Латунь: состав сплава, характеристики, марки

БРОНЗА

Бронзой называется сплав меди с алюминием, кремнием, оловом, бериллием и другими элементами, кроме цинка. Бронзы бывают алюминиевыми, кремниевыми, оловянными, бериллиевыми и т.д. – в зависимости от легирующего элемента.

Маркировка бронзы представляет собой определенную последовательность, начинающуюся с буквосочетания «Бр», после которого указываются легирующие элементы. Легирующие элементы перечисляются, начиная с элемента, который находится в максимальном процентном содержании относительно остальных.

Все бронзы подразделяются на оловянные и безоловянные

Оловянные бронзы

Оловянные бронзы применяются в химической промышленности и в качестве антифрикционных материалов благодаря высоким антикоррозийным и антифрикционным свойствам.

Легирующие элементы оловянных бронз – фосфор, цинк, никель. Цинк, входящий в состав оловянных бронз в количестве до 10%, служит для того, чтобы стоимость бронз стала меньше. Фосфор и свинец способствуют повышению антифрикционных свойств бронзы и улучшают их обрабатываемость резанием.

Литейные оловянные бронзы применяются:

· Деформированные бронзы — БрОФ6,5-0,4; БрОЦ4-3; БрОЦС4-4-2,5 – используются в качестве пружин, антифрикционных деталей, мембран

· Литейные бронзы — БрО3Ц12С5, БрО3Ц12С5, БрО4Ц4С17 – используются в антифрикционных деталях, арматуре общего назначения

Безоловянные бронзы – это двойные или многокомпонентные бронзы без олова, в состав которых входя такие элементы как марганец, алюминий, свинец, железо, никель, кремний, бериллий.

Алюминиевые бронзы обладают высокими технологическими и механическими свойствами, коррозийной стойкостью в условиях тропического климата и в морской воде. Для глубокой штамповки на практике используют однофазные бронзы, двухфазные бронзы применяются в виде фасонного литья и подвергают горячей деформации.

Алюминиевые бронзы, обладая более низкими литейными свойствами в сравнении с оловянными бронзами, способствуют более высокой плотности отливок.

Кремнистые бронзы. Кремний, входящий в состав бронзы (до 3,5%), повышает её пластичность и прочность. В сочетании с марганцем и никелем коррозийные и механические свойства кремнистых бронз повышаются. Они широко применяются при работе в агрессивной среде, для изготовления пружинящих деталей, которые должны работать при температуре до 2500°C.

Бериллиевыне бронзы обладают высокой прочностью благодаря термической обработке. Для них характерны высокие характеристики упругости, предела текучести и временного сопротивления, устойчивы к коррозии. Применяются в электронной технике, для пружинящих контактов, мембран, деталей, которые работают на износ.

Свинцовые бронзы представляют собой сплавы, состоящие из включения свинца, который практически не растворяется в меди, и кристаллов меди. Высокие антифрикционные свойства свинцовых бронз позволяют применять их для изготовления деталей, которые работают в условиях больших скоростей и повышенного давления (вкладыши подшипников скольжения). За счёт высокой теплопроводности, свинцовые бронзы БрС30 способствуют отведению теплоты, возникающей при трении.

Бронзы, легированные оловом и никелем, отличаются повышенными коррозийными и механическими свойствами.

Безоловянные бронзы применяются:

· Алюминиевые бронзы — БрАЖ9-4, БрАЖН10-4-4, БрА9Ж3Л, БрА10Ж3Мц2 – применяются для обработки давлением, в качестве деталей химической аппаратуры, арматуры и антифрикционных деталей

· Кремниевые бронзы — БрКМц3-1- применяются в качестве проволоки для пружин, лент, арматуры

· Бериллиевая бронза — БрБ2 – используется как прутки, проволоки для пружин, ленты, полосы

· Свинцовая бронза- БрС30- применяется в антифрикционных деталях

ЛАТУНЬ

Сплав меди с цинком, процентное содержание цинка в котором составляет от 5 до 45%, называется латунью. Латунь, в состав которой входит 2-20% цинка, называется томпак или красная латунь. Если содержание цинка равно 20-36%, то такая латунь называется жёлтой. Латуни, с более чем 45% цинка в своём составе, применяются крайне редко.

· Простые (двухкомпонентные) – сплавы которые состоят из цинка и меди с незначительными примесями других элементов;

· Специальные (многокомпонентные) латуни в своём составе помимо меди и цинка включают ряд других легирующих элементов.

Двухкомпонентные латуни обозначаются заглавной буквой «Л», за которой следует двузначная цифра, определяющая среднее значение процентного содержания меди в сплаве (Л80-латунь, в состав которой входит 80% меди и 20% цинка).

Классификация простых латуней приведена в таблице:

Сплав

Марка

Состав сплава, %

Примеси, не более

Марки и химический состав латуни

Состав простых латуней

В формулу латуни обязательно входит медь и цинк. Медь — основной элемент в сплаве, а цинк — легирующая добавка, которая существенно определяет свойства латуни. Кроме цинка в состав многокомпонентных латуней входят алюминий, марганец, железо, никель, кремний, Ni, Si, Sn, Pb, As. В состов брозы тже входят медь, как основа, и цинк, как легирующая добавка. Но кроме цинка в состав бронзы включены другие элементы. Количество таких элементов и их влияние на свойства бронзы сравнимо или больше чем у цинка, поэтому бронзы и латуни традиционно выделены как отдельные типы медных сплавов. Сравнивая формулу латуни с формулой бронзы можно найти близкие по химическому составу сплавы, которые будут иметь и схожие свойства. Массовые марки латуни и бронзы существенно отличаются по составу, так что вопрос о классификации медных сплавов носит академический характер.

Двойные латуни — это сплав меди и цинка, в котором остальные элементы содержатся в качестве примесей. В составе латуни содержание цинка по массе не превышает 40 %, а минимальное его количество — 4 %. Двойные латуни — это преимущественно сплавы с α-структурой (Л96, Л90, Л85, Л68 и др.), которая имеет ГЦК решетку. Кроме α-твердого раствора, медь с цинком образуют ряд промежуточных фаз: β, γ и др. Ближайшая к меди промежуточная β-фаза — это твердый раствор на основе соединения CuZn с ОЦК решеткой. Высокотемпературная β-фаза достаточно пластична, поэтому многие марки латуней при горячей деформации нагревают в однофазную β-область. При понижении температуры до 454°—468°С и в зависимости от концентрации легирующего цинка происходит переход β-фазы в более хрупкую и твердую β’-фазу. γ-фаза представляет собой твердый раствор на основе соединения Cu5Zn8, отличается очень высокой хрупкостью и ее нахождение в конструкционных сплавах меди не допускается.

Фазовый состав двухкомпонентных (простых) латуней

В структуре однофазных латуней, в которых содержание цинка близко к пределу растворимости цинка в твердом растворе меди 39%, присутствует небольшое количество неравновесной β-фазы из-за медленно протекающих диффузионных процессов в медно-цинковых сплавах при низких температурах. Такое количество включения β-фазы не оказывают заметного влияния на свойства α-латуней. По механическим и технологическим свойствам двухфазные простые латуни относятся к однофазным α-латуням.

Влияние примесей на свойства

Примеси не являются основными легирующими элементами простых латуней, но они влияют на свойства сплавов. Получить сплав без примесных атомов практически невозможно, т. к. посторонние элементы содержатся в сырье для производства меди и цинка. Сверхчистые металлы имеют высокую стоимость и их применение узкоспециализированно и не оправдано для массового производства. Количество примесей контролируется стандартами, что гарантирует механические и технологические свойства марочных сплавов меди.

Отрицательно влияют на свойства латуней легкоплавкие примеси, которые ограниченно растворяются в медно-цинковых сплавах. Легкоплавкие включения в составе латуни выделяются по границам зерен и ухудшают пластические свойства при горячей деформации. Однофазные α-латуни наиболее чувствительны к таким примесям.

Примеси, которые не образуют самостоятельных фаз, не влияют отрицательно на механические и технологические свойства латуней.

  • Алюминий находится полностью в твердом растворе и как примесь не ухудшает свойства латуней. Малые добавки алюминия при плавке образуют на поверхности расплава защитную пленку из оксида алюминия. Это препятствует испарению и угару цинка.
  • Никель и марганец в малых концентрациях входят в твердый раствор и слабо влияют на физические, механические и технологические свойства латуней. Никель поднимает температуру рекристаллизации латуней.
  • Железо при комнатной температуре имеет низкую растворимость в медно-цинковом твердом растворе и образует в латунях самостоятельную γ Fe -фазу. Эта ферромагнитная фаза существенно изменяет магнитные свойства латуней. В составе антимагнитной латуни концентрация железа не превышает 0,03 %. Железо повышает прочностные и технологические качества сплавов, т. к. затрудняет рекристаллизацию и измельчает зерно.
  • Кремний — примесь, которая входит в твердый раствор. Кремний улучшает пайку и сварку латуней, повышает стойкость к коррозионнму растрескиванию.
  • Висмут требует особого контроля, он не растворяется в латунях сплавах в твердом состоянии и создает легкоплавкую эвтектику на границах зерен, которая состоит из чистого висмута. Висмут провоцирует горячеломкость латуней, оказыва более сильное влияние на однофазные. Его концентрация в латунях лимитировано 0,002—0,003%
  • Свинец слабо растворим в медно-цинковых сплавах в твердом состоянии и при затвердевании выделяется в элементарном виде на границах зерен в форме мелких частиц сферической формы. Примеси свинца ухудшают пластичность α-латуней при повышенных температурах. Свинец провоцирует горячеломкость, особенно однофазных латуней, поэтому содержание свинца в двойных α-сплавах не превышает 0,03 %. Добавки свинца в состав латуни улучшают обрабатываемость резанием.
  • Сурьма — вредная примесь в медно-цинковых сплавах. Она ухудшает технологическую пластичность при горячей и холодной обработках давлением. Концентрации сурьмы до 0,1% в двухфазных латунях препятствуют обесцинкованию.
  • Мышьяк растворяется в твердой меди до 5%по массе при температуре 25°С, но в медно-цинковом твердом растворе его растворимость не более 0,1%. Хрупкая промежуточная фаза As2Zn образуется при концентрация мышьяка более 0,5%, Эта фаза выделяется в виде прослоек на границах зерен, что приводит к ломкости латуней. Мышьяк в малых количествах 0,025—0,06 % при микродобавках защищает латуни от коррозионного растрескивания и обесцинкования в морской воде.
  • Фосфор малорастворим в медно-цинковых сплавах при затвердевании. В твердом растворе фосфор образует промежуточную фазу, которая повышает твердость и сильно снижает пластические свойства латуней. Небольшие количества фосфора повышают механические свойства латуней и уменьшают диаметр зерен отливок. Скорость роста зерен в деформированных латунях увеличивается из-за фосфора во время рекристаллизацонного отжига. Медно-цинковые сплавы не нуждаются в раскислении фосфором, т. к. цинк — более сильный раскислитель, чем фосфор В промышленных марках латуней содержание фосфора не превышает 0,005 — 0,01 %
Читайте также  Какое оборудование нужно для производства мебели

Состав специальных латуней

В специальные, многокомпонентные латуни к основному легирующему элементу цинку для улучшения свойств сплава добавляют алюминий, марганец, железо, никель, кремний, Ni, Si, Sn, Pb, As. В состав сплава вводят один или несколько перечисленных элементов совместно. Содержание каждого элемента не превышает 1—3 %.

Для чего в медно-цинковые сплавы — латуни вводят помимо цинка другие легирующие элементы:

  1. повышение механических (прочностных) свойств;
  2. улучшение коррозионной стойкости;
  3. повышение стойкости при кавитации, антифрикционных свойств, обрабатываемости резанием

Легирующие элементы Al, Sn, Si, Mn, Ni растворяются в α и β фазах латуней, повышают прочность и твердость латуни, но уменьшают пластичность и вязкость. Алюминий и олово сильнее упрочняют латуни, чем кремний и марганец. Свинец снижает прочность латуней. Комплексное легирование несколькими элементами наибольше упрочняет медно-цинковые сплавы, но уменьшает относительное удлинение по сравнению с двойными сплавами системы Cu-Zn. Добавки железа и марганца до 2—3 %, которые повышают пластичность специальных латуней. Комплексное легирование латуней сохраняет хорошую обрабатываемость давлением при высоких температурах и несколько худшую при низких. Легирующие элементы Al, Mn, Si, Ni увеличивают коррозионную стойкость латуней, а никель повышает стойкость к коррозионному растрескиванию.

Ферромагнитная фаза с железом γ Fe кристализируется в специальных латунях ЛАЖ-1-1 и ЛЖМц59-1-1 и создает дополнительные центры кристаллизации. Такие сплавы образуют мелкозернистую литую структуру. Частицы γ Fe -фазы препятствуют росту зерна при рекристаллизационном отжиге после пластической деформаци. Это свойство используют для получения мелкозернистой структуры деформированных полуфабрикатов.

Свинец практически не растворяется в медной основе латуней и располагается в виде дисперсных частиц в объеме и на границах зерен . Свинцовые латуни ЛС74-3, ЛС63-3, ЛС59-1 и др. отлично обрабатываются резанием и образуют сыпучую стружку. Свинец улучшает антифрикционные свойства многокомпонентных латуней.

Влияние легирующих элементов на фазовые границы. Коэффициенты Гийе

Легирующие элементы в многокомпонентных латунях смещают границы между фазовыми областями α и α+β (39 % Zn) при темперетурах от 450°С и ниже в двойной системе Cu-Zn . Границы двухфазной области α+β’ в системе Cu-Zn почти на меняют полжения при понижении температуры. Положение границы α/(α+β’) при 450°С соответствует 39% концентрация Zn, а межфазной границы (α+β’)/ β’ — 46% Zn. По положению этих границ оценивают фазовый состава многокомпонентных латуней. Для этого вводят коэффициент Гийе замены цинка в формулу латуни. Гийе установил, что влияние легирующих элементов на фазовый состав аналогично увеличению или уменьшению концентрации цинка. Коэффициент Гийе показывает, какому содержанию цинка соответствует 1%по массе легирующего элемента степени изменения на фазового состава латуни.

Коэффициенты Гийе

Si Al Sn Pb Fe Mn Ni
10. 12 >4. 6 2 1 0,9 0,5 -1,4

Формула для определения кажущегося по структуре содержания цинка X:

  • А — содержание цинка в сплаве
  • В — содержание меди
  • c i — концентрация i -го элемента, вводимого в латунь
  • k i — коэффициент Гийе для i -го легирующего элемента.

Только никель повышает растворимость цинка в меди. Увеличении содержания никеля в (α + β)-лaтyни уменьшает количество β-фазы, при достаточно высоком содержании Ni сплав становится однофазной α-латунью. Отальные легирующие элементы снижают растворимость цинка в меди и сдвигают границу между фазовыми областями в сторону более низкого содержания цинка. Кремний и алюминий силнее всего снижают растворимость цинка в меди и увеличивают количество β-фазы в специальных латунях. Когда концентрация расчетного цинка в составе латуни 46 % и больше, специальная латунь приобретает однофазную β’-структуру . Железо и свинец не растворимы в медно-цинковых сплавах в твердом состоянии, поэтому коэффициенты Гийе для этих металлов близки к единице, а линии, разделяющие фазовые области , соответствуют границе раздела двухфазных областей с трехфазными: α+γ Fe /α+β+γ Fe и α+Pb/α+β+Pb

Латунь. Состав, свойства, марки латуни.

Латунь представляет собой медно-цинковый сплав. Она бывает двойной и многокомпонентной. От процентного содержания цинка зависит цвет латуни. На основании этого различают красную латунь, т.е. томпак, которая содержит от 5 до 20 % цинка, и полутомпак, то есть жёлтую латунь, содержащую в своём составе до 36 % цинка. Иногда в латуни содержание цинка достигает более 45%. Чем больше содержания цинка в сплаве, тем дешевле его стоимость, а технологические, механические и антифрикционные свойства сплава повышаются. Латунь отличается меньшей тепло и электропроводностью по сравнению с медью, а антикоррозийные качества латуни находятся где-то посередине между характеристиками исходных компонентов сплава. У сплавов, содержащих более 20% цинка, существует недостаток — склонность к растрескиванию при условиях хранения с повышенной влажностью. Присутствие аммиака и сернистых газов усиливает этот эффект. Для устранения этого недостатка применяется низкотемпературный отжиг после технологической деформации. Упрочнение латуней производят при помощи деформационного наклёпа. Исключением является сплав ЛАНКМц 75-2-2,5-0,5-0,5, для упрочнения которого применяют закалку и старение.

Фазовый состав сплава является важной особенностью простых латуней. Если в сплаве содержится до 39% цинка, то он представляет собой однофазный твёрдый раствор ( а-фаза), а при содержании цинка более 39% образуется вторая фаза ( b-фаза). Этот сплав отличается твёрдостью и хрупкостью, отсюда следует, что двухфазные сплавы по сравнению с однофазными более прочные, но менее пластичные.

Многокомпонентными латунями называют сплавы, дополнительно легированные другими элементами помимо цинка. Они имеют названия по легирующим добавкам: свинцовая, алюминиевая и т.д.

Маркировки у простых и многокомпонентных латуней различаются. Маркировка простых латуней содержит букву Л и цифру, которая говорит о процентном содержании меди.

Маркировка многокомпонентной латуни тоже начинается с буквы Л, затем идут начальные буквы названий легирующих элементов, указание содержания меди в процентном соотношении и через тире уже процентное содержание легирующих компонентов.

Латуни используются для изготовления мелких деталей, так как эти сплавы хорошо формуются и обрабатываются, а также обладают текучестью и поддаются пластическим деформациям.

Латуни легко сваривать и паять. Исключение составляют свинцовые латуни.

Медно — цинковые сплавы могут обрабатываться двумя способами и в зависимости от технологической обработки делятся на литейные и деформируемые. Литейные латуни предназначаются для производства фасонных отливок, а деформируемые — для изготовления прутков, проволоки, лент, труб, листов и полос.

Благодаря наличию в сплавах дополнительных легирующих элементов латунь приобретает специфические свойства. Для повышения коррозионной устойчивости в сплав добавляются никель, олово, и алюминий. А марганец повышает жаростойкость латуни. С помощью кремния улучшаются антикоррозионные свойства, прочность и антифрикционные качества. Для улучшения обрабатываемости латуни на автоматических станках добавляют свинец. Чтобы в агрессивных пресных водах из латуни не вымывался цинк, добавляют мышьяк.

В зависимости от состояния материала латунный прокат подразделяют на мягкий, полутвёрдый, твёрдый и особо твёрдый. От того, какой марки сплав и от назначения проката зависит состояние материала. Латунный прокат выпускают в виде труб, проволоки, лент, полос и листов.

Латунь ЛС59-1

Означает: латунь свинцовистая, содержащая 57-60% Cu и 0,8-1,5% Pb.

Бронзы — сплавы меди с оловом — маркируют буквами Бр, за которыми следуют буквы и цифры, показывающие соответственно легирующие элементы и их процентное содержание. Например, Бр ОЦС8-4-3 содержит 8% Sn, 4% Zn и 3% Pb.

К магниевым деформируемым сплавам относятся сплавы MA1, MA5, МА11 и другие (ГОСТ 19657-74).

Характеристики латуни ЛС59-1

Многокомпонентный сплав ЛС59 1, состав которого регламентируется ГОСТ 15527, содержит до 60% меди, далее идет цинк и другие компоненты. Сплав ЛС59 1 по составу:

  • медь (Pb) – порядка 57-60%;
  • цинк (Zn) – около 37,35-42,2%;
  • железо (Fe) – до 0,5%;
  • свинец (Pb) – порядка 0,8-1,9%;
  • фосфор (P) – до 0,01%;
  • сурьма (Sb) – не более 0,005%;
  • висмут (Bi) – не более 0,003%;
  • различные примеси – не более 0,05%.

Материал отличает невысокая стоимость, повышенная твердость. Он может обрабатываться давлением, но благодаря легированию свинцом является автоматным сплавом, так как отлично обрабатывается на резательных станках, образуя мелкую стружку.

Основные характеристики

Латунь ЛС59 1 по свойствам обладает рядом преимуществ. Антифрикционные качества позволяют использовать ее в качестве направляющих для станков либо подшипников скольжения. Сплав отличает антикоррозийная стойкость неплохая тепло- и электропроводность, стойкость к истиранию. К основным физическим свойствам латуни ЛС59 1 относятся:

  • t плавления 900°C;
  • t горячей обработки порядка 780-820°C;
  • t отжига при 600-650°C.

Как и другие многокомпонентные латуни, ЛС59-1 является хрупким материалом. При повышенном давлении изделия из данного сплава с надрезами склонны к надломам, поэтому в несущих конструкциях не применяются. Устойчивость к коррозии латуни не является абсолютной. Она плохо проявляется при контактах с некоторыми металлами, кислотами, сероводородом и хлоридами, рудными водами, при высокой влажности в сочетании с давлением.

Импортные аналоги материала

Альтернативой сплаву являются несколько материалов зарубежного производства:

  • США – марки C37000 или C38000;
  • ЕС – сплавы CuZn38Pb1 или CW607N (стандарт EN);
  • Япония – C3710 (стандарт JIS);
  • Германия – сплавы 2.0402, CuZn38Pb1.5 или CuZn40Pb2 (DIN или WNr);
  • Англия – CZ129 (стандарт BS);
  • Польша – CuZn38Pb1.5 (стандарт PN);
  • Австрия – CuZn38Pb1 (стандарт ONORM);
  • Чехия – 423222 (стандарт CSN).

Практическое применение

Из латуни массово производятся заготовки, детали станков (шестерни, крепежи, втулки, колеса с зубьями), конструкционные элементы. Наиболее востребованным является металлопрокат:

  • латунный шестигранник ЛС59 1;
  • профили, круги, листовые изделия;
  • пруток латунный ЛС59-1;
  • нагартованные листы;
  • прессованные трубы (ГОСТ 494);
  • проволока (ГОСТ 1066) различных сечений.

Прокат из ЛС59-1 отличается прочностью, износоустойчивостью и долговечностью. Его легко обрабатывать резанием, выгодно производить стойкие к деформациям детали и элементы конструкций с антифрикционными и другими свойствами.

Технологии производства, состав и структура сплава латуни

Металлы и сплавы – в буквальном смысле слова основа человеческой цивилизации. Чистые металлы не так уж часто применяются в народном хозяйстве, а вот сплавы используются повсеместно. Это не удивительно, так как сплав объединяет в себе свойства нескольких веществ в самой лучшей пропорции. Данная статья рассказывает о производстве и обработке расплава латуни, подготовке материала, составе, свойствах и применении материала.

Структура и химический состав латуни

Структура и хим. состав латуни — вопрос весьма важный. Латунь – двух- или многокомпонентный твердый раствор – сплав, на основе меди и цинка. Известна латунь чрезвычайно давно, еще со временем Древнего Рима, и используется до сих пор. Свойства ее зависят от количественного состава.

Традиционный состав латуни – 70% меди и 30% цинка. Цинк повышает механические и технологические качества сплава, и при этом удешевляет его, поскольку является металлом более доступным по стоимости. На практике применение растворов с долей цинка большей чем 50% встречается редко.

Маркируется сплав в зависимости от состава. Обозначается латунь буквой «Л», затем следует цифра, указывающая на долю меди – 70, например. Если сплав легировался, то все добавки указываются по уменьшению их доли, а затем указывается и состав. Например, ЛАЖ60-1-1 означает, что в латуни 60% меди, и что сплав легирован алюминием – 1% , и железом – 1%.

О том, как горит латунь, и как происходит плавка материала дома, расскажет данный видеоролик:

Классификации по доле цинка

Классифицируют составы по доле цинка:

  • если его содержание составляет 5–20%, латунь называют красной – томпак;
  • если доля цинка колеблется в диапазоне 20–36%, сплав носит название желтая латунь;
  • сплав с долей цинка в 48–50% называют техническим.

При производстве латуни более 50% цинка получают из переработки вторичного сырья, поэтому сплав можно отнести к довольно экологичной продукции.

Разделение по качеству дополнительных ингредиентов

Сплавы разделяют и по количеству, и качеству дополнительных ингредиентов.

Двухкомпонентные

Двухкомпонентные включают в себя только медь и цинк. Здесь на свойства сплава сильно влияет фазовый состав. Медь способна растворить не более 39% цинка. Причем при увеличении температуры растворимость уменьшается, образуется при этом только однофазный раствор – α-фаза. Такие сплавы называют α-латунями, они отличаются высокой пластичностью и достаточно прочны, если доля цинка достигает 30%.

При увеличении доли цинка часть металла уже не растворяется и формируется двухфазный раствор – α+β’-латунь. β’– фаза более твердая, но и более хрупкая, поэтому такой сплав прочнее, но пластичность теряет.

Эта особенность обуславливает и не совсем обычный метод обработки. Так, для холодной обработки – фигурные профили, проволока, используется только α-латунь, поскольку ее пластичность высока при низкой температуре, а в температурном диапазоне от +300 до +700 С резко падает, так что при нагреве деформировать латунь бесполезно. А вот α+β’-растворы обрабатывают именно при высокой температуре.

Многокомпонентные

Многокомпонентные в качестве добавок могут содержать:

  • никель – увеличивает коррозийную стойкость;
  • кремний – уменьшает прочность, но совместно со свинцом придает антифрикционные свойства;
  • свинец – не более 4%, уменьшает прочность, но облегчает механическую обработку. Такие латуни часто называют автоматными;
  • железо – уменьшает рост зерен, что улучшает механические свойства сплава;
  • олово – не больше, чем доля цинка. Иначе сплав превращается в одну из разновидностей бронзы. Олово придает сплаву стойкость к действию морской воды, за что такая латунь и получила название морской;
  • марганец – увеличивает стойкость к коррозии, способствует прочности.

Далее мы рассмотрим технологии и оборудование для литья латуни, формы, температуру и другие важные нюансы производства латуни в России.

Производство металла

Поскольку основным компонентом латуни является медь, то материал относят к медным сплавам. Схема производства достаточно проста. Однако с технологической точки зрения процесс оказывается сложным, поскольку требует очень четкого соблюдения температурных режимов и обработки сырья и заготовки.

В общем виде получение сплава выглядит так:

  • расплавление меди в специальных тиглях;
  • введение цинка;
  • введение дополнительных компонентов – железа, никеля;
  • разливка в формы;
  • закалка – штампованием или вытягиваем.

Ниже дано видео о плавке латуни в домашних условиях.

В видео ниже рассказывается, как произвести и расплавить латунь в домашних условиях:

Технологии

Производство латуни следует начать с получения меди из медной руды. На деле это сложное полиметаллическое сырье, в котором доля меди как раз невелика. Главными компонентами являются пустая руда, железо и медь, и первый этап получения латуни сводится к тому, чтобы отделить медь от других составляющих.

Получение сырья

Процесс это исключительно сложный, так как его целью является перевод сырья из единой многокомпонентной смеси в гетерогенную систему, состоящую из нескольких фаз с разным составом и разными свойствами. Только после этого фазы можно отделить друг от друга и получить пригодные для дальнейшего использования составы. Применяют для этого самые разные методики: в некоторых случаях извлекаемая фаза дополнительно обогащается «главным» металлом, в других, наоборот – обедняется, в третьих прибегают к механическим методам отделения, когда фазы, например, отличаются растворимостью и так далее.

Чаще всего используют следующие два способа.

  • Пирометаллургическая технология предполагает переработку медной руды с последующим рафинированием черновой меди. Включает плавку, конвертирование медного штейна, огневое рафинирование – по сути, очистка от крупных примесей, и электролитическое. Последнее позволяет не только провести глубокую очистку меди, но и извлечь какие-либо сопутствующие компоненты, если они представляют ценность.
  • Гидрометаллургический метод применяется при использовании бедной медной руды. Суть его сводится к выщелачиванию – воздействию серной кислоты, сернокислого железа. Для этого руду измельчают и растворяют в растворителях, а затем добывают медь либо методом цементации – осаждению чистой меди на железе, для чего используют обычные обрезки листа и проволоки, либо электролизом.

Получение цинка тоже имеет свои особенности, но, в общем, является более простым процессом.

О том, можно ли сварить латунь в домашних условиях и как ее производят на заводе, расскажем ниже.

Метод получения сплава

Выплавка латуни зависит от состава сплава. Здесь необходимо учитывать и разную температуру кипения металлов, и разную способность к окислению.

  • Плавка с чистым металлом – при использовании оборотных металлов шихта может загружаться в любом порядке. Если же в шихте наличествует чистый металл, то сначала расплавляют медь, а потом оборотные металлы. Цинк и свинец, если он есть, вводят в расплав в последнюю очередь, предварительно, нагретыми до 100–120 С. Плавка производится под слоем древесного угля, который загружается с первой порцией шихты.
  • Плавка кремнистой латуни – такой состав склонен поглощать восстановительные газы, поэтому здесь древесный уголь не применяется. Плавку проводят под покровным флюсом – стеклом или бурой, чтобы предупредить взаимодействие с кислородом. Первой в печь загружают медь, затем отходы и меднокремнистую лигатуру. Цинк загружают в расплав последним, после того как будет удален шлак.
  • Плавка марганцовой латуни – проводится под древесным углем или флюсом из стекла. В этом случае последним вводится марганец вместе с лигатурами, после того как расплавляются все остальные ингредиенты.

Изготовление листа

Обычная форма выпуска латуни – листы и проволока. В общем виде процесс происходит таким образом.

  1. Слитки из плавильного цеха попадают в прокатный, где прогреваются в печи до температуры деформации –790–830 С.
  2. На стане слитки деформируются до размеров и толщины заготовки.
  3. Заготовка в виде рулона поступает на сварку, а затем подвергается двухстороннему фрезерованию.
  4. Затем полуфабрикат возвращается в прокатный цех, где на трехклетьевом стане прокатки его прокатывают до получения заданной толщины листа.
  5. Готовую полосу разрезают на мерные длины.
  6. Листы отжигаются в камерных печах, а затем протравливаются в травильных ванных.
  7. Материал вновь деформируют до конечной толщины и снова протравливают.

Про оборудование для литья латуни на заводе по ее изготовлению читайте ниже.

Необходимое оборудование и сырье

Так как медь – металл востребованный, то на производстве реализуются методы извлечения меди как из богатых, так и очень бедных руд. Так что сырьем может выступать практически любая руда, содержащая хоть какую-то долю металла.

Получение латуни – процесс многоэтапный и технологически сложный. Так что оборудование здесь включает как новейшие технологические линии, так и самые традиционные литейные инструменты.

  • Для плавки латуни лучшим вариантом является индукционная канальная печь или тигельная электросопротивления. Это оборудование потребляет минимальное количество электроэнергии из расчета получения 1 кг сплава и позволяет добиться минимального перегрева металлов. Худшим выбором являются электродуговые печи.
  • Для прогрева слитков перед деформацией используют методическую печь – здесь возможен прогрев от 650 до 1200 С.
  • Стан горячей прокатки – рабочим модулем является рабочая клеть, в которой и осуществляется горячая прокатка. Оборудование можно использовать и для холодной прокатки листов и полос.
  • Линия сварки – оборудование зависит от параметров заготовок и готовой продукции.
  • Фрезеровочный стан – для двухстороннего фрезерования сварной полосы.
  • Стан холодной прокатки – как правило, трехклетьевой. Для его обслуживания необходимы также тельфер – подает рулоны в стан, накопительный рольганг – с его помощью комплектуют партию из полос одной марки, и входной участок – разматыватель, отгибатель, правильная машина и так далее.

Кроме того, линия должна включать оборудование – от тележки до погрузочного крана, которое обеспечивает перемещение слитков, заготовок, рулонов и листов между технологическими узлами.

На стадии получения сплавов понадобится и механический инструмент:

  • колокольчик – приспособление для очистки и дегазации сплавов, прекрасно подходит для ввода рафинирующих флюсов;
  • шлаковик – инструмент для удаления шлака с поверхности сплава;
  • разливочная ложка;
  • двуручный ковш – приспособление для разливки цветных сплавов.

Производство латуни, а, вернее говоря, листов и проволоки, необходимых для изготовления готовой продукции – процесс технологически сложный и трудоемкий. Получить сплав, соответствующие требованиям ГОСТ, можно лишь на крупных предприятиях цветной металлургии.

В видео ниже представлено литье латуни в форму: