Латуни: классификация, свойства, маркировка. Латунь сплавы и марки

Латунь - это металлический сплав на основе меди (Cu) и цинка (Zn), в который могут добавляться никель, свинец, олово, алюминий, марганец. В зависимости от состава сплав приобретает различные свойства и цвета.

Несмотря на открытие цинка, являющегося главным компонентом латуни, лишь в XVI веке, она была известна человеку и до нашей эры. Например, римляне сплавляли медь с галмеем (цинковой рудой) и делали из сплава различные украшения и тонкостенную посуду.

Производство сплава распространилось и на среднюю Азию, откуда изделия попадали на Русь, где так же оценили прочность и блеск материала. И только после открытия цинка в 1746 году стало возможным появление латуни в привычном для современного человека виде. Произошло это 13 июля 1781 года , когда Джеймс Эмерсон зарегистрировал соответствующий патент, поэтому говорят, что латунь была открыта 2 раза.

Классической формулой латуни является соотношение меди и цинка как 1:2. Именно такое соотношение упоминается ещё на рубеже XIX и XX веков в энциклопедическом словаре Брокгауза и Ефрона. В современных условиях количество добавляемого в медь цинка может быть значительно меньше, но, как правило, не превышает 30%, за исключением технических сплавов, в которых допускается наличие и 50% цинка. Чем больше цинка добавляется, тем ниже стоимость итогового материала, так как цинк сам по себе дешевле меди.

По составу сплава различают:

В зависимости от содержания цинка в латунном сплаве, выделяют:

Красную, содержание цинка в которой находится в пределах 5–20%
Жёлтую, содержащая более 20% цинка

Температура плавления латуни составляет 880–950 °C , причём, чем выше содержание цинка, тем ниже будет температура плавления. Она отлично поддаётся обработке давлением, имеет высокие механические свойства, неплохую устойчивость к коррозии. Однако, например, бронза выигрывает у латуни в прочности и коррозийной устойчивости. А также она неустойчива в морской воде, углекислых растворах и в органических кислотах. Неприятным свойством сплава является его потемнение на открытом воздухе, для предотвращения этого латунные изделия покрывают лаком. Латунные детали не теряют пластичность при понижении температуры, что делает их хорошим конструкционным материалом.

Латунь и медь очень схожи внешне, и непрофессионалу будет сложно разграничить их. Первая имеет повышенную твёрдость и износоустойчивость, но является менее тугоплавкой . При этом латунный сплав значительно удобнее в обработке за счёт высокой ковкости и вязкости. Он превосходит медь и по коррозийной стойкости, причём более высокая температура повышает скорость образования коррозии, источником которой могут стать высокая влажность, повышенное содержание аммиака и сернистого газа в воздухе. Для её предупреждения латунные изделия подлежат обжигу при низких температурах после обработки.

Свойства отдельных видов латуней

Деформируемые латуни - такие сплавы, в которых содержание цинка менее 10% , их ещё называют томпак. Томпак пластичен, не ржавеет и обладает низкой силой трения. Томпак хорошо сваривается со сталью и имеет золотистый оттенок.

Литейная латунь предназначена для создания изделий путём литья. Содержание меди в ней варьируется от 50 до 80%. Такой сплав не подвержен ржавчине, не подвержен деформации посредством трения с другими материалами, хорошо сопротивляется силовому внешнему воздействию (высокие механические свойства), не имеет склонности к распаду. А также, благодаря жидкому состоянию, металл удобен в обработке, что позволяет залить его в любую форму.

Автоматная латунь - сплав, обязательным элементом которого является свинец, позволяющий получать короткую стружку при обработке изделия в автоматизированном режиме, что снижает износ разделяющего механизма, повышая скорость работы.

Влияние легирующих элементов на свойства сплава

Легирующий элемент - такой элемент, который добавляется в металл, для изменения его структуры и химического состава.

За счёт алюминия достигается снижение летучести сплава, так как на поверхности расплавленной латуни появляется защитный слой из оксида алюминия.
Магний используют, как правило, в сочетании с железом и алюминием для достижения повышенной прочности и коррозийной стойкости изделия.
Никель защищает сплав от отрицательного влияния процессов окисления
Свинец является самым распространённым легирующим элементом, который повышает пластичность и ковкость, а также качество резки металла.
Кремний влияет на прочность и твёрдость сплава, а в сочетании со свинцом повышает антифрикционные свойства, что делает такой сплав конкурентноспособным даже с оловянной бронзой.
Добавление олова обусловлено использованием латуни в морской воде, так как оно повышает прочность и антикорозийность металла.

Сплав является одним из самых наиболее используемых в мире, его даже называют вечным металлом , так как он практически не подвергается износу. Двухкомпонентные сплавы, содержащие до 20% цинка, применяются для создания змеевиков, запчастей для машин, тепловой аппаратуры. Соединения, содержащие до 40% цинка, идут, например, на создание фурнитуры, штампованных изделий. Использование многокомпонентных латуней значительно шире. Они используются при создании труб, кораблей, летательных аппаратов, часов, пружин и т. д.

Из томпака изготавливают всевозможные знаки различия и художественные изделия. Различного рода арматура, сепараторы, подшипники , изделия, устойчивые к ржавчине изготавливают из литейной латуни. Применение автоматной латуни проявляется в создании крепёжных изделий (гаек, болтов, винтов, саморезов и т. д.), на которые нарезаются латунные листы, полосы, прутки.

Латунь, свойством которой является неподвластность магнитному притяжению, используется для создания компасов. За счёт высокой теплоёмкости ещё в царской России из латуни делали самовары, которые и по сей день изготавливаются из этого материала. Изготавливаются из неё и предметы церковного обихода. Несмотря на низкую себестоимость, сплав используется для создания престижных вещей , например, популярных зажигалок Zippo, корпуса которых производятся из латуни с дальнейшим напылением на них иных металлов различного цвета.

Латунь в ювелирном деле

Применение латунный сплав нашёл и в ювелирном деле. Ювелиры выделяют жёлтую (среднее содержание цинка), золотистую (низкое содержание цинка), и зелёную латунь (высокое содержание цинка). Если сплав состоит на 15% из цинка и на 5% из алюминия, то он максимально напоминает золото, а благодаря отличной податливости полировке хороший мастер сможет сделать украшение, которое неспециалист никогда не сможет отличить от золотого изделия. Этот факт известен и мошенникам, которые подделывают золото. Для очистки подобных украшений используется щавелевая кислота.

Сплавы, маркированные «Л62» и «Л68» , являются материалом, на котором обучаются начинающие ювелиры, так как по своим механическим характеристикам он максимально приближен к золоту.

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

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 , по профессиональной классификации она не относится к . 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.

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.

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).

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).

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.

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 , 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.

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.

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.

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

82/18/1,5/3;
82/18/3/1;
82,3/17,5/0/0,2.

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

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.

Главные составляющие – медь и цинк – используются в пропорциях 70 % и 30 % соответственно.

Свыше 50 % цинка, который используется в производстве латуни, происходит от вторичной переработки мусора. Технические латуни состоят на 48–50 % из цинка. По составу разделяют на альфа и альфа+бета-латуни:

Однофазные альфа-латуни состоят на 35 % из цинка.
Двухфазные на 47–50 % из цинка и содержат не более 4 % свинца.

Латунь (желтая медь) – это многокомпонентный состав на основе сплава меди. Один из самых употребляемых и наиболее полезных сплавов. По классификации металлургов к разряду бронзовых не относится.

Второй основной компонент – это цинк, иногда добавляют олово (намного реже, чем цинк, иначе это уже получится классическая оловянная бронза). Иногда в состав травления латуни входят марганец, свинец, никель, железо и прочие элементы.

Если поверхность латуни не покрыта лаком, она быстро темнеет на открытом воздухе, но в своей массе сопротивляется действию атмосферы. Имеет красивый желтый оттенок и легко поддается полировке. Легко или сложно поддается ковке зависит от состава материала и температурного режима обработки. Некоторые виды материала поддаются переработке исключительно в холодном состоянии, прочие материалы в нагретом или вообще не хотят обрабатываться.

2 Химический состав латуни

Латунь состоит из цинка и меди. Ее часто сравнивают с бронзой, потому что состав бронзы и латуни объединяет один и тот же компонент – медь. Хотя латунь, состав которой отличается от бронзы, включает в качестве второго элемента цинк, а не олово.

Цинк – это составляющий элемент побочной подгруппы 2-ой группы IV периода периодической системы хим. элементов Менделеева. Атомный номер – 30. Производство зародилось в Индии около XII в. Краткое обозначение символом – Zn (Zincum). В нормальных условиях очень хрупкий переходный металл светло-голубого цвета (темнеет на открытом воздухе и покрывается тонким слоем цинкового оксида). В природе цинк как самостоятельный металл не встречается.

Медь – это составляющий элемент 11 группы IV периода периодической системы хим. элементов Менделеева. Атомный номер – 29. Сокращенное обозначение – Cu (Cuprum). Это эластичный переходный металл светло-золотисто цвета (при наличии оксидной пленки медь становится желтовато-красного цвета). Одни из первых изделий из меди обнаружены при археологических раскопках древнего поселения Чатал-Гююк (7 500 г. до н. э.)

Благодаря цинку и меди (помимо основного α-раствора) образуется целый ряд стадий электронного вида β, γ, ε. Обычно структура латуни состоит из α- или α+β’- фаз:

α-фаза – стабильный раствор из цинка и меди с кристаллической гранецентрированной кубической решеткой меди (ГЦК).
β’-фаза – структурный стабильный раствор на основе химической комбинации CuZn с концентрацией 3/2 и простой элементарной ячейкой.

Зависимость от температурного режима обработки:

Когда температура высокая, β-фаза имеет хаотический порядок атомов и большой объем однородной смеси. В таком состоянии она (фаза) становится очень эластичной, если температура меньше 454–468 °C, структура атомов цинка и меди обретает порядок и обозначается β’.
Фаза β’ принципиально отличается от β-фазы и является более жесткой и хрупкой, γ-фаза состоит из электронной комбинации Cu5Zn8.

Однофазные латуни отличаются высокой эластичностью; β’-фаза более прочная и менее эластичная.

Разделение в зависимости от количества цинка в сплаве:

Если сплав содержит до 30 % цинка, возрастают одновременно и твердость, и эластичность. После чего эластичность понижается, сначала за счет уплотнения α – жесткого раствора. Затем происходит мгновенное ее понижение, это связано с обнаружением в структуре ломкой β’-фазы. Далее твердость возрастает до момента содержания цинка не более 45 %. Затем резко понижается.
Большинство латуней очень хорошо поддается обработке давлением. Однофазная категория особенно отличается эластичностью. Латуни изменяют структуру при низких и высоких температурах. Хотя в температурных условиях 300–700 °C возникает "хрупкая зона". В таком температурном режиме деформация не происходит.
Двухфазные латуни очень пластичны при нагревании выше температурных условий β’-превращения (особенно более 700 °C). Для роста технических показателей и химической устойчивости в них часто подмешивают дополнительные элементы, например: алюминий (Al), марганец (Mn), никель (Ni), кремний (Si) и другие.

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.

4 Применение латуни

Томпа́к – деформируемая разновидность латуни. Состоит из меди и цинка на 88–97 % и 10 % соответственно. Томпак характеризуется:

высокой пластичностью;
устойчивостью к ржавчине;
низкой силой трения.

Сплавы меди, которые состоят на 10–20 % из цинка, называют полутомпаками.

Томпак легко поддается сварке со сталью и другими благородными металлами. Его используют для изготовления комбинации стали и латуни. За счет золотистого оттенка из томпака изготавливают художественные изделия, всевозможные медали и фурнитуры. Томпак легко поддается золочению, эмалированию и обработке давлением в низких и высоких температурных условиях.

Известный шотландский ученый Эндрю Юр в XIX веке привел несколько примеров содержания томпака. Всего есть три варианта сплава меди, цинка, свинца и олова в пропорциях:

82/18/1,5/3;
82/18/3/1;
82,3/17,5/0/0,2.

Литейная латунь – предназначена для производства полуфабрикатов и фасонных изделий способом литья. Содержит 50–81 % меди. В качестве разбавляющих элементов используют: кремний, алюминий, железо, марганец, олово и свинец. Основные характеристики:

не ржавеет;
устойчива к трению с другими материалами;
отличные механические свойства;
удобная в обращении благодаря жидкому состоянию;
низкая склонность к распаду материала.

Литейную латунь часто используют для массового производства:

элементов арматуры (например литых);
больших червячных винтов;
гаек нажимных винтов;
деталей, устойчивых к ржавчине;
втулок;
сепараторов;
подшипников;
деталей, работающих при температуре не более 300 °C;
штуцеров (гидросистема автомобилей).

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).

Механические свойства автоматной латуни зависят от ее компонентов и агрегатного состояния:

мягкое;
нагартованное.

Автоматная латунь выпускается в виде:

лент;
полос;
прутков;
листов.

В свою очередь из листов изготавливают:

гайки;
болты;
детали для часов и других изделий массового производства.

Итак, мы выяснили, что латунь состоит из цинка и меди. Выяснили, как ее правильно изготавливать. Разобрались, какие есть виды латуни и для чего лучше использовать каждый вид.

Латунь - это двойной или многокомпонентный сплав на основе меди, где основным легирующим элементом является цинк. Латуни могут иметь в своем составе до 45 % цинка. Повышение содержания цинка до 45 % приводит к увеличению до 450 МПа. Максимальная пластичность имеет место при содержании цинка около 37 %.

При сплавлении меди с цинком образуется ряд α, β, γ, ε.

Диаграмма состояния медь–цинк

Из диаграммы состояния медь–цинк видно, что в зависимости от состава имеются однофазные латуни, состоящие из α–твердого раствора, и двухфазные (α + β)–латуни.

По способу изготовления изделий различают латуни деформируемые и литейные.

Деформируемые латуни маркируются буквой Л, за которой следует число, показывающее содержание меди в процентах, например в латуни Л62 содержится 62 % меди и 38 % цинка. Если кроме меди и цинка, имеются другие элементы, то ставятся их начальные буквы (О – олово, С – свинец, Ж – железо, Ф – фосфор, Мц – марганец, А – , Ц – цинк). Количество этих элементов обозначается соответствующими цифрами после числа, показывающего содержание меди, например, сплав ЛАЖ60-1-1 содержит 60 % меди, 1 % алюминия, 1 % железа и 38 % цинка.

Однофазные α–латуни используются для изготовления деталей деформированием в холодном состоянии. Изготавливают ленты, гильзы патронов, радиаторные трубки, проволоку.

Для изготовления деталей деформированием при температуре выше 500 o С используют (α + β)–латуни. Из двухфазных латуней изготавливают листы, прутки и другие заготовки, из которых последующей изготавливают детали. Обрабатываемость резанием улучшается присадкой в состав латуни свинца, например, латунь марки ЛС59-1, которую называют “автоматной латунью”.

Латуни имеют хорошую коррозионную стойкость, которую можно повысить дополнительно присадкой олова. Латунь ЛО70-1 стойка против в морской воде и называется “морской латунью“.

Добавка никеля и железа повышает механическую прочность до 550 МПа.

Литейные латуни также маркируются буквой Л. После буквенного обозначения основного легирующего элемента (цинк) и каждого последующего ставится цифра, указывающая его усредненное содержание в сплаве. Например, латунь ЛЦ23А6Ж3Мц2 содержит 23 % цинка, 6 % , 3 % железа, 2 % марганца. Наилучшей жидкотекучестью обладает латунь марки ЛЦ16К4. К литейным латуням относятся латуни типа ЛС, ЛК, ЛА, ЛАЖ, ЛАЖМц. Литейные латуни не склонны к , имеют сосредоточенную усадку, отливки получаются с высокой плотностью.

Латуни являются хорошим материалом для конструкций, работающих при отрицательных температурах.

Раздел:
Метки:

Латунь, как известно, представляет собой , в который в незначительных количествах могут добавляться и другие химические элементы. Химический состав определяет , которые следует обязательно учитывать, подбирая материал для решения конкретных технологических задач.

Общие свойства

Добавление цинка к меди (а именно так производят латунь) позволяет получить сплав, отличающийся от основного металла не только своими свойствами и цветом, но также и более низкой стоимостью. При этом плотность итогового сплава, в котором цинк может содержаться в количестве 5–45%, незначительно отличается от аналогичного параметра основного металла – меди. Для увеличения твердости латуни, а также улучшения ее антифрикционных и других механических свойств в процессе производства ее подвергают различным видам дополнительной обработки.

Основные виды латуней. Желтым цветом выделены сплавы, используемые для пайки и сварки

Если говорить о наиболее значимых свойствах латуни, то к ним следует отнести:

высокую устойчивость к коррозии в обычных условиях эксплуатации;
достаточно хорошую стойкость к воздействию агрессивных сред, таких как водно-солевые растворы, углекислый газ, органические кислоты;
красивый светло-золотистый цвет, что позволяет использовать этот материал для изготовления предметов декоративного назначения (которые даже на фото выглядят очень привлекательно);
подверженность обработке методами пластической деформации как в горячем, так и в холодном состоянии (при этом, что немаловажно, цвет готового изделия практически не изменяется);
невысокую электро- и теплопроводность;
простоту и невысокую стоимость производства;
возможность применять пайку с использованием как мягких, так и твердых припоев.

Отдельные марки латуни, в частности те, в химическом составе которых содержится более 20% цинка, плохо переносят повышенную влажность: в таких условиях поверхность изделий из них может растрескиваться. Ситуация еще более усугубляется, если во влажной атмосфере, в которой эксплуатируются такие изделия, содержится значительное количество аммиака. Тогда латунь не только покрывается трещинами и утрачивает первоначальный цвет, но и теряет свои хорошие эксплуатационные характеристики.

Между тем можно улучшить свойства латунных сплавов данной категории, если изделия из них после производства одним из методов пластической деформации подвергнуть отжигу при температуре 240–260°. Такая процедура, которую часто называют нагартовкой, приводит к повышению прочности и твердости латуни, а также снятию остаточных напряжений в ее внутренней структуре.

Улучшение эксплуатационных характеристик

Чтобы улучшить такие свойства латунных сплавов, как плотность, цвет, твердость, антикоррозионная стойкость и другие, в них, кроме меди и цинка, добавляют легирующие элементы, к числу которых относятся олово, железо, мышьяк, алюминий, никель, марганец и др. Количество таких элементов, добавляемых в состав латуни, очень незначительно. Как правило, оно не превышает нескольких процентов. Самыми значимыми свойствами, которые удается улучшить в процессе легирования латуни, являются кавитационная плотность, износостойкость и устойчивость к коррозии.

Легирующие элементы, добавляемые в химический состав латуни, по-разному влияют на ее свойства. Так, кремний при превышении его содержания в сплаве, уменьшает его плотность и, соответственно, ухудшает его прочностные характеристики. Если же в дополнение к кремнию в латунь добавить свинец, то она окрасится в красивый цвет, а ее антифрикционные свойства усилятся.

Чтобы улучшить такое свойство латуни, как временное сопротивление на разрыв, в ее состав добавляют олово, алюминий или марганец. Если латунь легировать марганцем и железом, количество которых не должно превышать 2–3%, можно значительно улучшить ее коэффициент относительного удлинения. Что характерно, другие химические элементы, используемые для легирования латуни, ухудшают данный показатель.

Для повышений коррозионной устойчивости латуни в ее состав добавляют такие элементы, как никель, алюминий, олово и марганец. Особенно стоит отметить никелированную латунь, которую из-за цвета называют белой. Поверхность изделий из таких сплавов за счет содержания в их составе никеля не подвержена растрескиванию даже при эксплуатации в условиях повышенной влажности.

Добавление олова в состав латуни позволяет увеличить ее плотность и, соответственно, такое ее свойство, как прочность. Изделия из таких сплавов можно успешно эксплуатировать в соленой воде. Среди большого разнообразия марок латуни есть специально созданные для применения в условиях постоянного воздействия морской воды.

Свинец в латунь добавляют преимущественно для того, чтобы обеспечить ей хорошую обрабатываемость резанием. Этот элемент обеспечивает формирование короткой и хорошо ломающейся стружки в процессе обработки на токарном, фрезерном или сверлильном оборудовании. Кроме того, содержание свинца при обработке латуни металлорежущими инструментами гарантирует получение поверхности с небольшими показателями шероховатости.

Достаточно редким элементом, при помощи которого выполняют легирование латуни, является мышьяк. Изделия, изготовленные из такой латуни, успешно эксплуатируются в пресных высокоагрессивных жидких средах, находящихся в состоянии нормальной или повышенной температуры. Если в химический состав латуни, легированной мышьяком, добавить железо и никель, то изделия из нее можно успешно эксплуатировать в кислотных и щелочных средах.

Преимущества и недостатки литейных латуней

Латуни, относящиеся к категории многокомпонентных, делятся на две большие группы:

литейные;
обрабатываемые методами пластической деформации.

Медно-цинковые сплавы, относящиеся к литейной категории, активно используются в современной промышленности. Высокой популярности таких материалов способствует то, что они демонстрируют низкую склонность к газонасыщению, что, в свою очередь, позволяет получать из них отливки с высокой плотностью и достойной устойчивостью к коррозии. Хорошему раскислению таких латуней, происходящему в процессе литья, способствует то, что некоторая часть цинка при выполнении плавки испаряется.

К наиболее значимым свойствам латуней, относящихся к литейной категории, следует причислить:

высокую текучесть в расплавленном состоянии;
незначительную усадку в процессе выполнения литья;
механические характеристики, во многом схожие с аналогичными параметрами оловянных и алюминиевых бронз;
простоту и невысокую стоимость производства, если проводить сравнение с технологией получения бронзовых сплавов.

В процессе выполнения литья в изделиях могут формироваться кристаллизационные раковины достаточно большого размера.
В латунь необходимо добавлять специальные флюсы, чтобы минимизировать потери цинка, которые происходят в результате испарения данного металла.

Исправление таких недостатков, связанных с плавлением латуни, сопряжено со значительными финансовыми затратами. Если не предпринимать таких мер, повышающих себестоимость готового сплава, то большую его часть придется отправить на вторичную переработку.

Деформируемые латунные сплавы

Латуни, готовые изделия из которых и заготовки для дальнейшей обработки, производят методами пластической деформации, могут относиться к одно- или двухфазным. Сплавы первой категории содержат в своем химическом составе не более 30% цинка, вторые – 40–45%.