Состав латуни

Латунью называется сплав меди и цинка. Данные два компонента являются основными в производстве латуни, при чем второй из них выступает легирующим элементом. Однако, кроме них в сплаве также могут присутствовать олово, никель, свинец, марганец, железо и прочие компоненты. Стоит обратить внимание на то, что олово добавляется в сплав в значительно меньшем количестве, чем цинк, в противном случае есть риск на выходе получить вместо латуни традиционную оловянную бронзу.

С медью человечество познакомилось еще в VII тысячелетии до нашей эры, а вот цинк был открыт только лишь в XVI веке нашей эры. Но, не смотря на это, как выглядит латунь люди знали еще в доисторический период. В те далекие времена получали данный сплав путем сплавления меди и галмея – цинковую руду. А вот в Англии латунь впервые получили, сплавив медь и металлический цинк.

В Римской империи  латунь имела название орихалк, что в буквальном переводе с латыни означает «златомедь». Однако, данному названию латунь обязана не золоту, а специфическому окрасу сплава, который напоминал по своему цвету злолото. Именно орихалк использовался для чеканки сестерций и дупондий.

На сегодняшний день для производства латуни во всем мире используется порядка 2,1 млн тонн цинка, из которых первичный цинк используется в количестве 1 млн тонн, 600 тыс. тонн составляет цинк, для получения которого были использованы отходы собственного производства, 0,5 млн тонн приходится на вторичное сырье. Из этого видно, что порядка половины всего количества цинка, который используется для изготовления латуни, получается из отходов. В составе технических латуней количество цинка, как правило, составляет до 48 – 50%.

Свойства латуни

Латунь обладает плотностью от 8500 до 8700 кг/м³. Ее удельная теплоемкость в условиях температуры 20⁰С составляет 0,377 кДж*кг^-1*К^-1. Удельное электрическое сопротивление равняется 10^-6*(0,07-0,08) Ом*м. Латунь не является ферромагнетиком. Может иметь различную температуру плавления, на колебания которой в значительной мере имеет влияние состав сплава. Таким образом, она находится в диапазоне от 880⁰С до 950⁰С.Чем больше в составе латуни содержание цинка, тем ниже температура плавления.  Латунь достаточно хорошо поддается практически любой сварке, а также легко прокатывается. 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.

Химический состав латуни

Как уже говорилось выше, в состав латуни входит два основных элемента – медь и цинк. При этом процентное содержание меди составляет большую часть, а именно – 70%, а цинка – 30%. По своему составу латунь классифицируется на альфа и альфа+бета-латуни, которые, в свою очередь, подразделяются на однофазные и двухфазные виды латуни. Однофазные латуни в своем составе имеют 35% цинка, в то время, как в составе двухфазных латуней количество цинка составляет порядка 47-50%. Для однофазных латуней характерна высокая пластичность. В отличие от них, двухфазные латуни обладают высокой прочностью, но значительно меньшей пластичностью. Однако, медь и цинк это далеко не всё, из чего состоит латунь. Кроме этого, в ней также присутствуют и другие элементы. Так, в двухфазных латунях присутствует свинце в количестве 4%.

Стоит отметить, что если латунь не обработана лаком, то при контакте с открытым воздухом она покрывается темной тонкой пленкой. Однако, в массе она имеет более высокое сопротивление действию на нее атмосферы, в отличие от меди. Для нее характерный желтый окрас. Отлично поддается полировке.

На латунь пагубно влияют висмут и свинец. Это связано с тем, что благодаря их наличию в составе латуни, сплав теряет свою способность деформироваться в горячем состоянии. Однако, не смотря на это, для того, чтобы получить сыпучую стружку, применяется легирование свинцом.

Латунь схожа по своему составу с бронзой, так как основным компонентом как одного, так и второго сплава, является медь. Однако, в отличие от бронзы, вторым главным компонентом, как уже говорилось выше, является цинк.

Медь является элементом 11 группы IV периода периодической системы химических элементов Менделеева с атомным номером 29. Является достаточно эластичным переходным металлом с характерным светло-золотистым окрасом.

Цинк является элементом побочной подгруппы 2-ой группы IV периода периодической системы химических элементов Менделеева с атомным номером 30. Отличается своей повышенной хрупкостью. Является переходным металлом с характерным светло-голубым окрасом. В природе цинк в качестве самостоятельного элемента отсутствует.

Производство латуни

Технология получения латуни включает в себя процессы как медной промышленности, так и цинковой, а кроме этого, и переработку вторичного сырья. Основным материалом для получения данного сплава являются заготовки меди, цинка, а также других металлов в случае необходимости получения многокомпонентных сплавов. Каждая заготовка произведена согласно ГОСТу. Латунь плавится в разнообразных видах плавильных печей, которые также применяются и для медной плавки. Наибольшей эффективностью отличаются  электрические индукционные низкочастотные печи с магнитопроводом. Во время процесса плавки используется вытяжная вентиляция. Это связано с интенсивным испарением некоторых составляющих компонентов, которые могут нанести непоправимый вред здоровью человека. Шихтами для плавки латуни являются чистые и оборотные металлы.

Перед производством латуни осуществляется подготовка сырья и очистка печей. Медь, разогретая до красного состояния, отправляется в печь, после чего к ней добавляются кусковые заготовки цинка. При этом, следует учитывать, что происходит испарение некоторого количества цинка. При изготовлении многокомпонентных сплавов, первым делом, добавляется медь, после которой осуществляется добавление остальных компонентов.

Для получения литейной латуни однородная масса разливается по формам. В результате данного процесса получаются слитки, имеющие плоскую и круглую форму. Деформируемые сплавы после отливки отправляются на деформацию. Готовые изделия классифицируются в зависимости от степени закалки и старения, а также твердости материала. Сделать материал более прочным и устойчивым к коррозии позволяет предварительная термическая обработка заготовок.

Марки латуни

Для обозначения латунного сплава используется буква «Л», после которой присутствуют буквы основных компонентов, которые входят в состав сплава. Так, в марках деформируемых латуней первые две цифры, стоящие после литеры «Л», указывают на среднее процентное содержание меди (Л70 – означает, что в сплаве содержится 70% меди). В легированных деформируемых латунях присутствуют также буквы и цифры, которыми обозначаются название и количественное содержание легирующего элемента (ЛАЖ60-1-1 – означает, что в сплаве содержится 60% меди, алюминию 1% и железа 1%). Количество цинка в сплаве определяется по разности от 100%. В литейных латунях среднее содержание элементов, вошедших в состав сплава, в процентах ставится сразу после буквы, которая указывает на название того или иного элемента (ЛЦ40Мц1,5 – означает, что в сплаве присутствует 40% цинка и 1,5% марганца).

Применение латуни

Стоит отметить, что латунь благодаря своим свойствам представляет собой универсальный материал, в связи с чем нашла свое достаточно широкое применение во многих сферах человеческой деятельности. Латунь является одним из основных материалов, который используется в машиностроении и судостроении. Также из нее изготавливают разнообразные сосуды, застежки, наугольники для украшения книг, нательные крестики, ордена и медали. Не редкостью сегодня являются и латунные трубы, краны, муфты, различная арматура и другие сантехнические детали. Латунь нашла свое применение и в производстве некоторых ювелирных изделий. Из латуни изготавливают оправы для компасов и футляров для магнитов в связи с тем, что латунь, в отличие от других металлов, не способна намагничиваться.