6 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сплав латунь: состав, свойства и особенности производства

Содержание

Сплав латунь: состав, свойства и особенности производства

Латунь — это сплав из цинка и меди, о существовании которого люди знали еще в период античности. Его начали производить еще древние римляне. И хотя в тот далекий период еще не знали о существовании цинка, цинкосодержащее сырье в металлургической сфере научились применять очень даже успешно.

В настоящее время различные сплавы латуни применяются во множестве хозяйственных сфер. Потому будет полезно знать о характеристиках, свойствах и особенностях применения этого уникального материала.

Это разновидность материала, главными элементами которого является медь и цинк. Помимо этого, в составе латуни могут присутствовать и дополнительные составляющие вроде кремния, олова и свинца.

Характеристика сплава

Латунь представляет собой макроскопический материал с однородной структурой. В его состав, как правило, включены металлические составляющие. От самого вещества он отличается своими свойствами, которые обеспечивает структурой фаз (микроструктурой или кристаллической структурой). Так, тепло- и электропроводность, которая характерна для металлов, в любом случае является также и свойством металлического сплава. Однако наряду с этим физические параметры могут меняться, если определенная фаза становится преобладающей.

Например, если рассматривать латунь, то повышение содержания цинка оказывает нелинейное воздействие на свойства этого материала и его марку. В меди цинк может растворяться до 39 процентов. Если эта величина достигнута, то состав обретает особую структуру и пластичность, но его прочность заметно снижается. Если же долю цинка увеличить, то возникает иная кристаллическая фаза, характеризующаяся увеличением прочностных характеристик и снижением пластичности.

Такой особенностью обладает любой металлический сплав. В общем, все сплавы на основе меди делятся на бронзы, латуни и припои. Бронзы собой представляют составы из олова и меди, алюминия и бериллия. У припоев может быть очень непростой состав. Однако если рассматриваемый материал можно с легкостью отличить от припоя, то с бронзой все несколько сложнее.

Они имеют очень сходный внешний вид, но совершенно разные свойства:

  • Во-первых, бронза имеет крупнозернистую структуру, характеризуется долговечностью и высокой стойкостью к воздействию коррозии: детали из этого сплава можно использовать даже на улице. Ковкость этой разновидности сплава гораздо ниже, нежели у латуни.
  • Во-вторых, это сочетание цинка и меди является более пластичным материалом, его можно обрабатывать с помощью холодной ковки. Но именно высокая степень пластичности обуславливает быстрый износ этого сплава, потому изделия из латуни можно применять лишь в качестве декоративных элементов.

В основном материал применяется в ювелирном деле. Для производства крупных деталей декора — предметы интерьера, украшения для лестниц (кованые) — рекомендуется применять бронзу.

Достоинства и недостатки

Всякий металл имеет особые свойства, которые можно отнести и к достоинствам, и к недостаткам. Тут все зависит от ситуации. В строительстве латунь используется крайне редко, что больше свидетельствует об актуальности иных материалов, а отнюдь не о минусах сплава.

Главное преимущество латуни — небольшая масса, которая обуславливает популярность материала в ракето- и самолетостроении. В бытовых условиях это нужно лишь в тех ситуациях, если нужна, к примеру, легкая система водоснабжения.

Также сплав отличается прекрасными декоративными свойствами. Он имеет очень разнообразную и привлекательную цветовую палитру. Аксессуары и фурнитура, предметы обихода и декора, сделанные с применением латуни, всегда будут красивыми, подчеркивая роскошность и элегантность интерьера. При этом цвет латуни сохраняется очень долго.

Материал отличается и небольшой теплопроводностью, чем часто пользуются для изготовления систем и предметов, для которых сохранность тепла очень важна. Речь идет о производстве ванн или мебели.

Латунь является металлом-диамагнетиком, то есть он выталкивается из любого магнитного поля. Этот сплав с давних времени использовался для производства оправ компасов. Сейчас же этим качеством активно пользуются в приборостроении.

Стойкость к коррозии материала даже больше, чем у обыкновенной меди, но она сильно снижается по мере увеличения температурных показателей. Потому очень выгодно пользоваться латунными трубами для водоснабжения. Для отопительной системы все-таки лучше брать трубопровод из меди.

Состав и структура

Существует два типа латунных сплавов:

Латуни многокомпонентного типа, помимо цинка и меди, могут в себя включать другие неметаллы и металлы. Они оказывают существенное влияние на итоговые свойства сплава. Так, внесение в состав олова повышает устойчивость материала к воздействию морской воды. А добавка, к примеру, никеля, повышает прочность латунного изделия.

Двухкомпонентные сплавы, как правило, включают в себя цинк и медь в различных пропорциях.

Иной способ классификации относится к методикам обработки:

  • Деформируемые латуни можно изгибать, сворачивать, придавать различную форму даже в бытовых условиях. Эти сплавы выпускаются в виде проволоки, прутьев и листов, которые впоследствии применяются, например, в производстве труб.
  • Литейные сплавы могут деформироваться лишь при воздействии высоких температурных показателей и существенном давлении. С помощью этой технологии делают автомобильные детали, подшипники и т. д.

Производство латуни

Получение этого металлического сплава — очень сложная процедура. Суть в том, что медь, цинк и иные элементы обладают разной температурой плавления, и латунь потому производится в несколько этапов. Аналогичное относится и к добавкам для легирования: вещества необходимо добавлять в строгой последовательности, при этом некоторые из их числа нуждаются в применении флюса.

Производственный алгоритм находится в прямой зависимости от разновидности и структуры латуни. Литейные материалы в форме слитков используются для отливки самых разнообразных деталей. Сплавы деформируемого типа отправляются прямиком в прокатный цех, где их отжигают, обрабатывают и протравливают.

Общая схема производства выглядит следующим образом:

  1. Заготовка сырьевого материала — применяется несколько технологий, которые позволяют извлекать цинк и медь из имеющейся руды.
  2. Плавление. Сначала расплавляется медь, после этого и другие компоненты. Последовательность зависит от типа ожидаемого результата.
  3. Помещение в формы — производство компактных слитков.
  4. Деформация слитков — как минимум три стадии.
  5. Протравливание и отжиг — к примеру, для производства листов.
  6. Финальный этап обработки.

Сфера использования

Область применения материалов находится в прямой зависимости от их характеристик и свойств.

Латунь с давних пор использовалась профессиональными ювелирами. Например, желтый сплав практически не имеет каких-либо внешних отличий от настоящего золота 583 пробы. Этот сплав считался своего рода «тренажером» для ювелиров-новичков, потому что и его физические свойства очень близки с характеристиками золота. Сейчас же из латуни нередко делают украшения.

Эта разновидность сплава используется и в мебельном производстве. Латунь легко ковать, что дает возможность сделать на мебели самые оригинальные декоративные элементы. Такое же свойство позволяет делать из материала посуду, статуэтки, бра и подставки.

Помимо этого, из латуни делаются элементы химических и теплотехнических устройств: капиллярные трубки, змеевики и т. д.

Из сплава литьевого типа делаются фасонные элементы, например, фитинги.

Латунь используется в большом количестве отраслей, что совершенно неудивительно, ведь она обладает высокой антикоррозийной устойчивостью, небольшой массой и эстетическим внешним видом.

Латунь: состав сплава, характеристики, марки

При соединении меди и цинка получается латунь. Впервые подобный сплав появился в 1781 году. На тот момент уровень технологического оснащения был относительно невысокий, но Джеймс Эмерсон смог провести соединение меди и цинка, в результате чего получился сплав с уникальными качествами. Латунь – сплав, который сегодня получил широкое применение при производстве самого различного оборудования и строительных материалов. Он обладает достаточно большим количество особенностей, о которых далее поговорим подробнее.

Применение

Рассматривая применение латуни нужно уделить внимание ее составу. В него могут включаться различные легирующие элементы, которые способны существенно изменить эксплуатационные качества. Область применения латуни весьма обширна. Поэтому рассмотрим каждый тип сплава подробнее.

Посуда из латуни

Рассматриваемый сплав делиться на простую и специальные латуни. Оба варианта могут применяться для:

  1. Производства деталей часов.
  2. Получения деталей различных приборов и машин, высокоточной аппаратуры.
  3. При наладке производства методом штамповки.
  4. Получения деталей для автомобилей: болты, гайки, втулки.
  5. При производстве труб для морских судов, самолетов и иного транспорта.

Эксплуатационные качества сплава определяют то, что при его использовании может оказываться самое различное воздействие: высокие температуры, влажность и химически агрессивные сферы, трение и другое. Именно поэтому изделия из латуни применяются при тяжелых эксплуатационных условиях, когда использование других металлов невозможно. При применении прутков из латуни могут изготавливаться детали электромашин.

Читать еще:  Станок профилегибочный: виды, принцип работы, способы изгиба

Однако широкое распространение латунь не получила по причине достаточно высокой стоимости, так как его основой являются цинк и медь. Для улучшения эксплуатационных качеств также могут применяться другие легирующие вещества, имеющие высокую стоимость.

Классификация

Не сложно догадаться, что классификация сплава латуни проводится исходя из его химического состава. Наиболее распространена разновидность деформируемой латуни, которая представлена сочетанием 88-97% меди и не более 10% цинка. Подобный состав называют томпаком. Он пользуется большой популярностью, так как обладает весьма привлекательными эксплуатационными качествами. Ювелирная латунь идеально подходит для производства украшений. Красная латунь получила свое название по причине необычного оттенка, который достигается путем снижения концентрации цинка в составе. Из-за оттенка ее чаще всего применяют для изготовления статуэток или других художественных изделий.

Большое распространение получила и латунь литейная. Ее состав представлен 50-81% меди, а также достаточно большим количеством других примесей.

Различные виды литейной латуни могут применяться для изготовления:

  1. Коррозионностойких деталей, которые сегодня получили широкое распространение в области машиностроений и судостроения.
  2. Деталей, применяемых при изготовлении различных аппаратов.
  3. Сложной по своей конфигурации запорной арматуры или различных приборов, которые применяются при температуре не выше 250 градусов Цельсия. Высокая пластичность латуни позволяет ее использовать при создании запорной арматуры, установка которой будет проводиться при гидровоздушных ударных нагрузках.
  4. Подшипников и втулок самого различного применения.

Светильник из красной латунь

Высокое качество сплава позволяет его применять для получения высокоточных изделий. Классификация автоматной латуни предусматривает следующие особенности состава:

  1. Содержание 57-75% меди.
  2. Концентрация 24-42% цинка.
  3. Легирование сплава 0,3-0,8% свинцом.

Присутствие свинца определяет то, что во время обработки подобного прудка образуется стружка. Именно поэтому автоматная латунь может обрабатываться высокопроизводительным оборудованием. Очень часто ее используют для получения декоративных элементов или метизов. Очень часто подобный сплав представлен в виде прудка или листового металла. Пруток может применятся на токарном станке, листовой металл при штамповке или фрезеровании.

Декоративный элемент из латуни

Альфа латунь представлена сплавом с необычной кристаллической решеткой (содержания цинка не более 35%), за счет которой обеспечивается высокая пластичность. Именно поэтому он применяется зачастую для обработки методом штамповки.

Физические свойства

Во много физические свойства зависят от химического состава конкретной разновидности сплава. Поэтому свойства латуни могут существенно отличаться.

Как ранее было отмечено, большое распространение получил томпак, который может применяться для производства различных деталей и даже ювелирных украшений.

Цвет латуни подобного типа может быть желтым или красным в зависимости от концентрации цинка. К основным свойствам подобной латуни можно отнести нижеприведенные моменты:

  1. Высокая степень пластичности. Пластичность деформируемой латуни позволяет ее применять в качестве заготовки в различных производственных процессах: она подходит для обработки как методом штамповки, так и точения.
  2. Высокая коррозионная устойчивость определяет то, что даже при длительной эксплуатации при повышенной влажности на поверхности не появляется ржавчина.
  3. Хорошие антифрикционные свойства.
  4. Свариваемость со сталью и другими материалами позволяет применять сплав для получения комбинированных материалов.
  5. Есть возможность проводить покрытие поверхности томпака различными составами для придания особых эксплуатационных качеств. Примером можно назвать то, что довольно часто томпак покрывают эмалью или лаком для его декорирования.
  6. Изначально сплав имеет красивый золотистый цвет. По этой причине его довольно часто применяют при производстве художественных изделий.

Механические свойства деформируемой латуни могут существенно изменяться по причине добавления различных легирующих элементов.

В машиностроении и другой области производства большое распространение получила литейная разновидность латуни. Ее плотность относительно невелика (около 8300 кг/м 3 ), однако другие физические свойства определили большое распространение литейной латуни:

  1. Устойчивость к коррозионному воздействию.
  2. Высокие механические характеристики.
  3. Неплохая ковкость.
  4. Высокий показатель текучести при нагреве сплава, что позволяет получать изделия сложной конфигурации.
  5. Повышенная устойчивость к распаду состава из-за оказания воздействия со стороны окружающей среды.
  6. Плавление состава проходит при температуре около 950 градусов Цельсия.

Прочность латуни ниже, чем у стали, что связано особенностями строения кристаллической решетки и составом. Влияние на свойства латуней концентрации цинка очень велико. Поэтому для придания особых свойств концентрация основных элементов может существенно изменяться.

Химический состав и особенности внутренней структуры

Основными составными элементами считаются цинк и медь, концентрация которых будет самой большой. Состав латуни также может включать и другие примеси, которые придают сплаву особые физические свойства. Основной компонент латуни характеризуется высокой пластичностью и хорошей обрабатываемостью. Поэтому эти свойства передаются и рассматриваемому металлу.

Химический состав латуни регулируется на момент производства, как и тип структуры. Различают две разновидности структуры:

  1. Альфа фаза – раствор, который обладает повышенной стабильностью. Рассматривая кристаллическую решетку следует отметить, что она имеет гранецентрированную кубическую форму. Встречается подобная структура крайне часто.
  2. Альфа + бета фаза – еще один стабильный раствор, который можно охарактеризовать соотношением меди к цинку 3 к 2. За счет этого получается элементарная ячейка.

Стоит учитывать, что твердость второго сплава намного выше, чем первого. Однако за счет существенного повышения показателя твердости существенно падает пластичность. Максимальное содержание цинка в латуни составляет 50%. При соблюдении технологии производства подобная концентрация цинка позволяет достигнуть высоких показателей прочности и пластичности.

При производстве этого материала учитывается то, как температура нагрева влияет на проходящие структурные преобразования:

  1. Если сплав нагревается до высоких температур, то атомы β-фазы начинают располагаться без определенного порядка. В подобном состоянии состав обладает повышенной пластичностью.
  2. Если нагрев проводится до температуры 460 градусов Цельсия, то в составе формируется фаза, которая получила название β’. Особенностью этой фазы можно назвать повышенную твердость и хрупкость. Эти качества связаны с тем, что атомы расположены в строгом порядке.

Сложные латуни могут иметь в своем составе железо, марганец, свинец и другие компоненты, которые предназначены для изменения физических качеств. К примеру, свинец упрощает механическую обработку сплава.

Включение в состав свинца и висмута становится причиной снижения способности деформации сплава в горячем состоянии. Однако свинец в небольшой концентрации позволяет получить сыпучую стружку, за счет чего упрощается ее удаление с зоны резания при токарной или фрезерной обработке.

Порядок маркировки

Для маркировки рассматриваемого сплава были приняты определенные правила обозначения концентрации основных веществ. Все марки латуни начинаются с обозначения «Л», после которой могут идти буквы химических веществ, входящих в состав.

Деформируемый сплав латуни или иная его разновидность после первой буквы имеет число, характеризующее процент меди. Кроме этого маркировка может указывать на концентрацию легирующих элементов, для чего знак «Л» идет с другими буквенными обозначениями.

Для указания концентрации легирующих элементов после основной цифры ставится прочерк, затем указывается процентное содержание следующих элементов. Для разделения цифровых обозначений также применяется прочерк. Концентрация второго основного элемента (цинка) высчитывается, для чего от 100% значения отнимаются другие показатели концентрации меди и легирующих элементов. Примером того, как латунь обозначается согласно установленным стандартам назовем маркировку ЛАЖ70-1-2. Ее нужно читать следующим образом:

  1. В состав сплава входит 70% меди.
  2. Легирующими элементами выступает алюминий и железо, концентрация которых составляет 1% и 2% соответственно.
  3. Концентрация цинка: 100 – 70 – 1 – 2 = 27%.

В некоторых случаях концентрация цинка указывается соответствующей буквой, а количество меди высчитывается. Подобный метол маркировки чаще применяется для обозначения литейных латуней.

Технологии производства, состав и структура сплава латуни

Металлы и сплавы – в буквальном смысле слова основа человеческой цивилизации. Чистые металлы не так уж часто применяются в народном хозяйстве, а вот сплавы используются повсеместно. Это не удивительно, так как сплав объединяет в себе свойства нескольких веществ в самой лучшей пропорции. Данная статья рассказывает о производстве и обработке расплава латуни, подготовке материала, составе, свойствах и применении материала.

Структура и химический состав латуни

Структура и хим. состав латуни — вопрос весьма важный. Латунь – двух- или многокомпонентный твердый раствор – сплав, на основе меди и цинка. Известна латунь чрезвычайно давно, еще со временем Древнего Рима, и используется до сих пор. Свойства ее зависят от количественного состава.

Традиционный состав латуни – 70% меди и 30% цинка. Цинк повышает механические и технологические качества сплава, и при этом удешевляет его, поскольку является металлом более доступным по стоимости. На практике применение растворов с долей цинка большей чем 50% встречается редко.

Маркируется сплав в зависимости от состава. Обозначается латунь буквой «Л», затем следует цифра, указывающая на долю меди – 70, например. Если сплав легировался, то все добавки указываются по уменьшению их доли, а затем указывается и состав. Например, ЛАЖ60-1-1 означает, что в латуни 60% меди, и что сплав легирован алюминием – 1% , и железом – 1%.

Читать еще:  Сварочный аппарат для дома и дачи: какой лучше выбрать, характеристики и критерии выбора

О том, как горит латунь, и как происходит плавка материала дома, расскажет данный видеоролик:

Классификации по доле цинка

Классифицируют составы по доле цинка:

  • если его содержание составляет 5–20%, латунь называют красной – томпак;
  • если доля цинка колеблется в диапазоне 20–36%, сплав носит название желтая латунь;
  • сплав с долей цинка в 48–50% называют техническим.

При производстве латуни более 50% цинка получают из переработки вторичного сырья, поэтому сплав можно отнести к довольно экологичной продукции.

Разделение по качеству дополнительных ингредиентов

Сплавы разделяют и по количеству, и качеству дополнительных ингредиентов.

Двухкомпонентные

Двухкомпонентные включают в себя только медь и цинк. Здесь на свойства сплава сильно влияет фазовый состав. Медь способна растворить не более 39% цинка. Причем при увеличении температуры растворимость уменьшается, образуется при этом только однофазный раствор – α-фаза. Такие сплавы называют α-латунями, они отличаются высокой пластичностью и достаточно прочны, если доля цинка достигает 30%.

При увеличении доли цинка часть металла уже не растворяется и формируется двухфазный раствор – α+β’-латунь. β’– фаза более твердая, но и более хрупкая, поэтому такой сплав прочнее, но пластичность теряет.

Эта особенность обуславливает и не совсем обычный метод обработки. Так, для холодной обработки – фигурные профили, проволока, используется только α-латунь, поскольку ее пластичность высока при низкой температуре, а в температурном диапазоне от +300 до +700 С резко падает, так что при нагреве деформировать латунь бесполезно. А вот α+β’-растворы обрабатывают именно при высокой температуре.

Многокомпонентные

Многокомпонентные в качестве добавок могут содержать:

  • никель – увеличивает коррозийную стойкость;
  • кремний – уменьшает прочность, но совместно со свинцом придает антифрикционные свойства;
  • свинец – не более 4%, уменьшает прочность, но облегчает механическую обработку. Такие латуни часто называют автоматными;
  • железо – уменьшает рост зерен, что улучшает механические свойства сплава;
  • олово – не больше, чем доля цинка. Иначе сплав превращается в одну из разновидностей бронзы. Олово придает сплаву стойкость к действию морской воды, за что такая латунь и получила название морской;
  • марганец – увеличивает стойкость к коррозии, способствует прочности.

Далее мы рассмотрим технологии и оборудование для литья латуни, формы, температуру и другие важные нюансы производства латуни в России.

Производство металла

Поскольку основным компонентом латуни является медь, то материал относят к медным сплавам. Схема производства достаточно проста. Однако с технологической точки зрения процесс оказывается сложным, поскольку требует очень четкого соблюдения температурных режимов и обработки сырья и заготовки.

В общем виде получение сплава выглядит так:

  • расплавление меди в специальных тиглях;
  • введение цинка;
  • введение дополнительных компонентов – железа, никеля;
  • разливка в формы;
  • закалка – штампованием или вытягиваем.

Ниже дано видео о плавке латуни в домашних условиях.

В видео ниже рассказывается, как произвести и расплавить латунь в домашних условиях:

Технологии

Производство латуни следует начать с получения меди из медной руды. На деле это сложное полиметаллическое сырье, в котором доля меди как раз невелика. Главными компонентами являются пустая руда, железо и медь, и первый этап получения латуни сводится к тому, чтобы отделить медь от других составляющих.

Получение сырья

Процесс это исключительно сложный, так как его целью является перевод сырья из единой многокомпонентной смеси в гетерогенную систему, состоящую из нескольких фаз с разным составом и разными свойствами. Только после этого фазы можно отделить друг от друга и получить пригодные для дальнейшего использования составы. Применяют для этого самые разные методики: в некоторых случаях извлекаемая фаза дополнительно обогащается «главным» металлом, в других, наоборот – обедняется, в третьих прибегают к механическим методам отделения, когда фазы, например, отличаются растворимостью и так далее.

Чаще всего используют следующие два способа.

  • Пирометаллургическая технология предполагает переработку медной руды с последующим рафинированием черновой меди. Включает плавку, конвертирование медного штейна, огневое рафинирование – по сути, очистка от крупных примесей, и электролитическое. Последнее позволяет не только провести глубокую очистку меди, но и извлечь какие-либо сопутствующие компоненты, если они представляют ценность.
  • Гидрометаллургический метод применяется при использовании бедной медной руды. Суть его сводится к выщелачиванию – воздействию серной кислоты, сернокислого железа. Для этого руду измельчают и растворяют в растворителях, а затем добывают медь либо методом цементации – осаждению чистой меди на железе, для чего используют обычные обрезки листа и проволоки, либо электролизом.

Получение цинка тоже имеет свои особенности, но, в общем, является более простым процессом.

О том, можно ли сварить латунь в домашних условиях и как ее производят на заводе, расскажем ниже.

Метод получения сплава

Выплавка латуни зависит от состава сплава. Здесь необходимо учитывать и разную температуру кипения металлов, и разную способность к окислению.

  • Плавка с чистым металлом – при использовании оборотных металлов шихта может загружаться в любом порядке. Если же в шихте наличествует чистый металл, то сначала расплавляют медь, а потом оборотные металлы. Цинк и свинец, если он есть, вводят в расплав в последнюю очередь, предварительно, нагретыми до 100–120 С. Плавка производится под слоем древесного угля, который загружается с первой порцией шихты.
  • Плавка кремнистой латуни – такой состав склонен поглощать восстановительные газы, поэтому здесь древесный уголь не применяется. Плавку проводят под покровным флюсом – стеклом или бурой, чтобы предупредить взаимодействие с кислородом. Первой в печь загружают медь, затем отходы и меднокремнистую лигатуру. Цинк загружают в расплав последним, после того как будет удален шлак.
  • Плавка марганцовой латуни – проводится под древесным углем или флюсом из стекла. В этом случае последним вводится марганец вместе с лигатурами, после того как расплавляются все остальные ингредиенты.

Изготовление листа

Обычная форма выпуска латуни – листы и проволока. В общем виде процесс происходит таким образом.

  1. Слитки из плавильного цеха попадают в прокатный, где прогреваются в печи до температуры деформации –790–830 С.
  2. На стане слитки деформируются до размеров и толщины заготовки.
  3. Заготовка в виде рулона поступает на сварку, а затем подвергается двухстороннему фрезерованию.
  4. Затем полуфабрикат возвращается в прокатный цех, где на трехклетьевом стане прокатки его прокатывают до получения заданной толщины листа.
  5. Готовую полосу разрезают на мерные длины.
  6. Листы отжигаются в камерных печах, а затем протравливаются в травильных ванных.
  7. Материал вновь деформируют до конечной толщины и снова протравливают.

Про оборудование для литья латуни на заводе по ее изготовлению читайте ниже.

Необходимое оборудование и сырье

Так как медь – металл востребованный, то на производстве реализуются методы извлечения меди как из богатых, так и очень бедных руд. Так что сырьем может выступать практически любая руда, содержащая хоть какую-то долю металла.

Получение латуни – процесс многоэтапный и технологически сложный. Так что оборудование здесь включает как новейшие технологические линии, так и самые традиционные литейные инструменты.

  • Для плавки латуни лучшим вариантом является индукционная канальная печь или тигельная электросопротивления. Это оборудование потребляет минимальное количество электроэнергии из расчета получения 1 кг сплава и позволяет добиться минимального перегрева металлов. Худшим выбором являются электродуговые печи.
  • Для прогрева слитков перед деформацией используют методическую печь – здесь возможен прогрев от 650 до 1200 С.
  • Стан горячей прокатки – рабочим модулем является рабочая клеть, в которой и осуществляется горячая прокатка. Оборудование можно использовать и для холодной прокатки листов и полос.
  • Линия сварки – оборудование зависит от параметров заготовок и готовой продукции.
  • Фрезеровочный стан – для двухстороннего фрезерования сварной полосы.
  • Стан холодной прокатки – как правило, трехклетьевой. Для его обслуживания необходимы также тельфер – подает рулоны в стан, накопительный рольганг – с его помощью комплектуют партию из полос одной марки, и входной участок – разматыватель, отгибатель, правильная машина и так далее.

Кроме того, линия должна включать оборудование – от тележки до погрузочного крана, которое обеспечивает перемещение слитков, заготовок, рулонов и листов между технологическими узлами.

На стадии получения сплавов понадобится и механический инструмент:

  • колокольчик – приспособление для очистки и дегазации сплавов, прекрасно подходит для ввода рафинирующих флюсов;
  • шлаковик – инструмент для удаления шлака с поверхности сплава;
  • разливочная ложка;
  • двуручный ковш – приспособление для разливки цветных сплавов.

Производство латуни, а, вернее говоря, листов и проволоки, необходимых для изготовления готовой продукции – процесс технологически сложный и трудоемкий. Получить сплав, соответствующие требованиям ГОСТ, можно лишь на крупных предприятиях цветной металлургии.

В видео ниже представлено литье латуни в форму:

Латунь – состав, марки, характеристики сплава

Латунь, которая хорошо известна и активно применяется уже на протяжении многих лет, является сплавом меди с цинком. Изобретателем этого материала с целым рядом уникальных характеристик считается англичанин Джеймс Эмерсон, который и запатентовал его в 1781 году.

Читать еще:  Выбор электрорубанка: от чего зависит цена и какой лучше выбрать

Латунный металлопрокат отличается хорошей коррозионной стойкостью и высокой прочностью

Элементы состава

Основу латуни составляют медь и цинк. В наиболее традиционном составе такого сплава медь содержится в количестве 70%, а цинк – 30%. Существуют марки технической латуни, в составе которой цинк содержится в количестве 48–50 процентов. Что характерно, больше 50% цинка, используемого для производства латунных сплавов, получают из отходов данного металла.

В зависимости от особенностей внутренней структуры различают латуни альфа- и альфа-бета-типа, которые также называют одно- и двухфазными.

Их основные отличия заключаются в следующем.

  • В химическом составе латунных сплавов, относящихся к альфа-типу, содержится 35% цинка.
  • Альфа-бета-латуни (двухфазные) на 47–50% состоят из цинка. В их составе также содержится свинец, количество которого не превышает 6%.

Несмотря на то, что латунь, также созданная на основе меди, внешне очень похожа на некоторые марки бронзы, по профессиональной классификации она не относится к бронзовым сплавам. В составе некоторых видов латуни содержится олово – основной легирующий элемент бронзы, но его добавляют в очень незначительных количествах, чтобы добиться улучшения отдельных характеристик сплава. Кроме олова, в химическом составе отдельных марок латуни могут содержаться такие элементы, как свинец, марганец, железо, никель и др., которые также позволяют улучшить ее свойства.

Содержание химических элементов в простых (двойных) латунях (нажмите для увеличения)

Содержание химических элементов в свинцовых латунях (нажмите для увеличения)

Изделия из латуни отличаются красивым золотисто-желтым цветом, хорошо поддаются полировке и другим видам механической обработки. В зависимости от марки сплава, из которого изготовлено изделие, последнее можно подвергать ковке в холодном или нагретом состоянии, но некоторые виды данного металла методами пластической деформации обрабатывать нельзя. Несмотря на то, что для латуни характерна высокая коррозионная устойчивость, поверхность изделий из данного металла при их длительном взаимодействии с окружающим воздухом покрывается окисной пленкой и темнеет. Чтобы избежать изменения цвета поверхности латунных изделий с течением времени, их часто покрывают защитным слоем бесцветного лака.

Химический состав и особенности внутренней структуры

Чтобы хорошо разбираться в характеристиках латуни, важно понимать, какими свойствами обладают химические элементы, из которых она состоит. Такими элементами, как уже говорилось выше, являются медь и цинк.

Классификация латуней по химическому составу

Медь – это один из первых металлов, которые человек начал использовать для изготовления изделий различного назначения. Данный элемент, входящий в 11-ю группу IV периода таблицы Менделеева, имеет атомный номер 29 и обозначается как Cu (сокращение от Cuprum). Медь, которая является переходным металлом, отличается высокой пластичностью и красивым светло-золотистым цветом. При образовании оксидной пленки металл приобретает не менее красивый желтовато-красный оттенок.

Цинк – второй основной элемент в химическом составе латуни – также является металлом, который, в отличие от меди, не встречается в природе в чистом виде. Цинк, имеющий атомный номер 30, входит в побочную подгруппу 2-й группы IV периода таблицы Менделеева. Данный металл, производить который начали еще в XII веке в Индии, отличается высокой хрупкостью в нормальных условиях. Без оксидной пленки, которая появляется на металле при его взаимодействии с открытым воздухом, его поверхность имеет светло-голубой цвет. Обозначается данный металл символом Zn (сокращение от Zincum).

Так выглядит микроструктура отшлифованной латунной поверхности под 400-кратным увеличением

Структура латуни в зависимости от содержания в его составе основных компонентов может состоять из одной α- или одновременно α+β-фаз. Такие состояния, которые может принимать внутренняя структура сплава, отличаются следующими особенностями:

  • α-фаза – это раствор меди и цинка, характеризующийся высокой стабильностью, в котором молекулы основного металла (меди) имеют гранецентрированную кубическую решетку;
  • α+β-фаза – также стабильный раствор, в котором медь и цинк содержатся в соотношении 3:2 (в таком растворе молекулы меди имеют простую элементарную ячейку).

Микроструктура α +β-латуни имеет меньшую пластичность и большую твердость, чем структура α-латуни

В зависимости от температуры нагрева в латуни происходят следующие структурные преобразования.

  • При нагревании латуни до высоких температур атомы в ее β-фазе, имеющей широкую область гомогенности, отличаются неупорядоченным расположением. В таком состоянии нагрева β-фаза латунного сплава отличается высокой пластичностью.
  • При незначительном нагреве латунного сплава (454–468 ° ) в нем формируется фаза, имеющая обозначение β’. Особенностью такой структурной фазы, которая отличается высокой твердостью и, соответственно, хрупкостью, является то, что атомы меди и цинка в ней располагаются упорядоченно.

Исходя из всего вышесказанного, можно сделать вывод о том, что латунные сплавы, внутреннюю структуру которых составляет только α-фаза (однофазные), отличаются хорошей пластичностью, а те, в которых присутствует и β-фаза (двухфазные), являются более прочными, но не предназначены для обработки методами пластической деформации.

Пластичность латуней с двухфазной структурой можно повысить, если нагреть их выше температуры, при которой происходит β’-превращение (700 ° ). В таком состоянии в структуре сплава преобладает только одна β-фаза, соответственно, он отличается высокой пластичностью. Однако даже однофазные латуни с хорошей пластичностью могут практически не обрабатываться методами пластической деформации. Это происходит в температурном интервале их нагрева до 300–700 ° , который получил название зоны хрупкости.

Содержание цинка в латуни влияет на электропроводность сплава

На то, какими механическими свойствами обладает латунь той или иной марки, значительное влияние оказывает содержание цинка в ее химическом составе. Так, если содержание данного химического элемента составляет до 30%, то одновременно повышаются как прочность, так и пластичность сплава. Дальнейшее повышение содержания цинка приводит к тому, что латунь становится менее пластичной (усложнение α-фазы), а затем и более хрупкой (формирование в структуре латуни β’-фазы). Прочность латуни увеличивается до того момента, пока цинка в ее составе не будет 45%, с дальнейшим увеличением количества данного элемента латунь становится и менее прочной, и менее пластичной.

Способы производства

Такой сплав меди, как латунь, хорошо поддается различным методам обработки. Так, из этого сплава можно получать различные изделия методами ковки, штамповки и протяжки, а благодаря относительно невысокой температуре плавления и хорошей текучести в расплавленном состоянии его активно используют в литейном производстве.

Розлив латунного расплава по формам

Латунь, основным легирующим элементом в которой является цинк, получают плавкой:

  • в тиглях, изготовленных из огнеупорного материала (для нагрева тигли вместе с компонентами сплава помещают в шахтные или пламенные печи);
  • в отражательных печах (при использовании данного метода плавку выполняют без применения тиглей).

При выплавке латунного сплава следует учитывать тот факт, что цинк при осуществлении такой процедуры будет активно испаряться, поэтому количество данного металла следует рассчитывать с некоторым запасом.

Сферы применения

В зависимости от количественного содержания основных компонентов латунь может использоваться для изготовления изделий различного назначения.

Содержание основных элементов указывается в маркировке латунных сплавов

Одной из наиболее распространенных разновидностей деформируемых латунных сплавов является томпак, в составе которого содержится 88–97% меди и не более 10% цинка. Наиболее значимыми характеристиками сплавов данного типа являются:

  • высокая пластичность;
  • высокая коррозионная устойчивость;
  • хорошие антифрикционные свойства.

Из характеристик, которые способствуют высокой популярности сплавов данного типа, надо отметить:

  • хорошую свариваемость со сталью и другими металлами, что позволяет использовать томпак для изготовления изделий из комбинированных материалов;
  • красивый золотистый цвет – характеристика, которая стала причиной активного использования томпак для производства изделий художественного назначения;
  • возможность покрывать поверхность изделий из томпака эмалью и лаком, золотить, а также использовать другие типы декоративных покрытий.

Так выглядит лента томпака, из которой потом делают изделия, в том числе и ювелирные украшения

Специалисты при производстве томпака используют три основные формулы химического состава данного сплава, в котором медь, цинк, свинец и олово могут содержаться в следующих пропорциях:

Данные формулы, что примечательно, были выведены еще в XIX веке. Их автором является ученый из Шотландии Эндрю Юр.

Области применения деформируемых латуней

Чтобы получить литейную латунь, в ее состав, кроме цинка, добавляют 50–81% меди, а также ряд других элементов: алюминий, железо, кремний, олово, марганец, свинец. Наиболее значимыми характеристиками, которыми обладает такая латунь, являются:

  • высокая устойчивость к коррозии;
  • антифрикционные свойства;
  • хорошие механические характеристики;
  • хорошая текучесть в расплавленном состоянии;
  • высокая устойчивость к распаду материала.

Сферы применения литейных латуней

Для производства различных изделий методами резания металлов используются автоматные латуни, в химический состав которых входят:

Автоматная латунь марки ЛС59-1 используется для изготовления метизов и декоративных элементов

В составе сплавов данного типа обязательно содержится свинец, за счет чего обеспечивается формирование короткой и сыпучей стружки, что и позволяет выполнять скоростную обработку изделий из таких латуней.

Латуни данного типа производится в виде листового материала и прутков, из которых затем, используя тот или иной вид механической обработки, изготавливают изделия различного назначения.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector