Mosaz: složení slitiny, vlastnosti a použití

Mosaz (z něm. Latun), slitina mědi (základ) se zinkem (4–50 % hm.). Se zvyšujícím se obsahem zinku (Zn) se barva slitiny mění z načervenalé na světle žlutou.

Dokonce i před naším letopočtem E. mosaz se získávala tavením mědi se zinkovou rudou a uhlím.

V 19. stol tato metoda byla široce nahrazena přímým legováním mědi (Cu) zinkem (po výrobě kovového zinku v 18. století, který se v přírodě v kovové formě nevyskytuje).

Ve srovnání s mědí mají mosaz vyšší pevnost, odolnost proti korozi, dobré odlévací vlastnosti a zpracovatelnost; dobře svařovat a pájet.

Vlastnosti mosazi závisí na chemickém složení, povaze fází a struktuře.

Podle chemického složení mosazi se dělí na mosazi dvojité, které neobsahují legující přísady, a speciální (vícekomponentní) mosazi, do kterých se v malých množstvích zavádějí legující přísady hliník (Al), mangan (Mn) (1 –2 %, méně často až 4 %) pro zlepšení vlastností, železo (Fe), nikl (Ni), křemík (Si), olovo (Pb), arsen (As) atd.

Dvojité mosazi obsahující do 10 % zinku se nazývají tombaky, od 10 do 20 % – polotompaky, asi 30 % zinku – patronová mosaz. U speciálních mosazí zvyšují přísady (kromě olova) odolnost proti korozi, pevnost, tekutost a zušlechťují mosazné zrno.

V systému měď-zinek (koncentrační rozsah do 50 % zinku) existuje α-fáze (tuhý roztok substituce zinku na měď) a mezilehlá β-fáze (sloučenina různého složení), jejichž vznik je určeno rozpustností zinku v mědi v závislosti na teplotě.

Podle struktury se mosaz dělí na α-, (α+β)- a β-mosaz.

Dvojité mosazi, obsahující až 34–36 % zinku, jsou α-mosazi – tvárné a korozivzdorné slitiny. Se zvyšujícím se obsahem zinku se zvyšuje pevnost a tažnost α-mosazi.

Dvoufázové (α+β)-mosazi (37–46 % zinku) mají větší pevnost a odolnost proti opotřebení, ale nižší tažnost ve srovnání s α-mosazí. V β-fázi při teplotách 454–468 °C dochází k uspořádání v uspořádání atomů mědi a zinku (β′-fáze), které je doprovázeno prudkým poklesem plasticity.

V průmyslu se používají především α- a (α+β)-mosaze (46–50 % zinku) jako základ pro slitiny s tvarovou pamětí materiálů s vysokou mezí pružnosti („superelasticita“).

Pevnost mosazi po žíhání (měkký stav) se zvyšuje z 250 na 450 MPa se zvyšujícím se obsahem zinku. Pevnost lze výrazně zvýšit (až 700 MPa) plastickou deformací za studena (pevné skupenství), avšak tažnost mosazi je prudce snížena.

Mosaz má dobrou odolnost proti korozi v atmosférických podmínkách. Mosaz obsahující více než 20 % zinku je však náchylná ke zvláštním typům koroze: odzinkování a mezikrystalovému (neboli „sezónnímu“) praskání.

K odzinkování dochází, když se mosaz dostane do kontaktu s elektricky vodivými médii (kyselé a alkalické roztoky); je provázeno zhoršením vlastností a kvality povrchu mosazných výrobků (klesají mechanické vlastnosti, na povrchu vznikají načervenalé skvrny).

Malé přídavky arsenu (As), fosforu (P) a antimonu (Sb) zvyšují odolnost mosazi vůči tomuto typu koroze. Mezikrystalické praskání nastává, když má mosaz tahová napětí a je vystavena koroznímu prostředí (přítomnost stop čpavku, oxidu siřičitého, vlhkého oxidu uhličitého atd. v atmosféře). Tento typ koroze zesiluje v měsících s vysokou vlhkostí vzduchu. Aby nedocházelo ke koroznímu praskání, jsou polotovary a výrobky z mosazi podrobeny nízkoteplotnímu žíhání (při 200–300 °C).

Obrobitelnost mosazi řezáním závisí na jejich fázovém složení.

Olověná mosaz se zpracovává řezáním za vzniku volných třísek, takže díly z nich lze vyrábět na automatických strojích při vysokých řezných rychlostech. Kvantitativní hodnocení obrobitelnosti mosazi a jiných slitin mědi se stanoví porovnáním s mosazí obsahující 34 % zinku a 3 % olova, jejíž obrobitelnost je brána jako 100 %.

Podle technologie výroby se mosaz dělí na deformovatelnou (pásy, plechy, pásy, profily, tyče, trubky, dráty, výkovky a jiné polotovary) a slévárenskou (tvarové odlitky).

Díky kombinaci mechanických a technologických vlastností je mosaz široce používána v průmyslu. Vyrábějí se z nich díly karoserie a armatury, vrtule, části přístrojů a elektrických zařízení, tělesa ventilů, pouzdra, vložky, ozubená kola, části třecích jednotek atd.

Mosaz se používá jako pájka pro pájení ocelí. Používají se také pro pokovování mosazí – nanesení vrstvy mosazi o tloušťce několika mikronů na povrch kovových výrobků (obvykle elektrolytickou metodou) pro ochranu výrobku před korozí, vytvoření mezivrstvy (tzv. podvrstvy) při niklování popř. pocínování ocelových dílů, což zajišťuje silnější přilnavost nátěru k obecnému kovu atd.

Osincev Oleg Evgenievich. První publikace: Velká ruská encyklopedie, 2010.

Publikováno 16. listopadu 2022 v 15:54 (GMT+3). Poslední aktualizace 16. listopadu 2022 v 15:54 (GMT+3). Kontaktujte redakci

Mosaz je slitina na bázi kovů mědi a zinku. Obsah zinku ve slitině může být od 5 do 45 %. Zinek je ve srovnání s mědí levnější, z tohoto důvodu jeho zavedení do slitiny nejen zlepšuje mechanické, kluzné a technologické vlastnosti, ale také snižuje cenu mosazi.

Mosaz lze nazvat nejpodivnější slitinou starověku. V římské říši začala výroba slitiny v 1781. století před naším letopočtem. Mezi drahými kovy se mosaz umístila na třetím místě za stříbrem a zlatem. Na východě je slitina známá již od XNUMX. století. Za zdroj mědi, olova a stříbra je považován důl Anarak, který se nachází v severním Íránu. Existují důkazy o používání slitin mosazi v XNUMX.-XNUMX. století na severozápadním Kavkaze. Podél Hedvábné stezky mohli obyvatelé severního Kavkazu nakupovat mosaz z Malé Asie. V Anglii v roce XNUMX byla mosaz vyrobena legováním mědi se zinkem.

Klasifikace mosazí

V závislosti na chemickém složení existují:

• Jednoduché (dvousložkové) mosazi. Obsahují pouze měď a zinek. Jednoduchá mosaz je označena písmenem „L“ a číslem, které udává procento mědi. Například: L85 obsahuje 85 % mědi a 15 % zinku.
• Speciální (vícekomponentní) mosazi. Obsahují měď, zinek, olovo, hliník, železo a další prvky, které zlepšují základní vlastnosti materiálu. Takové prvky se nazývají legující prvky. Speciální mosaz je označena písmenem „L“, stejně jako písmeny a číslicemi označujícími další legující prvky a jejich procentuální zastoupení. Například: LA77-2 obsahuje 77 % mědi, 2 % hliníku a 21 % zinku.

Speciální mosazi se dělí do tříd pojmenovaných podle hlavního legujícího prvku (mangan, hliník, křemík, cín, nikl, olovo).

Podle stupně zpracování mosazi existují:

• deformovatelný (mosazná páska, drát, trubka, mosazný plech);
• slévárny (kování, ložiska, části přístrojů).

Přečtěte si více o slitinách mosazi

Existuje také klasifikace založená na množství zinku ve slitině:

• 5-20% zinek – červená mosaz (tompak);
• 20-36% zinek – mosaz žlutá.

Základní vlastnosti mosazi

Mosaz se dobře hodí pro tlakové zpracování. Mechanické vlastnosti jsou poměrně vysoké, odolnost proti korozi je vyhovující. Pokud porovnáme mosaz s bronzem, pak je jejich pevnost, odolnost proti korozi a kluzné vlastnosti menší. Nejsou příliš stabilní na vzduchu, ve slané mořské vodě, roztocích oxidu uhličitého a roztocích mnoha organických kyselin.

Mosaz má krásnou barvu a ve srovnání s mědí má lepší odolnost proti korozi. S rostoucí teplotou se však zvyšuje i rychlost koroze. Tento proces je nejvíce patrný u tenkostěnných výrobků. Korozi může vyvolat: vlhkost, stopy amoniaku a oxidu siřičitého ve vzduchu. Aby se tomuto jevu zabránilo, jsou mosazné výrobky po zpracování vypalovány při nízké teplotě.

Téměř všechny mosazi zůstávají při poklesu teploty (na teploty helia) tažné a nekřehnou, což umožňuje jejich použití jako dobrého konstrukčního materiálu. Vzhledem k vyšší teplotě rekrystalizace (300-370°C) než u mědi bude tečení mosazí při vysokých teplotách menší. Při průměrných teplotách (200-600°C) dochází k jevu křehkosti, protože nečistoty nerozpustné při nízkých teplotách (např. olovo, vizmut) tvoří křehké mezikrystalické vrstvy. S rostoucí teplotou se rázová houževnatost mosazi snižuje. Ve srovnání s mědí je elektrická vodivost a tepelná vodivost mosazi nižší.

Podívejme se, jak legující prvky ovlivňují vlastnosti mosazi.

• Cín výrazně zvyšuje antikorozní vlastnosti v mořské vodě a zvyšuje pevnost slitiny. Mosaz s cínem se často nazývá mosaz.
• Mangan zvyšuje pevnost a odolnost proti korozi. Manganové mosazi se často kombinují s cínem, železem a hliníkem.
• Nikl zlepšuje korozní vlastnosti a pevnost v různých prostředích.
• Křemík snižuje pevnost a tvrdost a také zlepšuje svařitelnost. Mosaz obsahující křemík a olovo má dobré vlastnosti proti tření. Takové slitiny mohou nahradit dražší, jako je cínový bronz.
• Olovo výrazně zlepšuje obrobitelnost, ale zároveň zhoršuje mechanické vlastnosti. Olověná mosaz se nazývá automatická, protože se zpracovává na automatických strojích. Tato slitina je nejběžnější.
• Hliník snižuje těkavost zinku v důsledku tvorby ochranného filmu (oxid hlinitý) na povrchu roztavené mosazi.

Způsoby, jak se dostat

Technologie výroby mosazi zahrnuje procesy v průmyslu mědi a zinku, stejně jako zpracování recyklovatelných materiálů. Surovinou pro výrobu slitin jsou polotovary z mědi, zinku a dalších kovů pro výrobu vícesložkových slitin. Využíváme také vlastní výrobní odpady a druhotné suroviny. Všechny přířezy jsou vyráběny v souladu s GOST.

Pro tavení mosazi se používají různé typy tavicích pecí, které se používají k tavení slitin mědi. Nejúčinnější jsou elektrické indukční nízkofrekvenční pece s magnetickým jádrem. Tavení se provádí pod odsávacím větráním, protože některé prvky slitiny se intenzivně odpařují a mohou poškodit lidské zdraví. Je nežádoucí přehřívat slitinu kvůli pravděpodobnosti vznícení některých součástí na vzduchu. Čisté a recyklované kovy se používají jako vsázky pro tavení mosazi.

Nejprve se připraví suroviny a vyčistí se pece. Měď zahřátá na červený žár se umístí do pece a poté se přidají hrudky zinku. Při tavení slitin mědi a zinku se počítá s výraznou oxidací zinku. Ke snížení oxidace se provádí řada opatření. Pro výrobu vícesložkových slitin se nejprve přidává měď a poté opatrně zbývající složky.

Homogenní hmota se nalévá do forem pro výrobu slévárenské mosazi. Výsledkem jsou ploché a kulaté ingoty. Po odlití procházejí tvářené slitiny procesem deformace. Výsledné produkty se liší stupněm tuhnutí a stárnutí a také tvrdostí materiálu. Předběžné tepelné zpracování obrobků výrazně zvyšuje pevnost a odolnost mosazi proti korozi.

přihláška

Chladicí systémy pro motory, různá pouzdra a adaptéry jsou vyrobeny z mosazi. Slitina se používá ve stavebnictví. Například na výrobu klempířských zařízení a designových prvků. Upevňovací prvky, jako jsou šrouby a matice, jsou také vyrobeny z mosazi. Tato slitina se používá při stavbě lodí a při výrobě střeliva.

Existuje několik typů válcované mosazi:

• Mosazná tyč – Jedná se o dlouhý kovový výrobek, který je polotovarem pro různé díly. Tyč má různé tvary průřezu: kulatý, oválný, obdélníkový, čtvercový, šestihranný, lichoběžníkový.
• Mosazný plech je plochý polotovar obdélníkového průřezu o tloušťce větší než 25 mm, který se vyrábí válcováním nebo odléváním. Desky jsou měkké, tvrdé, polotvrdé a extra tvrdé. Mosazné plechy se v průmyslu používají k dekorativní úpravě budov.
• Mosazný drát – Jedná se o podlouhlý profil malého průměru. Drát se používá při výrobě elektrických zařízení a dekorativních prvků, dále ve strojírenství, letecké výrobě, svařování a obuvnickém průmyslu.
• Mosazná trubka – má vysokou tažnost, odolnost proti korozi a opotřebení. Trubky se používají v bytových a komunálních službách, strojírenství, výrobě přístrojů a elektrické energii.
• Mosazný kruh – Jedná se o pevný profil kruhového průřezu. Výrobek se používá v automobilovém průmyslu, výrobě nástrojů a při výrobě obráběcích strojů a mechanismů.
• mosazný plech – nepostradatelný v polygrafickém, automobilovém, elektroenergetickém, přístrojovém, elektrotechnickém, stavebním a chemickém průmyslu.