Что такое латунь простыми словами

Самый любопытный сплав стародавних времен, дешёвый «заменитель» золота, универсальное техническое решение для многих сфер и отраслей, созданное всего из пары металлов – это всё латунь.

Что такое латунь

Латунь – это сплав меди и железа, цинка, олова, также добавляются свинец, никель, марганец и некоторые другие химические элементы. Точный состав всегда колеблется – марок латуней много.

Её ценность заключается в невысокой стоимости – если сравнивать с медными изделиями. Основная проблема – необходимость в цинке, с появлением надёжных источников которого и начали создавать массу вещей из латуни.

Историческая справка

Она известна с давних времен. Так, в музеях широко представлена античная латунь – её добыли на раскопках древнеримских и причерноморских поселений. Культура Индии и Китая тоже богаты на изделия из неё.

Латунный сплав в значительных объёмах начал применяться с 18 века. Бум индустриализации, захвативший вначале Европу, а затем распространившийся по всему миру, привёл к увеличению как добычи цветных металлов, так и к качественному осмыслению их применения.

Результатом явилось мощное развитие цветной металлургии, отправной точкой которого стало получение патента на сплав неким Эмерсоном в 1781 г.

Структура и состав

Возможны 2 варианта структуры:

• «альфа»: фазовый внешний вид крупных смешанных кристаллов характерен для основной массы сплавов, он отличается существенной стабильностью из-за кубической структуры отдельных зёрен;
• «бета»: состоит из отдельных некрупных частиц.

Такое раздвоение латуни зависит от её состава, в первую очередь – количество меди и цинка. При содержании Zn около 50% образуются 2 фазы, металл белеет, повышается его твёрдость.

Существуют также двухфазные и многофазные латуни. С учётом требуемых свойств дополнительно разработаны такие составы как алюминиевые, кремнистые, свинцовистые и оловянные.

Читать также: Какая аттестация сварщика считается периодической

Свойства и характеристики

Маркируется сплав заглавной буквой «Л» и числом, обозначающим номинальное содержание Cu (меди) в процентах. К примеру, Л90 – латунь с 88-91% Cu и количеством примесей до 0,2%.

Основные свойства и возможности латуни:

• окрас: от ярких жёлтых оттенков до красноватых цветов;
• значительная пластичность сохраняется при снижении температуры, что делает её также и конструкционным материалом;
• при повышении степени нагрева пропорционально снижаются пределы прочности и текучести;
• высокая устойчивость к коррозии – позволяет долговременное применение при высокой влажности (вряд ли кто-то увидит как ржавеет латунь от воды);
• качественный триботехнический ресурс – даже при сильном трении;
• хорошо поддаётся обработке механической и давлением (вплоть до ковки);
• является свариваемым материалом, возможна пайка;
• выдающиеся литейные свойства, что позволяет создавать целый спектр изделий.

Теплопроводность латуни составляет около 120 Вт/м*град. Для сравнения: у стали – всего 70, а керамики – до 2.

Производство латуни виды и свойства

Применение латуни сильно развито из-за её технических свойств и значительной технологичности. Она является чуть ли не самым массово используемым «цветным» искусственным материалом для машиностроения, измерительных приборов и инструментов. Много требуется такого металла как латунь для изготовления часов, частей подшипников, крепежа и даже знаков отличия.

Автоматная латунь

Этот состав сплава с «универсальным» названием обеспечивает высокую скорость механической обработки заготовок. Из-за образования стружки в почти сыпучем виде (когда она отламывается при малой длине) деталь из сплава не требует дополнительных технологических манипуляций.

В результате становится возможным вести обработку на механизированных и автоматизированных станках.

Достигается это при помощи состава. Автоматная латунь состоит из меди (до 75%), цинка (до 24,2%) и свинца.

Последнего достаточно много – до 0,8%. Физико-механические свойства материала можно получить в мягком или нагартованном виде – смотря какое соотношение химических элементов будет подобрано.

Сплавы, марки

Применение латуни основывается на её свойствах, а они – на составе. К основе в виде меди и цинка добавляется та или иная лигатура, превращая кристаллическую структуру в требуемую форму.

Двухкомпонентная

«Двойная» структура образуется при содержании цинка свыше 39%.

Такая латунь имеет невысокую пластичность, что приводит к качественной обработке в нагретом состоянии. Она обозначается стандартным способом (Л и число).

Чаще всего задействуется в технике (гайки, подшипники, сепараторы, втулки, змеевики, трубки, сильфоны и т.д.) и для изготовления ювелирных изделий.

Многокомпонентная

Если в латунь внести полезный химический элемент 3-го и более глубокого порядка, произойдёт изменение структуры и свойств.

Она обозначается так: в начале – буква Л, после неё – указание о прочих легирующих компонентах, после букв – количество каждого элемента. Так, существуют латуни алюминиевые, железомарганцевые, оловянно-свинцовистые и многие другие.

Сфера назначения – в основном техническая: детали машин и оборудование.

Полезная статья — Ручная дуговая сварка это …

Что дает лигатура

Получение особых характеристик сплава возможно с помощью лигатуры – химических элементов, специально добавляемых в определённом количестве. Они определённым образом меняют структуру материала, что влияет на отдельные свойства сплава. Чаще других применяют такие варианты:

• магний: повышение износостойкости и коррозионной устойчивости, оптимально внесение вместе с алюминием и железом;
• алюминий: снижает степень окисления поверхности (благодаря образованию тонкой оксидной плёнки);
• свинец: улучшение пластичности изделия;
• никель: нейтрализует окислы и «успокаивает» структуру;
• олово: активно работает против образования коррозии (чаще всего применяется в судостроительной отрасли);
• кремний: работает на прочность и жёсткость сплава.

Подобранные за десятилетия развития техники, все составы нашли своё оптимальное применение.

Сфера применения латуни

Латуни двухкомпонентные применяются для таких элементов:

• патрубки, крепёж, автомобильные детали (Л60);
• трубные отводы конденсаторов, крепёж, автозапчасти (Л63);
• изделия, получаемые штамповкой (Л68);
• гильзы для химической отрасли (Л70);
• части теплотехнического оборудования и автозапчасти (Л80, Л85);
• части химического оборудования (Л90);
• трубки капиллярные для радиаторов (Л96).

Латуни многокомпонентные применяются для таких элементов:

• детали судов речного и морского флота, детали авиационного транспорта (ЛАЖ60-1-1, ЛЖМа59-1-1);
• трубные отводы конденсаторов (ЛА77-2, ЛН65-5, ЛО62-1, ЛО90-1);
• специальная арматура, крепёжные изделия (ЛМц58-2);
• детали часового производства (ЛС74-3, ЛС63-3);
• печатное оборудование (ЛС64-2).

В действительности технических решений ещё больше.

А вы знаете, для чего нужна функция — форсаж дуги в сварочном аппарате

В ювелирном деле

Создание украшений также требует латуней – в декоративном варианте, имеющем схожий с золотом окрас. Применяются они для браслетов, цепочек, серёжек, колец, подвесок и прочих ювелирных изделий, особенно для более крупных (статуэтки, фигурки, амулеты).

Технология изготовления включает в себя также серебрение или золочение, окрашивание или нанесение лака.

Использование в строительстве и отделке

Возведение зданий и сооружений, их основная отделка и декорирование не только получают расширение функциональных пределов конструкций, но и приобретают яркий дизайнерский вид. На соединении отдельных деталей и узлов, крепеже и применении в инженерных системах применение не заканчивается:

• латуни интересны для сантехники: смесители и трубы из неё прочны и легки;
• светильники: имеют приятный самобытный вид;
• ковка (от мелочей до целых кроватей): придаёт настроение интерьеру, параллельно выполняя практичные роли.

Трубы

Латунные трубы широко применяются для передачи жидкостей и газов в быту и в хозяйственных целях. Современные системы газоснабжения, отопления, водопровод, элементы устройств кондиционирования воздуха сложно представить без включения латуней.

Изготавливаются 2 группы труб: тонкостенные и толстостенные, с поперечным сечением в виде круга, квадрата и более сложных форм.

Благодаря химсоставу латунные трубы долговечны при наличии в транспортируемой воде хлора и других активных веществ. Достоинства труб из латуни: малая погонная масса, высокая технологичность (свариваемость, местная пластичность), устойчивость к окислению.

Муфты и смесители

Муфты, переходники, тройники и прочие детали из латуни задействуются почти в любой инженерной системе. Если добавить сюда смесители – без этого сплава одной только сантехнике не обойтись. Почему так происходит?

• быстрота обработки в простых условиях;
• высокая пластичность, полезная для «подгонки» узлов по месту;
• эстетичный внешний вид;
• низкая стоимость.

Детали из латуней отличаются высокими эксплуатационными качествами.

Мировой рынок

Промышленность сильно заинтересована в готовых латунях и компонентах для её производства. Несмотря на колебания цен, сплав продолжает применяться и даже находить новые горизонты своей работы.

Однако проблема готового материала заключается в дороговизне добычи, обработки и металлургии отдельных его компонентов. Производство латуни обходится дорого, а ресурсная база ограничена. По этой причине особое значение приобретает утиль: латунный лом имеет приличную стоимость.

Потребители медных и латунных компаундов в первую очередь являются страны, развитые в промышленном и экономическом отношении. Поставки сырья производятся из стран Африки, Южной Америки и России.

Полезная статья — Какую температуру выдерживает холодная сварка

Аналоги

Благодаря своим функциональным и эстетическим возможностям латунь сложно заменить.

Медные компаунды (вплоть до сплава меди и железа) вряд ли можно применять с тем же размахом.

Мельхиор и бронза отличаются другими температурами плавления, существенно другими механическими свойствами, способны раздражать кожу при повышенном содержании никеля. И цвет не слишком похож на золото, что важно в ряде случаев.

Если применять чистые металлы, входящие в состав латуни, полезный эффект вряд ли удастся. Та же медь пластичная — но окисляется, а цинк твёрд – но хрупок. Ценность именно сплава заключается в совмещении достоинств разных материалов и компенсировании недостатков.

+Плюсы и минусы

Достоинств у латуней предостаточно:

• устойчивость к коррозии, причём увеличивающая с повышением доли меди в сплаве;
• сравнительно с медью – пониженная теплопроводность;
• высокая пластичность при сравнительно приличной твёрдости – это позволяет создавать сложные детали;
• низкая масса – это полезно для транспорта и инженерных сооружений;
• значительная эстетика металла, его окрас и отблески.

Однако есть и недостатки:

• высокая склонность к деформируемости под небольшими усилиями;
• стоимость – из-за цен на медь и лигатуру.

Несмотря на это латуни прочно вошли в жизнь человека.

Чем отличается бронза от латуни по составу

Изделия из латуни и бронзы между собой порой сложно различить, всё дело – в химическом составе. Изменения цвета сильно зависят от олова, магния, бериллия, алюминия – эти элементы позволяют получать необходимые эксплуатационные характеристики, но меняют окрас вплоть до стального.

Между тем бронзы имеют более светлые и даже беловатые оттенки, с уклоном в серебристый. Латуни больше выглядят золотыми и жёлтыми – из-за наличия цинка, связанного медью.

Как отличить латунь от бронзы магнитом

Магнитные свойства присущи только некоторым металлам – латунь имеет их только в исключительных случаях при соответствующем легировании.

Магнит не станет притягиваться к меди, олову, цинку, алюминию – но будет тянуться к железу и никелю. Они входят в состав только некоторых латуней (к примеру – марки БрАЖ). Параллельно с этим потребуется достаточно сильный магнит – неодимовый, но и он может не «найти» 1-2% магнитных компонентов.

Резюмируем: читатель вряд ли различит бронзу и латунь с помощью магнита.

Визуальный подход

Основной метод определения природы материала – визуальный осмотр:

• бронзы окрашиваются в спектре цветов от серебристого (почти белого) до ощутимо коричневого;
• латуни – от золотистого и ярко-жёлтого до розоватого и даже красноватого.

Из-за различных составов оптимально ориентироваться на «золотой» цвет у латуней и чуть красный у бронз.

Чистая физика

Универсальный критерий – определить вес металла – не сработает. Причина – в значительном интервале удельной массы сплава: бронзы имеют от 7,4 до 8,9 г/см3, латуни – от 8,4 до 8,7.

Сильно разнящийся химический состав металлов и почти постоянное отсутствие сопроводительной документации играют решающую роль.

Однако если известно, что содержание олова и свинца (наиболее тяжёлых химических элементов среди всех легирующих добавок) примерно равно, детали из бронзы и латуни почти наверняка будут отличаются по объёму вытесняемой ими воды.

Но на практике привести к единому знаменателю и сравнить величины сложно.

Термическая обработка

Не поможет физика – обратимся к химии и металлургии. Отличие сплавов проявляется в образовании разных цветов и структурных эффектов на поверхности:

• латунь: при нагревании её горелкой на поверхности появится пепельный налёт (из-за сильного окисления цинка), а после достижения нагрева при 590-610 °С материал станет очень пластичным;
• бронза: становится пластичной при температуре минимум 940 °С, механические свойства и цвет от нагрева не изменяются;
• медь: начнёт покрываться зелёным или сине-зелёным налётом.

Причина выявления именно латуни – в температурном интервале окисления цинка (от 600 до 640 °С). Выявить это в «домашних» условиях можно с помощью газового пламени.

Сварочный аппарат

Металлургия сварки поможет обнаружить разницу:

• латунь: выгорание связанного цинка будет сопровождаться белым дымом;
• бронза: влияние высокой температуры внешне останется незаметным.

Причина – в соотношении и «поведении» лигатуры. Достаточно провести сварочной дугой по самому торцу цветного металла – разница проявится мгновенно.

Полезная статья — Виды сварочных аппаратов без электродов

Химическая методика

Оптимальный способ точно выяснить природу изделия – подвергнуть его обработке химическими реактивами. Для этого немного свежеснятой стружки проходит такие операции:

• подготавливается пара емкостей с раствором азотной кислоты в воде (1:1);
• латунная и бронзовая стружка кладётся в ёмкости;
• стружка постепенно растворяется;
• ёмкость нагревается до кипения, после чего до получаса выдерживается на малом огне.

Как следствие этого: раствор с латунью не помутнеет и будет сравнительно прозрачным, жидкость с бронзой получит осадок оловянно-белого вида.

Нюанс технологии – она не сработает при отсутствии олова в сплаве.

Где плавить латунь

Для создания собственных заготовок и деталей можно самостоятельно расплавить латунь. Это не так сложно, хотя и потребуется достичь достаточно высокой температуры. Основная проблема – отсутствие точной информации по составу металла и нагрев буквально «наощупь», в ожидании начала плавления.

Отлить что-то из латуни технически можно даже в условиях мастерской или гаража. Требуется только специальное устройство, позволяющее нагревать металлическое сырье в закрытом виде:

• лом или ненужная деталь закладывается в тигль из графита;
• включается «печка», накаляющая и расплавляющая металл – то температуры плавления латуней в интервале от 840 до 960 градусов Цельсия;
• по готовности тигль вынимается с помощью щипцов, при необходимости с поверхности металла снимается шлак;
• жидкий металл выливается в заранее заготовленную форму.

Все операции нуждаются в соблюдении техники безопасности.

Как отличить золото от латуни

С целью исключения подлога и обмана полезно знать о том, как отличить латунный сплав от золота. Для полной уверенности следует обратить внимание на следующие моменты:

• проверка магнитом: золото никогда не будет притягивать магнит, его «аналог» иногда может делать это еле заметно;
• оценка блеска: золото всегда имеет глубокий и насыщенный цвет, отдающий специфичным блеском;
• звук и плотность: при падении золото будет издавать более глухой стук – из-за более высокой удельной плотности;
• абразивы: если с силой провести поверхностью золота об абразив, на последнем останется слабо заметный след – из-за низкой твёрдости металла;
• маркировка: на ювелирных и технических изделиях обычно присутствует обозначение «золото» (его проба) или «латунь», нужно только поискать.

Для наиболее точной проверки рекомендуется капнуть смесью соляной и азотной кислот на металл: «царская водка» растворяет золото. Также будет заметной реакция золота с селеновой кислотой (при наличии подогрева), бромом и йодистым калием.

Задавайте свои вопросы нашим экспертам в комментариях. Мы поможем Вам!