Историческая справка

Согласно историческим сведениям, первыми металлами, которые использовал человек, были медь и золото. Оба металла являются очень мягкими в чистом состоянии, поэтому их использование в жизнедеятельности человека является достаточно ограниченным. В частности, медь использовалась древними людьми с момента начала использования ими огня, а со времен Римской империи этот металл стал более интенсивно применяться в изготовлении труб, военного оружия, украшений для статуй и для других целей.

Для улучшения характеристик чистых металлов, например, большей твердости и прочности, со временем человеку пришла мысль смешивать их. Так, приблизительно в 3500 году до нашей эры в Месопотамии получили бронзу — сплав меди с оловом, который обладал высокой сопротивляемостью к коррозии и был более прочной, чем каждый чистый металл по отдельности. Благодаря этим свойствам бронзу стали использовать для производства оружия и орудий труда.

Около 1400 года до нашей эры была открыта латунь — сплав цинка и меди, который демонстрировал великолепную устойчивость против деформации, обладал высокой пластичностью при низких и высоких температурах и имел высокую устойчивость к коррозии и механическому износу. Однако ее использование приобрело массовый характер только в 250 году до нашей эры с началом производства монет в Римской империи.

С этого времени применение латуни стало осуществляться в самых различных областях человеческой деятельности начиная от вооружения и заканчивая ювелирными украшениями. В XV веке она стала использоваться для производства астрономических инструментов, а с появлением печати сплав стал активно применяться в типографии. С середины XVI века в Европе болты и гайки изготавливались главным образом из латуни, меди и бронзы. Этот сплав использовали для изготовления шестерен часовых механизмов, а в XVII веке в Голландии латунь использовали для изготовления оптического телескопа.

Состав и классификация латуней

Классический состав предполагает наличие в сплаве меди и цинка в пропорции 2:1 соответственно. Такой латунь знали Древние римляне. Скептики вспомнят, что цинк в чистом виде открыли в XVI веке. Но в случае с Древним Римом речь идет о цинксодержащей породе, которую на тот момент уже перерабатывали.

В те времена было поверье, что именно наличие цинка определяет цвет, и только позже стало известно, что солнечный оттенок сплава латуни получается благодаря тому, что наличие цинка разбавляет медную красноту.

Латунь делят на двухкомпонентые (простые) и многокомпонентные (специальные).

Одна из маркировок изделий, материалом для которых служит латунь, означает процентное содержание компонентов. Так буква Л указывает на тип сплава — латунь. а рядом стоящий  числовой индекс указывает на содержание меди в составе. Например, Л80» расшифровывается, как «латунь, состоящая из 80% меди и 20% цинка».

Две составляющие – не обязательное требование. Если их больше, то каждый вводимый в состав латуни компонент отображается в маркировке при помощи соответствующего буквенного символа, следующего за буквой Л. В качестве добавок может выступать олово, никель или свинец. При этом латунь меняет свои свойства.

Добавки вводятся в сплав для достижения определенных целей. Например, латунь в классической пропорции не может быть применена в судостроении. Все благодаря неустойчивости латуни к воздействию солевых растворов (морской воды). Добавки, введенные в состав сплава решает эту проблему, сохраняя основные характеристики.

По степени обработки сплавы бывают: деформируемые (латунная лента, проволока, труба, латунный лист) и литейные (арматура, подшипник, детали приборов).

Деформируемые двухкомпонентные латуни

Деформируемые многокомпонентные латуни

Литейные латуни

Сплавы химического элемента меди

Медь, в соединении с другими металлами, образует сплавы с новыми свойствами. В качестве основных добавок используются олово, никель или свинец. Каждый вид соединения обладает особыми характеристиками. Отдельно медь используется редко, поскольку у нее невысокая твердость.

Немного о бронзе

Бронза — название сплава меди и олова. Также в состав соединения входит кремний, свинец, алюминий, марганец, бериллий. У полученного материала показатели прочности выше, чем у меди. Он обладает антикоррозионными свойствами.

С целью улучшения характеристик в сплав добавляются легирующие элементы: титан, цинк, никель, железо, фосфор.

Существует несколько разновидностей бронзы:

1. Деформируемые. Количество олова не превышает 6%. Благодаря этому, металл обладает хорошей пластичностью и поддается обработке давлением.
2. Литейные. Высокая прочность позволяет использовать материал для работы в сложных условиях.

Сплав никель и медь

В этом соединении используется медь и никель. Если к этой паре добавляются другие элементы, соединения носят такие названия:

1. Куниали. К 6–13% никеля еще добавляется 1,5–3% алюминия. Остальное медь.
2. Нейзильбер. Содержит 20% цинка и 15% хрома.
3. Мельхиор. Присутствует 1% марганца.
4. Копелем. Сплав с содержанием 0,5% марганца.

Латунь

Это сплав меди с цинком. Колебание количественного содержания цинка влечет за собой изменение характеристик и цвета сплава.

Кроме этих 2 основных элементов в сплаве содержатся легирующие добавки. Их показатель составляет небольшой процент.

Латунь обладает высокими прочностными характеристиками, пластичностью и способностью противостоять коррозии. Также характеризуется немагнитными свойствами.

Латунь

Маркировка сплавов, состоящих из меди и цинка

Маркировка сплавов меди, в которых содержится цинк, основана на достаточно несложном принципе. В обозначении любого сплава меди с цинком (как двух-, так и многокомпонентного) есть буква «Л», которая стоит первой. В двухкомпонентных сплавах за этой буквой следуют цифры, обозначающие содержание меди в целых процентах. Таким образом, по этой цифре можно сразу узнать, сколько процентов меди содержится в данной марке латуни.

Более сложной маркировкой отличаются многокомпонентные латуни, в обозначении которых присутствует сразу несколько букв и цифр. Первой буквой является «Л», по которой становится понятно, что перед нами латунь, за этой буквой следуют буквенные обозначения различных легирующих элементов. Вторая часть маркировки многокомпонентных сплавов – это процентное содержание легирующих элементов, указанных в буквенной части маркировки. Для большего удобства цифры, соответствующие содержанию каждого легирующего элемента, разделены между собой дефисами. Порядок расположения цифр в маркировке многокомпонентных латуней такой:

1. первая двухзначная цифра – это содержание меди;
2. остальные цифры, разделенные дефисами, соответствуют содержанию легирующих элементов, указанных в буквенной части маркировки.

Памятка по маркировке латуни

Чтобы было более понятно, разберем, какие элементы содержатся в сплаве меди с цинком марки ЛАЖМц66-6-3-2. Согласно первой цифре, в данном сплаве содержится 66% меди, затем следует Алюминий (6%), Железо (3%) и Марганец (2%). Если просуммировать эти цифры, то можно определить, что меди с остальными элементами в данной латуни содержится 77%. Оставшиеся 23% составляет цинк.

Несколько иначе маркируются латуни, относящиеся к категории литейных. В их маркировке сразу после букв, обозначающих легирующие элементы, ставятся цифры, соответствующие их процентному содержанию. К примеру, в сплаве марки ЛЦ40Мц1,5 содержится:

• 40% цинка;
• 1,5% марганца;
• оставшиеся 58,5% составляет медь.

Латунные втулки

Кремниевая и марганцевая бронза

Кремний добавляют в сплав для повышения электропроводности. Это ее качество используется при производстве телефонных проводов. Эталонный состав кремниевой бронзы выглядит следующим образом: 97,12% меди, 1,14% олова, 0,05% кремния.

Самым сложным процессом получения может похвастаться сплав с содержанием марганца. Вся процедура проходит в несколько этапов. Сначала ферроманган добавляют в расплавленную медь. Затем, выдержав заданный температурный режим, добавляется олово, а при необходимости цинк. Английская фирма Bronce Company изготовляет несколько сортов марганцевой бронзы, обладающей различной вязкостью и твердостью. Применяться подобный сплав может практически во всех отраслях производства.

Физико-химические свойства латуни

Латунные сплавы маркируют буквой ЛI и цифрами, которые указывают на количество дополнительных химических элементов в составе смеси. Характеристики медно-цинкового состава зависят от ингредиентов, входящих в томпак. Поэтому свойства сплавов могут отличаться.

Основные свойства латуни:

• Цвет — от золотисто-желтого до красного оттенков в зависимости от количества добавленного цинка. Благодаря красивым переливам, томпак часто используется при создании художественных украшений.
• Большинство медно-латунных сплавов при понижении температуры остаются пластичными, что делает возможным их использование в качестве конструкционного материала.
• Томпак хорошо поддается обработке давлением.
• Возможность проводить ковку и сварку.
• Высокая антикоррозийность позволяет эксплуатировать латунные изделия длительное время в условиях повышенной влажности.
• Способность свариваться с железом и другими компонентами позволяет применять материал для получения комбинированных сплавов.
• Устойчивость к износу при продолжительном трении.
• С понижением температуры предел текучести и предел прочности металлической смеси возрастают.

Добавки в сплавах

В латунях применяются легирующие элементы. Это вещества, вводимые в сплав с целью изменить структуру, и как следствие характеристики. К таковым элементам относятся:

1. Алюминий. Наличие алюминия в сплаве снижает показатель летучести. В результате взаимодействия с кислородом, на поверхности изделия образуется слой оксида алюминия, который исключает летучесть материала.
2. Магний. Эта добавка, чаще всего, вводится в комплексе с железом и алюминием. Таким образом, меняется структура, и сплав становится более крепким, износостойким, устойчивым к коррозии.
3. Никель. Данный тип добавок вводится для нейтрализации последствий окислительных процессов.
4. Свинец. Наличие в составе этого легирующего элемента обеспечиваем материалу пластичность. Он становится более ковким, легче поддается механическим воздействиям, резке, в том числе. Применяется для изделий, не предполагающих несущую функцию при эксплуатации.
5. Кремний. Добавка вводится для повышения прочности металла, и его жесткости. Если параллельно добавляется свинец, то произойдет улучшение антифрикционных качеств. Опять же конкурирующими становятся сплавы меди, цинка, кремния со свинцом и бронзы с оловом. Себестоимость последнего выше.
6. Олово. Этот металл добавляют, чтобы свести на нет опасность возникновения очагов коррозии. Это особенно важно в судостроении. С добавлением олова, соленая вода металлу не страшна.

Производство латуни, виды и свойства

Латунь производят при высоких температурах в специальных глиняных ёмкостях. При изготовлении сплава необходимо учитывать, что часть цинка испаряется.

Сплав делится на несколько видов:

1. Томпак — это сплав, в составе которого присутствует не более 13% цинка. Томпак отличается повышенной эластичностью, высокой устойчивостью к ржавчине и стиранию. Используют этот вид латуни при сварке с нержавейкой для получения ценного сплава, из которого в дальнейшем изготовляют медали, фурнитуру, бижутерию, художественные изделия и инструменты.
2. Полутомпак — это сплав, в составе которого цинк варьируется в пределах 10−20%. Сфера применения полутомпака аналогична томпаку, но он является менее ценным сплавом.
3. Литейная латунь — это сплав, имеющий в составе 50−80% меди, а также примеси иных металлов. Благодаря текучим свойствам используется в изготовлении полуфабрикатов и фасонных изделий методом литья. Обладает низкими показателями распада материалов, устойчив к трению и ржавчине также обладает прекрасными механическими свойствами. Литейную латунь применяют в производстве втулок, фрагментов арматуры, гаек, подшипников и иных фитингов устойчивых к ржавчине.
4. Автоматная латунь — это сплав, имеющий в составе свинец, в процентном соотношении не превышающий отметки в 0,8%. Свинец позволяет увеличить скорость обработки изделий за счёт образования короткой стружки. Он выпускается в виде листов, лент и прутков, в дальнейшем из них вытачивают детали часовых механизмов, метизы и гайки.

Это интересно:  Азотирование стали: технология процесса, оборудование

Достаточно часто латунь путают с бронзой, а многие даже считают, что это один и тот же материал — это в корне неверно. Отличить эти два металла можно и в домашних условиях, для этого необходимо пройти следующий алгоритм действий:

1. Хорошо почистить оба материала и рассмотреть их на солнечном свете. Цвет бронзы будет уходить в красный цвет, а латунь в жёлтый, иногда даже в белый.
2. Поместив изделие в ёмкость с водой, можно провести анализ на плотность. Молярная масса латуни находится в диапазоне 8350−8750 кг/м.куб, если масса выше, то это бронза.

Двухкомпонентная

Латунный сплав, содержащий в основном только медь и цинк, обладает лишь небольшим, следовым количественным содержанием иных примесей. Чистая двухкомпонентная латунь – явление, встречающееся лишь в лабораториях. Цинк растворяется в меди при 20-25 градусах на 39%. При нагреве вплоть до 950°, когда сплав становится жидким, растворимость цинка в меди падает до 32%. Попытки растворить больше цинка при этих же 95 градусах приведёт к переходу латуни из альфа в бета-фазу: лишний цинк либо начнёт осаждаться, либо останется неравномерно взвешенным, из-за чего отлитая из бета-латуни заготовка сломается при первой же серьёзной механической (весовой) нагрузке.

Однако поведение латуни при постепенном увеличении концентрации в сплаве цинка не вполне обычно и закономерно. Пока цинка в сплаве не больше 32%, пластичность состава растёт. Но при переходе через 32% при 950 градусах – и при последующем застывании – возрастают хрупкость и твёрдость. После перехода 45%-й планки по цинку твёрдость и прочность отлитой заготовки резко упадут.

Латунь хорошо обрабатывается при помощи повышенного давления. Но при 300-700 градусах сплав становится излишне хрупким, и в данном промежутке латунь не обрабатывается таким способом.

Холодная обработка двухкомпонентного сплава производится при содержании цинка в нём до 32%. Так получают листовые, проволочные и профильные заготовки. При комнатной температуре такой сплав высокопластичен. Уменьшение пластичности при 300-700 градусах не позволяет получить горячекатаные изделия – для таких содержание цинка потребовалось бы увеличить до 39%.

Маркировка двухкомпонентной латуни выглядит следующим образом. Например, Л-80 – это примерно 80% меди и 20% цинка. Маркер-число указывает на весовой процент меди в составе сплава.

Многокомпонентная

Марки многокомпонентных латунных сплавов обладают большей численностью, чем сорта двухкомпонентных. Помимо меди и цинка, легирование осуществляется при помощи других составляющих. Простая номенклатура предполагает, что латунь, к примеру, дополненная примесями на основе железа и марганца, именуется железно-марганцевой. У алюминиевой, например, присутствует соответствующее наименование.

Маркировка многокомпонентных составов более сложна.

Например, ЛАЖМц66-6-3-2 содержит 66% меди, 6% алюминия, 3% железа и 2% марганца. Цинк здесь присутствует в количестве 23%. Цинк не указывается в наименовании: его подсчитывают по остатку в результате вычитания меди и легирующих присадок. В качестве добавок применяют, кроме железа, алюминия и марганца, кремний, свинец и никель. Будучи добавленными в разном процентном соотношении, они существенно изменяют свойства сплава.

1. Так, если добавлен марганец, прочность и устойчивость к окислению изделий из латуни заметно возрастает. Смешение с оловом, алюминием и железом приведёт к тому, что данное качество усилится дополнительно.
2. Благодаря олову возрастёт не только прочность, но и сопротивляемость к окислению в морской воде. Дело в том, что эта вода содержит соли, которые при обычных условиях разъели бы железо и медь ещё быстрее, чем в обстановке, отличной от морского климата. Оловосодержащая латунь называется «морской».
3. Никель отличается своей способностью образовывать окисную плёнку на любых сплавах, стойкую к разрушению. Это делает латунь менее подверженной к разъеданию в условиях высокой влажности.
4. Свинец облегчает обработку, но ухудшает прочность деталей из латунных сплавов. Ковкость латуни со свинцом значительно возрастает. Содержание его в латуни не превышает 2% – так получают автоматную латунь, получившую название из-за того, что производство деталей и комплектующих основано на производстве при помощи автоматизированных станков.
5. Кремний, хотя и снижает прочность и твёрдость, в сочетании со свинцом он способствует преждевременному истиранию подшипниковых наборов.
6. Олово – в отдельности – благодаря антиокислительным свойствам латуни в солёной воде позволяет применять этот сплав в судостроении.

Латунь проявляет неплохую стойкость в растворах органических кислот и солей на их основе. Количество и процентное соотношение легирующих добавок, за исключением олова, не оказывает дополнительное влияние на сплав на данном уровне.

Где плавить латунь

Производство «союза металлов» может проходить в любой плавильной печи, где плавят медь.

Лучший способ получения — плавка в электроиндукционных низкочастотных печах.

В качестве шихты применяют как чистые металлы, так и вторсырье.

Сплавы, марки

По составу латуни делят на двухкомпонентные (лигатура в них цинк) и многокомпонентные. В этих сплавах металлов могут присутствовать олово Sn, Pb (свинец), Al (алюминий), никель Ni, марганец Mn.

По формуле маркировки легко определить, какие металлы содержит сплав, в каких количествах.

Маркировка двухкомпонентных сплавов состоит из буквы Л, к которой добавляют число — процент меди. Пример: Л59, Л75.

В маркировке многокомпонентных латуней указаны первые буквы металла и его процентное содержание. Пример: ЛЦ16К4 — содержание цинка 16%, кремния 4%, остальное медь.

Микроструктура отшлифованного и протравленного латунного сплава под 400-кратным увеличением

Что дает лигатура

Присадка	Свойство
Марганец	Улучшение коррозионной стойкости и прочности
Олово	Увеличивает прочность, замедляет коррозию в морской воде
Никель	Улучшит общую стойкость к коррозии в агрессивных средах
Свинец	Улучшит обработку резанием, но ухудшит механические свойства
Кремний	В союзе со свинцом повышает антифрикционные свойства

Содержание в твердом расплаве более 20% цинка приводит к деформации и коррозионному растеканию. Этот недостаток исправляют, отжигая изделия при температуре 250-300 градусов.

Важно: чем больше цинка в сплаве, тем он дешевле.

Сфера применения латуни

• Ювелирное производство. Латунь применяют в изготовлении колец, браслетов, подвесок, памятных монет, декоративных предметов интерьера, фурнитуры, посуды. При этом могут быть использованы различные виды латуни (более золотистая, с зеленоватым оттенком, классическая желтая). Компания Zippo использует для изготовления корпусов зажигалок латунь. Ручки Parker также имеют корпуса из этого сплава.
• Машиностроение, судостроение. Производство деталей и узлов для водного транспорта, самолетов, легковых и грузовых автомобилей, а также специализированной техники.
• Производство арматуры. Из сплава изготавливают сантехническое оборудование (краны, трубы, крепежные элементы и другое комплектующее).
• Производство запасных частей. Латунь применяют в изготовлении деталей для холодильного оборудования, морозильных камер, которые используются в торговле, в заведениях общественного питания. Сплав пользуется популярностью в производстве пружин, часовых механизмов. Из латуни изготавливают проволоку, трубы различного назначения. В полиграфии из такого сплава делают матрицы для шрифтов.

Это интересно:  Штампованные изделия из металла. Виды объемной штамповки

В ювелирном деле

Обычно считается, что украшения должны быть выполнены из драгоценных металлов: золота, серебра, платины. Но у моды свои правила, и вот уже некоторое время в дневное время многие женщины предпочитают неброскую бижутерию. Латунь, цвет которой близок к золоту, в данном случае незаменима. Кроме того, она прекрасно поддается полировке, так что при должном составе и таланте ювелира украшение, выполненное из сплава, может выглядеть очень красиво и дорого. Так, что неспециалисты даже не заподозрят, что это не золото, а латунь. Фото обычно просто не передает красоту искусно выполненных изделий, так что лучше выбирать такие украшения лично.

Случается, что модницы страдают из-за аллергии и раздражения. На первый взгляд может показаться, что во всем повинна именно латунь. Но, как правило, это не так. В большинстве случаев патологическую реакцию вызывает никель, который делает цвет и общий внешний вид сплава гораздо красивее. Если есть склонность к аллергии на металлы, лучше выбирать украшения, в составе которых нет этого компонента. Обычно производители указывают это отдельно.

Использование в строительстве и отделке

В строительных работах, если подразумевают под этим все отделочные инженерные работы, латунь тоже применяется и довольно часто. Наиболее известная область – декоративные аксессуары, поскольку материал очень красив внешне, достаточно прочен для бытового использования и ковке поддается легко. Однако у него есть и другое применение.

Трубы

Стоит сразу отметить, что в быту, в частности для водоснабжения, латунные трубы используются редко. Связано и с высокой стоимостью материала, и с меньшей стойкостью к коррозии по сравнению с изделиями из чистой меди.

Основной причиной такого выбора является необходимость добиться минимального веса водопроводной системы. Такие водоводы производят из латуни марки Л-68. Изготавливаются они методом прессования и холодной прокатки, поскольку сплав относится к двухкомпонентным, и хорошо деформируются как раз при низкой температуре.

Гораздо большее значение для народного хозяйства имеют трубы специального назначения. Качества их, а, значит, и применение определяются не только составом сплава – легирование никелем, марганцем, железом, но и методом изготовления.

Латуни по свойствам разделяют на литейные и деформируемые. ГОСТ для изготовления труб требует применять при производстве водоводов деформируемые марки. Изготавливают водоводы прессованием, вытягиванием и холодной прокаткой. Трубы не содержат швов, что обеспечивают высокую механическую прочность.

Рассматривают 2 вида изделий:

• толстостенные – применяются в промышленности, в частности химической, так как позволяют транспортировать газ и жидкости под давлением;
• тонкостенные – применяются для водопроводных систем разного рода, бойлерных установок и тому подобного. ГОСТ допускает использование латунных труб при устройстве отопления, однако на деле такой вариант встречается редко.

Кроме того, выпускаются трубы не только круглого сечения, но и квадратной, прямоугольной и сложной формы. Такие изделия используют при изготовлении мебели, в конструкциях, носящих декоративный характер и так далее.

Про смесители для кухни и для ванны из латуни, муфты и подобные изделия погорим ниже.

Муфты и смесители

Если латунные трубы используются в быту редко, то латунные фитинги составляют собой основную часть всех деталей такого рода из цветного металла. Муфты, тройники, ниппели, переходники любого рода применяются во всех инженерных системах, включая отопительные.

Латунные фитинги имеют отличные пользовательские характеристики:

• латунные детали значительно проще и быстрее изготовить, поскольку сплав прекрасно обрабатывается механическими методами и поддается деформации даже в холодном состоянии;
• сам по себе сплав стоит меньше, поскольку цинк – металл вполне доступный;
• латунь уступает меди по стойкости к коррозии, однако этот недостаток легко компенсируется покрытием. Применяют для этого хром или никель. Хромированные детали универсальны: покрытие очень твердое и не имеет пор. Никелевое нежелательно сочетать с черным металлом, поскольку пористость, пусть и низкая, но имеется;
• прочность латуни, конечно, меньше, чем у стали. Но в отличие от последней сплав намного пластичнее, поэтому монтаж и демонтаж систем, соединенных латунными переходниками, производится значительно проще и быстрее.

О плавке латуни и алюминия в домашних условиях расскажет это видео:

Аналоги

Поскольку латунь — это сплав меди с цинком, причем первой там больше, может показаться, что чистые металлы (каждый отдельно) обладают лучшими свойствами, а такие сложности используются для удешевления материала. На самом деле все не так. Медь в чистом виде обладает такими недостатками, как нестойкость к коррозии, меньшая пластичность по сравнению со сплавами, а цинк крайне хрупок. Латунь же органично соединяет в себе самые лучшие свойства, взавимокомпенсируя недостатки обоих компонентов.

Другие сплавы меди — бронза, мельхиор и т. д. — также нельзя в полной мере назвать аналогами. Первая менее пластична и более крупнозернистая, в то время как второе вещество довольно тугоплавкое и из-за содержания никеля может вызывать раздражение кожи. Кроме того, внешние характеристики тоже ставят на первое место латунь. Цвет, похожий на золото, выгодно отличается от не слишком привлекательной коричневой бронзы и серебристого мельхиора.

Мировой рынок

Промышленное производство латуни началось практически сразу после ее повторного открытия. Оценив ее уникальные свойства, металлурги принялись развивать новое направление в отрасли. Сегодня производство и потребление латуни в основном зависит от состояния мирового рынка меди. Его стабильный рост дает основания полагать, что спрос на сплавы пока не падает. Более того, прогнозы относительно будущего этих отраслей более чем благоприятны, несмотря на такие проблемы, как снижение качества руд, недостаточное развитие инфраструктуры, социальная и политическая напряженность в крупнейших поставщиках меди — Чили и некоторых государствах Африки.

Основными потребителями меди, а значит и латуни, являются экономически развитые страны Европы, а также США, Китай, Япония и некоторые другие. В последние годы спрос на эти вещества только растет, прежде всего, за счет азиатов. Совершив гигантский скачок в середине 2000-х годов, цены на Cu остаются на прежнем рекордно высоком уровне. Однако в 2016 году ожидается пик предложения, который, вероятно, спровоцирует снижение котировок.

Это интересно:  Токарная обработка металла. Особенности процесса и необходимое оборудование

Сплавы меди с другими химическими элементами

Особенностями химического состава и структуры таких сплавов являются:

1. Высокие пластические характеристики, повышающиеся при увеличении процентного содержания меди. Это позволяет использовать данные сплавы в технологических процессах обработки давлением, которые характеризуются высокими значениями интенсивности деформации. К таким технологиям относятся холодное выдавливание, прессование, волочение, глубокая вытяжка.
2. Отличная теплопроводность, вследствие чего электротехнические изделия, изготовленные из большинства марок медных сплавов, не нагреваются даже при пропускании через них токов большой мощности.
3. Отличная электропроводность, что находит своё отражение в снижении поперечного сечения токопроводящих профилей при той же нагрузке (в сравнении, например, с алюминиевыми или стальными).
4. Хорошая коррозионная стойкость и стойкость от биообрастания. Это находит применение в изготовлении из таких сплавов подводной части морских судов.
5. Нечувствительность к температурным колебаниям: даже при криогенных температурах медные сплавы полностью сохраняют свои механические и электрические свойства.

Все медные сплавы немагнитны. Некоторые из них имеют особые названия. Так, сплав меди называется нейзильбером, если он дополнительно содержит хром, и мельхиором, если там есть ещё и марганец.

Бронза

Все разновидности бронз выделяются тем, что основным легирующим элементом в них не является никель или цинк. Согласно современной классификации к бронзе относят также сплавы, которые содержат алюминий, кремний, свинец и (в незначительном количестве) ряд других металлов.

Бронзы – как литые, так и деформируемые — можно разделить на четыре группы. К кованым бронзовым сплавам относят:

1. Сплавы системы «медь-олово-фосфор» или фосфорную бронзу.
2. Сплавы системы «медь-олово-свинец-фосфор» или свинцовые фосфорные бронзы.
3. Медно-алюминиевые сплавы (или алюминиевые бронзы).
4. Медно-кремниевые сплавы (кремниевые бронзы).

Все сплавы данного семейства хорошо обрабатываются давлением в нагретом состоянии или при комнатной температуре.

Литые бронзовые сплавы включают в себя:

1. Медно-оловянные бронзы.
2. Сплавы системы «медь-олово-свинец « (сплавы, которые содержат повышенный процент свинца).
3. Медно-оловянно-никелевые бронзы, имеющие в своём химическом составе значительное количество никеля (не на уровне металлургической примеси.
4. Медно-алюминиевые сплавы, часто именуемые алюминиевыми бронзами.

Физические характеристики бронз практически не зависят от химсостава этих сплавов.

Среди прочих бронз выделим медно-бериллиевые сплавы. Они считаются самыми твердыми и прочными, хорошо поддаются механической и термической обработке. В результате бериллиевые бронзы по механическим свойствам практически аналогичны многим высокопрочным легированным сталям, сохраняя при этом высокую коррозионную стойкость.

Медно-никелевые сплавы

Характерная особенность этих сплавов — превосходная устойчивость к морской коррозии. Кроме того, добавление никеля к меди улучшает прочность и коррозионную стойкость, при этом хорошая пластичность сохраняется.

При добавлении к основным компонентам – меди и никелю – также цинка и серебра такие сплавы (иногда называемые специальными латунями), улучшают свою внешнюю привлекательность и часто используются в декоративных применениях.

Латунь

Наименование «латунь» принято для обширного класса медно-цинковых сплавов, которые характеризуются высокими показателями прочности, обрабатываемости, пластичности , износостойкости, твёрдости. Все латуни выделяются характерным соломенно-жёлтым цветом, имеют высокие показатели электро- и теплопроводности. Они обладают высокой стойкостью к коррозии.

Способность бронзы сопротивляться коррозии

Одним из самых важных свойств сплава является его коррозионная устойчивость. Особенно это касается тех составов, в которых присутствует значительное содержание марганца и кремния (более 2%).

Было установлено, что высокая коррозионная устойчивость проявляется при контакте бронзы с водой (морской и пресной), концентрированными щелочами и кислотами, сульфатами и хлоридами легких металлов, а также при контакте с сухими газами (безоловянные бронзы).

Конечно же, в целом коррозионные свойства сплава зависят от легирующих элементов. Так, высокое содержание свинца уменьшает способность сопротивляться коррозии, а никель повышает это свойство.

Чем отличается бронза от латуни по составу?

Характерных отличий между этими двумя металлами стоит ожидать лишь в том случае, если они являются довольно чистыми. Но дело в том, что сейчас существует огромное количество разновидностей как латуни, так и бронзы. Очень часто в бронзу вообще не добавляют олово и вводят в качестве легирующего элемента смесь алюминия, бериллия и магния. Благодаря этому цвет металла также очень сильно меняется. Если содержание олова в металле достаточно высокое, и достигает 40%, то в таком случае ее цвет может колебаться вплоть до белого. То есть напоминает собой сталь.

При этом дает лишь легкий золотистый оттенок. В целом металл получается практически серебристым. Касательно латуни, то если в ней большое количество цинка, то цвет металла такой, как у золота. Довольно часто именно этот материал используют для изготовления разнообразной бижутерии и дешевых украшений. Смотрятся такие украшения довольно органично, симпатично, при этом отличаются невысокой ценой.

Фитинги

Как отличить латунь от бронзы магнитом

Пределу человеческих заблуждений нет лимита. Большинство обывателей уверено, что магнит в состоянии дать однозначный ответ. Чтобы удостовериться так ли это, вернемся к химическому составу сплавов. Из основных компонентов соединений: медь, олово, цинк, алюминий, железо и никель, только последняя пара обладает магнитными свойствами. Результат, притягиваться к магниту способны исключительно марки сплавов, содержащие Fe и Ni. Это бронзы БрАЖ, например.

Наибольшей магнитной восприимчивостью обладает сплав БрАЖН -10-4-4, где общая доля железа и никеля составляет 7 – 11%. Однако, чтобы получить ощутимый эффект потребуется мощный магнит, к примеру неодимовый. Среди латуней, марки содержащие железо или никель – ЛАЖ и ЛАН, соответственно. Доля магнитных металлов в них 1 – 3%, что усложняет идентификацию даже неодимом.

Впрочем, слабые магнитные свойства некоторых марок медных сплавов и приводят к слухам, что это действенный способ отличить латунь от бронзы.

Итак, следует знать, что МАГНИТОМ отличить латунь от бронзы НЕЛЬЗЯ!

Видео – Латунь и ее магнитные свойства:

Визуальный подход

Сплавы, обладающие высоким содержанием основного легирующего компонента, вполне доступно распознать по окраске. Методика, как визуально отличить латунь от бронзы состоит в следующем:

1. Латунь (brass) – сплав с высоким содержанием цинка. Это обуславливает смещение цвета соединения от розово-красного оттенка чистой меди к золотисто-желтым тонам. Можно уверенно сказать, что окрас латуни ближе к золоту. Хотя лом латуни бывает в разном виде и разном состоянии и тут “глазами” уж точно непросто определить, тоже касается и лома бронзы.
2. Бронза (bronze). Количественное содержание в составе сплава олова обуславливает цвет соединения. Бронза с максимальным вхождением Sn на уровне 33%, характеризуется серебристо-белым цветом. Сплав, содержащий от 90% меди, заимствует и ее окрас – ближе к коричнево-красным тонам.

Поскольку на практике, соединения с высоким вхождением олова встречаются редко, то можно доверять следующему правилу. Латунь – золотисто-желтый оттенок, бронза – красноватый.

Чистая физика

Плотности медных сплавов – следующий критерий как отличить латунь от бронзы. Однако бытующее мнение, что весы дадут однозначный ответ, неверно. Подтверждение тому предоставляют плотности соединений:

• латунный прокат – 8.4 – 8.7;
• желтая латунь – 8.43;
• бронза – 7.4 – 8.9.

Все величины приведены в г/куб.см. Как видно, вес бронзы, аналогично цвету, сильно зависит от содержания олова. При его вхождении на уровне 8% – плотность соединения минимальна и ниже аналога у латуни. Повышение содержания олова, приводит к утяжелению сплава. Результат, такая бронза весит больше латуни. Поэтому, использовать массу, как отличительный критерий медных сплавов, на практике не рекомендуется.

В данном видео изложен принцип расчета и определения металла исходя из веса и плотности:

Термическая обработка

Температура 600- 650 °C – критическая для цинка. Металл окисляется при таком нагреве. Это реальный способ как визуально отличить бронзу от латуни в пламени горелки:

1. Бронза. Сплав просто нагреется. Его цвет и механические свойства останутся неизменны. Попытка согнуть бронзовый образец может привести к его разрушению.
2. Латунь. Окисление цинка вызывает налет пепельного цвета на поверхности соединения. Дополнительно, после термообработки в 600 °C, латунь обретает пластичность, и образец из сплава не ломается при сгибании.

Остается найти только мощную горелку. Тут уже газовой плиты или пламени зажигалки будет недостаточно.

Видео – Плавка бронзы и латуни:

Сварочный аппарат

Чем не средство, как отличить бронзу от латуни? Необходимо поймать дугу электродом на краю болванки. У бронзы процесс бездымный. Напротив, воздействие сварочной дугой электрода на латунную болванку приведет к выгоранию цинка. Процесс сопровождается появлением дыма белого цвета.

Химическая методика

Использование реактивов – эффективный, но разрушительный способ различить медные сплавы. Проходит химический анализ в несколько этапов:

1. С латуни и бронзы снимается стружка.
2. Приготавливается раствор водный азотной кислоты с пропорцией 1:1.
3. Стружка помещается в различные емкости, заполняемые кислотным реактивом.
4. Каждый резервуар подогревается до кипения после полного растворения стружки.
5. Составы удерживаются в кипящем состоянии на медленном огне 30 мин.

Результат – емкость с латунью остается прозрачной, в бронзовом резервуаре выпадает оловянный осадок белого цвета. Естественно, для безоловянных сплавов технология не подходит.

Основные технологические процессы получения металла:

1. Для обогащения руды используют метод флотации, при помощи которой соединения меди и пустой породы проходят смачивание. Отдельно подготавливается суспензия с флотационным агентом и соединяется с размельченной рудой. В качестве флотационного агента можно использовать пихтовое масло, благодаря которому на поверхности рудных частичек образуется пленка. На поверхности руды собираются пузырьки, они появляются от продувки воздухом, затем образуется пена. На дно опускается пустая порода, не прошедшая смачивания маслом. До 30% меди находится в собранной и высушенной пене – концентрате.

Подробнее о методе флотации

2. Сернистый газ получается в результате обжига концентрата. Таким образом, получается обожженный медный концентрат и серная кислота, без содержания алюминия. Затем в отражательных печах получается медный штейн, ингредиент, в состав которого входит сульфид железа и медь.

Заливка штейна в конвертер

3. Для продувки штейна предусмотрены конвертеры с кислородом, в них получается черновая медь. У такого ингредиента содержится 1,5% примеси без серебра и алюминия. Во время продувки участвует кварцевый песок, окись железа образуется благодаря переходящим сульфидам, после этого образуется шлак. Серная кислота получается благодаря поступлению сернистого газа.

4. Черновая медь очищается при помощи огневого или электролитического метода. Деревянные жерди используются при огневом способе, а затем происходит пропускание воздуха. Примеси выводятся благодаря окислению жердей кислородом воздуха. Электролитический метод включает в себя установление меди в качестве анода, а медные листы служат в виде катода. Анод начинается растворяться, когда проходит ток, при этом на дне происходит оседание меди на катоде. Изделия из меди и серебра, имеющие вес 60-90 кг можно получить в течение 10 дней. В это время дно ванны наполняется шламом – осадком примеси. Чаще всего шлам состоит из серебра – 35%, золота – 1% и селена – 6%, без железа и свинца, а вот алюминия здесь не обнаружено.

Как отличить золото от латуни

Несмотря на то, что внешне золото и латунь похожи, существуют способы отличить одно от другого. Это проверяется следующим образом:

1. У золота цвет более насыщенный. К тому же, со временем латунь темнеет, потому что окисляется на воздухе, а золото нет.
2. Если поднести магнит, латунь притянется, а золото нет.
3. Латунь имеет большую плотность, а значит и тяжелее. Это ощутимо при подбрасывании кусочков металла в ладонях.
4. Наличие пробы.
5. Если провести тестирование кислотой, золото в реакцию не вступит, а латунь обесцветится.