Латуни состоят из следующих цветных металлов

Обновлено: 30.04.2024

Латунь представляет собой сплав меди с цинком. Такое соединение может быть многокомпонентным либо двойным и иметь различные эксплуатационные свойства.

1 Общая информация о сплавах меди с цинком и их характеристиках

Медь стоит дороже цинка. За счет этого введение последнего в сплав (в определенном количестве – от 5 до 45 %) снижает себестоимость готовой продукции. Во время производства латунь подвергается разнообразным видам технологической обработки, что существенно увеличивает ее антифрикционные и механические показатели.

Основные свойства медно-цинковых сплавов следующие:

красивый цвет, позволяющий изготавливать внешне привлекательные изделия;
отличная обрабатываемость в холодном и горячем состояниях давлением без изменения цвета готовой продукции;
малая величина тепло- и электропроводности;
высокая стойкость против ржавления в стандартных атмосферных условиях (при этом цвет материала остается неизменным);
относительная простота и дешевизна производства;
стойкость к воздействиям агрессивных сред – углекислых растворов, соленой воды, кислот органического происхождения.

Кроме того, латунь прекрасно паяется любыми типами припоев (как твердыми, так и мягкими).

К недостатку описываемых сплавов на основе меди относят то, что они во влажных условиях эксплуатации склонны к растрескиванию (подобная ситуация наблюдается, если в соединение вводится 20 и более процентов цинка).

Процесс растрескивания становится более активным при наличии в рабочей атмосфере аммиака. При этом сплав теряет свой начальный цвет и некоторые эксплуатационные свойства.

Избежать подобной ситуации можно достаточно просто – выполнив отжиг металла после его деформации. Процедура осуществляется при температурах от 240 до 260 °С. В результате латунь становится намного прочнее, в ней отсутствуют остаточные напряжения за счет того, что деформированный слой прошел нагартовку.

2 Как повысить эксплуатационные характеристики сплавов на основе меди?

Свойства готового медно-цинкового сплава (плотность, цвет, прочность и так далее) улучшают легированием такими элементами, как мышьяк, свинец, олово, железо, алюминий, кремний, никель, марганец. Объем вводимых добавок – минимальный (не более нескольких процентов). При комплексном легировании сплав получает высокую кавитационную плотность и стойкость, также повышается его антикоррозионный потенциал.

Использовать легирующие элементы необходимо осторожно, так как некоторые из них могут оказывать негативное воздействие на латунь и изделия из нее (латунная лента и пр.). Так, например, прочность, плотность и твердость латунного сплава снижается при чрезмерной добавке кремния. Зато если использовать комбинированную добавку свинца и кремния, та же латунная лента получает нужный цвет и улучшенные антифрикционные характеристики.

Олово и алюминий (а также марганец) увеличивают показатель сопротивления (временного) на разрыв сплава меди и цинка. Добиться повышения величины относительно удлинения удается тогда, латунь легируют марганцем и железом в количестве до 2–3 %. А вот другие легирующие компоненты снижают удлинение сплавов.

Антикоррозионные возможности рассматриваемого много- или двухкомпонентного материала увеличиваются при добавке в их состав никеля, марганца, алюминия и олова. Никелированная латунь ("белая") имеет отличные эксплуатационные свойства. В частности, она практически полностью лишена склонности к растрескиванию при повышенной влажности.

Олово увеличивает прочность и плотность материала и позволяет использовать металл в соленой воде. Существуют специальные изделия (латунная лента и другие), которые изготавливаются исключительно для эксплуатации в морской воде.

Легирование медно-цинковых композиций свинцом рекомендовано тогда, когда их предполагается обрабатывать режущим инструментом на токарном станке либо другом оборудовании. Металл с добавками свинца гарантирует получение легко отделяющейся и очень мелкой стружки при резании. Итогом такой операции становится получение деталей с малым показателем шероховатости.

Мышьяк, которым обычный металл легируется крайне редко, незаменим для улучшения свойств медно-цинковых сплавов в пресных высокоагрессивных водах при высокой и комнатной температуре. А если совместно с мышьяком используется железо и никель, латунная лента и прочие латунные изделия становятся стойкими к разбавленным кислотам и любым щелочам.

3 Литейные композиции на основе меди и цинка – их преимущества и недостатки

Многокомпонентные сплавы подразделяют на две большие группы:

литейная продукция;
металл на базе цинка и меди, который подвергается обработке давлением.

Литейная продукция (смотрите фото), изготавливаемая по ГОСТ 17711, активно используется в современной технике. Малая склонность такого материала к газонасыщению гарантирует получение качественных отливок (их плотность очень высока, как и способность противостоять коррозии). При плавке некоторая часть цинка испаряется, благодаря чему сплав отлично раскисляется.

Литейная продукция характеризуется также малой склонностью к ликвации, отличной текучестью в жидком состоянии, незначительной величиной усадки. "Плюсом" такого материала считается и то, что металл имеет механические свойства примерно аналогичные характеристикам алюминиевых и оловянных бронз, а вот затраты на его производство существенно ниже себестоимости бронзовых композиций.

Имеет литейная группа описываемых сплавов и некоторые "минусы". В отливках в процессе их кристаллизации могут появляться усадочные сосредоточенные раковины достаточно больших размеров. Их нивелирование связано с серьезными затратами – металл в большом объеме приходится отправлять в отходы. При плавке обязательно требуется использовать защитные флюсы, так как латунь "теряет" цинк.

4 Коротко о сплавах на основе меди, обрабатываемых давлением

Данные материалы по ГОСТу 15527 используются для производства разных видов полуфабрикатов. Их делят на специальные и двойные по объему цинка, входящего в их состав. Латунь с однофазной структурой получается при содержании цинка не более 39 %, с двухфазной – при содержании цинка от 40 до 45 % (так называемая "белая" композиция).

Двухфазные соединения имеют высокую плотность, прекрасно поддаются обработке в горячем состоянии, сохраняют свой цвет при этом. Но показатель их пластичности в холодном состоянии мал. Однофазная латунь характеризуется постоянством цвета. Ее подвергают обработке в горячем и холодном состоянии без малейших затруднений.

Латунь – состав, марки, характеристики сплава

Латунь, которая хорошо известна и активно применяется уже на протяжении многих лет, является сплавом меди с цинком. Изобретателем этого материала с целым рядом уникальных характеристик считается англичанин Джеймс Эмерсон, который и запатентовал его в 1781 году.

Латунный металлопрокат отличается хорошей коррозионной стойкостью и высокой прочностью

Элементы состава

Основу латуни составляют медь и цинк. В наиболее традиционном составе такого сплава медь содержится в количестве 70%, а цинк – 30%. Существуют марки технической латуни, в составе которой цинк содержится в количестве 48–50 процентов. Что характерно, больше 50% цинка, используемого для производства латунных сплавов, получают из отходов данного металла.

В зависимости от особенностей внутренней структуры различают латуни альфа- и альфа-бета-типа, которые также называют одно- и двухфазными.

Их основные отличия заключаются в следующем.

В химическом составе латунных сплавов, относящихся к альфа-типу, содержится 35% цинка.
Альфа-бета-латуни (двухфазные) на 47–50% состоят из цинка. В их составе также содержится свинец, количество которого не превышает 6%.

Несмотря на то, что латунь, также созданная на основе меди, внешне очень похожа на некоторые марки бронзы, по профессиональной классификации она не относится к бронзовым сплавам. В составе некоторых видов латуни содержится олово – основной легирующий элемент бронзы, но его добавляют в очень незначительных количествах, чтобы добиться улучшения отдельных характеристик сплава. Кроме олова, в химическом составе отдельных марок латуни могут содержаться такие элементы, как свинец, марганец, железо, никель и др., которые также позволяют улучшить ее свойства.

Содержание химических элементов в простых (двойных) латунях (нажмите для увеличения)

Содержание химических элементов в свинцовых латунях (нажмите для увеличения)

Изделия из латуни отличаются красивым золотисто-желтым цветом, хорошо поддаются полировке и другим видам механической обработки. В зависимости от марки сплава, из которого изготовлено изделие, последнее можно подвергать ковке в холодном или нагретом состоянии, но некоторые виды данного металла методами пластической деформации обрабатывать нельзя. Несмотря на то, что для латуни характерна высокая коррозионная устойчивость, поверхность изделий из данного металла при их длительном взаимодействии с окружающим воздухом покрывается окисной пленкой и темнеет. Чтобы избежать изменения цвета поверхности латунных изделий с течением времени, их часто покрывают защитным слоем бесцветного лака.

Химический состав и особенности внутренней структуры

Чтобы хорошо разбираться в характеристиках латуни, важно понимать, какими свойствами обладают химические элементы, из которых она состоит. Такими элементами, как уже говорилось выше, являются медь и цинк.

Классификация латуней по химическому составу

Медь – это один из первых металлов, которые человек начал использовать для изготовления изделий различного назначения. Данный элемент, входящий в 11-ю группу IV периода таблицы Менделеева, имеет атомный номер 29 и обозначается как Cu (сокращение от Cuprum). Медь, которая является переходным металлом, отличается высокой пластичностью и красивым светло-золотистым цветом. При образовании оксидной пленки металл приобретает не менее красивый желтовато-красный оттенок.

Цинк – второй основной элемент в химическом составе латуни – также является металлом, который, в отличие от меди, не встречается в природе в чистом виде. Цинк, имеющий атомный номер 30, входит в побочную подгруппу 2-й группы IV периода таблицы Менделеева. Данный металл, производить который начали еще в XII веке в Индии, отличается высокой хрупкостью в нормальных условиях. Без оксидной пленки, которая появляется на металле при его взаимодействии с открытым воздухом, его поверхность имеет светло-голубой цвет. Обозначается данный металл символом Zn (сокращение от Zincum).

Так выглядит микроструктура отшлифованной латунной поверхности под 400-кратным увеличением

Структура латуни в зависимости от содержания в его составе основных компонентов может состоять из одной α- или одновременно α+β-фаз. Такие состояния, которые может принимать внутренняя структура сплава, отличаются следующими особенностями:

α-фаза – это раствор меди и цинка, характеризующийся высокой стабильностью, в котором молекулы основного металла (меди) имеют гранецентрированную кубическую решетку;
α+β-фаза – также стабильный раствор, в котором медь и цинк содержатся в соотношении 3:2 (в таком растворе молекулы меди имеют простую элементарную ячейку).

Микроструктура α +β-латуни имеет меньшую пластичность и большую твердость, чем структура α-латуни

В зависимости от температуры нагрева в латуни происходят следующие структурные преобразования.

При нагревании латуни до высоких температур атомы в ее β-фазе, имеющей широкую область гомогенности, отличаются неупорядоченным расположением. В таком состоянии нагрева β-фаза латунного сплава отличается высокой пластичностью.
При незначительном нагреве латунного сплава (454–468 ° ) в нем формируется фаза, имеющая обозначение β’. Особенностью такой структурной фазы, которая отличается высокой твердостью и, соответственно, хрупкостью, является то, что атомы меди и цинка в ней располагаются упорядоченно.

Исходя из всего вышесказанного, можно сделать вывод о том, что латунные сплавы, внутреннюю структуру которых составляет только α-фаза (однофазные), отличаются хорошей пластичностью, а те, в которых присутствует и β-фаза (двухфазные), являются более прочными, но не предназначены для обработки методами пластической деформации.

Пластичность латуней с двухфазной структурой можно повысить, если нагреть их выше температуры, при которой происходит β’-превращение (700 ° ). В таком состоянии в структуре сплава преобладает только одна β-фаза, соответственно, он отличается высокой пластичностью. Однако даже однофазные латуни с хорошей пластичностью могут практически не обрабатываться методами пластической деформации. Это происходит в температурном интервале их нагрева до 300–700 ° , который получил название зоны хрупкости.

Содержание цинка в латуни влияет на электропроводность сплава

На то, какими механическими свойствами обладает латунь той или иной марки, значительное влияние оказывает содержание цинка в ее химическом составе. Так, если содержание данного химического элемента составляет до 30%, то одновременно повышаются как прочность, так и пластичность сплава. Дальнейшее повышение содержания цинка приводит к тому, что латунь становится менее пластичной (усложнение α-фазы), а затем и более хрупкой (формирование в структуре латуни β’-фазы). Прочность латуни увеличивается до того момента, пока цинка в ее составе не будет 45%, с дальнейшим увеличением количества данного элемента латунь становится и менее прочной, и менее пластичной.

Способы производства

Такой сплав меди, как латунь, хорошо поддается различным методам обработки. Так, из этого сплава можно получать различные изделия методами ковки, штамповки и протяжки, а благодаря относительно невысокой температуре плавления и хорошей текучести в расплавленном состоянии его активно используют в литейном производстве.

Розлив латунного расплава по формам

Латунь, основным легирующим элементом в которой является цинк, получают плавкой:

в тиглях, изготовленных из огнеупорного материала (для нагрева тигли вместе с компонентами сплава помещают в шахтные или пламенные печи);
в отражательных печах (при использовании данного метода плавку выполняют без применения тиглей).

При выплавке латунного сплава следует учитывать тот факт, что цинк при осуществлении такой процедуры будет активно испаряться, поэтому количество данного металла следует рассчитывать с некоторым запасом.

Сферы применения

В зависимости от количественного содержания основных компонентов латунь может использоваться для изготовления изделий различного назначения.

Содержание основных элементов указывается в маркировке латунных сплавов

Одной из наиболее распространенных разновидностей деформируемых латунных сплавов является томпак, в составе которого содержится 88–97% меди и не более 10% цинка. Наиболее значимыми характеристиками сплавов данного типа являются:

высокая пластичность;
высокая коррозионная устойчивость;
хорошие антифрикционные свойства.

Из характеристик, которые способствуют высокой популярности сплавов данного типа, надо отметить:

хорошую свариваемость со сталью и другими металлами, что позволяет использовать томпак для изготовления изделий из комбинированных материалов;
красивый золотистый цвет – характеристика, которая стала причиной активного использования томпак для производства изделий художественного назначения;
возможность покрывать поверхность изделий из томпака эмалью и лаком, золотить, а также использовать другие типы декоративных покрытий.

Так выглядит лента томпака, из которой потом делают изделия, в том числе и ювелирные украшения

Специалисты при производстве томпака используют три основные формулы химического состава данного сплава, в котором медь, цинк, свинец и олово могут содержаться в следующих пропорциях:

Данные формулы, что примечательно, были выведены еще в XIX веке. Их автором является ученый из Шотландии Эндрю Юр.

Области применения деформируемых латуней

Чтобы получить литейную латунь, в ее состав, кроме цинка, добавляют 50–81% меди, а также ряд других элементов: алюминий, железо, кремний, олово, марганец, свинец. Наиболее значимыми характеристиками, которыми обладает такая латунь, являются:

высокая устойчивость к коррозии;
антифрикционные свойства;
хорошие механические характеристики;
хорошая текучесть в расплавленном состоянии;
высокая устойчивость к распаду материала.

Сферы применения литейных латуней

Благодаря таким характеристикам литейные латунные сплавы успешно используются для производства изделий, к механическим свойствам, коррозионной устойчивости и точности геометрических параметров которых предъявляются повышенные требования.

Для производства различных изделий методами резания металлов используются автоматные латуни, в химический состав которых входят:

57–75% меди;
24,2–42,7% цинка;
0,3–0,8% свинца.

Автоматная латунь марки ЛС59-1 используется для изготовления метизов и декоративных элементов

В составе сплавов данного типа обязательно содержится свинец, за счет чего обеспечивается формирование короткой и сыпучей стружки, что и позволяет выполнять скоростную обработку изделий из таких латуней.

Латуни данного типа производится в виде листового материала и прутков, из которых затем, используя тот или иной вид механической обработки, изготавливают изделия различного назначения.

Латунь – что входит в состав?

Латунь – это дуэт цинка и меди. Впервые метал был открыт в Англии, эту комбинацию 13 июля в далеком 1781 году решил запатентовать Джеймс Эмерсон.

1 Состав латуни в процентах

Главные составляющие – медь и цинк – используются в пропорциях 70 % и 30 % соответственно.

Свыше 50 % цинка, который используется в производстве латуни, происходит от вторичной переработки мусора. Технические латуни состоят на 48–50 % из цинка. По составу разделяют на альфа и альфа+бета-латуни:

Однофазные альфа-латуни состоят на 35 % из цинка.
Двухфазные на 47–50 % из цинка и содержат не более 4 % свинца.

Латунь (желтая медь) – это многокомпонентный состав на основе сплава меди. Один из самых употребляемых и наиболее полезных сплавов. По классификации металлургов к разряду бронзовых не относится.

Второй основной компонент – это цинк, иногда добавляют олово (намного реже, чем цинк, иначе это уже получится классическая оловянная бронза). Иногда в состав травления латуни входят марганец, свинец, никель, железо и прочие элементы.

Если поверхность латуни не покрыта лаком, она быстро темнеет на открытом воздухе, но в своей массе сопротивляется действию атмосферы. Имеет красивый желтый оттенок и легко поддается полировке. Легко или сложно поддается ковке зависит от состава материала и температурного режима обработки. Некоторые виды материала поддаются переработке исключительно в холодном состоянии, прочие материалы в нагретом или вообще не хотят обрабатываться.

2 Химический состав латуни

Латунь состоит из цинка и меди. Ее часто сравнивают с бронзой, потому что состав бронзы и латуни объединяет один и тот же компонент – медь. Хотя латунь, состав которой отличается от бронзы, включает в качестве второго элемента цинк, а не олово.

Цинк – это составляющий элемент побочной подгруппы 2-ой группы IV периода периодической системы хим. элементов Менделеева. Атомный номер – 30. Производство зародилось в Индии около XII в. Краткое обозначение символом – Zn (Zincum). В нормальных условиях очень хрупкий переходный металл светло-голубого цвета (темнеет на открытом воздухе и покрывается тонким слоем цинкового оксида). В природе цинк как самостоятельный металл не встречается.

Медь – это составляющий элемент 11 группы IV периода периодической системы хим. элементов Менделеева. Атомный номер – 29. Сокращенное обозначение – Cu (Cuprum). Это эластичный переходный металл светло-золотисто цвета (при наличии оксидной пленки медь становится желтовато-красного цвета). Одни из первых изделий из меди обнаружены при археологических раскопках древнего поселения Чатал-Гююк (7 500 г. до н. э.)

Благодаря цинку и меди (помимо основного α-раствора) образуется целый ряд стадий электронного вида β, γ, ε. Обычно структура латуни состоит из α- или α+β’- фаз:

α-фаза – стабильный раствор из цинка и меди с кристаллической гранецентрированной кубической решеткой меди (ГЦК).
β’-фаза – структурный стабильный раствор на основе химической комбинации CuZn с концентрацией 3/2 и простой элементарной ячейкой.

Зависимость от температурного режима обработки:

Когда температура высокая, β-фаза имеет хаотический порядок атомов и большой объем однородной смеси. В таком состоянии она (фаза) становится очень эластичной, если температура меньше 454–468 °C, структура атомов цинка и меди обретает порядок и обозначается β’.
Фаза β’ принципиально отличается от β-фазы и является более жесткой и хрупкой, γ-фаза состоит из электронной комбинации Cu5Zn8.

Однофазные латуни отличаются высокой эластичностью; β’-фаза более прочная и менее эластичная.

Разделение в зависимости от количества цинка в сплаве:

Если сплав содержит до 30 % цинка, возрастают одновременно и твердость, и эластичность. После чего эластичность понижается, сначала за счет уплотнения α – жесткого раствора. Затем происходит мгновенное ее понижение, это связано с обнаружением в структуре ломкой β’-фазы. Далее твердость возрастает до момента содержания цинка не более 45 %. Затем резко понижается.
Большинство латуней очень хорошо поддается обработке давлением. Однофазная категория особенно отличается эластичностью. Латуни изменяют структуру при низких и высоких температурах. Хотя в температурных условиях 300–700 °C возникает "хрупкая зона". В таком температурном режиме деформация не происходит.
Двухфазные латуни очень пластичны при нагревании выше температурных условий β’-превращения (особенно более 700 °C). Для роста технических показателей и химической устойчивости в них часто подмешивают дополнительные элементы, например: алюминий (Al), марганец (Mn), никель (Ni), кремний (Si) и другие.

3 Процесс изготовления латуни

Латунь очень легко поддается ковке, очень вязка и поддатливо деформируется и принимает различные формы под ударом молота, растягивается в проволоку или просто штампуется в самые разнообразные детали. Относительно поддатливо плавится и отливается в температурных условиях ниже плавления меди.

Стандартная процедура изготовления происходит:

В тиглях которые изготовлены из огнеустойчивой глины. Тигли нагреваются в шахтных или пламенных печах.
Непосредственно в отражательных печах (без использования тиглей).

В момент смешивания меди и цинка сплав отливают в подготовленные формы из песка. Определенная часть цинка всегда испарается, что нужно обязательно помнить при формировании состава метала.

4 Применение латуни

Томпа́к – деформируемая разновидность латуни. Состоит из меди и цинка на 88–97 % и 10 % соответственно. Томпак характеризуется:

высокой пластичностью;
устойчивостью к ржавчине;
низкой силой трения.

Сплавы меди, которые состоят на 10–20 % из цинка, называют полутомпаками.

Томпак легко поддается сварке со сталью и другими благородными металлами. Его используют для изготовления комбинации стали и латуни. За счет золотистого оттенка из томпака изготавливают художественные изделия, всевозможные медали и фурнитуры. Томпак легко поддается золочению, эмалированию и обработке давлением в низких и высоких температурных условиях.

Известный шотландский ученый Эндрю Юр в XIX веке привел несколько примеров содержания томпака. Всего есть три варианта сплава меди, цинка, свинца и олова в пропорциях:

Литейная латунь – предназначена для производства полуфабрикатов и фасонных изделий способом литья. Содержит 50–81 % меди. В качестве разбавляющих элементов используют: кремний, алюминий, железо, марганец, олово и свинец. Основные характеристики:

не ржавеет;
устойчива к трению с другими материалами;
отличные механические свойства;
удобная в обращении благодаря жидкому состоянию;
низкая склонность к распаду материала.

Литейную латунь часто используют для массового производства:

элементов арматуры (например литых);
больших червячных винтов;
гаек нажимных винтов;
деталей, устойчивых к ржавчине;
втулок;
сепараторов;
подшипников;
деталей, работающих при температуре не более 300 °C;
штуцеров (гидросистема автомобилей).

5 Автоматная латунь

Автоматная латунь – свинцовый вид сплава. Состав:

0,3–0,8 % – свинец;
57–75 % – медь;
24,2–42,7 % – цинк.

Добавка свинца во время механической обработки способствует образованию короткой и сыпучей стружки, чем снижает изнашивание разделяющего механизма и позволяет использовать скоростную обработку деталей (отсюда и название).

Механические свойства автоматной латуни зависят от ее компонентов и агрегатного состояния:

Автоматная латунь выпускается в виде:

В свою очередь из листов изготавливают:

гайки;
болты;
детали для часов и других изделий массового производства.

Итак, мы выяснили, что латунь состоит из цинка и меди. Выяснили, как ее правильно изготавливать. Разобрались, какие есть виды латуни и для чего лучше использовать каждый вид.

Плотность латуни, ее цвет и другие свойства и характеристики

Латунь, как известно, представляет собой сплав меди с цинком, в который в незначительных количествах могут добавляться и другие химические элементы. Химический состав определяет свойства латуни, которые следует обязательно учитывать, подбирая материал для решения конкретных технологических задач.

Пруток латунный – один из полуфабрикатов, поставляемый для различных отраслей промышленности

Общие свойства

Добавление цинка к меди (а именно так производят латунь) позволяет получить сплав, отличающийся от основного металла не только своими свойствами и цветом, но также и более низкой стоимостью. При этом плотность итогового сплава, в котором цинк может содержаться в количестве 5–45%, незначительно отличается от аналогичного параметра основного металла – меди. Для увеличения твердости латуни, а также улучшения ее антифрикционных и других механических свойств в процессе производства ее подвергают различным видам дополнительной обработки.

Основные виды латуней. Желтым цветом выделены сплавы, используемые для пайки и сварки

высокую устойчивость к коррозии в обычных условиях эксплуатации;
достаточно хорошую стойкость к воздействию агрессивных сред, таких как водно-солевые растворы, углекислый газ, органические кислоты;
красивый светло-золотистый цвет, что позволяет использовать этот материал для изготовления предметов декоративного назначения (которые даже на фото выглядят очень привлекательно);
подверженность обработке методами пластической деформации как в горячем, так и в холодном состоянии (при этом, что немаловажно, цвет готового изделия практически не изменяется);
невысокую электро- и теплопроводность;
простоту и невысокую стоимость производства;
возможность применять пайку с использованием как мягких, так и твердых припоев.

Благодаря своей высокой декоративности и практичности латунь часто применяется для отделки кухонной мебели

Отдельные марки латуни, в частности те, в химическом составе которых содержится более 20% цинка, плохо переносят повышенную влажность: в таких условиях поверхность изделий из них может растрескиваться. Ситуация еще более усугубляется, если во влажной атмосфере, в которой эксплуатируются такие изделия, содержится значительное количество аммиака. Тогда латунь не только покрывается трещинами и утрачивает первоначальный цвет, но и теряет свои хорошие эксплуатационные характеристики.

Между тем можно улучшить свойства латунных сплавов данной категории, если изделия из них после производства одним из методов пластической деформации подвергнуть отжигу при температуре 240–260°. Такая процедура, которую часто называют нагартовкой, приводит к повышению прочности и твердости латуни, а также снятию остаточных напряжений в ее внутренней структуре.

Улучшение эксплуатационных характеристик

Чтобы улучшить такие свойства латунных сплавов, как плотность, цвет, твердость, антикоррозионная стойкость и другие, в них, кроме меди и цинка, добавляют легирующие элементы, к числу которых относятся олово, железо, мышьяк, алюминий, никель, марганец и др. Количество таких элементов, добавляемых в состав латуни, очень незначительно. Как правило, оно не превышает нескольких процентов. Самыми значимыми свойствами, которые удается улучшить в процессе легирования латуни, являются кавитационная плотность, износостойкость и устойчивость к коррозии.

По диаграммам видно, насколько латуни прочнее и тверже меди благодаря легирующим элементам

Легирующие элементы, добавляемые в химический состав латуни, по-разному влияют на ее свойства. Так, кремний при превышении его содержания в сплаве, уменьшает его плотность и, соответственно, ухудшает его прочностные характеристики. Если же в дополнение к кремнию в латунь добавить свинец, то она окрасится в красивый цвет, а ее антифрикционные свойства усилятся.

Чтобы улучшить такое свойство латуни, как временное сопротивление на разрыв, в ее состав добавляют олово, алюминий или марганец. Если латунь легировать марганцем и железом, количество которых не должно превышать 2–3%, можно значительно улучшить ее коэффициент относительного удлинения. Что характерно, другие химические элементы, используемые для легирования латуни, ухудшают данный показатель.

Физические свойства простых латуней (нажмите для увеличения)

Для повышений коррозионной устойчивости латуни в ее состав добавляют такие элементы, как никель, алюминий, олово и марганец. Особенно стоит отметить никелированную латунь, которую из-за цвета называют белой. Поверхность изделий из таких сплавов за счет содержания в их составе никеля не подвержена растрескиванию даже при эксплуатации в условиях повышенной влажности.

Добавление олова в состав латуни позволяет увеличить ее плотность и, соответственно, такое ее свойство, как прочность. Изделия из таких сплавов можно успешно эксплуатировать в соленой воде. Среди большого разнообразия марок латуни есть специально созданные для применения в условиях постоянного воздействия морской воды.

Химический состав и примеры применения латуней, содержащих олово (нажмите для увеличения)

Свинец в латунь добавляют преимущественно для того, чтобы обеспечить ей хорошую обрабатываемость резанием. Этот элемент обеспечивает формирование короткой и хорошо ломающейся стружки в процессе обработки на токарном, фрезерном или сверлильном оборудовании. Кроме того, содержание свинца при обработке латуни металлорежущими инструментами гарантирует получение поверхности с небольшими показателями шероховатости.

Достаточно редким элементом, при помощи которого выполняют легирование латуни, является мышьяк. Изделия, изготовленные из такой латуни, успешно эксплуатируются в пресных высокоагрессивных жидких средах, находящихся в состоянии нормальной или повышенной температуры. Если в химический состав латуни, легированной мышьяком, добавить железо и никель, то изделия из нее можно успешно эксплуатировать в кислотных и щелочных средах.

Хорошо поддаются резке, в том числе лазерной, латуни с содержанием цинка менее 42%

Преимущества и недостатки литейных латуней

Латуни, относящиеся к категории многокомпонентных, делятся на две большие группы:

литейные;
обрабатываемые методами пластической деформации.

Медно-цинковые сплавы, относящиеся к литейной категории, активно используются в современной промышленности. Высокой популярности таких материалов способствует то, что они демонстрируют низкую склонность к газонасыщению, что, в свою очередь, позволяет получать из них отливки с высокой плотностью и достойной устойчивостью к коррозии. Хорошему раскислению таких латуней, происходящему в процессе литья, способствует то, что некоторая часть цинка при выполнении плавки испаряется.

Химический состав литейных латуней (нажмите для увеличения)

К наиболее значимым свойствам латуней, относящихся к литейной категории, следует причислить:

высокую текучесть в расплавленном состоянии;
незначительную усадку в процессе выполнения литья;
механические характеристики, во многом схожие с аналогичными параметрами оловянных и алюминиевых бронз;
простоту и невысокую стоимость производства, если проводить сравнение с технологией получения бронзовых сплавов.

Области применения литейных латуней

Металлы данной категории имеют и некоторые недостатки.

В процессе выполнения литья в изделиях могут формироваться кристаллизационные раковины достаточно большого размера.
В латунь необходимо добавлять специальные флюсы, чтобы минимизировать потери цинка, которые происходят в результате испарения данного металла.

Деформируемые латунные сплавы

Латуни, готовые изделия из которых и заготовки для дальнейшей обработки, производят методами пластической деформации, могут относиться к одно- или двухфазным. Сплавы первой категории содержат в своем химическом составе не более 30% цинка, вторые – 40–45%.

Области применения деформируемых двойных латуней

Двухфазные латуни хорошо поддаются пластической обработке только в горячем состоянии, при этом цвет их поверхности остается неизменным. В холодном состоянии они демонстрируют очень невысокую пластичность. Латуни однофазной группы, также отличающиеся постоянством цвета, можно подвергать обработке методами пластической деформации как в холодном, так и в горячем состоянии.

Сферы применения деформируемых многокомпонентных латуней

Предметы из латуни отличаются не только своим привлекательным внешним видом, о чем можно судить даже по фото, но и отличными механическими свойствами, что позволяет успешно использовать их не только в декоративных, но и в практических целях.

Как отличить бронзу от латуни: состав, характеристики, особенности

Вопрос о том, как отличить бронзу от латуни, неслучайно интересует многих, ведь изделия из этих медных сплавов очень похожи внешне. Между тем, решив использовать изделия из таких материалов для определенной цели, следует разграничивать два этих металла, так как они имеют серьезные отличия по многим параметрам.

Эти бюсты очень похожи, но они сделаны из различных медных сплавов

Что собой представляют бронза и латунь

Бронза и латунь – сплавы, основу которых составляет медь. Более того, отдельные марки таких сплавов очень похожи по своему цвету, но при этом их характеристики могут иметь серьезные отличия. Для того чтобы хорошо ориентироваться в вопросе о том, в каких случаях использовать латунь, а в каких – бронзу, необходимо более подробно познакомиться с их свойствами и химическим составом.

Химический состав простых латуней

Химический состав оловянных бронз (нажмите для увеличения)

Такой материал, как бронза, используется человечеством уже на протяжении нескольких тысячелетий, и его популярность не становится меньше. Изначально человек научился производить бронзовые сплавы, основу химического состава которых составляют медь и олово. Позднее с развитием металлургической промышленности начали производить бронзы, в которых олово было заменено на другие химические элементы – алюминий, свинец, железо, кремний, бериллий, фосфор и др. Бронзы первого типа стали называть оловянными (часто их именуют колокольными, потому что раньше из них изготавливали колокола), а второго – безоловянными. Изменение химического состава бронзы приводит к изменению не только ее характеристик, но и цвета.

Латунь также является медным сплавом, но основной легирующий элемент в ней – цинк. В химическом составе различных марок латуни могут присутствовать такие элементы, как никель, свинец, железо, олово, марганец и др., но их содержание является незначительным и необходимо только для того, чтобы придать готовому сплаву определенные характеристики. Известно, что производить латунь умели еще древние римляне, которые получали ее, смешивая расплавленную медь и цинковую руду. Более эффективную технологию производства, которая предполагает смешивание расплавленной меди и чистого цинка, разработали в Англии, и произошло это в 1781 году.

Физические свойства оловянных бронз (нажмите для увеличения)

Долгое время латунь, которая отличается красивым светло-золотистым цветом, использовалась для изготовления декоративных изделий, в том числе и тех, которые выдавались за золотые. Однако производственники не могли не обратить внимание на другие, не менее значимые характеристики данного сплава, к которым относятся высокая коррозионная стойкость и устойчивость к истиранию, пластичность, сочетаемая с достаточно высокой твердостью и прочностью.

Именно поэтому латунь, которая также отличается и хорошими литейными свойствами, стали активно применять не только в декоративных целях, но и для изготовления изделий, успешно используемых в различных отраслях промышленности.

Сравнительные характеристики

Основу бронзы и латуни, как сказано выше, составляет один и тот же металл – медь. Разница между данными сплавами заключается в их химическом составе и, соответственно, в характеристиках, которыми они обладают. Естественно, что отличия между этими медными сплавами определяют и сферы их применения.

Из-за того, что бронза является более прочным и долговечным материалом, если сравнивать ее с латунью, из данного материала издревле изготавливают колокола, скульптурные композиции, элементы ограждений, ландшафтных и интерьерных конструкций. Немаловажным является и то, что многие марки данного сплава характеризуются хорошей текучестью в расплавленном состоянии. Это позволяет отливать из них изделия даже очень сложной конфигурации. Добавляя в химический состав бронзы различные химические элементы, можно изменять ее цвет в достаточно широком диапазоне, что также имеет большое значение при производстве изделий декоративного назначения.

Это кольцо от часов, судя по цвету, скорее желтая латунь (бронза была бы краснее). На поверхности легко остаются царапины – тоже признак латуни

Латунь отличается от бронзы более высокой пластичностью и, соответственно, меньшей прочностью и износостойкостью, что ограничивает использование этого сплава во многих сферах. Кроме того, латунь менее устойчива к воздействию агрессивных сред, в частности соленой морской воды, что не позволяет использовать латунные изделия в судостроительном производстве, где бронза применяется очень активно и успешно.

Существует также заметная разница в цвете данных сплавов и в их внутренней структуре. Любой опытный специалист может рассказать, как отличить латунь от бронзы: для этого достаточно взглянуть на излом изделий из этих сплавов. Латунь на изломе имеет более светлый цвет и явно выраженную мелкозернистую структуру, в то время как бронзу легко определить по темно-коричневому цвету излома и крупнозернистой внутренней структуре.

Излом бронзовой муфты

Основным легирующим элементом в бронзе является олово, а в латуни – цинк. При этом оба сплава созданы на базе одного металла – меди.
Бронза (даже с классическим химическим составом) отлично противостоит воздействию агрессивных сред, в частности соленой морской воды. Для того чтобы коррозионная устойчивость латуни стала лучше, в такой сплав необходимо вводить дополнительные легирующие элементы.
Прочностные и антифрикционные характеристики бронзы также лучше, чем у латуни. Такие качества значительно расширяют сферу применения бронзовых сплавов, из которых изготавливаются не только прочные и долговечные декоративные элементы, но и ответственные детали для использования в различных отраслях промышленности. Латунь чаще применяется для производства биметаллических элементов («сталь – латунь»), демонстрирующих высокую устойчивость к образованию и развитию коррозионных процессов.
Бронзовые изделия имеют на изломе темно-коричневый цвет и крупное зерно, а латунные – желто-золотистый и мелкозернистую структуру. Такая разница в цвете и внутренней структуре позволяет легко определить, из какого сплава изготовлено изделие.
Бронза, как и латунь, хотя их основу составляет такой металл, как медь, подразделяются на совершенно разные категории. Так, бронза может быть оловянной или безоловянной, в то время как латунь бывает двух- или многокомпонентной.

Сравнение свойств латуни и бронзы

Бронзу и латунь, температура плавления которых ниже, чем у меди, можно использовать для изготовления различных изделий в домашних условиях. Однако для этого, естественно, необходимо запастись соответствующим оборудованием и хорошо изучить технологию и правила выполнения такой технологической операции, как литье.

Читайте также: