Химический элемент латунь: состав сплава, характеристики и применение

Химические свойства латуни зависят от содержания цинка и определяют сферу применения сплава

Латунь – это металлический сплав из меди и цинка. Химические свойства латуни зависят от процентного содержания цинка в смеси, которое может колебаться от 5% до 45%. Введение в сплав данного химического элемента снижает коэффициент трения материала, улучшает его технологические свойства, а также снижает себестоимость готового изделия.

Химические свойства латуни

Латунь широко используется во многих отраслях промышленности благодаря механической прочности, долговечности и следующим химическим свойствам сплавов:

• Хорошо поддается упрочнению методом наклепа.
• Свойства латуни кардинально меняются после процедуры низкотемпературного обжига – материал становится устойчивым против образования коррозии в химически агрессивной среде.
• Кристаллическая решетка сплава не теряет свою эластичность при охлаждении до экстремальных значений, из-за чего готовые изделия могут применяться для уличных работ.
• Цинковая составляющая повышает тугоплавкость металла, и при нагревании его ползучесть в несколько раз ниже, чем у чистой меди.
• При повышении температуры до 400оС металл становится ковким, возрастают показатели ударной вязкости.

Латунь никогда не применяется при изготовлении кабелей, так как ее электрическая проводимость значительно ниже, чем у меди или алюминия.

Зависимость химических свойств латуни от состава

Как было сказано выше, латунь – это сплав цинка и меди в разном процентном соотношении. При смешении этих двух элементов достигаются несколько электронных стадий готового материала. Процентное содержание цинка влияет на конечные химические свойства латуни, кратко описанные ниже:

• При введении в сплав цинка в количестве до 35% возрастает твердость готового материала с сохранением пластических свойств на первых этапах. Со временем происходит уплотнение кристаллической решетки сплава, из-за чего пластичность снижается.
• При нагревании сплава до 500-700оС цинк теряет пластичность, и материал перестает деформироваться под ударным воздействием в связи с образованием хрупкой зоны.
• При необходимости эксплуатации латуни в условиях повышенных температур (свыше 700оС) для сохранения пластических свойств в сплав вводятся дополнительные добавки – алюминий, никель или марганец.

В нормальных условиях при стандартных температурах окружающей среды материал хорошо поддается штамповке и ковке – ударная вязкость позволяет принимать сложные формы от грубого механического воздействия.

Сферы применения латуни в зависимости от химических свойств

В связи с изменением химических свойств сплавов в промышленном производстве выделяют следующие типы материалов на основе латуни:

• Томпак – латунный сплав с содержанием цинка не более 13%, который отличается повышенной эластичностью и коррозионной стойкостью. Если процент цинка увеличивается до 14-22%, такой материал называется полутомпаком. Сплав имеет благородный золотистый оттенок, из-за чего широко используется при изготовлении декоративных изделий.
• Фасонные детали инженерных коммуникаций, крепежи, сепараторы, втулки и другие детали изготавливаются из литейной латуни. Материал имеет в своем составе от 51% до 80% чистой меди. Для улучшения качественных свойств в сплав добавляются такие элементы как олово, железо, марганец и др.
• При добавлении в сплав свинца в количестве от 0,5% до 1% получается автоматная латунь. Материал используется в технических целях для изготовления листов, проволоки, лент и других элементов.

По внешнему виду и механическим свойствам латунь сильно напоминает бронзу – смесь меди и олова, и отличить эти два сплава друг от друга без использования лабораторного оборудования практически невозможно.

формула и химический состав сплава, виды, марки и свойства

Главная » Сплавы

Содержание

• 1 Состав латуни
• 2 Виды латуни
• 3 Производство латуни, виды и свойства
• 4 Применение латуни

Латунь является самым древним сплавом, так как её изготовление берёт корни ещё со времён Римской империи. В то время она была первым металлом по ценности после серебра и золота. Благодаря своему составу она обладает привлекательным внешним видом и в то же время высокой прочностью. Приятный глазу золотисто-желтоватый цвет даёт медь, а добавление цинка и других компонентов делает её крепким материалом.

Состав латуни

В формуле латуни всегда будут неизменными два компонента — это медь и цинк. Медь является природным ресурсом, цинк добывают путём вторичной переработки мусора. В готовом материале масса цинка держится в пределах от 5 до 50%.

Медь имеет номер 29 в таблице Менделеева, обладает высокой пластичностью, имеет красивый желтовато-золотистый цвет. При взаимодействии с открытым воздухом на металле появляется оксидная плёнка, из-за которой медь становится красной.

Цинк, находящийся под номером 30 в таблице Менделеева, является хрупким металлом и обладает светлым голубым цветом, при появлении оксидной плёнки — темнеет.

Медно-цинковый сплав разделяют на однофазный и двухфазный:

• Однофазный сплав имеет в составе около 30% цинка. Это обычный состав, который отличается пластичностью и в то же время твёрдостью. Если процент цинка увеличивается то пластичность снижается в то время, как твёрдость латуни возрастает. После достижения цинка отметки в 40% показатель твёрдости сразу падает. Однофазная латунь относится к пластичным сплавам и поддаётся обработке как при пониженных температурах, так и при повышенных, однако, при температуре 400С появляется хрупкая зона.
• Двухфазный сплав состоит на 30−50% из цинка и имеет примеси других металлов в пределах 10%. Это технический или специальный сплав. Не отличается пластичностью, лишь при нагревании свыше 700С приобретает пластичные свойства.

Виды латуни

Латунь бывает простая и специальная:

1. Простая — в составе имеет всего два компонента, медь и цинк. Маркируется буквой «Л» и цифрами. Цифры в маркировке говорят о процентном соотношении меди к общей массе сплава. Исходя из этого понятно, что сплав, маркированный «Л68», имеет в составе 68% меди и 32% цинка.
2. Специальная — состоит не только из меди и цинка, в неё добавлены и другие металлы, которые меняют свойства сплава в зависимости от своих характеристик. Маркировка этого материала несёт информацию о процентном соотношении меди к цинку и к другим элементам, которые называются легирующими. К примеру, маркировка «ЛА70−3» свидетельствует о том, что в составе использовано 70% меди, 3% алюминия и 27% цинка. В специальной латуни дополнительными металлами могут выступать:

• Олово.
• Свинец.
• Железо.
• Марганец.
• Никель.
• Кремний.
• Алюминий.

Производство латуни, виды и свойства

Латунь производят при высоких температурах в специальных глиняных ёмкостях. При изготовлении сплава необходимо учитывать, что часть цинка испаряется.

Сплав делится на несколько видов:

1. Томпак — это сплав, в составе которого присутствует не более 13% цинка. Томпак отличается повышенной эластичностью, высокой устойчивостью к ржавчине и стиранию. Используют этот вид латуни при сварке с нержавейкой для получения ценного сплава, из которого в дальнейшем изготовляют медали, фурнитуру, бижутерию, художественные изделия и инструменты.
2. Полутомпак — это сплав, в составе которого цинк варьируется в пределах 10−20%. Сфера применения полутомпака аналогична томпаку, но он является менее ценным сплавом.
3. Литейная латунь — это сплав, имеющий в составе 50−80% меди, а также примеси иных металлов. Благодаря текучим свойствам используется в изготовлении полуфабрикатов и фасонных изделий методом литья. Обладает низкими показателями распада материалов, устойчив к трению и ржавчине также обладает прекрасными механическими свойствами. Литейную латунь применяют в производстве втулок, фрагментов арматуры, гаек, подшипников и иных фитингов устойчивых к ржавчине.
4. Автоматная латунь — это сплав, имеющий в составе свинец, в процентном соотношении не превышающий отметки в 0,8%. Свинец позволяет увеличить скорость обработки изделий за счёт образования короткой стружки. Он выпускается в виде листов, лент и прутков, в дальнейшем из них вытачивают детали часовых механизмов, метизы и гайки.

Достаточно часто латунь путают с бронзой, а многие даже считают, что это один и тот же материал — это в корне неверно. Отличить эти два металла можно и в домашних условиях, для этого необходимо пройти следующий алгоритм действий:

1. Хорошо почистить оба материала и рассмотреть их на солнечном свете. Цвет бронзы будет уходить в красный цвет, а латунь в жёлтый, иногда даже в белый.
2. Поместив изделие в ёмкость с водой, можно провести анализ на плотность. Молярная масса латуни находится в диапазоне 8350−8750 кг/м.куб, если масса выше, то это бронза.

Применение латуни

Этот медно-цинковый материал податлив и вязок, благодаря этим качествам его активно используют в ковке, машиностроении и других сферах. Под ударами наковальни или молотка латунь принимает любую форму. В зависимости от сферы применения латуни состав сплава в процентном соотношении меняется в соответствии со следующей маркировкой:

1. Л80, Л85, Л90, Л96 — элементы приборов, химические и теплотехнические механизмы, змеевики и прочее.
2. Л68 — штампованные детали.
3. Л70 — пиноль для химической промышленности.
4. Л60 — штуцера толстостенные, датели машин и гайки.
5. Л63 — элементы для автомобильной промышленности, конденсаторные трубки.
6. ЛАЖ60−1−1 — запчасти для морских судов.
7. ЛА77−2 — конденсаторные приборы для морских судов.
8. ЛАН59−3−2 — элементы химической аппаратуры, морских судов и электромашин.
9. ЛН65−5 — трубы конденсаторные и манометрические.
10. ЛЖМа59−1−1 — запчасти для самолётов и морских судов, вкладыши подшипников.
11. ЛМц58−2 — метизы, гайки, арматура.
12. ЛО90−1, ЛО62−1, ЛО70−1, ЛО06−1 — конденсаторные трубы для теплотехнического оборудования.
13. ЛМцА57−1−1 — элементы и запчасти для речных и морских судов.
14. ЛС74−3, ЛС63−3 — втулки и часовые механизмы.
15. ЛК80−3 — коррозионностойкие изделия.
16. ЛАНКМц75−2−2,5−0,5−0,5 — пружины и манометрические трубы.
17. ЛМш68−0,05 — конденсаторные коллекторы.

Латунь остаётся наиболее востребованным и популярным сплавом, какой бы ни был её состав. При соблюдении технологии производства он не будет ржаветь, чернеть и окисляться.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Металлы и их свойства: Латунь

Опубликовано 15 ноября 2018 г. 22 ноября 2022 г. Автор: morecambemetals

Металлы и их свойства: ЛАТУНЬ

В этом разделе «Металлы и их свойства» мы пытаемся найти латунь. Медный сплав имеет то же название, что и группа духовых инструментов, но мы будем рассматривать не только его инструментальную ценность. В этом посте мы расскажем об истории использования латуни, в том числе о ее месте в переработке цветных металлов.

ЧТО ТАКОЕ ЛАТУНЬ?

Латунь — это не химический элемент, а сплав меди и цинка желтого цвета. Если латунь довольно желтого цвета, это будет потому, что в ней много цинка. Латунь с меньшим содержанием цинка сохранит больше свойств меди и в результате будет более красной.

Латунь иногда путают с бронзой – еще одним медным сплавом – но вместо меди, сплавленной с цинком, бронза представляет собой смесь меди и олова.

ИСТОРИЯ ЛАТУНИ

Бронзовый век последовал за медным веком, но хотя и бронза, и латунь состоят из медных сплавов, Латунный век так и не наступил, потому что латунь, как правило, довольно сложно изготовить без правильных инструментов. Это связано с температурой плавления цинка 420 ºC, что затрудняло получение сплава цинка до 18 ^го века. Первоначально латунь производилась путем смешивания измельченной цинковой руды (каламина) в тигле с медью. В тигле пары цинка проникали в медь, в результате чего образовывалась латунь.

В Древнем мире латунь использовалась разными цивилизациями по-разному. Римляне, в частности, любили латунь за ее красивый бело-золотой цвет и часто использовали ее в производстве шлемов. Римский сплав латуни, как правило, состоял из 20% цинка и 80% меди, что является той же комбинацией, которая до сих пор пользуется большим спросом.

СВОЙСТВА ЛАТУНИ

Латунь имеет сравнительно низкую температуру плавления от 900 до 940 °C. Его довольно легко отливать, поэтому его часто используют для изготовления замысловатых украшений, а путем изменения соотношения меди и цинка или температуры можно изменить свойства латуни, чтобы получить твердую или мягкую латунь. Существует три основных типа латуни:

Alpha Brass

Этот тип латуни содержит менее 37% цинка, расплавленного в медь. Латуни Alpha мягкие и пластичные, что делает их пригодными для сварки, прокатки, волочения, гибки и пайки.

Латунь Alpha используется в обычных изделиях, таких как:

• Штифты
• Болты
• Винты
• Гильзы для боеприпасов

Бета-латунь

Бета-латунь используется не так часто, как другие виды латуни. Бета-латунь содержит более 45% цинка и тверже и прочнее, чем другие категории. В результате бета-латунь может подвергаться только горячей обработке или литью.

Бета-латунь используется в таких обычных изделиях, как:

• Метчики
• Разбрызгиватели
• Оконная фурнитура
• Дверная фурнитура

Латунь Alpha-Beta

Эти латуни также иногда называют «дуплексными латунями» или «латунями для горячей обработки». Латунь Альфа-бета содержит от 37% до 45% цинка, она тверже и прочнее латуни Альфа, но в меньшей степени, чем латунь Бета. Он также подходит для работы при высоких температурах, поскольку устойчив к растрескиванию и обычно подвергается горячей обработке путем экструзии, штамповки или литья под давлением.

Латунь Alpha-beta используется в обычных изделиях, таких как:

• Таблички с выгравированными именами
• Отделка прибора
• Компоненты часов
• Измерители шестерен
• Строительные принадлежности

Латунь подвержена коррозии; контакт с амином (полученным из аммиака) может вызвать децинкификацию, в результате чего цинк выщелачивается из сплава, вызывая слабость и пористость металла. Для борьбы с этим в латунь можно добавлять легирующие добавки.

ЛАТУННЫЕ СПЛАВЫ

Хотя латунь уже является сплавом, другие металлы иногда используются в качестве «легирующих добавок» для улучшения обрабатываемости латуни, коррозионной стойкости или цвета. Эти легирующие добавки могут включать алюминий, свинец, мышьяк, марганец и никель.

• Свинец : Делает латунь более мягкой и ковкой
• Алюминий : Увеличивает прочность и твердость, защищает от коррозии
• Марганец : 1% окрашивает латунь в коричневый цвет
• Никель : Добавление никеля превратит латунь в серебро
• Мышьяк : Снижает вероятность коррозии

ДЛЯ ЧЕГО ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ЛАТУНЬ

Латунь используется для изготовления многочисленных предметов повседневного обихода, включая декоративные и практические изделия, такие как дверные ручки, светильники, вентиляторы и украшения. Благодаря своей пластичности латунь также широко используется для изготовления вышеупомянутых духовых инструментов.

Особенно важно использовать латунь для дверной фурнитуры, так как доказано, что она снижает распространение устойчивости бактерий к антибиотикам. Обычно, когда бактерия умирает, ее ДНК все еще может выживать и передаваться другим бактериям. Это очень опасно, когда речь идет о бактериях, повышающих устойчивость к антибиотикам. Однако латунь и другие медные сплавы обладают способностью убивать бактерии и разрушать эту важную ДНК. Более широкое использование латунных фитингов по всей стране может снизить вероятность появления супербактерий.

ПЕРЕРАБОТКА ЛАТУНИ

Латунь является частью нашей обработки цветных металлов. Цветные металлы имеют довольно широкое применение, поскольку их свойства, как правило, весьма желательны: малый вес, высокая проводимость, немагнитность и коррозионная стойкость. Из цветных металлов наиболее широко перерабатывается медь, за которой следует переработка цинка.

Учитывая высокий спрос на переработку цинка и меди, неудивительно, что латунь также пользуется большим спросом на заводах по переработке. Латунь также особенно хороша в процессе переработки, так как не теряет своих химических или физических свойств. Процесс переработки не такой энергоемкий, как для других металлов, поэтому переработка латуни является одновременно экономичным и экологически чистым процессом.

Если вас интересуют свойства других металлов, пригодных для повторного использования, то вам будет приятно узнать, что мы также рассмотрели медь, железо, алюминий и сталь. Латунь является важным металлом в современной экономике, поэтому не менее важно обеспечить переработку латуни. Перерабатывая латунь, мы можем продолжать использовать латунные дверные ручки и часы в течение десятилетий.

РубрикиБлог, Металлы и их свойства

Молекулярная латунь | Исследования | Chemistry World

Древний сплав становится нано

Источник: Королевское химическое общество

Это первое сообщение о молекулярном соединении со связью Cu-Zn без носителя.

Латунь известна человеку с доисторических времен; теперь ученые в Германии выделили первый молекулярный пример медно-цинкового сплава. ¹

Химия твердотельных сплавов хорошо известна, однако понимание того, почему разные сплавы обладают определенными свойствами, является более сложной задачей. Используя подход «снизу вверх», ученые стремятся создавать интерметаллические материалы из мельчайших доступных компонентов и определять границы, в которых молекулярные свойства соответствуют свойствам объемного материала. Создание молекулярных кластеров, имитирующих такие материалы, является шагом в этом направлении, обеспечивающим фундаментальное понимание химической связи целевых материалов.

Задача синтеза таких материалов заключается в поиске подходящих исходных компонентов, объясняет Роланд Фишер: «С термодинамической точки зрения все это должно быть возможно, но как мы это делаем? Искусство заключается в том, чтобы найти правильную входную дверь на правильном пути». Комплексы, несущие связи металл-металл между переходными металлами первого ряда, остаются исключительно редкими из-за слабых взаимодействий связей в результате плохого перекрытия орбит d между малыми металлами. центры. Использование низковалентного металлоорганического соединения цинка, ² в сочетании с тщательно подобранным медным комплексом, функционализированным изонитрилом, Фишер и его коллеги из Рурского университета в Бохуме, Германия, теперь сообщают о беспрецедентном выделении защищенного лигандом медно-цинкового кластера. Более того, этот комплекс Cu ₄ Zn ₄ представляет собой первый молекулярный пример ковалентной связи кластера медь-цинк без носителя.

Кластер представляет собой тетраэдрическое расположение четырех атомов меди, где каждая грань тетраэдра закрыта атомом цинка, образуя внешний тетраэдр цинка. На самом деле, обратная сторона этого Cu ₄ Zn ₄ тетраэдрическая звезда находится в ядре известной фазы сплава, γ-латуни, где внешний тетраэдр Cu ₄ окружает внутренний тетраэдр Zn ₄ . «Наибольший интерес представляет то, что ядро ​​напоминает четко очерченный вырез из структуры γ-латуни, или, проще говоря, кусок латуни, покрытый лигандами», — говорит Кэмерон Джонс, эксперт по металлоорганическим соединениям из Университета Монаша в Мельбурне.