Латуни по сравнению с металлом



Латунь

Латунь представляет собой сплав на основе металлов: меди и цинка. Содержание цинка в сплаве может быть от 5 до 45%. Цинк дешевле, по сравнению с медью, по этой причине введение его в сплав не только улучшает механические, антифрикционные и технологические свойства, а ещё и снижает стоимость латуни.

Латунь можно назвать самым диковинным сплавом древности. В Римской империи производство сплава началось в I веке до нашей эры. Среди драгоценных металлов латунь занимала третье место после серебра и золота. На Востоке о сплаве известно с VIII века. Источником меди, свинца и серебра считается рудник Анарак, который находится в северном Иране. Есть данные об использовании латунных сплавов в VIII-IX столетиях на Северо-Западном Кавказе. По «шелковому пути» жители Северного Кавказа могли купить латунь из Малой Азии. В Англии в 1781 году латунь была изготовлена при сплавлении меди с цинком.

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

Существует также классификация по количеству цинка в сплаве:

• 5-20% цинка – красная латунь (томпак);
• 20-36% цинка – желтая латунь.

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.

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).

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.

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.

Источник

КАК ОТЛИЧИТЬ МЕДЬ ОТ ЛАТУНИ: СРАВНЕНИЕ И РАЗНИЦА

Медь и латунь давно зарекомендовали себя как одни из самых популярных материалов, используемых в различных областях от промышленности до бытового использования. Высокая востребованность и некоторое сходство влечет за собой необходимость учета ряда нюансов, одним из которых как раз является разница меди и латуни между собой и сравнение по ряду качеств. Разобраться в отличиях меди и латуни можно путем рассмотрения каждого металла и присущих ему качеств.

СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ

НЕМНОГО О МЕДИ

По своей сути медь является соединением кристаллов серебра, кальция, золота, свинца и никеля. Такое сочетание является основополагающим в приобретении тех или иных свойств.

Физические свойства меди:

• Высокий показатель мягкости;
• Высокий уровень пластичности;
• Хорошая тягучесть;
• Высокие электро — и теплопроводимость.

Химические свойства меди

• Невысокие показатели окисляемости, в случае использования в стандартных условиях;
• Возможность вступления в реакцию с галогенами, селеном и серой;
• Азот, водород и углерод не являются реакционерами при вступлении в контакт с медью;
• Растворяется в концентрате азотной кислоты, в то время, как разбавленные серная и соляная кислоты к реакции не приводят.

Области применения меди

• Электротехника. Низкое удельное сопротивление, допускает применение меди в изготовлении силовых и других типов кабелей, проводов и проводников различного направления. Необходимо учитывать, что наличие дополнительных примесей, способно значительно снижать электропроводимость металла;
• Устройства связанные с теплообменом. Хорошая теплопроводимость меди делает ее целесообразной при изготовлении радиаторов охлаждения, системах кондиционирования и отопления, компьютерных системах и тепловых трубках;
• Трубопроизводство. Высокие показатели механической прочности и удобство обработки, делает медь популярным материалом в производстве бесшовных труб круглого сечения;
• Изготовление посуды. Наиболее часто медь используется в качестве материала для изготовления декоративной посуды и емкостей для хранения продуктов;
• Украшения. Красивый оттенок меди и экологичность делают ее привлекательным материалом для производства бижутерии;
• Строительство. Благодаря высоким антикоррозийным свойствам, медь с успехом используется как основной материал кровли жилых домов;
• В качестве лигатурного связующего при работе с другими металлами;
• Медицина. В медицине медь используют как составляющий компонент некоторых мазей и капель;
• Пиротехнические устройства.

Преимущества меди

• Высокие антикоррозийные свойства;
• Эстетически привлекательный внешний вид;
• Высокая теплопроводимость;
• Хорошие показатели гибкости и пластичности с сохранением прочности;
• Сопротивляемость низкого уровня.

Недостатки

Высокая цена. Основным(условным) недостатком меди можно считать достаточно высокую стоимость материала.

НЕМНОГО О ЛАТУНИ

Латунь представляет собой сплав меди и цинка. Процентное содержание цинка может варьироваться от 5 до 45%. В отдельных случаях процент цинкового содержимого может несколько превышать 45%- й показатель. Цинк в латуни призван улучшить качество металла, при этом значительно снизив его стоимость по сравнению с исходным материалом — медью.

Латунь по своему составу выделяет две основные группы:

• Двухкомпонентные. Состоят из двух составляющих-меди и цинка. Причем последний является основным связывающим компонентом и составляет обычно от 30 до 50%. Двухкомпонентные латуни имеющие в своем составе до 97 процентов меди, называют красными. Второе их название «томпак». Латунь с процентным содержанием меди не превышающим 35, называют желтой;
• Многокомпонентные. Сплавы, включающие в свой состав несколько лигатурных добавок. Чаще всего в качестве усилителей используются марганец, олово, никель, свинец и кремний.

Маркировка латуневого сплава напрямую зависит от типа и процентного содержания составляющих. Так, двухкомпонентные латуни маркируются буквенными и цифровыми обозначениями, где Л-обозначает материал, а последующие цифры говорят о процентном содержании меди. Многокомпонентные сплавы имеют более сложную маркировку, но суть остается такой же, как и у простой латуни.

Основные свойства латуни

• Легкость в обработке под давлением;
• Хорошие показатели антикоррозийной устойчивости;
• Высокие температуры, агрессивные среды, воздействие сернистого газа увеличивают риск появления коррозии;
• При понижении температур повышается пластичность, при этом прочность не уменьшается;
• При воздействии температур от 200 до 600 градусов хрупкость повышается в значительной мере;
• Хорошие антифрикционные качества;
• Хорошая возможность сваривания с другими металлами.

Области использования сплава латуни

• Изготовление втулок и прочих переходных деталей;
• Производство комплектующих моторных агрегатов;
• Сантехническое оборудование и аксессуары;
• Элементы декорирования различной направленности;
• Судостроение;
• Армейские нужды.

Преимущества латуни

В сравнении латуни с медью имеются общие свойства и характеристики:

• Легкость в обработке и полировке;
• Эстетичный внешний вид;
• Лояльность томпака при сваривании с другими металлами;
• Высокие антифрикционные свойства.

И все же: как отличить медь от латуни? Существует множество показателей, по которым можно увидеть, чем отличается медь от латуни, такие как разница в температуре, цвету, твердости и т.д.

ОТЛИЧИЕ МЕДИ И ЛАТУНИ ПО ТЕМПЕРАТУРЕ ПЛАВЛЕНИЯ

Основная разница между медью и латунью в вопросе температурного режима заключается в том, что медь подвергается плавлению при температуре в 1082 градусов, в то время, как большая часть сплавов латуни расплавляется при 880-1000 C. Стоит учитывать, что температура плавления обоих материалов как показатель различия может считаться условным, в связи с тем, что температурные показатели плавления латуни изменяются(возрастают и уменьшаются)в зависимости от добавок, входящих в состав сплава. Добиться подобных условий в домашних условиях практически не возможно. В связи с этим, для проведения идентификации при помощи высокой температуры, можно использовать метод нагревания газовой горелкой. При достижении 600Cотметки, на поверхности сплава латуни появится бледно-пепельный налет оксида цинка.

РАЗНИЦА МЕДИ И ЛАТУНИ ПО УДЕЛЬНОМУ ВЕСУ И ПЛОТНОСТИ

Сплав латуни в сравнении с медью имеет меньшую плотность, а следовательно и удельный вес будет меньше, чем у меди. Определить, что тяжелее: медь или латунь в случае, если речь идет о небольшом объеме, без использования весов будет достаточно проблематично.

Определение типа материала при помощи весов

• Определить плотность. Данная характеристика имеет фиксированные значения и соответствует 8.96 г/см3для меди и 8.73г/см3для латуни;
• Подбор необходимого оборудования. Таким оборудованием станут: пружинные весы, рулетка, калькулятор и емкость с водой цилиндрической формы;
• Определение массы путем взвешивания;
• Масса переводится в граммовую единицу измерения;
• Расчет объема в кубических сантиметрах. Для образцов правильной формы необходимо произвести измерения длинны, ширины и высоты, и произвести умножение значений. Для объектов неправильной формы расчет производится при помощи погружения в жидкость и расчета вытесненного объема;
• Расчет плотности по полученным данным. Для данного действия масса и объем переводятся в необходимые размерности и делятся между собой.

Полученные результаты сравниваются со стандартными показателями и становятся определяющим того, каким именно материалом является образец.

КАК ОТЛИЧИТЬ МЕДЬ ОТ ЛАТУНИ ПО ЦВЕТУ

• В случае образования на металле налета патины, его необходимо подвергнуть чистке при помощи не агрессивных бытовых химических средств, или методом полировки;
• Объект помещается в источник яркого белого освещения, в качестве которого может выступать флуоресцентная лампа;
• В качестве аналитического образца для облегчения определения меди и латуни по цвету можно использовать отполированную медную монету в 50 копеек 1997-2006 годов выпуска. Медь с отсутствием примесей имеет красновато-коричневый оттенок;
• Латунь имеет более желтый оттенок по сравнению с медью. Стоит учитывать, что встречаются образцы латуни с высоким содержанием цинковых примесей. Такой сплав будет иметь светло-золотой или серый оттенок.

Стоит учитывать, что данный способ отличия меди от латуни не всегда может быть доподлинным. Так, например, сплав, имеющий в своем составе до 85% медной составляющей, отличить от чистого металла будет возможно только по едва заметному желтоватому оттенку, в то время, как основной цвет будет аналогичен цветовой гамме меди.

КАК ОТЛИЧИТЬ МЕДЬ ОТ ЛАТУНИ ПО ЗВУКУ

Данный критерий целесообразно применять к достаточно большим по размеру образцам меди и латуни. В противном случае необходимости использования вспомогательного оборудования избежать не удастся. При использовании звукового восприятия, необходимо знать, что глухой звук характерен для низкой плотности, а звонкий — для более высокой:

• Медные образцы, обладающие большей мягкостью и низкой плотностью воспроизводят более глухие, низкокачественные звуки;
• Латунь в отличие от меди дает высокий, звенящий звук с тенденцией к нарастанию.

РАЗНИЦА В ТВЕРДОСТИ

Для подобного способа сравнения меди и латуни подойдут предметы, допустимые для изгиба и нанесения вмятин:

• Медь, как более чистый материал обладает большей пластичностью и возможностью деформироваться без нарушения целостности;
• Латунь, являющаяся сплавом меди и усиливающих добавок, имеет низкую пластичность и более высокие показатели прочности и хрупкости в сравнении с медью, в связи с чем при попытке деформации, окажет большую сопротивляемость и может лопнуть.

КАК ОТЛИЧИТЬ МЕДЬ ОТ ЛАТУНИ ПО МАРКИРОВКЕ

Различие меди и латуни по маркировке возможно в случае ее сохранения. Для идентификации можно использовать маркировочную таблицу.

Отдельно стоит выделить маркировочные обозначения несколько устаревшего образца:

• МО. Бескислородная марка, используемая в электронике;
• М1. Раскисленный металл с повышенными антикоррозийными свойствами.

ОТЛИЧИЕ МЕДИ И ЛАТУНИ ПО СТРУЖКЕ

Для подобного сравнения необходимо наличие станка по металлу или дрель с насадкой большого диаметра:

• Медь. Отличается витееватой формой, длинной без зазубрин спиралью и хорошей пластичностью (Рисунок 1);
• Латунь. Как твердый и хрупкий материал дает рассыпчатую игольчатую стружку без четкого витка (Рисунок 2).

АНАЛИЗ МЕДИ И ЛАТУНИ КИСЛОТОЙ

Для метода используется соляная кислота, позволяющая провести идентификацию в случаях, когда другие способы не целесообразны по ряду причин.

Фрагмент исследуемого материала помещается в емкость с соляной кислотой:

• Медь очищается от патинового налета не вступая в реакцию с кислотой;
• Латунь покрывается беловатым налетом оксида цинка.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АНАЛИЗАТОРА

Применение прибора не может считаться абсолютным критерием распознавания разницы между латунью и медью, так как основными данными будут являться физические свойства, в том числе высокая электропроводимость в случае с медью. Для исследования лазерный луч прибора наводится на предварительно очищенный участок металла. Изучив показатели можно определить принадлежность материала. Такой метод является не только малоинформативным, но и достаточно дорогостоящим.

СРАВНЕНИЕ МЕДИ И ЛАТУНИ МЕТОДОМ НАГРЕВАНИЯ

Принцип метода аналогичен системе плавления и заключается в оказании воздействия высоких температур на поверхность металла. В результате чего на латуни образовывается беловатый-пепельный налет оксида цинка, в то время как медь подобной реакции не дает.

РАЗНИЦА МЕЖДУ ЛАТУНЬЮ И МЕДЬЮ В ЦЕНЕ

Стоимость чистого металла значительно дороже сплава. Таким образом, основные отличия меди и латуни можно отобразить в таблице:

КАК ОТЛИЧИТЬ МЕДЬ ОТ ЛАТУНИ И ДРУГИХ МЕТАЛЛОВ: ВИДЕО

КАК ОТЛИЧИТЬ МЕДЬ ОТ ЛАТУНИ: ВЫВОД

Однозначно решить, что лучше: медь или латунь и как отличить медь от латуни — вряд ли удастся. Каждый из материалов обладает набором преимущественных отличительных, которые могут быть максимально полезны при использовании по назначению и с учетом всех нюансов. Наиболее популярными способами обнаружения отличий и идентификации материалов можно считать прежде всего оценку их физических свойств, визуальный осмотр, основанный на отличиях и оценку реакции на воздействия агрессивных сред.

Источник