Латунь - сплав меди с цинком (от 5 до 45%). Латунь с содержанием от 5 до 20% цинка называется красной (томпаком), с содержанием 20-36% Zn - желтой. На практике редко используют латуни, в которых концентрация цинка превышает 45%.
Цинк более дешевый материал по сравнению с медью, поэтому его введение в сплав одновременно с повышением механических, технологических и антифрикационных свойств, приводит к снижению стоимости - латунь дешевле меди. Электропроводность и теплопроводность латуни ниже, чем меди.
Латунь - двойной и многокомпонентный медный сплав, с основным легирующим элементом - цинком. По сравнению с медью обладают более высокой прочностью и коррозионной стойкостью. Простые латуни обозначают буквой Л и цифрой, показывающей содержание меди в процентах. В специальных латунях после буквы Л пишут заглавную букву дополнительных легирующих элементов и через тире после содержания меди указывают содержание легирующих элементов в процентах. Латуни разделяют на литейные и деформируемые. Латуни, за исключением свинцовосодержащих, легко поддаются обработке давлением в холодном и горячем состоянии. Все латуни хорошо паяются твердыми и мягкими припоями.
Коррозионная стойкость латуней в атмосферных условиях оказывается средней между стойкостью элементов, образующих сплав, т.е. цинка и меди. Латунь, содержащая более 20% цинка, склонна к растрескиванию при вылеживании во влажной атмосфере (особенно, если присутствуют следы аммиака). Этот эффект часто называют «сезонное растрескивание». Наиболее заметен он в деформированных изделиях, поскольку коррозия распространяется по границам зерен. Для устранения этого явления после деформации латунь подвергают отжигу при 240 - 260 (°C).
Латуни обладают высокими технологическими свойствами и применяются в производстве различных мелких деталей, особенно там, где требуются хорошая обрабатываемость и формуемость. Из них получают хорошие отливки, так как латунь обладают хорошей текучестью и малой склонностью к ликвации. Латуни легко поддаются пластической деформации - основное их количество идет на изготовление катанных полуфабрикатов - листов, полос, лент, проволоки и разных профилей.
Обычно латуни делят на:
двухкомпонентные латуни («Простые»), состоящие только из меди, цинка и, в незначительных количествах, примесей.
Для двухкомпонентной латуни особое значение имеет фазовый состав сплава. Предел растворимости цинка в меди при комнатной температуре равен 39%. При повышении температуры он снижается и при 905 °C становится равным 32%. По этой причине латуни , содержащие цинка менее 39%, имеют однофазную структуру (a-фаза) твердого раствора цинка в меди. Их называют а-латунями. Если в расплав ввести больше цинка, то он не сможет полностью раствориться в меди, и после затвердевания возникнет вторая фаза - (b-фаза). b-фаза очень хрупка и тверда, поэтому двухфазные латуни имеют более высокую прочность и меньшую пластичность, чем однофазные.
При увеличении концентрации цинка до 30% возрастают одновременно и прочность, и пластичность. Затем пластичность уменьшается, вначале за счет усложнения твердого раствора, затем происходит резкое ее понижение, так как в структуре сплава появляется хрупкая b-фаза. Прочность увеличивается до концентрации цинка около 45%, а затем уменьшается так же резко, как и пластичность.
Большинство латуней хорошо обрабатывается давлением. Особенно пластичны однофазные латуни. Они деформируются при низких и при высоких температурах. Однако в интервале 300 - 700 (°C) существует зона хрупкости, поэтому при таких температурах латуни не деформируют.
Особенностью обработки латуней давлением является то, что для обработки в холодном состоянии (тонкие листы, проволока, калиброванные профили) используют a-латунь с содержанием цинка до 32%, так как она при комнатной температуре имеет высокую пластичность и малую прочность. При повышении температуры до 300-700 °C ее пластичность уменьшается, поэтому в горячем состоянии ее не обрабатывают. Для этой цели используют или b-латунь с большим содержанием цинка (до 39%), способную переходить при нагреве в двухфазное состояние a+b, либо (a+b)-латунь.
Марка латуни составляется из буквы «Л», указывающей тип сплава - латунь , и двузначной цифры, характеризующей среднее содержание меди. Например, марка Л80 - латунь , содержащая 80% Cu и 20% Zn.
многокомпонентные латуни («Специальные»)- кроме меди и цинка присутствуют дополнительные легирующие элементы
Количество марок многокомпонентных латуней больше, чем двухкомпонентных. Наименование специальной латуни отражает ее состав. Так, если она легирована железом и марганцем, то ее называют «Железомарганцевой», если алюминием - «Алюминиевой» и т.д.
Марку этих латуней составляют следующим образом: первой, как в простых латунях , ставится буква Л, вслед за ней - ряд букв, указывающих, какие легирующие элементы, кроме цинка, входят в эту латунь; затем через дефисы следуют цифры, первая из которых характеризует среднее содержание меди в процентах, а последующие - каждого из легирующих элементов в той же последовательности, как и в буквенной части марки. Порядок букв и цифр устанавливается по содержанию соответствующего элемента: сначала идет тот элемент, которого больше, а далее по нисходящей. Содержание цинка пределяется по разности от 100%. Например, марка ЛАЖМц66-6-3-2 расшифровывается так: латунь, в которой содержится 66% Cu, 6%A l, 3% Fe и 2% Mn. Цинка в ней 100-(66+6+3+2)=23%.
Основными легирующими элементами в многокомпонентных латунях являются алюминий, железо, марганец, свинец, кремний, никель. Они по-разному влияют на свойства латуней.
Марганец
повышает прочность и коррозионную стойкость, особенно в сочетании с алюминием, оловом и железом.
Олово
повышает прочность и сильно повышает сопротивление коррозии в морской воде. Латуни
, содержащие олово, часто называют морскими латунями.
Никель
повышает прочность и коррозионную стойкость в различных средах.
Свинец
ухудшает механические свойства, но улучшает обрабатываемость резанием. Им легируют (1-2%) латуни
, которые подвергаются механической обработке на станках-автоматах. Поэтому эти латуни называют автоматными.
Кремний
ухудшает твердость, прочность. При совместном легировании кремнием и свинцом повышаются антифрикционные свойства латуни и она может служить заменителем более дорогих, например оловянных бронз, применяющихся в подшипниках скольжения.
Латуни по сравнению с бронзой обладают менее высокими прочностью, коррозионной стойкостью и антифрикционными свойствами. Они весьма стойки на воздухе, в морской воде, растворах большинства органических кислот, углекислых растворах.
Двойные деформируемые латуниЛ96 Радиаторные и капиллярные трубки
Л90 Детали машин, приборов теплотехнической и химической аппаратуры, змеевики, сильфоны и др.
Л85 Детали машин, приборов теплотехнической и химической аппаратуры, змеевики, сильфоны и др.
Л80 Детали машин, приборов теплотехнической и химической аппаратуры, змеевики, сильфоны и др.
Л70 Гильзы химической аппаратуры
Л68 Штампованные изделия
Л63 Гайки, болты, детали автомобилей, конденсаторные трубы
Л60 Толстостенные патрубки, гайки, детали машин
ЛА77-2 Конденсаторные трубы морских судов
ЛАЖ60-1-1 Детали морских судов
ЛАН59-3-2 Детали химической аппаратуры, электромашин, морских судов
ЛЖМа59-1-1 Вкладыши подшипников, детали самолетов, морских судов
ЛН65-5 Манометрические и конденсаторные трубки
ЛМц58- 2 Гайки, болты, арматура, детали машин
ЛМцА57- 3-1 Детали морских и речных судов
Л090-1 Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры
Л070-1 То же
Л062-1 То же
Л060-1 Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры
ЛС63-3 Детали часов, втулки
ЛС74-3 То же
ЛС64-2 Полиграфические матрицы
ЛС60-1 Гайки, болты, зубчатые колеса, втулки
ЛС59-1
ЛС59-1В То же
ЛЖС58-1-1 Детали, изготовляемые резанием
ЛК80-3 Коррозионностойкие детали машин
ЛМш68-0,05 Конденсаторные трубы
ЛАМш77-2-0,05 То же
ЛОМш70-1-0,05 То же
ЛАНКМц75- 2- 2,5- 0,5- 0,5 Пружины, манометрические трубы
ЛЦ16К4 Детали арматуры
ЛЦ23А6ЖЗМц2 Массивные червячные винты, гайки нажимных винтов
ЛЦЗОАЗ Коррозионно-стойкие детали
ЛЦ40С Литые детали арматуры, втулки, сепараторы, подшипники
ЛЦ40МцЗЖ Детали ответственного назначения, работающие при температуре до 300 °С
ЛЦ25С2 Штуцера гидросистемы автомобилей
Латуни обладают сравнительно высокими механическими свойствами и удовлетворительной коррозионной устойчивостью и, будучи наиболее дешевыми из медных сплавов, имеют широкое распространение во многих отраслях машиностроения.
Латунь подразделяют на двойные и многокомпонентные. Двойные медно цинковые сплавы - простые или двойные латуни, многокомпонентные - специальные латуни. Двойные латуни, содержащие 88 - 97% меди, называют томпаком, а содержащие 79 - 80% меди - полутомпаком. Название специальных латуней дается по дополнительному легирующему элементу (кроме цинка), например, латунь, содержащую, кроме цинка, алюминий, называют алюминиевой латунью и т.п. По технологическому принципу различают деформируемые и литейные латуни.
Полуфабрикаты из деформируемых латуней изготовляют в следующих состояниях: мягкое (отожженные), полутвердое (обжатие 10-30%), твердое (обжатие более 30%) и особотвердое (обжатие боле 50%). Литейные латуни выплавляют как из первичных, так и из вторичных металлов (вторичные латуни).
В качестве дополнительных легирующих добавок в специальные латуни вводят алюминий, кремний, олово, никель, марганец, железо и свинец. Указанные добавки (кроме свинца) повышают коррозионную стойкость, прочность, жидкотекучесть, измельчают зерно латуни; свинец сильно улучшает обрабатываемость резанием.
Химический состав и назначение латуней, физические и механические свойства, виды полуфабрикатов приводятся в следующих таблицах:
Таблица 1. Химический состав в % и виды полуфабрикатов деформируемых простых латуней (по ГОСТ 1019-47)
| Марка | Компоненты | Примеси (не более) | Полуфабрикаты | ||||||
| Cu | Zn | Pb | Fe | Sb | Bi | P | Всего | ||
| Л 96 | 95,0-97,0 | О с т а л ь н ы е |
0,03 | 0,10 | 0,005 | 0,002 | 0,01 | 0,2 | Радиаторные трубки |
| Л 90 | 88,0-91,0 | 0,03 | 0,10 | 0,005 | 0,002 | 0,01 | 0,2 | Листы; ленты для плакировки | Л 85 | 84,0-86,0 | 0,03 | 0,10 | 0,005 | 0,002 | 0,01 | 0,3 | Трубы гофрированные |
| Л 80 | 79,0-81,0 | 0,03 | 0,10 | 0,005 | 0,002 | 0,01 | 0,3 | Листы, ленты и проволока | |
| Л70 | 69,0-72,0 | 0,03 | 0,07 | 0,002 | 0,002 | 0,005 | 0,2 | Полосы и ленты | |
| Л68 | 67,0-70,0 | 0,03 | 0,10 | 0,005 | 0,002 | 0,002 | 0,3 | Полосы, листы, ленты, трубы и проволока | |
| Л62 | 60,5-63,5 | 0,08 | 0,15 | 0,005 | 0,002 | 0,002 | 0,5 | Полосы, листы, ленты, трубы, прутки проволока | |
1. В латуни марки Л70, кроме перечисленных примесей, может быть не более 0,005 As, 0,005 Sn и 0,002 S.
2. В антимагнитных латунях содержание железа <= 0,03%.Таблица 2. Физические и технологические свойства простых деформируемых латуней
| Марка | Л 96 | Л 90 | Л 85 | Л 80 | Л 70 | Л 68 | Л 62 | |
| Температура плавления в °С | 1070 | 1045 | 1025 | 1099 | 950 | 938 | 905 | |
| Плотность в Г/см 3 | 8,85 | 8,78 | 8,75 | 8,06 | 8,62 | 8,60 | 8,43 | |
| Модуль упругости в кГ/мм 2 | мягкий латуни | - | - | - | 10 600 | - | 11 000 | 10 000 |
| твердой латуни | 11 400 | 10 500 | 10 500 | 11 400 | 11 200 | 11 500 | - | |
| Коэффициент линейного расширения Х 10 6 1/°С | 17,0 | 17,0 | 18,7 | 18,8 | 18,9 | 19,0 | 20,6 | |
| Удельная теплоемкость в кал/г · °С | 0,093 | 0,09 | 0,092 | 0,093 | 0,09 | 0,093 | 0,092 | |
| Теплопроводность в кал/см · сек · °С | 0,592 | 0,40 | 0,36 | 0,34 | 0,29 | 0,28 | 0,26 | |
| Температура горячей обработки в °С | 700-850 | 700-850 | 750-850 | 750-850 | 750-850 | 750-850 | 750-850 | |
| Температура отжига в °C | 450-650 | 450-650 | 450-650 | 450-650 | 450-650 | 450-650 | 450-650 | |
Таблица 3. Химический состав в % и виды полуфабрикатов специальных латуней (по ГОСТ 1019-47)
| Наименование латуни | Марка | Содержание компонентов, % | Полуфабрикаты | |||||||
| Cu | Al | Sn | Si | Pb | Fe | Mn | Ni | |||
| Алюминиевая | ЛА77-2 | 76,0-79,0 | 1,75-2,50 | - | - | - | - | - | - | Трубы конденсаторные |
| Алюминиево - железистая | ЛАЖ60-1-1 | 58,0-61,0 | 0,75-1,50 | - | - | - | 0,75-1,50 | 0,1-0,6 | - | Трубы и прутки | Алюминиево - никелевая | ЛАН59-3-2 | 57,0-60,0 | 2,5-3,50 | - | - | - | - | - | 2,0-3,0 | Трубы и прутки |
| Никелевая | ЛН65-5 | 64,0-67,0 | - | - | - | - | - | - | 5,0-6,0 | Трубки манометрические, проволока, листы и ленты |
| Железисто- марганцовистая | ЛЖМц59-1-1 | 57,0-60,0 | 0,1-0,2 | 0,3-0,7 | - | - | 0,6-1,2 | 0,5-0,8 | - | полосы, прутки, проволока и трубы |
| Марганцовистая | ЛМц58-2 | 57,0-60,0 | - | - | - | - | - | 1,0-2,0 | - | Полосы, прутки, проволока и листы |
| Марганцовисто - алюминиевая | ЛМцА57-5-1 | 55,0-58,0 | 0,5-1,5 | - | - | - | - | 2,5-3,5 | - | Поковки |
| Томпак оловянистый | ЛО90-1 | 88,0-91,0 | - | 0,25-0,75 | - | - | - | - | - | Полосы и ленты |
| Оловянистая | ЛО70-1 ЛО62-1 ЛО60-1 |
69,0-71,0 61,0-63,0 59,0-61,0 |
- - - |
1,0-1,5 0,7-1,1 1,0-1,5 |
- - - |
- - - |
- - - |
- - - |
- - - |
Трубы Прутки, листы и полосы Проволока для сварки |
| Свинцовистая | ЛС74-3 ЛС64-2 ЛС63-3 ЛС60-1 ЛС59-1 ЛС59-1В |
72,0-75,0 63,0-66,0 62,0-65,0 59,0-61,0 57,0-60,0 57,0-61,0 |
- - - - - - |
- - - - - - |
- - - - - - |
2,4-3,0 1,5-2,0 2,4-3,0 0,6-1,0 0,8-1,9 0,8-1,9 |
- - - - - - |
- - - - - - |
- - - - - - |
Полосы, ленты, прутки для часового производства Прутки Листы, полосы, ленты, прутки, проволока, трубы Прутки |
| Железисто - свинцовистая | ЛЖС58-1-1 | 56,0-58,0 | - | - | - | 0,7-1,3 | 0,7-1,3 | - | - | Прутки |
| Кремнистая | ЛК80-3 | 79,0-81,0 | - | - | 2,5-4,0 | - | - | - | - | Поковки и штамповки |
Таблица 4. Основные физические, механические и технологические свойства специальных латуней
| Марка | Плотность Г/см 2 |
Коэффициент линейного расширения 10 6 , 1 °С |
Температура плавления °С |
Тепло- проводность кн/см · сек |
Удельное электро- сопротивление ом · мм 2 /м |
Модуль упругости кГ/мм 2 |
σ кГ/мм 2 |
δ % |
Температура горячей обработки °С |
Температура отжига °С |
| ЛА 77-2 | 8,6 | 18,3 | 1000 | 0,27 | 0,075 | - | 38 | 50 | 700-770 | 600-650 |
| ЛАЖ 60-1-1 | 8,2 | 21,6 | 904 | - | 0,09 | 10 500 | 42 | 50 | 700-800 | 600-700 |
| ЛАН 59-3-2 | 8,4 | 19,0 | 956 | 0,20 | 0,078 | 10 000 | 50 | 42 | 700-800 | 600-650 | ЛН 65-5 | 8,7 | 18,2 | 960 | 0,14 | 0,146 | 11 200 | 38 | 65 | 750-870 | 600-650 |
| ЛЖМц 59-1-1 | 8,5 | 22,0 | 900 | 0,24 | 0,093 | 10 600 | 45 | 50 | 650-750 | 600-650 |
| ЛМц 58-2 | 8,5 | 21,2 | 880 | 0,17 | 0,118 | 10 000 | 44 | 36 | 650-750 | 600-650 |
| ЛМц А 57-3-1 | - | - | - | - | - | - | 52 | 30 | 650-750 | 600-700 |
| ЛО 90-1 | 8,8 | 18,4 | 1015 | 0,30 | 0,054 | 10 500 | 28 | 50 | 700-800 | 550-650 |
| ЛО 70-1 | 8,5 | 19,7 | 935 | 0,22 | 0,072 | 10 600 | 35 | 60 | 650-750 | 550-650 |
| ЛО 62-1 | 8,5 | 19,3 | 906 | 0,26 | 0,072 | 10 000 | 38 | 40 | 700-750 | 550-650 |
| ЛО 60-1 | 8,4 | 21,4 | 9000,24 | 0,070 | 10 500 | 38 | 40 | 750-800 | 550-650 | |
| ЛС 74-3 | 8,7 | 19,8 | 965 | 0,29 | 0,078 | 10 500 | 35 | 45 | - | 600-650 |
| ЛС 64-2 | 8,5 | 20,3 | 910 | 0,28 | 0,066 | 10 500 | 34 | 55 | - | 600-650 |
| ЛС 63-3 | 8,5 | 20,5 | 905 | 0,28 | 0,066 | 10 500 | 35 | 45 | - | 600-650 |
| ЛС 60-1 | 8,5 | 20,8 | 900 | 0,25 | 0,064 | 10 500 | 35 | 50 | - | 600-650 |
| ЛС 59-1 | 8,5 | 20,6 | 900 | 0,25 | 0,68 | 10 500 | 42 | 45 | 640-780 | 600-650 |
| ЛК 80-3 | 8,6 | 17,0 | 900 | 0,1 | 0,2 | 9 800 | 34 | 55 | 750-850 | 500-600 |
| Вид, размеры и состояние полуфабрикатов | Марка латуни | σ, кГ/мм 2 | δ, % | Глубина продавливания по Эриксену (пуансон диаметром 100 мм) при толщине листов, мм | |||
| 0,4-0,45 | 0,5 | 0,6-0,1 | 1,2-1,5 | ||||
| Листы и полосы холоднокатаные мягкие: размеры листов: толщина 0,4-10 мм, ширина и длина 600х1500, 710х1410 и 1000х2000 мм; размеры полос: толщина 0,4-10 мм, ширина 40-500 мм | Л 68 Л62 ЛМц 58-2 Лс 59-1 |
30 30 39 35 |
40 40 30 25 |
>= 10 >= 9,5 - - |
>= 11 >= 9,5 - - |
>= 11,5 >= 10,0 - - |
>= 12,5 >= 10,5 - - |
| Листы и полосы полутвердые | Л 68 Л 62 ЛМц 58-2 |
36 35 45 |
25 20 25 |
8-10 7-9 - |
9-11 7-9 - |
9,5-11,5 7,5-9,5 - |
11-13 8-10 - |
Листы и полосы холоднокатаные твердые | Л 68 Л 62 ЛМц 58-2 ЛО 62-1 ЛС 59-1 |
40 42 60 40 45 |
15 10 3 5 6 |
7-9 5-7 - - - |
7-9 5-7 - - - |
7,5-9,5 5,5-7,5 - - - |
- - - - - |
| Полосы особо твердые | Л 62 | 60 | 2,5 | - | - | - | - |
| Листы горячекатаные: толщина 5-22 мм, ширина и длина 600х1500, 710х1410 и 1000х2000 мм | Л 62 ЛО 62-1 ЛС 59-1 |
30 35 35 |
30 20 25 |
- - - |
- - - |
- - - |
- - - |
| Полосы (толщина 1,5х8,0 мм, ширина 20-90 мм); ЛС 63-3 |
мягкие полутвердые твердые особотвердые |
30 35-44 60 64 |
40 - 6 >= 5 |
- - - - |
- - - - |
- - - - |
- - - - |
| Полосы прямоугольные прессованные размером от 5х20 до 25х60 | Л 62 ЛЖМц59-1-1 ЛМц58-2 ЛО 62-1 ЛС 59-1 |
30 44 43 35 38 |
30 31 25 25 21 |
- - - - - |
- - - - - |
- - - - - |
- - - - - |
6. Механические свойства латунных лент (по ГОСТ 2208-49)
| Марка латуни | Состояние материала | σ, кГ/мм 2 | δ, % | Глубина продавливания по Эриксену (пуансон диаметром 10мм) при толщине лент, мм | ||||
| До 0,25 | 0,3-0,55 | 0,6-1,1 | 1,2-1,6 | 1,7-2,0 | ||||
| Л 68 Л 62 ЛМ 58-2 ЛС 59-1 ЛС 63-3* |
Мягкое | 30 30 39 35 30 |
40 35 30 25 40 |
>= 9 >= 7,5 - - - |
>= 11 >= 9,5 - - - |
>= 11,5 >= 10 - - - |
>= 12 >= 10,5 - - - |
>= 12,5 >= 11,0 - - - |
| Л 68 Л62 ЛМц 58-2 ЛС 63-3* |
Полутвердое | 35 38 45 35-44 |
25 20 25 - |
7-9 5,5-7,5 - - |
9-11 7,5-9,5 - - |
9,5-11,5 8-10 - - |
10-12 8,5-10,5 - - |
10,5-12,5 9-11 - - |
Л 68 Л62 ЛС 59-1 ЛМц 58-2 ЛС 63-3* |
Твердое | 40 42 45 60 44-54 |
15 10 5 3 6 |
5-7 3-5 - - - |
7-9 5,5-7,5 - - - |
7,5-9,5 6-8 - - - |
- - - - - |
- - - - - |
| Л 68 л 62 ЛС 63-3 |
Особотвердое | 50 60 64 |
4 2,5 >= 5 |
- - - |
- - - |
- - - |
- - - |
- - - |
* По ГОСТ 4442-48.
Таблица 7. Механические свойства круглых, квадратных или шестигранных прутков из латуни (по ГОСТ 2060-60)
| Марка латуни | Состояние прутков | Диаметр круглых или диаметр вписанной окружности квадратных и шестигранных прутков в мм |
σ, кГ/мм 2 | δ, % | Область применения |
| не менее | |||||
| Л 62 | Тянутые Прессованные |
5-40 10-160 |
38 30 |
15 30 |
|
| ЛС 59-1 | Тянутые Прессованные |
10-160 5-40 |
30 40 |
30 12 |
Во всех отраслях машиностроения | ЛС 63-3 | Тянутые (твердые) Тянутые Полутвердые |
5-9,5 10-14 15-20 |
60 55 50 |
1 1 1 |
Для деталей часов |
| ЛО 62-1 | Тянутые Прессованные |
5-40 10-160 |
40 37 |
15 20 |
В морском судостроении |
| ЛЖС 58-1-1 | Тянутые Прессованные |
5-40 10-160 |
45 30 |
10 20 |
Для деталей часов |
| ЛМц 58-2 | Тянутые Прессованные |
5-12 13-40 |
45 42 |
20 20 |
В судостроении |
| ЛЖМц 59-1-1 | Тянутые Прессованные |
5-12 Св. 12-40 |
50 45 |
15 17 |
В судостроении |
| ЛАЖ 60-1-1 | Прессованные | 10-160 | 45 | 18 | В самолетостроении |
| Марка латуни | Диаметр проволоки в мм | σ в в кГ/мм 2 проволока в состоянии | δ в % при состоянии проволоки | ||||
| мягком | полутвердом | твердом | мягком | полутвердом | твердом | ||
| Л 68 | 0,10-0,18 0,20-0,75 0,80-1,4 1,50-12 |
38 35 32 30 |
- 40 38 35 |
70-95 70-95 60-80 55-75 |
20 25 30 40 |
- 5 10 15 |
- - - - |
| Л 62 | 0,1-0,18 0,20-0,50 0,55-1,0 1,10-4,8 5-12 |
35 35 35 35 32 |
- 45 45 40 36 |
75-95 70-95 70-90 60-80 55-75 |
18 20 26 30 34 |
- 5 5 10 12 |
- - - - - |
| ЛС 59-1 | 2-4,8 5-12 |
35 35 |
40 40 |
45-65 45-65 |
30 30 |
- - |
5 8 |
| Марка латуни | Наименование, состояние и размеры труб | σ в в кГ/мм 2 | δ в % |
| Л 62 Л 68 ЛО 70-1 |
Трубы тянутые мягкие диаметром 3-100 мм | 30 30 30 |
30 30 30 |
| Л 62 Л 68 ЛО 70-1 |
Трубы тянутые полутвердые | 34 35 35 |
30 30 30 |
| Л 62 ЛС 59-1 ЛЖМц 59-1-1 |
Трубы прессованные диаметром 21-195 мм | 30 40 44 |
38 20 28 |
Л 96* | Трубки радиаторные шестигранные и круглые | 35-60 | - |
| Л 96** | Tрубки мягкие капиллярные с внутренним диаметром 0,35-0,50 мм и наружным диаметром 1,2-2,5 мм | - | - |
| Л 80*** | Трубки тонкостенные для сильфонов диаметром 8-80 мм, толщиной стенки 0,07-0,6 мм | - | - |
* По ГОСТ 529-41, ** По ГОСТ 2624-44, *** По ГОСТ 5685-51.
Таблица 10. Состав, механические свойства и назначение литейных латуней (по ГОСТ 1019-47)
| Марка латуни | Химический состав | Плотность г/см 3 |
Механические свойства | Назначение | ||||||||
| Cu | Al | Fe | Mn | Si | Sn | Pb | Zn | σ в г/мм 2 |
δ % |
|||
| ЛА67-2.5 | 66-68 | 2-3 | - | - | - | - | - | О с т а л ь н о е |
8,5 | 40(кг) 30(кг) |
15(кг) 12(кг) |
Для изготовления коррозионностойких деталей |
| ЛАЖМц66-6-3-2 | 64-68 | 6-7 | 2,0-4,0 | 1,5-2,5 | - | - | - | 8,5 | 65(к) 60(з) 70(ц) |
7(к) 7(з) 7(ц) |
Для изготовления гаек, нажимных винтов, червяных винтов и других деталей, работающих в тяжелых условиях | ЛАЖ60-1-1Л | 58-61 | 0,75-1,5 | 0,75-1,5 | 1,0-0,6 | - | 0,2-0,7 | - | 8,5 | 42(к) 98(з) |
18(к) 20(з) |
Для изготовления арматуры втулок и вкладышей подшипников |
| ЛК80-3Л | 79-81 | - | - | - | 2,5-4,5 | - | - | 8,5 | 30(к) 25(з) |
15(к) 10(з) |
Для изготовления арматуры и других деталей в судостроении | |
| ЛКС 80-3-3 | 79-81 | - | - | - | 2,5-4,5 | - | 2,0-4,0 | 8,5 | 30(к) 25(з) |
15(к) 7(з) |
Для изготовления вкладышей подшипников и втулок | |
| ЛМц58-2-2 | 57-60 | - | - | 1,5-2,5 | - | - | 1,5-2,5 | 8,5 | 35(к) 25(з) |
8(к) 10(з) |
Для изготовления вкладышей подшипников втулок и других антифрикционных деталей | |
| ЛМцОС58-2-2-2 | 56-60 | - | - | 1,5-2,5 | - | 1,5-2,5 | 0,5-2,5 | 8,5 | 30(к) 30(з) |
4(к) 6(з) |
Для изготовления зубчатых колес | |
| ЛМцЖ55-2-1 | 53-58 | - | 0,5-1,5 | 3-4 | - | - | - | 8,5 | 50(к) 45(з) |
10(к) 15(з) |
||
| ЛМцЖ82-4-1 | 50-55 | - | 0,5-1,5 | 4-5 | - | - | - | 8,5 | 50(к) 50(к) |
15(к) 15(к) |
Подшипники и арматура | |
| ЛС59-1Л | 57-61 | - | - | - | - | 0,8-1,0- | 8,5 | 20(к) | 20(ц) | Втулки для шарикоподшипников | ||
Примечание:
Условные обозначения:
к - литье в кокиль,
з - литье в землю,
ц - центробежное литье.
Таблица 11. Физико - механические свойства литейных латуней
| Основные свойства | Марка латуни | |||||||||
| ЛА 67-2,5 | ЛАЖМц66-3-3-2 | ЛАЖ60-1-1л | ЛК80-3л | ЛКС80-3-3 | ЛМцС56-2-2 | ЛМцОС58-2-2-2-2 | ЛМцЖ52-4-1 | ЛМцЖ55-3-4 | ЛС59-1-л | |
| Температура ликвидуса в °С | 995 | 899 | 904 | 900 | 900 | 890 | 890 | 870 | 880 | 885 |
| Коэффициент линейного расширения х 10 -6 , 1/°С | - | 19,8 | 21,6 | 17 | 17 | 21 | - | - | 22 | 20,1 | Теплопроводность в кал/см· сек · °С | 0,27 | 0,12 | 0,27 | - | - | 0,26 | 0,26 | - | 0,24 | 0,26 |
| σ в в кГ/мм 2 при: 20 °С 200 °С 300 °С 400 °С |
35 - - - |
65 - - - |
40 - - - |
40 40 40 30 |
35 - - - |
36 40 33 24 |
35 - - - |
50 50 34 32 |
50 - - - |
35 37 26 23 |
| δ 10 в % при: 20 °С 200 °С 300 °С 400 °С |
15 - - - |
7 - - - |
20 - - - |
20 22 17 17 |
20 - - - |
20 20 22 24 |
6 - - - |
20 - 24 28 |
- - - - |
40 43 - 28 |
| σ Т в кГ/мм 2 | - | - | 25 | 16 | 14 | 24 | - | 30 | - | 15 |
| α н в кГм/см 2 | - | - | - | 12 | 4 | 7,0 | - | - | - | 2,6 |
| Твердость НВ | 90 | - | 90 | 105 | 95 | 80 | 95 | 120 | 105 | 85 |
| Линейная усадка в % | - | - | - | 1,7 | 1,7 | 1,8 | - | 1,7 | 1,6 | 2,23 |
| Коэффициент трения в паре с осевой сталью: со смазкой без смазки |
- - |
- - |
- - |
0,01 0,19 |
0,009 0,15 |
0,16 0,24 |
- - |
- - |
- - |
0,013 0,17 |
Таблица 12. Химический состав в % и маркировка вторичных латуней (по ГОСТ 1020-60)
| Марка | Cu | Al | Pe | Mn | Si | Ni | Sn | Pb | Zn | Маркировка чушек красками |
| ЛА | 0,3-0,8 | 2-3 | - | - | - | - | - | - | О с т а л ь н о е |
Двумя белыми полосами |
| ЛАЖМц | 63-68 | 6-7 | 2,0-4,0 | 1,5-2,5 | - | - | - | - | Двумя синими полосами | |
| ЛАЖ | 56-61 | 0,75-1,5 | 0,1-0,6 | - | - | 0,2-0,7 | - | - | Одной зеленой полосой и одной красной полосой | ЛК | 70-81 | - | - | - | 2,5-4,5 | - | - | - | Двумя красными полосами |
| ЛКС | 70-81 | - | - | - | 2,5-4,5 | - | - | 2-4 | Одной красной полосой и одной синей полосой | |
| ЛМцС | 55-60 | - | - | 1,5-2,5 | - | - | - | 1,5-2,5 | Одной зеленой полосой и одной синей полосой | |
| ЛМцОС | 55-60 | - | - | 1,5-2,5 | - | - | 1,5-2,5 | 0,5-2,5 | Двумя черными полосами | |
| ЛМцЖ1 | 53-58 | - | 0,5-1,5 | 3-4 | - | - | - | - | Двумя зелеными полосами | |
| ЛМцЖ2 | 50-55 | - | 0,5-1,5 | 4-5 | - | - | - | - | Одной черной полосой и одной белой полосой | |
| ЛС | 56-61 | - | - | - | - | - | - | 0,8-1,9 | Одной красной полосой и одной белой полосой | |
| ЛОС | 60-80 | - | - | - | - | - | 0,5-2,0 | 1,0-3,0 | Тремя красными полосами | |
| ЛНМцЖА | 58-62 | 0,5-1,0 | 0,5-1,1 | 1,5-2,5 | - | 0,5-1,5 | - | - | Тремя белыми полосами |
Металлический сплав, называемый латунью, относится к многокомпонентным или двойным материалам, где главной составляющей выступает медь, а легирующим веществом – цинк. В этот состав могут добавлять свинец, олово, алюминий, никель, марганец, а также железо и прочие металлы. Латунь – это вещество, напоминающее золото, однако его стоимость намного ниже драгоценного металла. От процентного содержания входящих компонентов напрямую зависит цвет и ее свойства. При этом она не относится по металлургической классификации к бронзе.
Состав, структура
Основой медного сплава является цинк, использующийся уже три века. В зависимости от химического состава она бывает:
- двухкомпонентной;
- многокомпонентной.
Двухкомпонентная
Этот состав содержит цинк и медную составляющую в различных объемах. В соответствии с ГОСТом он обозначается буквой «Л» и цифровыми обозначениями. Числовое значение показывает процентное количество меди. Для марки Л63 медная составляющая будет иметь 63 %, а цинковая – 37 %.
Многокомпонентная
Это латунь, состав сплава которой содержит легирующие вещества. К ним относится алюминий, свинец, а также прочие металлы. Такая марка обозначается в зависимости от входящих компонентов, при этом доля цинковой составляющей получается из вычитания от 100 % частей других составляющих. Состав сплава латунного с маркировкой ЛС60-5 означает при расшифровке, что меди – 60 %, свинца – 5 %, а цинка – 35 %. Доля дополнительных примесей обычно не превышает 10 %. Соотношение входящих компонентов может незначительно изменяться. При этом цинковая часть обычно не превышает 35 %. Для полного понимания состава, необходимо разобрать, что такое латунь техническая? Это специальные сплавы, где доля цинка доходит до 50 %.
Красная латунь содержит часть цинка в пределах от 5 до 20 %, а в желтой его доля составляет более 20 %
Область применения
Латунный сплав относится к наиболее распространенным среди самых различных областей. Он практически не подвержен износу. Двухкомпонентный медно-цинковый сплав с цинковой составляющей не более 20 % отлично подходит для изготовления тепловых аппаратов, автозапчастей, сантехнического оборудования. Материалы с цинковой частью до 40 % используются для создания штампованных деталей, фурнитуры. Многокомпонентные латунные сплавы применяются намного шире двухкомпонентных. Они встречаются в воздушных аппаратах, кораблях, трубах, часах и прочей технике.
Латунь широко используется ювелирами для изготовления красивых украшений. Они называют эти металлические цветные составы желтыми, золотистыми, а также зелеными. Наиболее интересен химический вариант, где содержится 5 % алюминия и 15 % цинка. Такой ювелирный металлический сплав имеет высокое сходство с золотом, чем зачастую пользуются мошенники. Использующаяся в этих изделиях латунь может показать, что подобное «золото» ничуть не уступает по красоте настоящему драгметаллу. Сплав весьма податлив при механической обработке, что позволяет ювелирам создавать уникальные украшения, которые отличить от золотых может только специалист. Очищение таких ювелирных шедевров выполняется щавелевой кислотой. На материалах с маркировкой Л62, Л68 проходят обучение молодые ювелиры, так как эти составы наиболее похожи по качествам на золото.
Специальная разновидность латунного сплава с хорошей деформацией называется томпак. Цинковая составляющая металлического материала не превышает 10 %. Этот состав латуни характеризуется устойчивостью к ржавчине, высокой пластичностью, а также весьма низкой силой трения. Данный материал хорошо сваривается со сталью и прочими благородными металлами. Благодаря золотистому оттенку из томпака изготавливают различные медали, фурнитуру, а также художественные изделия. Он отлично обрабатывается под давлением, поддается покрытию золотом, эмалировке.
Материал литейного вида применяется при производстве фасонных изделий и полуфабрикатов методом литья. Литейная латунь отличается наличием дополнительных разбавителей из марганца, алюминия, свинца, а также железа, олова с медью и цинком. По имеющимся фото неспециалисту трудно определить марку. Литейный материал не ржавеет, имеет превосходные механические параметры, устойчив к трению и удобен в обращении. Его используют при производстве подшипников, элементов литой арматуры, втулок, сепараторов, автомобильных штуцеров и многих других элементов.
Из листов автоматной латуни (ЛС59-1) изготавливают многочисленные крепежные изделия, элементы для часов, а также прочие детали массового производства. Этот вид сплава состоит из свинца, цинка, меди. Он хорошо выдерживает обработку деталей скоростным способом, откуда и получил название. Автоматный материал выпускается прутками, полосами, листами, а также лентами.
Способы получения
Изготовление латуни производится в тиглях из глины огнеустойчивого вида, а также при помощи специальных отражательных нагревателей. Разогрев самих тиглей выполняют в пламенных или же шахтных печах. Отливку смешиваемого сплава проводят с помощью особых песчаных форм. При этом некоторая доля цинка испаряется, что учитывается при процессе формирования сплава.
Основную трудность при получении латуни вызывает разница в температурах плавления основных составляющих. Этот процесс облегчается добавлением в расплавленную массу малого количества уже готового материала. В зависимости от необходимого конечного результата проводится дальнейшая обработка состава. Можно добавить дополнительные составляющие, провести штамповку, легирование или же придать необходимую форму.
Классификация латуней
Латунные составы подразделяются на литейные и деформируемые. Литье с различными компонентами позволяет выпускать разнообразные детали для всех сфер промышленного использования. Деформируемые материалы имеют большое содержание меди и применяются для изготовления мелких изделий.
В зависимости от содержания в сплаве различных добавок его называют кремнистым, алюминиевым, железомарганцовистым, что определяет марку. Дополнительные вещества позволяют составу получать новые качества или же улучшать уже имеющиеся характеристики. Зарубежные производители используют иную маркировку составов и отличающееся содержание примесей. Помимо этого, различают латунный материал по сфере основного применения. Это может быть «часовая», «морская» или же другая специфическая латунь. Широко используются томпаки (с цинком до 10 %), а также полутомпаки, где цинковая доля находится в пределах от 10 до 20 %.
Основные свойства и характеристики
Медно-цинковый материал обладает качествами, присущими составляющим его металлам. Цвет латунного состава напрямую зависит от его составляющих и варьируется от светло-желтого до красноватого. Температура плавления материала находится в пределах от 880 до 950 °С, а плотность – 8500 кг/м3. Он хорошо обрабатывается под давлением при различных температурных режимах. Кроме того, сплав латунь с различными компонентами практически не подвержен влиянию внешней среды, обладает высокой износоустойчивостью и высокой прочностью.
Латунные изделия имеют хорошие механические показатели. В отличие от меди, он более вязкий и ковкий, менее тугоплавкий, что весьма удобно для промышленной обработки. С понижением температуры среды латунные изделия не теряют свои пластичные свойства, что привлекательно для изготовления конструкционных материалов. Со временем поверхность состава может слегка потемнеть, однако это никак не влияет на характеристики материала. Чем больше содержание медной доли в латунном сплаве, тем выше его электро- и теплопроводность. Для предотвращения коррозии латунные детали обжигаются после обработки при пониженных температурах.
Металлы и сплавы – в буквальном смысле слова основа человеческой цивилизации. Чистые металлы не так уж часто применяются в народном хозяйстве, а вот сплавы используются повсеместно. Это не удивительно, так как сплав объединяет в себе свойства нескольких веществ в самой лучшей пропорции. Данная статья рассказывает о производстве и обработке расплава , подготовке материала, составе, свойствах и .
Структура и хим. состав латуни — вопрос весьма важный. Латунь – двух- или многокомпонентный твердый раствор – сплав, на основе и цинка. Известна латунь чрезвычайно давно, еще со временем Древнего Рима, и используется до сих пор. Свойства ее зависят от количественного состава.
Традиционный состав латуни – 70% меди и 30% цинка. Цинк повышает механические и технологические качества сплава, и при этом удешевляет его, поскольку является металлом более доступным по стоимости. На практике применение растворов с долей цинка большей чем 50% встречается редко.
Латунь отличается очень красивым золотистым цветом. Однако без защитного слоя – лака, например, довольно быстро темнеет. В довольно большом количестве случаев это свойство недостатком не считают.
Маркируется сплав в зависимости от состава. Обозначается латунь буквой «Л», затем следует цифра, указывающая на долю меди – 70, например. Если сплав легировался, то все добавки указываются по уменьшению их доли, а затем указывается и состав. Например, ЛАЖ60-1-1 означает, что в латуни 60% меди, и что сплав легирован алюминием – 1% , и железом – 1%.
О том, как горит латунь, и как происходит плавка материала дома, расскажет данный видеоролик:
Классификации по доле цинка
Классифицируют составы по доле цинка:
- если его содержание составляет 5–20%, латунь называют красной – томпак;
- если доля цинка колеблется в диапазоне 20–36%, сплав носит название желтая латунь;
- сплав с долей цинка в 48–50% называют техническим.
При производстве латуни более 50% цинка получают из переработки вторичного сырья, поэтому сплав можно отнести к довольно экологичной продукции.
Разделение по качеству дополнительных ингредиентов
Сплавы разделяют и по количеству, и качеству дополнительных ингредиентов.
Двухкомпонентные
Двухкомпонентные включают в себя только медь и цинк. Здесь на свойства сплава сильно влияет фазовый состав. Медь способна растворить не более 39% цинка. Причем при увеличении температуры растворимость уменьшается, образуется при этом только однофазный раствор – α-фаза. Такие сплавы называют α-латунями, они отличаются высокой пластичностью и достаточно прочны, если доля цинка достигает 30%.
При увеличении доли цинка часть металла уже не растворяется и формируется двухфазный раствор – α+β’-латунь. β’– фаза более твердая, но и более хрупкая, поэтому такой сплав прочнее, но пластичность теряет.
Эта особенность обуславливает и не совсем обычный метод обработки. Так, для холодной обработки – фигурные профили, проволока, используется только α-латунь, поскольку ее пластичность высока при низкой температуре, а в температурном диапазоне от +300 до +700 С резко падает, так что при нагреве деформировать латунь бесполезно. А вот α+β’-растворы обрабатывают именно при высокой температуре.
Многокомпонентные
Многокомпонентные в качестве добавок могут содержать:
- никель – увеличивает коррозийную стойкость;
- – уменьшает прочность, но совместно со свинцом придает антифрикционные свойства;
- свинец – не более 4%, уменьшает прочность, но облегчает механическую обработку. Такие латуни часто называют автоматными;
- железо – уменьшает рост зерен, что улучшает механические свойства сплава;
- – не больше, чем доля . Иначе сплав превращается в одну из разновидностей . Олово придает сплаву стойкость к действию морской воды, за что такая латунь и получила название морской;
- марганец – увеличивает стойкость к коррозии, способствует прочности.
Производство металла
Поскольку основным компонентом латуни является медь, то материал относят к медным сплавам. Схема производства достаточно проста. Однако с технологической точки зрения процесс оказывается сложным, поскольку требует очень четкого соблюдения температурных режимов и обработки сырья и заготовки.
В общем виде получение сплава выглядит так:
- расплавление меди в специальных тиглях;
- введение цинка;
- введение дополнительных компонентов – железа, никеля;
- разливка в формы;
- закалка – штампованием или вытягиваем.
Дело осложняется еще и тем, что условия получения сплавов во многом зависит от состава сплава и его назначения.
Ниже дано видео о плавке латуни в домашних условиях.
В видео ниже рассказывается, как произвести и расплавить латунь в домашних условиях:
Технологии
Производство латуни следует начать с получения меди из медной руды. На деле это сложное полиметаллическое сырье, в котором доля меди как раз невелика. Главными компонентами являются пустая руда, железо и медь, и первый этап получения латуни сводится к тому, чтобы отделить медь от других составляющих.
Получение сырья
Процесс это исключительно сложный, так как его целью является перевод сырья из единой многокомпонентной смеси в гетерогенную систему, состоящую из нескольких фаз с разным составом и разными свойствами. Только после этого фазы можно отделить друг от друга и получить пригодные для дальнейшего использования составы. Применяют для этого самые разные методики: в некоторых случаях извлекаемая фаза дополнительно обогащается «главным» металлом, в других, наоборот – обедняется, в третьих прибегают к механическим методам отделения, когда фазы, например, отличаются растворимостью и так далее.
Чаще всего используют следующие два способа.
- Пирометаллургическая технология предполагает переработку медной руды с последующим рафинированием черновой меди. Включает плавку, конвертирование медного штейна, огневое рафинирование – по сути, очистка от крупных примесей, и электролитическое. Последнее позволяет не только провести глубокую очистку меди, но и извлечь какие-либо сопутствующие компоненты, если они представляют ценность.
- Гидрометаллургический метод применяется при использовании бедной медной руды. Суть его сводится к выщелачиванию – воздействию серной кислоты, сернокислого железа. Для этого руду измельчают и растворяют в растворителях, а затем добывают медь либо методом цементации – осаждению чистой меди на железе, для чего используют обычные обрезки листа и проволоки, либо электролизом.
Таким образом удается полностью извлечь медь даже из самой бедной руды.
Получение цинка тоже имеет свои особенности, но, в общем, является более простым процессом.
О том, можно ли сварить латунь в домашних условиях и как ее производят на заводе, расскажем ниже.
Метод получения сплава
Выплавка латуни зависит от состава сплава. Здесь необходимо учитывать и разную температуру кипения металлов, и разную способность к окислению.
- Плавка с чистым металлом – при использовании оборотных металлов шихта может загружаться в любом порядке. Если же в шихте наличествует чистый металл, то сначала расплавляют медь, а потом оборотные металлы. Цинк и , если он есть, вводят в расплав в последнюю очередь, предварительно, нагретыми до 100–120 С. Плавка производится под слоем древесного угля, который загружается с первой порцией шихты.
- Плавка кремнистой латуни – такой состав склонен поглощать восстановительные газы, поэтому здесь древесный уголь не применяется. Плавку проводят под покровным флюсом – стеклом или бурой, чтобы предупредить взаимодействие с кислородом. Первой в печь загружают медь, затем отходы и меднокремнистую лигатуру. Цинк загружают в расплав последним, после того как будет удален шлак.
- Плавка марганцовой латуни – проводится под древесным углем или флюсом из стекла. В этом случае последним вводится марганец вместе с лигатурами, после того как расплавляются все остальные ингредиенты.
Изготовление листа
Обычная форма выпуска латуни – листы и проволока. В общем виде процесс происходит таким образом.
- Слитки из плавильного цеха попадают в прокатный, где прогреваются в печи до температуры деформации –790–830 С.
- На стане слитки деформируются до размеров и толщины заготовки.
- Заготовка в виде рулона поступает на сварку, а затем подвергается двухстороннему фрезерованию.
- Затем полуфабрикат возвращается в прокатный цех, где на трехклетьевом стане прокатки его прокатывают до получения заданной толщины листа.
- Готовую полосу разрезают на мерные длины.
- Листы отжигаются в камерных печах, а затем протравливаются в травильных ванных.
- Материал вновь деформируют до конечной толщины и снова протравливают.
Про оборудование для литья латуни на заводе по ее изготовлению читайте ниже.
Необходимое оборудование и сырье
Так как медь – металл востребованный, то на производстве реализуются методы извлечения меди как из богатых, так и очень бедных руд. Так что сырьем может выступать практически любая руда, содержащая хоть какую-то долю металла.
Получение латуни – процесс многоэтапный и технологически сложный. Так что оборудование здесь включает как новейшие технологические линии, так и самые традиционные литейные инструменты.
- Для плавки латуни лучшим вариантом является индукционная канальная печь или тигельная электросопротивления. Это оборудование потребляет минимальное количество электроэнергии из расчета получения 1 кг сплава и позволяет добиться минимального перегрева металлов. Худшим выбором являются электродуговые печи.
- Для прогрева слитков перед деформацией используют методическую печь – здесь возможен прогрев от 650 до 1200 С.
- Стан горячей прокатки – рабочим модулем является рабочая клеть, в которой и осуществляется горячая прокатка. Оборудование можно использовать и для холодной прокатки листов и полос.
- Линия сварки – оборудование зависит от параметров заготовок и готовой продукции.
- Фрезеровочный стан – для двухстороннего фрезерования сварной полосы.
- Стан холодной прокатки – как правило, трехклетьевой. Для его обслуживания необходимы также тельфер – подает рулоны в стан, накопительный рольганг – с его помощью комплектуют партию из полос одной марки, и входной участок – разматыватель, отгибатель, правильная машина и так далее.
Кроме того, линия должна включать оборудование – от тележки до погрузочного крана, которое обеспечивает перемещение слитков, заготовок, рулонов и листов между технологическими узлами.
На стадии получения сплавов понадобится и механический инструмент:
- колокольчик – приспособление для очистки и дегазации сплавов, прекрасно подходит для ввода рафинирующих флюсов;
- шлаковик – инструмент для удаления шлака с поверхности сплава;
- разливочная ложка;
- двуручный ковш – приспособление для разливки цветных сплавов.
Производство латуни, а, вернее говоря, листов и проволоки, необходимых для изготовления готовой продукции – процесс технологически сложный и трудоемкий. Получить сплав, соответствующие требованиям ГОСТ, можно лишь на крупных предприятиях цветной металлургии.
В видео ниже представлено литье латуни в форму:
При соединении меди и цинка получается латунь. Впервые подобный сплав появился в 1781 году. На тот момент уровень технологического оснащения был относительно невысокий, но Джеймс Эмерсон смог провести соединение меди и цинка, в результате чего получился сплав с уникальными качествами. Латунь – сплав, который сегодня получил широкое применение при производстве самого различного оборудования и строительных материалов. Он обладает достаточно большим количество особенностей, о которых далее поговорим подробнее.
Применение
Рассматривая применение латуни нужно уделить внимание ее составу. В него могут включаться различные легирующие элементы, которые способны существенно изменить эксплуатационные качества. Область применения латуни весьма обширна. Поэтому рассмотрим каждый тип сплава подробнее.
Рассматриваемый сплав делиться на простую и специальные латуни. Оба варианта могут применяться для:
- Производства деталей часов.
- Получения деталей различных приборов и машин, высокоточной аппаратуры.
- При наладке производства методом штамповки.
- Получения деталей для автомобилей: болты, гайки, втулки.
- При производстве труб для морских судов, самолетов и иного транспорта.
Эксплуатационные качества сплава определяют то, что при его использовании может оказываться самое различное воздействие: высокие температуры, влажность и химически агрессивные сферы, трение и другое. Именно поэтому изделия из латуни применяются при тяжелых эксплуатационных условиях, когда использование других металлов невозможно. При применении прутков из латуни могут изготавливаться детали электромашин.
Однако широкое распространение латунь не получила по причине достаточно высокой стоимости, так как его основой являются цинк и медь. Для улучшения эксплуатационных качеств также могут применяться другие легирующие вещества, имеющие высокую стоимость.
Классификация
Не сложно догадаться, что классификация сплава латуни проводится исходя из его химического состава. Наиболее распространена разновидность деформируемой латуни, которая представлена сочетанием 88-97% меди и не более 10% цинка. Подобный состав называют томпаком. Он пользуется большой популярностью, так как обладает весьма привлекательными эксплуатационными качествами. Ювелирная латунь идеально подходит для производства украшений. Красная латунь получила свое название по причине необычного оттенка, который достигается путем снижения концентрации цинка в составе. Из-за оттенка ее чаще всего применяют для изготовления статуэток или других художественных изделий.
Большое распространение получила и латунь литейная. Ее состав представлен 50-81% меди, а также достаточно большим количеством других примесей.
Различные виды литейной латуни могут применяться для изготовления:
- Коррозионностойких деталей, которые сегодня получили широкое распространение в области машиностроений и судостроения.
- Деталей, применяемых при изготовлении различных аппаратов.
- Сложной по своей конфигурации запорной арматуры или различных приборов, которые применяются при температуре не выше 250 градусов Цельсия. Высокая пластичность латуни позволяет ее использовать при создании запорной арматуры, установка которой будет проводиться при гидровоздушных ударных нагрузках.
- Подшипников и втулок самого различного применения.
Высокое качество сплава позволяет его применять для получения высокоточных изделий. Классификация автоматной латуни предусматривает следующие особенности состава:
- Содержание 57-75% меди.
- Концентрация 24-42% цинка.
- Легирование сплава 0,3-0,8% свинцом.
Присутствие свинца определяет то, что во время обработки подобного прудка образуется стружка. Именно поэтому автоматная латунь может обрабатываться высокопроизводительным оборудованием. Очень часто ее используют для получения декоративных элементов или метизов. Очень часто подобный сплав представлен в виде прудка или листового металла. Пруток может применятся на токарном станке, листовой металл при штамповке или фрезеровании.
Альфа латунь представлена сплавом с необычной кристаллической решеткой (содержания цинка не более 35%), за счет которой обеспечивается высокая пластичность. Именно поэтому он применяется зачастую для обработки методом штамповки.
Физические свойства
Во много физические свойства зависят от химического состава конкретной разновидности сплава. Поэтому свойства латуни могут существенно отличаться.
Как ранее было отмечено, большое распространение получил томпак, который может применяться для производства различных деталей и даже ювелирных украшений.
Цвет латуни подобного типа может быть желтым или красным в зависимости от концентрации цинка. К основным свойствам подобной латуни можно отнести нижеприведенные моменты:
- Высокая степень пластичности. Пластичность деформируемой латуни позволяет ее применять в качестве заготовки в различных производственных процессах: она подходит для обработки как методом штамповки, так и точения.
- Высокая коррозионная устойчивость определяет то, что даже при длительной эксплуатации при повышенной влажности на поверхности не появляется ржавчина.
- Хорошие антифрикционные свойства.
- Свариваемость со сталью и другими материалами позволяет применять сплав для получения комбинированных материалов.
- Есть возможность проводить покрытие поверхности томпака различными составами для придания особых эксплуатационных качеств. Примером можно назвать то, что довольно часто томпак покрывают эмалью или лаком для его декорирования.
- Изначально сплав имеет красивый золотистый цвет. По этой причине его довольно часто применяют при производстве художественных изделий.
Механические свойства деформируемой латуни могут существенно изменяться по причине добавления различных легирующих элементов.
В машиностроении и другой области производства большое распространение получила литейная разновидность латуни. Ее плотность относительно невелика (около 8300 кг/м 3), однако другие физические свойства определили большое распространение литейной латуни:
- Устойчивость к коррозионному воздействию.
- Высокие механические характеристики.
- Неплохая ковкость.
- Высокий показатель текучести при нагреве сплава, что позволяет получать изделия сложной конфигурации.
- Повышенная устойчивость к распаду состава из-за оказания воздействия со стороны окружающей среды.
- Плавление состава проходит при температуре около 950 градусов Цельсия.
Прочность латуни ниже, чем у стали, что связано особенностями строения кристаллической решетки и составом. Влияние на свойства латуней концентрации цинка очень велико. Поэтому для придания особых свойств концентрация основных элементов может существенно изменяться.
Химический состав и особенности внутренней структуры
Основными составными элементами считаются цинк и медь, концентрация которых будет самой большой. Состав латуни также может включать и другие примеси, которые придают сплаву особые физические свойства. Основной компонент латуни характеризуется высокой пластичностью и хорошей обрабатываемостью. Поэтому эти свойства передаются и рассматриваемому металлу.
Химический состав латуни регулируется на момент производства, как и тип структуры. Различают две разновидности структуры:
- Альфа фаза – раствор, который обладает повышенной стабильностью. Рассматривая кристаллическую решетку следует отметить, что она имеет гранецентрированную кубическую форму. Встречается подобная структура крайне часто.
- Альфа + бета фаза – еще один стабильный раствор, который можно охарактеризовать соотношением меди к цинку 3 к 2. За счет этого получается элементарная ячейка.
Стоит учитывать, что твердость второго сплава намного выше, чем первого. Однако за счет существенного повышения показателя твердости существенно падает пластичность. Максимальное содержание цинка в латуни составляет 50%. При соблюдении технологии производства подобная концентрация цинка позволяет достигнуть высоких показателей прочности и пластичности.
При производстве этого материала учитывается то, как температура нагрева влияет на проходящие структурные преобразования:
- Если сплав нагревается до высоких температур, то атомы β-фазы начинают располагаться без определенного порядка. В подобном состоянии состав обладает повышенной пластичностью.
- Если нагрев проводится до температуры 460 градусов Цельсия, то в составе формируется фаза, которая получила название β’. Особенностью этой фазы можно назвать повышенную твердость и хрупкость. Эти качества связаны с тем, что атомы расположены в строгом порядке.
Сложные латуни могут иметь в своем составе железо, марганец, свинец и другие компоненты, которые предназначены для изменения физических качеств. К примеру, свинец упрощает механическую обработку сплава.
Включение в состав свинца и висмута становится причиной снижения способности деформации сплава в горячем состоянии. Однако свинец в небольшой концентрации позволяет получить сыпучую стружку, за счет чего упрощается ее удаление с зоны резания при токарной или фрезерной обработке.
Порядок маркировки
Для маркировки рассматриваемого сплава были приняты определенные правила обозначения концентрации основных веществ. Все марки латуни начинаются с обозначения «Л», после которой могут идти буквы химических веществ, входящих в состав.
Деформируемый сплав латуни или иная его разновидность после первой буквы имеет число, характеризующее процент меди. Кроме этого маркировка может указывать на концентрацию легирующих элементов, для чего знак «Л» идет с другими буквенными обозначениями.
Для указания концентрации легирующих элементов после основной цифры ставится прочерк, затем указывается процентное содержание следующих элементов. Для разделения цифровых обозначений также применяется прочерк. Концентрация второго основного элемента (цинка) высчитывается, для чего от 100% значения отнимаются другие показатели концентрации меди и легирующих элементов. Примером того, как латунь обозначается согласно установленным стандартам назовем маркировку ЛАЖ70-1-2. Ее нужно читать следующим образом:
- В состав сплава входит 70% меди.
- Легирующими элементами выступает алюминий и железо, концентрация которых составляет 1% и 2% соответственно.
- Концентрация цинка: 100 – 70 – 1 – 2 = 27%.
В некоторых случаях концентрация цинка указывается соответствующей буквой, а количество меди высчитывается. Подобный метол маркировки чаще применяется для обозначения литейных латуней.
Латунь – золотисто-желтая, более прочная и твердая. Она не так интенсивно окисляется , не такая пластичная.
В нее иногда, в зависимости от предназначения сплава, добавляют:
- кремний;
- марганец.
Сходства и различия
Сплав латуни по большей части состоит из меди, поэтому естественно, что они похожи не только визуально, но и некоторыми свойствами. Чем больше меди в сплаве, тем сильнее их цвета будут схожи. На этом точные совпадения заканчиваются.
Визуально легко отличаются сплавы латуни, где меди менее 80% . Они слегка похожи на золото, так как имеют выраженный желтый оттенок. Чем больше цинка, тем оттенок светлее.
Из-за этого латунь даже используют для подделки или имитации золота . У меди же главный оттенок – красноватый, который часто отливает розовым.
При сильном понижении температуры латунь не теряет своей, сравнительно ограниченной, пластичности и не становится хрупкой . Электричество и тепло проводит хуже.
Отличаются они по такому признаку, как твердость .
Медь мягче , пластичнее , а латунь, наоборот, твердая и придать ей какую-либо форму без применения отжига сложно.
Стружка также получается разная: у латуни – игольчатая , у меди – закрученная в спираль .
Рассмотрим свойства, которые имеет латунь и медь, есть ли у них отличия:
Как отличить?
Чаще всего можно отличить по:
- виду;
- весу;
- степени твердости
без применения каких-либо инструментов или аппаратуры.
Но бывают ситуации, когда для точности необходимо задействовать :
- реактивы ,
- инструменты ,
- приборы .
Перед оценкой лома, который вы собираетесь отнести в пункт приема, надо очистить его от грязи, иначе «на глаз» определить точно не получится.
По цвету
Оба металла, хоть и в разной степени, могут покрыться патиной
.
Поэтому не забываем хорошо очистить лом.
Если объект долго находился на открытом воздухе или в воде, слой патины снимается сложно.
Иной раз оправданной будет покупка специального средства для очистки .
Желательно осматривать лом под мощным белым светом.
Подразумевается, что можно смотреть либо под солнцем в погожий день, либо под яркой люминесцентной лампой . Лампа накаливания не подходит.
Чистая медь будет иметь красновато-коричневый оттенок, иногда с розовым отливом.Надо учитывать, что латунь может быть красной или оранжевой. Такую обычно используют для украшений и водопроводных труб.
Если материал с оранжевым, желтым или золотистым оттенком, можно быть почти уверенным, что перед вами латунь.
Если вы занимаетесь сбором и сдачей металлолома то вам будет полезно знать . Если вы не знаете, где найти черные металлы, то прочитайте данную . Сомневаетесь, какую модель металлоискателя выбрать? Ознакомьтесь с обзором популярных моделей .
Она еще бывает светло-золотистой , бледно-желтой , и даже грязно-белой , но поисковикам металла встречается очень редко, так как такой сплав тяжело обрабатывать, и он используется преимущественно в украшениях.
По звуку
Еще один метод, для которого не нужны специальные навыки или приспособления. Различать металлы по звуку можно научиться после непродолжительной тренировки. Ударьте чем-то металлическим по предмету. Если он сделан из меди, то звук будет приглушенным , низким . Это происходит, так как металл мягкий.
Обычно визуального осмотра и проверки на звук и твердость достаточно для определения в полевых условиях.
Напротив, латунь будет издавать при ударе звонкий и высокий звук. Второй по значимости способ проверки для тех, кто имеет дело с металлоломом, после визуальной оценки на свету. Но, такой метод оправдан только с большими и объемными предметами – нужно, чтобы было чему издавать звук.
По твердости
Медь, как уже было сказано выше, — мягкий металл. Латунь специально создали, чтобы увеличить твердость меди при сохранении некоторых ее других характеристик. Поэтому при нанесении повреждения лому, медью будет тот материал, который легче деформируется . Латунь же стойко переносит удары .
По маркировке
Если на предмете есть метки, определение металла или сплава может стать простым и точным.
На латунь, как правило, ставят метку, которая начинается со значка «Л» .
Соответственно, маркировка меди начинается с «М» . Правда, медь довольно часто не имеет никакой маркировки.
Вот некоторые расшифровки , которые могут пригодиться:
- Маркировка меди начинается с одной буквы «М» , за которой идут цифры. Буква «Л» на изделиях из латуни бывает не одна, за ней могут идти еще буквы, а только потом цифры.
- В Соединенных Штатах и Канаде действует система UNS , согласно которой на латуни ставится метка C2, C3, C4 .
- В Европейском Союзе оба металла маркируются буквой С , все зависит от последующих букв. Для меди они будут A, B, C, D , а для латунного сплава – L, M, N, P и R .
- Еще не так давно распространенной была маркировка, состоящая из значков химических элементов. Например, Cu Zn (купрум – цинк) будет означать латунь.
По весу
Латунь легче меди благодаря добавлению в нее цинка. Но для того, чтобы определить по бесформенному куску, металл это или сплав, необходим опыт.
По стружке
Для этой проверки потребуется дрель по металлу или доступ к станку, чтобы получить стружку.
У латуни она будет, как говорят специалисты, игольчатая , так как материал твердый.
Она как бы сыпучая.
У меди стружка будет пластичнее, поэтому часто даже не разрывается и получается витиеватая , одной сплошной спиралью.
Анализ кислотой
Если вы столкнулись с латунью марки Л-96 , что означает присутствие в сплаве 96% меди, отличить ее от металла без анализа сложно. Для этого можно использовать соляную кислоту. Если капнуть ею на чистую медь, она просто очистит ее от патины и в реакцию с самим металлом не вступит.
Если же нанести соляную кислоту на латунь, то в реакцию вступит цинк и на поверхности проступит окись белого цвета – хлорид цинка .
Это может стать дополнительным ориентиром.
Инструменты производят исключительно из латуни, она тверже.
Из меди делают некоторые части духовых музыкальных инструментов.
В принципе, нужно отталкиваться от назначения предмета – если он должен быть:
- надежным,
- твердым,
- негнущимся ,
то для его изготовления, скорее всего, использовали латунь .
Если наоборот, нужна пластичность , высокая электро- или теплопроводность, то это – медь .
Путем нагревания
Еще один способ, при котором нужно использовать газовую горелку.
Индикатором здесь будет оксид цинка, который образуется в виде налета бледно-белого пепельного оттенка только на латуни, если ту нагреть до температуры выше 600 градусов .
Вывод
Людям, промышляющим сбором, сдачей и приемом цветного лома, необходимо знать и уметь отличать внешне похожие цветные металлы. Способность определять может хорошо окупиться, так как латунь в пунктах приема стоит почти в два раза дешевле
