В чем отличие бронзы и латуни: особенности сплавов

Медь

Чистая медь по электрической проводимости занимает следующее место после серебра, обладающего из всех известных проводников наивысшей проводимостью. Высокая проводимость и стойкость к атмосферной коррозии в сочетании с высокой пластичностью делают медь основным материалом для проводов.

На воздухе медные провода окисляются медленно, покрываясь тонким слоем окиси CuO, препятствующим дальнейшему окислению меди. Коррозию меди вызывают сернистый газ SO2, сероводород H2S, аммиак NH3, окись азота NO, пары азотной кислоты и некоторые другие реактивы.

Проводниковую медь получают из слитков путем гальванической очистки ее в электролитических ваннах. Примеси даже в ничтожных количествах, резко снижают электропроводность меди, делая ее малопригодной для проводников тока, поэтому в качестве электротехнической меди применяют лишь две ее марки М0 и М1.

Почти все изделия из проводниковой меди изготавливаются путем проката, прессования и волочения. Так, волочением могут быть изготовлены провода диаметром до 0,005 мм, ленты толщиной до 0,1 мм и медная фольга толщиной до 0,008 мм.

Проводниковая медь применяется как в отожженном после холодной обработки виде (мягкая медь марки ММ), так и без отжига (твердая медь марки МТ).

При температурах термообработки выше 900 °C вследствие интенсивного роста зерна механические свойства меди резко ухудшаются.

В целях повышения предела ползучести и термической устойчивости медь легируют серебром в пределах 0,07—0,15%, а также магнием, кадмием, цирконием и другими элементами.

Медь с присадкой серебра применяется для обмоток быстроходных и нагревостойких машин большой мощности, а медь, легированная различными элементами, используется в коллекторах и контактных кольцах сильно нагруженных машин.

Сущность материалов

Указанные металлы сегодня широко востребованы в промышленной отрасли. Цвет латуни и бронзы отдельных марок может быть похожим. При этом они могут отличаться по некоторым своим свойствам. Бронза используется людьми на протяжении многих тысячелетий. Изначально делали бронзовые сплавы, в основе которых присутствовали олово и медь. Металлургическая промышленность постепенно развивалась, и люди научились менять олово на иные элементы, такие как железо, например, или свинец. Также достойной альтернативой для него могли послужить кремний, алюминий либо бериллий и фосфор. В зависимости от того, какие именно основные материалы были использованы, бронза может быть:

• оловянной;
• безоловянной.

Из первого типа отливали колокола, соответственно, его называли колокольным. Химический состав вещества может изменяться, но это напрямую отражается как на цвете материала, так и на его характеристиках.

Ключевым легирующим компонентом латуни служит цинк. Это медный сплав, включающий в себя марганец, железо, олово либо свинец. Все эти компоненты могут присутствовать в незначительной концентрации. Необходимы они лишь для того, чтобы менять характеристики в ту или иную сторону. Производство латуни было известно даже жителям Древнего Рима. Им удавалось создать такой материал, смешивая цинк и заранее расплавленную медь.

Латунь характеризуется золотистым тоном. Благодаря хорошим декоративным свойствам, её долгое время использовали для производства украшений, которые в дальнейшем выдавали за золотые

Постепенно производителям удалось обратить внимание на прочие, не менее важные параметры латуни. Выяснилось, что она отличается:

• устойчивостью к коррозии;
• пластичностью;
• стойкостью к истиранию;
• твердостью;
• прочностью.

Рекомендуем: Проблема большого тихоокеанского мусорного пятна

Химический состав и особенности внутренней структуры

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

Классификация латуней по химическому составу

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

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

Так выглядит микроструктура отшлифованной латунной поверхности под 400-кратным увеличением

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

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

Микроструктура α +β-латуни имеет меньшую пластичность и большую твердость, чем структура α-латуни

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

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

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

Содержание цинка в латуни влияет на электропроводность сплава

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

Как отличить латунь от бронзы

Различие латуни и бронзы определяется по следующим признакам:

• Нагревая оба сплава на воздухе до 600-650 градусов, можно четко увидеть, что происходит с поверхностью латуни — она покрывается тонкой пленкой оксида цинка пепельного цвета. Бронза остается в своем первоначальном виде.
• После нагревания латунь становится пластичней, чем до него. Бронза своих свойств не изменяет.
• Если согнуть кусочек латуни под прямым углом — он сохранит свою целостность. Кусочек бронзы при сгибании сломается и станет видна его крупнокристаллическая структура.
• А теперь опытным путем. Взяв по 0,05 г бронзовой и латунной стружки, и добавив к каждой по 10 мл разбавленной азотной кислоты (1:1), оставить на некоторое время. После растворения большей части сплава, содержимое довести почти до кипения на водяной бане и дать постоять 30 мин. В мензурке с латунью раствор будет прозрачным. В мензурке с бронзой, если она оловянистая, появится белый осадок.

Как отличить медь от бронзы

Распознать бронзу и медь можно так:

Если после длительного нахождения под открытым небом на поверхности металла появился зеленый налет, то это медь.
Опустив в горячий соленый раствор медную проволоку и кусочек бронзы, можно увидеть, что медь стала более темной, а цвет бронзы не изменился.
Медь имеет красновато-розовый оттенок, она более вязкая. Бронза более твердая и ее цвет — с желтизной.
Определение материала по его плотности. Для этого понадобится вес и занимаемый объем кусочка металла и сплава

Вес определяется электронными весами — их приобретение сейчас доступно каждому, а объем легко определить, имея под рукой сосуд с градуировкой — важно, чтобы она была помельче. Заметив разницу объемов воды с погруженным в нее кусочком меди или бронзы, и без них, удается узнать точный объем самого металла или сплава

По формуле — плотность равняется массе, разделенной на объем высчитывается плотность. Исходя из полученной величины, можно понять, что есть что — плотность меди — 7200-7500, а бронзы — 7500-7800.

Как отличить золото от бронзы

Распознать золото и бронзу поможет следующее:

• Самым доступным реактивом, позволяющим определить, где бронза, а где золото, является йод. Капнув каплю на изделие, необходимо подождать минутку и проверить, если ли реакция. На золоте обязательно появится оксид темного цвета, смываемый лишь полировкой
• Золото не изменит своего цвета, если на него смотреть при разном освещении — на солнце или в тени. Бронза свой цвет меняет.
• Если нагреть золото и бронзу в огне до 400 градусов и охладить, то бронза потемнеет, а золото нет.

история

Первое известное существование бронзы датируется около 3500 г. до н.э. и шумеров и дает свое название бронзовому веку. Открытие бронзы позволило людям создавать лучшие металлические предметы, чем раньше. Инструменты, оружие, доспехи и различные строительные материалы, такие как декоративные плитки, сделанные из бронзы, были прочнее и долговечнее, чем их камень и медь.

Латунь пришла позже, датируется около 500 г. до н.э. Цинк практически никогда не встречается в чистом виде в естественных условиях, но люди поняли, что медь, выплавляемая с каламином — цинковой рудой, — дает золотистый цвет, устойчивый к потускнению, который был полезен для всех видов вещей, отчасти из-за его низкого содержания. температура плавления и пластичность. Сам цинк не виден, но выделяется из каламинной руды при нагревании и сразу же соединяется с медью.

Визуальный подход

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

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

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

Как отличить бронзу от латуни в домашних условиях?

Существует целый ряд способов, которые подскажут, как отличить бронзу от латуни. В представленном материале хотелось бы рассмотреть наиболее простые и доступные решения для реализации указанной задачи. Давайте же выясним, как отличить бронзу от латуни в домашних условиях.

Что такое бронза?

Прежде чем разобраться, как отличить бронзу от латуни, выясним, что представляет собой каждый из сплавов. Начнем с бронзы. Итак, бронза является сплавом олова и меди, с примесями кремния, алюминия, бериллия и свинца. Именно качество используемого олова во многом определяет характер будущего сплава.

Существует особая разновидность бронзы, при изготовлении которой олово заменяют никелем либо цинком. Такой сплав известен как шпиатр. По сути, материал представляет собой дешевый вариант бронзы, который отличается не самым лучшим качеством.

Согласно вышеуказанным принципам изготовления, бронзу разделяют на оловянную и безоловянную. В начале прошлого века металлурги производили мышьяковистую бронзу. Однако по причине высокой токсичности материал так и не получил широкого распространения.

Что представляет собой латунь?

Латунь является практически тем же сплавом, что и бронза. Но вместо легирующего состава в виде олова здесь в сочетании с медью используют цинк. Иногда в сплав добавляют свинец, железо, никель, марганец, прочие элементы.

Получать латунь умели еще древние римляне. Именно они первыми научились соединять расплавленную медь с цинковой рудой. Чистый цинк в целях изготовления латуни стали применять лишь в конце 18-го века в Британии. Англичане нередко использовали сплав для создания поддельного золота, ведь латунь, как и благородный металл, обладает привлекательным солнечным блеском.

Сегодня материал широко используется для создания так называемого биметалла – сплава, где сталь сочетается с латунью. Такое решение способствует производству металла, который обладает устойчивостью к коррозии, а также истиранию. Вместе с тем изделия из биметалла имеют хорошую пластичность.

Определяющие различия между бронзой и латунью

Как отличить бронзу от латуни? Разница между представленными сплавами заключается в следующем:

1. Латунь получают путем соединения цинка с медью. В свою очередь, бронзу производят благодаря сплавлению меди с оловом.
2. Бронза может длительное время находиться в контакте с морской, соленой водой без разрушения структуры материала. Латуни для этого требуется дополнительная обработка в виде легирования.
3. Бронза обладает повышенной устойчивостью к механическому износу и является прочным материалом. По этой причине сплав широко применяют для создания всевозможных скульптур и памятников. Латунь не подходит для данных целей, хотя и используется в качестве элементов художественных изделий.
4. Как отличить медь от латуни и бронзы? Медь имеет красноватый оттенок. В то же время бронза обладает темно-коричневым цветом, а также крупнозернистой структурой. Латунь же имеет желтый оттенок и является мелкозернистым материалом.

Отличия бронзы от латуни согласно весу

Как отличить бронзу от латуни, исходя из веса материалов? Стоит заметить, что бронза является достаточно тяжелым сплавом. В равных объемах заготовок бронза будет явно тяжелее латуни. Поэтому отличить изделия из отдельных сплавов можно, взвесив их на ладонях.

Нужно постараться, чтобы различить материалы методом термического воздействия. Однако результаты в данном случае будут более достоверными.

Что нужно делать? Необходимо разогреть оба сплава при помощи газовой горелки до температуры более 600оС.

После нагрева латунь станет более пластичной. Бронза не меняет своих физических свойств под воздействием высокой температуры. Если попытаться согнуть латунную заготовку, структура последней не повредится. Что касается бронзы, она обязательно сломается на месте перегиба.

Как отличить латунь от бронзы магнитом?

Как уже отмечалось выше, в составе бронзы присутствует олово и свинец. Эти материалы могут притягиваться магнитом. Единственное, что требуется для проведения опыта – нахождение довольно сильного магнита. При его использовании бронза будет слегка подлипать к поверхности. На латунь магнит не окажет никакого воздействия.

В заключение

Как видно, существует целый ряд способов, которые позволяют отличить бронзу от латуни в домашних условиях. В большинстве случаев между изделиями из указанных сплавов имеются ярко выраженные визуальные различия. Поэтому, чтобы справиться с задачей, иногда достаточно лишь внимательно рассмотреть оба материала.

Критерии сравнения

Несмотря на то что в металлургии есть четкие критерии различия этих двух сплавов, в реальной жизни неосведомленный человек едва ли их с точностью идентифицирует.

Состав

Явные различия между металлами можно проследить, только если сплавы не содержат примесей. Однако сейчас существует большое количество их разновидностей, что затрудняет идентификацию. Латунь обозначается буквой «Л», последующие символы в маркировке означают присутствие главных элементов и среднее содержание меди в процентах. К примеру, Л70 означает 70% содержание Cu, а ЛАЖ60-1-1 состоит из 60% меди, 1% – алюминия и 1% – железа.

В латунном сплаве медь сочетается с цинком, который придает металлу пластичность и низкую степень износостойкости. Это основной добавочный элемент, но латунь бывает двух- и многокомпонентной. Различаются разные ее виды.

• Деформируемые сплавы. Применяются в выпуске деталей машин, труб, пружин.
• Литейные. Из них делаются подшипники, штуцеры, приборы, предназначенные для работы в условиях повышенной температуры и агрессивной среды.
• Ювелирная латунь. Применяется для выполнения украшений, медалей, элементов декора, художественных изделий.

В бронзе медь легируется оловом, что делает металл крепче, прочнее и долговечнее. Но иногда вместо него выступают алюминий, бериллий или магний. Существуют также несколько видов бронзы.

• Оловянная бронза, по-другому «колокольная». Основной легирующий элемент олово. Сплав обладает хорошей устойчивостью к коррозии и высокими антифрикционными свойствами.
• Безоловянные сплавы. В них применяются другие составляющие (алюминий, свинец, бериллий, кремний и подобные). Эти сплавы намного мягче и пластичнее. Цвет материала зависит от содержащихся в нем компонентов. Например, алюминиевая бронза имеет характерный золотисто-желтый цвет, из-за чего она долгое время использовалась как заменитель золота для производства монет и бижутерии.

Самый известный из безоловянных сплавов – константан. Этот термостабильный металл с высоким удельным сопротивлением имеет в составе медь (около 59%) с добавлением никеля (39-41%) и марганца (1-2%).

Внешний вид

Латунь благодаря высокому содержанию цинка по цвету похожа на настоящее золото. Однако оттенок напрямую зависит от процентного содержания того или иного химического элемента. Поэтому спектр красок может варьироваться от розово-красного оттенка до золотисто-желтого. Как правило, латунь выглядит как металл желто-золотистого цвета.

Бронзовый сплав отличается серебристо-белым тоном, если в его составе присутствует более 35% олова. Если же его содержание достигает 40%, то цвет металла ближе к белому, напоминающему сталь. Изделия из такой бронзы имеют серебристый цвет с легким золотистым оттенком. Если же в составе наблюдается большая доля меди (более 85%), то цвет этого металла ближе к красному или темно-коричневому.

Вес и прочность

Латунь – более хрупкий и менее прочный материал, склонный к быстрому износу. Он не применяется там, где нужна высокая устойчивость к истиранию. Из-за небольшой плотности цинка латунь намного легче бронзы. Бронза – это износостойкий и долговечный материал. Благодаря пластичности это любимый литейный сплав скульпторов. Он намного тверже и прочнее латуни. Например, металл с 27% содержанием олова получается максимально твердым, тяжелым и хрупким. То есть твердость бронзы зависит от процентного содержания в нем олова. Но это утверждение не может касаться безоловянных сплавов.

Свойства

Латунь нуждается в улучшении качеств, поэтому в сплав вводятся разные дополнительные компоненты. Благодаря такому легированию литейный латунный сплав отличается стойкостью к коррозии, низким коэффициентом трения, повышенной жидкотекучестью, небольшой склонностью к ликвации, отличными технологическими и механическими качествами.

Бронза имеет высокие прочностные свойства, обладает низким коэффициентом трения. Из-за отличной устойчивости к негативному воздействию агрессивной среды металл широко применяется в судостроении и мореходстве. Медный сплав отличается обширной сферой применения – от декоративных элементов интерьера до деталей ответственного назначения.

Стоимость

Изделия из латуни характеризуются невысокой стоимостью

Особенно это важно знать при сдаче металлолома в пункты приема сырья. Однако цена не является определяющим критерием, так как она зависит от концентрации меди

Чем ее больше, тем металл дороже. А для бронзы определяющим фактором является еще и содержание олова. Например, оловянная бронза ценится выше, чем кремниевая.

Способы отличить бронзу от латуни нагреванием, опиливанием

Определить разновидность металла можно при помощи нагревания. Однако этот способ подходит лишь в случае, если у вас есть своя мастерская или гараж. Дело в том, что для этого опыта вам понадобится газовый резак. Нагрейте образец предполагаемого материала при помощи газовой горелки до 600 градусов.

Если после этого попробовать его согнуть, то бронза легко сломается. Она при нагревании становится довольно хрупкой и не сгибается. Латунь в свою очередь очень хорошо гнется и легко плавится. Это связано с наличием в составе цинка. Этот материал является более пластичным и податливым в процессе нагревания, нежели олово.

Многие советуют для определения сплава взять ножовку, немного подпилить изделие, и обратить внимание на качество стружки, которая образовалась. Металл с оловом распиливается крошечными хлопьями, которые являются хрупкими

То есть в результате вы получите мелкую пыль, которая не совсем похожа на стружку. Это связано с тем, что в составе бронзы очень много олова, которое крошится и как бы обламывается от основного куска металла. Латунь распиливается абсолютно по-другому, образовывая пласты, а также характерную витиеватую стружку.

Старая посуда

Как различать латунь и бронзу — проверенные способы

Если идентифицировать чистую медь от ее сплавов – задача вполне посильная в домашних условиях, то уловить отличия между латунью и бронзой достаточно сложно. Основная причина тому – существование множества марок указанных соединений. Например, латунь представляет сплав меди с цинком в качестве базового легирующего компонента. Но содержание Zn в соединении изменяется в широком диапазоне величин: 4 – 45%. Естественно, что высокомедная латунь марки Л96 будет существенно отличаться от Л59-1.

Латунные шайбы марки Л96

Ситуация с бронзой даже более сложная. Это сплав на базе с оловом, а также прочих элементов, включая неметаллические (отличать от латуни сложно). Альтернативно, существует безоловянная бронза. В подобных соединениях основной легирующей добавкой выступают: алюминий, бериллий, марганец, кремний или магний. Результат – существование значительных различий в химическом составе металлических сплавов усложняет отождествление даже латуней или бронз между собой.

Втулки из безоловянной бронзы, марки БрА9Ж3

Как видно из 2-х верхних фотографий с изображениями деталей из латуни и бронзы — различить эти 2 металла (сплава) визуально практически невозможно, это по силам, пожалуй, лишь специалисту проработавшему всю жизнь с этими сплавами меди.

Единственный верный способ определить тип соединения остается спектральный анализ, с помощью анализатора, который помогает различать разные металлы и сплавы

Представленные далее методики отличия бронзы от латуни в домашних условиях следует воспринимать достаточно осторожно. Помните! Ни один из способов не дает гарантированного результата

Смотрите схожие статьи: