Хімічний склад латуні: сплави, їх склади, види та відмінності

Латунь – це сплав на основі цинку і міді. Процентний вміст цинку в сплаві може бути 5 — 45%. Цинк, на відміну від міді, дешевше, саме тому введення його до складу не тільки підвищує технологічні, антифрикційні та механічні властивості сплаву, але ще і знижує її вартість.

Властивості латуні

Сплави латуні відмінно піддаються обробці тиском. Механічні показники досить високі, але ось задовільна стійкість до корозії. Якщо порівнювати особливості латуні з бронзою, то її антифрикційні властивості, стійкість до корозії, міцність нижче. Сплави не дуже стійкі в солоній воді, на повітрі, розчинах більшості органічних кислот і вуглекислих розчинах.

Латунь на відміну від міді має кращу стійкість до корозії. Але з підвищенням температури збільшується і швидкість корозії. Тим більше, помітний такий процес у виробах з тонкими стінками. Викликати корозію можуть: висока вологість, сліди сірчистого газу та аміаку в повітрі. Для запобігання такого явища вироби з цього складу після обробки піддають низькотемпературного випалу.

Майже всі сплави при зниженні температури не стають крихкими і залишаються еластичними, що дозволяє застосовувати їх в якості відмінного конструкційного матеріалу. Завдяки більш високому показнику температури рекристалізації, на відміну від міді, при підвищеній температурі повзучість латуні нижче. При температурі 300-600 з’являється властивість крихкості з-за того, що нерозчинні при низьких температурах додавання (наприклад: вісмут, свинець) створюють тендітні прошарку між кристалами. При збільшенні температури знижується ударна в’язкість. На відміну від міді властивості теплопровідності та електропровідності латуні гірше.

Склад латуні в процентному співвідношенні

Основні компоненти – цинк і мідь, використовуються у співвідношеннях 30% і 70% відповідно.

Більше 50% цинку, який застосовується при виготовленні латуні, робиться з вторинної переробки сміття. Технічні сплави латуні виконані на 47-50% цинку. За складом розрізняють альфа і бета-латуні:

• Двофазні склади складаються на 48-50% цинку і містять менше 5% свинцю.
• Однофазні альфа-склади мають близько 30% цинку.

Хімічний склад

Латунь виготовляють з міді і цинку. Найчастіше її порівнюють з бронзою, так як сплав латуні і бронзи об’єднує однаковий компонент – мідь. Латунь, за складом відрізняється від бронзи, має в якості другого компонента не олово, а цинк.

Цинк – це хімічний складовий елемент другорядної підгрупи другої групи четвертого періоду періодичної системи Менделєєва. При нормальних умовах досить крихкий перехідний матеріал яскраво-блакитного кольору (на відкритому повітрі покривається невеликим шаром оксиду цинку і темніє). У природі, як окремий метал, цинк не існує.

Мідь – це хімічний складовий елемент одинадцятої групи четвертого періоду періодичної системи Менделєєва. Це пластичний перехідний матеріал яскраво-золотистого кольору (при появі оксидного шару мідь стає червоно-жовтого кольору).

За рахунок цинку і міді (крім головного ?-розчину) з’являється цілий перелік електронних стадій типу ?, ?, ?. Як правило, склад латуні має ?- або ?+?’ фази:

• ?-фаза – стабільний матеріал з міді і цинку з гранецентрованої кристалічної мідної кубічної гратами.
• ?’-фаза – структурний матеріал на основі хімічного сполучення CuZn з співвідношенням 3/2 та елементарної і найпростішої осередком.

Залежність від термообробки:

• Якщо температура висока, то ?-фаза має хаотичне розташування атомів і збільшений обсяг однорідного складу. У цьому стані фаза стає досить пластичною, якщо температура менше 453-469 C, то атомна структура міді і цинку знаходить впорядкованість і вказується, як ?’.
• ?’є більш крихкою і жорсткою, ?-фаза має у складі електронне поєднання Cu5Zn8.

Склади з однією фазою відрізняються підвищеною пластичністю; ?’-фаза менш пластичний і більш міцна.

Поділ з урахуванням вмісту в сплаві цинку:

• Коли сплав латуні має в складі до 35% цинку, одночасно збільшуються і пластичність, твердість. Потім пластичність знижується, на початку через ущільнення ? – жорсткого складу. Після відбувається моментальне її зниження, це пояснюється знаходженням у складі тендітної ?’-фази. Потім твердість підвищується до рівня кількості цинку не більше 40%. Потім різко знижується.
• Багато склади відмінно піддаються обробці під тиском. Однофазний складу особливо характеризується своєю пластичністю. Латуні змінюють структуру при знижених і підвищених температурах. Хоча в умовах температури 400-700 C з’являється «тендітна зона». Деформація при цих температурних умовах не відбувається.
• Двофазні сплави досить еластичні при нагріванні більше температури фази ?’-перетворення (вище 700 C). Для збільшення хімічної стійкості і технічних характеристик у них часто додають додаткові компоненти, наприклад: марганець, алюміній, кремній, нікель і так далі.

Виробництво латуні

Латунь відмінно піддається куванню, податливо деформується, досить в’язка, приймає різні форми під ударом молотка, штампується в різні деталі або розтягується в дріт. Сплав щодо податливо відливається і плавиться в умовах температури менше плавлення міді.

Процес виготовлення виконується:

• В тиглях, зроблених з огнеустойчивой глини. Тиглі розігріваються в полум’яних або шахтних печах.
• У відбивних печах.

Під час змішування цинку і міді складу відливають у заздалегідь приготовлені піщані форми. Деяка частина цинку випаровується, що необхідно пам’ятати під час формування сплаву металу.

Похідні латуні

Томпак – вид деформованого сплаву. Має у складі цинк і мідь на 2%-13% і 87-98% відповідно.

Томпак відрізняється: