Металлургия и металлообработка — основа существования и развития человеческой цивилизации, поскольку именно начало добычи и применения металлов в повседневной жизни стало причиной эволюции общества от каменного века к более развитым формам. Особое место в металлургии занимает создание сплавов, доказательством чего является бронза, которая стала основой для возникновения понятия «бронзовый век». Сплав — смесь нескольких химических элементов, которые придают конечному продукту определённые свойства. Существует огромное количество разнообразных сплавов и способов их создания. Особое значение в этом списке занимает сплав цинка и меди, который также называется латунь.
История появления и применения
Латунь известна с начала новой эры и впервые была получена в Римской империи, но также применялась в Индии и Китае. Позже в Европе был утерян способ выплавки цинка, потому долгое время металл завозился с Азии. Добыча цинка в Европе возобновилась с 16 века, а выплавка латуни — с 19 века. Благодаря археологическим раскопкам известно, что латунь широко использовалась для изготовления ювелирных изделий, поскольку она имеет характерный жёлтый цвет золота и носит название «поддельное золото». С развитием металлургии сплав расширил свою сферу применения, что было обеспечено регулированием характеристик металла разнообразным соотношением его компонентов.
Свойства сплава меди и цинка
Существует несколько видов латуни, для которых характерны как общие свойства, так и индивидуальные. Основные характеристики:
- плотность металла — от 8,2 до 8,7 т/м3;
- теплоёмкость — 380 Дж/(кг*К);
- электрическое сопротивление — от 0,025 до 0,108 Ом*кв. мм/м;
- температура плавления — от 870 до 990 градусов.
Оба основных элемента имеют относительно высокую плотность. Соответственно, их соединение характеризуется высокой массой. Латунь легко обрабатывается дуговой сваркой, но не поддастся газовой. Быстро окисляется, потому при необходимости метал покрывается лаками или подвергается полировке. Цинк обеспечивает прочность и пластичность. Последние могут регулироваться содержанием цинка.
Определённые свойства придаются легирующими присадками, которые изменяют состав латуни и позволяют регулировать её характеристики в широких пределах. Особенностью присадок является отсутствие изменения удельного веса сплава. Добавка магния увеличивает прочность и антикоррозионные качества. Никель уменьшает окисление, а свинец улучшает пластичность. Если добавить кремний без других присадок, то повысится пластичность и прочность. Существует множество комбинаций соотношения цинка, меди и присадок, которые обеспечивают необходимые характеристики.
Классификация и маркировка латуни
Содержание цинка в металле может варьироваться от 5 до 45 процентов. При содержании цинка до 20 процентов латунь называют красной или томпак, а выше 20% - жёлтой. Сплав, содержащий только цинк и медь, является двухкомпонентным, а содержащий присадки — многокомпонентным. Согласно сфер применения, латунь можно разделить на литейные, деформируемые, автоматные.
Относительно состава металла производится его маркировка по стандартам ГОСТ. Латунь по квалификации обозначается буквой «Л», затем идут обозначения присадок с цифрами, которые указывают процент меди и добавок. Например, ЛO70−1, где 70% - это медь, 1% - олово и соответственно не указан цинк, которого — 29%. Литейные сплавы имеют другую маркировку: количественное содержание указывается после буквы, а вместо меди указан цинк. Для примера переделана маркировка вышеуказанного сплава — ЛЦ29О1.
Сферы использования сплавов
Ежегодная выплавка сплава составляет более двух миллионов тонн, при этом половина изготавливается из вторсырья. В зависимости от сферы применения латунь делится на:
деформируемые — сплавы с содержанием цинка менее 10%, что обеспечивает пластичность, обработку давлением, устойчивость к коррозии и низкий уровень трения с другими металлами. Характерен внешний вид «под золото»;- литейные — сплавы с содержанием цинка от 20 до 45 процентов. Используются для литья труб, проводов, уголков и других изделий, которые будут подвергается агрессивным воздействиям. Характерны пластичность, прочность и устойчивость;
- автоматные, содержащие свинец, что обеспечивает автоматическую обработку на станках изделий из латуни.
Штамповка деформируемых изделий широко применяется в судостроении, машиностроении, авиации, а также — декоре и изготовлении предметов культуры. Литейное производство обеспечивает километры проката ежегодно, а автоматное — шурупы, боты, гайки и прочее. Изготовление ювелирных изделий из латуни известно с античности. Латунь применяется во всех сферах жизнедеятельности общества, и в ближайшем будущем отказаться от неё невозможно.
