5 Tipos diferentes de latão e métodos de classificação

O que é latão?

O latão é uma liga versátil composta principalmente de cobre e zinco, sendo o cobre o elemento predominante. A formulação padrão, conhecida como latão comum, consiste nesses dois metais em proporções variadas. Quando elementos adicionais são incorporados à liga, como chumbo, estanho, alumínio ou níquel, ela é classificada como latão especial, sendo que cada variante oferece propriedades exclusivas adaptadas a aplicações específicas.

Essa liga de cobre-zinco é conhecida por sua excepcional combinação de propriedades, incluindo excelente resistência à corrosão, alta conformabilidade e notável resistência ao desgaste. O latão apresenta um tom dourado característico, que pode variar de avermelhado a prateado, dependendo de sua composição. Suas características de baixo atrito e propriedades antimicrobianas aumentam ainda mais sua utilidade em vários setores.

O latão é amplamente utilizado em diversas aplicações, principalmente em sistemas de encanamento e HVAC. É o material preferido para a fabricação de válvulas, tubulações de água e tubos de conexão para condicionadores de ar, devido à sua resistência à corrosão e capacidade de suportar altas pressões. A condutividade térmica da liga a torna ideal para radiadores e trocadores de calor. Além disso, o latão é amplamente utilizado em instrumentos musicais, ferragens decorativas, componentes elétricos e aplicações marítimas, devido à sua durabilidade, usinabilidade e apelo estético.

A versatilidade do latão, combinada com sua relação custo-benefício em comparação com o cobre puro, garante sua importância contínua nas aplicações modernas de fabricação e engenharia.

Tipos de latão

Latão com chumbo

O chumbo é praticamente insolúvel no latão e existe como partículas discretas ao longo dos limites dos grãos. Existem dois tipos de latão com chumbo: α e (α+β). O latão com chumbo α limita-se aos processos de formação a frio ou extrusão a quente devido à sua baixa resistência ao impacto e baixa plasticidade em temperaturas elevadas. Em contrapartida, o latão de chumbo (α+β) apresenta excelente plasticidade em altas temperaturas, o que o torna adequado para operações de forjamento.

Latão-estanho

A adição de estanho ao latão aumenta significativamente a resistência da liga ao calor e, principalmente, sua resistência à corrosão pela água do mar. Essa característica fez com que o latão estanhado ganhasse o apelido de "latão naval". O estanho se dissolve na solução sólida à base de cobre, melhorando suas propriedades de resistência.

Entretanto, o aumento do teor de estanho além de um determinado limite leva à formação da fase ε frágil (composto intermetálico Cu3Sn), que impede a deformação plástica. Consequentemente, o teor de estanho no latão de estanho é normalmente restrito a 0,5-1,5% por peso.

As ligas de latão-estanho comuns incluem HSn70-1, HSn62-1 e HSn60-1. A HSn70-1 é uma liga altamente dúctil, adequada para processos de conformação a frio e a quente. Os dois últimos graus possuem uma microestrutura de fase dupla α+(α+β), geralmente contendo pequenas quantidades da fase ε. Essas ligas apresentam baixa plasticidade à temperatura ambiente e são adequadas principalmente para trabalho a quente.

Latão com manganês

O manganês demonstra maior solubilidade no latão sólido em comparação com outros elementos de liga. A adição de manganês 1-4% melhora significativamente a força e a resistência à corrosão do latão sem comprometer sua ductilidade. O latão com manganês geralmente apresenta uma microestrutura (α+β). O HMn58-2 é uma liga comumente usada nessa categoria, oferecendo excelente trabalhabilidade em operações de conformação a frio e a quente.

Ferro e latão

Em ligas de latão contendo ferro, o ferro precipita como partículas ricas em ferro que servem como locais de nucleação para o refinamento de grãos. Esse mecanismo inibe o crescimento de grãos recristalizados, melhorando, assim, as propriedades mecânicas e tecnológicas da liga. O teor de ferro nesses latões geralmente é limitado a 1,5% ou menos, resultando em uma microestrutura (α+β). Essas ligas apresentam alta resistência, tenacidade e boa plasticidade em temperaturas elevadas, além de permitir o trabalho a frio. O HFe59-1-1 é uma liga amplamente utilizada nessa categoria.

Latão-níquel

O níquel forma uma solução sólida contínua com o cobre, expandindo significativamente a região da fase α no latão. A adição de níquel melhora substancialmente a resistência à corrosão do latão em ambientes atmosféricos e marinhos.

Além disso, o níquel aumenta a temperatura de recristalização do latão e promove a formação de grãos mais finos. O latão de níquel HNi65-5, caracterizado por uma estrutura α monofásica, demonstra excelente plasticidade à temperatura ambiente e também pode ser trabalhado a quente com eficiência.

Entretanto, é fundamental controlar rigorosamente o teor de impurezas de chumbo no latão com níquel, pois níveis elevados podem comprometer seriamente a trabalhabilidade a quente da liga.

Composição do latão

Medição de pureza

Para determinar a pureza do latão, o princípio de Arquimedes pode ser utilizado para medir o volume e a massa da amostra, após o que a proporção de cobre no latão pode ser calculada com base na densidade do cobre e do zinco.

Latão comum

O latão comum é uma liga de cobre e zinco. Quando o teor de zinco é menor que 35%, ele pode se dissolver no cobre para formar uma estrutura α monofásica, conhecida como latão monofásico. Essa estrutura tem boa plasticidade e é ideal para prensagem a frio e a quente.

Quando o teor de zinco varia de 36% a 46%, há uma solução sólida α monofásica e uma solução sólida β à base de cobre-zinco, conhecida como latão bifásico. A fase β reduz a plasticidade do latão e aumenta sua resistência à tração, tornando-o adequado apenas para o processamento sob pressão a quente. Se o teor de zinco continuar a aumentar, a resistência à tração diminuirá, tornando-o inútil.

O código para latão é representado por "H+número", em que "H" significa latão e o "número" representa a fração de massa de cobre. Por exemplo, H68 representa latão com teor de 68% de cobre e 32% de zinco.

Para latão fundido, a letra "Z" é adicionada antes do código, como ZH62. Por exemplo, ZCuZnZn38 representa um latão fundido com um teor de zinco de 38% e o restante de cobre.

O H90 e o H80 são latões monofásicos e têm uma cor amarela dourada. O H59 é um latão bifásico e é amplamente utilizado em peças estruturais de aparelhos elétricos, como parafusos, porcas, arruelas e molas. Normalmente, o latão monofásico é usado para o processamento de deformação a frio, enquanto o latão bifásico é usado para o processamento de deformação a quente.

Latão especial

Uma liga formada pela adição de outros elementos ao latão comum é conhecida como latão especial. Os elementos comumente adicionados incluem chumbo, estanho e alumínio, que são chamados de latão de chumbo, latão de estanho e latão de alumínio, respectivamente. O objetivo da adição desses elementos é principalmente melhorar a resistência à tração e a capacidade de processamento do latão.

O código para latão especial é representado como "H+símbolo do principal elemento adicionado (excluindo o zinco)+fração de massa do cobre+fração de massa do principal elemento adicionado+fração de massa de outros elementos". Por exemplo, HPb59-1 indica que a fração de massa do cobre é 59%, a fração de massa do chumbo (o principal elemento adicionado) é 1% e o restante é zinco.

Especificação para tratamento térmico de latão

A faixa de temperatura de trabalho a quente do latão é de 750 a 830°C (1382 a 1526°F). O recozimento é realizado entre 520 e 650°C (968 a 1202°F), enquanto o recozimento de alívio de tensão ocorre em temperaturas mais baixas, normalmente de 260 a 270°C (500 a 518°F). Essas faixas precisas de temperatura são essenciais para obter propriedades mecânicas e microestrutura ideais.

O latão ecológico C26000 (também conhecido como latão de cartucho ou C2600) apresenta características excepcionais, incluindo excelente conformabilidade, alta resistência à tração, usinabilidade superior, boa soldabilidade e robusta resistência à corrosão. Essas propriedades o tornam ideal para várias aplicações, inclusive trocadores de calor, equipamentos de fabricação de papel, componentes de máquinas de precisão e peças eletrônicas complexas.

O latão C26000 está disponível em uma ampla gama de dimensões para atender a diversas necessidades de fabricação. As opções de espessura variam de folhas ultrafinas de 0,01 mm a folhas substanciais de 2,0 mm, enquanto as variedades de largura vão de tiras estreitas de 2 mm a placas largas de 600 mm. A versatilidade do material é aprimorada ainda mais por sua variedade de opções de têmpera, incluindo totalmente recozido (O), quarto duro (1/2H), três quartos duro (3/4H), totalmente duro (H), extra duro (EH) e duro com mola (SH). Essas têmperas permitem propriedades mecânicas personalizadas para atender aos requisitos de aplicações específicas. O latão está em conformidade com vários padrões internacionais, incluindo GB (chinês), JIS (japonês), DIN (alemão), ASTM (americano) e EN (europeu), garantindo compatibilidade global e garantia de qualidade.

A excepcional usinabilidade do latão C26000 o torna particularmente adequado para operações de usinagem de alta precisão. Suas características ideais de formação de cavacos e as propriedades de baixo desgaste da ferramenta o tornam uma excelente opção para tornos automáticos de alta velocidade e centros de usinagem CNC (Controle Numérico Computadorizado) avançados, possibilitando a produção de componentes complexos e de tolerância restrita com acabamentos de superfície superiores.