Разновидности сплава латуни, его характеристики и область применения. Латунь по гост: классификация, свойства, химсоставы Латунь состав сплава свойства применение

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.

Это одна из разновидностей сплавов на основе , 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 , .

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. 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, 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.

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.

• 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.

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:

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.

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 . 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:

Металлический сплав, называемый латунью, относится к многокомпонентным или двойным материалам, где главной составляющей выступает медь, а легирующим веществом – цинк. В этот состав могут добавлять свинец, олово, алюминий, никель, марганец, а также железо и прочие металлы. Латунь – это вещество, напоминающее золото, однако его стоимость намного ниже драгоценного металла. От процентного содержания входящих компонентов напрямую зависит цвет и ее свойства. При этом она не относится по металлургической классификации к бронзе.

Состав, структура

Основой медного сплава является цинк, использующийся уже три века. В зависимости от химического состава она бывает:

• двухкомпонентной;
• многокомпонентной.

Двухкомпонентная

Этот состав содержит цинк и медную составляющую в различных объемах. В соответствии с ГОСТом он обозначается буквой «Л» и цифровыми обозначениями. Числовое значение показывает процентное количество меди. Для марки Л63 медная составляющая будет иметь 63 %, а цинковая – 37 %.

Многокомпонентная

Это латунь, состав сплава которой содержит легирующие вещества. К ним относится алюминий, свинец, а также прочие металлы. Такая марка обозначается в зависимости от входящих компонентов, при этом доля цинковой составляющей получается из вычитания от 100 % частей других составляющих. Состав сплава латунного с маркировкой ЛС60-5 означает при расшифровке, что меди – 60 %, свинца – 5 %, а цинка – 35 %. Доля дополнительных примесей обычно не превышает 10 %. Соотношение входящих компонентов может незначительно изменяться. При этом цинковая часть обычно не превышает 35 %. Для полного понимания состава, необходимо разобрать, что такое латунь техническая? Это специальные сплавы, где доля цинка доходит до 50 %.

Красная латунь содержит часть цинка в пределах от 5 до 20 %, а в желтой его доля составляет более 20 %

Область применения

Латунный сплав относится к наиболее распространенным среди самых различных областей. Он практически не подвержен износу. Двухкомпонентный медно-цинковый сплав с цинковой составляющей не более 20 % отлично подходит для изготовления тепловых аппаратов, автозапчастей, сантехнического оборудования. Материалы с цинковой частью до 40 % используются для создания штампованных деталей, фурнитуры. Многокомпонентные латунные сплавы применяются намного шире двухкомпонентных. Они встречаются в воздушных аппаратах, кораблях, трубах, часах и прочей технике.

Латунь широко используется ювелирами для изготовления красивых украшений. Они называют эти металлические цветные составы желтыми, золотистыми, а также зелеными. Наиболее интересен химический вариант, где содержится 5 % алюминия и 15 % цинка. Такой ювелирный металлический сплав имеет высокое сходство с золотом, чем зачастую пользуются мошенники. Использующаяся в этих изделиях латунь может показать, что подобное «золото» ничуть не уступает по красоте настоящему драгметаллу. Сплав весьма податлив при механической обработке, что позволяет ювелирам создавать уникальные украшения, которые отличить от золотых может только специалист. Очищение таких ювелирных шедевров выполняется щавелевой кислотой. На материалах с маркировкой Л62, Л68 проходят обучение молодые ювелиры, так как эти составы наиболее похожи по качествам на золото.

Специальная разновидность латунного сплава с хорошей деформацией называется томпак. Цинковая составляющая металлического материала не превышает 10 %. Этот состав латуни характеризуется устойчивостью к ржавчине, высокой пластичностью, а также весьма низкой силой трения. Данный материал хорошо сваривается со сталью и прочими благородными металлами. Благодаря золотистому оттенку из томпака изготавливают различные медали, фурнитуру, а также художественные изделия. Он отлично обрабатывается под давлением, поддается покрытию золотом, эмалировке.

Материал литейного вида применяется при производстве фасонных изделий и полуфабрикатов методом литья. Литейная латунь отличается наличием дополнительных разбавителей из марганца, алюминия, свинца, а также железа, олова с медью и цинком. По имеющимся фото неспециалисту трудно определить марку. Литейный материал не ржавеет, имеет превосходные механические параметры, устойчив к трению и удобен в обращении. Его используют при производстве подшипников, элементов литой арматуры, втулок, сепараторов, автомобильных штуцеров и многих других элементов.

Из листов автоматной латуни (ЛС59-1) изготавливают многочисленные крепежные изделия, элементы для часов, а также прочие детали массового производства. Этот вид сплава состоит из свинца, цинка, меди. Он хорошо выдерживает обработку деталей скоростным способом, откуда и получил название. Автоматный материал выпускается прутками, полосами, листами, а также лентами.

Способы получения

Изготовление латуни производится в тиглях из глины огнеустойчивого вида, а также при помощи специальных отражательных нагревателей. Разогрев самих тиглей выполняют в пламенных или же шахтных печах. Отливку смешиваемого сплава проводят с помощью особых песчаных форм. При этом некоторая доля цинка испаряется, что учитывается при процессе формирования сплава.

Основную трудность при получении латуни вызывает разница в температурах плавления основных составляющих. Этот процесс облегчается добавлением в расплавленную массу малого количества уже готового материала. В зависимости от необходимого конечного результата проводится дальнейшая обработка состава. Можно добавить дополнительные составляющие, провести штамповку, легирование или же придать необходимую форму.

Классификация латуней

Латунные составы подразделяются на литейные и деформируемые. Литье с различными компонентами позволяет выпускать разнообразные детали для всех сфер промышленного использования. Деформируемые материалы имеют большое содержание меди и применяются для изготовления мелких изделий.

В зависимости от содержания в сплаве различных добавок его называют кремнистым, алюминиевым, железомарганцовистым, что определяет марку. Дополнительные вещества позволяют составу получать новые качества или же улучшать уже имеющиеся характеристики. Зарубежные производители используют иную маркировку составов и отличающееся содержание примесей. Помимо этого, различают латунный материал по сфере основного применения. Это может быть «часовая», «морская» или же другая специфическая латунь. Широко используются томпаки (с цинком до 10 %), а также полутомпаки, где цинковая доля находится в пределах от 10 до 20 %.

Основные свойства и характеристики

Медно-цинковый материал обладает качествами, присущими составляющим его металлам. Цвет латунного состава напрямую зависит от его составляющих и варьируется от светло-желтого до красноватого. Температура плавления материала находится в пределах от 880 до 950 °С, а плотность – 8500 кг/м3. Он хорошо обрабатывается под давлением при различных температурных режимах. Кроме того, сплав латунь с различными компонентами практически не подвержен влиянию внешней среды, обладает высокой износоустойчивостью и высокой прочностью.

Латунные изделия имеют хорошие механические показатели. В отличие от меди, он более вязкий и ковкий, менее тугоплавкий, что весьма удобно для промышленной обработки. С понижением температуры среды латунные изделия не теряют свои пластичные свойства, что привлекательно для изготовления конструкционных материалов. Со временем поверхность состава может слегка потемнеть, однако это никак не влияет на характеристики материала. Чем больше содержание медной доли в латунном сплаве, тем выше его электро- и теплопроводность. Для предотвращения коррозии латунные детали обжигаются после обработки при пониженных температурах.

Металлы и сплавы – в буквальном смысле слова основа человеческой цивилизации. Чистые металлы не так уж часто применяются в народном хозяйстве, а вот сплавы используются повсеместно. Это не удивительно, так как сплав объединяет в себе свойства нескольких веществ в самой лучшей пропорции. Данная статья рассказывает о производстве и обработке расплава , подготовке материала, составе, свойствах и .

Структура и хим. состав латуни — вопрос весьма важный. Латунь – двух- или многокомпонентный твердый раствор – сплав, на основе и цинка. Известна латунь чрезвычайно давно, еще со временем Древнего Рима, и используется до сих пор. Свойства ее зависят от количественного состава.

Традиционный состав латуни – 70% меди и 30% цинка. Цинк повышает механические и технологические качества сплава, и при этом удешевляет его, поскольку является металлом более доступным по стоимости. На практике применение растворов с долей цинка большей чем 50% встречается редко.

Латунь отличается очень красивым золотистым цветом. Однако без защитного слоя – лака, например, довольно быстро темнеет. В довольно большом количестве случаев это свойство недостатком не считают.

Маркируется сплав в зависимости от состава. Обозначается латунь буквой «Л», затем следует цифра, указывающая на долю меди – 70, например. Если сплав легировался, то все добавки указываются по уменьшению их доли, а затем указывается и состав. Например, ЛАЖ60-1-1 означает, что в латуни 60% меди, и что сплав легирован алюминием – 1% , и железом – 1%.

О том, как горит латунь, и как происходит плавка материала дома, расскажет данный видеоролик:

Классификации по доле цинка

Классифицируют составы по доле цинка:

• если его содержание составляет 5–20%, латунь называют красной – томпак;
• если доля цинка колеблется в диапазоне 20–36%, сплав носит название желтая латунь;
• сплав с долей цинка в 48–50% называют техническим.

При производстве латуни более 50% цинка получают из переработки вторичного сырья, поэтому сплав можно отнести к довольно экологичной продукции.

Разделение по качеству дополнительных ингредиентов

Сплавы разделяют и по количеству, и качеству дополнительных ингредиентов.

Двухкомпонентные

Двухкомпонентные включают в себя только медь и цинк. Здесь на свойства сплава сильно влияет фазовый состав. Медь способна растворить не более 39% цинка. Причем при увеличении температуры растворимость уменьшается, образуется при этом только однофазный раствор – α-фаза. Такие сплавы называют α-латунями, они отличаются высокой пластичностью и достаточно прочны, если доля цинка достигает 30%.

При увеличении доли цинка часть металла уже не растворяется и формируется двухфазный раствор – α+β’-латунь. β’– фаза более твердая, но и более хрупкая, поэтому такой сплав прочнее, но пластичность теряет.

Эта особенность обуславливает и не совсем обычный метод обработки. Так, для холодной обработки – фигурные профили, проволока, используется только α-латунь, поскольку ее пластичность высока при низкой температуре, а в температурном диапазоне от +300 до +700 С резко падает, так что при нагреве деформировать латунь бесполезно. А вот α+β’-растворы обрабатывают именно при высокой температуре.

Многокомпонентные

Многокомпонентные в качестве добавок могут содержать:

• никель – увеличивает коррозийную стойкость;
• – уменьшает прочность, но совместно со свинцом придает антифрикционные свойства;
• свинец – не более 4%, уменьшает прочность, но облегчает механическую обработку. Такие латуни часто называют автоматными;
• железо – уменьшает рост зерен, что улучшает механические свойства сплава;
• – не больше, чем доля . Иначе сплав превращается в одну из разновидностей . Олово придает сплаву стойкость к действию морской воды, за что такая латунь и получила название морской;
• марганец – увеличивает стойкость к коррозии, способствует прочности.

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 , 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.

Изготовление листа

Обычная форма выпуска латуни – листы и проволока. В общем виде процесс происходит таким образом.

1. Слитки из плавильного цеха попадают в прокатный, где прогреваются в печи до температуры деформации –790–830 С.
2. На стане слитки деформируются до размеров и толщины заготовки.
3. Заготовка в виде рулона поступает на сварку, а затем подвергается двухстороннему фрезерованию.
4. Затем полуфабрикат возвращается в прокатный цех, где на трехклетьевом стане прокатки его прокатывают до получения заданной толщины листа.
5. Готовую полосу разрезают на мерные длины.
6. Листы отжигаются в камерных печах, а затем протравливаются в травильных ванных.
7. Материал вновь деформируют до конечной толщины и снова протравливают.

Про оборудование для литья латуни на заводе по ее изготовлению читайте ниже.

Необходимое оборудование и сырье

Так как медь – металл востребованный, то на производстве реализуются методы извлечения меди как из богатых, так и очень бедных руд. Так что сырьем может выступать практически любая руда, содержащая хоть какую-то долю металла.

Получение латуни – процесс многоэтапный и технологически сложный. Так что оборудование здесь включает как новейшие технологические линии, так и самые традиционные литейные инструменты.

• Для плавки латуни лучшим вариантом является индукционная канальная печь или тигельная электросопротивления. Это оборудование потребляет минимальное количество электроэнергии из расчета получения 1 кг сплава и позволяет добиться минимального перегрева металлов. Худшим выбором являются электродуговые печи.
• Для прогрева слитков перед деформацией используют методическую печь – здесь возможен прогрев от 650 до 1200 С.
• Стан горячей прокатки – рабочим модулем является рабочая клеть, в которой и осуществляется горячая прокатка. Оборудование можно использовать и для холодной прокатки листов и полос.
• Линия сварки – оборудование зависит от параметров заготовок и готовой продукции.
• Фрезеровочный стан – для двухстороннего фрезерования сварной полосы.
• Стан холодной прокатки – как правило, трехклетьевой. Для его обслуживания необходимы также тельфер – подает рулоны в стан, накопительный рольганг – с его помощью комплектуют партию из полос одной марки, и входной участок – разматыватель, отгибатель, правильная машина и так далее.

Кроме того, линия должна включать оборудование – от тележки до погрузочного крана, которое обеспечивает перемещение слитков, заготовок, рулонов и листов между технологическими узлами.

На стадии получения сплавов понадобится и механический инструмент:

• колокольчик – приспособление для очистки и дегазации сплавов, прекрасно подходит для ввода рафинирующих флюсов;
• шлаковик – инструмент для удаления шлака с поверхности сплава;
• разливочная ложка;
• двуручный ковш – приспособление для разливки цветных сплавов.

Производство латуни, а, вернее говоря, листов и проволоки, необходимых для изготовления готовой продукции – процесс технологически сложный и трудоемкий. Получить сплав, соответствующие требованиям ГОСТ, можно лишь на крупных предприятиях цветной металлургии.

В видео ниже представлено литье латуни в форму:

Латунь - сплав меди с цинком (от 5 до 45%). Латунь с содержанием от 5 до 20% цинка называется красной (томпаком), с содержанием 20-36% Zn - желтой. На практике редко используют латуни, в которых концентрация цинка превышает 45%.

Цинк более дешевый материал по сравнению с медью, поэтому его введение в сплав одновременно с повышением механических, технологических и антифрикационных свойств, приводит к снижению стоимости - латунь дешевле меди. Электропроводность и теплопроводность латуни ниже, чем меди.

Латунь - двойной и многокомпонентный медный сплав, с основным легирующим элементом - цинком. По сравнению с медью обладают более высокой прочностью и коррозионной стойкостью. Простые латуни обозначают буквой Л и цифрой, показывающей содержание меди в процентах. В специальных латунях после буквы Л пишут заглавную букву дополнительных легирующих элементов и через тире после содержания меди указывают содержание легирующих элементов в процентах. Латуни разделяют на литейные и деформируемые. Латуни, за исключением свинцовосодержащих, легко поддаются обработке давлением в холодном и горячем состоянии. Все латуни хорошо паяются твердыми и мягкими припоями.

Коррозионная стойкость латуней в атмосферных условиях оказывается средней между стойкостью элементов, образующих сплав, т.е. цинка и меди. Латунь, содержащая более 20% цинка, склонна к растрескиванию при вылеживании во влажной атмосфере (особенно, если присутствуют следы аммиака). Этот эффект часто называют «сезонное растрескивание». Наиболее заметен он в деформированных изделиях, поскольку коррозия распространяется по границам зерен. Для устранения этого явления после деформации латунь подвергают отжигу при 240 - 260 (°C).

Латуни обладают высокими технологическими свойствами и применяются в производстве различных мелких деталей, особенно там, где требуются хорошая обрабатываемость и формуемость. Из них получают хорошие отливки, так как латунь обладают хорошей текучестью и малой склонностью к ликвации. Латуни легко поддаются пластической деформации - основное их количество идет на изготовление катанных полуфабрикатов - листов, полос, лент, проволоки и разных профилей.

Обычно латуни делят на:

двухкомпонентные латуни («Простые»), состоящие только из меди, цинка и, в незначительных количествах, примесей.

Для двухкомпонентной латуни особое значение имеет фазовый состав сплава. Предел растворимости цинка в меди при комнатной температуре равен 39%. При повышении температуры он снижается и при 905 °C становится равным 32%. По этой причине латуни , содержащие цинка менее 39%, имеют однофазную структуру (a-фаза) твердого раствора цинка в меди. Их называют а-латунями. Если в расплав ввести больше цинка, то он не сможет полностью раствориться в меди, и после затвердевания возникнет вторая фаза - (b-фаза). b-фаза очень хрупка и тверда, поэтому двухфазные латуни имеют более высокую прочность и меньшую пластичность, чем однофазные.

При увеличении концентрации цинка до 30% возрастают одновременно и прочность, и пластичность. Затем пластичность уменьшается, вначале за счет усложнения твердого раствора, затем происходит резкое ее понижение, так как в структуре сплава появляется хрупкая b-фаза. Прочность увеличивается до концентрации цинка около 45%, а затем уменьшается так же резко, как и пластичность.

Большинство латуней хорошо обрабатывается давлением. Особенно пластичны однофазные латуни. Они деформируются при низких и при высоких температурах. Однако в интервале 300 - 700 (°C) существует зона хрупкости, поэтому при таких температурах латуни не деформируют.

Особенностью обработки латуней давлением является то, что для обработки в холодном состоянии (тонкие листы, проволока, калиброванные профили) используют a-латунь с содержанием цинка до 32%, так как она при комнатной температуре имеет высокую пластичность и малую прочность. При повышении температуры до 300-700 °C ее пластичность уменьшается, поэтому в горячем состоянии ее не обрабатывают. Для этой цели используют или b-латунь с большим содержанием цинка (до 39%), способную переходить при нагреве в двухфазное состояние a+b, либо (a+b)-латунь.

Марка латуни составляется из буквы «Л», указывающей тип сплава - латунь , и двузначной цифры, характеризующей среднее содержание меди. Например, марка Л80 - латунь , содержащая 80% Cu и 20% Zn.

многокомпонентные латуни («Специальные»)- кроме меди и цинка присутствуют дополнительные легирующие элементы

Количество марок многокомпонентных латуней больше, чем двухкомпонентных. Наименование специальной латуни отражает ее состав. Так, если она легирована железом и марганцем, то ее называют «Железомарганцевой», если алюминием - «Алюминиевой» и т.д.

Марку этих латуней составляют следующим образом: первой, как в простых латунях , ставится буква Л, вслед за ней - ряд букв, указывающих, какие легирующие элементы, кроме цинка, входят в эту латунь; затем через дефисы следуют цифры, первая из которых характеризует среднее содержание меди в процентах, а последующие - каждого из легирующих элементов в той же последовательности, как и в буквенной части марки. Порядок букв и цифр устанавливается по содержанию соответствующего элемента: сначала идет тот элемент, которого больше, а далее по нисходящей. Содержание цинка пределяется по разности от 100%. Например, марка ЛАЖМц66-6-3-2 расшифровывается так: латунь, в которой содержится 66% Cu, 6%A l, 3% Fe и 2% Mn. Цинка в ней 100-(66+6+3+2)=23%.

Основными легирующими элементами в многокомпонентных латунях являются алюминий, железо, марганец, свинец, кремний, никель. Они по-разному влияют на свойства латуней.

Марганец повышает прочность и коррозионную стойкость, особенно в сочетании с алюминием, оловом и железом.
Олово повышает прочность и сильно повышает сопротивление коррозии в морской воде. Латуни , содержащие олово, часто называют морскими латунями.
Никель повышает прочность и коррозионную стойкость в различных средах.
Свинец ухудшает механические свойства, но улучшает обрабатываемость резанием. Им легируют (1-2%) латуни , которые подвергаются механической обработке на станках-автоматах. Поэтому эти латуни называют автоматными.
Кремний ухудшает твердость, прочность. При совместном легировании кремнием и свинцом повышаются антифрикционные свойства латуни и она может служить заменителем более дорогих, например оловянных бронз, применяющихся в подшипниках скольжения.

Латуни по сравнению с бронзой обладают менее высокими прочностью, коррозионной стойкостью и антифрикционными свойствами. Они весьма стойки на воздухе, в морской воде, растворах большинства органических кислот, углекислых растворах.

Л96 Радиаторные и капиллярные трубки
Л90 Детали машин, приборов теплотехнической и химической аппаратуры, змеевики, сильфоны и др.
Л85 Детали машин, приборов теплотехнической и химической аппаратуры, змеевики, сильфоны и др.
Л80 Детали машин, приборов теплотехнической и химической аппаратуры, змеевики, сильфоны и др.
Л70 Гильзы химической аппаратуры
Л68 Штампованные изделия
Л63 Гайки, болты, детали автомобилей, конденсаторные трубы
Л60 Толстостенные патрубки, гайки, детали машин

ЛА77-2 Конденсаторные трубы морских судов
ЛАЖ60-1-1 Детали морских судов
ЛАН59-3-2 Детали химической аппаратуры, электромашин, морских судов
ЛЖМа59-1-1 Вкладыши подшипников, детали самолетов, морских судов
ЛН65-5 Манометрические и конденсаторные трубки
ЛМц58- 2 Гайки, болты, арматура, детали машин
ЛМцА57- 3-1 Детали морских и речных судов
Л090-1 Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры
Л070-1 То же
Л062-1 То же
Л060-1 Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры
ЛС63-3 Детали часов, втулки
ЛС74-3 То же
ЛС64-2 Полиграфические матрицы
ЛС60-1 Гайки, болты, зубчатые колеса, втулки
ЛС59-1
ЛС59-1В То же
ЛЖС58-1-1 Детали, изготовляемые резанием
ЛК80-3 Коррозионностойкие детали машин
ЛМш68-0,05 Конденсаторные трубы
ЛАМш77-2-0,05 То же
ЛОМш70-1-0,05 То же
ЛАНКМц75- 2- 2,5- 0,5- 0,5 Пружины, манометрические трубы

ЛЦ16К4 Детали арматуры
ЛЦ23А6ЖЗМц2 Массивные червячные винты, гайки нажимных винтов
ЛЦЗОАЗ Коррозионно-стойкие детали
ЛЦ40С Литые детали арматуры, втулки, сепараторы, подшипники
ЛЦ40МцЗЖ Детали ответственного назначения, работающие при температуре до 300 °С
ЛЦ25С2 Штуцера гидросистемы автомобилей

Латуни обладают сравнительно высокими механическими свойствами и удовлетворительной коррозионной устойчивостью и, будучи наиболее дешевыми из медных сплавов, имеют широкое распространение во многих отраслях машиностроения.

Латунь подразделяют на двойные и многокомпонентные. Двойные медно цинковые сплавы - простые или двойные латуни, многокомпонентные - специальные латуни. Двойные латуни, содержащие 88 - 97% меди, называют томпаком, а содержащие 79 - 80% меди - полутомпаком. Название специальных латуней дается по дополнительному легирующему элементу (кроме цинка), например, латунь, содержащую, кроме цинка, алюминий, называют алюминиевой латунью и т.п. По технологическому принципу различают деформируемые и литейные латуни.

Полуфабрикаты из деформируемых латуней изготовляют в следующих состояниях: мягкое (отожженные), полутвердое (обжатие 10-30%), твердое (обжатие более 30%) и особотвердое (обжатие боле 50%). Литейные латуни выплавляют как из первичных, так и из вторичных металлов (вторичные латуни).

В качестве дополнительных легирующих добавок в специальные латуни вводят алюминий, кремний, олово, никель, марганец, железо и свинец. Указанные добавки (кроме свинца) повышают коррозионную стойкость, прочность, жидкотекучесть, измельчают зерно латуни; свинец сильно улучшает обрабатываемость резанием.

Химический состав и назначение латуней, физические и механические свойства, виды полуфабрикатов приводятся в следующих таблицах:

Таблица 1. Химический состав в % и виды полуфабрикатов деформируемых простых латуней (по ГОСТ 1019-47)

Таблица 3. Химический состав в % и виды полуфабрикатов специальных латуней (по ГОСТ 1019-47)

Таблица 4. Основные физические, механические и технологические свойства специальных латуней

6. Механические свойства латунных лент (по ГОСТ 2208-49)

* По ГОСТ 4442-48.

Таблица 7. Механические свойства круглых, квадратных или шестигранных прутков из латуни (по ГОСТ 2060-60)

* По ГОСТ 529-41, ** По ГОСТ 2624-44, *** По ГОСТ 5685-51.

Таблица 10. Состав, механические свойства и назначение литейных латуней (по ГОСТ 1019-47)

Примечание:
Условные обозначения:
к - литье в кокиль,
з - литье в землю,
ц - центробежное литье.

Таблица 11. Физико - механические свойства литейных латуней

Таблица 12. Химический состав в % и маркировка вторичных латуней (по ГОСТ 1020-60)

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:

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.