Латунь – металлический материал, в основе которого медь и легирующий компонент цинк. Сплав может содержать свинцовые, железные, никельные элементы. Иногда присутствует олово, но в малых количествах. Латунь по металлургической таблице не принадлежит к бронзовой группе.
История
Химический элемент цинк отрыт в 16 веке, но желтый металл хорошо знаком человечеству много веков до того момента. Древние народы, обитавшие в южном Причерноморье, для получения латунного сплава соединяли медь со смитсонитом, цинковой рудой.
Во времена римского политика Августа латунь именовали как «орихалк», что в буквальном переводе означает «златомедь». Желтый металл похож на золото, из него печатались древнеримские монеты, изготавливались украшения, предметы домашнего быта.
В конце 18 века английский ученый Д.Эмерсон получил латунь, сплавив медь с промышленным цинком. Он запатентовал метод и получил британский патент. В 18 веке, до широкого использования латуни в металлургии, ее применяли для подделки золота на территории Западной Европы и России.
Основные характеристики латуни
Латунь сочетает в себе положительные свойства и достоинства составных металлов. Металлурги используют материал в промышленности для улучшений свойств металлов, которые в совокупности более сильны, чем по отдельности. Желтый металл имеет устойчивость к коррозийным процессам, повышенную прочность, может без разрушений находиться длительное время в водных и щелочных растворах.
Химические свойства
Структуру латуни формируют два классических компонента — цинк, медь. В традиционном варианте доля меди не превышает 70%, а цинка – 30%. Разработано несколько сортов технологической латуни, в которой содержание цинка меньше, всего 48%. В металлургической промышленности почти половина всего используемого цинка извлекают из отходов и вторичной переработки.
Есть два вида латуни, имеющих различия во внутренней структуре и химическому составу:
- альфа тип (однофазные), содержание цинка 35 процентов;
- альфа-бета тип (двухфазные), в сплаве 50% цинка и 6% свинца.
Латунь по внешним характеристикам имеет сходство с некоторыми марками бронзы, но не принадлежит к бронзовым материалам.
В составе специальных марок латунных сплавов имеется олово в малых долях. Его применяют в качестве легирующего компонента для улучшения свойств металла. Кроме олова, химический состав латуни может содержать свинец, никель, марганец и другие металлы, способные совершенствовать характеристики материала.
Физические свойства
Характеристики латуни зависят от дополнительных легирующих элементов, добавляемых для улучшения технологических параметров. Например, величина плотности варьируется в диапазоне 8300-8700 кг/м3.
Основные физические свойства латуни такие:
- удельная теплоёмкость при нагревании до 20 C составляет 0,377 кДж·кг−1·K−1;
- удельное электрическое сопротивление 0,07*10−6 Ом·м;
- не является ферромагнетиком, не приобретает магнитных свойств при воздействии критических температур;
- температура плавления составляет в среднем 900 градусов;
- высокая сопротивляемость коррозии и разрушениям;
- прочна;
- пластична,
- хорошо поддается ковке и обработке;
- устойчива к перепадам температур.
Латунь как конгломерат нескольких металлов обладает слабой проводимостью электрического тока. Составные металлы создают искажение кристаллических решеток. Возникающие поля напряжения формируют удельное сопротивление. Медь сама по себе является прекрасным проводником электрического тока, поэтому все провода медные.
Температура плавления латунного сплава зависит от процентного содержания цинка. Чем больше цинка, тем легче расплавить латунь.
Латунный металлопрокат хорошо подвергается дуговой и газовой сварке. Хорошо полируется, прокатывается. Сопротивляется воздействию атмосферных условий лучше, чем чистая медь.
Добавления в латунный сплав висмута и свинца снижают эластичные свойства металла, делая его хрупким при воздействии высоких температур (при 500 градусах).
Влияние составных элементов
Для расширения спектра использования латуни и улучшения ее свойств, в сплав добавляют легирующие компоненты. Каждый составной элемент оказывает определенное воздействие:
- кремний понижает значение твердости, делает материал менее прочным, но устойчивым к износам при длительном трении;
- марганец повышает прочность и сопротивляемость коррозии;
- олово, алюминий и железо в небольших пропорциях присоединяют к сплаву вместе с марганцем для улучшения значений прочности;
- свинец почти перестали добавлять в качестве легирующего элемента, он снижает механические свойства сплава, ухудшает пластичность, упругость;
- никель повышает сопротивляемость коррозии и дает возможность использовать металл в щелочных средах;
- алюминий, оксид алюминия создает защитное покрытие на поверхности металла, которое не дает окислительным процессам оказывать разрушительное воздействие;
- олово является легким металлом, его добавление способствует улучшению параметров прочности и устойчивости к коррозии.
Сплав с оловом широко применяют для создания комплектующих деталей для кораблей, которые постоянно работают в условиях морской воды.
Способы производства
Латунь относится к таким конгломератам, которые хорошо поддаются методам обработки – ковка, штамповка. При низкой температуре плавления металл демонстрирует хорошие свойства текучести, благодаря чему его широко применяют в литейных цехах.
При плавке латуни активно испаряется цинк.
В металлургической промышленности латунь добывают в специальных огнеупорных емкостях (тиглях), в плавильных печах, в которых тепло передается с помощью излучения от газообразных продуктов сгорания топлива. В печах плавление происходит в короткие сроки и с экономичным расходом энергии.
Области применения сплава
В древние времена латунь применяли в ювелирном деле из-за ее сходства с натуральным золотом. Благодаря пластичности и хорошей податливости ковке, из нее печатали монеты, изготавливали украшения, футляры.
Латунные сплавы совершенствуются с помощью добавления других металлических компонентов для того, чтобы улучшить характеристики металлопроката и расширить возможности его применения в агрессивных средах (в корабельном строительстве, в химических цехах).
В строительстве
Желтый металл давно зарекомендовал себя как ценный материал для создания деталей для сантехники, труб, приборов, для строительства различных сооружений. Из желтого металла изготавливают:
- крепежи (болты и гайки, патрубки, штампованные детали);
- изделия для конструкций теплотехники, приборов, аппаратуры, трубы конденсаторов;
- сантехнические детали (крановые смесители, муфты, тройники, фитинги);
- фурнитура для мебели (дверные ручки, скобы, дверные петли).
Механические свойства, устойчивость к влаге, прочность и доступная цена позволяют использовать желтый металл в различных сферах без опаски, что материал разрушится или заржавеет.
Применение в часах и искусстве
В часовой промышленности латунь нашла особенно широкое применение благодаря свойствам податливости, пластичности и невысокой стоимости. Изделия из желтого металла выглядят презентабельно, а часовой механизм надежно работает долгие годы. Материал не ржавеет, не окисляется, выдерживает долгое пребывание во влажной среде, не поддаваясь коррозийным процессам.
В декоративном искусстве латунь ценится за возможность создавать дизайнерские изделия с эффектом присутствия золота. Для создания ювелирных украшений применяют такие поделочные двухкомпонентные сплавы латуни:
- зеленая (цинк 40%);
- золотистый томпак (цинк 25%);
- классическая желтая (цинк 33%).
Латунь это сплав с уникальными характеристиками. Широко применяется практически во всех конструкциях, применяемых в сложных внешних условиях и агрессивных средах. Ювелирные украшения из латуни выглядят роскошно, а при должном уходе не теряют своей красоты долгие годы.
Фото Латуни
