Теплопроводность меди бронзы латуни

Теплопроводность латуни и бронзы

В таблице приведены значения теплопроводности латуни, бронзы, а также медно-никелевых сплавов (константана, копели, манганина и др.) в зависимости от температуры — в интервале от 4 до 1273 К.
Теплопроводность латуни, бронзы и других сплавов на основе меди при нагревании увеличивается. По данным таблицы, наибольшей теплопроводностью из рассмотренных сплавов при комнатной температуре обладает латунь Л96. Ее теплопроводность при температуре 300 К (27°С) равна 244 Вт/(м·град).

Также к медным сплавам с высокой теплопроводностью можно отнести: латунь ЛС59-1, томпак Л96 и Л90, томпак оловянистый ЛТО90-1, томпак прокатный РТ-90. Кроме того, теплопроводность латуни в основном выше теплопроводности бронзы. Следует отметить, что к бронзам с высокой теплопроводностью относятся: фосфористая, хромистая и бериллиевая бронзы, а также бронза БрА5.

Медным сплавом с наименьшей теплопроводностью является марганцовистая бронза — ее коэффициент теплопроводности при температуре 27°С равен 9,6 Вт/(м·град).

Теплопроводность медных сплавов всегда ниже теплопроводности чистой меди при прочих равных условиях. Кроме того, теплопроводность медно-никелевых сплавов имеет особенно низкое значение. Самым теплопроводным из них при комнатной температуре является мельхиор МНЖМц 30-0,8-1 с теплопроводностью 30 Вт/(м·град).
Таблица теплопроводности латуни, бронзы и медно-никелевых сплавов

Примечание: Температура в таблице дана в градусах Кельвина!

Что такое теплопроводность

Данный термин означает способность различных материалов к обмену энергией, которая в этом случае представлена теплом. При этом передача энергии проходит от более нагретой части к холодной и происходит за счет:

1. Молекул.
2. Атомов.
3. Электронов и других частиц структуры металла.

Теплопроводность нержавеющей стали будет существенно отличаться от аналогичного показателя другого металла — например, коэффициент теплопроводности меди будет иным, нежели у стали.
Для обозначения этого показателя используется специальная величина, именуемая коэффициентом теплопроводности. Она характеризуется количеством теплоты, которое может пройти через материал за определенную единицу времени.

Показатели для стали

Теплопроводность может существенно отличаться в зависимости от химического состава металла. Коэффициент данной величины у стали и меди будет разным. Кроме этого, при повышении или уменьшении концентрации углерода изменяется и рассматриваемый показатель.

Существуют и другие особенности теплопроводности:

1. Для стали, которая не имеет примесей, значение составляет 70 Вт/(м* К).
2. У углеродистых и высоколегированных сталей проводимость намного ниже. За счет увеличения концентрации примесей она существенно снижается.
3. Само термическое воздействие также может оказывать воздействие на структуру металла. Как правило, после нагрева структура меняет значение проводимости, что связано с изменением кристаллической решетки.

Коэффициент теплопроводности алюминия значительно выше, что связано с более низкой плотностью этого материала. Теплопроводность латуни также отличается от соответствующего показателя стали.

Как расплавить в домашних условиях?

Как различать латунь и бронзу
Ответ на этот вопрос содержится в используемом оборудовании. С профессиональной печью работать просто – нужно выставить необходимую температуру терморегулятором и поместить тигель внутрь. Преимуществом такого оборудования является высокая температура, которая позволит домашнему мастеру работать и с другими сплавами, бронзами, цветными металлами. Домашняя печь, изготовленная соответствующим образом, – тоже неплохой выход из положения.

Подготовка

Печь для плавки выкладывают из огнеупорного кирпича (лучше использовать марки с повышенной способностью). Ее необходимо надежно закрепить термостойким раствором, и некоторые мастера предпринимают меры, чтобы обезопасить ее от теплового воздействия – обмазывают снаружи специальными составами. Рекомендованное место возведения должно хорошо проветриваться, но при этом надежно укрыто от природных воздействий. Поэтому в мастерской устанавливают достаточно мощную вентиляцию, или размещают ее во дворе под навесом.

Нагревательным элементом служат индукционные трубки из керамики. Мощность источника энергии – не менее 30 КВт, с максимально возможным КПД, изготовление – только из качественных деталей. Дополнительные приспособления – тигель, щипцы с закругленными краями и длинной ручкой, ложку для разливания расплавленного металла лучше купить фабричные. Однако некоторые умельцы предпочитают вместо графитовой емкости делать свой собственный тигель из шамота с дополнительным защитным слоем – это может быть жидкое стекло с добавлением талька или раствор силиката калия.

При интенсивной работе с металлом длительность любого такого приспособления будет небольшой.

Значение в быту и производстве

Почему важно учитывать коэффициент теплопроводности? Подобное значение указывается в различных таблицах для каждого металла и учитывается в нижеприведенных случаях:

1. При изготовлении различных теплообменников. Тепло является одним из важных носителей энергии. Его используют для обеспечения комфортных условий проживания в жилых и иных помещениях. При создании отопительных радиаторов и бойлеров важно обеспечить быструю и полную передачу тепла от теплоносителя к конечному потребителю.
2. При изготовлении отводящих элементов. Часто можно встретить ситуацию, когда нужно провести не подачу тепла, а отвод. Примером назовем случай отвода тепла от режущей кромки инструмента или зубьев шестерни. Для того чтобы металл не терял свои основные эксплуатационные качества, обеспечивается быстрый отвод тепловой энергии.
3. При создании изоляционных прослоек. В некоторых случаях материал не должен проводить передачу тепловой энергии. Для подобных условий эксплуатации выбирается металл, который обладает низким коэффициентом проводимости тепла.

Определяется рассматриваемый показатель при проведении испытаний в различных условиях. Как ранее было отмечено, коэффициент проводимости тепла может зависеть от температуры эксплуатации. Поэтому в таблицах указывается несколько его значений.

Источник

Основные отличия сплавов

Латунь лс59-1: характеристики и состав сплава, гост

Несмотря на схожий внешний вид из-за использования меди в качестве основы, бронза и латунь имеют определенные отличия, что обосновывается добавлением олова и цинка. Благодаря этому сфера применения обоих материалов довольно широка и разнообразна.

Бронза довольно часто используется скульпторами. Она отлично подходит для производства памятников, скульптур, бюстов, оград и других художественных изделий. Она может сотни лет стоять, не изменяя формы и структуры. Латунь для таких целей используется довольно редко, что связано с высокой пластичностью этого сплава, которая негативно влияет на долговечность и износостойкость скульптур.

Латунь и бронза

Из-за своих свойств, одним из которых является устойчивость к соленой морской воде, бронза раньше широко использовалась в морском деле. Чтобы латунь обрела такое же свойство, необходимо добавить такие легирующие компоненты, как алюминий, олово или свинец.

Несмотря на внешнюю схожесть, имеются небольшие различия между бронзой и латунью, которые можно рассмотреть невооруженным глазом. Следует выделить основное – отличие бронзы и латуни по цвету. Бронза имеет темно-коричневый оттенок, латунь в свою очередь светлее, напоминая золото из-за желтоватого оттенка.

Следует выделить основные отличия этих двух сплавов:

1. Бронза производится способом сплавления меди и олова, с возможным добавлением различных примесей. Латунь получают путем производства сплава меди и цинка, но также, как и бронза, она может иметь в составе дополнительные компоненты.
2. Бронза отличается крупнозернистой структурой, латунь, в свою очередь, мелкозернистая и довольно гладкая. Увидеть структуру можно рассмотрев металлические изделия на изломе.
3. Бронза имеет темно-коричневый оттенок, латунь – желтоватый.
4. Бронза устойчива к воздействию агрессивной внешней среды, латунь же может разрушаться даже под воздействием морской воды. В этом заключается разнообразие сфер применения сплавов.
5. Изделия из бронзы намного прочнее и тяжелее латунных, а также отличаются повышенной износостойкостью.
6. Благодаря своим свойствам, в промышленности бронза используется намного чаще, но латунь применяется в составе биметалла сталь-латунь, свойства которого превышают свойства бронзы.

Несмотря на многие отличия, определить в быту из какого сплава изготовлено изделие довольно сложно, но воспользовавшись несколькими методами можно справиться с этой задачей.

Минеральная вата: характеристики и свойства

Теплопроводность и особенности минеральной ваты

Теплопроводность минеральной ваты зависит от марки и состава. В среднем показатели равны 0,034-0,05 Вт/м*К. Данные очень низкие, поэтому минеральная вата является прекрасным теплоизоляционным материалом.

Более рыхлая структура минваты имеет более низкий уровень теплопроводности, поэтому тепло лучше задерживается в воздушных «подушках».

У тяжелой минваты теплопроводность равна 0,48-0,55 Вт/м*К, а у легкой (с рыхлой структурой) теплопроводность составляет 0,035-0,047 Вт/м*К. Сравнить коэффициент теплопроводности минеральной ваты с различными видами утеплителей поможет таблица 1.

Чем ниже значение теплопроводности, тем лучше утеплитель. В сравнении с пенополистиролом и пенопластом, минеральная вата дает менее эффективные энергоемкие показатели. Но, если сравнить огнестойкость и вредность этих утеплителей, то минвата явно выигрывает.

Одинаково сохраняют тепло:

• пенополистирол экструдированный (40 кг/м 3 ) при толщине слоя 95 мм;
• минеральная вата (125 мг/м 3 ) — 100 мм;
• ДСП (400 кг/м 3 ) — 185 мм;
• дерево (500 кг/м 3 ) — 205 мм.

Минеральная вата имеет низкий коэффициент теплопроводности, поэтому используется везде. Ее используют для утепления фасадов зданий, для внутреннего и наружного утепления.

Выбор минваты и расчет толщины утеплителя

Любое здание имеет свою норму теплосопротивления. Цифры зависят от климатической зоны и отличаются, исходя из региона.

У каждого утеплителя есть свой уровень теплопроводимости

Поэтому важно создать комфортные теплоизоляционные условия, которые сократят потребление энергии на отопление и охлаждение помещения

Если здание уже построено, расчеты нужно проводить, исходя из типа материала, его сечения, провести расчет теплопроводности, узнать цифры по теплоизоляции. Для домов, которые только строятся, больше возможностей для выбора стройматериалов, утеплителей и отделки.

Для расчетов толщины утеплителя нужно знать три цифры:

• региональные стандарты теплосопротивления зданий;
• коэффициент теплосопротивления стройматериала сооружения;
• коэффициент теплопроводности утеплителя.

Расчет проводите по формуле:

K = R/N,

где K – цифра теплосопротивления стены; R — толщина слоя утеплителя; N — коэффициент теплопроводности.

Эта формула поможет рассчитать теплосопротивление стены. И, на основе полученных данных, можно вычислить, какая нужна теплоизоляция по толщине. Полный расчет толщины утеплителя вы найдете в статье «Толщина утеплителя для стен».

Технические характеристики минеральной ваты как утеплителя

Каждый теплоизоляционный материал хорош по-своему. Минеральная вата в том числе.

Даже больше: она во многом лучше другим утеплителей, т.к. экологична, не вредит здоровью, проста в монтаже и долго сохраняет свои эксплуатационные свойства.

Для примера в таблице 2 сравним технические характеристики минеральной ваты и экструдированного пенополистирола.

При t ≥ 250°С связующее испаряется. Плавится при 1000°С

-50 до +75 °С

При 200-250°С тепла разлагаются токсичные вещества

Коэффициент паропроницаемости, мг/(м.ч. Па) 0,31-0,032 0,007-0,012

Безопасность + –

Тепловое сопротивление 0,036-0,045 0,03-0,033

Звуконепроницаемость и ветрозащитное действие + +

Влагостойкость + +

Высокая стойкость к нагрузкам – +

Сохранение стабильных размеров – +

Долговечность 50 лет (фактическая – 10-15 лет) 50 лет (фактическая – более 20 лет)

Удобство использования + +

Трудновоспламеняемость + –

Как ухаживать?

Как и чем чистить латунь в домашних условиях: наиболее эффективные способы

Изделия, произведенные из бронзового сплава, нуждаются в правильном периодическом уходе. Пренебрегать им не следует. Рассмотрим подробнее, как надо грамотно ухаживать за подобными предметами.

1. Изделия из благородной бронзы смотрятся эффектно и привлекательно только в том случае, если являются хорошо очищенными, ухоженными. Следует регулярно удалять с поверхности предметов все появившиеся пыльные скопления и загрязнения. Для этого лучше всего использовать слегка увлажненную тряпочку. Изо всех сил тереть изделия не нужно – будьте аккуратны.
2. Чтобы изначальное лаковое покрытие продержалось на бронзовых изделиях как можно дольше, можно периодически мыть их со слабым мыльным раствором. Эти действия будут необходимы для того, чтобы на объектах не появлялись трещины либо разрушения лакового слоя.
3. Если вы являетесь большим любителем вещей, отполированных буквально до безупречного блеска, рекомендуется чистить бронзу с использованием специализированных порошков и реактивов. Неплохой репутацией может похвастаться, к примеру, особый очиститель для бронзы «Трилон».
4. Завершив работы по глубокой очистке изделий из бронзового сплава, поверхность металла желательно хорошенько отполировать. Лучше всего с этой задачей справится сухая шерстяная ткань.
5. Иногда для чистки бронзы используют сухой зубной порошок, предварительно разведенный в воде с добавлением нашатырного спирта. Нужен 1 стакан порошка, 1 чайная ложка спирта. Желательно использовать для чистки жесткую щетку.
6. Древним и традиционным способом очистки бронзы является такой вариант: использование воды, в которой предварительно варились бобовые культуры. Далее чистку тоже проводят с применением жесткой щеточки. После этого чистое изделие из металла надо еще раз ополоснуть и протереть сухой тканью дочиста.

Если для чистки бронзы запланировано использовать тряпку, лучше взять фланелевый вариант. Особенно тщательно и скрупулезно требуется вычищать места со складками и углублениями, поскольку именно здесь пыль и грязь копятся наиболее активно.

О том, что такое бронза и где применяется, смотрите в следующем видео.

Температурные режимы, технология плавки

Нужно понимать, что температура плавления латуни и температура литья отличаются. Чтобы металл хорошо тек и мог заполнять мельчайшие полости формы, недостаточно просто его расплавить. Особенно это касается свинцовых латуней, ведь свинец, как упоминалось раньше, ухудшает текучесть вещества. Поэтому таблицы для разных марок латуни предоставляют несколько температурных режимов обработки.

https://youtube.com/watch?v=L1lguw5j9AE

Термическая обработка латуней со свинцом

В технологической таблице для марок свинцово содержащих латуней приводятся как показатели температуры плавления металла, так и показатели температуры литья:

• ЛС59-1В – плавление: 900 градусов по Цельсию, литье: 1030-1080 градусов;
• ЛС59-1 – плавление: 885-895 (литье: 1030-1080);
• ЛС60-1 – плавление: 885-900 (литье: 1040-1080);
• ЛС63-3 – плавление: 885-905 (литье: 1060-1100);
• ЛС64-2 – плавление: 885-910 (литье: 1060-1100);
• ЛС74-3 – плавление: 965 (литье: 1120-1160).

Термическая обработка простых латуней

Для простых сплавов указывают только температуру плавления латуни:

• Л60 – 885-895 градусов по Цельсию;
• Л63 – 900-910;
• Л68 – 909-938;
• Л70 – 915-950;
• Л80 – 965-1000;
• Л85 – 990-1025;
• Л90 – 1025-1045;
• Л96 – 1055-1070.

Простые латуни – химический состав и применение

Этапы плавильных работ

Подготовка рабочего места является предварительным и важным этапом для эффективного проведения работ плавки латуни в домашних условиях. Поверхность стола, где будет установлена печь, устилают асбестовым листом. Последний выполняет роль теплового барьера. Тут же располагают все необходимые инструменты. На отдельном столе должны быть разложены формы под заливку.

Следующим этапом работ является подготовка металла. Его очищают от грязи, сильных окислов и обезжиривают. Все это уменьшает количество шлака в расплавленной массе. Далее идет процесс измельчения материала. Чем меньше будут фракции, тем быстрее латунь достигнет текучего состояния. Полученные частицы засыпают в тигель и опускают в индукционную печь.

Процесс плавления латуни

После включения нагревательного элемента печи должно пройти определенное время, прежде чем куски металла превратятся в тягучую массу, а затем — в расплавленную жидкость. Нельзя допускать перегрева вещества, иначе произойдет интенсивное испарение цинка, что ухудшит химические показатели после отвердения. Поэтому за процессом постоянно следят, периодически приподнимая крышку печи. Готовый расплав должен иметь яркий желтый цвет, отдающий оранжевым оттенком.

С поверхности расплава снимают окислительную пленку, удаляют шлак, стараясь не перемешивать массу. Щипцами аккуратно берут тигель и переливают жидкий сплав в заранее приготовленные формы. Чтобы избежать образования раковин в застывшей детали, которые возникают при резком падении температуры плавления латуни, и невозможности выхода наружу пузырьков воздуха, формы перед заливкой желательно прогреть при помощи технического фена.

Печь и инструменты для плавления латуни

Чтобы осуществить литьё латуни в домашних условиях необходимо приобрести специальную печь.

В домашних условиях лучше всего использовать небольшие устройства с максимальной температурой нагрева 1300 градусов. Такое ограничение необходимо чтобы предотвратить выгорание цинка входящего в состав данного медного сплава.

1. В качестве ёмкости для плавления латуни используются графитовые тигли.
2. Также потребуется приобрести щипцы и большую ложку. Щипцы необходимы для установки и снятия тигля с печи, а ложка применяется для удаления шлака, который образуется на поверхности расплава.
3. Чтобы вылить из тигля расплавленную латунь в форму используется литейный ковш. Без этого приспособления невозможно выполнить безопасный наклон раскалённого тигля во время плавильных работ.

Видео:

Работы с расплавом должны производиться без каких-либо отступлений от правил техники безопасности, поэтому кроме приспособлений для плавления обязательно следует приобрести защитную одежду, средства защиты зрения и дыхания.

1. Осуществлять плавильные работы без респиратора категорически запрещено. Специальные очки или маска используются для защиты глаз от воздействия инфракрасного излучения, которое, при длительном воздействии, может нанести ущерб органу зрения.
2. Также необходимо использовать жароупорный фартук для защиты одежды от возможного попадания расплавленного металла и толстые перчатки, чтобы не обжечь руки во время плавильных работ.

Когда все необходимые инструменты и приспособления будут приобретены, можно приступать к подготовке плавления латуни.

Как плавят латунь на металлургических заводах?

Сплав обычно плавят на металлургических заводах, поскольку там созданы благоприятные условия для переплавки. При заводской плавке материал сохраняет все свои физические свойства — прочность, электропроводность, сохранение формы при деформации и так далее. Технология переплавки латуни на заводе зависит от того, к какой категории латуней относится материал. Двухкомпонентные сплавы (с добавлением цинка) обычно плавят в индукционных печах, которые имеют кварцевое покрытие стен. Такое покрытие минимизирует перегрев печи, а также защищает стенки от деформации и растрескивания.

Как влияют легирующие присадки

Легирующая – это присадка к сплаву, изменяющая его состав и, как следствие, придающая ему какие-то новые свойства, или повышающая или снижающая уже имеющиеся свойства. Для снижения потерь металла с поверхности расплава, в него добавляют алюминий образующаяся при этом оксидная плёнка, и выполняет защитную роль. Чтобы увеличить прочность и улучшить антикоррозионные качества, в сплав добавляют магний, отдельной позицией или вместе с алюминием и железом. Причём на плотность металла присадки практически не влияют.

Добавка в расплав никеля исключает проявления отрицательных моментов в части окислительных процессов. Улучшить пластичность, ковкость сплава и условия его резки удаётся введением в состав латуни такой присадки, как свинец. Кремний в сочетании со свинцом улучшает скольжение до такой степени, что легированный этой присадкой сплав вполне может использоваться на равных с оловянной бронзой. При этом кремний, добавленный без других присадок, конкретно повышает твёрдость и прочность латуни. Если металл планируют использовать на корабле, к нему присаживают олово, придающее стойкость к солёной воде.