Из каких металлов производится сплав латуни

СПЛАВЫ

СПЛАВЫ, материалы, имеющие металлические свойства и состоящие из двух или большего числа химических элементов, из которых хотя бы один является металлом. Многие металлические сплавы имеют один металл в качестве основы с малыми добавками других элементов. Самый распространенный способ получения сплавов – затвердевание однородной смеси их расплавленных компонентов. Существуют и другие методы производства – например, порошковая металлургия. В принципе, четкую границу между металлами и сплавами трудно провести, так как даже в самых чистых металлах имеются «следовые» примеси других элементов. Однако обычно под металлическими сплавами понимают материалы, получаемые целенаправленно добавлением к основному металлу других компонентов.

Почти все металлы, имеющие промышленное значение, используются в виде сплавов (см. табл. 1, 2). Так, например, все выплавляемое железо почти целиком идет на изготовление обычных и легированных сталей, а также чугунов. Дело в том, что сплавлением с некоторыми компонентами можно существенно улучшить свойства многих металлов. Если для чистого алюминия предел текучести составляет всего лишь 35 МПа, то для алюминия, содержащего 1,6% меди, 2,5% магния и 5,6% цинка, он может превышать 500 МПа. Аналогичным образом могут быть улучшены электрические, магнитные и термические свойства. Эти улучшения определяются структурой сплава – распределением и структурой его кристаллов и типом связей между атомами в кристаллах.

Многие металлы, скажем магний, выпускают высокочистыми, чтобы можно было точно знать состав изготавливаемых из него сплавов. Число металлических сплавов, применяемых в наши дни, очень велико и непрерывно растет. Их принято разделять на две большие категории: сплавы на основе железа и сплавы цветных металлов. Ниже перечисляются наиболее важные сплавы промышленного значения и указываются основные области их применения.

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%.

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.

Крепеж из меди и медных сплавов

Крепеж из меди отличается высокой электрической проводимостью, благодаря чему стала активно применяться в электрике. Медь легко принимает различные формы и поэтому ее зачастую видоизменяют (сжимают, растягивают) и превращают в различные элементы электрики: клеммы, различные стрежни, шпильки. Так же медь имеет недостатки, например, низкую прочность по отношению к весу, поэтому крепеж имеет ограниченную сферу применения, где неважна прочность.

Для придания большей стойкости к коррозии и прочности изделий из меди, используют медные сплавы. Существует два типа медных сплавов. При соединении меди с цинком, получается латунь. «Морская латунь» — это сплавы 462 и 464. «Желтая латунь» — сплавы 360 и 270. Сплав 675 известный как «Марганцевая бронза», так же относится к латунным. Такие изделия имеют широкую сферу применения, для узлов машин, а так же для промышленного назначения.

Так же к меди может быть добавлен никель, поэтому сплав называют медно-никелевый сплав. Такой сплав прочнее латунного, но все — равно не дотягивает до прочности и надежности никеля без добавок. Такой сплав нашел свое применение в судостроении, крепеж из медно-никелевого сплава имеет хорошую стойкость к коррозии и адгезии, за счет стойкости к морской воде. Самым распространенным материалом данной группы можно назвать 710 и 715 сплав.

Все другие изделия, в состав которых входит медь, считаются бронзовыми изделиями. Самым часто используемым считается алюминиевая бронза, фосфоритная бронза, марганцевая бронза, кремниевая бронза. Наиболее часто такие сплавы применяются в судостроении, в местах, где происходит соприкосновение с морской водой – турбины, насосы, а так же применяют в промышленности.

Латунь

Кроме меди и цинка, в латуни могут присутствовать никель, свинец, железо, олово, марганец. Латунь начали производить еще в Древнем Риме, но использовали цинковую руду. Чистый цинк стали применять в Англии в 1781г., тогда же и был заключен патент на производство латуни.

Одно из преимуществ латуни – она хорошо поддается шлифовке, поэтому в декоративных целях в интерьере и предметах интерьера чаще всего используется именно гладкая шлифованная латунь.

Латунь со временем темнеет, теряет блеск, тускнеет, особенно если изделие контактирует с водой.

По этой причине смесители, душевые стойки, систему слив-перелив и другие аксессуары для ванной следует выбирать из бронзы и у проверенных поставщиков, так как некоторые производители в целях экономии изготавливают изделия из латуни, покрывая их только сверху бронзой, из-за чего изделие не будет служить долго.

Но встречаются и подделки изделий, выдаваемых за латунные! А на самом деле они сделаны из металла и лишь покрыты латунным сплавом. Это легко можно проверить, так, металл притягивает магниты, а латунь не магнитит!

Бронза

Бронза считается премиальным металлом. На 80% она состоит из меди и на 20% из олова. Так называемая «оловянная» бронза. Иногда вместо олова используют: алюминий, свинец, кремний, бериллий и другие элементы (кроме цинка и никеля).

Кроме основного состава, любая бронза содержит добавки – цинк, свинец, фосфор.

Если вместо олова используется алюминий, бронза приобретает цвет близкий к золоту и латуни.

В состав церковных колоколов обычно включали 80% меди и 20% олова, поэтому они имеют болотный оттенок.

Одно из главных преимуществ бронзы – она легко плавится, это литейный металл, поэтому статуэтки, скульптуры и другие художественные предметы интерьера делают из бронзы. Но бронза плохо поддается резке и заточке.

Также существует «адмиралтейская» бронза – когда в состав добавляется 10% цинка, что повышает коррозионную стойкость к морской воде.

Бронза хорошо вписывается в исторические чистые стили и эклектику. Из современных стилей она интересно дополнит лофт. Элементы из бронзы будут хорошо смотреться в восточном стиле в сочетании с марроканскими и арабскими элементами.

Бронза идеально сочетается с песочной гаммой, также будет эффектно выглядеть в белом интерьере.

Рядом с бронзой будут хорошо смотреться дерево, камень, стекло, и другие натуральные материалы. Однако, все чаще современный предмет интерьера, отлитый из бронзы — это покрытие, имитирующее бронзу.

Латунь и медь

Латунь и медь могут быть применены почти во всех стилях – классика, исторический стиль, эклектика, ар-деко, голливудский стиль, mid-century, а также в стиле минимализм, скандинавском стиле и стиле лофт.

В современном интерьере медь часто называют «розовым золотом» .

Эти металлы придают современным интерьерам временную «многослойность».

Предметы, сделанные из латуни и меди, в современном интерьере чаще имеют строгие линии, простой, но выразительный силуэт. Акцент делается больше на фактуру и цвет, нежели на сложность формы, как в изделиях из бронзы (вспомните смесители в виде голов хищных существ или ножки классической ванны в виде лап льва).

Сейчас очень популярен американский гламурный шик, где медь и латунь, выступая вместо золота, придают интерьеру иронию, а также индустриальную эстетику и дух старины вместо роскоши, богатства и помпезности.

Латунь и медь отлично смотрятся в монохромных и графичных интерьерах, предмет из этого металла будет арт-объектом в интерьере. Для изделий из этих металлов подойдет белый интерьер, а также винный, темно-синий и фиолетовый. Так же эти металлы будут эффектно сочетаться с пыльно-розовым интерьером, каррарским мрамором, серо-голубым, серым, шоколадным, бежевым, бирюзовым и изумрудным цветами.

Как грамотно использовать латунь в интерьере

Рассмотрев фото латуни в интерьере, можно увидеть, что детали и аксессуары из нее придают винтажности. Главное, чтобы их количество было дозированным. Детали и изделия из латуни чаще всего используют как акценты в сдержанных и лаконичных интерьерах. Это могут быть:

• цоколь кухни,
• мебельные ручки и ножки,
• смесители,
• светильники,
• стол и стулья,
• зеркало.

Даже простой формы стеллаж из латуни уже делает интерьер эффектным. Как металл теплых оттенков она хорошо дополняет «холодный» интерьер. Для придания ему роскоши латунь стоит сочетать:

• с бархатом;
• кожей и замшей;
• натуральным мрамором.

Формы и палитра изделий из латуни и других предметов интерьера должны оставаться простыми, чтобы интерьер не выглядел вычурным. Хотя в стиле ар-деко, наоборот, приветствуются необычные сложные переходы и переплеты, зигзаги и полосы, а также солнечные лучи.

3 Процесс изготовления латуни

Латунь очень легко поддается ковке, очень вязка и поддатливо деформируется и принимает различные формы под ударом молота, растягивается в проволоку или просто штампуется в самые разнообразные детали. Относительно поддатливо плавится и отливается в температурных условиях ниже плавления меди.

Стандартная процедура изготовления происходит:

• В тиглях которые изготовлены из огнеустойчивой глины. Тигли нагреваются в шахтных или пламенных печах.
• Непосредственно в отражательных печах (без использования тиглей).

В момент смешивания меди и цинка сплав отливают в подготовленные формы из песка. Определенная часть цинка всегда испарается, что нужно обязательно помнить при формировании состава метала.

Часть 3.Металлы, представляющие опасность для здоровья.

✔ Никель
На протяжении многих лет никель используется в качестве стандартного отвердителя для легирования с более мягкими металлами в ювелирных изделиях и других предметах. Он также используется как недорогое покрытие для увеличения блеска серебряных украшений.
Около 10-20% людей имеют аллергию на никель. Точное число людей определить трудно, так как не все знают, что у них она имеется. Одно можно сказать наверняка – однажды почувствовав повышенную чувствительность к никелю, ваша кожа будет реагировать высыпаниями на воздействие никеля всю оставшуюся жизнь. Более продолжительный или даже периодический контакт с никелем будет только утяжелять аллергическую реакцию.
Даже если сейчас у вас не проявляется аллергия на никель, лучше воздержаться от него. Сыпь появится только после аллергической реакции – она пройдет, но сама аллергия останется с вами на всю жизнь.

✔ Никелевое серебро.
Т акже известное как «немецкое серебро» называемое еще Германское серебро или Нейзильбер.
Этот блест ящий металл белого цвета вообще не содержит серебра — его серебристый цвет происходит от комбинации никеля, цинка, свинца и олова. Многие магазины предлагают компоненты и фурнитуру из этого сплава, описывая лишь преимущества нейзильбера, как например хороший блеск, высокая твердость, стойкость к коррозии и окислению, но скрывают умышленно или по незнанию фактическую опасность и потенциальный вред для клиента.
К сожалению, многие мастера не имеют информации о составе нейзильбера и часто используют этот сплав для своих изделий в проволоке, швензах, листовом металле, «покупаясь» на описанные преимущества.
Держитесь от этого металла подальше, он не только содержит никель, но еще и свинец.

✔ Свинец.
Свинец является №1 среди металлов, которые нельзя использовать в украшениях.
Сейчас, наверное, найдется мало людей, которые не слышали бы об отравлении свинцом. Свинец имеет свойство накапливаться в тканях человека и приводит к тяжелым хроническим заболеваниям.
Зачем свинец добавляют в сплавы?
У свинца высокая стойкость против коррозии, он хорошо поддается обработке, обладает хорошими литейными свойствами.
Увы, приходится признать что в большинстве дешевых бижутерных сплавов и покрытиях присутствует свинец в качестве легирующего металла — в основном, это фурнитура китайских производителей.

Чем интересны свойства латуни производителям

Металлический латунный сплав характеризуется отличными показателями:

• стойкости к механическим повреждениям;
• простоты обработки под давлением;
• устойчивости к коррозии.

Металл латунь как сплав не устойчива к углекислым растворам, растворам, в которых присутствуют кислоты органического происхождения. к морской воде. Сплав с малым содержанием цинка более коррозионоустойчив при нормальных температурах.

Использовать сплав меди и цинка не рекомендуется при производстве деталей и изделий, контактирующих с сернистым газом, аммиаком, водой.

Марки жаростойких и жаропрочных сталей

В зависимости от состояния структуры различают аустенитные, мартенситные, перлитные и мартенситно-ферритные жаропрочные металлы. Жаростойкие сплавы разделяются на ферритные, мартенситные или аустенитно-ферритные виды.

Перлитные марки, имеющие хромокремнистый и хромомолибденовый состав жаропрочной стали: Х13Н7С2, Х10С2М, Х6СМ, Х7СМ, Х9С2, Х6С. Хромомолибденовые составы 12МХ, 12ХМ, 15ХМ, 20ХМЛ подходят для использования при 450-550 °С, хромомолибденованадиевые 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 15Х1М1ФЛ – при температуре 550-600 °С. Их применяют при производстве турбин, запорной арматуры, корпусов аппаратов, паропроводов, трубопроводов, котлов.

Ферритная сталь изготавливается путем обжига и термообработки, за счет чего приобретает мелкозернистую структуру. Сюда относят марки Х28, Х18СЮ, 0Х17Т, Х17, Х25Т, 1Х12СЮ. Содержание хрома в таких сплавах 25-33 %. Их применяют на производстве теплообменников, аппаратуры для химических производств (пиролизного оборудования), печного оборудования и прочих конструкций, которые работают длительное время при высокой температуре и не подвержены воздействию серьезных нагрузок. Чем больше хрома в составе, тем выше температура, при которой сталь сохраняет эксплуатационные свойства. Жаростойкая ферритная сталь не обладает высокой прочностью, жаропрочностью, отличается хорошей пластичностью и неплохими технологическими параметрами.

Мартенситно-ферритная сталь содержит 10-14 % хрома, легирующие добавки ванадий, молибден, вольфрам. Материал используется при изготовлении элементов машин, паровых турбин, оборудования АЭС, теплообменников атомных и тепловых ЭС, деталей, предназначенных для длительной эксплуатации при 600 ºC. Марки сталей: 1Х13, Х17, Х25Т, 1Х12В2МФ, Х6СЮ, 2Х12ВМБФР.

Аустенитные стали отличаются широким применением в промышленности. Жаропрочностные и жаростойкие характеристики материала обеспечиваются за счет никеля и хрома, легирующих добавок (титан, ниобий). Такие стали сохраняют технические свойства, стойкие к коррозии при воздействии температуры до 1000 ºC. Сравнительно со сталями ферритного класса, аустенитные сплавы обладают повышенной жаропрочностью, способностью к штамповке, вытяжке, свариванию. Термическая обработка металлов осуществляется путем закалки при 1000–1050 °С.

Аустенитно-ферритные стали отличаются повышенной жаропрочностью по сравнению с обычными высокохромистыми сплавами. Такие металлы применяются при изготовлении ненагруженных изделий, рабочая температура 1150 ºC. Из марки Х23Н13 изготавливают пирометрические трубки, из марки Х20Н14С2, 0Х20Н14С2 – печные конвейеры, резервуары для цементации, труб