Описание влияния цинка на свойства латуней позволяет создать сплав с необходимыми физико-химическими и механическими свойствами.

Латунь представляет собой металлический сплав на основе меди и цинка. Последний элемент используется в качестве легирующей добавки, и от его содержания зависят свойства сплава. При концентрации цинка в сплаве в количестве 6% – 20% он называется томпаком, а при его повышенном содержании, доходящем до 35%, латунь принято называть желтой. Максимально допустимая концентрация легирующей добавки в латуни не может превышать 43%.

Классификация латуней

Чтобы корректно описать влияние цинка на свойства латуней, необходимо привести классификацию сплавов:

• Двухкомпонентные латуни: в составе сплава присутствуют только основные элементы – медь и цинк в разном процентном соотношении.
• Многокомпонентные сплавы: помимо основных ингредиентов, в состав металла вводятся дополнительные легирующие добавки, изменяющие его физико-химические свойства.

Таким образом, при получении готового металла с нужными характеристиками, с учетом изменения концентрации только цинка, речь идет о двухкомпонентных сплавах или простых латунях.

Влияние цинка на свойства латуней

Изменение концентрации цинка в составе простых латуней называется фазовым составом металла, который вызывает следующие изменения физико-химических свойств двухкомпонентных сплавов:

• Вне зависимости от концентрации цинка при его добавлении до предельного показателя 45%, прочность сплава неизбежно растет. Но при превышении этого значения она начинает резко падать, вплоть до хрупкого разрушения материала под незначительной нагрузкой.
• При введении доли цинка до 30% сохраняется ковкость и пластичность латуни.
• Предел пластичности металла достигается при введении в состав меди цинка до 37-38%, после чего материал плохо поддается механической обработке и, чаще всего, используется при изготовлении гаек и резьбовых соединений для сантехнической промышленности.
• Для производства латунной проволоки, прутков и прочих элементов, эксплуатация которых подразумевает холодную деформацию, применяется латунь марки Л63. Является двухкомпонентным составом с процентным содержанием цинка не более 32-35%. Недостаток данной марки заключается в потере эксплуатационных свойств при нагреве материала выше 300оС. В научной терминологии такие латуни называются a сплавами.
• Для увеличения пластичности сплава при повышенном содержании цинка (до 40%) используется марка латуни ЛС59-1. Ковкость металлу при нагреве дает минимальное содержание свинца в качестве легирующего элемента. Металл с такими характеристиками называется b сплавом.

Благодаря усилиям работников металлургической индустрии применение латуни в современном промышленном производстве практически не ограничено. Латунь активно используется в тяжелом машиностроении, входит в состав большинства высокоточного оборудования, широко применяется при производстве элементов отопления и водоснабжения.

Изменение доли цинка в сплаве позволяет достичь простоты в обработке и улучшения прочностных показателей готовых изделий. По статистике, латунь является самым часто используемым сплавом на основе меди.

Медь. Описание, свойства, происхождение и применение металла

Самородная медь размером около 4 см

Медь — минерал из класса самородных элементов. В природном минерале обнаруживаются Fe, Ag, Au, As и другие элементы в виде примеси или образующие с Cu твёрдые растворы. Простое вещество медь — это пластичный переходный металл золотисто-розового цвета (розового цвета при отсутствии оксидной плёнки). Один из первых металлов, широко освоенных человеком из-за сравнительной доступности для получения из руды и малой температуры плавления. Он входит в семёрку металлов, известных человеку с очень древних времён. Медь является необходимым элементом для всех высших растений и животных.

1. Структура
2. Свойства
3. Запасы и добыча
4. Происхождение
5. Применение
6. Классификация
7. Физические свойства
8. Оптические свойства
9. Кристаллографические свойства

СТРУКТУРА

Кристаллическая структура меди

Кубическая сингония, гексаоктаэдрический вид симметрии m3m, кристаллическая структура – кубическая гранецентрированная решётка. Модель представляет собой куб из восьми атомов в углах и шести атомов , расположенных в центре граней (6 граней). Каждый атом данной кристаллической решетки имеет координационное число 12. Самородная медь встречается в виде пластинок, губчатых и сплошных масс, нитевидных и проволочных агрегатов, а также кристаллов, сложных двойников, скелетных кристаллов и дендритов. Поверхность часто покрыта плёнками “медной зелени” (малахит), “медной сини” (азурит), фосфатов меди и других продуктов её вторичного изменения.

СВОЙСТВА

Кристаллы самородной меди, Верхнее озеро, округ Кинави, Мичиган, США. Размер 12 х 8,5 см

Медь — золотисто-розовый пластичный металл, на воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой, которая придаёт ей характерный интенсивный желтовато-красный оттенок. Тонкие плёнки меди на просвет имеют зеленовато-голубой цвет.

Наряду с осмием, цезием и золотом, медь — один из четырёх металлов, имеющих явную цветовую окраску, отличную от серой или серебристой у прочих металлов. Этот цветовой оттенок объясняется наличием электронных переходов между заполненной третьей и полупустой четвёртой атомными орбиталями: энергетическая разница между ними соответствует длине волны оранжевого света. Тот же механизм отвечает за характерный цвет золота.

Медь обладает высокой тепло- и электропроводностью (занимает второе место по электропроводности среди металлов после серебра). Удельная электропроводность при 20 °C: 55,5-58 МСм/м. Медь имеет относительно большой температурный коэффициент сопротивления: 0,4 %/°С и в широком диапазоне температур слабо зависит от температуры. Медь является диамагнетиком.

Существует ряд сплавов меди: латуни — с цинком, бронзы — с оловом и другими элементами, мельхиор — с никелем и другие.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

Образец меди, 13,6 см. Полуостров Кинави, Мичиган, США

Среднее содержание меди в земной коре (кларк) — (4,7-5,5)·10⁻³% (по массе). В морской и речной воде содержание меди гораздо меньше: 3·10⁻⁷% и 10⁻⁷% (по массе) соответственно. Большая часть медной руды добывается открытым способом. Содержание меди в руде составляет от 0,3 до 1,0 %. Мировые запасы в 2000 году составляли, по оценке экспертов, 954 млн т, из них 687 млн т — подтверждённые запасы, на долю России приходилось 3,2 % общих и 3,1 % подтверждённых мировых запасов. Таким образом, при нынешних темпах потребления запасов меди хватит примерно на 60 лет.
Медь получают из медных руд и минералов. Основные методы получения меди — пирометаллургия, гидрометаллургия и электролиз. Пирометаллургический метод заключается в получении меди из сульфидных руд, например, халькопирита CuFeS₂. Гидрометаллургический метод заключается в растворении минералов меди в разбавленной серной кислоте или в растворе аммиака; из полученных растворов медь вытесняют металлическим железом.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Небольшой самородок меди

Обычно самородная медь образуется в зоне окисления некоторых медносульфидных месторождений в ассоциации с кальцитом, самородным серебром, купритом, малахитом, азуритом, брошантитом и другими минералами. Массы отдельных скоплений самородной меди достигают 400 тонн. Крупные промышленные месторождения самородной меди вместе с другими медьсодержащими минералами формируются при воздействии на вулканические породы (диабазы, мелафиры) гидротермальных растворов, вулканических паров и газов, обогащенных летучими соединениями меди (например, месторождение озера Верхнее, США).
Самородная медь встречается также в осадочных породах, преимущественно в медистых песчаниках и сланцах.
Наиболее известные месторождения самородной меди – Туринские рудники (Урал), Джезказганское (Казахстан), в США (на полуострове Кивино, в штатах Аризона и Юта).

ПРИМЕНЕНИЕ

Браслеты из меди

Из-за низкого удельного сопротивления, медь широко применяется в электротехнике для изготовления силовых кабелей, проводов или других проводников, например, при печатном монтаже. Медные провода, в свою очередь, также используются в обмотках энергосберегающих электроприводов и силовых трансформаторов.
Другое полезное качество меди — высокая теплопроводность. Это позволяет применять её в различных теплоотводных устройствах, теплообменниках, к числу которых относятся и широко известные радиаторы охлаждения, кондиционирования и отопления.
В разнообразных областях техники широко используются сплавы с использованием меди, самыми широко распространёнными из которых являются упоминавшиеся выше бронза и латунь. Оба сплава являются общими названиями для целого семейства материалов, в которые помимо олова и цинка могут входить никель, висмут и другие металлы.
В ювелирном деле часто используются сплавы меди с золотом для увеличения прочности изделий к деформациям и истиранию, так как чистое золото очень мягкий металл и нестойко к этим механическим воздействиям.
Прогнозируемым новым массовым применением меди обещает стать её применение в качестве бактерицидных поверхностей в лечебных учреждениях для снижения внутрибольничного бактериопереноса: дверей, ручек, водозапорной арматуры, перил, поручней кроватей, столешниц — всех поверхностей, к которым прикасается рука человека.

Медь (англ. Copper) – Cu

КЛАССИФИКАЦИЯ

Hey’s CIM Ref1.1

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Интересные статьи:

Податлива ли медь? — Techiescientist

Медь имеет атомный номер 29 и принадлежит к 11 группе периодической таблицы. Он розовато-оранжевого цвета, а также встречается в природе в виде свободного металла. В основном медь встречается в сочетании с другими элементами в различных металлах, таких как малахит, куприт, борнит, азурит и т. д.

Медь также является хорошим проводником электричества и используется в производстве многих типов электрического оборудования. Кроме того, его блестящий внешний вид делает его пригодным для изготовления украшений, украшений и других предметов декоративного назначения.

Вас не удивляет, как они вытягивают из меди такие разные формы, не ломая ее? Задумывались ли вы, что позволяет меди так легко принимать различные формы и размеры? Почему именно этот металл предпочтительнее для таких работ?

Не паникуйте, если вы не знаете ответов на приведенные выше вопросы, потому что здесь мы ответим на все ваши вопросы.

Итак, медь ковкая? Да, медь податлива, т.е. ей можно легко придать различную форму. Ковкость – это свойство металлов, означающее, что они могут быть разбиты на тонкие листы под воздействием внешнего напряжения или силы, например удара молотком. Пластичность меди обусловлена ​​ее атомной структурой, в которой атомы расположены слоями, которые могут легко скользить друг по другу при ударе предметом.

Давайте узнаем больше о ковкости меди.

Почему медь ковкая?

Способность материала изменять свою форму или увеличивать площадь поверхности под действием силы называется пластичностью.

Обычно это свойство всех металлов, которое означает, что металлам можно придать форму тонких листов, как правило, при ударе молотком. Это физическое свойство делает металлы чрезвычайно полезными в автомобильной и электронной промышленности.

Медь — это металл, и, как и другие металлы, она также ковкая. Это связано с кристаллической структурой меди. Атомы меди расположены в гранецентрированной кубической решетке, то есть атомы меди расположены в каждом углу куба, а также в центре куба.

Также между слоями атомов присутствуют внутренние плоскости. Благодаря этим внутренним плоскостям слои атомов меди могут скользить друг мимо друга под действием внешней силы.

Таким образом, когда к куску меди прикладывается большая сила, будь то молотком или ковкой, слои атомов скользят друг по другу, и, в конце концов, маленький, но толстый кусок превращается в длинные и тонкие листы.

Ковкость меди позволяет формовать изделия различных форм и размеров без их разрушения.

Факторы, влияющие на ковкость меди

На ковкость меди, как и других металлов, может влиять множество факторов. Однако два основных фактора, оказывающих существенное влияние на его пластичность, это:

• Металлическая связь

В предыдущем разделе мы обсуждали, как слои атомов в металлическом элементе скользят относительно друг друга, образуя тонкие листы.

Металлическая связь между атомами отвечает за удержание этих слоев вместе. Следовательно, если металлическая связь прочная, потребуется больше силы для перемещения этих слоев и их выравнивания по-разному.

Точно так же, если металлическая связь слабая, металлу будет легче изменить форму, что означает, что металл будет более ковким.

Это видно на приведенной ниже диаграмме.

Первоначально атомы в меди или любом другом металле располагаются следующим образом с различными слоями, расположенными один над другим, связанными металлической связью.

При приложении внешней силы, например удара молотком, слои перекатываются друг над другом, как показано на следующей схеме:

Теперь представьте, что эти слои связаны сильными силами, что произойдет?

Очевидно, что их будет трудно переместить. Итак, теперь вы понимаете, как металлическая связь влияет на пластичность вещества.

• Температура

Другим фактором, влияющим на пластичность, является температура.

Повышение температуры делает металл более ковким и пластичным, поскольку оба эти свойства возникают из-за возможности скольжения атомарных слоев друг по другу.

Например, если вы когда-нибудь посетите кузнечную мастерскую, вы увидите, что перед тем, как изменить форму любого металла, они нагревают его до высокой температуры, после чего из него становится легко формовать различные формы.

Верно и обратное: после падения температуры ниже определенного значения металлы становятся хрупкими.

Хрупкость означает, что металл не меняет форму под действием силы, а вместо этого распадается на куски.

График изменения пластичности и пластичности вещества под действием температуры приведен ниже:

Как видно из приведенного выше графика, для определенного диапазона температур ковкость и пластичность металла увеличиваются экспоненциально, а затем становятся постоянными.

Также ниже температуры перехода металлы становятся хрупкими, т. е. ломаются под воздействием напряжения.

Решетчатая структура меди

Кристаллическая структура состоит из двух компонентов, а именно. Решетка Браве, то есть пространство и атомы.

В основе любой кристаллической структуры лежит то, что атомы должны располагаться в решетке Браве в определенной ориентации и составе. Это означает, что угол, расстояние и другие параметры остаются постоянными по всей конструкции.

Атомы меди расположены в гранецентрированной кубической структуре решетки. Это означает, что если мы возьмем куб, то в каждом углу куба будет размещено по одному атому. Кроме того, по одному атому помещается в центр каждой стороны.

Структура гранецентрированной кубической решетки приведена ниже:

Красные кружки здесь символизируют атомы меди, которые расположены на определенном расстоянии и под определенным углом друг от друга в фиксированной ориентации и составе.

Соответствующая тема, которую вы должны прочитать

Ржавеет ли медь

Проводит ли медь электричество

Является ли медь чистым веществом

Является ли медь магнитной а также степень металлической связи между его атомами.

Если структура не содержит равномерно распределенных атомов или если металлическая связь слишком прочная, пластичность значительно снижается.

Ковкость – это свойство металлов, среди которых золото, как известно, является самым ковким металлом. Ниже приводится порядок убывания пластичности металлов:

Свойства меди

Несколько важных свойств меди перечислены ниже:

• Медь представляет собой металл розовато-оранжевого цвета.

• Это очень хороший проводник электричества, благодаря чему он используется во многих электроприборах.

• Он также является очень хорошим проводником тепла, благодаря чему многие кухонные принадлежности покрыты медью.

• Обладает высокой пластичностью и пластичностью.

• Устойчив к коррозии.

• Устойчив к биологическому обрастанию и обладает многими противомикробными свойствами, благодаря чему также используется для очистки воды.

Заключение

Медь довольно пластична, что означает, что ее можно легко выбить в тонкие листы или придать ей различные формы с помощью легкого приложения силы, например, удара молотком.

Ковкость меди обусловлена ​​ее кристаллической структурой, в которой слои атомов расположены таким образом, что они перекатываются друг относительно друга при приложении внешней силы.

На ковкость любого металла в основном влияют два фактора. Это металлическая связь и температура.

Атомы меди расположены в гранецентрированной кубической структуре решетки, в которой по одному атому присутствует в каждой точке решетки и по одному в центре каждой грани.

Ковкость и пластичность металлов

• Поделиться на Facebook

• Поделиться в Twitter0003

• Поделиться по электронной почте

• Печать

Для того чтобы легко понять два замечательных свойства пластичности и пластичности, которые теперь так хорошо используются почти во всех отраслях механического искусства, удобно думать о ковких или пластичных металлах, таких как свинец, олово, медь, кованое железо и сталь, как о веществах, которые можно перемещать, как тесто, которые можно раскатывать, как валиком, которые можно растянуть вытягивание руками, которое можно выдавить через отверстие под давлением, как макароны, или даже то, что тесто можно снова вытолкнуть или собрать обратно в его первоначальную массу теста, то есть, если используются надлежащие средства для аккуратного выполнения операции. , и это можно сделать, не нарушая непрерывности частиц, из которых состоит масса. Такое утверждение может показаться невероятным, но теперь я буду перечислять многое, связанное с металлом! Я гораздо более чудесен, чем то, что я сказал о металле, и даже более странен, чем изменение в тесте. при перегоне состояния бисквита от процесса выпечки.
Трудно понять возможность податливости и пластичности, не осознавая в полной мере, что их частицы в определенном смысле жидкие, и что это связано с молекулярным строением, не настолько жидким, как вода, деготь или битум. но все же жидкость, которая будет течь при достаточном давлении, и так же, как эти жидкости требуют времени, когда на них действует сила тяжести, так и металлы требуют большего времени и большей силы, чем сила тяжести, причем скорость течения определяется природой металла. , более мягкие металлы требуют меньшего давления и текут быстрее, чем более твердые; а в случае со сталью течение чрезвычайно медленное, но с нажимом, временем и терпением его также можно преодолеть и заставить плавно течь в любую форму или форму, пока оно находится в твердом состоянии.
В течение ряда лет свойство текучести более мягких твердых металлов, таких как свинец и олово, очень широко использовалось при разбрызгивании труб и других целях; и в течение тысячелетий человек обрабатывал ковкие и пластичные металлы, и таким образом было накоплено огромное количество фактов; но г-н Треска из Парижа должен сказать, что он сделал, пожалуй, больше, чем кто-либо другой, в отношении исследования естественных законов, которыми управляют потоки твердых тел при различных обстоятельствах, и самым интересным моментом из всех является большое сходство, которое существует между потоком твердого металла и потоком воды: в потоке твердых тел из отверстия есть те же самые сходящиеся потоки, водовороты. , и что количество выделяемого металла зависит от тех же условий, что и вода при выходе из отверстий различного расположения, и отличается только степенью.
С незапамятных времен золото знакомо человеку как текучий металл, одновременно ковкий и пластичный. Именно благодаря этим свойствам золото может быть выковано в листы настолько тонкие, что требуется двести девяносто тысяч, чтобы получить один дюйм толщиной, или его можно вытянуть в проволоку настолько тонкую, что унция веса удлинится на расстояние пятьдесят миль. Текучесть действия, происходящего при чеканке соверена или другого койла, очень очевидна. Этот процесс не является простой штамповкой, как его обычно считают, но частицы золота действительно должны течь таким же образом, как жидкость, из одной части штампа в другую, чтобы заполнить более глубокие слои. углубления штампа из неглубокой части пространства, и таким образом образуют совершенную монету из проникающего повсюду прилива золота. Однако, поскольку золото не является одним из самых распространенных металлов прикладной механики, его присутствие в мастерской встречается реже, чем некоторые другие, уже перечисленные bsen.
Металлы свинец и олово одновременно ковкие и ковкие, но их ковкость, или свойство растекания, намного больше, чем их пластичность, или свойство волочения; и оба, будучи мягкими и обладая свойством текучести в исключительной степени, таким образом, они могут быть разбрызганы или свернуты в любую форму или в любую форму трубы или листа, так что недостаток пластичности едва ощущается,
Диаграмма (рис. 1) поясняет природу устройства, используемого для распыления этих металлов в твердом состоянии. Представляет собой мощный шприц, наполненный твердым металлом, с давлением o;]. поршень варьируется в зависимости от размеров; в некоторых требуется сила две тысячи тун. В более ранних машинах устройство было точно таким же, как и в обычном шприце, как показано на рис. 1, но было обнаружено, что жидкость создавала давление металла внутри шприца. такое чрезмерное трение о внутреннюю поверхность, что несколько частей быстро изнашиваются; но благодаря небольшой модификации, более соответствующей здравым принципам, недостаток был устранен.
В устройстве, показанном на рис. 2, поршень содержит отверстие и, прижимаясь к верхней поверхности металла, заставляет его оставаться в состоянии покоя внутри сосуда; но так как давление жидкости одинаково во всех направлениях, твердое тело находит отверстие как точку с меньшим сопротивлением, следовательно, оно течет наружу непрерывным потоком, тем самым избегая трения твердого свинца внутри цилиндра. Таким образом, можно заметить, что свинцовый или оловянный стержень можно выдавливать любой формы и размеров в зависимости от матрицы или отверстия. В Королевском арсенале можно увидеть свинец, разбрызгиваемый таким образом в непрерывный стержень, а затем намотанный на катушки, как пряжа. снова разматываться и превращаться в пули с помощью самодействующей прессующей машины; но все несколько процессов полностью обусловлены свойством текучести. Мужской механизм очень подчинен, может. варьироваться в любой степени, как того могут потребовать обстоятельства,
Трубы изготавливаются с той же легкостью, что и стержни, простой вставкой стального штифта с размером требуемого отверстия, помещаемого на дно цилиндра точно по центру отверстия, таким образом образуя кольцевое пространство, через которое металл течет наружу непрерывной трубой; или, сделав эту трубу достаточно большого диаметра, а затем разрезав ее стационарным ножом, когда она выходит из машины, труба превращается в лист свинца, который с помощью подходящих роликов можно наматывать на катушку в виде длинной ленты. полотно листового свинца, или листовой свинец можно раскатывать роликами. В обоих случаях приходится совершать одну и ту же механическую работу; соответствующее трение является спорным моментом.
Весьма необычный результат был получен при попытке сковать латунные трубы, которые широко используются в качестве труб паровых котлов и для целей газоснабжения. Эта латунь состояла из 60 частей меди и 40 частей цинка, а также из различных других пропорций, но, как ни странно, трубы, которые таким образом распылялись, были из цинка, а не из латуни; большая часть меди осталась в сосуде и отказывалась течь. Из этого мы не должны заключать, что медь не будет течь, а скорее, что соединение между цинком и медью было меньше, чем давление, необходимое для того, чтобы заставить медь течь; смесь могла быть скорее механической, чем химической, или температура могла быть такой, что цинк находился слишком близко к температуре плавления. Каким бы ни было объяснение, предмет стоит дальнейшего эксперимента. В любой такой операции чем ближе свинец или другой металл к жидкому состоянию, тем легче ее выполнить; но он должен быть твердым.
Свинец или олово могут быть раскатаны до любой степени, либо по отдельности, либо вместе, либо с тонким покрытием из олова или другого металла на одной или обеих сторонах свинца, чтобы иметь мертвое вещество, но все же покрытое оловом. поверхность, возможно, не толще, если такова, как лист, называемый фольгой, таким образом сочетая экономию, почти без каких-либо недостатков, для многих целей.
Красивой иллюстрацией текучести олова является изготовление немецкой капсулы, в которой краска для художников изготавливается для продажи и использования. Оловянная пуговица, как на рис. 3, кладется в углубление штампа с сильным нажатием; затем соответствующий пуансон или штамп, немного меньшего размера, ударяют по нему резким ударом, оставляя, таким образом, из-за разницы размеров, кольцевого пространства между ними, когда металл сразу брызжет вверх, как вода, но со скоростью, намного превышающей скорость, которую может уследить глаз, превращая таким образом его в совершенную капсулу Форма пуансона и штампа зависит на этом изделии, но во всех случаях должен быть обеспечен доступ атмосферы при удалении из штампов.