Латунь: состав, цвет, плотность и другие характеристики сплава

Сходства и различия

Сплав латуни по большей части состоит из меди, поэтому естественно, что они похожи не только визуально, но и некоторыми свойствами. Чем больше меди в сплаве, тем сильнее их цвета будут схожи. На этом точные совпадения заканчиваются.

Из-за этого латунь даже используют для подделки или имитации золота. У меди же главный оттенок – красноватый, который часто отливает розовым.

При сильном понижении температуры латунь не теряет своей, сравнительно ограниченной, пластичности и не становится хрупкой. Электричество и тепло проводит хуже.

Отличаются они по такому признаку, как твердость.

Медь мягче, пластичнее, а латунь, наоборот, твердая и придать ей какую-либо форму без применения отжига сложно.

Стружка также получается разная: у латуни – игольчатая, у меди – закрученная в спираль.

Рассмотрим свойства, которые имеет латунь и медь, есть ли у них отличия:

Медь	Латунь
Пластичная, мягкая	Твердая
Красновато-коричнево -розовый оттенок	Золотистый оттенок
Звук ниже при ударе	Высокий звук
Тяжелая	Легче
Стружка скручивается в спираль	Стружка игольчатая

Применение латуней

Отличные свойства латуни обусловливают ее широкое применение. Выделяют несколько главных направлений.

Строительство

Распространенные латунные изделия – элементы сантехнического оборудования. Краны-буксы, смесители присутствуют практически повсеместно.

В домах и квартирах премиум-класса устанавливают латунные трубы, которые могут прослужить полвека, так как им не страшна коррозия. Метизы, отличающиеся прочностью, используют при креплении металлоконструкций.

Декоративные направления

Латунь применяют для декорирования помещений: это лепнина, скульптуры, светильники, кованые изделия, ободки зеркал – иногда их «оформляют» под бронзу.

Из сплава делают утварь для церковных обрядов. Дешевая бижутерия в «латунном» исполнении смотрится очень эффектно, прекрасно имитируя золото.

Часы

Часовая промышленность прошлого широко использовала сплав меди и цинка, однако из-за его мягкости перешла на сталь. Но и сейчас делают латунные корпуса недорогих часов.

Машиностроение, судостроение, приборостроение также нуждаются в штампованных латунных деталях.

Зависимость характеристик от состава латуни

Свойства латуни напрямую определяются массовыми долями основных компонентов. При доле цинка до 35% латунь имеет однофазную структуру (альфа-фаза), для которой характерна высокая пластичность в широком температурном диапазоне. При большей доле цинка латунные сплавы приобретают двухфазную структуру и в естественных температурных условиях становятся достаточно хрупкими.

В продаже представлены двухкомпонентные марки, состоящие только из цинка и меди, и многокомпонентные – легированные дополнительными химическими элементами, модифицирующими их свойства. Дополнительные легирующие компоненты позволяют менять отдельные характеристики, такие как прочность, вязкость, пластичность и прочее.

Сетка латунная
Латунный квадрат
Латунные листы Л63
Латунные листы ЛС59-1
Латунные ленты
Латунные прутки Л63
Латунная проволока Л63
Латунные трубы Л63
Латунные шестигранные прутки ЛС59-1
Латунные шестигранные прутки Л63
Латунные круглые прутки ЛС59-1
Латунная проволока ЛС59-1
Латунные трубы Л68

Сферы применения латуни

Во всём мире потребление цинка для производства этого сплава оценивается в два миллиона тонн, причём половина этого количества представлена ломом цинковых изделий. Латунь для технических целей получают, сплавливая примерно равные количества меди и цинка. Все латунные изделия можно подразделить на три основных вида, определяющих направления их применения:

деформируемые – содержат цинка менее десяти процентов, их второе название томпак, он обладает хорошей пластичностью, не подвержен коррозии и хорошо скользит по металлу. У него прекрасная свариваемость со сталью и отличный цветовой оттенок – под золото;

литейные – их название говорит об основном направлении применения, производство предметов способом литья, состоят они на 50–80% из меди. Сплав устойчив к коррозии, не деформируется при трении о другие металлы, очень прочный и нехрупкий

В расплаве его несложно заливать в формы любой конфигурации;

автоматные – это сплавы с присадкой свинца, такое сочетание даёт возможность выходу из-под резца дискретной стружки, что очень важно при обработке изделий в автоматизированном положении – снижается износ деталей станка и возрастает скорость обработки.

Один из самых востребованных металлов во всём мире – это латунь. Применение этого сплава затрагивает практически все отрасли народного хозяйства. Простые сплавы с добавкой цинка в пределах 20% используют для изготовления деталей машин и механизмов, теплообменных аппаратов.

На изготовление штампованных предметов идут сплавы с включением цинка до 40%, а если такие сплавы легированы присадками, их применяют в судостроении и машиностроении, самолётостроении и строительстве, в часовой промышленности и т. д. Из томпака делают предметы художественного назначения, различную бижутерию и другие атрибуты, в том числе знаки воинского различия.

Литейная латунь является материалом для изготовления деталей, работающих в условиях агрессивной среды. Из автоматной изготавливают метизы – шурупы, в том числе и саморезные, гайки с болтами и шпильки. Сплав немагнитный, его используют там, где это свойство востребовано, например, для изготовления деталей компасов. Повышенная теплоёмкость обусловливает его применение в тепловых приборах, так самовары издавна изготавливали из латуни. Церковная утварь – это ещё одна сфера применения этого золотистого сплава.

В ювелирном деле латунь ценится не меньше, чем благородные металлы, которые ею имитируются при изготовлении украшений и бижутерии. Специалисты разделяют латунные изделия на три группы:

со средним содержанием цинка, жёлтого цвета;
золотистого цвета, с незначительным количеством цинка;
зелёного цвета, с большим количеством цинка в составе сплава.

Наиболее приближенный к окраске золота цвет латунь имеет при пятнадцати процентах цинка и присадке алюминия в количестве 5%. Зачастую этим свойством пользуются нечестные люди, подделывая золотые украшения, хотя плотности золота и подделки несопоставимы. Чистят латунные изделия щавелевой кислотой.

Деформируемые сплавы латуни

Данная категория сплавов цинка и меди обрабатывается давлением. Характеристики и технология работы с ними регламентируется стандартом ГОСТ 15527. Поставляются они в виде металлопроката и заготовок для последующей обработки и изготовления деталей необходимой формы. Дополнительно выделяют две категории медно-цинковых сплавов: двойные (двухкомпонентные) и специальные (многокомпонентные). К деформируемым сплавам относятся две наиболее популярные марки: Л63 (двухкомпонентная) и ЛС59-1 (многокомпонентная, легированная свинцом).

По структуре выделяют также однофазные и двухфазные сплавы. Однофазная латунь имеет однородный неизменяемый цвет и обладает хорошей технологичностью. У двухфазных повышена плотность, они становятся более хрупкими и хуже поддаются холодной обработке. Температура плавления для всех медьсодержащих сплавов находится примерно в одном диапазоне.

Различия наиболее популярных латунных сплавов

Раскроем особенности самых известных и востребованных сплавов:

Л63 (медь 62-65%, цинк 35-38%). Одна из наиболее распространенных разновидностей латуни, может подвергаться полировке, волочению, прокатке, чеканке, изгибу. Применяется для производства холодильной техники, заклепок и бытового декора.
ЛС59-1 (медь 57-60%, цинк 37-42%, свинец 1%). Обрабатывается давлением и резкой на токарных и фрезерных станках. Легирование свинцом обеспечивает дополнительную устойчивость к растрескиванию. Применяется для изготовления крепежной арматуры, шестеренок, втулок, зубчатых колес, подшипников, труб и прутьев.
Л90 (медь 88-91%, цинк 9-12%). Также называемый томпак, имеет золотистый цвет. Может подвергаться эмалированию, ковке, чеканке. Имеет повышенную пластичность, не ржавеет и хорошо переносит сварку со сталью, рассчитан на производство полуфабрикатов и проволоки для электротехники.
Л68 (медь 67-70%, цинк 30-33%). Подвергается давлению, имеет хорошую способность к деформации в холодном состоянии, пайке и сварке. Из данного материала делают не только крепеж и прокат, но даже технику и боеприпасы.

Классификация

Многообразие сплавов породило необходимость их упорядочивания.

По составу

Основное деление латуней ведется по сложности состава:

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

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

Цинк в составе придает цвет сплаву:

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

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

По технологии производства

Латуни, полученные разными способами, бывают двух видов:

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

Марка	Область применения
Двойные деформируемые латуни
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

Аналогично классифицируются 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.

Рассмотрим, как легирующие элементы оказывают влияние на свойства латуней.

Олово значительно увеличивает антикоррозийные свойства в морской воде, повышает прочность сплава. Латуни с оловом часто называют морскими.
Марганец увеличивает прочность, сопротивление коррозии. Марганцевые латуни часто сочетают с оловом, железом и алюминием.
Никель повышает коррозионные свойства и прочность в различных средах.
Кремний понижает прочность и твердость, а также улучшает свариваемость. Латуни, содержащие кремний и свинец, обладают хорошими антифрикционными свойствами. Такими сплавами можно заменить более дорогостоящие, например оловянные бронзы.
Свинец значительно улучшает обрабатываемость резанием, но в тоже время ухудшает механические свойства. Свинцовые латуни называют автоматными, так как они обрабатываются на станках-автоматах. Данный сплав является самым распространённым.
Алюминий снижает летучесть цинка, за счёт образования на поверхности расплавленной латуни защитной плёнки (оксида алюминия).

Литейные, деформируемые и мягкие латуни.

Литейные латуни предназначены для отливки различных коррозионностойких, антифрикционных и других деталей в кокиль, в землю и центробежным способом. Химический состав литейных латуней вы можете найти в интернете , а также механические свойства и примерное значение.Деформируемые латуни подвергают всем видам горячей и холодной обработки давлением. Изменяя режимы обработки давлением, получают латуни с различными механическими свойствами: мягкие, твердые, особо твердые.Мягкая латунь обладает высокой пластичностью. Достигается это обработкой давлением в отожженном состоянии. Степень мягкости полуфабрикатов из таких латуней характеризуется величиной предела прочности и относительного удлинения, а для лент и листов—глубиной .продавливания по Эриксону.

5 Автоматная латунь

Автоматная латунь – свинцовый вид сплава. Состав:

0,3–0,8 % – свинец;
57–75 % – медь;
24,2–42,7 % – цинк.

Добавка свинца во время механической обработки способствует образованию короткой и сыпучей стружки, чем снижает изнашивание разделяющего механизма и позволяет использовать скоростную обработку деталей (отсюда и название).