Латунь – свойства, особенности и сферы применения сплава

Пожалуй, самым интересным, исходя из разнообразия качеств, марок, характеристик и сферы применения, является сплав латуни. И, несмотря на то, что его цена ниже, чем у, скажем, меди, именно он применяется даже при изготовлении ювелирных изделий. Состав латуни прост, но различные пропорции придают настолько разнообразные качества, что об этом нужно рассказать подробно.

Что представляет собой

Это один из самых узнаваемых материалов планеты. Как и бронза, латунь не металл, а сплав.

Бывает дву- либо поликомпонентным. Базовый компонент сплава – главный цветной металл планеты медь:

• В первом случае ее дополняет цинк (до 44%). На эту пару приходится основная доля по массе в сплаве.
• В многокомпонентных составах к цинку прибавляются олово, свинец, никель, железо, марганец, другие лигатуры.

Цинк улучшает потребительские свойства, попутно снижая цену конечного продукта.

Латунь не относится к металлам. Как и бронза, это конгломерат нескольких компонентов.

Влияние легирующих элементов на свойства латуней

Цинк обусловливает высокую прочность и одновременно пластичность сплава (если добавить до 30% этого элемента).

Однако характеристики латуни обусловлены не только главными (Cu, Zn), но и легирующими элементами. Последние в небольших количествах добавляются к металлам, чтобы получить дополнительные свойства.

Если добавить:

• свинец и висмут

  — металл будет лучше резаться;

• никель, олово

  – получат антикоррозийные свойства (оловянные используют в условиях соленой морской среды);

• кремний

  – повысится твердость;

• марганец

  – сплав станет высокопрочным;

• алюминий

  – уменьшится летучесть Zn;

• мышьяк, никель, железо

  – позволят эксплуатировать в кислых, щелочных средах.

Указанные элементы используются для изготовления сплавов разных марок по ГОСТУ. Кроме буквенного обозначения, есть цифровое, показывающее содержание процентов главных металлов.

История

Документированная история латуни начинается за сто лет до нашей эры:

• В это время производство сплава освоили древние римляне.
• Спустя 900 лет с ним познакомились жители Ближнего и Среднего Востока. Источником сырья (медь, свинец) стали залежи на севере Персии (нынешний Иран).
• В этот же период по Шелковому пути его завезли на Кавказ.
• Первыми из европейцев сплав получили англичане в конце 18 века. Это был медно-цинковый материал.

Популярность материала на протяжении тысячелетий подкреплялась его сходством с золотом.

Классификация

Многообразие сплавов породило необходимость их упорядочивания.

По составу

Основное деление латуней ведется по сложности состава:

1. Простые. Состоят из меди плюс цинк. Второе наименование – двукомпонентные.
2. Специальные (поликомпонентные) латуни. Кроме меди и цинка, включают алюминий, свинец, никель, железо, другие составляющие. Это легирующие добавки (лигатуры), добавляемые при плавке для улучшения утилитарных свойств конечного продукта.

Класс специальной латуни определяется лигатурой-доминантом: марганцевая, алюминиевая, оловянная, никелевая, другие.

Цинк в составе придает цвет сплаву:

• красный (4,9 – 19,9% цинка);
• жёлтый (20 – 35,9%);
• зелёный (36 – 39,9%).

Второе наименование красноватой латуни – томпак. Название восходит к малайскому tambaga (медь).

Простые сплавы с долей цинка 10-40% считаются ювелирными. Их цвета – желтый, зеленый, золотой.

По технологии производства

Латуни, полученные разными способами, бывают двух видов:

1. Деформируемые. Проволока, лента, труба, лист.
2. Литейные. Подшипники, начинка приборов, арматура.

Аналогично классифицируются бронзы.

Лабораторные методы отличить латунь от бронзы

Все эти способы подходят лишь в том случае, если вы хотите отличить стандартную латунь от бронзы, которая содержит максимум олова, а также цинка. В противном случае тесты будут довольно сложными, из-за того, что существует безоловянная бронза, которая совсем не содержит в своем составе олова. Соответственно цвет металла будет абсолютно не таким. Поэтому в домашних условиях выяснить состав металла довольно сложно. В лабораторных условиях чаще всего состав определяют при помощи спектрографического и рефрактометрического анализа.

Существую тесты с азотной кислотой. Для проведения испытаний в емкость всыпают немного стружки сплавов и заливают 50% азотной кислотой. Смесь пробирок нужно немного подогреть. В пробирке с латунью произойдет растворение сплава и вы получите прозрачный раствор. В емкости сплава с оловом будет белый осадок его солей.

Антиквариат

Маркировка

Все латуни маркируются прописной буквой «Л». Далее порядок определяется составом:

• У простых латуней это одна цифра, сигнализирующая о проценте меди в сплаве. Например: Л65 – это сплав из 65% меди и 35% (100 – 65) цинка.
• Маркировка специальных латуней содержит также буквы и цифры, обозначающие вид и количество добавок-лигатур (кроме цинка). Например, клеймо ЛН64-5 присваивается материалу из 64% меди, 5% никеля и 31% (100 минус 64 минус 5%) цинка.

Поскольку маркировка содержит данные о количестве и качестве компонентов сплава, ее справедливо считать формулой данного материала.

Технология получения

В природе латунь не встречается.

Исходником-шихтой для ее производства служит сырье трех видов:

1. Первичное. Добыча медных, цинковых, других руд ведется на природных месторождениях.
2. Медный, цинковый, другой металлический лом, пригодный к переработке (вторсырье). Аккумулируется на пунктах приема.
3. Отходы собственного производственного цикла меткомбинатов.

Традиционные способы получения предусматривают использование печей для выплавки меди и ее сплавов. Обычно это электро-индукционные агрегаты, снабженные магнитопроводом и работающие на низких частотах.

Микроструктура отшлифованного и протравленного латунного сплава под 400-кратным увеличением

Процесс получения сплава:

• Раскаленную медь помещают в печь.
• Следом загружают кусковой цинк.
• Плавка проходит при 875-945°С.
• В специальные латуни добавляют легирующие добавки.
• Массу перемешивают до однородности, разливают по формам.

На выходе получаются плоские либо круглые латунные слитки. У выплавленных изделий разная твердость, степень закалки и старения.

Продвинутые технологии предусматривают установку вентиляции для вытяжки во время плавки паров, опасных для человека.

Отличия по характеру излома и оценке готового изделия

Многие вообще скажут, зачем разбираться латунь это или медь, если два сплава выглядят практически одинаково? Но дело в том, что это важно для многих, в частности для людей, которые будут заниматься изготовлением каких-то скульптур или переплавкой. Соответственно очень часто отличие требуется в том случае, если вы собираетесь сдавать металл на металлолом.

Дело в том, что латунь стоит дешевле бронзы, соответственно в пункте сбора металлов могут попросту обмануть, предложить меньшую сумму. Если вес небольшой, то потери будут незначительными, но если у вас довольно большое количество товара, то вы потеряете приличную сумму денег. Стоит отметить, что нет необходимости проводить испытания, достаточно только посмотреть на готовые изделия. В судоходстве практически никогда не используется латунь.

Слесарный инструмент

Этот материал при воздействии морской соленой воды разрушается, соответственно компасы, какие-то детали в кораблестроении используются исключительно бронзовые. Поэтому, если вас пытаются обмануть, настаивайте на проверке товара, или обращайтесь в сертифицированный центр. В них обычно имеются пункты приема, а также небольшие компактные лаборатории. В них могут провести быстрый, простой анализ, и проанализировать товар на лабораторном оборудовании.

Довольно просто различать металлы при просмотре места излома. Латунь ломается довольно мелкими зернами, бронза отламывается крупными кусками, имеет крупную зернистость. При этом цвет излома бронзы с красноватым оттенком, если это латунь, то с белесым или желтоватым.

Фурнитура череп

К сожалению, в домашних условиях эти методы невозможно использовать, из-за отсутствия лабораторного оборудования. Для домашних пользователей доступны испытания с магнитом и стружкой. Они также являются весьма информативными.

Характеристики

Единых базовых параметров латунного сплава не существует. Однако материал без проблем обрабатывается прессованием и механическим воздействием, с хорошей сопротивляемостью коррозии.

Особенности

Единого значения плотности, температуры плавления, порога тепло-, электропроводности латуни не существует. Параметры определяются количеством и долей элементов.

Чем «богаче» состав, тем больше вариаций:

• По сравнению с бронзой, латуни быстрее истираются, менее прочны. Хуже пропускают ток и тепло.
• Не так устойчивы к коррозии и агрессивным средам (морская вода, растворенные органические кислоты). Хотя по этому признаку превосходят чистую медь.
• При взаимодействии с кислотой латунь бледнеет до обесцвечивания. В месте попадания капли агрессивного раствора пузырится.

По данному химическому свойству ее легко отличить от золота. С ним ничего не случается.

• В диапазоне 212-624°С структура латуни разрушается: материал рассыпается.

Скорость коррозии растет с увеличением температуры. Этот феномен нейтрализуется финальным этапом обработки: изделия обжигаются при низких температурах.

Влияние лигатур на свойства сплава

Недостатки материала сглаживаются добавлением лигатур. Попутно легирующие элементы усиливают достоинства:

• Олово, никель, марганец в разы повышают порог прочности и коррозионной сопротивляемости сплава.
• Кремний прочность и твердость снижает. Однако сварщику работать с таким материалом легче.
• Свинец также ухудшает утилитарные характеристики, но облегчает резку.
• Алюминий создает на расплаве защитную пленку-оксид, тормозя «улетание» цинка во время плавки.

Влияние лигатур отражают неофициальные названия сплавов металла. Так, оловянные латуни именуют морскими. Свинцовые – автоматными, поскольку обработка ведется на станках-автоматах.

Свинцовые сплавы – самые востребованные среди латуней.

Кремниево-свинцовый материал малоистираем. Ценится как дублер дорогостоящих бронз.

Как отличить в домашних условиях?

На практике есть несколько простых и проверенных способов, помогающих определить металлы.

Как отличить бронзу от латуни при помощи магнита?

• Если дело доходит до разнообразных сплавов, то различить бронзу от латуни бывает довольно сложно, потому как они могут быть практически идентичными. Многие специалисты считают, что бронза тяжелее латуни. Это действительно так и связано с содержанием в составе олова, и свинца, которые являются довольно тяжелыми.
• Латунь гораздо легче из-за наличия в составе цинка. Можно провести несколько простых опытов, для того чтобы выяснить, какой из металлов находится перед вами. Практически всегда бронза магнитится, из-за наличия в составе олова.
• То есть, если поднести достаточно сильный магнит, вы увидите значительное намагничивание. Чем выше содержание олова в металле, тем сильнее намагничивается. Латунь в свою очередь не проявляет магнитных свойств, то есть при поднесении магнита она совсем не прилипает.

Обработка материалов

Определение по весу

Это еще один из методов отличия металлов. Для выявления разницы достаточно просто взвесить в руках одинаковые объемом бруски из разных сплавов. Бронзовый экземпляр будет весить намного тяжелее заготовки из латуни.

Однако на массу изделия влияет и плотность соединений. Поэтому использовать вес как четкий критерий отличия металлов рекомендуется не всегда. Например, бронза с низким содержанием олова (2-8%) отличается тем, что будет весить легче латунного аналога.

Как проверить бронзу нагреванием, опиливанием в домашних условиях

Мы предоставляем вам еще два варианта проверки:

• Используйте газовую горелку, так как она дает наиболее высокие температурные значения (до 600 градусов). Для этой операции домашней плиты будет недостаточно. Кроме того, опыт придется производить в отдельном помещении (мастерской или гараже). Возьмите заготовку и долго подержите её над огнем. Бронзовая не изменит внешнего вида. А на поверхности латунного изделия появятся темные пятна.
• Если у вас существует возможность полного расплавления исходного образца, то проведите такой опыт. При перегреве появилось белое пламя и разбрасывающие хлопья такого же цвета. Значит, выгорает Zn и перед вами латунь. Она обладает хорошей пластичностью. Во время деформации она не потеряет своих физических свойств, а бронза обязательно при перегреве раскрошится и сломается.
• Опиливание является наиболее доступным методом, который вы можете провести дома без финансовых затрат. Возьмите ножовку и попробуйте отпилить образцы. Латунное изделие хорошо и легко поддается распиловке, образуя при этом пласты. Стружка будет иметь витиеобразный вид. Металл с содержанием олова под воздействием острого предмета будет ломаться на маленькие кусочки, давая мелкую пыль. Попытавшись согнуть или расплющить образец, вы не добьетесь положительного результата, только испортите заготовку.

Это интересно: Штампованные изделия из металла. Виды объемной штамповки

Использование сверла и маркировка

При помощи дрели можно легко определит латунь. Но важно помнить, что инструмент повредит металлический предмет. Дело в том, что во время работы дрели из-под сверла выходит стружка, которая у меди довольно длинная и витиеватая, а у латуни она, наоборот, короткая и игольчатая. Ведь металл значительно мягче своего сплава.

Иногда на куске исследуемого материала можно увидеть маркировку, которая легко подскажет, что находится перед человеком. Так, отметка на меди начинается с буквы «М», а на латуни — с «Л». Но в других странах маркировка изделий несколько отличается от российской:

1. В США можно на латунном сплаве увидеть значки С2, С3, С4.
2. В Евросоюзе на меди и на латуни ставится буква C, но после неё на металле можно увидеть A, B, C, D, а на сплаве — L, M, N, P, R.

Этот способ позволяет довольно легко отличить чистую медь от латуни. Если присутствует маркировка, то не стоит прибегать к другим методам распознавания.

Где используется

Потребительские характеристики латуни сделали ее востребованным материалом в разных сегментах.

Пруток латунный 10 мм ЛС59-1

Промышленность

Латунные сплавы разной конфигурации закупают производители техники для промышленности, инфраструктуры, оборонпрома:

• Болты, гайки, втулки, переходники, пружины, другие мелкие аксессуары.
• Детали океанских и воздушных лайнеров; морских, речных судов.
• Трубы манометров и конденсаторов.
• Полиграфия. Матрицы.
• Детали, работающие при 300°С.
• Сантехника.

Проволока латунная 0,5 мм Л63
Без латуни не обходятся производители боеприпасов.

Другие сферы

Хорошо отполированная латунь подобна золоту:

• Жители Европы и России в позапрошлом веке нашли ей применение как бюджетному заменителю благородного металла.
• Ею декорируют дома и общественные пространства. Дверные ручки, замки, краны в ванной, декор стен, лестниц из золотистого томпака обходятся недешево. Но как красиво и статусно.
• Из нее чеканят медали, другие знаки отличия.
• Знатоки подбирают коллекции мелкой пластики.

Нумизматы вылавливают на аукционах монетки номиналом одна, две, три, пять копеек за 1958 год. Их поштучная цена измеряется десятками-сотнями тысяч рублей.

Стоимость обычного материала для промышленности на три-четыре порядка меньше.

Область применения

Отличные эксплуатационные характеристики материала позволяют использовать его максимально широко, в разнообразных отраслях промышленности:

• Латунная плита представляет собой плоский металлопрокат толщиной от 25 мм. Бывает мягкой, полутвердой, твердой и особо твердой. Основные сферы использования — промышленность, строительство и отделочные работы.
• Латунный лист имеет меньшую толщину и применяется в полиграфической деятельности, машино- и приборостроении, энергетической, электротехнической и химической промышленности.
• Латунная труба может изготавливаться в различном сечении и размере, за счет чего востребована в таких отраслях, как жилищно-коммунальное и электроэнергетическое хозяйство, приборо- и автомобилестроение. Может служить для производства батарей, радиаторов, резисторов, конденсаторов и запорной арматуры.
• Латунная проволока — протяженный металлический профиль малого диаметра, находит применение при разработке электротехнических приборов, пружин, часовых механизмов, станков, трансформаторов, переходников, в оснащении автомобильной и авиационной техники, элементов дизайна интерьера и в ювелирном деле.
• Латунный пруток является также длинномерным изделием, может иметь округлую или прямоугольную форму сечения. Используется в строительстве и в качестве сырья и запорной арматуры для изготовления оборудования.
• Латунная лента необходима для изготовления крепежных элементов (гаек, болтов, саморезов), строительных и штампованных конструкторских деталей.