Каталог
  

Свойства сплава латунь


По каким характеристикам отличить латунь от других сплавов

Латунь — это сплав, изготовленный из меди и цинка с добавлением присадок. Ещё до открытия цинка латунь получали при добавлении в расплавленную медь цинкосодержащую руду. Поэтому можно сказать, что латунь является одним из старейших сплавов на земле. Тем не менее из-за состава она может выглядеть в точности как медь или бронза, поэтому следует знать некоторые тонкости, чтобы суметь их различить.

Особенности состава

Стандартная химическая формула латуни довольно проста и состоит из 67% меди и 33% цинка. При изменении соотношения меди и цинка можно получить разные виды металла. Таким образом, количество меди может составлять от 55 до 95% конечного продукта, а количество цинка будет колебаться от 5 до 40%.

Нередко к ней добавляют различные присадки, в том числе свинец, для лучшей обрабатываемости сплава. Обычно его добавляют в концентрации около 2%. Однако часто происходит значительное выщелачивание свинца, даже в латуни, которая содержит относительно низкую концентрацию присадки.

Большой популярности среди разновидностей металла пользуется сплав с оловом. Так как такой сплав очень твёрдый, его часто включают при производстве военно-морской брони и деталей для техники. Кроме того, олово придаёт металлу стойкость к деформированию, высокую атмосферную и водную коррозионную стойкость, удовлетворительную электропроводность, а также делает его более тяжёлым. А также такой сплав удобнее применять при плавке, так как ему не страшны высокие и низкие температуры. Благодаря чему латунный сплав с оловом также используется для изготовления коррозионно-стойких механических изделий и литья.

Свойства латуни

Чаще всего можно встретить латунь ярко-золотого цвета, из-за чего её часто использовали для подделывания золотых изделий. Однако она также может быть красновато-золотого цвета или серебристо-белого. Определяет какого цвета будет латунь преимущественное содержание меди (розовый тон) или цинка (серебристый).

Помимо этого, у латуни есть особенные характеристики, которые в основном зависят от состава. Самые отличительные из них:

  • Обладает более высокой пластичностью, чем бронза или цинк.
  • Благодаря своим уникальным акустическими свойствами, она подходит для изготовления музыкальных инструментов.
  • Имеет низкий коэффициент трения.
  • Можно использовать в случаях, когда необходима низкая вероятность искрения.
  • Сплав имеет относительно низкую температуру плавления.
  • Хороший проводник тепла.
  • Коррозионная стойкость (включая гальваническую коррозию из солёной воды).
  • Легко снимается.
  • Не является ферромагнитной. Это значительно облегчает отделение от других металлов для переработки.

В основном латунный сплав применяют для изготовления музыкальных инструментов, огнестрельного оружия, детали машин и механизмов, архитектурной отделки, труб, шурупов и декоративных элементов.

Отличия от других металлов

Латунь можно легко спутать с такими металлами, как медь и бронза. И хотя внешне они действительно похожи (учитывая сходства в составе), на самом деле между ними намного больше отличий, чем кажется сначала.

Медный сплав

Так как латунь в большей степени состоит из меди, не удивительно, что они имеют сходные характеристики. Например: хорошую электро- и теплопроводимость и стойкость к коррозии. Кстати, именно по причине коррозионной стойкости, медь часто используют для изготовления труб. Они легко паяются, большинство из них можно приварить различными методами газа, дуги и сопротивления. Кроме того, изделия из меди отлично полируются, так что их можно сделать практически любой текстуры и придать блеск.

Однако больше всего медь ценится за свои противомикробные способности. Было обнаружено, что бо́льшая часть медных сплавов оказалась весьма эффективна в борьбе с микробами. После двухчасового контакта с грязной водой практически все бактерии были уничтожены. Кроме того, естественное потускнение метала никак не влияет на способность противостоять микробам.

Одним из наиболее явных отличий меди от латуни является её податливость к внешнему воздействию. Медь весьма пластична и поэтому не переламывается при сгибании.

Зачастую медь используется для технических процессов, которые требуют высокую проводимость и пластичность металла. По этой же причине она часто встречается в электропроводке, где применяется для лучшей проводимости электричества.

Особенности бронзы

Латунь и бронза — это цветные металлы, широко используемые в повседневных предметах. В то время как латунь представляет собой сплав меди и цинка, бронза состоит в основном из меди, которая чаще всего объединяется с оловом, а иногда и с другими металлами (фосфор, алюминий, марганец и кремний). В силу своих свойств эти два металла имеют различное применение.

Отличительной чертой бронзы является её тускло-золотистый цвет. Но так как эта характеристика не всегда может помочь понять как отличить латунь от бронзы, следует обратить внимание, что у бронзы должны быть заметны тусклые кольца на покрытии. Среди других отличий:

  1. Латунь имеет более высокую ковкость и низкую температуру плавления (900 °C). Но не такая твёрдая, как сталь. Бронза же жёсткая и хрупкая. Плавится при 950 градусов по Цельсию. Это можно определить по количеству олова в составе.
  2. Чем отличается латунь от бронзы, так это склонностью к растрескиванию под напряжением, при воздействии аммиака.
  3. В то время как бронза лучше проводит тепло и электричество, чем большинство стальных сплавов.

Бронзу можно найти в составе музыкальных инструментов и почётных медалей. Кроме того, её применяют для изготовления промышленных деталей, таких как втулки и подшипники, для которых очень важно иметь низкий коэффициент трения. Также бронзу часто используют для создания скульптур, так как она весь пластична, а в результате окисления придаёт изделию более дорогой вид.

obrabotkametalla.info

Латунь

Латунь — это двухкомпонентный или более сложный сплав, основными элементами которого являются Cu (медь) и Zn (цинк). Содержание цинка в латуни может составлять от 5 до 45 % и более. К примеру, в энциклопедическом словаре Брокгауза и Ефрона соотношение содержания меди и цинка в сплаве описывается как 2 к 1.

Латунь прежде всего ценится за её прочность по сравнению с обычной медью, ковкость, вязкость, твёрдость и более высокую коррозионную стойкость. Помимо улучшенных механических качеств, сплав меди с цинком обладает хорошими эстетическими свойствами, легко поддаётся полировке и имеет красивый жёлтый или красноватый цвет. При этом он обладает меньшей стоимостью чем медь или оловянная бронза.

Стоит отметить, что на воздухе латунь темнеет, поэтому ремесленные изделия из неё следует покрывать лаком. Если в латуни содержится более 20 % Zn, она подвержена сезонным растрескиваниям во влажной среде, особенно деформируемые сплавы. Противостоять этому поможет отжиг изделий. А при содержании в сплаве более 39 % Zn сплав имеет двухфазную структуру, что негативно сказывается на прочности и пластичности изделий из него. Латунь обладает меньшей тепло и электропроводностью по сравнению с медью. Что бы купить латунь перейдите в раздел продажи латуни.

Классификация латуней

Так как в сплав меди и цинка добавляются и другие легирующие элементы, то различают:

  • двухкомпонентные сплавы
  • и многокомпонентные сплавы латуни.

Легирующие элементы сложных сплавов: Mg, Sn, Ni, Pb, Si, Fe, Al и другие. Все они определённым образом сказываются на свойствах изделий. Mg в сочетании с Fe и Al влияет на прочностные характеристики и коррозионную стойкость. Ni – положительно сказывается на устойчивости к окислительным процессам. Pb повышает пластичность и ковкость латуни. Такие сплавы часто используются ремесленниками, также такие сплавы называют автоматными, т.к. они хорошо поддаются обработке на станках. Si спорно, но влияет на прочностные характеристики сплава, а в сочетании с Pb может посоревноваться за первенство с оловянной бронзой по части антифрикционных качеств.

Не менее важной является классификация сплавов Cu и Zn по способу их обработке. Различают:

  • литейные сплавы,
  • сплавы обрабатываемые давлением,
  • также можно выделить в эту группу специальные латуни.

В горячем виде обработке давлением при температуре от 300 до 700°C лучше поддаются латуни с высоким содержанием цинка, однако с повышением концентрации Zn выше 30 % пластичность и прочность сплавов падает, поэтому на практике для этих целей не применяются сплавы с содержанием Zn выше 39 %. В холодном же виде любые сплавы латуней обрабатываются хорошо.

Было уже сказано о различии в фазовых состояниях латуни, но для полноты картины следует ещё раз определить:

  • латуни a-фазы
  • и латуни b-фазы.

Первые — с содержанием Zn до 39 %, вторые (двухфазные) — выше. Латунь в а-фазе имеет более высокую пластичность и прочность, чем в фазе b, так как двухфазные сплавы имеют свойство слоиться, из-за того что медь с цинком не будут образовывать прочной связи.

Так как латуни различаются по содержанию цинка, принято также выделять:

Содержание цинка в красной латуни (томпаке) составляет от 5 до 20 %, а в жёлтой — более 20 %. Чем выше содержание Zn в составе, тем ниже стоимость сплава.

Свойства сплавов

Для понимания того, как различные легирующие составы и пропорции влияют на качества латуней, ниже мы привели несколько таблиц и диаграмм. Но прежде обратимся к принципам маркировки латуней. Двухкомпонентные сплавы маркируют в России литерой Л и цифрами, обозначающими процентное содержание меди по химическому составу. (Л80 содержит 79-81 % Cu, до 0,3 % примесей и Zn в остатке). Многокомпонентные сплавы также маркируются литерой Л, после чего указываются литеры легирующих элементов, далее за ними следуют числовые обозначения, указывающие процентное содержание меди и легирующих составов, в указанном литерами порядке (ЛА77-2 — 77% Cu, 2%Al).

Применение

Спектр выпускаемых в России латуней очень велик. Существует порядка 37 основных марок двух и многокомпонентных сплавов, не считая специальные и вторичные латуни. Так что спектр их применения чрезвычайно велик и более подробно будет рассматриваться нами в статьях, посвящённым конкретным сплавам. Однако, можно привести примеры использования латуней в рамках указанной выше классификации.

Двухкомпонентные деформируемые сплавы латуней Л96-Л80 применяются в основном для производства деталей в химической промышленности, радиаторных и капиллярных трубок, тепловой аппаратуры, и в машиностроении. Л68-Л60 — применяются в изготовлении штампованных изделий, фурнитуры и крепежа, деталей в автомобильной промышленности, труб конденсаторных, патрубков.

Сфера применения многокомпонентных деформируемых сплавов гораздо более широка и вписывается в рамки производства таких отраслей, как: судостроение, химическая промышленность, машиностроение, производство тепловой аппаратуры, точных приборов, авиационной промышленности и других. Примечательно то, что в основном многокомпонентные деформируемые сплавы применяются для производства небольших деталей с хорошими антифрикционными свойствами.

Литейные сплавы латуней применяются для изготовления ответственных деталей и элементов конструкций. Они обладают большой прочностью. Из них отливают арматуру, изготавливают гайки, червячные винты, а также подшипники, втулки и коррозиестойкие детали.

История

Изготовлением латуни занимались ещё в Древнем Риме, позже в Египте, Греции и Китае. Согласно информации представленной в СБИЕ, древние римляне изготавливали латунь сплавлением меди и минерала галлия в виде карбона ZnCO3. Чистота такого сплава была не велика, поэтому настоящая качественная латунь появилась значительно позже, когда в 1746 году Андреас Сигизмунд Магграф нашёл способ извлекать чистый цинк прокаливанием оксида цинка в реторте из огнеупорной глины без доступа воздуха, и конденсировать цинк в газовой фазе в рефрижераторе.

Слово цинк восходит к германскому zinke (зубец), вероятно это название связано с формой кристаллов сфалерита (цинковой обманки) из которой впоследствии стали добывать в промышленных масштабах цинк. Сфалерит имеет в составе сульфид цинка ZnS. Из него получают концентраты по пирометаллургической схеме. Сначала минерал измельчается, а затем помещается в аппарат для селективной флотации, где вместе с цинковым концентратом извлекаются другие концентраты. Далее концентраты цинка обогащаются и восстанавливаются обжигом в кипящем слое, и далее спеканием. Дистилляционный метод ныне не применяется, для получения чистого цинка. Наибольшее распространение получил в наше время гидрометаллургический способ получения Zn электролизом.

Производство латуни

Производство латуни — это сложный технологический процесс в котором задействована медная и цинковая промышленность, а также методы переработки вторсырья. В качестве сырья для получения сплавов применяются изготовленные по ГОСТ заготовки меди, цинка и других металлов для многокомпонентных сплавов, а также собственные отходы производства и вторичное сырьё.

Латунь получают сплавлением этого сырья в электродуговых печах или печах на твёрдом топливе в тиглях, или даже без тиглей в отражательных печах. Предварительно сырьё подготавливается, печи также очищаются. Медь разогревают до красного каления и помещают в печи в первую очередь, после чего добавляют цинковые кусковые заготовки. Для получения сложных сплавов медь также добавляют в первую очередь, после чего добавляют остальные элементы.

Металлопрокат и литые заготовки

После получения однородной массы, сплав разливают в формы, если это литейная латунь, и из него получают:

  • слитки плоской
  • и слитки круглой формы.

Деформируемые же сплавы после отливки в изложницы проходят процедуру деформации. Из них получают: латунную ленту, латунные плиты, латунную проволоку, трубы из латуни, латунные круги, латунные листы, прутки латунные.

Полученные изделия могут различаться по степени дополнительной обработки (закалки, старения), а также по состоянию материала (мягкое, полутвёрдое, твёрдое и особотвёрдое). Дополнительная термическая подготовка заготовок способна значительно повысить их коррозионную стойкость и прочность.

Самые популярные изделия из латуни которые можно купить у нас:

Пруток Л63 Лист Л63 Круг Л63 Трубу Л63
Проволоку Л63 Плита Л63 Лента Л63  

Другие статьи >>

Page 2

БрОЦ4-3 — это сплав оловянной бронзы с цинком, обрабатываемый давлением. Изделия из него имеют высокие показатели упругости и предела текучести среди аналогичных бронз, но низким пределом прочности и твёрдостью. БрОЦ не выделяется среди прочих бронз высокими показателями коррозионной стойкости. Теплопроводность и электропроводность этого материала находятся в пределах средних значений для бронз и уступают чистой меди.

Хотя все оловянные бронзы демонстрируют хорошие антифрикционные свойства БрОЦ4-3 не наделён подобными свойствами. За то он успешно применяется для изготовления пружинящих деталей, благодаря высокому модулю упругости и высокому пределу текучести. Однако, учитывая низкий предел прочности, этот сплав не рассчитан на эксплуатацию в условиях высоких механических нагрузок. Продажа бронзы здесь.

Свойства материала БрОЦ4-3

БрОЦ4-3 — это оловянная бронза обрабатываемая давлением. Соответственно, на химический состав этого сплава распространяется ГОСТ 5017-2006. Сплав состоит на 92,2-93,8 % из меди, 3,5-4,0 % — олова, 2,7-3,3 % — цинка, до 0,3 % — никеля и может включать до 0,2 % прочих примесей.

Это один из самых популярных сплавов бронзы с цинком, но наряду с ним применяются сплавы с другими пропорциями олова и цинка: БрОЦ8-4 и БрОЦ10-2. Но на них мы останавливаться подробно не будем.

Ниже представлены подробные характеристики материала, ознакомившись с которыми мы можем перейти к сравнению его свойств с другими сплавами бронзы.

Теперь давайте сравним свойства заготовок из оловянно-цинкового сплава с изделиями из других марок бронз, обрабатываемых давлением.

Полуфабрикаты БрОЦ4-3

БрОЦ4-3 хорошо обрабатывается в холодном и горячем состоянии и выделяется среди прочих бронзы высокой пластичностью. Из него выпускают:

  • Ленты,
  • Полосы,
  • Проволоку БрОЦ4-3,
  • Прутки,
  • Трубы.

При том, для изготовления пружин методом деформации в холодном состоянии могут использоваться не только проволока и ленты, но и прутки диаметром до 15 мм.

Далее представлена сравнительная гистограмма для прутков круглого сечения из различных сплавов бронзы, в том числе закалённых твёрдых прутков БрОЦ.

Также Вы можете ознакомиться со сравнительными характеристиками для лент сплавов, применяемых для изготовления пружинящих деталей.

Пружинистые свойства определяются по показателям модуля упругости. Чем выше его значения, тем более жёсткой является пружина. Пределы механической нагрузки вычисляется из показателей предела прочности, но на практике из предела текучести в отношении к предполагаемым нагрузкам.

Область применения заготовок БрОЦ4-3

Как уже было сказано ранее БрОЦ не используется для изготовления антифрикционных деталей и деталей работающих под большой нагрузкой, исходя из низкой прочности деталей из этого сплава.

Заготовки БрОЦ4-3 применяются для изготовления пружинящих деталей в электротехнике и машиностроении. Проволока успешно применяется дли изготовления контактов штепсельных разъёмов в электротехнике, из неё изготавливают детали для химической аппаратуры, и применяют при ручной и механизированной сварки.

Другие статьи >>

Page 3

Оловянные бронзы БрОЦ подразделяются на литейные и деформируемые. К литейным сплавам относятся: БрО8Ц4 и БрО10Ц2. К оловянным деформируемым давлениям бронзам относится сплав БрОЦ4-3, о котором речь пойдёт в отдельной статье. А здесь мы сосредоточим внимание на литейных сплавах оловянно-цинковой бронзы. Подбробнее о бронзе читайте здесь.

Общая информация о литейных сплавах БрОЦ

Оба этих сплава имеют химический состав по ГОСТ 613-79? верный для литейных бронзовых сплавов, ведь обе эти бронзы являются исключительно литейными и не применяются для изготовления деталей путём холодной и горячей деформации.

БрО8Ц4 состоит на 84-89% из меди, на 7-9 % из олова и на 4-6 % из цинка, с допустимым количеством примесей до 1 %. При этом доля Al и Si не должна составлять более 0,02 %.

БрО10Ц2 включает в основе до 85-90 % меди, 9-11 % - олова и 1-3 % - цинка. Количество примесей - такое же, как у предыдущего сплава.

Ниже в таблицах представлены механические, физические и литейно-технологические свойства указанных сплавов, которые верны для материала.

БрО8Ц4 БрО10Ц2 - область применения

Оба сплава БрОЦ обладают хорошей стойкостью к коррозии и применяются для производства деталей, предназначенных для работы в морской и пресной воде. Однако, БрО10Ц2 имеет лучшие антифрикционные свойства по сравнению с БрО8Ц4.

Сплав бронзы с 8% олова и 4 % цинка применяется для литья в кокиль или в форму из песка в слитках. Из него изготавливают фасонные изделия для труб, арматуру и детали насосов для работы в морской воде.

Сплав 10 % олова и 2 % цинка также отливается в кокиль или в формы из песка и производится в виде слитков. По области применения он почти не отличается от первого упомянутого сплава. Он применяется для изготовления арматуры, вкладышей подшипников, антифрикционных деталей и деталей трения, и кроме того для облицовки гребных винтов.

Если сравнивать литейные сплавы с деформируемыми давлением, то первые обладают меньшей прочностью и более низкими показателями в значении модуля упругости и более низким пределом текучести. Следовательно, они применяются исключительно для отливки деталей. Продажа бронзового проката в нашем магазине.

Другие статьи >>

Page 4

Бронза — это сплав меди с легирующим составом практически из любого металла. Исключение составляют только цинк и никель. Изначально этот сплав состоял из меди и олова, но по некоторым сведениям ещё раньше люди научились производить сплав из меди и мышьяка. Поэтому следует различать оловянные и безоловянные бронзы (алюминиевые, бериллиевые, и другие). Значительными отличиями по механическим свойствам также обладают литейные сплавы от сплавов обрабатываемые давлением. Купить бронзу можно на нашем сайте.

Свойства бронзы

За счёт добавления легирующих элементов в сплав бронзы, кристаллическая решётка меди укрепляется. По этой причине бронза прочнее меди в чистом виде, обладает большей коррозионной стойкостью и наименьшей усадкой. Путём добавления разных металлов в сплав, возможно также увеличить и улучшить антифрикционные свойства изделий, вязкость, износостойкость, упругость, а также свариваемость.

Бронзы обладают устойчивостью к коррозии в воздушной среде, даже при морском климате, в парах влаги и в серной кислоте. В морской воде и в соляной кислоте применяется алюминиевая бронза. В щелочной среде и в среде твёрдых газов наиболее хорошо проявляет себя кремнистая бронза. Благодаря разнообразию качеств сплавов меди с различными легирующими составами, бронза обрела широкое применение во многих областях.

Ниже в таблице приведены основные механические показатели, характерные для бронз, не прошедших процедуру закалки и старения.

Прочность на растяжение (МПа)

Отн. Удлинение %

Твёрдость по Бринеллю МПа

Усадка %

Литейные сплавы

150-600

3.0-10.0

600-2000

1

Деформируемые

150-600

20.0-50.0

600-2000

1

Следует также отметить, что сплавы, подвергнутые закалке и старению, могут обладать ещё большей прочностью, что однако влечёт за собой увеличение хрупкости. К примеру бериллиевая бронза после закалки в воде при температуре 780°C, а также двухчасового старения при температуре 320°C, имеет предел прочности на растяжение около 1300 МПа, а твёрдость 3500 МПа по Бринеллю.

 

Бронза - История

Но давайте обратимся к истории, прежде чем говорить о бронзовой промышленности в наши дни. Бронзу открыли примерно в 5-4 тысячелетии до нашей эры. По некоторым источникам её возможно начали применять на территории современного Таиланда, ведь на территории Юго-Восточной Азии находятся одни из крупнейших месторождений олова. Но по подтверждённым сведениям, самые древние находки из бронзы датируются приблизительно 4 тысячелетием до нашей эры, были обнаружены на территории прилегающей к реке Кубань и принадлежат к Майкопской культуре. По подтверждённым сведениям безоловянная бронза из сплава с мышьяком была произведена раньше оловянной. Примерно в это время учёные и начинают отсчёт начала бронзового века, который продлился около двух тысяч лет, до распада сложившихся отношений в обществе и в частности Циркумпонтийской провинции (центра металлургической промышленности того времени).

С пришествием конца бронзового века, этот метал не утратил своего значения. Ярким примером тому служит изображение (XV в до н.э.), найденное в египетской гробнице, принадлежавшей одному чиновнику. На представленном здесь изображении представлен процесс отливки дверей для некого храма. По иероглифам удалось установить, что металл, из которых выполнены ворота — бронза, доставленная из Сирии.

 

Добыча и производство олова

Оловянная бронза в прошлом обладала наибольшей коррозионной стойкостью, прочностью и легко поддавалась полировке, за что ценилась наравне с золотом и серебром. Stannum (Sn, прочный, олово) — редкий и ценный легкоплавкий, ковкий, пластичный металл, известный человечеству примерно с 4 тысячелетия до нашей эры.

В земной коре содержится 2*10-4-2*10-3 % Sn от общей массы. Основное сырье для получения Sn — это касситерит (SnO2). Месторождения касситерита находятся, в основном, в Юго-Восточной Азии, а также Австралии и Южной Америке.

Касситерит был обнаружен людьми случайно, в виду сродства по массе с золотом. Когда люди намывали золото, вместе с ним получали кристаллы касситерита, и стали изучать его свойства ещё в неолитическую эру. Также касситерит обладает сродством глубоким залежам медесодержащих полиметаллическим соединениям халькопирита, в связи с чем он и нашёл широкое применение.

Сейчас олово производится в основном из касситерита по пирометаллургической схеме, подобно тому как получают медь. Мы не будем углубляться в тонкости получения олова и меди, так как это не укладывается в рамки данной статьи, а лишь вкратце очертим этапы получения олова.

  • Сырьё дробят на мелкие кусочки размером до 10 мм.
  • На вибрационных столах оловосодержащие частицы отсеиваются под действием гравитации и в виду большей массы от примесей.
  • Во флотационных машинах содержание олова в концентрате поднимается до 70 % и более.
  • С помощью обжига в воздушной среде удаляется сера и мышьяк.
  • В результате плавки, концентрат очищается и Sn восстанавливается древесным углём до свободного состояния.
  • После рафинирования олово приобретает допустимую чистоту для промышленных целей и отправляется на изготовления заготовок.

В настоящий момент значение оловянной бронзы не столь велико, потому как из сплава меди с алюминием, например, можно получать изделия с высокой стойкостью к коррозии и значительно снизить при этом цену на металлопрокат. В прошлом же получать алюминий в промышленных масштабах было невозможно в виду того, что люди не знали о нём до XIX века, и долгое время этот метод получения алюминия был весьма дорогостоящим.

Получение бронзы с различными легирующими составами

Получение меди рассматривалось нами в статье касающейся медной промышленности, также мы освещали вопросы получения алюминия, получение чистого олова мы рассмотрели в этой статье. Получение же бронзы происходит путём сплавления меди и легирующих металлов. Плавка оловянных бронз производится в индукционных электропечах, а также в тигельных горнах. Сплавы с алюминием также производятся в индукционных или дуговых электропечах, либо в коксовых, нефтяных печах, тиглях из графита или горнах.

Шихта (сырьё для сплава в необходимых пропорциях) бывает самой разной, в зависимости от необходимого состава сплава.

Основу оловянных сплавов составляет:

  • Медь марки М0, М1, M2;
  • Олово, по ГОСТ 860 (О3 и выше);
  • Цинк по ГОСТ 3640 (Ц1-Ц4);
  • Свинец ГОСТ 3778 (С1, С2);
  • Фосфористая медь по ГОСТ 4515;
  • Никель по ГОСТ 849 (Ни1, Ни2);
  • Оловянная бронза в чушках по ГОСТ 614 и другие.

Шихта и её состав

Сплав

Sn

Zn

Pb

Ni

Сu

Всего

ОЦСНЗ-7-5-1

3,0

9,5

4,5

1,0

82,0

100

ОЦСб-6-3

5,5

7,0

3,0

84,5

100

ОЦ10-2

9,5

4,0

86,5

100

ОЦ10-5

9,5

4,0

86,5

100

ОЦС8-4-3

7,5

5,0

3,0

84,5

100

Для получения алюминиевых бронз применяют:

  • Медь ГОСТ 859 (М0, М01) или М1, М2 (после огневого рафинирования);
  • Марганец ГОСТ 6008;
  • Алюминий по ГОСТ 11069 и ГОСТ 11070 (А1, А2, А3);
  • Железо, и другие...

Для кремнистой бронзы используются в шихте:

  • Медь М2-М4 по ГОСТ 859;
  • Кремний в кристаллах по ГОСТ 2169;
  • Паспортная кремнистая латунь по ГОСТ 1020;
  • Ц2-Ц4 цинк по ГОСТ 3640;
  • Переплавленные стружки ЛК80-3Л, и так далее.

Все ингредиенты добавляются в печь в установленной последовательности. Печь и сырьё предварительно подготавливается. Для получения каждого вида сплава характерны свои технологические особенности.

Применение

Бронза хорошо поддаётся плавке и равномерно заполняет формы для слитков, поэтому бронзовые сплавы выпускаются в виде:

  • слитков плоской формы
  • и слитков круглой формы.

Потом эти слитки обрабатывают прокаткой или прессованием, в результате чего получается широкий ассортимент металлопроката:

Применение

Литейные сплавы отличаются высокой прочностью и применяются в производстве ответственных деталей и элементов, а деформируемые — повышенными антифрикционными свойствами и применяются для изготовления пружин, вкладышей, муфт и втулок. В целом бронза используются для изготовления широкого ряда продукции: подшипников скольжения, направляющих втулок и шестерен, арматуры устойчивой к водной, морской и агрессивной кислотной или щелочной среде, трубопроводов и дымоходов, деталей точных приборов, сварочных электродов, монет, а также декоративных элементов дизайна и даже колоколов.

Другие статьи >>

Page 5

Автоматная многокомпонентная латунь ЛС59-1 имеет химический состав по ГОСТ 15527. ЛС59-1 на 57-60 % состоит из меди, 37,05-42,2 % цинка, 0,8-1,9 свинца и до 0,75 % примесей. Наряду со сплавом Л63 — ЛС59-1 обрёл наиболее широкое применение среди латуней обрабатываемых давлением. Согласно классификации, наш многокомпонентный сплав — обрабатываемый давлением, но на практике он применяется чаще в качестве автоматного сплава. Оба указанных материала обладают одинаковой тепло и электропроводностью, но легирование сплава ЛС59-1 свинцом позволяет применять его в качестве автоматного, и более эффективно обрабатывать резанием, с получением мелкой стружки.

Механические свойства сплава ЛС59-1

Фазовое состояние сплава имеет малое количество вещества в b-фазе, а свинец составляет в нём отдельную фазу, поэтому он хорошо обрабатывается давлением и резанием. Тем не менее, по пластичность ЛС59-1 значительно уступает двусоставным сплавам и рекомендуется для обработки резанием. Из него выпускают:

Данный сплав обладает антифрикционными свойствами и может применяться при изготовлении мелких деталей, рассчитанных для работы при высоком трении, например, подшипников скольжения. Так как он обладает более высокой твёрдостью, чем простые сплавы, и стоек к истиранию, листовые заготовки из него возможно применять для изготовления направляющих элементов различных станков. Купить латунь ЛС59-1 можно в соответствующем разделе здесь.

Беда всех многокомпонентных латуней заключается в излишней хрупкости, которая проявляется в особых условиях в виду многофазовой структуры материала. В рассматриваемом нами материале свинец образует отдельную фазу, что положительно сказывается на обрабатываемости деталей из него на станках, но так же делает материал более хрупким. Детали из ЛС59-1 с надрезами имеют склонность к надлому при высоком давлении, поэтому не могут быть использованы в качестве несущих элементов. А при высокой ударной нагрузке на заготовки из Л63, материал может покрыться трещинами, в виду его низкой ударной вязкости, поэтому он не подходит для ковки.

Коррозионная стойкость материала ЛС59-1

После обработки заготовок из латуни ЛС59-1, материал не испытывает сильного напряжения, свинец образует отдельную фазу, по этой причине, он более устойчив к сезонным растрескиваниям, проявляющимся при повышении влажности и температуры окружающей среды, в чём превосходит Л68 и Л63.

В целом же наш многокомпонентный сплав устойчив к коррозии, при тех же условиях, как и большинство латуней. Его не следует применять в контакте с Fe, Al, Zn. Также он плохо проявляет себя:

    • в насыщенном влажными парами воздухе, при высоком давлении,
    • при контакте с жирными кислотами,
    • а также в окисленных растворах,

Устойчивость же к коррозии проявляется:

    • в воздушной среде и при морском климате,
    • фреонах, спиртах, антифризах,
    • солёной морской воде в малоподвижном состоянии.

А наличие в парах или воде избытка кислорода, аммиака или углекислоты негативно сказываются на коррозионной стойкости этого материала.

Металлопрокат

Трубы по ГОСТ 494 из ЛС59-1 производятся прессованием. Кроме того широкий ассортимент продукции из этого материала производится по ГОСТ. Так как сплав имеет невысокие механические показатели для обработки давлением, хотя его и принято считать обрабатываемым давлением, из него изготавливают трубы по методы непрерывного литья. И стоимость их значительно ниже прессованных.

Холодно деформированная проволока общего назначения выпускается по ГОСТ 1066, и имеет квадратное, круглое или шестигранное сечение.

Нагартованные листы ЛС59-1 имеют высокую твёрдость и износостойкость, и как было сказано выше, применяются в станкостроении. Это один из наиболее популярных видов листового проката из латуни. Кроме того из ЛС59-1 выпускают листы в мягком, полутвёрдом, твёрдом состоянии.

Наибольшее применение обрели прутки ЛС59-1 шестигранной и квадратной формы. Это очень недорогой вид проката, который легко резать, и кроме того он имеет прочные рёбра. Благодаря этому, при минимальных затратах из прутков можно производить всевозможные мелкие и крупные детали с хорошими антифрикционными свойствами. Из этого сплава выпускаются тянутые и прессованные прутки в твёрдом, мягком или полутвёрдом состояниях.

Применение

Благодаря невысокой стоимости, высокой твёрдости, хорошей обрабатываемости на станках, антифрикционным свойствам и коррозионной стойкости ЛС59-1 широко применяется во всех видах производства. Из этого сплава массово выпускаются различные заготовки. Из него изготавливают шестерни, втулки, зубчатые колёса, поковки, крепёж, трубы. Массовость такого производства обеспечивает хорошая обрабатываемость на станках.

Кроме того, что из ЛС59-1 изготавливают детали на станках, из него изготавливают и элементы конструкций самих станков, в частности направляющие для движения кареток станков. Такие направляющие не деформируются и не истираются с течением времени. При этом стоимость таких изделий невелика.

Другие статьи >>

Page 6

Л63 — двухкомпонентный сплав меди и цинка, с содержанием Cu 62-65% и Zn – 34,22-37,5 %, до 0,5% в нём составляют примеси. Это одна из самых ходовых латуней, в виду большого содержания Zn, хороших механических показателей и низкой стоимости, по сравнению со сплавами, содержащими больше Cu. Кроме того он имеет эстетическую ценность, изделия из него хорошо полируются и могут быть использованы в качестве элементов дизайна или в ремесленном деле. Купить латунь вы можете на нашем сайте в разделе латунный прокат.

Сплав Л63 предназначен для обработки давлением, хорошо обрабатывается в холодном состоянии, а также может обрабатываться на станках. Тем не менее для обработки резанием на фрезерных, токарных и прочих станках эффективнее применять автоматный сплав ЛС59-1. Позже мы вернёмся к этой теме подробнее.

 

Фазовое состояние вещества в сплаве Л63

Сплавы бывают однофазными и двухфазными. Двухкомпонентные сплавы, в том числе Л63 в основном относятся к однофазным структурам. При появлении второй фазы, механические показатели изделий падают: повышается хрупкость, твёрдость, уменьшается пластичность изделий. По этой причине двухфазные латуни a+b плохо поддаются обработке давлением. Однофазные сплавы также хорошо обрабатываются давлением, как и отливаются в слитки. Л63 — содержит малое количество вещества в b-фазе, поэтому хорошо поддаётся обработке давлением: прокатке, глубокой вытяжке, чеканке, волочению, изгибу без серьёзных последствий, при соблюдении режима обработки.

Из этого сплава выпускаются:

  • Лента Л63
  • Плита Л63
  • Труба Л63
  • Проволока Л63
  • Круг Л63
  • Лист Л63
  • Пруток Л63

По ГОСТ 15527 также выпускаются заготовки Л63А с антимагнитными свойствами. Сплав пригоден для литья, но имеет ограничения по обработке резанием и обработки на станках.

Коррозионная стойкость

Все латуни обладают повышенными антикоррозионными свойствами по сравнению с чистой медью, но имеют меньшую тепло и электропроводность.

Латунь Л63 хорошо проявляет антикоррозионные свойства при следующих условиях:

  • в воздушной среде, в том числе при морском климате,
  • в пресной воде,
  • в малоподвижной морской воде,
  • в среде сухих газов-галогенов,
  • в сухом паре,
  • в антифризах, спиртах, фрионах.

Однако, здесь всё же имеется ряд ограничений. Сплав Л63 теряет в стойкости к коррозии после обработки резанием, или обработки на станках. Это связано с нарушениями кристаллической структуры состава сплава и остатком напряжения металла. Катализирующими процесс коррозионного растрескивания факторами являются: избыток влаги, высокая температура, наличие в атмосфере сернистых газов и аммиака. Чтобы предотвратить растрескивание все изделия из Л63 рекомендуется подвергать отжигу в низком температурном режиме.

Все латуни обладают ограничениями по коррозийной стойкости:

  • при контакте с жирными кислотами,
  • в рудничных водах,
  • при контакте с хлоридами и окислительными растворами,
  • во влажных насыщенных парах, при большом давлении,
  • при контакте с сероводородом
  • и минеральными кислотами.

Наиболее подвержены коррозийному растрескиванию и другим проявлениям окислительных процессов изделия из тонких листов: баки, цистерны, тонкостенные трубы. Тем не менее при грамотной эксплуатации латунные тонкостенные изделия применимы во многих областях промышленности.

Полуфабрикаты из латуни Л63. Применение

Л63, как уже было сказано ранее наиболее широко применяется во всех областях промышленности.

Проволока из этого сплава выпускается в мягком, полутвёрдом и твёрдом состоянии. Её применяют для изготовления заклёпок, в виду хорошей пластичности этого материала, её используют в качестве припоя, из проволоки повышенной точности производят электроды для электроэрозионных станков.

Трубы Л63 поступают в холоднодеформированном или прессованном виде и широко применяются повсеместно, в частности в качестве труб для бойлеров.

Широкий спектр листового металлопроката выпускается из сплава Л63. Сплав обладает высокими показателями пластичности и прочности, по сравнению с Cu. Но наилучшие показатели в этом плане даёт сплав Л68.

Прутки Л63 поставляются массово, в твёрдом, полутвёрдом, твёрдом состоянии, или прессованные, диаметром от 3-ёх до 180 мм. Среди прочих двухкомпонентных латуней, этот сплав выделяется высочайшей прочностью на срез, высоким удельным сопротивлением и отличной обрабатываемостью. По ударной вязкости Л63 уступает сплавам с 68% содержания меди, но значительно превосходит многокомпонентные сплавы. По прочности на срез Л63 уступает Л59-1. Теплопроводность и электропроводность сплава с 63 % Cu относительно невелика.

Применение

Л63 эффективнее всего применять на производстве деталей, выполняемых путём деформирования, с высокими требованиями к коррозионной стойкости. Из него производят трубы бойлерные, цистерны, ленты радиаторные, электроды, проволоку для припоев, муфты и заклёпки, декоративные элементы в дизайне и архитектуре и другие изделия.

Л63 подходит для литья и обработки на станках. При одинаковых условиях, он проявляет большую прочность по сравнению с ЛС59-1, при наличии надрезов, на изделиях под нагрузкой, хотя и уступает последнему по обрабатываемости резанием.

Другие статьи >>

Page 7

Алюминий (квасцы) — 13 элемент периодической таблицы элементов, 13 группы в современной классификации. Он обладает относительно низкой электропроводностью, но наименьшей плотностью среди других металлов. В природе алюминий встречается в виде стабильного изотопа Al27. Купить алюминий можно на нашем сайте.

Он ценится за высокую коррозийную стойкость и лёгкость. На поверхности изделий алюминия образуется тонкая оксидная плёнка оксидов, которая и защищает металл от дальнейшего окисления. Некоторые алюминиевые сплавы обладают большой твердостью, тугоплавкостью и жаропрочностью и проявляют другие полезные качества, в виду образования алюминидов (интерметаллических сплавов). Полную информацию об этом элементе смотрите в таблице, приведённой ниже.

Свойства атома

Химические свойства

Термодинамические свойства простого вещества

Кристаллическая решётка простого вещества

Прочие характеристики

Имя, символ, номер

Алюминий / Aluminium (Al), 13

Ковалентный радиус

121±4 пм

Термодинамическая фаза

Твёрдое вещество

Структура решётки

кубическая гранецентрированая

Теплопроводность

(300 K) 237 Вт/(м·К)

Группа, период, блок

13, 3

Радиус Ван-дер-Ваальса

184 пм

Плотность (при н. у.)

2,6989 г/см³

Параметры решётки

4,050 Å

Скорость звука

5200 м/с

Атомная масса(молярная масса)

26,981539 а. е. м. (г/моль)

Радиус иона

51 (+3e) пм

Температура плавления

660 °C, 933,5 K

Температура Дебая

394 K

Электронная конфигурация

[Ne] 3s2 3p1

Электроотрицательность

1,61 (шкала Полинга)

Температура кипения

2518,82 °C, 2792 K

Электроны по оболочкам

2, 8, 3

Электродный потенциал

-1,66 В

Теплота плавления

10,75 кДж/моль

Радиус атома

143 пм

Степени окисления

3,

1 и 2 — менее характерны и проявляются в газовой фазе при температуре выше 800°C

Теплота испарения

284,1 кДж/моль

Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов

215*10-25 м2

Энергия ионизации

1-я: 577.5 кДж/моль (эВ)2-я: 1816.7 кДж/моль (эВ)

Молярная теплоёмкость

24,35[1] Дж/(K·моль)

Молярный объём

10,0 см³/моль

Область применения

Полуфабрикаты из алюминия:

Алюминий применяется в строительстве, электротехнике, кораблестроении, на производстве холодильных установок, для нужд народного хозяйства. В электротехнике он применяется при изготовлении проводников, корпусов, диодов охладителей. Для защиты металлических изделий от коррозии, алюминий наносят разными способами на их поверхность. Порошок алюминия применяется при производстве металлов, сплавов, а также ячеистого бетона. Большая же часть алюминия выпускается в виде сплавов, так как чистый металл слишком мягок.

Мировые запасы и основные поставщики

Алюминий является самым распространённым металлом и четвертым по содержанию в земной коре химическим элементом (8,8%), но в чистом виде присутствет редко в кристалах размером в несколько микронов. В морской воде содержится 0,01 мг/л3, а в пресной 0,001-10 мг/л3 алюминия. Алюминий обнаружили со 100% уверенностью только в XIX в. В промышленных масштабах его начали производить во второй половине того же века. И лишь с освоением метода производства алюминия электролизом, освоенным Полем Эру (франция) и Чарльзом Холлом (США) в 1886 году, алюминиевая промышленность стала завоёвывать своё почётное второе место в производстве металлов после стальной промышленности. Однако, более 60% алюминия сейчас производится из вторсырья.

Во всех преуспевающих странах этот вид промышленности стал развиваться бурными темпами. До первой мировой войны алюминий производило 6 стран, после — 16, 1967 году — 30 стран. В России первый алюминиевый завод был построен только в 1932 году. Это связано с программой Ленина по электрификации страны и постройкой первой ГЭС на Волхове. Мировыми лидерами по производству алюминия являются: КНР, Россия, Канада, США, Австралия, Бразилия, Индия и другие.

Сырье для производства алюминия

Основным сырьём для производства алюминия являются бокситы (сложные по минеральному составу руды, различной твёрдости, обычно красноватого оттенка). В бокситах содержится 40-60 % глинозёма, который представляет собой смесь оксидов алюминия, натрия, калия и магния.

Крупнейшими производителями высококачественных бокситов являются: Австралия, Гвинея, на Ямайка, Суринам, Гайана, Югославия и другие страны. При этом 2/3 запасов сосредоточено в Гвинее, Бразилии, Австралии, на Ямайке, в Камеруне и Мали. Бокситы добываются открытым или реже закрытым способом, по различным технологическим схемам. Из них производят глинозём. Из глинозёма и производится чистый алюминий электролитическим методом.

Эру и Холл же нашли способ снизить температуру плавления оксида алюминия и энергозатраты. Так как оксид алюминия имеет температуру плавления 2050°C, то они придумали способ электролитической плавки алюминия в расплавленном криолите. С помощью этого метода стало возможным снизить температуру плавления до 950°C. Криолит — это крайне редкий в природе минерал с химическим составом Na3AlF6. Основные известные месторождения криолита сосредоточены в Западной Гренландии, на Южном Урале в Ильменских горах и в штате Колорадо (США). Этот способ производства алюминия был бы весьма дорогостоящим, если бы учёные не научились производить криолит химическим способом, при взаимодействии фторида алюминия и фторида натрия, либо взаимодействия в присутствии соды плавиковой кислоты и гидроксида алюминия.

Получение глинозёма, алюминия из глинозёма, рафинирование

В заголовке выделены основные стадии получения чистого алюминия из бокситов.

Получение глинозёма

Для получения глинозёма бокситы измельчают и смешивают с щелочью и известью. Бокситы выщелачивают при температуре около 240°C в трубчатых или круглых автоклавах в растворе щелочи, в результате чего образуется красный шлам с содержанием оксидов железа и титана и нерастворимых остатков алюмината натрия и силиката натрия. Температуру понижают до 100°C с добавлением раствора щелочи. Промывкой алюминатного раствора и шлама в сгустителях шлам и раствор разделяют. Шлам оседает, а раствор фильтруют. Фильтрованный раствор переливают в ёмкости с мешалками и понижают его температуры до 60°C. В результате перемешивания и процесса кристаллизации образуется гидроокись алюминия Al(OH). С помощью гидроциклонов и вакуумных 60% Al(OH) выпадает в осадок, часть гидроокиси возвращают для последующих операций, остаток также идёт на выщелачивание. Полученную гидроокись обезвоживают во вращающихся трубчатых печах и при температуре 1150-1300оС и получают глинозём с содержанием 30-50% α-Al2O3 (корунд) и γ-Al2O3.

Получение алюминия из окиси

Растворённую в криолите окись алюминия подвергают процедуре электролитического восстановления при температуре около 960°C в ваннах футерованных углеродистыми блоками, которые и выступают катодами в процессе электролиза, через которые подаётся электричество. В роли анодов выступают угольные блоки подвешенные сверху в алюминиевых профилях. На анодах осаждается CO и CO2, а на подины ванны осаждается жидкий алюминий, который в процессе выпускается. Аноды в процессе электролиза выгорают.

Рафинирование

Иногда рафинирование производится путём алюмоорганических комплексных соединений и плавки. Но в основном рафинирование производится методом трёхслойного электролиза в ванных одетых стальным листом при температуре 700-800°C. Нижний анодный слой — это расплавленный алюминий, средний слой — электролит. Верхний катодный слой — чистый алюминий растворяющийся из нижнего слоя в электролите. К верхнему слою подводится графитовый стержень под напряжением. В результате кремний и тяжёлые металлы остаются в анодном слое, а весь алюминий поднимается на поверхность. Полученный сплав разливают. В среднем он содержит:

  • Fe 0,0005-0,002 %
  • Si 0,002-0,005 %
  • Cu 0,0005-0,002 %
  • Zn 0,0005-0,002 %
  • следы Mg
  • остальную часть составляет Al

Полученный в результате рафинирования сплав разливают в формы и получают из него слитки и чушки, которые идут на производство плит, листов, профилей, проволоки, фольги, путём ковки, волочения, проката, штамповки. А порошок получают из жидкого сплава, распыляя на него струю N2 и О2.

Другие статьи >>

Page 8

БрБ2 — это безоловянная бериллиевая бронза, обрабатываемая давлением. Химический состав этого сплава описан в ГОСТ 18175-78 и включает в себя следующие компоненты: 96,9-98,0 % меди, 1,8-2,1 % бериллия, 0,2-0,5 % никеля и до 0,5 % примесей. Продажа бронзы БРБ2 в нашем магазине здесь.

Сплав выделяется среди прочих бронз высокой износостойкостью и стойкостью к коррозионной усталости. Наряду с другими бронзами БрБ2 обладает хорошими антифрикционными и пружинящими свойствами, а также средними тепло и электропроводностью. Кроме того можно улучшить механические качества этого сплава, если подвергнуть его процедурам закалки и старения. Обо всём этом подробнее будет рассказано в этой статье.

Металлопрокат из бериллиевой бронзы

Из БрБ2 выпускают:

Весь спектр перечисленных полуфабрикатов изготавливается по ГОСТ. Подробную информацию об этих продуктах, Вы можете найти, перейдя по ссылкам в данном разделе.

Свойства материала

Ниже Вы можете ознакомиться с информацией о свойствах материала из которого изготавливают полуфабрикаты БрБ2. Исходя из этих качеств данный сплав применяется для изготовления прутков, полос, лент, проволоки и труб путём деформации (вытяжкой и прессовкой). Всё познаётся в сравнении, поэтому более полную картину Вы сможете получить, ознакомившись со сравнительными таблицами и гистограммами в следующей главе.

Облагораживание БрБ2

Путём облагораживания изделия из БрБ2 получаются более твёрдыми и более пластичными. Соответственно выпускаются полуфабрикаты в мягком (М) и твёрдом (Т) состоянии.

В ходе процедуры закалки металл нагревают до некоторой температуры, после чего остужают в воде. В результате пластичные свойства металла повышаются и его применяют для изготовления деталей путём прокатки, ковки, вытяжки и гибки в холодном состоянии.

Также выпускаются полуфабрикаты из БрБ2 с закалкой и холодной деформацией. БрБ2 закаливают при температуре 750-790 °C, после чего сплав отпускают при температуре в пределах 300-350 °C. После холодной деформации механические качества твёрдости, прочности и текучести улучшаются. БрБ2 Т выделяется среди прочих бронз самым высоким показателем прочности на растяжение. И уступает по твёрдости только БрАЖН и БрАЖМц.

В представленной гистограмме указаны параметры для прутков из бронзы. Ниже представлена таблица с характеристиками верными для лент БрБ2 после закалки и облагораживания.

Данный сплав хорошо поддаётся процедурам облагораживания и закалки. Он имеет высокую прочность и твёрдость в закалённом и холоднодеформированном состоянии и достаточно пластичен после закалки. Словом, из него можно производить множество полуфабрикатов, пригодных для использования в различных областях промышленности. Но давайте обратимся к основным характеристикам этого сплава. Его характеризуют как износостойкий и стойкий к коррозионной усталости. Давайте разберёмся с этими параметрами.

Износостойкость и стойкость к коррозионной усталости

Износостойкость – это сложное понятие, которое может включать в себя следующие аспекты:

  • Надёжность в работе. Из БрБ2 изготавливают ответственные детали.
  • Хорошие показатели при работе с деталями из других материалов. Это значит, что детали из бериллиевой бронзы не истираются и в то же время бережно воздействуют на сопрягаемые механизмы. Такой механизм в целом можно охарактеризовать как безотказный.
  • Детали из этого металла хорошо сопрягаются с друг другом, полируются и идеальным образом взаимодействуют в механизмах при заданных параметрах.
  • Но даже если условия эксплуатации нарушены, детали из БрБ2 способны выдерживать большие нагрузки трения и других механических воздействий.
  • При работе механизмов в ходе изнашивания БрБ2 не откалывается большими кусками, а истирается постепенно, давая очень мелкую стружку.

Коррозионная усталость – это один из показателей коррозионной стойкости металлов. Когда детали работают под воздействием большой массы, циклических динамических нагрузок в коррозионной среде, велика вероятность выхода из строя конструкций, в которых они используются. Сплав БрБ2 хорошо проявляет себя в различных коррозионных средах и может быть использован для изготовления ответственных деталей, так как коррозия проявляется достаточно медленно и не оказывает значительного воздействия на механические и физические свойства деталей из этого материала долгое время.

Область применения

Бронза БрБ2 используется в различных областях производства. Из неё изготавливают антифрикционные детали и пружинящие детали: пружинящие детали и пружины. Из неё изготавливают детали ответственного назначения. Также из неё изготавливают неискрящие инструменты.

Прутки из этого сплава бронзы применяются в приборостроении и автомобилестроении. Ленты также применяются в приборостроении и производстве упругих и пружинящих деталей. Аналогичное применение нашла проволока в машиностроении и приборостроении. В нашем магазине вы можете купить: Лента БРБ2, Проволока БрБ2, Круг БрБ2, Пруток БРБ2.

Другие статьи >>

Page 9

Титан (Ti) — это химический элемент под номером 22 в 4 группе современной периодической системы элементов. Простое вещество титан плавиться при температуре выше 1660 °C. Этот металл, как и цинк, в различных условиях может проявлять две формы устройства кристаллической решётки: форму a и форму b (при температуре выше 883 °C). a-Ti имеет гексагональную плотноупакованную форму решётки, b-Ti имеет кубическую объёмноцентрированную упаковку.

Обнаружили титан в XVIII веке, но в промышленных масштабах стали производить только в XX веке в виду сложности его извлечения из полиметаллической руды и больших энергозатратах на производство титана. В земной коре содержится порядка 0,57 % титана от общей массы, 0.001 мг/л3 в морской воде. Это десятый по популярности элемент в земной коре. Сегодня купить титан можно в нашем магазине.

В ходе изучения свойств этого металла обнаружились его полезные свойства. Титан имеет высокую прочность, пластичность, стойкость к коррозии (в виду образования оксидной плёнки) и устойчивость к воздействию кислот и щелочей (исключая плавиковую кислоту, концентрированную серную кислоту и ортофосфорную кислоту). Он имеет хорошую ковкость и вязкость. При этом его плотность по сравнению с другими металлическими сплавами невелика: 4,54 г/см3.

При температуре 250 °C титановые сплавы сильно теряют в прочности. Но жаропрочные сплавы хорошо проявляют себя в интервале 300-600 °C. С увеличением температуры они уступают в прочности сплавам Fe и Ni. По пластичность Ti проявляет лучшие качества чем металлы с аналогичным устройством кристаллической решётки (цинк, магний, кадмий). Таким образом это лёгкий, прочный, ковкий, вязкий, пластичный, коррозиестойкий металл, который содержится в земной коре в достаточных количествах, чтобы не быть чрезмерно дорогим.

Классификация титана и титановых сплавов

Из титана выпускается широкий спектр заготовок. Черновой титан производится в виде губки. Сплавы Ti легируются оловом, алюминием, марганцем, хромом, ванадием, молибденом и другими металлами, с целью совершенствования прочности, жаростойкости, коррозионной стойкости и других качеств. В виду этого, классификация титановых сплавов весьма велика. Следовательно различаются:

  • и многокомпонентные сплавы.

По способу изготовления сплавы классифицируются на:

По механическим свойствам:

  • повышенной пластичности и низкой прочности,
  • средней прочности,
  • высокой прочности.

По степени обработки титановые сплавы:

  • всегда отожжённые,
  • прошедшие процедуру закалки и старения (сплавы с a+b кристаллической структурой),
  • прошедшие процедуру химико-термической обработки.

Ознакомившись с основной классификацией сплавов и заготовок из Ti, можно приступить к подробному описанию их свойств.

Свойства технического титана и промышленных сплавов

В маркировке титана присутствуют значительные отличия от других сплавов. Поэтому прежде, чем приступить к изучению таблиц, необходимо разобраться с этим.

    • В России на практике титановые сплавы всегда имеют маркировку Т.
    • Перед литерой Т проставляется буквенное обозначение производителя (В — ВИАМ, О — опытная разработка Свердловского завода и ВИАМ, П — «Прометей» Санкт-Петербург и другие).
    • Сплавы могут маркироваться численными обозначениями, указывающими чистоту сплава. К примеру, титан высшей чистоты, произведённый ВИАМ может маркироваться ВТ1-00. В других случаях численные обозначения могут не сказать Вам ничего конкретного.
    • Иногда же дополнительные литеры могут указывать на какие-то особые качества металла (И — специальный сплав, В — ванадиевый сплав, Л — литейный сплав, ГТ — губчатый титан).

Приведём наиболее популярные буквенные и цветовые маркировки сплавов с последующей расшифровкой.

Далее мы приводим таблицы по свойствам титановых сплавов, исключив промышленные заготовки.

 

Получение титана

Титан получают из полиметаллических руд: ильменита, рутила, перовскита, титанита, и других полезных ископаемых. В руде содержится до 60% TiO2. Поэтому изначально необходимо получить ильменитовый концентрат, методом флотации. После флотационного обогащения ильменита, содержание оксида титана возрастает до 90-99 %.

Ильменитовый концентрат расплавляется, с целью получения титана в шлаке. Из шлака получают шихту Ti. Из титана получают тетрахлорид титана, с одновременным восстановлением TiO2 и хлорированием. Тетрахлорид титана проходит ректификационную очистку. Сюда следует также включить процедуру получения магния электролизом из хлористого магния. Далее титан восстанавливается из тетрахлорида титана. (Наиболее перспективно восстановление с помощью магния). Восстановления производится в герметичных аппаратах или в аргонной среде, путём пропускания газа тетрахлорида титана через расплавленный магний. Титан проходит процедуру вакуумной сепарации. Блоки губчатого титана перерабатываются, после чего губки направляются на переплавку. Переплавка осуществляется в электродуговой печи с постоянным вольфрамовым электролитом, или в электропечи с высокочастотным нагревом.

Полученные заготовки идут на производства и формуются в:

 

Титановая промышленность

В мире имеется порядка одного миллиарда тон подтверждённых запасов титана. Хотя титан бал обнаружен в XVIII веке, в XIX веке был выделен в чистом виде, промышленные обороты производство титана приняло только в XX веке. Титановая промышленность и основные запасы титановых руд сосредоточены в КНР, России, США, Японии, Казахстане и Украине. С сохранением темпов расходования ресурсов титана, запасов Ti хватит ещё примерно на 150 лет. Для наглядности нами приведена сводка по титановой промышленности за 1996-2001 годы.

Титановая промышленность в России набирает обороты, ВСМПО-Ависма является одним из ведущих производителей в этой отрасли. Опыт этого предприятия весьма интересен и наглядно описывается в статье журнала Forbes - «Титаническое производство: как работает крупнейший производитель титана в мире». В этой статье говориться о том, что ВСМПО располагает двумя заводами вблизи Уральского хребта. ТГ — титановая губка производится в Березняках Пермского края, а заготовки в виде слитков и других полуфабрикатов производят в Верхней Следе.

На заводе, где из титана изготавливают детали, работает порядка 100 человек в три смены. Продукция производится по передовым технологиям, с применением дорогостоящих станков и автоматов, стоимость каждого составляет порядка 5 млн $. Станки доставлены из США, с согласия самого президента — Барака Обамы. Продукция заводов пользуется спросом по всему миру. На этом предприятии изготавливают детали для болидов формулы-1, продукции Boeing, Airbus и других.

Применение

Частично мы уже сказали о применении титана и его сплавов. Из него производят детали для авиационной промышленности, в машиностроении, космической отрасли, подводных лодок, товаров народного потребления. Однако, статистические исследования Titanium Corporation на 2005 год дают следующую оценку по потреблению этого материала.

  • Только 7 % титана используется в машиностроении.
  • 13 % уходит на бумажное производство.
  • 20 % используется при изготовлении пластика.
  • И 60 % при изготовлении красок.

Но давайте обратимся к рекомендациям. Сплавы Ti низкой прочности и высокой пластичности предназначены для эффективного использования в авиационной и космической отрасли, химической промышленности, производстве тепловой и криогенной техник. Из него производят практически все виды заготовок, и применяют для изготовления сварных элементов конструкций.

Ti средней прочности рекомендован для применения в производстве холодильной техники, в судостроении, производстве различных ёмкостей, деталей работающих длительное время при температуре 400 °C, 750-800 °C – кратковременно, в зависимости от типа сплава эти рекомендации могут отличаться.

Сплавы же Ti высокой прочности рекомендовано использовать при изготовлении ответственных деталей и элементов конструкций, работающих под нагрузкой, турбин, сварных элементов конструкций, штампованных изделий и деталей, рассчитанных для работы при температуре 400 °C, 750 °C – кратковременно.

Другие статьи >>

Page 10

Медь — это металл 11 группы 4 периода под номером 29 в актуальной периодической таблице. В прошлом этот же элемент находился в подгруппе 1 группы в устаревших таблицах. Плотность меди составляет 8,92 г/см3.

Основными ценными качествами Cu является высокая электропроводность и теплопроводность для изготовления проводников. Основным продуктом из этого металла является проволока, также медь выпускают в виде прутков различного сечения и лент для нужд промышленности.

Однако, Cu ценится весьма высоко, поэтому в тех случаях, когда в производстве не требуется высокой тепло и электропроводности от материала, производители предпочитают применять более недорогие сплавы бронзы или латуни. Там где в производстве счёт идёт на десятки тонн металла, легирование Cu недорогими элементами такими как алюминий, железо, свинец позволяет сократить расходы. Поэтому сплавы Cu применяются достаточно широко, а в некоторых областях превосходят чистый Cu по популярности, поскольку они обладают улучшенными характеристиками прочности, ковкости, коррозионной стойкости (особенно сплавы с Al) и более высокой твёрдостью.

Слово медь восходит к слову «мида» которое, на языке племён, населявших Восточную Европу в глубокой древности, обозначало металл вообще. Обозначение Cu (cuprum) восходит к древней латыни, на которой остров Кипр, на котором римляне добывали медь, назывался Cyprus, а металл aes cyproum.

В Северной Америке из самородной меди изготавливали оружие, ещё до заселения континента европейцами. В третьем тысячелетии до н.э. получать Cu стали из смешанных соединений. В Древнем Египте медь уже использовали при строительстве пирамиды Хеопса, для изготовления инструментов, которыми обрабатывали глыбы камня. Примерно в это же время в медь стали добавлять олово, что послужило началом бронзового века. Сегодня купить медь в России можно в интернет-магазине NFmetall.ru

Добыча и сырьё

Содержание меди в земной коре составляет 4,7-5,5*10-3 % от общей массы. В морской воде содержится около 3*10-7 %. Большинство месторождений меди имеют геотермальное происхождение. Богатые запасы меди содержатся на дне морей и океанов в виде отложений 5,7*10-3 % от общей доли.

В природе Cu присутствует в виде смеси двух активных изотопов (атомов с одинаковым химическим номером, но разными массовыми числами). Cu встречается в виде самородков, но чаще – в смешанном виде. Cu производят, в основном, из соединений, которые имеют в составе S (Серу) (их называют сульфидами), либо оксидов (соединений с кислородом), либо из карбонатов (CO3 в основе).

22% меди добывается в Чили, 20% в США, 9% в странах бывшего СНГ, 7,5% в Канаде, и около 5 % в Замбии. Большинство крупных месторождений самородной меди выработано в настоящий момент. Её производят из смешанных руд, содержание меди в которых равняется 0,5-1,2%. 1/3 медной продукции производят из вторсырья.

Основной интерес для добытчиков представляет халькопирит CuFeS2 (более 50% запасов меди). Медь добывают также из сулфидных соединений: халькозина CuxS, ковеллина CuS, Cu5FeS4 бронита, или кислородосодержащих соединений: CuCO3Cu(OH)2 малахита, Cu2O куприта, CuSiO3h3O хризоколла.

Породы содержащие медь добываются в карьерах. Карьеры могут разрабатываться сколом с помощью экскаваторов, а также с применением взрывотехники. Основную массу работы в карьерах выполняют карьерные экскаваторы с ковшами вместительностью до 25м3 и грузовики, способные перевозить до 250 т ценной породы.

Получение меди из смешанных соединений

Для получения чистой руды из смешанных соединений используется пирометаллургический метод, в основе которого лежит воздействие огнём. Перемолотая до частиц размером 0,1-0,2 мм порода проходит ряд процедур очистки:

  • пенную флотацию,
  • обжиг,
  • плавку,
  • конвертирование,
  • рафинирование.

А теперь обо всём подробнее и по порядку.

Флотационное обогащение

Флотация переводится как плавание на поверхности. Пенная флотация — метод обогащения в металлургии, в процессе которого полезная порода поднимается на поверхность пульпы (смеси молотых минералов и реагентов) пузырьками воздуха подаваемого извне. Поднятая смесь образует на поверхности пену, которая снимается с помощью лопатного механизма и отправляется на сушку, а осадок — на переработку для последующего изготовления кирпичей, черепицы и других изделий. В результате данной процедуры содержание меди в концентрате возрастает до 15-20 %.

Флотационные реагенты создают особые условия на границе раздела пузырьков воздуха и соединений меди. Реагенты-собиратели поднимают на поверхность частицы с Cu. Побочные продукты же набирают массу под действием влаги и не всплывают. Вспениватели создают условия для оптимального пенообразования. Реагенты-модификаторы создают наилучшие условия для отделения схожих элементов от ценных, или осуществляют ряд других функций.

Обжиг Меди

Обжиг производят ниже температуры плавления сырья с целью изменения состава, удаления ненужных соединений и объедения мелких фракций концентрата в более крупные. В зависимости от применяемого концентрата, обжиг бывает стабилизирующим или окислительным. Стабилизирующий обжиг применяется для получения низших оксидов и металлов. Окислительный обжиг производится с целью получения сульфатов или оксидов.

Плавка Меди

Плавка — способ концентрирования, при котором основная часть или весь концентрат доводится до температуры плавления. При этом образуется несколько несмешиваемых слоёв:

  • сплавы оксидов, которые всплывают на поверхность (шлак)
  • и верхний слой сульфидов железа и цветных металлов (штейн).

Штейн — это слой основной массы цветных металлов (Cu, Ni, S), солей и других. Иногда в результате плавки, наоборот ценным является шлак. Концентрация меди после плавки составляет более 50%.

Конвертирование

Конвертирование меди проходит в 2 стадии в конвертере (цилиндрической установке, в которую подаётся воздух снизу или на поверхность металла).

На первой стадии удаляются остатки железа с помощью добавления в расплав флюса кремнезёма (SiO2) и подачи кислорода. Шлак кремнезёма составляет 21-30%, остальное — железо. После этой процедуры расплав меди получает название белый матт. На второй стадии белый матт окисляется кислородом и снова происходит разделение. Конечным продуктом конвертации меди является черновая медь.

Рафинирование

Рафинирование — окончательная очистка металла от примесей проводится в два этапа: огневым и электролитическим способом.

Огневое рафинирование производится в анодных печах с горизонтальным конвертером. В печь загружается черновая медь, далее следует расплавление, окислительная и восстановительная обработка, разливка. Окислительный процесс подразумевает подачу воздуха в расплав на глубину от 600 до 800 мм. Окисляются примеси с большим сродством кислороду Fe, Al, Ni, Sn, Sb, Zn, Bi, As, а также часть меди до состояния Cu2O. На восстановительном этапе расплав обрабатывают природным газом или парамазутными смесями. В результате химической реакции расплав перемешивается, и из него удаляются газы, а часть окисленного Cu2O восстанавливается. Сплав с содержанием S

На втором этапе аноды погружаются в коробчатые ванны. Между ними подвешиваются катоды из чистой меди, через которые подаётся электричество. Вся медь переходит из анодов в катоды за 30 дней. Катоды выгружаются партиями через 6-12 дней. Из осадков в электролите же выделяют множество полезных элементов, таких как Золото и Серебро.

Розлив меди и дальнейшая обработка

Полученные катоды из чистой меди уже являются готовой продукцией, но большую часть из них переплавляют в печах и разливают с помощью установки непрерывной разливки сырья в слитки, после чего прокатывают через валки до получения: медной проволоки, листов медных, а так же прутков из меди.

Либо же из печей сплав попадает в карусельные разливочные машины, которые разливают медь в ваербасы для последующего изготовления проволоки.

Другие статьи >>

nfmetall.ru

Латунь: состав, классификация, применение, структура

Металлический сплав, называемый латунью, относится к многокомпонентным или двойным материалам, где главной составляющей выступает медь, а легирующим веществом – цинк. В этот состав могут добавлять свинец, олово, алюминий, никель, марганец, а также железо и прочие металлы. Латунь – это вещество, напоминающее золото, однако его стоимость намного ниже драгоценного металла. От процентного содержания входящих компонентов напрямую зависит цвет и ее свойства. При этом она не относится по металлургической классификации к бронзе.

Состав, структура

Основой медного сплава является цинк, использующийся уже три века. В зависимости от химического состава она бывает:

  • двухкомпонентной;
  • многокомпонентной.

Двухкомпонентная

Этот состав содержит цинк и медную составляющую в различных объемах. В соответствии с ГОСТом он обозначается буквой «Л» и цифровыми обозначениями. Числовое значение показывает процентное количество меди. Для марки Л63 медная составляющая будет иметь 63 %, а цинковая – 37 %.

Многокомпонентная

Это латунь, состав сплава которой содержит легирующие вещества. К ним относится алюминий, свинец, а также прочие металлы. Такая марка обозначается в зависимости от входящих компонентов, при этом доля цинковой составляющей получается из вычитания от 100 % частей других составляющих. Состав сплава латунного с маркировкой ЛС60-5 означает при расшифровке, что меди – 60 %, свинца – 5 %, а цинка – 35 %.  Доля дополнительных примесей обычно не превышает 10 %. Соотношение входящих компонентов может незначительно изменяться. При этом цинковая часть обычно не превышает 35 %. Для полного понимания состава, необходимо разобрать, что такое латунь техническая? Это специальные сплавы, где доля цинка доходит до 50 %.

Красная латунь содержит часть цинка в пределах от 5 до 20 %, а в желтой его доля составляет более 20 %

Область применения

Латунный сплав относится к наиболее распространенным среди самых различных областей. Он практически не подвержен износу. Двухкомпонентный медно-цинковый сплав с цинковой составляющей не более 20 % отлично подходит для изготовления тепловых аппаратов, автозапчастей, сантехнического оборудования. Материалы с цинковой частью до 40 % используются для создания штампованных деталей, фурнитуры. Многокомпонентные латунные сплавы применяются намного шире двухкомпонентных. Они встречаются в воздушных аппаратах, кораблях, трубах, часах и прочей технике.

Латунь широко используется ювелирами для изготовления красивых украшений. Они называют эти металлические цветные составы желтыми, золотистыми, а также зелеными. Наиболее интересен химический вариант, где содержится 5 % алюминия и 15 % цинка. Такой ювелирный металлический сплав имеет высокое сходство с золотом, чем зачастую пользуются мошенники. Использующаяся в этих изделиях латунь может показать, что подобное «золото» ничуть не уступает по красоте настоящему драгметаллу. Сплав весьма податлив при механической обработке, что позволяет ювелирам создавать уникальные украшения, которые отличить от золотых может только специалист. Очищение таких ювелирных шедевров выполняется щавелевой кислотой. На материалах с маркировкой Л62, Л68 проходят обучение молодые ювелиры, так как эти составы наиболее похожи по качествам на золото.

Специальная разновидность латунного сплава с хорошей деформацией называется томпак. Цинковая составляющая металлического материала не превышает 10 %. Этот состав латуни характеризуется устойчивостью к ржавчине, высокой пластичностью, а также весьма низкой силой трения. Данный материал хорошо сваривается со сталью и прочими благородными металлами. Благодаря золотистому оттенку из томпака изготавливают различные медали, фурнитуру, а также художественные изделия. Он отлично обрабатывается под давлением, поддается покрытию золотом, эмалировке.

Материал литейного вида применяется при производстве фасонных изделий и полуфабрикатов методом литья. Литейная латунь отличается наличием дополнительных разбавителей из марганца, алюминия, свинца, а также железа, олова с медью и цинком. По имеющимся фото неспециалисту трудно определить марку. Литейный материал не ржавеет, имеет превосходные механические параметры, устойчив к трению и удобен в обращении. Его используют при производстве подшипников, элементов литой арматуры, втулок, сепараторов, автомобильных штуцеров и многих других элементов.

Из листов автоматной латуни (ЛС59-1) изготавливают многочисленные крепежные изделия, элементы для часов, а также прочие детали массового производства. Этот вид сплава состоит из свинца, цинка, меди. Он хорошо выдерживает обработку деталей скоростным способом, откуда и получил название. Автоматный материал выпускается прутками, полосами, листами, а также лентами.

Способы получения

Изготовление латуни производится в тиглях из глины огнеустойчивого вида, а также при помощи специальных отражательных нагревателей. Разогрев самих тиглей выполняют в пламенных или же шахтных печах. Отливку смешиваемого сплава проводят с помощью особых песчаных форм. При этом некоторая доля цинка испаряется, что учитывается при процессе формирования сплава.

Основную трудность при получении латуни вызывает разница в температурах плавления основных составляющих. Этот процесс облегчается добавлением в расплавленную массу малого количества уже готового материала. В зависимости от необходимого конечного результата проводится дальнейшая обработка состава. Можно добавить дополнительные составляющие, провести штамповку, легирование или же придать необходимую форму.

Классификация латуней

Латунные составы подразделяются на литейные и деформируемые. Литье с различными компонентами позволяет выпускать разнообразные детали для всех сфер промышленного использования. Деформируемые материалы имеют большое содержание меди и применяются для изготовления мелких изделий.

В зависимости от содержания в сплаве различных добавок его называют кремнистым, алюминиевым, железомарганцовистым, что определяет марку. Дополнительные вещества позволяют составу получать новые качества или же улучшать уже имеющиеся характеристики. Зарубежные производители используют иную маркировку составов и отличающееся содержание примесей. Помимо этого, различают латунный материал по сфере основного применения. Это может быть «часовая», «морская» или же другая специфическая латунь. Широко используются томпаки (с цинком до 10 %), а также полутомпаки, где цинковая доля находится в пределах от 10 до 20 %.

Основные свойства и характеристики

Медно-цинковый материал обладает качествами, присущими составляющим его металлам. Цвет латунного состава напрямую зависит от его составляющих и варьируется от светло-желтого до красноватого. Температура плавления материала находится в пределах от 880 до 950 °С, а плотность – 8500 кг/м3. Он хорошо обрабатывается под давлением при различных температурных режимах. Кроме того, сплав латунь с различными компонентами практически не подвержен влиянию внешней среды, обладает высокой износоустойчивостью и высокой прочностью.

Латунные изделия имеют хорошие механические показатели. В отличие от меди, он более вязкий и ковкий, менее тугоплавкий, что весьма удобно для промышленной обработки. С понижением температуры среды латунные изделия не теряют свои пластичные свойства, что привлекательно для изготовления конструкционных материалов. Со временем поверхность состава может слегка потемнеть, однако это никак не влияет на характеристики материала. Чем больше содержание медной доли в латунном сплаве, тем выше его электро- и теплопроводность. Для предотвращения коррозии латунные детали обжигаются после обработки при пониженных температурах.

oxmetall.ru


Смотрите также