Физические и химические свойства
Латунь не имеет формулы, так как это сплав. Она обладает высокой температурой плавления (порядка 900оС), но повышение количества цинка способно снизить ее.
Плотность составляет 8,6 г/см3, что чуть ниже удельного веса меди – основного компонента латунного сплава. Имеет самую высокую теплопроводность.
Значение удельной теплоемкости меньше, чем у меди (0,377 Дж/(кг*K)), поэтому способность к трещиноватости снижается.
Характеризуется способностью к полировке, обработке давлением, сварке, сопротивлению агрессивной атмосферной среды, устойчивостью при очень низких температурах.
Если сравнивать с бронзой, то у медно-цинкового металла хуже антикоррозионность и прочность, но относительно меди они лучше.
Выделяют две фазы: α (с кубической ячейкой в кристаллической структуре) и β.
Виды медно-никелевых сплавов
Легированный сплав меди никелем образует большое количество твердых растворов, которые делятся на несколько групп:
- конструкционные;
- электротехнические;
- ювелирные.
Основные характеристики конструкционных медно-никелевых сплавов: высокая твердость, сопротивление стиранию, коррозионная стойкость. Вместе с никелем используют марганец, хром, алюминий, цинк и другие компоненты.
В электротехнических сплавах содержание марганца может превосходить никель. Сплавы обладают стабильным сопротивлением, высокой токопроводностью.
К декоративным относятся соединения меди и никеля, хорошо поддающиеся разным видам обработки: резанию, деформации. Они обладают высокой жидкотекучестью.
Константан
Сплав маркируется — МНМц 40-1,5. Такое обозначение говорит о том, что в нем около 40% никеля. Константан относится к электротехническим материалам. Имеет высокое омическое сопротивление и малое линейное расширение при нагреве.
Пластичный материал хорошо обрабатывается прокаткой. Из константана делают проволоку и лист для термоэлектродов, преобразователей.
Копель
Медно-никелевый сплав с высокой термической устойчивостью, маркируется МНМц 43-0,5. Дополнительный легирующий компонент — марганец. Выпускается в виде проволоки различных диаметров. Используется для изготовления компенсационных проводов и низкотемпературных преобразователей. Устойчив к воздействию кислой среды, работает в инертных газах.
Основное свойство — высокая стабильность сопротивления при изменении температур. Относится к жаростойким материалам. Устойчиво сохраняет свои характеристики при температуре до 600⁰.
Проволока
Нейзильбер
Ювелирный медный сплав с содержанием никеля 15% и цинка в пределах 20%. Никель придает сплаву белый цвет с зеленоватым или голубым отливом.
Немецкие химики изобрели сплав, как дешевый заменитель белого золота, не отличающийся от него внешне. Нейзильбер получился более твердым, устойчивым к влаге и пару. Не темнеет и не теряет своих декоративных свойств. В Европе использовался для изготовления наград и бижутерии. В настоящее время из него делаются медали, ордена, лады для гитар и хирургические инструменты.
Куниаль
Сплав выпускается в 2 вариантах и в конце маркировки имеет буквы А и Б. Оба вида сплава обладают коррозийной стойкостью. При повышенных температурах склонен к растрескиванию.
Куниаль-А легируется дополнительно алюминием, кобальтом и железом. Производится в виде прутков.
Куниали-Б — в меди растворяют только никель, содержание остальных веществ в сумме составляют не более 1%. Из материала изготавливают полосы для пружин и рессор.
Манганин
В этом сплаве кроме меди и никеля присутствует 13% марганца. Имеет красивый золотисто-красный цвет. Манганин может содержать железо. Он относится к изначально состаренным сплавам — приобретает свои механические свойства после термической обработки. Обладает электрической стабильностью при изменении температуры.
Манганин применяется в электроизмерительных приборах высокой точности, для создания эталонов.
Существует и другой состав сплава, в котором медь заменена серебром. Технические характеристики практически не отличаются. Белый Манганин значительно дороже.
Монель
Кроме меди и никеля в сплав добавляют марганец и железо. Монель назван в честь руководителя американской химической лаборатории, где разрабатывался сплав. Материал устойчив к коррозии, пластичен и прочен. Обладает высокой устойчивостью к воздействию кислот, щелочей. Маркируется — НМЖМц28-2,5-1,5.
Монель применяется при изготовлении приборов, оборудования химической, нефтяной промышленности. Используется в аппаратостроении, медицине и судостроительной промышленности для изготовления антикоррозионных деталей.
Сплав высокопластичный, легко обрабатывается в холодном и горячем состоянии. Механическая обработка возможна только на низких оборотах.
Мельхиор
Белый твердый сплав содержит меди в пределах 70–90%. Относится к ювелирным составам. Кроме никеля имеет легирующие вещества:
- 0,8% железа;
- 1% марганец.
Обладает высокой коррозионной устойчивостью в морской соде и среде газов. Температура плавления в пределах 1150–1230⁰, не зависит от соотношения составляющих.
Наиболее распространенные марки мельхиора — МНЖМц30-1-1 и МН16. Свои технические характеристики получает после отжига. Относится к группе изначально состаренных сплавов.
Из мельхиора делают ложки, вилки, столовую посуду, различные украшения. Он хорошо поддается обработке, резьбе, чеканке. Из него изготавливают хирургические инструменты, монеты, медали.
Сплавы в стоматологии ортопедической
Металл в стоматологии занимает центральное место среди материалов. Из стоматологических сплавов отливают (или штампуют) большинство несъёмных протезов, каркасы съемных протезов. Сплавы в стоматологии используют как вспомогательные материалы, для пайки и штамповки. Из них делают стоматологические инструменты.
План статьи:
- Классификация металлов и сплавов в стоматологии
- Конструкционные сплавы металлов в ортопедической стоматологии
- Благородные сплавы металлов в стоматологии
- Неблагородные сплавы в ортопедической стоматологии
- Вспомогательные сплавы металлов в стоматологии
Химический состав и основные характеристики
Известный многим сплав цинка с медью применяется на протяжении длительного периода. Примером можно назвать то, что он использовался при изготовлении первых орудий труда и некоторых украшений, а также домашней утвари. Томпак также был получен несколько столетий назад и активно применялся человеком. В простонародью он также имеет названия: симилор, ореид, хризохалк, хризоин, принцеталл.
Определенный химического состава располагает к широкому распространению сплава. Примером можно назвать активное использование томпака при изготовлении различных подделок и декоративных элементов, так как он напоминает золото.
При этом состав сплава существенно отличается, меди от 88 до 97%, цинка не более 10%.
Не стоит забывать о том, что прочность и другие свойства во многом зависят от концентрации цинка. Также этот элемент во многом определяет цвет материала. За счет существенного увеличения цинка в составе цвет от красного меняется до светло-желтого, который свойственен золоту. Кроме этого, происходит изменение нижеприведенных качеств:
- Существенно повышаются антифрикционные свойства.
- Повышаются химические и технологические характеристики.
- Существенно снижается стоимость в сравнении с ценой чистой меди.
Применяемый томпак характеризуется довольно большим количеством достоинств, к которым можно отнести следующее:
- Материал характеризуется повышенной устойчивостью к воздействию коррозии.
- Существенно повышается износостойкость поверхностного слоя.
- Сплав обладает повышенной свариваемостью.
- Высокая пластичность во многом определяет возможность применения при применении изделий, на которые наносится гравировка.
- Есть возможность подвергать поверхность нанесения эмали и золотого порошка.
- Отсутствие магнитных свойств также можно назвать важным свойством материала, которое должно учитываться.
Проведенные исследования позволяют определить основные свойства томпака. Они следующие:
- Твердость достигает 145 МПа.
- Температура плавления составляет 1040 градусов Цельсия.
- Относительно невысокий коэффициент трения.
- Предел прочности создаваемого изделия около 520 МПа.
- Относительное удлинение составляет 3%.
В целом можно сказать, что томпак обладает исключительными эксплуатационными характеристиками. Именно они определяют область применения.
Применение
Хорошие механические свойства, относительная дешевизна — эти достоинства обеспечили бывшему орихалку постоянный спрос.
Латунные сплавы используют в деталях, для которых важны:
- пластичность;
- деформируемость;
- текучесть;
- способность к обработке.
У современного орихалка приятный золотистый цвет. Ее используют в производстве фурнитуры, художественных изделий (кубков, значков, знаков отличия, орденов и медалей).
Рекомендуем: ЛИТИЙ — в космосе, на земле, под водой
Однако к драгоценным металлам латунь не относится.
- Сплав нашел применение в изготовлении трубопроводов, деталей для морских судов.
- Незаменим в изготовлении приборов и деталей для химического производства.
- Зубчатые колеса, гайки, втулки, болты — везде необходима латунь.
- Применяется в гидросистемах автомобилей, полиграфических матрицах, деталях механических часов.
Двойные деформируемые латуни | |
Марка | Область применения |
Л96, 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, отдельные штампованные изделия |
Л68 | Большинство штампованных изделий |
Л63 | Гайки, болты, детали автомобилей, конденсаторные трубы |
Л60 | Толстостенные патрубки, гайки, детали машин. |
Многокомпонентные деформируемые латуни | |
Марка | Область применения |
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, советская разменная монета образца 1958 г., номиналом 1-5 копеек. |
ЛМцА57-3-1 | Детали морских и речных судов |
ЛO90-1 | Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры |
ЛO70-1 | Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры |
ЛO62-1 | Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры |
ЛO60-1 | Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры |
ЛС63-3 | Детали часов, втулки |
ЛС74-3 | Детали часов, втулки |
ЛС64-2 | Полиграфические матрицы |
ЛС60-1 | Гайки, болты, зубчатые колеса, втулки |
ЛС59-1 | Гайки, болты, зубчатые колеса, втулки |
ЛЖС58-1-1 | Детали, изготовляемые резанием |
ЛК80-3 | Коррозионностойкие детали машин |
ЛМш68-0,05 | Конденсаторные трубы |
ЛАНКМц75- 2- 2,5- 0,5- 0,5 | Пружины, манометрические трубы |
Литейные латуни
Марка | Область применения |
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 °C |
ЛЦ25С2 | Штуцера гидросистемы автомобилей |
Ювелирные сплавы
Латунная игральная кость, рядом цинк и слиток меди.
Ювелирные сплавы | ||
Вид обработки | Цвет | Наименование сплава |
литьё | жёлтый | Латунь в гранулах M67/33 |
литьё | зелёный | Латунь в гранулах M60/40 |
литьё | золотой | Латунь в гранулах M75/25 |
литьё | жёлтый | Латунь в гранулах M90 |
Рекомендуем: ВАНАДИЙ — дважды открытый
Медно-цинковые сплавы (латуни) литейные (по ГОСТ 17711-93)
84. Химический состав литейных латуней, %
Наименование и марка сплава | Основные компоненты* | Всего примесей | ||||||
Сu | Аl | Fе | Мn | Si | Sn | Рb | ||
Латунь свинцовая: | ||||||||
ЛЦ40С | 57,0-61,0 | — | — | — | — | — | 0,8-2,0 | 2,0 |
ЛЦ40Сд | 58,0-61,0 | — | — | — | — | — | 0,8-2,0 | 1,5 |
Латунь марганцовая | ||||||||
ЛЦ40Мц1,5 | 57,0-60,0 | — | — | 1,0-2,0 | — | — | — | 2,0 |
Латунь марганцово-железная | ||||||||
ЛЦ40МцЗЖ | 53,0-58,0 | — | 0,5-1,5 | 3,0-4,0 | — | — | — | 1,7 |
Латунь марганцово-алюминиевая | ||||||||
ЛЦ40МцЗА | 55,0-58,5 | 0,5-1,5 | — | 2,5-3,5 | — | — | — | 1,5 |
Латунь марганцово-свинцовая | ||||||||
ЛЦ38Мц2С2 | 57,0-60,0 | — | — | 1,5-2,5 | — | — | 1,5-2,5 | 2,2 |
Латунь марганцово-свинцово-кремнистая | ||||||||
ЛЦ37Мц2С2К | 57-60 | — | — | 1,5-2,5 | 0,5-1,3 | — | 1,5-3,0 | 1,7 |
Латунь алюминиевая | ||||||||
ЛЦЗ0АЗ | 66,0-68,0 | 2,0-3,0 | — | — | — | — | — | 2,6 |
Латунь оловянно-свинцовая | ||||||||
ЛЦ25С2 | 70,0-75,0 | — | — | — | — | 0,5-1,5 | 1,0-3,0 | 1,5 |
Латунь алюминиево-железомарганцовая | ||||||||
ЛЦ2ЗА6ЖЗМц2 | 64,0-68,0 | 4,0-7,0 | 2,0-4,0 | 1,5-3,0 | — | — | — | 1,8 |
Латунь кремнистая | ||||||||
ЛЦ16К4 | 78,0-81,0 | — | — | — | 3,0-4,5 | — | — | 2,5 |
Латунь кремнисто-свинцовая | ||||||||
ЛЦ14КЗСЗ | 77-81 | — | — | — | 2,5-4,5 | — | 2,0-4,0 | 2,3 |
*Остальное цинк.
85. Механические свойства литейных латуней (по ГОСТ 17711-93)
Марка латуни | Способ литья | Временное сопроти- вление разрыву σв, Н/мм2 | Относи тельное удлинение δ5, % | Твердость НВ | Примерное назначение |
не менее | |||||
ЛЦ40С | П | 215 | 12 | 70 | Для литья арматуры, втулок и сепараторов шариковых и роликовых подшипников |
К, Ц | 215 | 20 | 80 | ||
ЛЦ40Сд | Д | 196 | 6 | 70 | Для литья под давлением арматуры (втулки, тройники, переходники), сепараторов подшипников, работающих в среде воздуха или пресной воды |
К | 264 | 18 | 100 | ||
ЛЦ40Мц1,5 | П | 372 | 20 | 100 | Для изготовления деталей простой конфгурации, работающих при ударных нагрузках, а также деталей узлов трения, работающих в условиях спокойной нагрузки при температурах не выше 60 °С |
К, Ц | 392 | 20 | 110 | ||
ЛЦ40МцЗЖ | П | 441 | 18 | 90 | Для изготовления несложных по конфигурации деталей от ветственного назначения и арматуры морского судостроения, работающих при температуре до 300 °С; массивных деталей, гребных винтов и их лопастей для тропиков |
К | 490 | 10 | 100 | ||
Д | 392 | ||||
ЛЦ40МцЗА | К, Ц | 441 | 15 | 115 | Для изготовления деталей не сложной конфигурации |
ЛЦ38Мц2С2 | П | 245 | 15 | 80 | Для изготовления конструкционных деталей и аппаратуры для судов; антифрикционных деталей несложной конфигурации (втулки, вкладыши, ползуны, арматура вагонных подшипников) |
К | 343 | 10 | 85 | ||
ЛЦ37Мц2С2К | К | 343 | 2 | 110 | Антифрикционные детали, арматура |
ЛЦЗ0А3 | П | 294 | 12 | 80 | Для изготовления коррозионно-стойких деталей, приме- няемых в судостроении и машиностроении |
К | 392 | 15 | 90 | ||
ЛЦ25С2 | П | 146 | 8 | 60 | Для изготовления штуцеров гидросистем автомобилей |
ЛЦ23А6ЖЗМц2 | П | 686 | 7 | 160 | Для изготовления ответственных деталей, работающих при высоких удельных и знакопеременных нагрузках, при изгибе, а также антифрикционных деталей (нажимные винты, гайки нажимных винтов прокатных станов, венцы червячных колес, втулки и др. детали) |
К, П | 705 | 7 | 165 | ||
ЛЦ16К4 | П | 294 | 15 | 100 | Для изготовления сложных по конфигурации деталей приборов и арматуры, работающих при температуре до 250 °С и подвергающихся гидровозлушным испытаниям; деталей, работающих в среде морской воды, при условии обеспече- ния протекторной защиты (шестерни, детали узлов трения и др.) |
К | 343 | 15 | 110 | ||
ЛЦ14КЗСЗ | К | 294 | 15 | 100 | Для изготовления подшипников, втулок |
П | 245 | 7 | 90 |
Примечание.
В графе “Способ литья” буквы означают:
- П – литье в песчаные формы;
- К – литье в кокиль;
- Д – литье под давлением;
- Ц – центробежное литье.
Химический состав
Основные добавки для легирования – металлы. Вариативность количественного состава и массовой доли дает возможность получать различные марки. Просто железо по своим техническим свойствам – низкое качество конечного продукта: низкая прочность и высокая коррозийность требуют добавления компонентов, которые будут улучшать качество. Однако на практике доказано, что, повышая одно свойство, понижаются другие. Так высоколегированная нержавейка имеет низкие показатели механической прочности, а высококачественные углеродистые стали с получением прочности, получают коррозийность.
Главные компоненты химического состава стали – углерод и железо, причем углерода должно быть не больше 2,14%, железа не меньше 50%. Количество углерода в составе определяет ее классификацию: низкоуглеродистые, среднеуглеродистые, высокоуглеродистые.
Если процент содержания углерода достаточно высок, то сплав получается с высокой твердостью, но прочность снижается.
Чтобы добиться нужных эксплуатационных свойств, вводятся химические легирующие элементы, которые разделяют сталь на три класса:
- с низким содержанием легирующих компонентов (до 2,5%);
- среднелегированные – до 10%;
- высоколегированные – до 50%.
Это указывается в маркировке числом процентного содержания для каждого элемента. Если нет числа, то это означает, что добавок меньше 1,5 %. Показатели углерода не отображаются, так как он присутствует во всех композициях. Содержание углерода стоит в начале маркировки. Такая же маркировка указывает на назначение сплава. Здесь также буквы, которые расположены в определенном порядке: начало, середина, конец.
Как влияют легирующие присадки
Легирующая – это присадка к сплаву, изменяющая его состав и, как следствие, придающая ему какие-то новые свойства, или повышающая или снижающая уже имеющиеся свойства. Для снижения потерь металла с поверхности расплава, в него добавляют алюминий образующаяся при этом оксидная плёнка, и выполняет защитную роль. Чтобы увеличить прочность и улучшить антикоррозионные качества, в сплав добавляют магний, отдельной позицией или вместе с алюминием и железом. Причём на плотность металла присадки практически не влияют.
Добавка в расплав никеля исключает проявления отрицательных моментов в части окислительных процессов. Улучшить пластичность, ковкость сплава и условия его резки удаётся введением в состав латуни такой присадки, как свинец. Кремний в сочетании со свинцом улучшает скольжение до такой степени, что легированный этой присадкой сплав вполне может использоваться на равных с оловянной бронзой. При этом кремний, добавленный без других присадок, конкретно повышает твёрдость и прочность латуни. Если металл планируют использовать на корабле, к нему присаживают олово, придающее стойкость к солёной воде.
Изготовление
В процессе производства латуни используются специальные карты с указанием технологии плавления, ее разрабатывают в промышленных бюро. Часто сырьем для сплава служат заготовки из меди, а также лом из цинка. Операция плавки данного материала — сложный процесс, для которого используют печи разной модификации. Чаще используются индукционные агрегаты, работающие в сети низкой частоты тока при наличии магнитного сердечника.
При плавлении вещества могут улетучиваться из состава. Так как цинк считается вредным для здоровья металлом, в производственных помещениях рекомендуется устанавливать вентиляцию высокой мощности. В течение всего цикла ведут контроль за температурными показателями, из-за чего предотвращается возгорание сплава.
Предварительно рекомендуется очищать полости печей от продуктов предыдущего литья. Далее разогревают медные заготовки до ярко красного оттенка, после добавляют цинковый лом. Такая последовательность предотвращает образование окислительных реакций. Латунь литейного типа разливают в формы круглого плоского вида, для удобства при последующей обработки.
Для улучшения качества сплава используют:
- олово и марганец, при этом повышается прочность и устойчивость к разрушению в агрессивной среде;
- свинец, в результате заготовка из латуни может быть подвержена обработке резцами на станке;
- высокая стойкость к кислотной и щелочной среде достигается при добавлении никеля;
- алюминий защищает сплав во время литья от испарения цинка;
- кремнием улучшают свойство сваривания с металлами, но понижают прочность.
Влияние примесей на свойства
Примеси не являются основными легирующими элементами простых латуней, но они влияют на свойства сплавов. Получить сплав без примесных атомов практически невозможно, т. к. посторонние элементы содержатся в сырье для производства меди и цинка. Сверхчистые металлы имеют высокую стоимость и их применение узкоспециализированно и не оправдано для массового производства. Количество примесей контролируется стандартами, что гарантирует механические и технологические свойства марочных сплавов меди.
Отрицательно влияют на свойства латуней легкоплавкие примеси, которые ограниченно растворяются в медно-цинковых сплавах. Легкоплавкие включения в составе латуни выделяются по границам зерен и ухудшают пластические свойства при горячей деформации. Однофазные α-латуни наиболее чувствительны к таким примесям.
Примеси, которые не образуют самостоятельных фаз, не влияют отрицательно на механические и технологические свойства латуней.
- Алюминий находится полностью в твердом растворе и как примесь не ухудшает свойства латуней. Малые добавки алюминия при плавке образуют на поверхности расплава защитную пленку из оксида алюминия. Это препятствует испарению и угару цинка.
- Никель и марганец в малых концентрациях входят в твердый раствор и слабо влияют на физические, механические и технологические свойства латуней. Никель поднимает температуру рекристаллизации латуней.
- Железо при комнатной температуре имеет низкую растворимость в медно-цинковом твердом растворе и образует в латунях самостоятельную γFe-фазу. Эта ферромагнитная фаза существенно изменяет магнитные свойства латуней. В составе антимагнитной латуни концентрация железа не превышает 0,03 %. Железо повышает прочностные и технологические качества сплавов, т. к. затрудняет рекристаллизацию и измельчает зерно.
- Кремний — примесь, которая входит в твердый раствор. Кремний улучшает пайку и сварку латуней, повышает стойкость к коррозионнму растрескиванию.
- Висмут требует особого контроля, он не растворяется в латунях сплавах в твердом состоянии и создает легкоплавкую эвтектику на границах зерен, которая состоит из чистого висмута. Висмут провоцирует горячеломкость латуней, оказыва более сильное влияние на однофазные. Его концентрация в латунях лимитировано 0,002—0,003%
- Свинец слабо растворим в медно-цинковых сплавах в твердом состоянии и при затвердевании выделяется в элементарном виде на границах зерен в форме мелких частиц сферической формы. Примеси свинца ухудшают пластичность α-латуней при повышенных температурах. Свинец провоцирует горячеломкость, особенно однофазных латуней, поэтому содержание свинца в двойных α-сплавах не превышает 0,03 %. Добавки свинца в состав латуни улучшают обрабатываемость резанием.
- Сурьма — вредная примесь в медно-цинковых сплавах. Она ухудшает технологическую пластичность при горячей и холодной обработках давлением. Концентрации сурьмы до 0,1% в двухфазных латунях препятствуют обесцинкованию.
- Мышьяк растворяется в твердой меди до 5%по массе при температуре 25°С, но в медно-цинковом твердом растворе его растворимость не более 0,1%. Хрупкая промежуточная фаза As2Zn образуется при концентрация мышьяка более 0,5%, Эта фаза выделяется в виде прослоек на границах зерен, что приводит к ломкости латуней. Мышьяк в малых количествах 0,025—0,06 % при микродобавках защищает латуни от коррозионного растрескивания и обесцинкования в морской воде.
- Фосфор малорастворим в медно-цинковых сплавах при затвердевании. В твердом растворе фосфор образует промежуточную фазу, которая повышает твердость и сильно снижает пластические свойства латуней. Небольшие количества фосфора повышают механические свойства латуней и уменьшают диаметр зерен отливок. Скорость роста зерен в деформированных латунях увеличивается из-за фосфора во время рекристаллизацонного отжига. Медно-цинковые сплавы не нуждаются в раскислении фосфором, т. к. цинк — более сильный раскислитель, чем фосфор В промышленных марках латуней содержание фосфора не превышает 0,005—0,01 %
Что такое латунь
Основными компонентами сплава латуни является медь и цинк. Пропорциональные составляющие этих металлов могут быть разные. Количество цинка колеблется. Минимальное его значение составляет 20 %. Максимальное достигает 50%. При этом сплав меняет свой цвет: бывает золотистым, желтым или зеленым.
Процентный показатель цинка настолько важен, что способен изменять характеристику материала. Это относится к его пластичности и твердости.
Структура и состав
Состав сплава формируется из фаз:
- Альфа-фаза. Содержание цинка до 35 %
- Бета-фаза. Присутствие цинка до 50 %. Также в состав входит олово — 6 %.
В некоторых случаях присутствует одна альфа-фаза. В зависимости от изменения процентного состава основных компонентов, структура латуни может состоять одновременно из 2 фаз — альфа и бета.
В химический состав латуни, кроме меди и основного легирующего элемента цинка, входят добавки. Сюда относятся легирующие элементы: алюминий, железо, марганец, свинец, кремний, никель. Они составляют небольшой процент соединения. Каждый из них влияет на показатели характеристик материала.
Свойства и характеристики
Основным качеством в характеристиках латуни является ее коррозионная стойкость. Но она обладает и другими свойствами:
- Способность сплава противостоять агрессивным средам, особенно после покрытия поверхности лаком.
- Прочность латуни.
- Пластичность сплава.
- Возможность материала поддаваться обработке давлением. Процесс ведется как в горячем виде при высоких температурах, так и в холодном.
- Сплав можно подвергать контактной сварке и пайке.
- Теплопроводность, которая повышается с увеличением процентного содержания меди.
- Температура плавления, которая составляет 880–950 градусов. При меньшем добавлении цинка, температура плавления снижается.
- Материал обладает немагнитными свойствами.
Основным фактором твердости и пластичности соединения является цинк. Увеличение его количественного содержания напрямую связано с повышением прочностных характеристик. Пластичность же возрастает только до количественного содержания цинка 36%. При последующем его увеличении до 45 % идет снижение этого показателя.
На эксплуатационные характеристики оказывают действия легирующие добавки. Их влияние указано в таблице:
Название легирующего элемента | Влияние на характеристики латуни |
Кремний | Большое его присутствие ведет к снижению твердости латуни. |
Свинец | Улучшает антифрикционные свойства. |
Марганец, алюминий и олово | Усиливает сопротивление к разрыву. Идет повышение коррозионной стойкости. |
Никель | Уменьшает риск растрескивания материала. Сплав приобретает своеобразный цвет. Такое соединение называется «белая латунь». |
Мышьяк | У материала появляется возможность работать в жидких, пресных средах. |
Маркировка
Существует 2 разновидности сплавов:
- Двухкомпонентные. Основные составляющие — медь и цинк. Маркируются буквой Л. Дальше стоят цифры, указывающие количество меди процентах. Л60: содержит меди 60 %, а оставшиеся 40% — цинк.
- Многокомпонентные. Кроме основных составляющих добавляются еще легирующие элементы. Так же впереди стоит буква Л. Потом следует перечисление добавок. В конце пишутся через черточку цифры, указывающие на процентное содержание каждой из составляющих. Количество цинка не указывается, а рассчитывается. Например: Марка ЛАЖМц66-6-3-2 имеет 66 % Cu, 6 %Al, 3 % Fe и 2 % Mn. Путем расчетов определяется количество цинка равное 23%.
Плюсы и минусы
Латунный сплав обладает характеристиками, которые в одном случае служат положительным моментом, а в другом отрицательным. Состоят они в следующем:
- Небольшой вес. Это качество вместе с высокой прочностью используется в определенных отраслях промышленности.
- Сплав обладает хорошей пластичностью.
- Невысокая стоимость.
- Коррозионная стойкость уменьшается с увеличением количества меди.
- Показатели теплопроводности ниже, чем у чистой меди и бронзы.
Что такое латунь
Основными компонентами сплава латуни является медь и цинк. Пропорциональные составляющие этих металлов могут быть разные. Количество цинка колеблется. Минимальное его значение составляет 20 %. Максимальное достигает 50%. При этом сплав меняет свой цвет: бывает золотистым, желтым или зеленым.
Процентный показатель цинка настолько важен, что способен изменять характеристику материала. Это относится к его пластичности и твердости.
Структура и состав
Состав сплава формируется из фаз:
- Альфа-фаза. Содержание цинка до 35 %
- Бета-фаза. Присутствие цинка до 50 %. Также в состав входит олово — 6 %.
В некоторых случаях присутствует одна альфа-фаза. В зависимости от изменения процентного состава основных компонентов, структура латуни может состоять одновременно из 2 фаз — альфа и бета.
В химический состав латуни, кроме меди и основного легирующего элемента цинка, входят добавки. Сюда относятся легирующие элементы: алюминий, железо, марганец, свинец, кремний, никель. Они составляют небольшой процент соединения. Каждый из них влияет на показатели характеристик материала.
Свойства и характеристики
Основным качеством в характеристиках латуни является ее коррозионная стойкость. Но она обладает и другими свойствами:
- Способность сплава противостоять агрессивным средам, особенно после покрытия поверхности лаком.
- Прочность латуни.
- Пластичность сплава.
- Возможность материала поддаваться обработке давлением. Процесс ведется как в горячем виде при высоких температурах, так и в холодном.
- Сплав можно подвергать контактной сварке и пайке.
- Теплопроводность, которая повышается с увеличением процентного содержания меди.
- Температура плавления, которая составляет 880–950 градусов. При меньшем добавлении цинка, температура плавления снижается.
- Материал обладает немагнитными свойствами.
Основным фактором твердости и пластичности соединения является цинк. Увеличение его количественного содержания напрямую связано с повышением прочностных характеристик. Пластичность же возрастает только до количественного содержания цинка 36%. При последующем его увеличении до 45 % идет снижение этого показателя.
На эксплуатационные характеристики оказывают действия легирующие добавки. Их влияние указано в таблице:
Название легирующего элемента | Влияние на характеристики латуни |
Кремний | Большое его присутствие ведет к снижению твердости латуни. |
Свинец | Улучшает антифрикционные свойства. |
Марганец, алюминий и олово | Усиливает сопротивление к разрыву. Идет повышение коррозионной стойкости. |
Никель | Уменьшает риск растрескивания материала. Сплав приобретает своеобразный цвет. Такое соединение называется «белая латунь». |
Мышьяк | У материала появляется возможность работать в жидких, пресных средах. |
Маркировка
Существует 2 разновидности сплавов:
- Двухкомпонентные. Основные составляющие — медь и цинк. Маркируются буквой Л. Дальше стоят цифры, указывающие количество меди процентах. Л60: содержит меди 60 %, а оставшиеся 40% — цинк.
- Многокомпонентные. Кроме основных составляющих добавляются еще легирующие элементы. Так же впереди стоит буква Л. Потом следует перечисление добавок. В конце пишутся через черточку цифры, указывающие на процентное содержание каждой из составляющих. Количество цинка не указывается, а рассчитывается. Например: Марка ЛАЖМц66-6-3-2 имеет 66 % Cu, 6 %Al, 3 % Fe и 2 % Mn. Путем расчетов определяется количество цинка равное 23%.
Плюсы и минусы
Латунный сплав обладает характеристиками, которые в одном случае служат положительным моментом, а в другом отрицательным. Состоят они в следующем:
- Небольшой вес. Это качество вместе с высокой прочностью используется в определенных отраслях промышленности.
- Сплав обладает хорошей пластичностью.
- Невысокая стоимость.
- Коррозионная стойкость уменьшается с увеличением количества меди.
- Показатели теплопроводности ниже, чем у чистой меди и бронзы.
Способы производства
Сегодня томпак может выпускаться при применении самых различных технологий. Наибольшее распространение получил вариант, который предусматривает использование электрической печи, которой происходит нагрев состава до 1400 градусов Цельсия. При воздействии подобной температуры происходит выделение силиката, который всплывает на поверхность и удаляется.
Среди других особенностей отметим следующее:
- Получается основной металл, который сливается в специальный контейнер. Встречается довольно большое количество различных устройств, предназначение которых заключается в выпуске томпака. Нагрев основного состава должен проводится до температуры 1400 градусов Цельсия. При этом нужно соблюдать определенные правила безопасности.
- Следующий шаг заключается в продувке полученного состава кислородом. Для этого также применяется специальное оборудование. Процедура продувки приводит к активному выделению тепловой энергии и химической реакции.
- В результате химической реакции в ходе воздействия кислорода образуется медь. Она характеризуется тем, что имеет большое количество различных примесей, за счет которых существенно снижаются свойства.
- Далее проводится электрическая очистка состава, при котором применяется специальный подкисленный медный купорос.
- В полученную расправленную медь проводится введение цинка. Этот материал повышает прочность и коррозионную стойкость.
Приведенная выше информация указывает на то, что процесс получения подобного состава довольно сложен и трудоемок. Именно поэтому стоимость томпака достаточно велика, однако намного меньше стоимости драгоценного металла.
Не стоит забывать о том, что томпак является сплавом меди и цинка. Этот состав обладает весьма привлекательными характеристиками, применяется при создании различного высокоточного измерительного и другого оборудования. Кроме этого, высоко ценятся декоративные характеристики. При определенном соотношении основных компонентов сплав напоминает золото, однако свойства серьезно отличаются.