Слово «бронза» обозначает металл, в котором большую часть занимает медь, а остальное добавки цветных металлов.
Но есть бронзы, которые имеют собственные названия.
Латунь — это всего лишь «цинковая бронза»…
С одной стороны все предельно просто — нужно в медь добавить цинк. Но, как всегда, все совсем не так просто.
Давайте полюбуемся на диаграмму сплава медь-цинк.
Тут есть классические фазы — альфа, бета и гамма.
Сначала про гамма-фазу. Она появляется после того, как процент цинка подберется к 50% и гамма-фаза очень хрупкая. Поэтому вы не найдете в продаже латуни, у которой цинка больше, чем 45-47%.
Бета-фаза тоже имеет уменьшенную пластичность, но не такую, как у гамма-фазы. Такая латунь очень прочная и не очень пластична, ее мало используют.
Поэтому распространения имеют латуни с содержанием цинка до 39%, в них однородная альфа-фаза. А так как она однородная, то никакой закалки или отпуска (вот как у алюминиевой бронзы) у них быть не может. Однако, если латунные детали формуются в холодном состоянии, то в них остаются очень большие внутренние напряжения, которые могут даже дать трещины при хранении на открытом воздухе. Поэтому делается отжиг при температуре не меньше 270oC
Латунь — сплав очень удобный в эксплуатации. Он отлично сваривается и паяется и в современном мире не такой дорогой как классическая оловянная бронза. Если оглянуться вокруг — есть куча латунных деталей. Всякие задвижки-щеколды-дверные петли и дверные ручки — это все латунь. Если разобрать электрическую розетку, то желтый металл внутри — это латунь. Контактные площадки в электрочайнике — опять латунь.
Если оглянуться в древность, то цинк был получен только в 1746.
Однако, именно латунь, как сплав цинка и меди был известен еще в Древней Греции, Древнем Египте, Древнем Китае и Древней Индии. Ответ очень прост — для сплавов не использовали цинк, а использовали минералы, содержащие оксид цинка, которые при выплавке восстанавливались до чистого цинка. Да, они были дорогими и даже очень дорогими. Например, в Древнем Риме как источник цинка брали минерал смитсонит, который сам по себе очень красив и может использоваться как отделочный камень. Поэтому латунь была дороже оловянной бронзы.
Однако, из нее много чего делали, сплав ведь красивый и похож на золото. Из латуни отливали кубки и чеканили монету, в Древнем Риме ее называли «аурихалк», и в истории были далеко не единичные случаи, когда из латуни делали фальшивые золотые монеты (последний раз — в 19 веке).
Однако, в древности в военном деле латунь почти не применялась.
Да и вообще кроме как на кубки или монеты мало где шла.
Тем не менее, это не такой дорогой металл, как золото, хотя золотой шлем или доспехи были делом обычным.
Более того — есть большое подозрение, что бронзовый век закончился из-за дефицита олова, и пришлось развивать металлургию железа, вместо чтобы переключиться на латунь.
Неужели в бочке меда есть ложка дегтя?
Да, есть.
И это тот недостаток, который не позволял чистой меди идти в военное дело, а использовали именно оловянную бронзу.
Дело в том, что медь очень чувствительна к некоторым примесям. Стоит только попасть в медь больше, чем 0.002% висмута, или 0.005% сурьмы. или 0.03% свинца — как медь резко теряет свою пластичность. Она трескается при нагрузках — при этом прочность ее остается невысокой, как у чистой меди. То есть из такой грязной меди можно только отливать (про прокатку, штамповку или волочение можно сразу забыть) — и при этом медь остается мягким металлом!
Но если в медь добавить олово и получить оловянную бронзу, то того же висмута без ущерба легко может оказаться и пол-процента, а свинец вообще добавляют в бронзу для повышения антифрикционности! Именно поэтому медный век как-то подозрительно быстро превратился в бронзовый, тянувшийся не одну сотню лет. Простота выплавки качественной бронзы просто поражает.
Но если рассмотреть латунь (как соединение меди с цинком), то тут все негативные воздействия висмута-сурьмы остаются точно теми же, что и в чистой меди (разве что свинец не настолько катастрофичен). Древняя латунь в эксплуатации такая же гадкая, как и древняя медь. И именно из-за совершенно крошечных добавок часто встречающихся в медных рудах.
Вся медь, которая доступна современному человеку — это медь электролитическая. На провода идет медь с количеством примесей 0.05%, а самая грязная медь (идет на бронзу для памятников) имеет 1% примесей. Число, просто недостижимое для древнего мира!
Да, древняя латунь будет доступна попаданцу.
Но что он собрался из нее делать?
Дверные петли? Она из-за примесей будет недостаточно прочной.
Элементы на кораблях? Даже современная латунь для этого не годится, для этого применяют специальную «корабельную латунь», в которой есть процент олова.
Латунные пружины? Три раза «ХА». Даже из самой чистой латуни пружина выйдет очень плохая. То есть одноразовая — после растяжения она в таком состоянии и останется. Сейчас для них используют сплав типа ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5, в котором 2% никеля, 2% алюминия, пол-процента магния и пол-процента кремния. И да — висмута не больше 0,002%, а сурьмы не больше 0,005%.
Да, этот сплав по-прежнему называется «латунь», но это совсем не «аурихалк», и просьба попаданцу об этом не забывать!
Раз уж тут был холивар об электролитической меди — добавлю и сюда пост.
Ячейка для очистки меди очень проста и энергии жрёт минимум. Так что имея, например, кричное железо — уже можно медь чистить. Не говоря о самом хреновеньком генераторе.
Это может оказаться технологичнее и проще варки стали, в определённых условиях.
А почему сейчас электролитически получают далеко не всю медь, вы не задумывались?
И это сейчас, с современными технологиями!
Ну, насчёт минимума — это Вы загнули… 🙂
Закон Фарадея, однако: несколько электрон-вольт на каждый атом. Плюс чисто омические потери в электролите — процентов так 50-90% в случае простой ванночки с купоросом и относительно чистой заготовки.
Потому, что не всегда надо с этим возится, учитывая более приличную первую стадию. У Вас есть иная информация? 🙂
Ну так и попаданец, когда получит вполне приличную химическую медь, годную для протяжки, не станет возиться с генератором без нормальной меди и без железа.
Нафига *тянуть* медь если не делать генератор/гальванику?
А листы обшивки кораблей сделать из тогдашней латуни не получится? Это бы сразу раза в 1.5-2 продлило срок службы кораблей в южных морях и океанах сделав устойчивей и к боевым повреждением от ядер.
Это уже вопрос технологии прокатки латуни. И цены латуни.
Вообще прокатка изобретена тогда же, когда и волочение, но нужно смотреть на свойства материала, я пока не интересовался.
А выше в тексте разве не написано про особую корабельную латунь, сильно отличающуюся от тогдашней?
Также:
«Самым ярким примером является латунь, у которой в присутствии электролита одна из «фаз» начинает корродировать. Явление именуется «децинкификация». Латунный элемент, подверженный этому явлению, представляет собой неприятное зрелище и теряет свою прочность.
[…]
Латунь чаще всего выступает в роли шурупов. Помня о проблемах децинкификации, латунный крепеж следует использовать только в защищенных местах — во внутренней обстройке или в тех местах, где от него не зависит ваша жизнь.» (Металлы в морской среде http://rostfrei.ru/edelstahl.nsf/pages/screwsinwater)
>>>А листы обшивки кораблей сделать из тогдашней латуни не получится?
В XVI веке свинцом обшивали иногда… тонкими листами
// Страбона написано следующее:
Поблизости от Андир находится камень, который при сжигании превращается в железо и затем, когда его плавят в горне с добавкой некоторого рода земли, выделяет цинк, который при добавлении меди превращается в так называемую смесь, называемую некоторыми «горной медью»
Напоминаю, что кустарным методом цинк можно получить только так, как получали в Индии — при помощи нагрева в герметически закрытом тигле с древесным углем. Методом «смешивания с некоторого рода землей» можно получить только сплав цинка.
P.S. Хотите это обсуждать — в тему про латунь. Здесь буду рубить.//
Это случилось в 1721 году. Пережигая минерал галмей, немецкий ученый Генкель, у которого в свое время учился М. В. Ломоносов, обнаружил в золе чистый цинк. Он уподобил его сказочной птице Феникс, восставшей из пепла. Но было ли это открытием свойств цинка, если еще в III тысячелетии до н. э. из этого металла делали украшения древние кавказские ювелиры?!
Да, именно так Генкель и получил — в герметичном сосуде с древесным углем, по индийском технологии.
А у Страбона — сплав. Или Генкель тоже добавлял «некоторую землю»? 😀
Кстати, «земля» в исторических источниках это химический термин. Нужно читать вместо него «ископаемая, минеральная окись металлов», руда. Англоязычный аналог — «Ore», охра, руда имеющая землистую фактуру.
В общем, нужно смотреть на время источника: в самом начале истории это была не обязательно окись, а в самом конце — не обязательно минеральная.
А тут в любом случае — получается только сплав.
По этой ссылке: http://yadi.sk/d/8ZwhPxSRKs5vq лежит выдержка из 16-томного справочника J. W. Mellor, «Comprehensive Treatise on Inorganic and Theoretical Chemistry» (начало прошлого века, но история с тех пор не поменялась). Русского перевода, как я знаю, не существует.
История использования цинка в этом справочнике занимает семь страниц с библиографией и начинается с пятого века до н.э.
И, умоляю, не пользуйтесь кривыми интернетовскими переводами. Ваша версия не имеет ничего общего с тем что писал Страбон. Если надо, я вечерком кину английский перевод и греческий оригинал.
Если сделаете — большое спасибо!
Взято с сайта Lacus Curtius (http://penelope.uchicago.edu/Thayer/E/Roman/home.html)
Страбон, «География», книга XIII, часть 1:
«56 After Scepsis come Andeira and Pioniae and the territory of Gargara.(a2) There is a stone in the neighbourhood of Andeira which, when burned, becomes iron, and then, when heated in a furnace with a certain earth, distils mock-silver;(38) and this, with the addition of copper, makes the «mixture,» as it is called, which by some is called «mountain-copper.»(39) These are the places which the Leleges occupied; and the same is true of the places in the neighbourhood of Assus.»
(классический перевод, издание 1928 года Loeb Classical Library).
Прим а2 — «Macrobius (Sat. V.20) preserves the passages mentioning Gargara in Homer, Epicharmus, Ephorus, Aratus, Alcaeus, Aristomenes, Aristophanes, and Vergil. »
Прим 38 — » i.e. zinc. »
Прим.39 -«The Latin term is orichalcum.»
Лень искать где я это прочитал, но «орихалк» и «аурихалк» — это два названия латуни. Орихалк, по гречески «горная медь», название получилось от латуни, выплавлявшейся в один этап из медно-цинковой руды где-то в горах Малой Азии. Аурихалк — «златоподобная медь» — римское переосмысление греческого первоисточника. Первоначальые рудники «орихалка» к римскому времени иссякли, есть тому письменные свидетельства, и золотистую латунь стали выплавлять искусственно, из меди и цинковой руды.
Греческий оригинал с сайта Perseus Digital Library (http://www.perseus.tufts.edu/hopper/):
[56]
μετὰ δὲ Σκῆψιν Ἄνδειρα καὶ Πιονίαι καὶ ἡ Γαργαρίς. ἔστι δὲ λίθος περὶ τὰ Ἄνδειρα, ὃς καιόμενος σίδηρος γίνεται: εἶτα μετὰ γῆς τινος καμινευθεὶς ἀποστάζει ψευδάργυρον, ἣ προσλαβοῦσα χαλκὸν τὸ καλούμενον γίνεται κρᾶμα, ὅ τινες ὀρείχαλκον καλοῦσι: γίνεται δὲ ψευδάργυρος καὶ περὶ τὸν Τμῶλον. ταῦτα δ᾽ ἐστὶ τὰ χωρία, ἃ οἱ Λέλεγες κατεῖχον: ὡς δ᾽ αὕτως καὶ τὰ περὶ Ἄσσον.
(Strabo. ed. A. Meineke, Geographica. Leipzig: Teubner. 1877. )
Латнизация через переводчик Гугля:
metá dé Skí̱psin Ándeira kaí Pioníai kaí i̱ Gargarís. ésti dé líthos perí tá Ándeira, ós kaiómenos sídi̱ros gínetai:̱ eíta metá gí̱s tinos kaminef̱theís apostázei psev̱dárgyron, í̱ proslavoúsa chalkón tó kaloúmenon gínetai kráma, ó tines oreíchalkon kaloúsi:̱ gínetai dé psev̱dárgyros kaí perí tón Tmó̱lon. ta͂f̱ta d᾽ estí tá cho̱ría, á oi Léleges kateíchon:̱ o̱s d᾽ áf̱to̱s kaí tá perí Ásson.
Ещё один перевод, тоже с Персея:
Next to Scepsis are Andeira, Pioniæ, and Gargaris. There is found at Andeira a stone, which when burnt becomes iron. It is then put into a furnace together with some kind of earth, when it distils a mock silver, (Pseudargyrum,) or with the addition of copper it becomes the compound called oreichalcum. There is found a mock silver near Tmolus also. These places and those about Assus were occupied by the Leleges.
(The Geography of Strabo. Literally translated, with notes, in three volumes. London. George Bell & Sons. 1903. )
Я понимаю это так, что речь идёт о железорудном месторождении, сопровождаемом рудами («землями») цинка, и цинк получается как побочный продукт выплавки железа, в виде натёков в трещинах печи. В описании последовательности операций Старбон, возможно, напутал — он был путешественник, а не металлург.
Где написано про побочный продукт выплавки железа?
Цинк на воздухе имеет свойство при 900 градусах переходить в пар и образовывать оксид в виде хлопьев. Вот похоже этот оксид и получали и добавляли в медь.
Я вижу на английском именно тот фрагмент, что я использовал — пережигание цинковой руды с другими «some kind of earth» и в результате добавление меди и получение орихалка, сиречь латуни.
Не было чистого цинка.
При этом — цинк получить можно было по этому самому индийскому методу и попаданец мог бы это устроить.
Вы Мэлора всё-таки прочитайте, там разбор этого отрывка на полстраницы. А чуть далее рассказано откуда брали цинк в позднее средневековье.
Зря я, что ли, файл по страничке собирал?
Не могу вставить комментарий. Пишу текст, нажимаю кнопку- окно редактирования очищается а на страничке комментарий не появляется. Пробую перепослать — ответ «вы этот комментарий уже отправляли». Что за..?
Томпа́к (фр. tombac, от малайск. tambaga — медь) — разновидность латуни с содержанием меди 88—97 % и цинка до 10 %. Обладает высокой пластичностью, антикоррозионным и антифрикционными свойствами. Сплавы меди с содержанием цинка 10—30 % называют полутомпаками. В Европе томпак был предложен лондонским часовщиком Кристофером Пинчбеккером (около 1670—1732 года). Был известен в южноамериканских доколумбовых цивилизациях, например, Моче или Кимбая.
Во-первых, орихалк — почти наверняка ПРИРОДНАЯ латунь (в геологии — «цинкистая медь»). Она впервые обнаружена уже на рубеже 20 и 21 веков (!) — и ее месторождения есть, в числе прочего, в районе Трапезунда, где проживали открыватели латуни — моссинойки (немецкое название латуни — Messing — и значит «металл моссинойков»)
Далее, сильно подозреваю, что Страбон описывает т.н. процесс Кота-Пьерона — ФЕРРОТЕРМИЧЕСКОГО получения цинка:
Fe + ZnO = FeO + Zn
Реакция ферротермии (как и карботермии) обратима — но при карботермии главная проблема РЕЗКО охладить смесь угарного газа и цинковых паров во избежание обратной реакции — а при ферротермии этой проблемы не было, т.к. цинк сразу улетал, а окалина оставалась.
А вот синтетическую латунь, вероятно, освоили те же моссинойки в 7м веке до Р.Х. («золото царя Мидаса» — в тот период моссинойки были вассалами Фригии)
Подробности объяснять долго, но вкратце: для такого процесса желательно использовать максимально дисперсное — губчатое — железо, которое получается при более низкой температуре, чем кричное (обычно — ниже 1200С).. Ксенофонт пишет, что моссинойки подчинили железоделателей-халибов, которые, судя по всему, умели делать железо при минимальной темпреатуре благодаря применению спецального флюса, известного как «пюромахос» (или «пюримахос») — по моим предположениям, пандермит или колеманит.