Латунь - промисловий сплав, що дозволяє знизити витрати на виробництво продукції, в якій застосовуються кольорові метали. Порівняно з суто мідними, латунні вироби в кілька разів дешевші.
Властивості
Латунь виглядає як жовтувато-білий металевий сплав. Вона за кольором трохи нагадує бронзу, оскільки одним з її компонентів є мідь. Як другий основний метал використовується цинк. Але характеристики бронзи і латуні суттєво відрізняються.
Нагрівання сплаву впливає на зміну структури. При підвищенні температури атоми цинку і міді розміщуються невпорядковано. Відсутність чіткої послідовності робить цей сплав більш податливим і пластичним. Температурна межа - 460 градусів. Варто, однак, охолодити латунь нижче даного показника, як сувора впорядкованість атомів міді і латуні відновлюється. Чим сплав твердіше, тим він більш крихкий.
Матеріал остаточно плавиться при температурі 950 градусів, що відносить його до розряду найменш тугоплавких. Завдяки пластичності латунь може не тільки обточуватися, а й пройти штампування на одній з характерних стадій конвеєрного виробництва.
Чим більше цинку в латуні, тим більш твердим і крихким сплав стає. Однак загальна міцність латуні значно поступається сталі. Наявність у латуні інших металів і неметалів впливає на обробку і пластичність сплаву. Досягнуті таким чином властивості необхідні для легкості обточування і видалення стружки - не всякий виріб виробляють методом лиття.
Латунь не іржавіє, деталі з неї використовуються в умовах високої відносної і абсолютної вологості навколишнього середовища. Проявляються характерні властивості, властиві мідним виробам: у відносно сухому повітрі з'явилася найтонша оксидна плівка захищає лежачі глибше шари від розкладання, точно шар фарби. Після шліфовки і обточки латунь не окисляється і не чорніє. Однак вона темніє в умовах підвищеної вологості, в присутності деяких солей і кислотних парів.
У сплава досить хороша покриваність лаком або фарбою. Це дозволяє латуні знайти по-справжньому товарний вигляд - покупець не відразу здогадається, з чого зроблена конкретна деталь.
Сплав має хороші антифрикційні властивості. Висока у латуні зварюваність зі сталевими сплавами і кольоровими металами. Легко отримати, наприклад, біметалічні деталі, що знаходяться застосування в механіці та електротехніці.
Золотистий колір - як і у бронзи - використовується при виробництві предметів розкоші для інтер'єру.
А ще латунь майже не магнітиться через мізерний вміст заліза і нікелю: за допомогою ручного магніту навіть досвідчений фахівець в цьому плані не відрізнить її від кольорових металів.
Склад
Відсотковий вміст цинку і міді в латуні перевершує кількість інших компонентів, що дещо змінюють властивості даного сплаву. Мідь додає латуні додаткову легкість в обробці. Існують дві структури латуні.
- Альфа фаза - склад, що володіє високою стабільністю. Кристалічна решітка латуні, яка прийняла стан даної фази, володіє гранецентрованою кубічною формою. Такий сплав найбільш поширений з числа латунних складів.
- Альфа-бета фаза - 3 частини міді і 2 частини цинку. Кристалічна решітка володіє елементарними фрагментами.
Твердість другої фази значно перевершує першу. Але твердість і пластичність - взаємовиключені поняття. Якщо цинка в латуні приблизно половина, то латунь робиться майже білою. Чим більше цинку, тим серйозніше латунний сплав - мідь надає більшу м'якість і пластичність сплаву.
Вміст у складі латуні свинцю і вісмуту дозволяє обробнику менше деформувати виріб у нагрітому стані. Свинець, введений до складу в невеликій кількості, дасть можливість отримати легко обсипаються тирси, чому ті значно легше видаляються з щойно проточеної межі.
Найбільше поширення отримав томпак, що використовується при виробництві деталей і деяких ювелірних прикрас. Колір латунного сплаву в даному випадку виходить жовтим або червонуватим - за кольором легко визначити, скільки цинку пущено в хід при виплавці.
Види
Латунь класифікується головним чином за хімічним складом. Відсотковий вміст цинку, міді та інших металевих і неметалевих присадок значною мірою визначає її кінцеві фізичні параметри. Так, майже біла латунь містить до половини цинку.
Високодеформований сплав містить близько 88% міді і 10% цинку, решта - додані присадки. Це і є так званий томпак - дана модифікація володіє пристойними експлуатаційними якостями.
Існує ковка латунь, що йде на виготовлення кованих і антикварних речей. Деякі деталі з неї покривають хромом або нікелем - нікельована або хромована латунь виглядає красивіше, так як зовні вона не втрачає свого відтінку, приданого при кінцевій обробці.
Плинність латуні при нагріванні і подальшому розплавленні сплаву дозволяє відливати предмети з високим ступенем деталізації.
В даному випадку фрезерування предметів мистецтва не потрібно.
Ювелірна латунь застосовується для виробництва підвісок, кілець, сережок та інших прикрас. На латунь може бути нанесено золоте покриття (позолота), що дозволяє видавати латунні прикраси за справжні золоті, не переплачуючи при цьому в десятки і сотні разів. Цей різновид латуні застосовується для виробництва корпусу наручного годинника - як і ювелірні прикраси, цей годинник може бути позолочений або посеребрений. Перед нанесенням золота або срібла вироби попередньо полірують - полірована латунь блищить з усіх боків, а благородні метали поліпшать вигляд ювелірних виробів до ідеального стану.
<
Червона латунь містить 10% і менше цинку. Застосовується для виготовлення статуеток, маленьких бюстів та іншої дрібної скульптури.
У механіці - як рухомі і нерухомі деталі машин і пристосувань - застосовується ливарна латунь. Завдяки відносно низькій щільності - всього 8,3 г/см3 - вона застосовується у функціональних вузлах, яким полегшення піде на користь, з метою поліпшення ходових якостей. Сплав містить 50-81% міді, а кількість сторонніх технологічних присадок збільшено до 2-3%.
Деталі, вироблені з ливарної латуні, застосовуються в машинах і механізмах всіляких технічних пристроїв, а також у складі функціональних модулів і блоків сучасних кораблів і суден. Ливарний сплав - головний компонент запірної арматури: крани, засувки, вентилі, для яких температура експлуатації не перевищить 250 градусів. Деякі підшипники виготовляються не зі сталі, а з латуні - в основному, ті, на які не лягає підвищене навантаження.
Автоматна латунь використовується в точній механіці. Утримання міді становить 57-75% міді, цинку - 24-42%, свинцю - 0,3-0,8%. Автоматний латунний сплав обробляється на високоточних і високопродуктивних верстатах.
Один з технічних сплавів, що застосовується для виробництва метизів або елементів для прикрашання інтер'єру, має схожі на автоматну латунь властивості. Такі заготовки бувають у вигляді прутів і аркушів. Перші обробляються на токарному верстаті, другі фрезеруються і/або штампуються.
Альфа-сплав характеризується масовою часткою цинку не більше 35%. За рахунок нестандартної кристалічної решітки, що визначає внутрішню будову, сплав має чималу пластичність.
Ця модифікація латуні ідеально підходить для штампування виробів.
Двокомпонентна
Латунний сплав, що містить в основному тільки мідь і цинк, володіє лише невеликим, слідовим кількісним вмістом інших домішок. Чиста двокомпонентна латунь - явище, що зустрічається лише в лабораторіях. Цинк розчиняється в міді при 20-25 градусах на 39%. При нагріванні аж до 950 °, коли сплав стає рідким, розчинність цинку в міді падає до 32%. Спроби розчинити більше цинку при цих же 95 градусах призведе до переходу латуні з альфа в бета-фазу: зайвий цинк або почне осаджуватися, або залишиться нерівномірно виваженим, через що відлита з бета-латуні заготовка зламається при першому ж серйозному механічному (ваговому) навантаженні.
Однак поведінка латуні при поступовому збільшенні концентрації в сплаві цинку не цілком зазвичай і закономірна. Поки цинка в сплаві не більше 32%, пластичність складу зростає. Але при переході через 32% при 950 градусах - і при подальшому застиганні - зростають крихкість і твердість. Після переходу 45% -ї планки по цинку твердість і міцність відлитої заготовки різко впадуть.
Латунь добре обробляється за допомогою підвищеного тиску. Але при 300-700 градусах сплав стає надміру крихким, і в даному проміжку латунь не обробляється таким способом.
Холодна обробка двокомпонентного сплаву проводиться при вмісті цинку в ньому до 32%. Так отримують листові, дротяні та профільні заготовки. При кімнатній температурі такий сплав високопластичний. Зменшення пластичності при 300-700 градусах не дозволяє отримати гарячекатані вироби - для таких вміст цинку потрібно було б збільшити до 39%.
Маркування двокомпонентного латуні виглядає наступним чином. Наприклад, L-80 - це приблизно 80% міді і 20% цинку. Маркер-число вказує на ваговий відсоток міді у складі сплаву.