Латунь – что это за сплав, его свойства и характеристики

Материал под названием латунь знаком любому человеку. Его применяют в различных сферах и направлениях деятельности.

Оглавление

• Особенности латунного сплава
• Исторические факты
• Что же производится из латуни
• Физические свойства латуни
• Положительные и отрицательные моменты
• Состав латуни
• Особенности маркировки многокомпонентных латуней

Для того чтобы знать все нюансы элемента, следует разобраться с его особенностями. Для этого нужно ознакомиться с тем, из чего состоит латунь. Положительные и отрицательные моменты помогут понять, где ее лучше всего использовать. Физические и химические свойства позволят понять эффективность применения в том или ином направлении.

Особенности латунного сплава

В повседневной жизни латунный сплав можно увидеть в таких элементах, как:

• Дверные ручки
• Петли
• Навесные замки
• Цилиндровые механизмы

Для того чтобы рассмотреть особенности сплава, нужно отметить, что состоит он из меди и цинка. В некоторых случаях к этим компонентам добавляются еще и присадки. Важно помнить, что в качественном сплаве количество меди всегда будет превосходить другие элементы по количеству. Содержание цинка ограничивается 5-45%. По этому показателю можно определять марки латунного сплава. Особенности:

• Устойчивость к коррозийным процессам
• Легкость обработки
• Уникальный внешний вид (сверкающее золото)

Подобные характеристики повышают интерес к элементу. Изделия из него становятся частью декора и оформления различных интерьеров.

Исторические факты

Использовать латунь впервые стали, что интересно, в античные времена. Если поднять записи, то можно узнать, что впервые добычей латуни стали заниматься моссинойки. Это племена, которые в древности проживали в Причерноморье.

Использовалась латунь и в Древнем Риме. Здесь интересно то, что большим спросом она не пользовалась. Причиной является сходство с золотом. Также считается, что этого элемента было очень мало, поэтому использовалась латунь редко. В средние века этот элемент также не имел повышенного спроса. Применяли его весьма активно в Китае и Индии. Европейские страны отдавали предпочтение железу.

Основной спрос пришелся на 18 век. Причиной стало то, что произошла Промышленная революция. Цинк, входящий в состав сплава, был уже хорошо изучен. Это позволило создать материал, который можно было использовать в различных направлениях. Джеймс Эмерсон, проживающий в Бристоле, разработал технологию сплавки меди с цинком. В 1781 году он получил на нее патент. С этого периода и началось активное развитие латунной металлургии.

Что же производится из латуни

Теперь немного подробнее нужно остановиться на том, что же производится из латуни. Основные современные направления:

• Музыкальная сфера. Здесь латунь используется при создании музыкальных инструментов. Здесь основными составляющими являются прочность и долговечность. Именно эти характеристики делают латунь подходящим материалом при изготовлении корпусов духовых инструментов или варганов. Гитарные струны также могут быть произведены из латунного сплава. Несмотря на то, что они уступают по показателям прочности, преимуществом здесь является звонкое объемное звучание.
• Сантехника и трубы. Латунь демонстрирует повышенную стойкость к водным средам. Если в сплаве присутствует присадка марганца и других металлов, повышается еще и устойчивость к коррозии. Эти особенности и позволяют использовать латунный сплав в процессе создания надежных коммуникаций.
• Электроника и электротехника. В этой сфере латунь применяется, так как обладает высокой электропроводностью. Материал используется при изготовлении токопроводящих винтов, шайб, гаек. Также сплав становится основой для штепсельных контактов и разнообразных коммутирующих элементов.
• Производство ювелирных изделий и элементов декора. Латунные сплавы используются ювелирами в момент обучения. Причина в том, что материал внешне напоминает золото. Одинаковыми являются и механические свойства.

Дверная фурнитура из латуни – элемент, который используется активно. Из этого материала отливаются дверные ручки и петли. Производятся из него корпуса навесных замков, разнообразные механизмы и детали к ним. Спрос определяется надежностью и долговечностью рассматриваемого сплава.

Физические свойства латуни

Для понимания особенностей сплава нужно рассмотреть его физические свойства. Основные значения присутствуют у каждого из видов материала:

• Плотность 8500–8700 кг/м3.
• Температура плавления 880–906 градусов.
• Удельная теплоемкость 0,377 кДж.
• Коэффициент теплопроводности 97-111.

Также нужно помнить, что латунь не обладает магнитными свойствами. Еще один момент касается того, что чем больше цинка в составе, тем ниже температура плавления. Рассматриваемый компонент не является ферромагнетиком. Известно, что оттенки латуни могут отличаться. Выделяют следующие разновидности:

• Красная
• Золотая
• Золотисто-красноватая
• Нежно-желтая
• Зеленоватая

На этот параметр оказывает влияние наличие и соотношение цинка к меди. Золотые тона получаются, когда цинка будет до 20-36%. Зеленый появится, когда его количество будет в пределах 36-45%. Красная латунь указывает на то, что количество цинка в составе сплава не превышает 20%.

Положительные и отрицательные моменты

Прежде чем выбрать латунные изделия, нужно знать плюсы и минусы этого материала. Сначала нужно рассмотреть плюсы, которыми обладает латунь:

• Пластичность
• Простая обработка
• Визуальная привлекательность
• Гальваническая обработка не является обязательной
• Стойкость цвета
• Материал теплый на ощупь
• Долговечность
• Надежность

Латунь идеально подходит для тонкостенного литья. Материал активно применяется при создании детализированных эффектов на изделиях. Латунные компоненты позволяют создавать сложные формы. Сплав позволяет добиться точного воспроизведения размеров по заданным параметрам. Если сравнивать визуальные эффекты, то стальные элементы будут проигрывать латунным.

Сплавы визуально привлекательны даже без гальванического покрытия. Для придания желаемого эффекта достаточно провести полировку готового изделия. Дополнительно можно покрыть поверхность лаком. В результате получается более выразительный и насыщенный цвет. Нужно отметить, что покрытие позволит увеличить продолжительность периода насыщенности цвета. Связана такая особенность с высоким содержанием меди в составе. Причина в том, что дополнительный компонент является малоактивным металлом. При прохождении окислительных реакций медь слабо вытесняется водородом. Также она не активно участвует в процессах межмолекулярной диффузии. По этой причине рекомендуется применять в качестве гальванического покрытия хром, никель.

Изделия из латуни теплые на ощупь. Этот эффект связан с коэффициентом теплопроводности. Здесь важно помнить, что чем ниже показатель, тем теплее он кажется при касании. Наиболее выражен эффект в условиях комнатной температуры. У латуни теплопроводность в 2 раза ниже, чем у алюминия. В результате изделия и элементы декора, выполненные из этого сплава, по ощущениям будут комфортней, чем, например, алюминиевые.

Долговечность и надежность связаны с тем, что латунь противостоит процессам коррозии. С течением времени на поверхности изделия может появиться темная окись и зеленоватая патина. Однако, следов ржавчины не будет. Продлить время эксплуатации изделия поможет покрытие его лаком. Если окислы появились, то вывести их можно специальным составом.

Теперь нужно рассмотреть отрицательные моменты, которые касаются латуни и изделий из этого материала:

• Легко пилится и сверлится
• Материал тяжелый
• Высокая стоимость

Так как сплав можно легко повредить, его не рекомендуется применять там, где возрастает вероятность вандализма. Также нужно учитывать, что изделия из латуни лучше подбирать с учетом интенсивности их использования. Так латунный навесной замок лучше использовать в сарае. Если подбирать вариант для гаража, то здесь рекомендуется отдать предпочтение стальным или чугунным конструкциям. Они прочные, повредить их сложнее.

Латунь очень тяжелая по весу. Показатель плотности составляет 8500–8700 кг/м3. Соответственно, латунь перевешивает все основные сплавы, используемые для производства фурнитуры или декоративных элементов. Она тяжелее стали и алюминия. Этот показатель нужно учитывать, когда предметы потребуется перевозить.

Также к минусам латунного сплава относится его высокая стоимость. Этот параметр можно рассмотреть на примере латунных петель. Они будут стоить дороже стальных элементов в несколько раз.

Состав латуни

Теперь нужно остановиться подробнее на рассмотрении состава сплава. Компоненты будут следующие:

• Медь или Cu. Это основной компонент. Благодаря наличию в составе сплав приобретает такие свойства, как твердость, износостойкость. Присутствуют электропроводящие и теплообменные параметры.
• Цинк или Zn. Компонент входит в состав сплава, чтобы придать ему лучшие механические и технологические свойства. Также благодаря этому компоненту состав приобретает антифрикционные показатели. Именно цинк отвечает за изменения оттенков латунного сплава. Интересно, что при добавлении до 38% цинка в сплаве повышается прочность. Показатели пластичности при этом не изменяются. Если же цинка будет содержаться от 20%, сплав становится восприимчивее к коррозионному растрескиванию. Такая ситуация возникает по причине остаточных напряжений. Особенно выражено это во влажной атмосфере. Проявления появляются и в среде со следами сероводорода или аммиака. 
• Алюминий или Al. Элемент содержится в составе дополнительного слоя. Им легируется многокомпонентная литейная латунь. Он способствует повышению показателей стойкости к процессам коррозии. Нужно учитывать, что при наличии алюминия ухудшаются литьевые качества. Появляется пенистость в отливках.
• Кремний или Si. Компонент делает латунный сплав податливее к пайке. Процессы сварки также облегчаются. Повышается устойчивость к коррозии. Улучшается показатель антифрикционности.
• Марганец или Mn. Этот элемент добавляется в сплав для создания дополнительной сопротивляемости коррозийным процессам. Эффективно проявляется это в специфических условиях. Например, в морской воде, в атмосфере, состоящей из горячего пара или хлоридов. Для повышения эффективности элемент комбинируется в сплаве с другими присадками.
• Железо или Fe. Присутствие этого компонента в сплаве уменьшает показатель зернистости. Латунь становится тверже. Процесс кристаллизации замедляется. Нужно помнить, что если содержание железа будет выше 3%, то изменятся и магнитные свойства сплава.
• Никель или Ni. Компонент отвечает за то, чтобы механические и антикоррозийные свойства улучшились. Никелевый латунный сплав является наиболее устойчивым из разновидностей материала к обесцинкованию и коррозионному растрескиванию. В результате подобный вариант активно используется в сфере морского судостроения.
• Олово или Sn. Оно повышает коррозионную стойкость. Эффективно работает в пресной и морской воде. Содержится до 1,5% в морских латунях.
• Свинец или Pb. Присутствие этого элемента в составе латунных сплавов способствует улучшению таких показателей как резка и снижение трения. Нужно учитывать, что именно свинец является причиной уменьшения параметров пластичности материала. Также он способствует повышению вероятности горячеломкости латуни. Особенно часто это фиксируется в сплавах с содержанием Zn 30-33%.

Все эти моменты нужно знать. Они важны при выборе варианта изделия или материала для его производства.

Особенности маркировки многокомпонентных латуней

На этом моменте нужно остановиться подробнее. Существует особый порядок маркировки многокомпонентных латуней. В названии сплава сначала идет «Л». Это означает латунь. Следующими в списке будут символы, которые обозначают присадки и легирующие элементы. Числа после букв обозначают долю элемента. Обозначение указывается в процентах (%).  Все двухкомпонентные латуни считаются двойными. Это означает, что они относятся к простым. Здесь также присутствует основное обозначение в виде буквы Л. Затем идет указание усредненного  процента меди и дополнительных примесей.