Тэмпература плаўлення латуні: Дакладны адказ на больш складанае пытанне
Мосенж з'яўляецца адным з найбольш шырока выкарыстоўваюцца металічных сплаваў у машынабудаванні, выраб, архітэктуры, музычныя інструменты, сантэхніка, і дэкаратыўныя аплікацыі.
Цэніцца за ўстойлівасць да карозіі, прывабны знешні выгляд, апрацоўка, і адносна нізкі кошт у параўнанні з многімі іншымі сплавамі на аснове медзі.
Тым не менш, калі людзі просяць «тэмпературу плаўлення латуні,» часта задаюць пытанне, на якое няма адназначнага адказу.
Тэхнічна правільны адказ такі: латунь не мае адной фіксаванай тэмпературы плаўлення. Бо латунь - гэта сплаў, не чысты метал, ён звычайна растае над а дыяпазон а не пры адной дакладнай тэмпературы.
Для многіх распаўсюджаны латуні, гэты дыяпазон прыкладна 900ад °C да 940 °C (пра 1650ад °F да 1725 °F), хоць пэўныя кампазіцыі могуць выходзіць за межы гэтага інтэрвалу.
Каб зразумець, чаму, трэба паглядзець на латунь з некалькіх бакоў: металургія, выраб, і практычнае выкарыстанне.
1. Латунь не з'яўляецца чыстым рэчывам
Чыстыя металы, такія як медзь або алюміній, маюць адну тэмпературу плаўлення ў стандартных умовах.
Латунь бывае рознай. Гэта перш за ўсё сплаў з медзь і цынк, і доля гэтых двух элементаў можа істотна адрознівацца ў залежнасці ад меркаванага прымянення.
Гэта змяненне мае значэнне. Чым больш цынку змяшчае латунь, тым больш змяняюцца яго цеплавыя паводзіны.
У сістэмах сплаву, плаўленне звычайна апісваецца дзвюма тэмпературамі:
- Салідус: тэмпература, пры якой пачынае ўтварацца першая вадкасць
- вадкасць: тэмпература, пры якой сплаў становіцца цалкам вадкім
Паміж гэтымі дзвюма тэмпературамі, латунь існуе ў выглядзе сумесі цвёрдай і вадкай фаз. Таму казаць пра адзіную «тэмпературу плаўлення» - спрашчэнне.
У практычных мэтах, многія звычайныя латуні пачынаюць мякчэць і часткова плавіцца 900° С, і стаць цалкам расплаўленым дзесьці вакол 930ад °C да 940 °C. Але дакладныя лічбы залежаць ад гатунку.
2. Тыповыя дыяпазоны плаўлення звычайнай латуні
Значэнні ніжэй паказаны як цвёрды–вадкі дыяпазоны, таму што латунь з'яўляецца сплавам і, такім чынам, плавіцца ў інтэрвале тэмператур, а не ў адной кропцы.
| Тып латуні | Тыповы склад (прыбл.) | Дыяпазон плаўлення (° С) | Дыяпазон плаўлення (К) | Дыяпазон плаўлення (° F) |
| Пазалота латуні (ЗША C21000 / EN CW500L) | Cu 94,0–96,0%, Zn баланс; Pb ≤0,05%, Fe ≤0,05% | 1049–1066 | 1322–1339 год | 1920–1950 год |
| Камерцыйная бронза / 90-10 Мосенж (ЗША C22000 / EN CW501L) | Cu 89,0–91,0%, Zn баланс; Pb ≤0,05%, Fe ≤0,05% | 1021–1043 | 1294–1316 год | 1870–1910 год |
| Чырвоная латунь (UNS C23000 / EN CW502L) | Cu 84,0–86,0%, Zn баланс; Pb ≤0,05%, Fe ≤0,05% | 988–1027 | 1261–1300 | 1810–1880 год |
| Нізкая латунь (ЗША C24000 / EN CW503L) | Cu 78,5–81,5%, Zn баланс; Pb ≤0,05%, Fe ≤0,05% | 966–999 | 1239–1272 | 1770–1830 год |
| Патрон латунь (ЗША C26000 / EN CW505L) | Cu 68,5–71,5%, Zn баланс; Pb ≤0,07%, Fe ≤0,05% | 916–954 | 1189–1228 | 1680–1750 год |
| Жоўтая латунь (UNS C26800 / EN CW506L) | Cu 64,0–68,5%, Zn баланс; Pb ≤0,09%, Fe ≤0,05% | 904–932 | 1178–1205 | 1660–1710 год |
Жоўтая латунь (ЗША C27000 / EN CW507L) |
Cu 63,0–68,5%, Zn баланс; Pb ≤0,09%, Fe ≤0,07% | 904–932 | 1178–1205 | 1660–1710 год |
| Жоўтая латунь (ЗША C27400 / EN CW508L) | Cu 61,0–64,0%, Zn баланс; Pb ≤0,09%, Fe ≤0,05% | 870–920 | 1143–1193 | 1598–1688 год |
| Мюнц-метал (UNS C28000 / EN CW509L) | Cu 59,0–63,0%, Zn баланс; Pb ≤0,09%, Fe ≤0,07% | 899–904 | 1172–1178 | 1650–1660 год |
| Вольная рэзка латуні (ЗША C36000 / EN CW603N) | Cu 60,0–63,0%, Pb 2,5–3,0%, Zn баланс; Fe ≤0,35% | 888–899 | 1161–1172 | 1630–1650 год |
| Адміралцейства Брас (ЗША C44300 / EN CW706R) | Cu 70,0–73,0%, Sn 0,8–1,2% (для трубчастых вырабаў можа спатрэбіцца ≥0,9%), Zn баланс; | 899–938 | 1172–1211 | 1650–1720 год |
| Марская латунь (ЗША C46400 / EN CW712R) | Cu 59,0–62,0%, Sn 0,2–1,0%, Zn баланс; Pb ≤0,5%, Fe ≤0,10% | 888–899 | 1161–1172 | 1630–1650 год |
3. Кампазіцыя з'яўляецца асноўным рухавіком дыяпазону плаўлення
У латуні, склад з'яўляецца асноўным фактарам, які вызначае паводзіны плаўлення, таму што латунь не з'яўляецца чыстым металам, а медна-цынкавы сплаў.
Замест таго, каб плавіцца пры адной фіксаванай тэмпературы, большасць латуні плавіцца па а інтэрвал цвёрдага і вадкага стану.
Багатыя меддзю латуні звычайна плавяцца пры больш высокіх тэмпературах, у той час як багатыя цынкам латуні плавяцца раней і больш рэзка.
Напрыклад, Латунь патронаў UNS C26000 пазначана з солідусам 1680° F і ліквідус 1750° F, тады як самаробная латунь UNS C36000 ніжэй, каля 1630ад °F да 1650 °F.
Камерцыйная бронза UNS C22000 яшчэ вышэй, каля 1870ад °F да 1910 °F, паказвае, як больш высокае ўтрыманне медзі зрушвае дыяпазон плаўлення ўверх.
Прычына — металургічная: змяненне суадносін Cu / Zn змяняе фазавыя адносіны ў сплаве, які змяняе як тэмпературу, пры якой з'яўляецца першая вадкасць, так і тэмпературу, пры якой сплаў становіцца цалкам расплаўленым.
Вось чаму той жа шырокі ярлык "латунь" ахоплівае сплавы з істотна рознымі тэмпературнымі паводзінамі.
На практыцы, вытворца не можа лічыць, што адна латунь паводзіць сябе як іншая проста таму, што абодва выглядаюць жоўтымі або меднымі.
Афіцыйныя табліцы сплаваў паказваюць, што нават у звычайных латунях, Інтэрвалы плаўлення адрозніваюцца на дзесяткі градусаў па Фарэнгейце ў залежнасці ад прызначэння і складу сплаву.
Нязначныя легіруючыя дабаўкі таксама маюць значэнне. Бляшанка, кіраваць, мыш'як, крэмнім, алюміній, і марганец можа змяніць супраціў акіслення, апрацоўка, Карозійнае паводзіны, і цеплавая рэакцыя; яны таксама могуць нязначна зрушыць інтэрвал плаўлення.
Напрыклад, Адміралцейская латунь UNS C44300, які змяшчае волава і сляды мыш'яку для ўстойлівасці да карозіі, значыцца ў 1650ад °F да 1720 °F, у той час як метал UNS C28000 Muntz пералічаны на 1650ад °F да 1660 °F.
Гэтыя адрозненні не адвольныя; яны адлюстроўваюць сумесны эфект складу і фазавай структуры сплаву.
Для машынабудавання і вытворчасці, падтэкст просты: абазначэнне сплаву мае большае значэнне, чым колер або агульная назва.
Калі вы ведаеце абазначэнне UNS або EN/CEN, вы можаце ацаніць дыяпазон плаўлення з значна большай упэўненасцю, чым калі б вы ведалі толькі, што дэталь з'яўляецца "латунню".
Вось чаму заснаваная на стандартах ідэнтыфікацыя важная ў кастынгу, пайка, гарачая апрацоўка, і аперацыі па перапрацоўцы.
4. Чаму тэмпература плаўлення мае значэнне на практыцы
У інжынерных прыкладаннях, паводзіны плаўлення латуні разглядаюцца не як адна тэмпература, а як a акно працэсу абмежаваны ст солід і вадкасць.
Гэты інтэрвал вызначае бяспечныя і эфектыўныя працоўныя тэмпературы для вытворчых працэсаў.
Праца занадта блізка да солідуса пагражае няпоўным расплаўленнем або дрэнным патокам матэрыялу, у той час як празмернае перавышэнне ліквідусу можа прывесці да перагрэву, акіленне, і змяненне складу - у прыватнасці, з-за страты цынку.
Ліццё
Калі адліваюць латунь, метал павінен быць нагрэты вышэй за ліквідус, каб ён належным чынам цякаў у форму.
Калі тэмпература занадта нізкая, няпоўнае запаўненне, cold shuts, ці можа адбыцца дрэнная аздабленне паверхні.
Калі занадта высока, цынк можа акісляцца або выпарацца, які змяняе склад і можа пагоршыць канчатковую адліўку.
Коўка і гарачая апрацоўка
Латунь таксама можа падвяргацца гарачай апрацоўцы, але ён павінен быць апрацаваны ў тэмпературным акне ніжэй дыяпазону плаўлення. Занадта моцны нагрэў латуні можа зрабіць яе далікатнай або выклікаць лакальнае плаўленне на межах зерняў.
Гэта асабліва важна для кампанентаў, якія павінны захоўваць дакладнасць памераў і структурную цэласнасць.
Пайка і злучэнне
У сумесных аперацыях, паводзіны латуні пры плаўленні мае вырашальнае значэнне, таму што асноўны метал звычайна павінен заставацца цвёрдым, пакуль напаўняльнік або матэрыял для злучэння цячэ.
Калі нагрэў празмерны, сама латуневая частка можа пачаць плавіцца або губляць цынк. Гэта адна з прычын таго, што кантроль тэмпературы займае цэнтральнае месца ў надзейнай практыцы пайкі.
Апрацоўка і свабодная рэзка латуні
Некаторыя гатункі латуні выбіраюцца спецыяльна для апрацоўваемасці. Гэтыя склады могуць утрымліваць свінец або іншыя дабаўкі, якія паляпшаюць прадукцыйнасць рэзкі, але яны таксама могуць нязначна змяніць цеплавую рэакцыю.
У вытворчых умовах, дакладнае абазначэнне сплаву заўсёды важней, чым агульны тэрмін «латунь».
5. Распаўсюджаныя памылкі аб тэмпературы плаўлення латуні
Памылковае ўяўленне 1: Латунь мае адну дакладную тэмпературу плаўлення
Гэта самае звычайнае непаразуменне. Латунь плавіцца ў пэўным дыяпазоне, таму што гэта сплаў. Ідэя адзінай тэмпературы плаўлення з'яўляецца толькі прыблізнай.
Памылковае ўяўленне 2: Латунь паводзіць сябе як медзь
Латунь на аснове медзі, але гэта не медзь. Медзь мае значна больш высокую тэмпературу плаўлення.
Латунь звычайна плавіцца значна раней, таму што цынк зніжае цеплавой парог сплаву.
Памылковае ўяўленне 3: Усе «жоўтыя металы» аднолькавыя
Мосенж, бронза, і іншыя сплавы медзі часта блытаюць у звычайнай размове.
Бронза звычайна медна-алавяная, і яго паводзіны пры плаўленні адрозніваецца ад латуні. Нават візуальна падобныя сплавы могуць мець розныя тэрмічныя і механічныя ўласцівасці.
Памылковае ўяўленне 4: Награванне латуні проста азначае "распальванне дачырвана"
Гэта не з'яўляецца бяспечным або надзейным паказчыкам тэмпературы. Латунь можа акісляцца, абясколерыць, або страціць цынк да відавочнага плаўлення.
Візуальны колер - недакладны паказчык цеплавога стану, асабліва ў кантраляванай вытворчасці.
6. Меркаванні бяспекі пры награванні латуні
Любое сур'ёзнае абмеркаванне плаўлення латуні павінна ўключаць бяспеку. Награванне латуні амаль да або вышэй дыяпазону плаўлення не з'яўляецца дабраякасным.
Небяспека пароў цынку
Пры высокіх тэмпературах, цынк можа выпарацца і акісляцца, утвараючы пары, небяспечныя для ўдыхання.
Гэта асноўная прафесійная праблема ў ліцейных цэхах, майстэрняў, і аперацыі па перапрацоўцы. Можа спатрэбіцца адпаведная вентыляцыя і абарона дыхальных шляхоў, у залежнасці ад працэсу.
Змены складу
Калі латунь перагрэлася, цынк можа быць пераважна страчаны са сплаву. Гэта змяняе склад пакінутага матэрыялу і можа знізіць прадукцыйнасць гатовай дэталі.
Небяспека пажару і абсталявання
Таму што латунь плавіцца пры адносна ўмеранай тэмпературы ў параўнанні з многімі іншымі металамі, некантралюемы нагрэў можа пашкодзіць тыглі, формы, і інструменты.
Маніторынг тэмпературы і адпаведная канструкцыя печы вельмі важныя.
7. Параўнальны аналіз: Латунь супраць. Іншыя сплавы медзі і прамысловыя металы
| Матэрыял | Тыповы склад (прыбл.) | Дыяпазон плаўлення (° С) | Дыяпазон плаўлення (К) | Дыяпазон плаўлення (° F) | Асноўныя інжынерныя характарыстыкі |
| Мосенж (агульны) | Cu–Zn (5–45% Zn) | 880–1020 | 1153–1293 | 1616–1868 год | Добрая обрабатываемость, Умераная сіла, шырокі інтэрвал плаўлення, лятучасць цынку пры высокай тэмпературы |
| Бронза (агульны) | Cu-Sn (5–12% сн) | 900–1050 | 1173–1323 | 1652–1922 год | Высокая ўстойлівасць да карозіі, добрыя зносаўстойлівасці, звычайна больш вузкі дыяпазон замярзання, чым латунь |
| Чыстая медзь | Cu ≥99,9% | 1085 (адна кропка) | 1358 | 1985 | Вельмі высокая цепла/электраправоднасць, няма дыяпазону плаўлення (чысты метал) |
| Алюмініевая бронза | Cu–Al (5–12% Ал) | 1020–1060 | 1293–1333 год | 1868–1940 год | Высокая сіла, выдатная ўстойлівасць да карозіі, больш высокая плаўленне, чым большасць латуні |
Крамянёвая бронза |
Cu–Si (1-4% Так) | 965–1025 | 1238–1298 | 1769–1877 год | Добрая цякучасць ліцця, Каразія супраціву, шырока выкарыстоўваецца пры зварцы прысадкавых металаў |
| Медзь-нікель (Мельхіор) | Cu–Ni (10–30% у) | 1170–1240 | 1443–1513 год | 2138–2264 | Выдатная ўстойлівасць да карозіі марской вады, павышаны дыяпазон плаўлення, стабільная мікраструктура |
| Алюміній (чысты) | Al ≥99% | 660 (адна кропка) | 933 | 1220 | Нізкая шчыльнасць, нізкая тэмпература плаўлення, высокая цеплаправоднасць |
| Вугляродная сталь | Fe–C (0.1–1,0% C) | 1425–1540 год | 1698–1813 год | 2597–2804 | Высокая сіла, шырокае прамысловае выкарыстанне, значна больш высокая плаўкасць, чым сплавы медзі |
З нержавеючай сталі |
Fe–Cr–Ni сплавы | 1375–1530 год | 1648–1803 год | 2507–2786 | Устойлівы да карозіі, добрая ўстойлівасць да высокіх тэмператур |
| Чыгун | Fe–C (2–4% С) | 1150–1200 | 1423–1473 год | 2102–2192 | Выдатная ліцейнасць, больш нізкая плаўкасць, чым сталь, далікатныя паводзіны |
| Цынк (чысты) | Zn ≥99% | 419.5 (адна кропка) | 693 | 787 | Вельмі нізкая тэмпература плаўлення, высокі ціск пара пры падвышанай тэмпературы |
| Кіраваць (чысты) | Pb ≥99% | 327.5 (адна кропка) | 601 | 621 | Вельмі нізкая тэмпература плаўлення, soft, часта выкарыстоўваецца ў якасці легіруючай дабаўкі |
8. Conclusion
Тэмпература плаўлення латуні не з'яўляецца адным фіксаваным лікам. Як сплаў медзі і цынку, латунь звычайна плавіцца над a дыяпазон, звычайна вакол 900ад °C да 940 °C
З навуковага пункту гледжання, ключавая ідэя простая: склад кантралюе паводзіны плаўлення
Такім чынам, самы дакладны адказ не проста «якая тэмпература плаўлення латуні».?»а хутчэй: пра якую латунь ідзе гаворка?
