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:
- зниженою силою тертя;
- стійкістю до іржі;
- високою еластичністю.
Сполуки міді, що складаються на 11-22% цинку, називаються полутомпаками.
Томпак відмінно піддається зварці з нержавійкою та іншими благородними металами. Томпак застосовують для виготовлення комбінованого складу латуні і сталі. Завдяки золотистого кольору з томпаку роблять фурнітури, різні медалі і художні вироби. Томпак відмінно піддається емалювання, золоченню і обробці тиском у знижених і підвищених режимах температури.
Латунь ливарна – використовується для виготовлення фасонних виробів та напівфабрикатів з допомогою лиття. Має 51-80% міді. У ролі додаткових елементів застосовують: алюміній, кремній, марганець, залізо, свинець і олово. Основні відмінності:
- має стійкість до тертя з іншими елементами;
- знижена схильність до розпаду елементів;
- не іржавіє;
- проста в обігу за рахунок рідкої консистенції;
- чудові механічні показники.
Найчастіше ливарну латунь застосовують для масового виготовлення:
- черв’ячних гвинтів;
- штуцерів;
- елементів арматури;
- деталей, стійких до корозії;
- гайок затискних болтів;
- сепараторів;
- втулок;
- деталей, які експлуатуються при температурі вище 250C;
- підшипників.
Автоматна латунь — це свинцева різновид сплаву. Має такий склад:
- 24,3-42,8% – цинк;
- 56-76% – мідь;
- 0,4-0,9% – свинець.
Додавання свинцю при механічній обробці сприяє появі сипучої і короткої стружки, що знижує знос розділяє механізму і дає можливість застосовувати швидкісну обробку деталей.
Механічні характеристики автоматної латуні безпосередньо залежать від її агрегатного стану та компонентів:
- нагартованное;
- м’яке.
Цей вид сплаву виготовляється у формі:
- смуг;
- стрічок;
- листів;
- прутків.
При цьому з листів роблять:
- деталі для годин;
- болти;
- гайки та інші предмети масового виробництва.
Як можна відрізнити сплав латуні від бронзи
Відрізнити латунь від бронзи і, крім цього, дізнатися точний склад можна лише в хімічній лабораторії (наприклад, з допомогою спектроскопічного аналізу). На жаль, в домашніх умовах (тим більше, якщо не можна робити подряпини або якось ще деформувати виріб) спектр можливостей досить обмежений. Однак існує алгоритм, який показує нехай і не дуже точні, але все ж результати.
Вам будуть необхідні:
- калькулятор;
- точні ваги;
- прозора ємність з водою;
- зразки латуні і бронзи зі сколами;
- мікроскоп або сильна лупа.
Почніть зі зорового аналізу. Потрібно ретельно почистити виріб і помістити під сонячне освітлення. Зазвичай бронза темнішим латуні, при цьому, якщо розглядати колір, то бронза переходить в «червоний» спектр (від рудого до бурого), а латунь в «жовтий», іноді навіть до білого. Але даний спосіб не дуже неточний, тому перейдіть до другого кроку.
Зробіть аналіз складу на щільність. Буде необхідна прозора ємність з водою і точні ваги. Опустивши виріб у воду, дізнаємося обсяг, потім визначаємо масу. Щільність — це співвідношення маси предмета до його об’єму, переводимо в кг/ куб. м. Найчастіше бронза щільніше латуні, при цьому лінія поділу знаходиться на показниках 8700 кг/куб. м. Отже, 8400-8700 кг/куб. м – скоріше всього, латунь. 8750-8900 – скоріше всього, бронза.
І в кінці, структура складу. Потрібно сказати, що тут потрібні зразки – предмети, де в складі можна точно визначити і латунь, бронзу, причому зразки зобов’язані мати сколи.
Для аналізу будуть необхідні сильна лупа або мікроскоп. Аналіз відбувається розміщенням в полі видимості одночасно зразка і предмета аналізу. На що потрібно звернути увагу? На структуру складу – а саме, його зерно. Зазвичай бронза має більш грубе і крупне зерно, на відміну від латуні.