Латунь мягкая или твердая

Лату́нь — двойной или многокомпонентный сплав на основе меди, где основным легирующим компонентом является цинк, иногда с добавлением олова (меньшим, чем цинка, иначе получится традиционная оловянная бронза), никеля, свинца, марганца, железа и других элементов. По металлургической классификации к бронзам не относится.

Содержание

История и происхождение названия [ править | править код ]

Несмотря на то, что цинк как химический элемент был открыт только в XVI веке, латунь была известна ещё до нашей эры [1] [2] . Моссинойки получали её, сплавляя медь с галмеем [3] , то есть с цинковой рудой. В Англии латунь была впервые получена путём сплавления меди с металлическим цинком, этот метод 13 июля 1781 года запатентовал Джеймс Эмерсон (британский патент № 1297) [4] [5] . В XIX веке в Западной Европе и России латунь использовали в качестве поддельного золота.

Во времена Августа в Риме латунь называлась орихалк (лат. aurichalcum — буквально «златомедь»), из неё чеканились сестерции и дупондии. Орихалк получил название от цвета сплава, похожего на цвет золота. Однако в самой Римской империи до завоевания Британии в I веке н. э. латунь не производилась, поскольку у римлян не было доступа к источникам цинка (которые появились и стали разрабатываться только после образования провинции Британия в составе империи), до этого цинк мог только ввозиться эллинскими и римскими торговцами, собственной его добычи в континентальной Европе и Средиземноморье не было [6] .

Общая мировая потребность в цинке для изготовления латуни составляет в настоящее время около 2,1 млн т. При этом в производстве используется 1 млн т. первичного цинка, 600 тыс. т. цинка, полученного из отходов собственного производства, и 0,5 млн т вторичного сырья [ источник не указан 538 дней ] . Таким образом, более 50 % цинка, используемого в производстве латуни, получают из отходов. Технические латуни содержат обычно до 48-50 % цинка. В зависимости от содержания цинка различают альфа-латуни и альфа+бета-латуни. Однофазные альфа-латуни (до 35 % цинка) хорошо деформируются в горячем и холодном состояниях. В свою очередь двухфазные альфа+бета-латуни (до 47- 50 % цинка) малопластичны в холодном состоянии. Их обычно подвергают горячей обработке давлением при температурах, соответствующих области альфа- или альфа+бета-фаз. По сравнению с альфа-латунью двухфазные латуни обладают большей прочностью и износостойкостью при меньшей пластичности. Двойные латуни нередко легируют алюминием, железом, магнием, свинцом или другими элементами. Такие латуни называют специальными или многокомпонентными. Легирующие элементы (кроме свинца) увеличивают прочность (твёрдость), но уменьшают пластичность латуни. Содержание в латуни свинца (до 4 %) облегчает обработку резанием и улучшает антифрикционные свойства. Алюминий, цинк, кремний и никель увеличивают коррозионную стойкость латуни. Добавление в латунь железа, никеля и магния повышает её прочность.

Физические свойства [ править | править код ]

• Плотность — 8500—8700 кг/м³.
• Удельная теплоёмкость при 20 °C — 0,377 кДж·кг −1 ·K −1 .
• Удельное электрическое сопротивление — (0,07-0,08)⋅10 −6 Ом·м .
• Не является ферромагнетиком
• Температура плавления латуни в зависимости от состава достигает 880—950 °C. С увеличением содержания цинка температура плавления понижается. Латунь достаточно хорошо сваривается различными видами сварки, в том числе газовой и дуговой в среде защитных газов, и прокатывается. Технологии сварки латуни описаны в соответствующей литературе. Хотя поверхность латуни, если не покрыта лаком, чернеет на воздухе, но в массе она лучше сопротивляется действию атмосферы, чем медь. Имеет жёлтый цвет и отлично полируется.
• Висмут и свинец имеют вредное влияние на латунь, так как уменьшают способность к деформации в горячем состоянии. Тем не менее легирование свинцом применяют для получения сыпучей стружки, что облегчает её резку [7] .

Диаграмма состояния Cu — Zn [ править | править код ]

Медь с цинком образуют кроме основного α-раствора ряд фаз электронного типа β, γ, ε. Наиболее часто структура латуней состоит из α- или α+β’- фаз: α-фаза — твёрдый раствор цинка в меди с кристаллической решёткой меди ГЦК, а β’-фаза — упорядоченный твёрдый раствор на базе химического соединения CuZn с электронной концентрацией 3/2 и примитивной элементарной ячейкой.

При высоких температурах β-фаза имеет неупорядоченное расположение ([ОЦК]) атомов и широкую область гомогенности. В этом состоянии β-фаза пластична. При температуре ниже 454—468 °C расположение атомов меди и цинка в этой фазе становится упорядоченным, и она обозначается β’. Фаза β’ в отличие от β-фазы является более твёрдой и хрупкой; γ-фаза представляет собой электронное соединение Cu₅Zn₈.

Однофазные латуни характеризуются высокой пластичностью; β’-фаза очень хрупкая и твёрдая, поэтому двухфазные латуни имеют более высокую прочность и меньшую пластичность, чем однофазные.

Содержание цинка в меди оказывает влияние на механические свойства отожжённых латуней.

При содержании цинка до 30 % возрастают одновременно и прочность, и пластичность. Затем пластичность уменьшается, вначале за счёт усложнения α — твёрдого раствора, а затем происходит резкое её понижение в связи с появлением в структуре хрупкой β’-фазы. Прочность увеличивается до содержания 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 температур 300—700 °C существует зона хрупкости, поэтому при таких температурах латуни не деформируют.

Двухфазные латуни пластичны при нагреве выше температуры β’-превращения, особенно выше 700 °C, когда их структура становится однофазной (β-фаза). Для повышения механических свойств и химической стойкости латуней в них часто вводят легирующие элементы: алюминий (Al), никель (Ni), марганец (Mn), кремний (Si) и т. д.

Порядок маркировки [ править | править код ]

Принята следующая маркировка. Латунный сплав обозначают буквой «Л», после чего следуют буквы основных элементов, образующих сплав. В марках деформируемых латуней первые две цифры после буквы «Л» указывают среднее содержание меди в процентах. Например, Л70 — латунь, содержащая 70 % Cu. В случае легированных деформируемых латуней указывают ещё буквы и цифры, обозначающие название и количество легирующего элемента, ЛАЖ60-1-1 означает латунь с 60 % Cu, легированную алюминием (А) в количестве 1 % и железом (Ж) в количестве 1 %. Содержание Zn определяется по разности от 100 %. В литейных латунях среднее содержание компонентов сплава в процентах ставится сразу после буквы, обозначающей его название. Например, латунь ЛЦ40Мц1,5 содержит 40 % цинка (Ц) и 1,5 % марганца (Мц).

Доставка по всей России

Самые низкие цены

Латунь Л63

Л63 — двухкомпонентный сплав меди и цинка, с содержанием Cu 62-65% и Zn – 34,22-37,5 %, до 0,5% в нём составляют примеси. Это одна из самых ходовых латуней, в виду большого содержания Zn, хороших механических показателей и низкой стоимости, по сравнению со сплавами, содержащими больше Cu. Кроме того он имеет эстетическую ценность, изделия из него хорошо полируются и могут быть использованы в качестве элементов дизайна или в ремесленном деле. Купить латунь вы можете на нашем сайте в разделе латунный прокат.

Сплав Л63 предназначен для обработки давлением, хорошо обрабатывается в холодном состоянии, а также может обрабатываться на станках. Тем не менее для обработки резанием на фрезерных, токарных и прочих станках эффективнее применять автоматный сплав ЛС59-1. Позже мы вернёмся к этой теме подробнее.

Фазовое состояние вещества в сплаве Л63

Сплавы бывают однофазными и двухфазными. Двухкомпонентные сплавы, в том числе Л63 в основном относятся к однофазным структурам. При появлении второй фазы, механические показатели изделий падают: повышается хрупкость, твёрдость, уменьшается пластичность изделий. По этой причине двухфазные латуни a+b плохо поддаются обработке давлением. Однофазные сплавы также хорошо обрабатываются давлением, как и отливаются в слитки. Л63 — содержит малое количество вещества в b-фазе, поэтому хорошо поддаётся обработке давлением: прокатке, глубокой вытяжке, чеканке, волочению, изгибу без серьёзных последствий, при соблюдении режима обработки.

Из этого сплава выпускаются:

• Лента Л63
• Плита Л63
• Труба Л63
• Проволока Л63
• Круг Л63
• Лист Л63
• Пруток Л63

По ГОСТ 15527 также выпускаются заготовки Л63А с антимагнитными свойствами. Сплав пригоден для литья, но имеет ограничения по обработке резанием и обработки на станках.

Коррозионная стойкость

Все латуни обладают повышенными антикоррозионными свойствами по сравнению с чистой медью, но имеют меньшую тепло и электропроводность.

Латунь Л63 хорошо проявляет антикоррозионные свойства при следующих условиях:

• в воздушной среде, в том числе при морском климате,
• в пресной воде,
• в малоподвижной морской воде,
• в среде сухих газов-галогенов,
• в сухом паре,
• в антифризах, спиртах, фрионах.

Однако, здесь всё же имеется ряд ограничений. Сплав Л63 теряет в стойкости к коррозии после обработки резанием, или обработки на станках. Это связано с нарушениями кристаллической структуры состава сплава и остатком напряжения металла. Катализирующими процесс коррозионного растрескивания факторами являются: избыток влаги, высокая температура, наличие в атмосфере сернистых газов и аммиака. Чтобы предотвратить растрескивание все изделия из Л63 рекомендуется подвергать отжигу в низком температурном режиме.

Все латуни обладают ограничениями по коррозийной стойкости:

• при контакте с жирными кислотами,
• в рудничных водах,
• при контакте с хлоридами и окислительными растворами,
• во влажных насыщенных парах, при большом давлении,
• при контакте с сероводородом
• и минеральными кислотами.

Наиболее подвержены коррозийному растрескиванию и другим проявлениям окислительных процессов изделия из тонких листов: баки, цистерны, тонкостенные трубы. Тем не менее при грамотной эксплуатации латунные тонкостенные изделия применимы во многих областях промышленности.

Полуфабрикаты из латуни Л63. Применение

Л63, как уже было сказано ранее наиболее широко применяется во всех областях промышленности.

Проволока из этого сплава выпускается в мягком, полутвёрдом и твёрдом состоянии. Её применяют для изготовления заклёпок, в виду хорошей пластичности этого материала, её используют в качестве припоя, из проволоки повышенной точности производят электроды для электроэрозионных станков.

Трубы Л63 поступают в холоднодеформированном или прессованном виде и широко применяются повсеместно, в частности в качестве труб для бойлеров.

Широкий спектр листового металлопроката выпускается из сплава Л63. Сплав обладает высокими показателями пластичности и прочности, по сравнению с Cu. Но наилучшие показатели в этом плане даёт сплав Л68.

Прутки Л63 поставляются массово, в твёрдом, полутвёрдом, твёрдом состоянии, или прессованные, диаметром от 3-ёх до 180 мм. Среди прочих двухкомпонентных латуней, этот сплав выделяется высочайшей прочностью на срез, высоким удельным сопротивлением и отличной обрабатываемостью. По ударной вязкости Л63 уступает сплавам с 68% содержания меди, но значительно превосходит многокомпонентные сплавы. По прочности на срез Л63 уступает Л59-1. Теплопроводность и электропроводность сплава с 63 % Cu относительно невелика.

Применение

Л63 эффективнее всего применять на производстве деталей, выполняемых путём деформирования, с высокими требованиями к коррозионной стойкости. Из него производят трубы бойлерные, цистерны, ленты радиаторные, электроды, проволоку для припоев, муфты и заклёпки, декоративные элементы в дизайне и архитектуре и другие изделия.

Л63 подходит для литья и обработки на станках. При одинаковых условиях, он проявляет большую прочность по сравнению с ЛС59-1, при наличии надрезов, на изделиях под нагрузкой, хотя и уступает последнему по обрабатываемости резанием.

Что называют медью и латунью

Первое отличие меди от латуни в том, что медь — металл, элемент Таблицы химических элементов, простое вещество, а латунь — это сплав двух металлов – меди и цинка или строго по научному – твердый медно-цинковый раствор. В простых латунях цинк единственная добавка в медь или единственный легирующий элемент. В сложных латунях добавляют к медно-цинковому раствору другие элементы – железо, никель, олово, мышьяк, алюминий. Их количество в разы меньше количества цинка, что отличает латунь от другой группы медных сплавов — бронз. Как малая щепотка специй меняет вкус блюда, так и небольшие добавки 1-2% третьих элементов в медно-цинковый раствор оказывают сильное влияние на свойства латуней: прочность, пластичность. коррозионную стойкость и технологичность.

Зачем в медь добавили цинк и почему не отливают цинковые статуи

Медь сплавляют с цинком чтобы получить сплавы со свойствами, которых нет у меди и цинка по-отдельности. Медь — хороший проводник тепла и электрического тока. Медь пластична, тянется, штампуется. Медные провода, медные трубки для холодильников, нагревателей или кондиционеров, медная посуда полностью реализуют свойства меди как тепло и электропроводность, так и высокую пластичность. Коррозионная стойкость и химическая инертность к бытовым растворам позволяют выпускать медную посуду, сковородки, кастрюли. Но обратная сторона свойств меди – она имеет недостаточную прочность, твердость, коррозионную стойкость при высокой стоимости для широкого применения в технике как конструкционный материал. Пять тысяч лет люди модифицируют медь, добавляя другие металлы в расплав для измерения ее свойств.

Цинк имеет еще более низкую прочность, чем медь. В отличии от меди он чрезвычайно хрупкий в литом состоянии — относительное удлинение литого цинка δ =0,5-1%, несмотря на низкую стоимость и хорошие литейные свойства из цинка не отливают памятники. После холодной прокатки или вытяжки проволоки пластичность цинка резко увеличивается до δ =25-60%. Цинк используют как защитное антикоррозионное покрытие. Оксидная пленка образуется на поверхности цинка и защищает металл от коррозии.

Сплав меди с цинком создает новый конструкционный материал — латуни, которые превосходят своих родителей по прочности, технологичности, сохраняя высокую коррозионную стойкость и пластичность.

Новые свойства латуни по сравнению с медью

Легирование меди цинком и другими металлами создало 12 марок литейных латуней и 34 марки деформируемых латуней, которые можно штамповать, ковать и протягивать. На вопрос чем латунь отличается от меди, хочется уточнить, а про какую латунь спрашиваете? Томпаки – латуни Л96 и Л90 с высоким содержанием меди мало отличаются от меди. Они красного цвета, хорошо штампуются, прочнее меди на 2-3% при потери пластичности. Томпаки легко спутать с медью.

Увеличение процентного содержания цинка придает латуни желтый цвет, увеличивает прочность сплава. Латуни с содержанием цинка около 30% — Л68, Л70 выигрывают у меди по прочности в полтора раза и по пластичности на 15%.

Добавьте немного свинца в медно цинковый сплав – и вы получите новый вид латуни — свинцовую. С вероятностью 99% ваш смеситель в кухне или ванной сделан из свинцовой латуни. Она спрятана под слоем блестящего хрома или матового никеля. Выкрутите вентили из смесителя и загляните внутрь, увидите желтую латунь. Свинцовая латунь не только приносит удовольствие любителям водных процедур, но ее любят токаря за хорошую обрабатываемость на станках и называют ласково — «сыпучка». Свинцовая латунь не дает витой стружки при обтачивании или сверлении. Ее стружка сыпется из-под резца как золотой песок. Отличие меди от латуни в том, что медь — вязкий и мягкий материал, что создает затруднения при механической обработке.

Если нужно сделать судовой колокол, то не обойтись без добавки в медно-цинковый раствор олова. Олово обеспечивает оловяным латуням стойкость к морской воде и прочность для долгого использования.

Алюминиевая латунь ЛА85-0.5 — материал для украшений. Пол-процента алюминия придают этой латуни золотой блеск, а высокая пластичность дает возможность изготавливать тончайшую проволоку и ленту для бижутерии, украшений и воинских знаков различия. На латунях Л62 и Л68 будущие ювелиры изучают секреты мастерства. Технологические и механические свойство этих латуней близки к сплаву золота 583 пробы, а стоимость несоизмеримо ниже.

Как отличить медь от латуни

Самый надежный и правильный способ отличить медь от латуни – сделать химический анализ. Менее надежный – по цвету. Медь всегда имеет красный цвет, а латунь – желтая кроме двух случаев. Марки латуни с высоким содержанием меди Л96 и Л90 – красного цвета. Малое количество цинка — 4% и 10% соответственно, не дают медно-цинковому сплаву пожелтеть. Такие сплавы имеют отдельное название «томпак». Второй случай покраснения латуни менее известен неспециалисту. Желтые латуни с высоким содержанием цинка подвержены особому виду коррозии —- обесцинкованию. Коррозионная среда вымывает цинк из латуни и повышает концентрацию меди. Поверхность латунных полуфабрикатов теряет желтую окраску с потерей цинка. Тут поможет определиться напильник, шабер или любой инструмент, которым зачищают поверхность латуни, чтобы добраться до желтого металла, который спрятан под корродированной поверхностью.