Магнитные свойства латуни¶

Латунь — это группа медно-цинковых сплавов, в которых содержание цинка обычно составляет от 5 до 45 %, а остальную часть составляет медь. Латунь относится к категории немагнитных материалов: она не притягивается постоянными магнитами и не намагничивается в постоянном магнитном поле. Это свойство обусловлено электронной структурой меди и цинка, а также отсутствием в сплаве ферромагнитных компонентов в сколько-нибудь значимых количествах.

¶Почему латунь не магнитится

Магнитные свойства вещества определяются поведением электронов на внешних оболочках атомов. В чистых меди и цинке, как и в их сплавах, электроны образуют обобществлённую электронную газоподобную систему, в которой остаточный магнитный момент атомов практически полностью компенсируется. Медь и цинк относятся к диамагнетикам — материалам, слабо вытесняющим магнитное поле и не имеющим собственного постоянного магнитного момента. Коэффициент магнитной восприимчивости латуни отрицателен и по порядку величины составляет примерно −1,3·10⁻⁵ (в системе СИ), то есть сопоставим с восприимчивостью меди.

При этом латунь не следует путать с некоторыми медными сплавами, которые действительно проявляют заметную магнитную реакцию. Например, сплавы меди с марганцем (манганины) или с бериллием в ряде случаев обнаруживают парамагнитные свойства. Однако стандартные конструкционные латуни системы Cu–Zn к таким сплавам не относятся.

¶Когда латунь может давать магнитную реакцию

Несмотря на то что сам сплав немагнитен, на практике можно столкнуться с ситуациями, когда латунное изделие слабо притягивается магнитом. Это связано не с латунью как таковой, а с примесями и сопутствующими материалами:

• Ферромагнитные примеси. Латунь выплавляется в стальных печах, и в сплав может попадать железо, кобальт или никель. По стандартам, например, по ГОСТ 15527-2004, содержание примесей железа в латунях обычно ограничено долей процентов, но даже такие количества могут давать слабую реакцию на мощный магнит.
• Стальные сердечники и вставки. Изделия из латуни часто имеют стальные резьбовые вставки, сердечники или элементы крепежа. Магнит притягивается именно к этим элементам, а не к латуни.
• Оцинкованное или никелированное покрытие. Некоторые латунные изделия покрывают никелем. Никель — ферромагнетик, и покрытие толщиной в несколько микрометров уже способно дать заметную магнитную реакцию.
• Стальные заусенцы и абразивные частицы. При обработке латуни на станках стружка от инструмента или частицы абразива могут механически застревать в поверхности изделия.

¶Как отличить латунь от стали

Немагнитность — один из простейших способов отличить латунь от чёрных металлов. Сталь (кроме аустенитных марок, например 03Х17Н14М3) активно магнитится, тогда как латунь и бронза — нет. Этот признак широко применяется в быту и в промышленной сортировке металлов.

Как видно из таблицы, немагнитность сама по себе не является абсолютным критерием: аустенитная нержавеющая сталь и алюминий также не магнитятся. Для точной идентификации сплава применяют спектральный анализ, пробу на кислоту (азотная кислота растворяет латунь с характерным выделением паров диоксида азота) или измерение плотности.

¶Практическое значение немагнитности

Отсутствие магнитной реакции делает латунь ценным материалом в приборостроении и электротехнике. Из латуни изготавливают корпуса измерительных приборов, магнитные экраны, элементы гироскопов и компасов, детали, работающие вблизи сильных магнитных полей. В радиотехнике латунь применяется для изготовления корпусов резонаторов и волноводов, где наличие ферромагнитного материала искажало бы электромагнитное поле. В художественном литье и ювелирном деле немагнитность латуни позволяет использовать её рядом с магнитными застёжками без риска притяжения.

¶Интересные факты

Латунь известна человеку с античности: археологические находки указывают на использование медно-цинковых сплавов ещё в III тысячелетии до н. э. на территории Месопотамии и Средиземноморья. Цинк в те времена не умели получать в чистом виде, и латунь получали цементацией — спеканием меди с каламином (цинковой рудой). Признак «не магнитится» веками использовался ювелирами и антикварами для отличия подлинных латунных изделий от стальных подделок под старину.

¶Источники

• ГОСТ 15527-2004. Латуни, обрабатываемые давлением. Технические условия.
• Справочник химика. Том 2. Химические свойства неорганических и органических веществ.
• Лахтин Ю. М., Тихомирова В. П. Металловедение. — М.: Металлургия.
• Кудрявцев В. Н. Сплавы цветных металлов. Справочник.
• Позняк Б. И. Цветные металлы и сплавы: Справочник.