Латунь как пишется в химии

Brass is an alloy of copper (Cu) and zinc (Zn), in proportions which can be varied to achieve different mechanical, electrical, and chemical properties.^[1] It is a substitutional alloy: atoms of the two constituents may replace each other within the same crystal structure.

Brass is similar to bronze, another copper alloy, that uses tin instead of zinc.^[2] Both bronze and brass may include small proportions of a range of other elements including arsenic (As), lead (Pb), phosphorus (P), aluminium (Al), manganese (Mn), and silicon (Si). Historically, the distinction between the two alloys has been less consistent and clear,^[3] and modern practice in museums and archaeology increasingly avoids both terms for historical objects in favor of the more general «copper alloy».^[4]

Brass has long been a popular material for decoration due to its bright, gold-like appearance; being used for drawer pulls and doorknobs. It has also been widely used to make utensils because of its low melting point, high workability (both with hand tools and with modern turning and milling machines), durability, and electrical and thermal conductivity.

Brass is still commonly used in applications where corrosion resistance and low friction are required, such as locks, hinges, gears, bearings, ammunition casings, zippers, plumbing, hose couplings, valves, and electrical plugs and sockets. It is used extensively for musical instruments such as horns and bells. The composition of brass, generally 66% copper and 34% zinc, makes it a favorable substitute for copper in costume jewelry and fashion jewelry, as it exhibits greater resistance to corrosion. Brass is not suitable for such items as boat propellers because the zinc reacts with minerals in salt water, leaving porous copper behind. The tin in bronze will not react with these minerals.

Brass is often used in situations in which it is important that sparks not be struck, such as in fittings and tools used near flammable or explosive materials.^[5]

Properties[edit]

Brass is more malleable than bronze or zinc. The relatively low melting point of brass (900 to 940 °C, 1,650 to 1,720 °F, depending on composition) and its flow characteristics make it a relatively easy material to cast. By varying the proportions of copper and zinc, the properties of the brass can be changed, allowing hard and soft brasses. The density of brass is 8.4 to 8.73 g/cm³ (0.303 to 0.315 lb/cu in).^[6]

Today, almost 90% of all brass alloys are recycled.^[7] Because brass is not ferromagnetic, ferrous scrap can be separated from it by passing the scrap near a powerful magnet. Brass scrap is melted and recast into billets that are extruded into the desired form and size. The general softness of brass means that it can often be machined without the use of cutting fluid, though there are exceptions to this.^[8]

Aluminium makes brass stronger and more corrosion-resistant. Aluminium also causes a highly beneficial hard layer of aluminium oxide (Al₂O₃) to be formed on the surface that is thin, transparent, and self-healing. Tin has a similar effect and finds its use especially in seawater applications (naval brasses). Combinations of iron, aluminium, silicon, and manganese make brass wear- and tear-resistant.^[9] The addition of as little as 1% iron to a brass alloy will result in an alloy with a noticeable magnetic attraction.^[10]

Brass will corrode in the presence of moisture, chlorides, acetates, ammonia, and certain acids. This often happens when the copper reacts with sulfur to form a brown and eventually black surface layer of copper sulfide which, if regularly exposed to slightly acidic water such as urban rainwater, can then oxidize in air to form a patina of green-blue copper carbonate. Depending on how the patina layer was formed, it may protect the underlying brass from further damage.^[11]

Although copper and zinc have a large difference in electrical potential, the resulting brass alloy does not experience internalized galvanic corrosion because of the absence of a corrosive environment within the mixture. However, if brass is placed in contact with a more noble metal such as silver or gold in such an environment, the brass will corrode galvanically; conversely, if brass is in contact with a less-noble metal such as zinc or iron, the less noble metal will corrode and the brass will be protected.

Lead content[edit]

To enhance the machinability of brass, lead is often added in concentrations of about 2%. Since lead has a lower melting point than the other constituents of the brass, it tends to migrate towards the grain boundaries in the form of globules as it cools from casting. The pattern the globules form on the surface of the brass increases the available lead surface area which, in turn, affects the degree of leaching. In addition, cutting operations can smear the lead globules over the surface. These effects can lead to significant lead leaching from brasses of comparatively low lead content.^[12]

In October 1999, the California State Attorney General sued 13 key manufacturers and distributors over lead content. In laboratory tests, state researchers found the average brass key, new or old, exceeded the California Proposition 65 limits by an average factor of 19, assuming handling twice a day.^[13] In April 2001 manufacturers agreed to reduce lead content to 1.5%, or face a requirement to warn consumers about lead content. Keys plated with other metals are not affected by the settlement, and may continue to use brass alloys with a higher percentage of lead content.^[14][15]

Also in California, lead-free materials must be used for «each component that comes into contact with the wetted surface of pipes and pipe fittings, plumbing fittings and fixtures». On 1 January 2010, the maximum amount of lead in «lead-free brass» in California was reduced from 4% to 0.25% lead.^[16][17]

Corrosion-resistant brass for harsh environments[edit]

Dezincification-resistant (DZR or DR) brasses, sometimes referred to as CR (corrosion resistant) brasses, are used where there is a large corrosion risk and where normal brasses do not meet the requirements. Applications with high water temperatures, chlorides present or deviating water qualities (soft water) play a role. DZR-brass is excellent in water boiler systems. This brass alloy must be produced with great care, with special attention placed on a balanced composition and proper production temperatures and parameters to avoid long-term failures.^[18][19]

An example of DZR brass is the C352 brass, with about 30% zinc, 61–63% copper, 1.7–2.8% lead, and 0.02–0.15% arsenic. The lead and arsenic significantly suppress the zinc loss.^[20]

«Red brasses», a family of alloys with high copper proportion and generally less than 15% zinc, are more resistant to zinc loss. One of the metals called «red brass» is 85% copper, 5% tin, 5% lead, and 5% zinc. Copper alloy C23000, which is also known as «red brass», contains 84–86% copper, 0.05% each iron and lead, with the balance being zinc.^[21]

Another such material is gunmetal, from the family of red brasses. Gunmetal alloys contain roughly 88% copper, 8-10% tin, and 2-4% zinc. Lead can be added for ease of machining or for bearing alloys.^[22]

«Naval brass», for use in seawater, contains 40% zinc but also 1% tin. The tin addition suppresses zinc leaching.^[23]

The NSF International requires brasses with more than 15% zinc, used in piping and plumbing fittings, to be dezincification-resistant.^[24]

Use in musical instruments[edit]

The high malleability and workability, relatively good resistance to corrosion, and traditionally attributed acoustic properties of brass, have made it the usual metal of choice for construction of musical instruments whose acoustic resonators consist of long, relatively narrow tubing, often folded or coiled for compactness; silver and its alloys, and even gold, have been used for the same reasons, but brass is the most economical choice. Collectively known as brass instruments, these include the trombone, tuba, trumpet, cornet, flugelhorn, baritone horn, euphonium, tenor horn, and French horn, and many other «horns», many in variously-sized families, such as the saxhorns.

Other wind instruments may be constructed of brass or other metals, and indeed most modern student-model flutes and piccolos are made of some variety of brass, usually a cupronickel alloy similar to nickel silver (also known as German silver). Clarinets, especially low clarinets such as the contrabass and subcontrabass, are sometimes made of metal because of limited supplies of the dense, fine-grained tropical hardwoods traditionally preferred for smaller woodwinds. For the same reason, some low clarinets, bassoons and contrabassoons feature a hybrid construction, with long, straight sections of wood, and curved joints, neck, and/or bell of metal. The use of metal also avoids the risks of exposing wooden instruments to changes in temperature or humidity, which can cause sudden cracking. Even though the saxophones and sarrusophones are classified as woodwind instruments, they are normally made of brass for similar reasons, and because their wide, conical bores and thin-walled bodies are more easily and efficiently made by forming sheet metal than by machining wood.

The keywork of most modern woodwinds, including wooden-bodied instruments, is also usually made of an alloy such as nickel silver. Such alloys are stiffer and more durable than the brass used to construct the instrument bodies, but still workable with simple hand tools—a boon to quick repairs. The mouthpieces of both brass instruments and, less commonly, woodwind instruments are often made of brass among other metals as well.

Next to the brass instruments, the most notable use of brass in music is in various percussion instruments, most notably cymbals, gongs, and orchestral (tubular) bells (large «church» bells are normally made of bronze). Small handbells and «jingle bells» are also commonly made of brass.

The harmonica is a free reed aerophone, also often made from brass. In organ pipes of the reed family, brass strips (called tongues) are used as the reeds, which beat against the shallot (or beat «through» the shallot in the case of a «free» reed). Although not part of the brass section, snare drums are also sometimes made of brass. Some parts on electric guitars are also made from brass, especially inertia blocks on tremolo systems for its tonal properties, and for string nuts and saddles for both tonal properties and its low friction.^[25]

Germicidal and antimicrobial applications[edit]

The bactericidal properties of brass have been observed for centuries, particularly in marine environments where it prevents biofouling. Depending upon the type and concentration of pathogens and the medium they are in, brass kills these microorganisms within a few minutes to hours of contact.^[26][27][28]

A large number of independent studies^{[26][27][28][29][30][31][32]} confirm this antimicrobial effect, even against antibiotic-resistant bacteria such as MRSA and VRSA. The mechanisms of antimicrobial action by copper and its alloys, including brass, are a subject of intense and ongoing investigation.^[27][33][34]

Season cracking[edit]

Brass is susceptible to stress corrosion cracking,^[35] especially from ammonia or substances containing or releasing ammonia. The problem is sometimes known as season cracking after it was first discovered in brass cartridges used for rifle ammunition during the 1920s in the British Indian Army. The problem was caused by high residual stresses from cold forming of the cases during manufacture, together with chemical attack from traces of ammonia in the atmosphere. The cartridges were stored in stables and the ammonia concentration rose during the hot summer months, thus initiating brittle cracks. The problem was resolved by annealing the cases, and storing the cartridges elsewhere.

Types[edit]

Class	Proportion by weight (%)	Notes
Copper	Zinc
Alpha brasses	> 65	< 35	Alpha brasses are malleable, can be worked cold, and are used in pressing, forging, or similar applications. They contain only one phase, with face-centered cubic crystal structure. With their high proportion of copper, these brasses have a more golden hue than others. The alpha phase is a substitution solid solution of zinc in copper. It is close in properties to copper, tough, strong, and somewhat difficult to machine. Best formability is with 32% of zinc. Corrosion-resistant red brasses, with 15% of zinc or less, belong here.
Alpha-beta brasses	55–65	35–45	Also called duplex brasses, these are suited for hot working. They contain both α and β’ phases; the β’-phase is ordered body-centered cubic, with zinc atoms in the center of the cubes, and is harder and stronger than α. Alpha-beta brasses are usually worked hot. The higher proportion of zinc means these brasses are brighter than alpha brasses. At 45% of zinc the alloy has the highest strength.
Beta brasses[citation needed]	50–55	45–50	Beta brasses can only be worked hot, and are harder, stronger, and suitable for casting. The high zinc-low copper content means these are some of the brightest and least-golden of the common brasses.
Gamma brasses	33–39	61–67	There are also Ag-Zn and Au-Zn gamma brasses, Ag 30–50%, Au 41%.[36] The gamma phase is a cubic-lattice intermetallic compound, Cu5Zn8.
White brass	< 50	> 50	These are too brittle for general use. The term may also refer to certain types of nickel silver alloys as well as Cu-Zn-Sn alloys with high proportions (typically 40%+) of tin and/or zinc, as well as predominantly zinc casting alloys with copper additives. These have virtually no yellow coloring at all, and instead have a much more silvery appearance.

Other phases than α, β and γ are ε, a hexagonal intermetallic CuZn₃, and η, a solid solution of copper in zinc.

Brass alloys

Alloy name	Proportion by weight (%)	Other	Notes
Copper	Zinc	Tin	Lead
Abyssinian gold	90	10
Admiralty brass	69	30	1			Tin inhibits loss of zinc in many environments.
Aich’s alloy	60.66	36.58	1.02		1.74% iron	Designed for use in marine service owing to its corrosion resistance, hardness and toughness. A characteristic application is to the protection of ships’ bottoms, but more modern methods of cathodic protection have rendered its use less common. Its appearance resembles that of gold.[37]
Aluminium brass	77.5	20.5			2% aluminium	Aluminium improves corrosion resistance. It is used for heat exchanger and condenser tubes.[38]
Arsenical brass					Arsenic; frequently aluminium	Used for boiler fireboxes.
Cartridge brass (C260)	70	30	—	≤ 0.07[39]		Good cold working properties. Used for ammunition cases, plumbing, and hardware.
Common brass	63	37				Also called rivet brass. Cheap and standard for cold working.
DZR brass					Arsenic	Dezincification resistant brass with a small percentage of arsenic.
Delta metal	55	41–43			1–3% iron with the balance consisting of various other metals.	The proportions used make the material harder and suitable for valves and bearings.
Free machining brass (C360)	61.5	35.5		2.5–3.7	0.35% iron	Also called 360 or C360 brass. High machinability.[39]
Gilding metal	95	5				Softest type of brass commonly available. Gilding metal is typically used for ammunition bullet «jackets»; e.g., full metal jacket bullets. Almost red in color.
High brass	65	35				Has a high tensile strength and is used for springs, screws, and rivets.
Leaded brass				> 0		An alpha-beta brass with an addition of lead for improved machinability.
Lead-free brass				< 0.25		Defined by California Assembly Bill AB 1953 contains «not more than 0.25 percent lead content».[16] Prior upper limit was 4%.
Low brass	80	20				Light golden color, very ductile; used for flexible metal hoses and metal bellows.
Manganese brass	77	12			7% manganese, 4% nickel	Used as cladding for United States golden dollar coins.[40] Other manganese brass alloy compositions exist.
Muntz metal	60	40			Traces of iron	Used as a lining on boats.
Naval brass	59	40	1			Similar to admiralty brass. Also known as Tobin bronze.[41]
Nickel brass	70–76	20–24.5			4–5.5% nickel	The outer ring of the bi-metallic one pound and two pound sterling coins and the one euro coin, plus the center part of the two euro coin. Formerly used for the round one pound coin.
Nordic gold	89	5	1		5% aluminum	Used in 10, 20, and 50 cents euro coins.
Orichalcum	75-80	15-20		Trace	Trace amounts of nickel and iron	Determined from 39 ingots recovered from an ancient shipwreck in Gela, Sicily.
Pinchbeck	89% or 93%	11% or 7%				Invented in the early 18th century by Christopher Pinchbeck. Resembles gold to a point where people can buy the metal as budget gold «effect» jewelry.
Prince’s metal	75	25				A type of alpha brass. Due to its yellow color, it is used as an imitation of gold.[42] Also called Prince Rupert’s metal, the alloy was named after Prince Rupert of the Rhine.
Red brass, Rose brass (C230)	85	5	5	5		Both an American term for the copper-zinc-tin alloy known as gunmetal, and an alloy which is considered both a brass and a bronze.[43][44] Red brass is also an alternative name for copper alloy C23000, which is composed of 14–16% zinc, a minimum 0.05% iron and minimum 0.07% lead content,[39] and the remainder copper.[45] It may also refer to ounce metal, another copper-zinc-tin alloy.
Rich low brass, Tombac		5–20				Often used in jewelry applications.
Silicon tombac	80	16			4% silicon	Used as an alternative for investment cast steel parts.
Tonval brass				> 0		Also called CW617N or CZ122 or OT58. It is not recommended for sea water use, being susceptible to dezincification.[46][47]
Yellow brass	67	33				An American term for 33% zinc brass.

History[edit]

Although forms of brass have been in use since prehistory,^[48] its true nature as a copper-zinc alloy was not understood until the post-medieval period because the zinc vapor which reacted with copper to make brass was not recognized as a metal.^[49] The King James Bible makes many references to «brass»^[50] to translate «nechosheth» (bronze or copper) from Hebrew to English. The earliest brasses may have been natural alloys made by smelting zinc-rich copper ores.^[51] By the Roman period brass was being deliberately produced from metallic copper and zinc minerals using the cementation process, the product of which was calamine brass, and variations on this method continued until the mid-19th century.^[52] It was eventually replaced by speltering, the direct alloying of copper and zinc metal which was introduced to Europe in the 16th century.^[51]

Brass has sometimes historically been referred to as «yellow copper».^[53][54]

Early copper-zinc alloys[edit]

In West Asia and the Eastern Mediterranean early copper-zinc alloys are now known in small numbers from a number of 3rd millennium BC sites in the Aegean, Iraq, the United Arab Emirates, Kalmykia, Turkmenistan and Georgia and from 2nd millennium BC sites in West India, Uzbekistan, Iran, Syria, Iraq and Canaan.^[55] Isolated examples of copper-zinc alloys are known in China from the 1st century AD, long after bronze was widely used.^[56]

The compositions of these early «brass» objects are highly variable and most have zinc contents of between 5% and 15% wt which is lower than in brass produced by cementation.^[57] These may be «natural alloys» manufactured by smelting zinc rich copper ores in redox conditions. Many have similar tin contents to contemporary bronze artefacts and it is possible that some copper-zinc alloys were accidental and perhaps not even distinguished from copper.^[57] However the large number of copper-zinc alloys now known suggests that at least some were deliberately manufactured and many have zinc contents of more than 12% wt which would have resulted in a distinctive golden color.^[57][58]

By the 8th–7th century BC Assyrian cuneiform tablets mention the exploitation of the «copper of the mountains» and this may refer to «natural» brass.^[59] «Oreikhalkon» (mountain copper),^[60] the Ancient Greek translation of this term, was later adapted to the Latin aurichalcum meaning «golden copper» which became the standard term for brass.^[61] In the 4th century BC Plato knew orichalkos as rare and nearly as valuable as gold^[62] and Pliny describes how aurichalcum had come from Cypriot ore deposits which had been exhausted by the 1st century AD.^[63] X-ray fluorescence analysis of 39 orichalcum ingots recovered from a 2,600-year-old shipwreck off Sicily found them to be an alloy made with 75–80% copper, 15–20% zinc and small percentages of nickel, lead and iron.^[64][65]

Roman world[edit]

During the later part of first millennium BC the use of brass spread across a wide geographical area from Britain^[66] and Spain^[67] in the west to Iran, and India in the east.^[68] This seems to have been encouraged by exports and influence from the Middle East and eastern Mediterranean where deliberate production of brass from metallic copper and zinc ores had been introduced.^[69] The 4th century BC writer Theopompus, quoted by Strabo, describes how heating earth from Andeira in Turkey produced «droplets of false silver», probably metallic zinc, which could be used to turn copper into oreichalkos.^[70] In the 1st century BC the Greek Dioscorides seems to have recognized a link between zinc minerals and brass describing how Cadmia (zinc oxide) was found on the walls of furnaces used to heat either zinc ore or copper and explaining that it can then be used to make brass.^[71]

By the first century BC brass was available in sufficient supply to use as coinage in Phrygia and Bithynia,^[72] and after the Augustan currency reform of 23 BC it was also used to make Roman dupondii and sestertii.^[73] The uniform use of brass for coinage and military equipment across the Roman world may indicate a degree of state involvement in the industry,^[74][75] and brass even seems to have been deliberately boycotted by Jewish communities in Palestine because of its association with Roman authority.^[76]

Brass was produced by the cementation process where copper and zinc ore are heated together until zinc vapor is produced which reacts with the copper. There is good archaeological evidence for this process and crucibles used to produce brass by cementation have been found on Roman period sites including Xanten^[77] and Nidda^[78] in Germany, Lyon in France^[79] and at a number of sites in Britain.^[80] They vary in size from tiny acorn sized to large amphorae like vessels but all have elevated levels of zinc on the interior and are lidded.^[79] They show no signs of slag or metal prills suggesting that zinc minerals were heated to produce zinc vapor which reacted with metallic copper in a solid state reaction. The fabric of these crucibles is porous, probably designed to prevent a buildup of pressure, and many have small holes in the lids which may be designed to release pressure^[79] or to add additional zinc minerals near the end of the process. Dioscorides mentioned that zinc minerals were used for both the working and finishing of brass, perhaps suggesting secondary additions.^[81]

Brass made during the early Roman period seems to have varied between 20% and 28% wt zinc.^[81] The high content of zinc in coinage and brass objects declined after the first century AD and it has been suggested that this reflects zinc loss during recycling and thus an interruption in the production of new brass.^[73] However it is now thought this was probably a deliberate change in composition^[82] and overall the use of brass increases over this period making up around 40% of all copper alloys used in the Roman world by the 4th century AD.^[83]

Medieval period[edit]

Little is known about the production of brass during the centuries immediately after the collapse of the Roman Empire. Disruption in the trade of tin for bronze from Western Europe may have contributed to the increasing popularity of brass in the east and by the 6th–7th centuries AD over 90% of copper alloy artefacts from Egypt were made of brass.^[84] However other alloys such as low tin bronze were also used and they vary depending on local cultural attitudes, the purpose of the metal and access to zinc, especially between the Islamic and Byzantine world.^[85] Conversely the use of true brass seems to have declined in Western Europe during this period in favor of gunmetals and other mixed alloys^[86] but by about 1000 brass artefacts are found in Scandinavian graves in Scotland,^[87] brass was being used in the manufacture of coins in Northumbria^[88] and there is archaeological and historical evidence for the production of calamine brass in Germany^[77] and the Low Countries,^[89] areas rich in calamine ore.

These places would remain important centers of brass making throughout the medieval period,^[90] especially Dinant. Brass objects are still collectively known as dinanderie in French. The baptismal font at St Bartholomew’s Church, Liège in modern Belgium (before 1117) is an outstanding masterpiece of Romanesque brass casting, though also often described as bronze. The metal of the early 12th-century Gloucester Candlestick is unusual even by medieval standards in being a mixture of copper, zinc, tin, lead, nickel, iron, antimony and arsenic with an unusually large amount of silver, ranging from 22.5% in the base to 5.76% in the pan below the candle. The proportions of this mixture may suggest that the candlestick was made from a hoard of old coins, probably Late Roman.^[91] Latten is a term for decorative borders and similar objects cut from sheet metal, whether of brass or bronze. Aquamaniles were typically made in brass in both the European and Islamic worlds.

The cementation process continued to be used but literary sources from both Europe and the Islamic world seem to describe variants of a higher temperature liquid process which took place in open-topped crucibles.^[92] Islamic cementation seems to have used zinc oxide known as tutiya or tutty rather than zinc ores for brass-making, resulting in a metal with lower iron impurities.^[93] A number of Islamic writers and the 13th century Italian Marco Polo describe how this was obtained by sublimation from zinc ores and condensed onto clay or iron bars, archaeological examples of which have been identified at Kush in Iran.^[94] It could then be used for brass making or medicinal purposes. In 10th century Yemen al-Hamdani described how spreading al-iglimiya, probably zinc oxide, onto the surface of molten copper produced tutiya vapor which then reacted with the metal.^[95] The 13th century Iranian writer al-Kashani describes a more complex process whereby tutiya was mixed with raisins and gently roasted before being added to the surface of the molten metal. A temporary lid was added at this point presumably to minimize the escape of zinc vapor.^[96]

In Europe a similar liquid process in open-topped crucibles took place which was probably less efficient than the Roman process and the use of the term tutty by Albertus Magnus in the 13th century suggests influence from Islamic technology.^[97] The 12th century German monk Theophilus described how preheated crucibles were one sixth filled with powdered calamine and charcoal then topped up with copper and charcoal before being melted, stirred then filled again. The final product was cast, then again melted with calamine. It has been suggested that this second melting may have taken place at a lower temperature to allow more zinc to be absorbed.^[98] Albertus Magnus noted that the «power» of both calamine and tutty could evaporate and described how the addition of powdered glass could create a film to bind it to the metal.^[99]
German brass making crucibles are known from Dortmund dating to the 10th century AD and from Soest and Schwerte in Westphalia dating to around the 13th century confirm Theophilus’ account, as they are open-topped, although ceramic discs from Soest may have served as loose lids which may have been used to reduce zinc evaporation, and have slag on the interior resulting from a liquid process.^[100]

Africa[edit]

Some of the most famous objects in African art are the lost wax castings of West Africa, mostly from what is now Nigeria, produced first by the Kingdom of Ife and then the Benin Empire. Though normally described as «bronzes», the Benin Bronzes, now mostly in the British Museum and other Western collections, and the large portrait heads such as the Bronze Head from Ife of «heavily leaded zinc-brass» and the Bronze Head of Queen Idia, both also British Museum, are better described as brass, though of variable compositions.^[101] Work in brass or bronze continued to be important in Benin art and other West African traditions such as Akan goldweights, where the metal was regarded as a more valuable material than in Europe.

Renaissance and post-medieval Europe[edit]

The Renaissance saw important changes to both the theory and practice of brassmaking in Europe. By the 15th century there is evidence for the renewed use of lidded cementation crucibles at Zwickau in Germany.^[102] These large crucibles were capable of producing c.20 kg of brass.^[103] There are traces of slag and pieces of metal on the interior. Their irregular composition suggests that this was a lower temperature, not entirely liquid, process.^[104] The crucible lids had small holes which were blocked with clay plugs near the end of the process presumably to maximize zinc absorption in the final stages.^[105] Triangular crucibles were then used to melt the brass for casting.^[106]

16th-century technical writers such as Biringuccio, Ercker and Agricola described a variety of cementation brass making techniques and came closer to understanding the true nature of the process noting that copper became heavier as it changed to brass and that it became more golden as additional calamine was added.^[107] Zinc metal was also becoming more commonplace. By 1513 metallic zinc ingots from India and China were arriving in London and pellets of zinc condensed in furnace flues at the Rammelsberg in Germany were exploited for cementation brass making from around 1550.^[108]

Eventually it was discovered that metallic zinc could be alloyed with copper to make brass, a process known as speltering,^[109] and by 1657 the German chemist Johann Glauber had recognized that calamine was «nothing else but unmeltable zinc» and that zinc was a «half ripe metal».^[110] However some earlier high zinc, low iron brasses such as the 1530 Wightman brass memorial plaque from England may have been made by alloying copper with zinc and include traces of cadmium similar to those found in some zinc ingots from China.^[109]

However, the cementation process was not abandoned, and as late as the early 19th century there are descriptions of solid-state cementation in a domed furnace at around 900–950 °C and lasting up to 10 hours.^[111] The European brass industry continued to flourish into the post medieval period buoyed by innovations such as the 16th century introduction of water powered hammers for the production of wares such as pots.^[112] By 1559 the Germany city of Aachen alone was capable of producing 300,000 cwt of brass per year.^[112] After several false starts during the 16th and 17th centuries the brass industry was also established in England taking advantage of abundant supplies of cheap copper smelted in the new coal fired reverberatory furnace.^[113] In 1723 Bristol brass maker Nehemiah Champion patented the use of granulated copper, produced by pouring molten metal into cold water.^[114] This increased the surface area of the copper helping it react and zinc contents of up to 33% wt were reported using this new technique.^[115]

In 1738 Nehemiah’s son William Champion patented a technique for the first industrial scale distillation of metallic zinc known as distillation per descencum or «the English process».^[116][117] This local zinc was used in speltering and allowed greater control over the zinc content of brass and the production of high-zinc copper alloys which would have been difficult or impossible to produce using cementation, for use in expensive objects such as scientific instruments, clocks, brass buttons and costume jewelry.^[118] However Champion continued to use the cheaper calamine cementation method to produce lower-zinc brass^[118] and the archaeological remains of bee-hive shaped cementation furnaces have been identified at his works at Warmley.^[119] By the mid-to-late 18th century developments in cheaper zinc distillation such as John-Jaques Dony’s horizontal furnaces in Belgium and the reduction of tariffs on zinc^[120] as well as demand for corrosion-resistant high zinc alloys increased the popularity of speltering and as a result cementation was largely abandoned by the mid-19th century.^[121]

See also[edit]

• Brass bed
• Brass rubbing
• List of copper alloys

Citations[edit]

General references[edit]

External links[edit]

• «Brass Homepage». brass.org. Copper Development Association. Archived from the original on 23 January 2009.

Brass is an alloy of copper (Cu) and zinc (Zn), in proportions which can be varied to achieve different mechanical, electrical, and chemical properties.^[1] It is a substitutional alloy: atoms of the two constituents may replace each other within the same crystal structure.

Brass is similar to bronze, another copper alloy, that uses tin instead of zinc.^[2] Both bronze and brass may include small proportions of a range of other elements including arsenic (As), lead (Pb), phosphorus (P), aluminium (Al), manganese (Mn), and silicon (Si). Historically, the distinction between the two alloys has been less consistent and clear,^[3] and modern practice in museums and archaeology increasingly avoids both terms for historical objects in favor of the more general «copper alloy».^[4]

Brass has long been a popular material for decoration due to its bright, gold-like appearance; being used for drawer pulls and doorknobs. It has also been widely used to make utensils because of its low melting point, high workability (both with hand tools and with modern turning and milling machines), durability, and electrical and thermal conductivity.

Brass is still commonly used in applications where corrosion resistance and low friction are required, such as locks, hinges, gears, bearings, ammunition casings, zippers, plumbing, hose couplings, valves, and electrical plugs and sockets. It is used extensively for musical instruments such as horns and bells. The composition of brass, generally 66% copper and 34% zinc, makes it a favorable substitute for copper in costume jewelry and fashion jewelry, as it exhibits greater resistance to corrosion. Brass is not suitable for such items as boat propellers because the zinc reacts with minerals in salt water, leaving porous copper behind. The tin in bronze will not react with these minerals.

Brass is often used in situations in which it is important that sparks not be struck, such as in fittings and tools used near flammable or explosive materials.^[5]

Properties[edit]

Brass is more malleable than bronze or zinc. The relatively low melting point of brass (900 to 940 °C, 1,650 to 1,720 °F, depending on composition) and its flow characteristics make it a relatively easy material to cast. By varying the proportions of copper and zinc, the properties of the brass can be changed, allowing hard and soft brasses. The density of brass is 8.4 to 8.73 g/cm³ (0.303 to 0.315 lb/cu in).^[6]

Today, almost 90% of all brass alloys are recycled.^[7] Because brass is not ferromagnetic, ferrous scrap can be separated from it by passing the scrap near a powerful magnet. Brass scrap is melted and recast into billets that are extruded into the desired form and size. The general softness of brass means that it can often be machined without the use of cutting fluid, though there are exceptions to this.^[8]

Aluminium makes brass stronger and more corrosion-resistant. Aluminium also causes a highly beneficial hard layer of aluminium oxide (Al₂O₃) to be formed on the surface that is thin, transparent, and self-healing. Tin has a similar effect and finds its use especially in seawater applications (naval brasses). Combinations of iron, aluminium, silicon, and manganese make brass wear- and tear-resistant.^[9] The addition of as little as 1% iron to a brass alloy will result in an alloy with a noticeable magnetic attraction.^[10]

Brass will corrode in the presence of moisture, chlorides, acetates, ammonia, and certain acids. This often happens when the copper reacts with sulfur to form a brown and eventually black surface layer of copper sulfide which, if regularly exposed to slightly acidic water such as urban rainwater, can then oxidize in air to form a patina of green-blue copper carbonate. Depending on how the patina layer was formed, it may protect the underlying brass from further damage.^[11]

Although copper and zinc have a large difference in electrical potential, the resulting brass alloy does not experience internalized galvanic corrosion because of the absence of a corrosive environment within the mixture. However, if brass is placed in contact with a more noble metal such as silver or gold in such an environment, the brass will corrode galvanically; conversely, if brass is in contact with a less-noble metal such as zinc or iron, the less noble metal will corrode and the brass will be protected.

Lead content[edit]

To enhance the machinability of brass, lead is often added in concentrations of about 2%. Since lead has a lower melting point than the other constituents of the brass, it tends to migrate towards the grain boundaries in the form of globules as it cools from casting. The pattern the globules form on the surface of the brass increases the available lead surface area which, in turn, affects the degree of leaching. In addition, cutting operations can smear the lead globules over the surface. These effects can lead to significant lead leaching from brasses of comparatively low lead content.^[12]

In October 1999, the California State Attorney General sued 13 key manufacturers and distributors over lead content. In laboratory tests, state researchers found the average brass key, new or old, exceeded the California Proposition 65 limits by an average factor of 19, assuming handling twice a day.^[13] In April 2001 manufacturers agreed to reduce lead content to 1.5%, or face a requirement to warn consumers about lead content. Keys plated with other metals are not affected by the settlement, and may continue to use brass alloys with a higher percentage of lead content.^[14][15]

Also in California, lead-free materials must be used for «each component that comes into contact with the wetted surface of pipes and pipe fittings, plumbing fittings and fixtures». On 1 January 2010, the maximum amount of lead in «lead-free brass» in California was reduced from 4% to 0.25% lead.^[16][17]

Corrosion-resistant brass for harsh environments[edit]

Dezincification-resistant (DZR or DR) brasses, sometimes referred to as CR (corrosion resistant) brasses, are used where there is a large corrosion risk and where normal brasses do not meet the requirements. Applications with high water temperatures, chlorides present or deviating water qualities (soft water) play a role. DZR-brass is excellent in water boiler systems. This brass alloy must be produced with great care, with special attention placed on a balanced composition and proper production temperatures and parameters to avoid long-term failures.^[18][19]

An example of DZR brass is the C352 brass, with about 30% zinc, 61–63% copper, 1.7–2.8% lead, and 0.02–0.15% arsenic. The lead and arsenic significantly suppress the zinc loss.^[20]

«Red brasses», a family of alloys with high copper proportion and generally less than 15% zinc, are more resistant to zinc loss. One of the metals called «red brass» is 85% copper, 5% tin, 5% lead, and 5% zinc. Copper alloy C23000, which is also known as «red brass», contains 84–86% copper, 0.05% each iron and lead, with the balance being zinc.^[21]

Another such material is gunmetal, from the family of red brasses. Gunmetal alloys contain roughly 88% copper, 8-10% tin, and 2-4% zinc. Lead can be added for ease of machining or for bearing alloys.^[22]

«Naval brass», for use in seawater, contains 40% zinc but also 1% tin. The tin addition suppresses zinc leaching.^[23]

The NSF International requires brasses with more than 15% zinc, used in piping and plumbing fittings, to be dezincification-resistant.^[24]

Use in musical instruments[edit]

The high malleability and workability, relatively good resistance to corrosion, and traditionally attributed acoustic properties of brass, have made it the usual metal of choice for construction of musical instruments whose acoustic resonators consist of long, relatively narrow tubing, often folded or coiled for compactness; silver and its alloys, and even gold, have been used for the same reasons, but brass is the most economical choice. Collectively known as brass instruments, these include the trombone, tuba, trumpet, cornet, flugelhorn, baritone horn, euphonium, tenor horn, and French horn, and many other «horns», many in variously-sized families, such as the saxhorns.

Other wind instruments may be constructed of brass or other metals, and indeed most modern student-model flutes and piccolos are made of some variety of brass, usually a cupronickel alloy similar to nickel silver (also known as German silver). Clarinets, especially low clarinets such as the contrabass and subcontrabass, are sometimes made of metal because of limited supplies of the dense, fine-grained tropical hardwoods traditionally preferred for smaller woodwinds. For the same reason, some low clarinets, bassoons and contrabassoons feature a hybrid construction, with long, straight sections of wood, and curved joints, neck, and/or bell of metal. The use of metal also avoids the risks of exposing wooden instruments to changes in temperature or humidity, which can cause sudden cracking. Even though the saxophones and sarrusophones are classified as woodwind instruments, they are normally made of brass for similar reasons, and because their wide, conical bores and thin-walled bodies are more easily and efficiently made by forming sheet metal than by machining wood.

The keywork of most modern woodwinds, including wooden-bodied instruments, is also usually made of an alloy such as nickel silver. Such alloys are stiffer and more durable than the brass used to construct the instrument bodies, but still workable with simple hand tools—a boon to quick repairs. The mouthpieces of both brass instruments and, less commonly, woodwind instruments are often made of brass among other metals as well.

Next to the brass instruments, the most notable use of brass in music is in various percussion instruments, most notably cymbals, gongs, and orchestral (tubular) bells (large «church» bells are normally made of bronze). Small handbells and «jingle bells» are also commonly made of brass.

The harmonica is a free reed aerophone, also often made from brass. In organ pipes of the reed family, brass strips (called tongues) are used as the reeds, which beat against the shallot (or beat «through» the shallot in the case of a «free» reed). Although not part of the brass section, snare drums are also sometimes made of brass. Some parts on electric guitars are also made from brass, especially inertia blocks on tremolo systems for its tonal properties, and for string nuts and saddles for both tonal properties and its low friction.^[25]

Germicidal and antimicrobial applications[edit]

The bactericidal properties of brass have been observed for centuries, particularly in marine environments where it prevents biofouling. Depending upon the type and concentration of pathogens and the medium they are in, brass kills these microorganisms within a few minutes to hours of contact.^[26][27][28]

A large number of independent studies^{[26][27][28][29][30][31][32]} confirm this antimicrobial effect, even against antibiotic-resistant bacteria such as MRSA and VRSA. The mechanisms of antimicrobial action by copper and its alloys, including brass, are a subject of intense and ongoing investigation.^[27][33][34]

Season cracking[edit]

Brass is susceptible to stress corrosion cracking,^[35] especially from ammonia or substances containing or releasing ammonia. The problem is sometimes known as season cracking after it was first discovered in brass cartridges used for rifle ammunition during the 1920s in the British Indian Army. The problem was caused by high residual stresses from cold forming of the cases during manufacture, together with chemical attack from traces of ammonia in the atmosphere. The cartridges were stored in stables and the ammonia concentration rose during the hot summer months, thus initiating brittle cracks. The problem was resolved by annealing the cases, and storing the cartridges elsewhere.

Types[edit]

Class	Proportion by weight (%)	Notes
Copper	Zinc
Alpha brasses	> 65	< 35	Alpha brasses are malleable, can be worked cold, and are used in pressing, forging, or similar applications. They contain only one phase, with face-centered cubic crystal structure. With their high proportion of copper, these brasses have a more golden hue than others. The alpha phase is a substitution solid solution of zinc in copper. It is close in properties to copper, tough, strong, and somewhat difficult to machine. Best formability is with 32% of zinc. Corrosion-resistant red brasses, with 15% of zinc or less, belong here.
Alpha-beta brasses	55–65	35–45	Also called duplex brasses, these are suited for hot working. They contain both α and β’ phases; the β’-phase is ordered body-centered cubic, with zinc atoms in the center of the cubes, and is harder and stronger than α. Alpha-beta brasses are usually worked hot. The higher proportion of zinc means these brasses are brighter than alpha brasses. At 45% of zinc the alloy has the highest strength.
Beta brasses[citation needed]	50–55	45–50	Beta brasses can only be worked hot, and are harder, stronger, and suitable for casting. The high zinc-low copper content means these are some of the brightest and least-golden of the common brasses.
Gamma brasses	33–39	61–67	There are also Ag-Zn and Au-Zn gamma brasses, Ag 30–50%, Au 41%.[36] The gamma phase is a cubic-lattice intermetallic compound, Cu5Zn8.
White brass	< 50	> 50	These are too brittle for general use. The term may also refer to certain types of nickel silver alloys as well as Cu-Zn-Sn alloys with high proportions (typically 40%+) of tin and/or zinc, as well as predominantly zinc casting alloys with copper additives. These have virtually no yellow coloring at all, and instead have a much more silvery appearance.

Other phases than α, β and γ are ε, a hexagonal intermetallic CuZn₃, and η, a solid solution of copper in zinc.

Brass alloys

Alloy name	Proportion by weight (%)	Other	Notes
Copper	Zinc	Tin	Lead
Abyssinian gold	90	10
Admiralty brass	69	30	1			Tin inhibits loss of zinc in many environments.
Aich’s alloy	60.66	36.58	1.02		1.74% iron	Designed for use in marine service owing to its corrosion resistance, hardness and toughness. A characteristic application is to the protection of ships’ bottoms, but more modern methods of cathodic protection have rendered its use less common. Its appearance resembles that of gold.[37]
Aluminium brass	77.5	20.5			2% aluminium	Aluminium improves corrosion resistance. It is used for heat exchanger and condenser tubes.[38]
Arsenical brass					Arsenic; frequently aluminium	Used for boiler fireboxes.
Cartridge brass (C260)	70	30	—	≤ 0.07[39]		Good cold working properties. Used for ammunition cases, plumbing, and hardware.
Common brass	63	37				Also called rivet brass. Cheap and standard for cold working.
DZR brass					Arsenic	Dezincification resistant brass with a small percentage of arsenic.
Delta metal	55	41–43			1–3% iron with the balance consisting of various other metals.	The proportions used make the material harder and suitable for valves and bearings.
Free machining brass (C360)	61.5	35.5		2.5–3.7	0.35% iron	Also called 360 or C360 brass. High machinability.[39]
Gilding metal	95	5				Softest type of brass commonly available. Gilding metal is typically used for ammunition bullet «jackets»; e.g., full metal jacket bullets. Almost red in color.
High brass	65	35				Has a high tensile strength and is used for springs, screws, and rivets.
Leaded brass				> 0		An alpha-beta brass with an addition of lead for improved machinability.
Lead-free brass				< 0.25		Defined by California Assembly Bill AB 1953 contains «not more than 0.25 percent lead content».[16] Prior upper limit was 4%.
Low brass	80	20				Light golden color, very ductile; used for flexible metal hoses and metal bellows.
Manganese brass	77	12			7% manganese, 4% nickel	Used as cladding for United States golden dollar coins.[40] Other manganese brass alloy compositions exist.
Muntz metal	60	40			Traces of iron	Used as a lining on boats.
Naval brass	59	40	1			Similar to admiralty brass. Also known as Tobin bronze.[41]
Nickel brass	70–76	20–24.5			4–5.5% nickel	The outer ring of the bi-metallic one pound and two pound sterling coins and the one euro coin, plus the center part of the two euro coin. Formerly used for the round one pound coin.
Nordic gold	89	5	1		5% aluminum	Used in 10, 20, and 50 cents euro coins.
Orichalcum	75-80	15-20		Trace	Trace amounts of nickel and iron	Determined from 39 ingots recovered from an ancient shipwreck in Gela, Sicily.
Pinchbeck	89% or 93%	11% or 7%				Invented in the early 18th century by Christopher Pinchbeck. Resembles gold to a point where people can buy the metal as budget gold «effect» jewelry.
Prince’s metal	75	25				A type of alpha brass. Due to its yellow color, it is used as an imitation of gold.[42] Also called Prince Rupert’s metal, the alloy was named after Prince Rupert of the Rhine.
Red brass, Rose brass (C230)	85	5	5	5		Both an American term for the copper-zinc-tin alloy known as gunmetal, and an alloy which is considered both a brass and a bronze.[43][44] Red brass is also an alternative name for copper alloy C23000, which is composed of 14–16% zinc, a minimum 0.05% iron and minimum 0.07% lead content,[39] and the remainder copper.[45] It may also refer to ounce metal, another copper-zinc-tin alloy.
Rich low brass, Tombac		5–20				Often used in jewelry applications.
Silicon tombac	80	16			4% silicon	Used as an alternative for investment cast steel parts.
Tonval brass				> 0		Also called CW617N or CZ122 or OT58. It is not recommended for sea water use, being susceptible to dezincification.[46][47]
Yellow brass	67	33				An American term for 33% zinc brass.

History[edit]

Although forms of brass have been in use since prehistory,^[48] its true nature as a copper-zinc alloy was not understood until the post-medieval period because the zinc vapor which reacted with copper to make brass was not recognized as a metal.^[49] The King James Bible makes many references to «brass»^[50] to translate «nechosheth» (bronze or copper) from Hebrew to English. The earliest brasses may have been natural alloys made by smelting zinc-rich copper ores.^[51] By the Roman period brass was being deliberately produced from metallic copper and zinc minerals using the cementation process, the product of which was calamine brass, and variations on this method continued until the mid-19th century.^[52] It was eventually replaced by speltering, the direct alloying of copper and zinc metal which was introduced to Europe in the 16th century.^[51]

Brass has sometimes historically been referred to as «yellow copper».^[53][54]

Early copper-zinc alloys[edit]

In West Asia and the Eastern Mediterranean early copper-zinc alloys are now known in small numbers from a number of 3rd millennium BC sites in the Aegean, Iraq, the United Arab Emirates, Kalmykia, Turkmenistan and Georgia and from 2nd millennium BC sites in West India, Uzbekistan, Iran, Syria, Iraq and Canaan.^[55] Isolated examples of copper-zinc alloys are known in China from the 1st century AD, long after bronze was widely used.^[56]

The compositions of these early «brass» objects are highly variable and most have zinc contents of between 5% and 15% wt which is lower than in brass produced by cementation.^[57] These may be «natural alloys» manufactured by smelting zinc rich copper ores in redox conditions. Many have similar tin contents to contemporary bronze artefacts and it is possible that some copper-zinc alloys were accidental and perhaps not even distinguished from copper.^[57] However the large number of copper-zinc alloys now known suggests that at least some were deliberately manufactured and many have zinc contents of more than 12% wt which would have resulted in a distinctive golden color.^[57][58]

By the 8th–7th century BC Assyrian cuneiform tablets mention the exploitation of the «copper of the mountains» and this may refer to «natural» brass.^[59] «Oreikhalkon» (mountain copper),^[60] the Ancient Greek translation of this term, was later adapted to the Latin aurichalcum meaning «golden copper» which became the standard term for brass.^[61] In the 4th century BC Plato knew orichalkos as rare and nearly as valuable as gold^[62] and Pliny describes how aurichalcum had come from Cypriot ore deposits which had been exhausted by the 1st century AD.^[63] X-ray fluorescence analysis of 39 orichalcum ingots recovered from a 2,600-year-old shipwreck off Sicily found them to be an alloy made with 75–80% copper, 15–20% zinc and small percentages of nickel, lead and iron.^[64][65]

Roman world[edit]

During the later part of first millennium BC the use of brass spread across a wide geographical area from Britain^[66] and Spain^[67] in the west to Iran, and India in the east.^[68] This seems to have been encouraged by exports and influence from the Middle East and eastern Mediterranean where deliberate production of brass from metallic copper and zinc ores had been introduced.^[69] The 4th century BC writer Theopompus, quoted by Strabo, describes how heating earth from Andeira in Turkey produced «droplets of false silver», probably metallic zinc, which could be used to turn copper into oreichalkos.^[70] In the 1st century BC the Greek Dioscorides seems to have recognized a link between zinc minerals and brass describing how Cadmia (zinc oxide) was found on the walls of furnaces used to heat either zinc ore or copper and explaining that it can then be used to make brass.^[71]

By the first century BC brass was available in sufficient supply to use as coinage in Phrygia and Bithynia,^[72] and after the Augustan currency reform of 23 BC it was also used to make Roman dupondii and sestertii.^[73] The uniform use of brass for coinage and military equipment across the Roman world may indicate a degree of state involvement in the industry,^[74][75] and brass even seems to have been deliberately boycotted by Jewish communities in Palestine because of its association with Roman authority.^[76]

Brass was produced by the cementation process where copper and zinc ore are heated together until zinc vapor is produced which reacts with the copper. There is good archaeological evidence for this process and crucibles used to produce brass by cementation have been found on Roman period sites including Xanten^[77] and Nidda^[78] in Germany, Lyon in France^[79] and at a number of sites in Britain.^[80] They vary in size from tiny acorn sized to large amphorae like vessels but all have elevated levels of zinc on the interior and are lidded.^[79] They show no signs of slag or metal prills suggesting that zinc minerals were heated to produce zinc vapor which reacted with metallic copper in a solid state reaction. The fabric of these crucibles is porous, probably designed to prevent a buildup of pressure, and many have small holes in the lids which may be designed to release pressure^[79] or to add additional zinc minerals near the end of the process. Dioscorides mentioned that zinc minerals were used for both the working and finishing of brass, perhaps suggesting secondary additions.^[81]

Brass made during the early Roman period seems to have varied between 20% and 28% wt zinc.^[81] The high content of zinc in coinage and brass objects declined after the first century AD and it has been suggested that this reflects zinc loss during recycling and thus an interruption in the production of new brass.^[73] However it is now thought this was probably a deliberate change in composition^[82] and overall the use of brass increases over this period making up around 40% of all copper alloys used in the Roman world by the 4th century AD.^[83]

Medieval period[edit]

Little is known about the production of brass during the centuries immediately after the collapse of the Roman Empire. Disruption in the trade of tin for bronze from Western Europe may have contributed to the increasing popularity of brass in the east and by the 6th–7th centuries AD over 90% of copper alloy artefacts from Egypt were made of brass.^[84] However other alloys such as low tin bronze were also used and they vary depending on local cultural attitudes, the purpose of the metal and access to zinc, especially between the Islamic and Byzantine world.^[85] Conversely the use of true brass seems to have declined in Western Europe during this period in favor of gunmetals and other mixed alloys^[86] but by about 1000 brass artefacts are found in Scandinavian graves in Scotland,^[87] brass was being used in the manufacture of coins in Northumbria^[88] and there is archaeological and historical evidence for the production of calamine brass in Germany^[77] and the Low Countries,^[89] areas rich in calamine ore.

These places would remain important centers of brass making throughout the medieval period,^[90] especially Dinant. Brass objects are still collectively known as dinanderie in French. The baptismal font at St Bartholomew’s Church, Liège in modern Belgium (before 1117) is an outstanding masterpiece of Romanesque brass casting, though also often described as bronze. The metal of the early 12th-century Gloucester Candlestick is unusual even by medieval standards in being a mixture of copper, zinc, tin, lead, nickel, iron, antimony and arsenic with an unusually large amount of silver, ranging from 22.5% in the base to 5.76% in the pan below the candle. The proportions of this mixture may suggest that the candlestick was made from a hoard of old coins, probably Late Roman.^[91] Latten is a term for decorative borders and similar objects cut from sheet metal, whether of brass or bronze. Aquamaniles were typically made in brass in both the European and Islamic worlds.

The cementation process continued to be used but literary sources from both Europe and the Islamic world seem to describe variants of a higher temperature liquid process which took place in open-topped crucibles.^[92] Islamic cementation seems to have used zinc oxide known as tutiya or tutty rather than zinc ores for brass-making, resulting in a metal with lower iron impurities.^[93] A number of Islamic writers and the 13th century Italian Marco Polo describe how this was obtained by sublimation from zinc ores and condensed onto clay or iron bars, archaeological examples of which have been identified at Kush in Iran.^[94] It could then be used for brass making or medicinal purposes. In 10th century Yemen al-Hamdani described how spreading al-iglimiya, probably zinc oxide, onto the surface of molten copper produced tutiya vapor which then reacted with the metal.^[95] The 13th century Iranian writer al-Kashani describes a more complex process whereby tutiya was mixed with raisins and gently roasted before being added to the surface of the molten metal. A temporary lid was added at this point presumably to minimize the escape of zinc vapor.^[96]

In Europe a similar liquid process in open-topped crucibles took place which was probably less efficient than the Roman process and the use of the term tutty by Albertus Magnus in the 13th century suggests influence from Islamic technology.^[97] The 12th century German monk Theophilus described how preheated crucibles were one sixth filled with powdered calamine and charcoal then topped up with copper and charcoal before being melted, stirred then filled again. The final product was cast, then again melted with calamine. It has been suggested that this second melting may have taken place at a lower temperature to allow more zinc to be absorbed.^[98] Albertus Magnus noted that the «power» of both calamine and tutty could evaporate and described how the addition of powdered glass could create a film to bind it to the metal.^[99]
German brass making crucibles are known from Dortmund dating to the 10th century AD and from Soest and Schwerte in Westphalia dating to around the 13th century confirm Theophilus’ account, as they are open-topped, although ceramic discs from Soest may have served as loose lids which may have been used to reduce zinc evaporation, and have slag on the interior resulting from a liquid process.^[100]

Africa[edit]

Some of the most famous objects in African art are the lost wax castings of West Africa, mostly from what is now Nigeria, produced first by the Kingdom of Ife and then the Benin Empire. Though normally described as «bronzes», the Benin Bronzes, now mostly in the British Museum and other Western collections, and the large portrait heads such as the Bronze Head from Ife of «heavily leaded zinc-brass» and the Bronze Head of Queen Idia, both also British Museum, are better described as brass, though of variable compositions.^[101] Work in brass or bronze continued to be important in Benin art and other West African traditions such as Akan goldweights, where the metal was regarded as a more valuable material than in Europe.

Renaissance and post-medieval Europe[edit]

The Renaissance saw important changes to both the theory and practice of brassmaking in Europe. By the 15th century there is evidence for the renewed use of lidded cementation crucibles at Zwickau in Germany.^[102] These large crucibles were capable of producing c.20 kg of brass.^[103] There are traces of slag and pieces of metal on the interior. Their irregular composition suggests that this was a lower temperature, not entirely liquid, process.^[104] The crucible lids had small holes which were blocked with clay plugs near the end of the process presumably to maximize zinc absorption in the final stages.^[105] Triangular crucibles were then used to melt the brass for casting.^[106]

16th-century technical writers such as Biringuccio, Ercker and Agricola described a variety of cementation brass making techniques and came closer to understanding the true nature of the process noting that copper became heavier as it changed to brass and that it became more golden as additional calamine was added.^[107] Zinc metal was also becoming more commonplace. By 1513 metallic zinc ingots from India and China were arriving in London and pellets of zinc condensed in furnace flues at the Rammelsberg in Germany were exploited for cementation brass making from around 1550.^[108]

Eventually it was discovered that metallic zinc could be alloyed with copper to make brass, a process known as speltering,^[109] and by 1657 the German chemist Johann Glauber had recognized that calamine was «nothing else but unmeltable zinc» and that zinc was a «half ripe metal».^[110] However some earlier high zinc, low iron brasses such as the 1530 Wightman brass memorial plaque from England may have been made by alloying copper with zinc and include traces of cadmium similar to those found in some zinc ingots from China.^[109]

However, the cementation process was not abandoned, and as late as the early 19th century there are descriptions of solid-state cementation in a domed furnace at around 900–950 °C and lasting up to 10 hours.^[111] The European brass industry continued to flourish into the post medieval period buoyed by innovations such as the 16th century introduction of water powered hammers for the production of wares such as pots.^[112] By 1559 the Germany city of Aachen alone was capable of producing 300,000 cwt of brass per year.^[112] After several false starts during the 16th and 17th centuries the brass industry was also established in England taking advantage of abundant supplies of cheap copper smelted in the new coal fired reverberatory furnace.^[113] In 1723 Bristol brass maker Nehemiah Champion patented the use of granulated copper, produced by pouring molten metal into cold water.^[114] This increased the surface area of the copper helping it react and zinc contents of up to 33% wt were reported using this new technique.^[115]

In 1738 Nehemiah’s son William Champion patented a technique for the first industrial scale distillation of metallic zinc known as distillation per descencum or «the English process».^[116][117] This local zinc was used in speltering and allowed greater control over the zinc content of brass and the production of high-zinc copper alloys which would have been difficult or impossible to produce using cementation, for use in expensive objects such as scientific instruments, clocks, brass buttons and costume jewelry.^[118] However Champion continued to use the cheaper calamine cementation method to produce lower-zinc brass^[118] and the archaeological remains of bee-hive shaped cementation furnaces have been identified at his works at Warmley.^[119] By the mid-to-late 18th century developments in cheaper zinc distillation such as John-Jaques Dony’s horizontal furnaces in Belgium and the reduction of tariffs on zinc^[120] as well as demand for corrosion-resistant high zinc alloys increased the popularity of speltering and as a result cementation was largely abandoned by the mid-19th century.^[121]

See also[edit]

• Brass bed
• Brass rubbing
• List of copper alloys

Citations[edit]

General references[edit]

External links[edit]

• «Brass Homepage». brass.org. Copper Development Association. Archived from the original on 23 January 2009.

Латунь — это двойной или многокомпонентный сплав на основе меди, где основным легирующим элементом является цинк, иногда с добавлением олова, никеля, свинца, марганца, железа и других элементов.

История и происхождение названия

Несмотря на то, что цинк был открыт только в XVI веке, латунь была известна уже древним римлянам^[1]. Они получали её, сплавляя медь с галмеем^[2], то есть с цинковой рудой. Путём сплавления меди с металлическим цинком, латунь впервые была получена в Англии в 1781 году. В XIX веке в Западной Европе и России латунь использовали в качестве поддельного золота.

Во времена Августа в Риме латунь называлась «аурихалк», из которой чеканились сестерции и дупондии. Аурихалк получил название от цвета сплава, похожего на цвет золота.

Физические свойства

• Плотность — 8300—8700 кг/м³
• Удельная теплоёмкость при 20 °C — 0,377 кДж·кг⁻¹·K⁻¹
• Удельное электрическое сопротивление — (0,07-0,08)·10⁻⁶ Ом·м
• Температура плавления латуни в зависимости от состава достигает 880—950 °C. С увеличением содержания цинка температура плавления понижается. Латунь достаточно хорошо сваривается (однако нельзя сваривать латунь сваркой плавлением — можно, например, контактной сваркой) и прокатывается. Хотя поверхность латуни, если не покрыта лаком, чернеет на воздухе, но в массе она лучше сопротивляется действию атмосферы, чем медь. Имеет жёлтый цвет и отлично полируется.
• Висмут и свинец имеют вредное влияние на латунь, так как уменьшают способность к деформации в горячем состоянии. Тем не менее легирование свинцом применяют для получения сыпучей стружки что облегчает ее удаление при обработке резанием.^[3]

Диаграмма состояния Cu — Zn

Медь с цинком образуют кроме основного α-раствора ряд фаз электронного типа β, γ, ε. Наиболее часто структура латуней состоит из α- или α+β’- фаз: α-фаза — твёрдый раствор цинка в меди с кристаллической решёткой меди ГЦК, а β’-фаза — упорядоченный твёрдый раствор на базе химического соединения CuZn с электронной концентрацией 3/2 и примитивной элементарной ячейкой.

При высоких температурах β-фаза имеет неупорядоченное расположение ([ОЦК]) атомов и широкую область гомогенности. В этом состоянии β-фаза пластична. При температуре ниже 454—468 °C расположение атомов меди и цинка в этой фазе становится упорядоченным, и она обозначается β’. Фаза β’ в отличие от β-фазы является более твёрдой и хрупкой; γ-фаза представляет собой электронное соединение Cu₅Zn₈.

Однофазные латуни характеризуются высокой пластичностью; β’-фаза очень хрупкая и твёрдая, поэтому двухфазные латуни имеют более высокую прочность и меньшую пластичность, чем однофазные.

Влияние содержания цинка в меди на механические свойства отожжённых латуней:

При содержании цинка до 30 % возрастают одновременно и прочность, и пластичность. Затем пластичность уменьшается, вначале за счёт усложнения α — твёрдого раствора, а затем происходит резкое её понижение в связи с появлением в структуре хрупкой β’-фазы. Прочность увеличивается до содержания цинка около 45 % , а затем уменьшается так же резко, как и пластичность.

Большинство латуней хорошо обрабатывается давлением. Особенно пластичны однофазные латуни. Они деформируются при низких и при высоких температурах. Однако в интервале 300—700 °C существует зона хрупкости, поэтому при таких температурах латуни не деформируют.

Двухфазные латуни пластичны при нагреве выше температуры β’-превращения, особенно выше 700 °C, когда их структура становится однофазной (β-фаза). Для повышения механических свойств и химической стойкости латуней в них часто вводят легирующие элементы: алюминий (Al), никель (Ni), марганец (Mn), кремний (Si) и т. д.

Порядок маркировки

Принята следующая маркировка. Латунный сплав обозначают буквой «Л», после чего следуют буквы основных элементов, образующих сплав. В марках деформируемых латуней первые две цифры после буквы «Л» указывают среднее содержание меди в процентах. Например, Л70 — латунь, содержащая 70 % Cu. В случае легированных деформируемых латуней указывают ещё буквы и цифры, обозначающие название и количество легирующего элемента, ЛАЖ60-1-1 означает латунь с 60 % Cu, легированную алюминием (А) в количестве 1 % и железом в количестве 1 %. Содержание Zn определяется по разности от 100 %. В литейных латунях среднее содержание компонентов сплава в процентах ставится сразу после буквы, обозначающей его название. Например, латунь ЛЦ40Мц1,5 содержит 40 % цинка (Ц) и 1,5 % марганца (Мц).

Применение

Деформируемые латуни

Томпак (фр. tombac, от малайск. tambaga — медь) — латунь с содержанием меди 90—97 %. Обладает высокой пластичностью, антикоррозионным и антифрикционными свойствами, хорошо сваривается со сталью, его применяют для изготовления биметалла сталь-латунь. Благодаря золотистому цвету, томпак используют для изготовления художественных изделий, знаков отличия и фурнитуры.

Двойные деформируемые латуни
Марка	Область применения
Л96, Л90	Детали машин, приборов теплотехнической и химической аппаратуры, змеевики, сильфоны и др.
Л85	Детали машин, приборов теплотехнической и химической аппаратуры, змеевики, сильфоны и др.
Л80	Детали машин, приборов теплотехнической и химической аппаратуры, змеевики, сильфоны и др.
Л70	Гильзы химической аппаратуры, отдельные штампованные изделия
Л68	Большинство штампованных изделий
Л63	Гайки, болты, детали автомобилей, конденсаторные трубы
Л60	Толстостенные патрубки, гайки, детали машин.
Многокомпонентные деформируемые латуни
Марка	Область применения
ЛА77-2	Конденсаторные трубы морских судов
ЛАЖ60-1-1	Детали морских судов.
ЛАН59-3-2	Детали химической аппаратуры, электромашин, морских судов
ЛЖМа59-1-1	Вкладыши подшипников, детали самолетов, морских судов
ЛН65-5	Манометрические и конденсаторные трубки
ЛМц58- 2	Гайки, болты, арматура, детали машин
ЛМцА57-3-1	Детали морских и речных судов
ЛO90-1	Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры
ЛO70-1	Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры
ЛO62-1	Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры
ЛO60-1	Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры
ЛС63-3	Детали часов, втулки
ЛС74-3	Детали часов, втулки
ЛС64-2	Полиграфические матрицы
ЛС60-1	Гайки, болты, зубчатые колеса, втулки
ЛС59-1	Гайки, болты, зубчатые колеса, втулки
ЛЖС58-1-1	Детали, изготовляемые резанием
ЛК80-3	Коррозионностойкие детали машин
ЛМш68-0,05	Конденсаторные трубы
ЛАНКМц75- 2- 2,5- 0,5- 0,5	Пружины, манометрические трубы

Литейные латуни

Коррозионно стойкие,
обычно с хорошими антифрикционными свойствами
хорошие механические, технологические свойства
хорошая жидкотекучесть
малая склонность к ликвации

Литейные латуни
Марка	Область применения
ЛЦ16К4	Детали арматуры
ЛЦ23А6ЖЗМц2	Массивные червячные винты, гайки нажимных винтов
ЛЦЗОАЗ	Коррозионно-стойкие детали
ЛЦ40С	Литые детали арматуры, втулки, сепараторы, подшипники
ЛЦ40МцЗЖ	Детали ответственного назначения, работающие при температуре до 300 °C
ЛЦ25С2	Штуцера гидросистемы автомобилей

Ювелирные сплавы

Ювелирные сплавы
Вид обработки	Цвет	Наименование сплава
литьё	жёлтый	Латунь в гранулах M67/33
литьё	зелёный	Латунь в гранулах M60/40
литьё	золотистый	Латунь в гранулах M75/25
литьё	жёлтый	Латунь в гранулах M90

Примечания

Литература

• Латунь // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.

Ссылки

	Фото и Видео на Викискладе?

• Электронный конспект лекций по материаловедению
• Техническая информация
• Удельные электрические сопротивления

Сплавы меди
Абиссинское золото • Бронза • Константан • Латунь • Манганин • Мельхиор (сплав) • Монель-металл • Нейзильбер • Северное золото • Французское золото

Монетные металлы
Металлы	Алюминий (Al) | Железо (Fe) | Золото (Au) | Медь (Cu) | Никель (Ni) | Олово (Sn) | Палладий (Pd) | Платина (Pt) | Серебро (Ag) | Свинец (Pb) | Хром (Cr) | Цинк (Zn)
Сплавы	Акмонитал | Алюминиевая бронза (CuAl) | Биллон (CuAg) | Бронза (CuSn) | Колыванская медь (CuAuAg) | Латунь (CuZn) | Медно-никелевый сплав (CuNi) | Мельхиор (CuNiFeMn) | Нейзильбер, нойзильбер (CuZnNi) | Нержавеющая сталь (FeCrNi) | Никелевая бронза (CuSnNi) | Никелево-железный сплав (NiFe) | Никелево-цинковый сплав (NiZn) | Потин | Северное золото (CuAlZnSn) | Сталь (Fe) | Стерлинг (AgCu) | Томпак (CuZn) | Хромированная сталь (FeCr) | Чугун (Fe) | Электр, электрон, электрум (AuAg)
Группы монет	Биметаллические монеты | Бронзовые монеты | Медные монеты | Железные монеты | Золотые монеты | Палладиевые монеты | Платиновые монеты | Серебряные монеты | Сибирская монета
Группы металлов	Монетная группа (подгруппа меди) | Благородные металлы | Платиновая группа
См. также	Безмонетный период | Бумажные деньги | Денежная бумага | Кожаные рубли | Марки-деньги | Монетное дело | Нотгельд | Символы благородных металлов

Латунь — сплав металлов меди и цинка. В ее состав могут входить больше ингредиентов.

Классическое соотношение — 30% цинка и 60% меди.

Из глубины веков

История латуни удивительна. Один из ее составляющих (цинк) открыт в XVI веке, но «союз металлов» использовали до наступления нашей эры.

Платон писал о легендарной Атлантиде:

«самородный орихалк, извлекавшийся из недр земли в различных местах острова по ценности своей уступавший … только золоту».

Римская Империя чеканила деньги из орихалка. Правда, его получали при соединении меди с кальмией (окисью цинка), добываемой в Британии. Истощились месторождения, перестали плавить орихалк.

Свойства

Латунь — соединение цветных металлов.

Сплавы по содержанию Zn делят на альфа-латуни  и альфа+бета-латуни (однофазные и двухфазная).

Часто структура латуни состоит из обеих фаз.

Характеристики:

1. Тепло- и электропроводность металлического «союза» уступают меди.
2. Устойчивость к коррозии средняя между этим показателем у составляющих твердого расплава.
3. Имеет высокие технологические свойства.
4. Латуни довольно дешевы, потому и спрос велик.

Теплопроводность	121 Вт/(м·K)
Плотность	8921 кг/м³ и 7140 кг/м³
Температура плавления	932 °C[1][2]
Кристаллическая система	кубическая сингония
Коэффициент Пуассона	0,37
Модуль Юнга	115 ± 20 ГПа, 100 ГПа и 130 ГПа
Модуль Юнга при сжатии	50 ГПа

Химический состав определяет свойства:

1. Поверхность изделий покрываются оксидной пленкой (темнеет).
2. Однофазные сплавы отличает высокая эластичность.
3. Двухфазные славятся прочностью.

Не добыть в природе латуни

В природе латунь практически не встречается. Месторождения цинкистой меди редки и не представляют промышленного интереса. Люди сами сплавляют медь и цинк в нужных пропорциях.

Добычу составляющих сплава металлов производят на соответствующих месторождениях.

Где плавить латунь

Производство «союза металлов» может проходить в любой плавильной печи, где плавят медь.

Лучший способ получения — плавка в электроиндукционных низкочастотных печах.

В качестве шихты применяют как чистые металлы, так и вторсырье.

Сплавы, марки

По составу латуни делят на двухкомпонентные (лигатура в них цинк) и многокомпонентные. В этих сплавах металлов могут присутствовать олово Sn, Pb (свинец), Al (алюминий), никель Ni, марганец Mn.

Маркировка двухкомпонентных сплавов состоит из буквы Л, к которой добавляют число — процент меди. Пример: Л59, Л75.

В маркировке многокомпонентных латуней указаны первые буквы металла и его процентное содержание. Пример: ЛЦ16К4 — содержание цинка 16%, кремния 4%, остальное медь.

 Что дает лигатура

Присадка	Свойство
Марганец	Улучшение коррозионной стойкости и прочности
Олово	Увеличивает прочность, замедляет коррозию в морской воде
Никель	Улучшит общую стойкость к коррозии в агрессивных средах
Свинец	Улучшит обработку резанием, но ухудшит механические свойства
Кремний	В союзе со свинцом повышает антифрикционные свойства

Содержание в твердом расплаве более 20% цинка приводит к деформации и коррозионному растеканию. Этот недостаток исправляют, отжигая изделия при температуре 250-300 градусов.

Применение

Хорошие механические свойства, относительная дешевизна — эти достоинства обеспечили бывшему орихалку постоянный спрос.

Латунные сплавы используют в деталях, для которых важны:

• пластичность;
• деформируемость;
• текучесть;
• способность к обработке.

У современного орихалка приятный золотистый цвет. Ее используют в производстве фурнитуры, художественных изделий (кубков, значков, знаков отличия, орденов и медалей).

Однако к драгоценным металлам латунь не относится.

1. Сплав нашел применение в изготовлении трубопроводов, деталей для морских судов.
2. Незаменим в изготовлении приборов и деталей для химического производства.
3. Зубчатые колеса, гайки, втулки, болты — везде необходима латунь.
4. Применяется в гидросистемах автомобилей, полиграфических матрицах, деталях механических часов.

Двойные деформируемые латуни
Марка	Область применения
Л96, Л90	Детали машин, приборов теплотехнической и химической аппаратуры, змеевики, сильфоны и др.
Л85	Детали машин, приборов теплотехнической и химической аппаратуры, змеевики, сильфоны и др.
Л80	Детали машин, приборов теплотехнической и химической аппаратуры, змеевики, сильфоны и др.
Л70	Гильзы химической аппаратуры, отдельные штампованные изделия
Л68	Большинство штампованных изделий
Л63	Гайки, болты, детали автомобилей, конденсаторные трубы
Л60	Толстостенные патрубки, гайки, детали машин.
Многокомпонентные деформируемые латуни
Марка	Область применения
ЛА77-2	Конденсаторные трубы морских судов
ЛАЖ60-1-1	Детали морских судов.
ЛАН59-3-2	Детали химической аппаратуры, электромашин, морских судов
ЛЖМа59-1-1	Вкладыши подшипников, детали самолетов, морских судов
ЛН65-5	Манометрические и конденсаторные трубки
ЛМц58- 2	Гайки, болты, арматура, детали машин, советская разменная монета образца 1958 г., номиналом 1-5 копеек.
ЛМцА57-3-1	Детали морских и речных судов
ЛO90-1	Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры
ЛO70-1	Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры
ЛO62-1	Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры
ЛO60-1	Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры
ЛС63-3	Детали часов, втулки
ЛС74-3	Детали часов, втулки
ЛС64-2	Полиграфические матрицы
ЛС60-1	Гайки, болты, зубчатые колеса, втулки
ЛС59-1	Гайки, болты, зубчатые колеса, втулки
ЛЖС58-1-1	Детали, изготовляемые резанием
ЛК80-3	Коррозионностойкие детали машин
ЛМш68-0,05	Конденсаторные трубы
ЛАНКМц75- 2- 2,5- 0,5- 0,5	Пружины, манометрические трубы

Литейные латуни

Марка	Область применения
ЛЦ16К4	Детали арматуры
ЛЦ23А6ЖЗМц2	Массивные червячные винты, гайки нажимных винтов
ЛЦЗОАЗ	Коррозионно-стойкие детали
ЛЦ40С	Литые детали арматуры, втулки, сепараторы, подшипники
ЛЦ40МцЗЖ	Детали ответственного назначения, работающие при температуре до 300 °C
ЛЦ25С2	Штуцера гидросистемы автомобилей

Ювелирные сплавы

Латунная игральная кость, рядом цинк и слиток меди.

Ювелирные сплавы
Вид обработки	Цвет	Наименование сплава
литьё	жёлтый	Латунь в гранулах M67/33
литьё	зелёный	Латунь в гранулах M60/40
литьё	золотой	Латунь в гранулах M75/25
литьё	жёлтый	Латунь в гранулах M90

Стоимость

Цена за килограмм латунного сплава зависит от марки, формы и составляет от 190 до 490 рублей.

Выгодно сдавать латунный лом. Это бижутерия, сломанные водопроводные краны, отходы (стружка, опилки).

Химический состав сплава латуни, свойства, маркировка и применение

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.

• Распечатать

Оцените статью:

1. 5
2. 4
3. 3
4. 2
5. 1

(1 голос, среднее: 4 из 5)

Поделитесь с друзьями!

Латунь – это сплав меди (Cu) и цинка (Zn). Она известна человечеству со времен Древнего мира, хотя секрет ее производства был открыт довольно поздно. Его регулярное производство началось в восточных провинциях Римской империи только в I веке до н. э. 

Было замечено, что медь при сплаве с определенной рудой становится более прочной, а по цвету выглядит как золото. Поэтому латунь использовали для чеканки монет – ее промышленное изготовление освоили римляне на рубеже новой и старой эры. Древний и средневековый Восток делали украшения из этого золотистого металла. 

XVII-XIX века ознаменовались открытием металлического цинка, способом его производства, а также регистрацией патента на изготовление латуни (1781 г.).

Классификация латуней

Существует несколько критериев, по которым осуществляют классификацию этого сплава:

• по степени обработки;

• по количеству легирующего металла;

• по особенностям химического состава.

По первому критерию выделяют следующие виды:

• литейные, используемые для изготовления деталей приборов, подшипников;

• деформируемые (лист, труба, проволока);

• автоматные (болты, гайки, часовые механизмы). 

Легирующий элемент, который оказывает главное влияние на свойства сплава, дает название класса латуни: свинцовые, марганцевые, никелевые, алюминиевые. 

В таблице представлена классификация латуни по химсоставу:

Вид латуни	Состав	Маркировка	Пример маркировки с расшифровкой
Простые	2 компонента – медь, цинк	«Л»	Л90: 90% меди, 10% цинка
Специальные	Много компонентов: медь, цинк + легирующие элементы (алюминий, свинец, железо, никель)	ЛА (с алюминием); ЛС (со свинцом)	ЛС74-3: 74% меди, 3% свинца, 23% цинка

Цвет сплавов зависит от процентного содержания Zn:

• желтый – от 20% до 36%;

• красный (или томпак) – от 5% до 20%.

Здесь используются два критерия – цветовой и химического состава.

Физические и химические свойства

Латунь не имеет формулы, так как это сплав. Она обладает высокой температурой плавления (порядка 900^оС), но повышение количества цинка способно снизить ее. 

Плотность составляет 8,6 г/см³, что чуть ниже удельного веса меди – основного компонента латунного сплава. Имеет самую высокую теплопроводность.

Значение удельной теплоемкости меньше, чем у меди (0,377 Дж/(кг*K)), поэтому способность к трещиноватости снижается.

Характеризуется способностью к полировке, обработке давлением, сварке, сопротивлению агрессивной атмосферной среды, устойчивостью при очень низких температурах.

Если сравнивать с бронзой, то у медно-цинкового металла хуже антикоррозионность и прочность, но относительно меди они лучше.

Выделяют две фазы: α (с кубической ячейкой в кристаллической структуре) и β.

Влияние легирующих элементов на свойства латуней

Цинк обусловливает высокую прочность и одновременно пластичность сплава (если добавить до 30% этого элемента). 

Однако характеристики латуни обусловлены не только главными (Cu, Zn), но и легирующими элементами. Последние в небольших количествах добавляются к металлам, чтобы получить дополнительные свойства.

Если добавить:

• свинец и висмут — металл будет лучше резаться;

• никель, олово – получат антикоррозийные свойства (оловянные используют в условиях соленой морской среды);

• кремний – повысится твердость;

• марганец – сплав станет высокопрочным;

• алюминий – уменьшится летучесть Zn;

• мышьяк, никель, железо – позволят эксплуатировать в кислых, щелочных средах.

Указанные элементы используются для изготовления сплавов разных марок по ГОСТУ. Кроме буквенного обозначения, есть цифровое, показывающее содержание процентов главных металлов.

Способы получения

Процесс производства латуни требует наличия специального сырья – медных, цинковых, а также других металлических заготовок (свинцовых, алюминиевых, кремниевых, никелевых), которые служат как присадки для легирования.

Компоненты помещаются в плавильную печь с вытяжкой. Медь должна быть предварительно раскалена докрасна, к ней добавляют куски цинка, потом присадки. 

Жидкий металл разливают по формам, получая литейные сплавы. Если их подвергнуть деформации, то на выходе будут деформируемые латуни.

Применение латуней

Отличные свойства латуни обусловливают ее широкое применение. Выделяют несколько главных направлений.

Строительство

Распространенные латунные изделия – элементы сантехнического оборудования. Краны-буксы, смесители присутствуют практически повсеместно. 

В домах и квартирах премиум-класса устанавливают латунные трубы, которые могут прослужить полвека, так как им не страшна коррозия. Метизы, отличающиеся прочностью, используют при креплении металлоконструкций.

Декоративные направления

Латунь применяют для декорирования помещений: это лепнина, скульптуры, светильники, кованые изделия, ободки зеркал – иногда их «оформляют» под бронзу. 

Из сплава делают утварь для церковных обрядов. Дешевая бижутерия в «латунном» исполнении смотрится очень эффектно, прекрасно имитируя золото.

Часы

Часовая промышленность прошлого широко использовала сплав меди и цинка, однако из-за его мягкости перешла на сталь. Но и сейчас делают латунные корпуса недорогих часов. 

Машиностроение, судостроение, приборостроение также нуждаются в штампованных латунных деталях.

Похожие сплавы и материалы

От чистой меди легко отличить по цвету черты. Для этого нужна обычная фарфоровая тарелка. На ее нижней стороне есть неглазированный, то есть шершавый, не покрытый глазурью «ободок» — на нем тарелка стоит на столе, не позволяя скользить.

Если потереть медное изделие об этот участок, то он окрасится в медно-красноватый цвет. Латунь оставит серовато-желтоватый след. У золота цвет черты светлый золотистый.

Сходные стальные изделия магнитятся, серебряные имеют серовато-белый цвет черты.

Бронза получается сплавлением меди с оловом. Ее окраска сходна с латунной (кроме томпака), но визуально можно уловить еле заметный красноватый оттенок. 

Если есть доступ к мощной горелке (но этот способ небезопасен), то металл следует прогреть до 600 градусов: латунь покроется сероватым налетом окислившегося цинка, будет гнуться (бронза сломается). Однако надежные отличия этих двух сплавов получают только путем спектрального анализа.

Историческая справка

Согласно историческим сведениям, первыми металлами, которые использовал человек, были медь и золото. Оба металла являются очень мягкими в чистом состоянии, поэтому их использование в жизнедеятельности человека является достаточно ограниченным. В частности, медь использовалась древними людьми с момента начала использования ими огня, а со времен Римской империи этот металл стал более интенсивно применяться в изготовлении труб, военного оружия, украшений для статуй и для других целей.

Для улучшения характеристик чистых металлов, например, большей твердости и прочности, со временем человеку пришла мысль смешивать их. Так, приблизительно в 3500 году до нашей эры в Месопотамии получили бронзу — сплав меди с оловом, который обладал высокой сопротивляемостью к коррозии и был более прочной, чем каждый чистый металл по отдельности. Благодаря этим свойствам бронзу стали использовать для производства оружия и орудий труда.

Около 1400 года до нашей эры была открыта латунь — сплав цинка и меди, который демонстрировал великолепную устойчивость против деформации, обладал высокой пластичностью при низких и высоких температурах и имел высокую устойчивость к коррозии и механическому износу. Однако ее использование приобрело массовый характер только в 250 году до нашей эры с началом производства монет в Римской империи.

С этого времени применение латуни стало осуществляться в самых различных областях человеческой деятельности начиная от вооружения и заканчивая ювелирными украшениями. В XV веке она стала использоваться для производства астрономических инструментов, а с появлением печати сплав стал активно применяться в типографии. С середины XVI века в Европе болты и гайки изготавливались главным образом из латуни, меди и бронзы. Этот сплав использовали для изготовления шестерен часовых механизмов, а в XVII веке в Голландии латунь использовали для изготовления оптического телескопа.

Состав и классификация латуней

Классический состав предполагает наличие в сплаве меди и цинка в пропорции 2:1 соответственно. Такой латунь знали Древние римляне. Скептики вспомнят, что цинк в чистом виде открыли в XVI веке. Но в случае с Древним Римом речь идет о цинксодержащей породе, которую на тот момент уже перерабатывали.

В те времена было поверье, что именно наличие цинка определяет цвет, и только позже стало известно, что солнечный оттенок сплава латуни получается благодаря тому, что наличие цинка разбавляет медную красноту.

Латунь делят на двухкомпонентые (простые) и многокомпонентные (специальные).

Одна из маркировок изделий, материалом для которых служит латунь, означает процентное содержание компонентов. Так буква Л указывает на тип сплава — латунь. а рядом стоящий  числовой индекс указывает на содержание меди в составе. Например, Л80» расшифровывается, как «латунь, состоящая из 80% меди и 20% цинка».

Две составляющие – не обязательное требование. Если их больше, то каждый вводимый в состав латуни компонент отображается в маркировке при помощи соответствующего буквенного символа, следующего за буквой Л. В качестве добавок может выступать олово, никель или свинец. При этом латунь меняет свои свойства.

Добавки вводятся в сплав для достижения определенных целей. Например, латунь в классической пропорции не может быть применена в судостроении. Все благодаря неустойчивости латуни к воздействию солевых растворов (морской воды). Добавки, введенные в состав сплава решает эту проблему, сохраняя основные характеристики.

По степени обработки сплавы бывают: деформируемые (латунная лента, проволока, труба, латунный лист) и литейные (арматура, подшипник, детали приборов).

Деформируемые двухкомпонентные латуни

Деформируемые многокомпонентные латуни

Литейные латуни

Физико-химические свойства латуни

Латунные сплавы маркируют буквой ЛI и цифрами, которые указывают на количество дополнительных химических элементов в составе смеси. Характеристики медно-цинкового состава зависят от ингредиентов, входящих в томпак. Поэтому свойства сплавов могут отличаться.

Основные свойства латуни:

• Цвет — от золотисто-желтого до красного оттенков в зависимости от количества добавленного цинка. Благодаря красивым переливам, томпак часто используется при создании художественных украшений.
• Большинство медно-латунных сплавов при понижении температуры остаются пластичными, что делает возможным их использование в качестве конструкционного материала.
• Томпак хорошо поддается обработке давлением.
• Возможность проводить ковку и сварку.
• Высокая антикоррозийность позволяет эксплуатировать латунные изделия длительное время в условиях повышенной влажности.
• Способность свариваться с железом и другими компонентами позволяет применять материал для получения комбинированных сплавов.
• Устойчивость к износу при продолжительном трении.
• С понижением температуры предел текучести и предел прочности металлической смеси возрастают.

Добавки в сплавах

В латунях применяются легирующие элементы. Это вещества, вводимые в сплав с целью изменить структуру, и как следствие характеристики. К таковым элементам относятся:

1. Алюминий. Наличие алюминия в сплаве снижает показатель летучести. В результате взаимодействия с кислородом, на поверхности изделия образуется слой оксида алюминия, который исключает летучесть материала.
2. Магний. Эта добавка, чаще всего, вводится в комплексе с железом и алюминием. Таким образом, меняется структура, и сплав становится более крепким, износостойким, устойчивым к коррозии.
3. Никель. Данный тип добавок вводится для нейтрализации последствий окислительных процессов.
4. Свинец. Наличие в составе этого легирующего элемента обеспечиваем материалу пластичность. Он становится более ковким, легче поддается механическим воздействиям, резке, в том числе. Применяется для изделий, не предполагающих несущую функцию при эксплуатации.
5. Кремний. Добавка вводится для повышения прочности металла, и его жесткости. Если параллельно добавляется свинец, то произойдет улучшение антифрикционных качеств. Опять же конкурирующими становятся сплавы меди, цинка, кремния со свинцом и бронзы с оловом. Себестоимость последнего выше.
6. Олово. Этот металл добавляют, чтобы свести на нет опасность возникновения очагов коррозии. Это особенно важно в судостроении. С добавлением олова, соленая вода металлу не страшна.

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.

Двухкомпонентная

Латунный сплав, содержащий в основном только медь и цинк, обладает лишь небольшим, следовым количественным содержанием иных примесей. Чистая двухкомпонентная латунь – явление, встречающееся лишь в лабораториях. Цинк растворяется в меди при 20-25 градусах на 39%. При нагреве вплоть до 950°, когда сплав становится жидким, растворимость цинка в меди падает до 32%. Попытки растворить больше цинка при этих же 95 градусах приведёт к переходу латуни из альфа в бета-фазу: лишний цинк либо начнёт осаждаться, либо останется неравномерно взвешенным, из-за чего отлитая из бета-латуни заготовка сломается при первой же серьёзной механической (весовой) нагрузке.

Однако поведение латуни при постепенном увеличении концентрации в сплаве цинка не вполне обычно и закономерно. Пока цинка в сплаве не больше 32%, пластичность состава растёт. Но при переходе через 32% при 950 градусах – и при последующем застывании – возрастают хрупкость и твёрдость. После перехода 45%-й планки по цинку твёрдость и прочность отлитой заготовки резко упадут.

Латунь хорошо обрабатывается при помощи повышенного давления. Но при 300-700 градусах сплав становится излишне хрупким, и в данном промежутке латунь не обрабатывается таким способом.

Холодная обработка двухкомпонентного сплава производится при содержании цинка в нём до 32%. Так получают листовые, проволочные и профильные заготовки. При комнатной температуре такой сплав высокопластичен. Уменьшение пластичности при 300-700 градусах не позволяет получить горячекатаные изделия – для таких содержание цинка потребовалось бы увеличить до 39%.

Маркировка двухкомпонентной латуни выглядит следующим образом. Например, Л-80 – это примерно 80% меди и 20% цинка. Маркер-число указывает на весовой процент меди в составе сплава.

Многокомпонентная

Марки многокомпонентных латунных сплавов обладают большей численностью, чем сорта двухкомпонентных. Помимо меди и цинка, легирование осуществляется при помощи других составляющих. Простая номенклатура предполагает, что латунь, к примеру, дополненная примесями на основе железа и марганца, именуется железно-марганцевой. У алюминиевой, например, присутствует соответствующее наименование.

Маркировка многокомпонентных составов более сложна.

Например, ЛАЖМц66-6-3-2 содержит 66% меди, 6% алюминия, 3% железа и 2% марганца. Цинк здесь присутствует в количестве 23%. Цинк не указывается в наименовании: его подсчитывают по остатку в результате вычитания меди и легирующих присадок. В качестве добавок применяют, кроме железа, алюминия и марганца, кремний, свинец и никель. Будучи добавленными в разном процентном соотношении, они существенно изменяют свойства сплава.

1. Так, если добавлен марганец, прочность и устойчивость к окислению изделий из латуни заметно возрастает. Смешение с оловом, алюминием и железом приведёт к тому, что данное качество усилится дополнительно.
2. Благодаря олову возрастёт не только прочность, но и сопротивляемость к окислению в морской воде. Дело в том, что эта вода содержит соли, которые при обычных условиях разъели бы железо и медь ещё быстрее, чем в обстановке, отличной от морского климата. Оловосодержащая латунь называется «морской».
3. Никель отличается своей способностью образовывать окисную плёнку на любых сплавах, стойкую к разрушению. Это делает латунь менее подверженной к разъеданию в условиях высокой влажности.
4. Свинец облегчает обработку, но ухудшает прочность деталей из латунных сплавов. Ковкость латуни со свинцом значительно возрастает. Содержание его в латуни не превышает 2% – так получают автоматную латунь, получившую название из-за того, что производство деталей и комплектующих основано на производстве при помощи автоматизированных станков.
5. Кремний, хотя и снижает прочность и твёрдость, в сочетании со свинцом он способствует преждевременному истиранию подшипниковых наборов.
6. Олово – в отдельности – благодаря антиокислительным свойствам латуни в солёной воде позволяет применять этот сплав в судостроении.

Латунь проявляет неплохую стойкость в растворах органических кислот и солей на их основе. Количество и процентное соотношение легирующих добавок, за исключением олова, не оказывает дополнительное влияние на сплав на данном уровне.

Где плавить латунь

Производство «союза металлов» может проходить в любой плавильной печи, где плавят медь.

Лучший способ получения — плавка в электроиндукционных низкочастотных печах.

В качестве шихты применяют как чистые металлы, так и вторсырье.

Сплавы, марки

По составу латуни делят на двухкомпонентные (лигатура в них цинк) и многокомпонентные. В этих сплавах металлов могут присутствовать олово Sn, Pb (свинец), Al (алюминий), никель Ni, марганец Mn.

По формуле маркировки легко определить, какие металлы содержит сплав, в каких количествах.

Маркировка двухкомпонентных сплавов состоит из буквы Л, к которой добавляют число — процент меди. Пример: Л59, Л75.

В маркировке многокомпонентных латуней указаны первые буквы металла и его процентное содержание. Пример: ЛЦ16К4 — содержание цинка 16%, кремния 4%, остальное медь.

Микроструктура отшлифованного и протравленного латунного сплава под 400-кратным увеличением

Что дает лигатура

Присадка	Свойство
Марганец	Улучшение коррозионной стойкости и прочности
Олово	Увеличивает прочность, замедляет коррозию в морской воде
Никель	Улучшит общую стойкость к коррозии в агрессивных средах
Свинец	Улучшит обработку резанием, но ухудшит механические свойства
Кремний	В союзе со свинцом повышает антифрикционные свойства

Содержание в твердом расплаве более 20% цинка приводит к деформации и коррозионному растеканию. Этот недостаток исправляют, отжигая изделия при температуре 250-300 градусов.

Важно: чем больше цинка в сплаве, тем он дешевле.

Сфера применения латуни

• Ювелирное производство. Латунь применяют в изготовлении колец, браслетов, подвесок, памятных монет, декоративных предметов интерьера, фурнитуры, посуды. При этом могут быть использованы различные виды латуни (более золотистая, с зеленоватым оттенком, классическая желтая). Компания Zippo использует для изготовления корпусов зажигалок латунь. Ручки Parker также имеют корпуса из этого сплава.
• Машиностроение, судостроение. Производство деталей и узлов для водного транспорта, самолетов, легковых и грузовых автомобилей, а также специализированной техники.
• Производство арматуры. Из сплава изготавливают сантехническое оборудование (краны, трубы, крепежные элементы и другое комплектующее).
• Производство запасных частей. Латунь применяют в изготовлении деталей для холодильного оборудования, морозильных камер, которые используются в торговле, в заведениях общественного питания. Сплав пользуется популярностью в производстве пружин, часовых механизмов. Из латуни изготавливают проволоку, трубы различного назначения. В полиграфии из такого сплава делают матрицы для шрифтов.

В ювелирном деле

Обычно считается, что украшения должны быть выполнены из драгоценных металлов: золота, серебра, платины. Но у моды свои правила, и вот уже некоторое время в дневное время многие женщины предпочитают неброскую бижутерию. Латунь, цвет которой близок к золоту, в данном случае незаменима. Кроме того, она прекрасно поддается полировке, так что при должном составе и таланте ювелира украшение, выполненное из сплава, может выглядеть очень красиво и дорого. Так, что неспециалисты даже не заподозрят, что это не золото, а латунь. Фото обычно просто не передает красоту искусно выполненных изделий, так что лучше выбирать такие украшения лично.

Случается, что модницы страдают из-за аллергии и раздражения. На первый взгляд может показаться, что во всем повинна именно латунь. Но, как правило, это не так. В большинстве случаев патологическую реакцию вызывает никель, который делает цвет и общий внешний вид сплава гораздо красивее. Если есть склонность к аллергии на металлы, лучше выбирать украшения, в составе которых нет этого компонента. Обычно производители указывают это отдельно.

Использование в строительстве и отделке

В строительных работах, если подразумевают под этим все отделочные инженерные работы, латунь тоже применяется и довольно часто. Наиболее известная область – декоративные аксессуары, поскольку материал очень красив внешне, достаточно прочен для бытового использования и ковке поддается легко. Однако у него есть и другое применение.

Трубы

Стоит сразу отметить, что в быту, в частности для водоснабжения, латунные трубы используются редко. Связано и с высокой стоимостью материала, и с меньшей стойкостью к коррозии по сравнению с изделиями из чистой меди.

Основной причиной такого выбора является необходимость добиться минимального веса водопроводной системы. Такие водоводы производят из латуни марки Л-68. Изготавливаются они методом прессования и холодной прокатки, поскольку сплав относится к двухкомпонентным, и хорошо деформируются как раз при низкой температуре.

Гораздо большее значение для народного хозяйства имеют трубы специального назначения. Качества их, а, значит, и применение определяются не только составом сплава – легирование никелем, марганцем, железом, но и методом изготовления.

Латуни по свойствам разделяют на литейные и деформируемые. ГОСТ для изготовления труб требует применять при производстве водоводов деформируемые марки. Изготавливают водоводы прессованием, вытягиванием и холодной прокаткой. Трубы не содержат швов, что обеспечивают высокую механическую прочность.

Рассматривают 2 вида изделий:

• толстостенные – применяются в промышленности, в частности химической, так как позволяют транспортировать газ и жидкости под давлением;
• тонкостенные – применяются для водопроводных систем разного рода, бойлерных установок и тому подобного. ГОСТ допускает использование латунных труб при устройстве отопления, однако на деле такой вариант встречается редко.

Кроме того, выпускаются трубы не только круглого сечения, но и квадратной, прямоугольной и сложной формы. Такие изделия используют при изготовлении мебели, в конструкциях, носящих декоративный характер и так далее.

Про смесители для кухни и для ванны из латуни, муфты и подобные изделия погорим ниже.

Муфты и смесители

Если латунные трубы используются в быту редко, то латунные фитинги составляют собой основную часть всех деталей такого рода из цветного металла. Муфты, тройники, ниппели, переходники любого рода применяются во всех инженерных системах, включая отопительные.

Латунные фитинги имеют отличные пользовательские характеристики:

• латунные детали значительно проще и быстрее изготовить, поскольку сплав прекрасно обрабатывается механическими методами и поддается деформации даже в холодном состоянии;
• сам по себе сплав стоит меньше, поскольку цинк – металл вполне доступный;
• латунь уступает меди по стойкости к коррозии, однако этот недостаток легко компенсируется покрытием. Применяют для этого хром или никель. Хромированные детали универсальны: покрытие очень твердое и не имеет пор. Никелевое нежелательно сочетать с черным металлом, поскольку пористость, пусть и низкая, но имеется;
• прочность латуни, конечно, меньше, чем у стали. Но в отличие от последней сплав намного пластичнее, поэтому монтаж и демонтаж систем, соединенных латунными переходниками, производится значительно проще и быстрее.

О плавке латуни и алюминия в домашних условиях расскажет это видео:

Аналоги

Поскольку латунь — это сплав меди с цинком, причем первой там больше, может показаться, что чистые металлы (каждый отдельно) обладают лучшими свойствами, а такие сложности используются для удешевления материала. На самом деле все не так. Медь в чистом виде обладает такими недостатками, как нестойкость к коррозии, меньшая пластичность по сравнению со сплавами, а цинк крайне хрупок. Латунь же органично соединяет в себе самые лучшие свойства, взавимокомпенсируя недостатки обоих компонентов.

Другие сплавы меди — бронза, мельхиор и т. д. — также нельзя в полной мере назвать аналогами. Первая менее пластична и более крупнозернистая, в то время как второе вещество довольно тугоплавкое и из-за содержания никеля может вызывать раздражение кожи. Кроме того, внешние характеристики тоже ставят на первое место латунь. Цвет, похожий на золото, выгодно отличается от не слишком привлекательной коричневой бронзы и серебристого мельхиора.

Мировой рынок

Промышленное производство латуни началось практически сразу после ее повторного открытия. Оценив ее уникальные свойства, металлурги принялись развивать новое направление в отрасли. Сегодня производство и потребление латуни в основном зависит от состояния мирового рынка меди. Его стабильный рост дает основания полагать, что спрос на сплавы пока не падает. Более того, прогнозы относительно будущего этих отраслей более чем благоприятны, несмотря на такие проблемы, как снижение качества руд, недостаточное развитие инфраструктуры, социальная и политическая напряженность в крупнейших поставщиках меди — Чили и некоторых государствах Африки.

Основными потребителями меди, а значит и латуни, являются экономически развитые страны Европы, а также США, Китай, Япония и некоторые другие. В последние годы спрос на эти вещества только растет, прежде всего, за счет азиатов. Совершив гигантский скачок в середине 2000-х годов, цены на Cu остаются на прежнем рекордно высоком уровне. Однако в 2016 году ожидается пик предложения, который, вероятно, спровоцирует снижение котировок.

Чем отличается бронза от латуни по составу?

Характерных отличий между этими двумя металлами стоит ожидать лишь в том случае, если они являются довольно чистыми. Но дело в том, что сейчас существует огромное количество разновидностей как латуни, так и бронзы. Очень часто в бронзу вообще не добавляют олово и вводят в качестве легирующего элемента смесь алюминия, бериллия и магния. Благодаря этому цвет металла также очень сильно меняется. Если содержание олова в металле достаточно высокое, и достигает 40%, то в таком случае ее цвет может колебаться вплоть до белого. То есть напоминает собой сталь.

При этом дает лишь легкий золотистый оттенок. В целом металл получается практически серебристым. Касательно латуни, то если в ней большое количество цинка, то цвет металла такой, как у золота. Довольно часто именно этот материал используют для изготовления разнообразной бижутерии и дешевых украшений. Смотрятся такие украшения довольно органично, симпатично, при этом отличаются невысокой ценой.

Фитинги

Как отличить латунь от бронзы магнитом

Пределу человеческих заблуждений нет лимита. Большинство обывателей уверено, что магнит в состоянии дать однозначный ответ. Чтобы удостовериться так ли это, вернемся к химическому составу сплавов. Из основных компонентов соединений: медь, олово, цинк, алюминий, железо и никель, только последняя пара обладает магнитными свойствами. Результат, притягиваться к магниту способны исключительно марки сплавов, содержащие Fe и Ni. Это бронзы БрАЖ, например.

Наибольшей магнитной восприимчивостью обладает сплав БрАЖН -10-4-4, где общая доля железа и никеля составляет 7 – 11%. Однако, чтобы получить ощутимый эффект потребуется мощный магнит, к примеру неодимовый. Среди латуней, марки содержащие железо или никель – ЛАЖ и ЛАН, соответственно. Доля магнитных металлов в них 1 – 3%, что усложняет идентификацию даже неодимом.

Впрочем, слабые магнитные свойства некоторых марок медных сплавов и приводят к слухам, что это действенный способ отличить латунь от бронзы.

Итак, следует знать, что МАГНИТОМ отличить латунь от бронзы НЕЛЬЗЯ!

Видео – Латунь и ее магнитные свойства:

Визуальный подход

Сплавы, обладающие высоким содержанием основного легирующего компонента, вполне доступно распознать по окраске. Методика, как визуально отличить латунь от бронзы состоит в следующем:

1. Латунь (brass) – сплав с высоким содержанием цинка. Это обуславливает смещение цвета соединения от розово-красного оттенка чистой меди к золотисто-желтым тонам. Можно уверенно сказать, что окрас латуни ближе к золоту. Хотя лом латуни бывает в разном виде и разном состоянии и тут “глазами” уж точно непросто определить, тоже касается и лома бронзы.
2. Бронза (bronze). Количественное содержание в составе сплава олова обуславливает цвет соединения. Бронза с максимальным вхождением Sn на уровне 33%, характеризуется серебристо-белым цветом. Сплав, содержащий от 90% меди, заимствует и ее окрас – ближе к коричнево-красным тонам.

Поскольку на практике, соединения с высоким вхождением олова встречаются редко, то можно доверять следующему правилу. Латунь – золотисто-желтый оттенок, бронза – красноватый.

Чистая физика

Плотности медных сплавов – следующий критерий как отличить латунь от бронзы. Однако бытующее мнение, что весы дадут однозначный ответ, неверно. Подтверждение тому предоставляют плотности соединений:

• латунный прокат – 8.4 – 8.7;
• желтая латунь – 8.43;
• бронза – 7.4 – 8.9.

Все величины приведены в г/куб.см. Как видно, вес бронзы, аналогично цвету, сильно зависит от содержания олова. При его вхождении на уровне 8% – плотность соединения минимальна и ниже аналога у латуни. Повышение содержания олова, приводит к утяжелению сплава. Результат, такая бронза весит больше латуни. Поэтому, использовать массу, как отличительный критерий медных сплавов, на практике не рекомендуется.

В данном видео изложен принцип расчета и определения металла исходя из веса и плотности:

Термическая обработка

Температура 600- 650 °C – критическая для цинка. Металл окисляется при таком нагреве. Это реальный способ как визуально отличить бронзу от латуни в пламени горелки:

1. Бронза. Сплав просто нагреется. Его цвет и механические свойства останутся неизменны. Попытка согнуть бронзовый образец может привести к его разрушению.
2. Латунь. Окисление цинка вызывает налет пепельного цвета на поверхности соединения. Дополнительно, после термообработки в 600 °C, латунь обретает пластичность, и образец из сплава не ломается при сгибании.

Остается найти только мощную горелку. Тут уже газовой плиты или пламени зажигалки будет недостаточно.

Видео – Плавка бронзы и латуни:

Сварочный аппарат

Чем не средство, как отличить бронзу от латуни? Необходимо поймать дугу электродом на краю болванки. У бронзы процесс бездымный. Напротив, воздействие сварочной дугой электрода на латунную болванку приведет к выгоранию цинка. Процесс сопровождается появлением дыма белого цвета.

Химическая методика

Использование реактивов – эффективный, но разрушительный способ различить медные сплавы. Проходит химический анализ в несколько этапов:

1. С латуни и бронзы снимается стружка.
2. Приготавливается раствор водный азотной кислоты с пропорцией 1:1.
3. Стружка помещается в различные емкости, заполняемые кислотным реактивом.
4. Каждый резервуар подогревается до кипения после полного растворения стружки.
5. Составы удерживаются в кипящем состоянии на медленном огне 30 мин.

Результат – емкость с латунью остается прозрачной, в бронзовом резервуаре выпадает оловянный осадок белого цвета. Естественно, для безоловянных сплавов технология не подходит.

Как отличить золото от латуни

Несмотря на то, что внешне золото и латунь похожи, существуют способы отличить одно от другого. Это проверяется следующим образом:

1. У золота цвет более насыщенный. К тому же, со временем латунь темнеет, потому что окисляется на воздухе, а золото нет.
2. Если поднести магнит, латунь притянется, а золото нет.
3. Латунь имеет большую плотность, а значит и тяжелее. Это ощутимо при подбрасывании кусочков металла в ладонях.
4. Наличие пробы.
5. Если провести тестирование кислотой, золото в реакцию не вступит, а латунь обесцветится.

Автоматная латунь

Автоматная латунь – свинцовый вид сплава. Состав:

• 0,3–0,8 % – свинец;
• 57–75 % – медь;
• 24,2–42,7 % – цинк.

Добавка свинца во время механической обработки способствует образованию короткой и сыпучей стружки, чем снижает изнашивание разделяющего механизма и позволяет использовать скоростную обработку деталей (отсюда и название).

Механические свойства автоматной латуни зависят от ее компонентов и агрегатного состояния:

• мягкое;
• нагартованное.

Автоматная латунь выпускается в виде:

• лент;
• полос;
• прутков;
• листов.

В свою очередь из листов изготавливают:

• гайки;
• болты;
• детали для часов и других изделий массового производства.

Итак, мы выяснили, что латунь состоит из цинка и меди. Выяснили, как ее правильно изготавливать. Разобрались, какие есть виды латуни и для чего лучше использовать каждый вид.

Латунь, которая хорошо известна и активно применяется уже на протяжении многих лет, является сплавом меди с цинком. Изобретателем этого материала с целым рядом уникальных характеристик считается англичанин Джеймс Эмерсон, который и запатентовал его в 1781 году.

Элементы состава

Основу латуни составляют медь и цинк. В наиболее традиционном составе такого сплава медь содержится в количестве 70%, а цинк – 30%. Существуют марки технической латуни, в составе которой цинк содержится в количестве 48–50 процентов. Что характерно, больше 50% цинка, используемого для производства латунных сплавов, получают из отходов данного металла.

В зависимости от особенностей внутренней структуры различают латуни альфа- и альфа-бета-типа, которые также называют одно- и двухфазными.

Их основные отличия заключаются в следующем.

• В химическом составе латунных сплавов, относящихся к альфа-типу, содержится 35% цинка.
• Альфа-бета-латуни (двухфазные) на 47–50% состоят из цинка. В их составе также содержится свинец, количество которого не превышает 6%.

Несмотря на то, что латунь, также созданная на основе меди, внешне очень похожа на некоторые марки бронзы, по профессиональной классификации она не относится к бронзовым сплавам. В составе некоторых видов латуни содержится олово – основной легирующий элемент бронзы, но его добавляют в очень незначительных количествах, чтобы добиться улучшения отдельных характеристик сплава. Кроме олова, в химическом составе отдельных марок латуни могут содержаться такие элементы, как свинец, марганец, железо, никель и др., которые также позволяют улучшить ее свойства.

Изделия из латуни отличаются красивым золотисто-желтым цветом, хорошо поддаются полировке и другим видам механической обработки. В зависимости от марки сплава, из которого изготовлено изделие, последнее можно подвергать ковке в холодном или нагретом состоянии, но некоторые виды данного металла методами пластической деформации обрабатывать нельзя. Несмотря на то, что для латуни характерна высокая коррозионная устойчивость, поверхность изделий из данного металла при их длительном взаимодействии с окружающим воздухом покрывается окисной пленкой и темнеет. Чтобы избежать изменения цвета поверхности латунных изделий с течением времени, их часто покрывают защитным слоем бесцветного лака.

Химический состав и особенности внутренней структуры

Чтобы хорошо разбираться в характеристиках латуни, важно понимать, какими свойствами обладают химические элементы, из которых она состоит. Такими элементами, как уже говорилось выше, являются медь и цинк.

Медь – это один из первых металлов, которые человек начал использовать для изготовления изделий различного назначения. Данный элемент, входящий в 11-ю группу IV периода таблицы Менделеева, имеет атомный номер 29 и обозначается как Cu (сокращение от Cuprum). Медь, которая является переходным металлом, отличается высокой пластичностью и красивым светло-золотистым цветом. При образовании оксидной пленки металл приобретает не менее красивый желтовато-красный оттенок.

Цинк – второй основной элемент в химическом составе латуни – также является металлом, который, в отличие от меди, не встречается в природе в чистом виде. Цинк, имеющий атомный номер 30, входит в побочную подгруппу 2-й группы IV периода таблицы Менделеева. Данный металл, производить который начали еще в XII веке в Индии, отличается высокой хрупкостью в нормальных условиях. Без оксидной пленки, которая появляется на металле при его взаимодействии с открытым воздухом, его поверхность имеет светло-голубой цвет. Обозначается данный металл символом Zn (сокращение от Zincum).

Структура латуни в зависимости от содержания в его составе основных компонентов может состоять из одной α- или одновременно α+β-фаз. Такие состояния, которые может принимать внутренняя структура сплава, отличаются следующими особенностями:

• α-фаза – это раствор меди и цинка, характеризующийся высокой стабильностью, в котором молекулы основного металла (меди) имеют гранецентрированную кубическую решетку;
• α+β-фаза – также стабильный раствор, в котором медь и цинк содержатся в соотношении 3:2 (в таком растворе молекулы меди имеют простую элементарную ячейку).

В зависимости от температуры нагрева в латуни происходят следующие структурные преобразования.

• При нагревании латуни до высоких температур атомы в ее β-фазе, имеющей широкую область гомогенности, отличаются неупорядоченным расположением. В таком состоянии нагрева β-фаза латунного сплава отличается высокой пластичностью.
• При незначительном нагреве латунного сплава (454–468°) в нем формируется фаза, имеющая обозначение β’. Особенностью такой структурной фазы, которая отличается высокой твердостью и, соответственно, хрупкостью, является то, что атомы меди и цинка в ней располагаются упорядоченно.

Исходя из всего вышесказанного, можно сделать вывод о том, что латунные сплавы, внутреннюю структуру которых составляет только α-фаза (однофазные), отличаются хорошей пластичностью, а те, в которых присутствует и β-фаза (двухфазные), являются более прочными, но не предназначены для обработки методами пластической деформации.

Пластичность латуней с двухфазной структурой можно повысить, если нагреть их выше температуры, при которой происходит β’-превращение (700°). В таком состоянии в структуре сплава преобладает только одна β-фаза, соответственно, он отличается высокой пластичностью. Однако даже однофазные латуни с хорошей пластичностью могут практически не обрабатываться методами пластической деформации. Это происходит в температурном интервале их нагрева до 300–700°, который получил название зоны хрупкости.

На то, какими механическими свойствами обладает латунь той или иной марки, значительное влияние оказывает содержание цинка в ее химическом составе. Так, если содержание данного химического элемента составляет до 30%, то одновременно повышаются как прочность, так и пластичность сплава. Дальнейшее повышение содержания цинка приводит к тому, что латунь становится менее пластичной (усложнение α-фазы), а затем и более хрупкой (формирование в структуре латуни β’-фазы). Прочность латуни увеличивается до того момента, пока цинка в ее составе не будет 45%, с дальнейшим увеличением количества данного элемента латунь становится и менее прочной, и менее пластичной.

Способы производства

Такой сплав меди, как латунь, хорошо поддается различным методам обработки. Так, из этого сплава можно получать различные изделия методами ковки, штамповки и протяжки, а благодаря относительно невысокой температуре плавления и хорошей текучести в расплавленном состоянии его активно используют в литейном производстве.

Латунь, основным легирующим элементом в которой является цинк, получают плавкой:

• в тиглях, изготовленных из огнеупорного материала (для нагрева тигли вместе с компонентами сплава помещают в шахтные или пламенные печи);
• в отражательных печах (при использовании данного метода плавку выполняют без применения тиглей).

При выплавке латунного сплава следует учитывать тот факт, что цинк при осуществлении такой процедуры будет активно испаряться, поэтому количество данного металла следует рассчитывать с некоторым запасом.

Сферы применения

В зависимости от количественного содержания основных компонентов латунь может использоваться для изготовления изделий различного назначения.

Одной из наиболее распространенных разновидностей деформируемых латунных сплавов является томпак, в составе которого содержится 88–97% меди и не более 10% цинка. Наиболее значимыми характеристиками сплавов данного типа являются:

• высокая пластичность;
• высокая коррозионная устойчивость;
• хорошие антифрикционные свойства.

Из характеристик, которые способствуют высокой популярности сплавов данного типа, надо отметить:

• хорошую свариваемость со сталью и другими металлами, что позволяет использовать томпак для изготовления изделий из комбинированных материалов;
• красивый золотистый цвет – характеристика, которая стала причиной активного использования томпак для производства изделий художественного назначения;
• возможность покрывать поверхность изделий из томпака эмалью и лаком, золотить, а также использовать другие типы декоративных покрытий.

Специалисты при производстве томпака используют три основные формулы химического состава данного сплава, в котором медь, цинк, свинец и олово могут содержаться в следующих пропорциях:

• 82/18/1,5/3;
• 82/18/3/1;
• 82,3/17,5/0/0,2.

Данные формулы, что примечательно, были выведены еще в XIX веке. Их автором является ученый из Шотландии Эндрю Юр.

Чтобы получить литейную латунь, в ее состав, кроме цинка, добавляют 50–81% меди, а также ряд других элементов: алюминий, железо, кремний, олово, марганец, свинец. Наиболее значимыми характеристиками, которыми обладает такая латунь, являются:

• высокая устойчивость к коррозии;
• антифрикционные свойства;
• хорошие механические характеристики;
• хорошая текучесть в расплавленном состоянии;
• высокая устойчивость к распаду материала.

Благодаря таким характеристикам литейные латунные сплавы успешно используются для производства изделий, к механическим свойствам, коррозионной устойчивости и точности геометрических параметров которых предъявляются повышенные требования.

Для производства различных изделий методами резания металлов используются автоматные латуни, в химический состав которых входят:

• 57–75% меди;
• 24,2–42,7% цинка;
• 0,3–0,8% свинца.

В составе сплавов данного типа обязательно содержится свинец, за счет чего обеспечивается формирование короткой и сыпучей стружки, что и позволяет выполнять скоростную обработку изделий из таких латуней.

Латуни данного типа производится в виде листового материала и прутков, из которых затем, используя тот или иной вид механической обработки, изготавливают изделия различного назначения.

В настоящее время различные сплавы латуни применяются во множестве хозяйственных сфер. В статье мастер сантехник расскажет о характеристиках, свойствах и особенностях применения этого уникального материала.

История и происхождение названия

Несмотря на то, что цинк как химический элемент был открыт только в XVI веке, латунь была известна ещё до нашей эры. Моссинойки получали её, сплавляя медь с галмеем, то есть с цинковой рудой. В Англии латунь была впервые получена путём сплавления меди с металлическим цинком, этот метод 13 июля 1781 года запатентовал Джеймс Эмерсон (британский патент № 1297). В XIX веке в Западной Европе и России латунь использовали в качестве поддельного золота.

Во времена Августа в Риме латунь называлась орихалк (лат. aurichalcum — буквально «златомедь»), из неё чеканились сестерции и дупондии. Орихалк получил название от цвета сплава, похожего на цвет золота.

Структура и химический состав латуни

Для латуни свойственна мягкость и податливость при механической обработке. В то же время сплавы характеризует прочность. 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.

Физические свойства:

• Плотность — 8500—8700 кг/м³.
• Удельная теплоёмкость при 20 °C — 0,377 кДж·кг−1·K−1.
• Удельное электрическое сопротивление — (0,07-0,08)⋅10−6 Ом·м.
• Не является ферромагнетиком.
• Температура плавления латуни в зависимости от состава достигает 880—950 °C.

Латунь отличается очень красивым золотистым цветом. Однако без защитного слоя – лака, например, довольно быстро темнеет. В довольно большом количестве случаев это свойство недостатком не считают.

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%.

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:

• Алюминий. Наличие алюминия в сплаве снижает показатель летучести. В результате взаимодействия с кислородом, на поверхности изделия образуется слой оксида алюминия, который исключает летучесть материала.
• Магний. Эта добавка, чаще всего, вводится в комплексе с железом и алюминием. Таким образом, меняется структура, сплав становится более крепким, износостойким, устойчивым к коррозии.
• Никель. Данный тип добавок вводится для нейтрализации последствий окислительных процессов.
• Свинец. Наличие в составе этого легирующего элемента обеспечиваем материалу пластичность. Он становится более ковким, легче поддается механическим воздействиям, резке, в том числе. Применяется для изделий, не предполагающих несущую функцию при эксплуатации.
• Кремний. Добавка вводится для повышения прочности металла, и его жесткости. Если параллельно добавляется свинец, то произойдет улучшение антифрикционных качеств. Опять же конкурирующими становятся сплавы меди, цинка, кремния со свинцом и бронзы с оловом. Себестоимость последнего выше.
• Олово. Этот металл добавляют, чтобы свести на нет опасность возникновения очагов коррозии. Это особенно важно в судостроении. С добавлением олова, соленая вода металлу не страшна.

Далее мы рассмотрим технологию производства латуни.

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.

Суть в том, что медь, цинк и иные элементы обладают разной температурой плавления, и латунь потому производится в несколько этапов. Аналогичное относится и к добавкам для легирования: вещества необходимо добавлять в строгой последовательности, при этом некоторые из их числа нуждаются в применении флюса.

Производственный алгоритм находится в прямой зависимости от разновидности и структуры латуни. Литейные материалы в форме слитков используются для отливки самых разнообразных деталей. Сплавы деформируемого типа отправляются прямиком в прокатный цех, где их отжигают, обрабатывают и протравливают.

Общая схема производства выглядит следующим образом:

• Заготовка сырьевого материала — применяется несколько технологий, которые позволяют извлекать цинк и медь из имеющейся руды.
• Плавление. Сначала расплавляется медь, после этого и другие компоненты. Последовательность зависит от типа ожидаемого результата.
• Помещение в формы — производство компактных слитков.
• Деформация слитков — как минимум три стадии.
• Протравливание и отжиг — к примеру, для производства листов.
• Финальный этап обработки.

Применение

Из латуни производят охлаждающие системы для моторов, разнообразные втулки, переходники. Сплав используется в строительной сфере. Например, для изготовления сантехнического оборудования и элементов дизайна. Элементы для крепежа, такие как болты и гайки, также производят из латуни. Этот сплав применяется в судостроении и при изготовлении боеприпасов.

Различают несколько видов латунного проката:

• Латунный пруток – это длинномерное металлическое изделие, которое является заготовкой для различных деталей. Пруток имеет различную форму сечения: круглую, овальную, прямоугольную, квадратную, шестигранную, трапециевидную.
• Латунная плита – это плоский полуфабрикат с прямоугольным сечением толщиной более 25 мм, который изготавливается прокаткой или литьём. Плиты бывают мягкими, твёрдыми, полутвёрдыми и особо твёрдыми. Латунные плиты используются в промышленности, для декоративной отделки зданий.
• Латунная проволока – это вытянутый профиль небольшого диаметра. Применяется проволока в производстве электротехники и декоративных элементов, а также в машиностроении, авиастроении, при сварке и в обувной промышленности.
• Латунная труба – обладает высокой пластичностью, устойчивостью к коррозии, износу. Трубы применяются в жилищно-коммунальном хозяйстве, машиностроении, приборостроении, электроэнергетике.
• Латунный круг – это сплошной профиль круглого сечения. Применяется изделие в автомобилестроении, приборостроении, при изготовлении станков и механизмов.
• Латунный лист — незаменим в полиграфии, автомобилестроении, электроэнергетике, приборостроении, электротехнической, строительной и химической промышленностях.

Видео

В сюжете — Производство латуни

В сюжете — Как сделать латунь в домашних условиях

В продолжение темы посмотрите также наш обзор Силумин — характеристики, маркировка, применение

Источник

https://santekhnik-moskva.blogspot.com/2022/03/Latun.html