обработка заготовок значительно увеличивает прочность и коррозионную устойчивость латуни.
Как можно отличить сплав латуни от бронзы
Иногда необходимо отличить бронзу от латуни. Именно бронзовые втулки используются в качестве подшипников.
Для этого существуют методы:
- Бронза более темного цвета и значительно тяжелее. Это ощутимо при подбрасывании.
- Бронзовые изделия тверже. Место скола будет крупнозернистым. Разлом латунной детали окажется гладким.
- Берутся 2 пробирки с реактивом. В одну кладется стружка бронзы, в другую латуни. После подогрева, в первой появится белый осадок. Во второй ничего не произойдет.
- В контакте латунной стружки с морской солью, она меняет свой цвет. Бронзовая стружка нет.
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.
Применение
Из латуни производят охлаждающие системы для моторов, разнообразные втулки, переходники. Сплав используется в строительной сфере. Например, для изготовления сантехнического оборудования и элементов дизайна. Элементы для крепежа, такие как болты и гайки, также производят из латуни. Этот сплав применяется в судостроении и при изготовлении боеприпасов.
Различают несколько видов латунного проката:
- Латунный пруток
– это длинномерное металлическое изделие, которое является заготовкой для различных деталей. Пруток имеет различную форму сечения: круглую, овальную, прямоугольную, квадратную, шестигранную, трапециевидную. - Латунная плита
– это плоский полуфабрикат с прямоугольным сечением толщиной более 25 мм, который изготавливается прокаткой или литьём. Плиты бывают мягкими, твёрдыми, полутвёрдыми и особо твёрдыми. Латунные плиты используются в промышленности, для декоративной отделки зданий. - Латунная проволока
– это вытянутый профиль небольшого диаметра. Применяется проволока в производстве электротехники и декоративных элементов, а также в машиностроении, авиастроении, при сварке и в обувной промышленности. - Латунная труба
– обладает высокой пластичностью, устойчивостью к коррозии, износу. Трубы применяются в жилищно-коммунальном хозяйстве, машиностроении, приборостроении, электроэнергетике. - Латунный круг
– это сплошной профиль круглого сечения. Применяется изделие в автомобилестроении, приборостроении, при изготовлении станков и механизмов. - Латунный лист
— незаменим в полиграфии, автомобилестроении, электроэнергетике, приборостроении, электротехнической, строительной и химической промышленностях.
Как правильно ухаживать
Под воздействием внешней среды латунь тускнеет, теряя декоративные качества и яркость. Чтобы сохранить красоту и блеск материала, нужно правильно и регулярно ухаживать. Разберем основные способы очистки.
Чем запрещено мыть
На производстве изделия из медного сплава защищают специальным покрытием. Повредить тонкий слой легко наждачной бумагой. Абразивный материал даже с самым мелким зерном способен поцарапать или полностью удалить верхний оградительный ярус.
Запрещенные средства Источник market.yandex.ru
Для очистки изделий из латуни запрещено использовать уксус и кислоту на основе его. Агрессивное вещество разрушает цинк в составе сплава. В результате обесцинкования металл приобретает ядовито-красный цвет.
История
Изготовлением латуни занимались ещё в Древнем Риме, позже в Египте, Греции и Китае. Согласно информации представленной в СБИЕ, древние римляне изготавливали латунь сплавлением меди и минерала галлия в виде карбона ZnCO3. Чистота такого сплава была не велика, поэтому настоящая качественная латунь появилась значительно позже, когда в 1746 году Андреас Сигизмунд Магграф нашёл способ извлекать чистый цинк прокаливанием оксида цинка в реторте из огнеупорной глины без доступа воздуха, и конденсировать цинк в газовой фазе в рефрижераторе.
Слово цинк восходит к германскому zinke (зубец), вероятно это название связано с формой кристаллов сфалерита (цинковой обманки) из которой впоследствии стали добывать в промышленных масштабах цинк. Сфалерит имеет в составе сульфид цинка ZnS. Из него получают концентраты по пирометаллургической схеме. Сначала минерал измельчается, а затем помещается в аппарат для селективной флотации, где вместе с цинковым концентратом извлекаются другие концентраты. Далее концентраты цинка обогащаются и восстанавливаются обжигом в кипящем слое, и далее спеканием. Дистилляционный метод ныне не применяется, для получения чистого цинка. Наибольшее распространение получил в наше время гидрометаллургический способ получения Zn электролизом.
Особая роль состава латуни
Латунь внешне может напоминать бронзу, если составы и пропорции подобраны верно, а поверхность латуни обработана. Сегодня, ввиду меньшей стоимости, сплавы меди с цинком начали выигрывать позиции на рынке. Некогда популярные бронзовые люстры, бра, предметы декора и смесители теперь все чаще делают латунные.
А чтобы внешне в сплавах нельзя было уловить отличий, поверхность латуни подвергается специальному химическому составу. Так делают сантехническую латунь.
Завоевание рынка декоративных металлов на этом не оканчивается. Сейчас латунь – это материал для спинок кроватей, подсвечников, кухонных вытяжек и утвари, прочих элементов интерьера. Сплавы не напрасно получили статус важнейших металлов мира. И даже типографские шрифты – это латунь.
Производство металла
Поскольку основным компонентом латуни является медь, то материал относят к медным сплавам. Схема производства достаточно проста. Однако с технологической точки зрения процесс оказывается сложным, поскольку требует очень четкого соблюдения температурных режимов и обработки сырья и заготовки.
В общем виде получение сплава выглядит так:
- расплавление меди в специальных тиглях;
- введение цинка;
- введение дополнительных компонентов – железа, никеля;
- разливка в формы;
- закалка – штампованием или вытягиваем.
Дело осложняется еще и тем, что условия получения сплавов во многом зависит от состава сплава и его назначения.
Ниже дано видео о плавке латуни в домашних условиях.
В видео ниже рассказывается, как произвести и расплавить латунь в домашних условиях:
Технологии
Производство латуни следует начать с получения меди из медной руды. На деле это сложное полиметаллическое сырье, в котором доля меди как раз невелика. Главными компонентами являются пустая руда, железо и медь, и первый этап получения латуни сводится к тому, чтобы отделить медь от других составляющих.
Получение сырья
Процесс это исключительно сложный, так как его целью является перевод сырья из единой многокомпонентной смеси в гетерогенную систему, состоящую из нескольких фаз с разным составом и разными свойствами. Только после этого фазы можно отделить друг от друга и получить пригодные для дальнейшего использования составы. Применяют для этого самые разные методики: в некоторых случаях извлекаемая фаза дополнительно обогащается «главным» металлом, в других, наоборот – обедняется, в третьих прибегают к механическим методам отделения, когда фазы, например, отличаются растворимостью и так далее.
Чаще всего используют следующие два способа.
- Пирометаллургическая технология предполагает переработку медной руды с последующим рафинированием черновой меди. Включает плавку, конвертирование медного штейна, огневое рафинирование – по сути, очистка от крупных примесей, и электролитическое. Последнее позволяет не только провести глубокую очистку меди, но и извлечь какие-либо сопутствующие компоненты, если они представляют ценность.
- Гидрометаллургический метод применяется при использовании бедной медной руды. Суть его сводится к выщелачиванию – воздействию серной кислоты, сернокислого железа. Для этого руду измельчают и растворяют в растворителях, а затем добывают медь либо методом цементации – осаждению чистой меди на железе, для чего используют обычные обрезки листа и проволоки, либо электролизом.
Таким образом удается полностью извлечь медь даже из самой бедной руды.
Получение цинка тоже имеет свои особенности, но, в общем, является более простым процессом.
О том, можно ли сварить латунь в домашних условиях и как ее производят на заводе, расскажем ниже.
Метод получения сплава
Выплавка латуни зависит от состава сплава. Здесь необходимо учитывать и разную температуру кипения металлов, и разную способность к окислению.
- Плавка с чистым металлом – при использовании оборотных металлов шихта может загружаться в любом порядке. Если же в шихте наличествует чистый металл, то сначала расплавляют медь, а потом оборотные металлы. Цинк и свинец, если он есть, вводят в расплав в последнюю очередь, предварительно, нагретыми до 100–120 С. Плавка производится под слоем древесного угля, который загружается с первой порцией шихты.
- Плавка кремнистой латуни – такой состав склонен поглощать восстановительные газы, поэтому здесь древесный уголь не применяется. Плавку проводят под покровным флюсом – стеклом или бурой, чтобы предупредить взаимодействие с кислородом. Первой в печь загружают медь, затем отходы и меднокремнистую лигатуру. Цинк загружают в расплав последним, после того как будет удален шлак.
- Плавка марганцовой латуни – проводится под древесным углем или флюсом из стекла. В этом случае последним вводится марганец вместе с лигатурами, после того как расплавляются все остальные ингредиенты.
