Бронза состав сплава | Профлазермет
Бронза представляет собой сплав меди и специальных добавок, которые необходимы для придания металлу определенных технологических свойств. Бронза может содержать следующие компоненты: Sn (олово), Mn (марганец), Be (бериллий), Pb (свинец), Si (кремний), Cr (хром), P (фосфор), Fe (железо) и прочие элементы.
Бронзовый сплав имеет устойчивость к истиранию, коррозии, агрессивным средам, вроде морской воды. Эти свойства достигаются за счет добавления легирующих компонентов в определенных пропорциях. Соотношение компонентов регламентируется нормативными документами: ГОСТ, отраслевые стандарты, методики, стандарты предприятий.
Классификация сплава
В соответствии с наличием в составе легирующих компонентов принято выделять следующие виды бронз:
- оловянные – основной легирующий компонент в них олово;
- не содержащие олова вообще, то есть, безоловянные.
Помимо состава бронзы, есть еще один критерий их классификации – технологические параметры. Выделяются бронзы:
- деформируемые, предназначенные для обработки давлением;
- литейные для изготовления отливок.
Основные легирующие компоненты
Основной компонент, который определяет большую часть технических характеристик бронз – медь. Для придания сплаву необходимых параметров применяют специальные добавки – легирующие компоненты. Одним из распространенных легирующих компонентов, содержащихся в бронзе, является олово. Именно из оловянных бронз производили отливку колоколов и называли «колокольной» бронзой.
Также в качестве легирующего элемента могут быть использованы:
- Be – бериллий. Повышает прочность бронзы.
- Si – кремний и Zn, цинк для повышения устойчивости поверхности к истиранию. Эти же элементы увеличивают текучесть бронз, что положительно сказывается на качестве литья.
- Pb – свинец. Повышает антикоррозионные свойства металла.
- Al – алюминий. Повышает устойчивость к коррозии, устойчивость к окислению при высоких температурах и уменьшает реакцию металла с соединениями серы и продуктами выхлопа двигателей.
Марки бронз
Бронзы маркируются аббревиатурой «Бр», а также добавлением буквы или нескольких букв, которые обозначают легирующие добавки. Объем легирующих добавок определяется ГОСТами.
Различные марки бронз имеют свои индивидуальные особенности: химический состав, технические характеристики, область применения. По маркировке бронз можно узнать, какие в них входят компоненты, и по специальным таблицам определить назначение данного сплава и его технологические параметры.
Маркировка сплавов на примере оловянных бронз
Некоторые марки оловянных бронз показаны в приведенной ниже таблице. Здесь же можно найти важные технологические параметры сплава, а также область применения каждой конкретной марки бронз.
В данной таблице указан также способ литья бронз. «К» в соответствующем столбце означает, что литье производилось в кокиль, «П» – литье производилось в песчаную форму.
В столбце «марка» приведены наименования сплавов. «Бр» в названии марки обозначает бронзу, далее указываются присутствующие в сплаве легирующие компоненты.
Исходя из маркировок, видно, что в приведенных в таблице марках металла содержится олово. Некоторые помимо олова содержат цинк, свинец и фосфор.
Процентное соотношение компонентов бронз
Процентное соотношение элементов, также как и химический состав, закладывается в аббревиатуру марки сплава. В ней не указывается процентное содержание основного элемента – меди, но указывается содержание всех легирующих элементов в процентном соотношении.
К примеру, в марке БрО3Ц12С5 содержание компонентов такое:
олово – 3%;
цинк – 12%;
свинец – 5%;
остальные 80% приходятся на медь.
Количество процентов меди в сплаве оказывает влияние на его цвет. Чем больше меди, тем более яркий золотистый цвет имеет бронза. При содержании меди 50% цвет сплава станет белым, близким к цвету серебра. В соответствии с поставленными задачами можно получить различный цвет металла путем варьирования процентного соотношения легирующих элементов и меди.
Некоторые разновидности бронзовых сплавов
Наиболее часто требуется использование оловянных, бериллиевых, кремниевых и алюминиевых бронз.
Оловянная бронза
Оловянная бронза содержит олово в качестве основного легирующего компонента. Также могут содержаться фосфор, цинк, свинец, никель и пр.
В таблице приведены предельные содержания элементов в некоторых марках:
Как видно из таблицы, сплавы содержат не менее 80% меди. При увеличении объема олова в сплаве изменяются и его свойства:
- твердость и прочность металла возрастает;
- снижается пластичность;
- снижается ударная вязкость;
- увеличивается усталостная прочность.
Одним из легирующих компонентов является P (фосфор). Легирующим данный элемент называют в случае его содержания более 0,1%.
Фосфор при попадании в медный сплав раскисляет медь. Помимо этого, именно фосфор в качестве легирующей добавки увеличивает износостойкость металла. У данного состава есть и обратная сторона. Фосфор при превышении его содержания снижает пластичность получаемого металла. Поэтому при добавлении фосфора в качестве легирующего компонента в деформируемую оловянную бронзу крайне важно строго придерживаться ГОСТа и прочих регламентирующих документов.
Еще один легирующий компонент – Zn (цинк). Он добавляется в бронзу, которая не содержит фосфор. Цинк вводится в количестве, которое может раствориться. Часто вместе с цинком может быть введен свинец.
Свинец слаборастворим, получаемые сплавы БрОЦС4-4-2,5 и БрОЦС4-4-4 представляют собой кристаллы твердого раствора и нерастворенные включения свинца. Добавление свинца повышает антифрикционные свойства металла и возможность его резки.
Однако, свинец в качестве легирующего элемента снижает некоторые прочие механические свойства получаемого металла.
Также может добавляться Ni (никель). Элемент повышает прочность, пластичность и способность к деформации.
Бериллиевая бронза
К данному типу относятся безоловянные дисперсионно упрочняемые сплавы меди и бериллия. Это означает, что растворимость легирующего элемента напрямую зависит от температуры. Закалка производится из однофазной области, то есть сразу из расплава. Очень важно правильно подобрать используемую температуру процесса.
Именно эта величина определяет, насколько хорошо расплав перейдет в твердый раствор и насколько он будет гомогенным, что важно для придания металлу конкретных свойств. Оптимальная температура закалки 760-800 °С. При увеличении температуры более указанного диапазона есть вероятность увеличения зернистости металла и как результат снижения технологических параметров.
Температура ниже указанного диапазона не позволяет твердому раствору насытиться бериллием в нужной степени.
Скорость охлаждения раствора должна быть не менее 30-60 градусов в секунду. Это необходимо для того, чтобы в твердом растворе не начался распад компонентов. Иногда в качестве дополнительной легирующей добавки для снижения предела скорости охлаждения могут быть введены Ni (никель) и Co (кобальт). Эти добавки повышают устойчивость твердого раствора в случае его переохлаждения. Для этих же целей может быть использован магний.
Наиболее часто применяются в промышленности и на производстве следующие сплавы:
- БрБ2 – с содержанием бериллия 2%;
- МНБ – сплав меди-никеля-бериллия, содержание бериллия не превышает 0,8%
- МКБ – соотношение меди-кобальта-бериллия с таким же содержанием бериллия, что и в МНБ.
И БрБ2, и МНБ и МКБ имеют высокую пластичность и прочность, легко подвергаются гибке и вытяжке, а также прочим видам пластических деформаций.
компонентов в некоторых бериллиевых бронзах отражено в таблице:
Кремниевая бронза
Данный безоловянный сплав имеет в своем составе Cu (медь) в размере 80%, Zn (цинк) 20 % и Si (кремний) около 3% и 1% марганца (БрКМц-3-1), проявляет устойчивость к деформации сжатия и растяжения. Высокие механические и антифрикционные свойства, пластичность при низких температурах позволяет применять этот сплав для антифрикционных деталей, пружин, подшипников и пр.
У кремний содержащих сплавов есть еще одно полезное свойство – текучесть. Они широко применяются при литье сложных деталей. Также благодаря составу бронза не дает искру при ударе.
Алюминиевая бронза
Алюминиевая бронза в качестве легирующего компонента содержит алюминий. алюминия может достигать 12%. В зависимости от содержания алюминия меняются и свойства получаемого металла.
Например, однофазная бронза, в которой алюминия до 9,4% легко подвергается деформации давлением при любой температуре. Это связано с ее высокой пластичностью. Примером такой марки является БрА7.
Добавление алюминия в качестве легирующего компонента существенно повышает прочность металла и его устойчивость к коррозии в сложных условиях: соленая вода, повышенная влажность и пр. Данный тип металла применяется для нефтяных платформ, расположенных в море.
Al также оказывает существенное влияние на теплопроводность металла. При увеличении содержания алюминия падает теплопроводность получаемого металла, если сравнивать этот параметр с медью в чистом виде. Добавление даже 10% Al снижает теплопроводность меди в 390-401 Вт/(м*К) до 75 Вт/(м*К). Добавление дополнительных легирующих компонентов еще больше снижает теплопроводность.
Таким образом, можно сделать следующие выводы: технологические параметры бронз зависят от того, какие легирующие компоненты и в каком соотношении были введены при изготовлении металла. Основным компонентом является медь, процентное соотношение легирующих добавок регламентируется ГОСТами и прочими нормативными документами.
Источник: https://proflasermet.ru/article/bronza-sostav-splava/
Бронза: основные добавки и сфера применения
Бронза представляет собой сплав меди и других легирующих металлов и неметаллов, придающих новому материалу определенные свойства. В настоящее время практически ни одна сфера промышленности не обходится без бронзы. Однако многие и не знают основные компоненты, составляющие этот сплав.
Какие основные добавки легируют бронзу?
Стержневым компонентом бронзы является медь, которая и определяет основную часть ее характеристик.
Пользоваться этим материалом в различных целях человек начал издавна, об этом свидетельствуют изделия, находимые археологами в результате раскопок. Первоначально употребляли в производстве материал, обогащенный оловом. Из подобного соединения веками отливались колокола, почему смесь меди и олова и получила название колокольной бронзы.
Что входит в состав бронзы?
На сегодняшний день довольно часто используют сплав, в котором не присутствует олово. В составе бронзы находятся разные металлически и неметаллические элементы, которые попали туда не просто так, а служат для улучшения ее качественных характеристик. Вот взять в пример элемент олово, оно содержится для улучшения в бронзе пластичности за счет своих свойств.
При большом процентном содержании олова, сплав станет более твердый. Но не стоит забывать о том, что самый главный элемент, влияющий на прочность, а также твердость олова – это химический элемент бериллий. Сплавы, в которых имеется бериллий могут превосходить многие стали своей прочностью.
Бериллиевая бронза при закалке имеет хорошую упругость, за счет чего изготавливают пружинные элементы, рессоры.
Бронзовые сплавы, в составе которых присутствует алюминий, имеют высокую прочность и коррозийную устойчивость. За счет характеристик бронзы с добавлением алюминия, изделия, сделанные из них, отлично переносят негативное влияние морской воды и прочих неблагоприятных условий.
Сплавы, в которых присутствует свинец, хорошо подходят для изготовления изделий, которые в будущем будут использоваться при усиленных механических нагрузках, таких, например, как удары.
В механизмах, имеющих крутящиеся детали, данный сплав используется для изготовления подшипников скольжения.
Цинк и кремний, входящие в состав, придают металлу текучесть в расплавленном виде. За счет литья такая бронза служат для получения деталей и изделий, сложных по своей конструкции и строению. Также стоит отметить, что одним из свойств данного сплава, то что впоследствии ударов по изделию не бывает искры. Что является важным свойством при выполнении многих работ в условиях высокой концентрации воспламеняющихся газов.
За счет развития промышленной сферы, связанной с нефтью, были придуманы новые виды бронз, этот вид представляют медные сплавы, имеющие в своём составе такие элементы, алюминий и никель.
Эти сплавы хорошо устойчивы к коррозии, и при взаимосвязи с соленой водой, способны сохранить первоначальный вид и противодействуют воздействию солей.
За счет улучшения металлургической промышленности, удалось сделать такие сплавы и использовать для получения элементов, предназначающихся для нефтяных платформ, которые устанавливаются, чаще всего, на океанических шельфах.
Классификация по технологиям обработки:
Однако помимо разделения по составным элементам, бронзовые сплавы систематизируются по технологиям обработки:
- деформируемые (применяемые в различных конструкциях, подвергаемых пластическому деформированию);
- литейные (при изготовлении предметов которых используется литейный способ).
Маркировка и сфера использования бронзы
Нынешняя промышленная индустрия изготавливает множество марок бронзовых сплавов. Они отличаются не только составом, другими параметрами, но и сферой использования.
Наиболее часто они применяются в ракетостроении, машиностроении, судостроении и авиастроении. В этих производствах используются все положительные свойства металла. Благодаря низкому стиранию из него делаются преимущественно детали подвижных узлов конструкций.
Имеющие богатый опыт специалисты способны различать типовую принадлежность металла по одной лишь только окраске. Разумеется, на это способны не все.
Вместе с тем элементарным, и максимально точным, методом получения важных сведений о составе металла, и его типовой присущности служит маркировочная дешифровка, включающая символы в виде буквенных и цифровых обозначений.
Современные производители изготавливают бронзовые сплавы исключительно в соответствии с ГОСТ, который регламентируют качество и соотношение металлов в сплаве. В специальной документации представлены технические таблицы, в которых находятся все сведения о точном составе каждой марки бронзы. Из этих документов также можно узнать о других характеристиках бронзовых сплавов и об их применении.
Чтобы правильно читать соответствующие нормативные документы, необходимо знать формальные обозначения. Например, первые буквы в маркировке помогут понять вам, о каком сплаве идет речь. Таким образом, бронза, например, будет обозначаться как «Бр».
После первых букв можно увидеть то, какие еще металлы присутствуют в бронзовом сплаве, то есть следующая буква обозначает какой элемент включен в сплав в качестве легирующей добавки.
После этого следуют цифры обозначающие процентное содержание дополнительного элемента.
Стоит знать, что в маркировке бронзовых сплавов у совершенно каждой марки, вы не найдете обозначение количества меди, которая имеется в составе сплава. Процент меди вычисляется по-другому. Ведь количество каждого металла обозначается в долях процента. Поэтому, чтобы узнать то, какое количество меди присутствует в бронзовом сплаве, необходимо высчитать разность между ста процентами состава и количеством указанных элементов.
Как было сказано выше, бронзовые сплавы используются практически во всех областях промышленности. Но также широко используются и декоративные свойства бронзы. Из нее раньше изготавливали, например, подсвечники, а во многих городах стоят бронзовые памятники восхищающие своим величием и монументальностью.
Вряд ли в ближайшее время появится металл который по своим качествам и относительной дешевизне будет превосходить бронзовые сплавы, поэтому производство бронзовых сплавов будет актуально и в будущем.
Источник: https://SoproMats.ru/materialyi/metallyi/bronza/
Состав бронзы
Бронзой называется сплав меди с другими элементами, в частности с оловом, алюминием, кремнием, бериллием, свинцом и другими, кроме цинка и никеля. Сплав меди с цинком называется латунью, а с никелем – мельхиором. Не смотря на то, что состав бронзы содержит основной компонент (например, в сплаве меди и олова именно олово является основным компонентом), в любой бронзе также присутствуют добавки других элементов – цинка, свинца, фосфора и пр.
Бронзу человек научился изготавливать еще в 5 тысячелетии до нашей эры, что подтверждается многочисленными археологическими находками, к которым относятся, прежде всего, древние бронзовые изделия в виде украшений и различных предметов повседневного обихода. Самой первой бронзой являлся сплав меди и мышьяка – мышьяковистая бронза. Данный вид бронзы ничуть не уступал оловянной бронзе, а в некоторых случаях даже превосходил ее.
Со временем к концу бронзового века на смену мышьяковистой бронзе постепенно стала приходить бронза оловянная, а также другие более дорогие ее сорта. Это происходило по нескольким причинам. Во-первых, мышьяковистая бронза обладала достаточно высокой токсичностью, что неизбежно приводило работающих с ней людей к инвалидности.
Во-вторых, мышьяковистая бронза оказалась непригодной для металлургии – изделия из нее ломались, переплавке данный сплав не подлежал в связи с тем, что во время данного процесса некоторый процент мышьяка просто испарялся или выделялся в виде шлака, что приводило к повышенной хрупкости сплава и, как следствие, изделий из него. В лучшем случае, переплавленную мышьяковистую бронзу могли использоваться для бижутерии или неответственных деталей.
Третьей причиной, по которой данный вид бронзы исчезал из обихода, являлась выработка поверхностно залегающих месторождений, которые были богаты медью и мышьяком. Мышьяк встречался значительно реже олова и некоторых других металлов, которые использовались для изготовления сплава, в связи с чем бронза с мышьяком была существенно выше в цене.
Таким образом, когда появился первый гужевой транспорт, который послужил развитию международным экономическим связям, стало значительно рентабельнее привозить немышьяковые сорта бронзы, чем тратить средства на изготовление собственной мышьяковистой.
Свойства бронзы
На свойства и характеристики бронзы влияет состав сплава, который и определяет его разновидности.
По составу выделяют следующие типы бронзы:
- оловянные. Данные сплавы могут быть как двухкомпонентными, так и многокомпонентными, но, не смотря на это, все же олово остается вторым по массе элементом;
- безоловянные. Таковыми считаются все остальные виды бронзы, в составе которых отсутствует олово – алюминиевая, бериллиевая, кремниевая, свинцовая и пр. В зависимости от того, какой компонент присутствует в сплаве, бронза обретает те или иные конкретные свойства. Например, благодаря наличию бериллия в составе сплава материал становится исключительно упругим, а также износостойким. А вот присутствие кремния придает антифрикционные свойства.
Согласно области применения бронзы бывают:
- деформируемые, т.е. те, которые с легкостью подвергаются механической обработке – ковке, прокатке, резке и т.д.;
- литьевые. В данном случае для изготовления изделия используется исключительно литье. Это связано с тем, что обработка и деформация сплавов данного вида возможно только при воздействии на них очень высоких температур.
Структура бронзы позволяет классифицировать материал следующим образом:
- на однофазный, т.е. компонентами в твердом растворе образуется одна какая-то фаза. А данном материале максимальное процентное содержание олова составляет от 6% до 8%. Такая структура придает материалу эластичность, что позволяет ее обрабатывать путем ковки. Стоит отметить, что бронзу, в составе которой присутствует около 2% олова можно обрабатывать путем ковки на холоде без нагрева, а вот при процентном содержании олова до 8% без нагрева при ковке не обойтись;
- на двухфазный. Данный вид связан с появлением двух фаз в растворе, что имеет радикальное влияние на свойства материала. Если же процентное содержание олова в составе сплава значительно выше 15%, что является максимальным показателем растворимости, то в твердом растворе образуются две фазы. При этом, в отличие от однофазной структуры, материал становится совершенно нековким, а наоборот – приобретает твердость и хрупкость. Именно бронзу, имеющую двухфазную структуру, используются для отливки.
На сегодняшний день самым распространенным видом бронзы являются оловянные.
Основные технические характеристики бронзы:
- плотность бронзы. Имеет непостоянное значение, поскольку зависит от массовой доли олова в сплаве. Таким образом, если процентное содержание олова в материале составляет в пределах 8% – 4%, то плотность может колебаться от 8,6 кг/см3 до 9,1 кг/см3;
- температура плавления находится в пределах от 8800С до 10600С и может изменяться в зависимости от состава сплава;
- средняя теплоемкость бронзы составляет 0,385 кДж;
- большинство бронз обладают достаточно низкой теплопроводностью, зачастую ниже, чем у меди – величина удельного электросопротивления составляет 0,087 – 0,176 мкОм*м;
- материал бронза обладает достаточно высокой устойчивостью к повреждению коррозией как на открытом воздухе, так и во влажной среде, поэтому скорость корродирования достаточно низкая – 0,002 мм/год на воздухе и 0,04 мм/год во влажной среде.
Основным материалом для производства бронзы являются металлы или сплавы. Вторые используются значительно чаще в силу своей относительно невысокой стоимости, а также возможности получения абсолютно любых литьевых бронз.
Применение бронзы
На сегодняшний день данный сплав нашел свое очень широкое применение. Это связано, в первую очередь, с наличием уникальных разнообразных свойств.
- бронза является основным материалом для изготовления различных скульптур, а также огромного количества декоративных предметов, к которым относятся статуэтки, пепельницы, светильники, решетки, украшения перил и многое другое. Из литьевой бронзы получают отливки, отличающиеся своей сложностью. Благодаря этому, можно получить, например, скульптуру, на которой будут переданы буквально поры кожи;
- ювелирное мастерство. Не смотря на то, что в данном деле сегодня бронза применяется несколько меньше, чем в других сферах человеческой деятельности, все же были времена, когда сплав являлся основным материалом для производства женских украшений;
- различная фурнитура. Из бронзы изготавливают накладные петли, замки, ручки, краны, смесители, а также сантехника. Это связано с такой особенностью бронзы, как долговечность и повышенная устойчивость к коррозии. Кроме этого, бронза позволяет все указанные предметы превратить в настоящие произведения искусства и сделать из них изящный элемент декора;
- литейная бронза используется для производства шестерней, втулок, уплотнителей, различной аппаратуры, эксплуатация которой проходит в среде повышенной влажности и под водой;
Все указанные выше области применения предполагают использование именно оловянной бронзы. Все остальные виды данного сплава уместно применять в тех сферах человеческой деятельности, где по каким-то причинам невозможно применить оловянную бронзу. Отличным примером этому является бериллиевая бронза, которая используется в электротехнике, поскольку она обладает значительно высшей теплопроводностью и электропроводностью, чем оловянная бронза.
Таким образом, следует сказать, что не смотря на то, что бронза является самым древним известным в истории человечества сплавом, благодаря своему разнообразию и уникальным свойствам нашел свое широкое применение и в современном мире.
Источник: http://mining-prom.ru/cvetmet/med/sostav-bronzy/
Какие металлы входят в состав бронзы — Справочник металлиста
Своей высокой популярностью бронза обязана не только своим декоративным характеристикам, но и целому ряду других свойств. Между тем немногие из тех, кто использует данный металл, могут назвать состав бронзы, а ведь именно он определяет характеристики этого медного сплава.
Бронза литейная БрОЗЦ8С4Н1 в чушках используется для производства антифрикционных деталей
Основные легирующие добавки
Бронза – это цветной сплав на основе меди, определяющей большую часть его характеристик. Производить и использовать бронзу для изделий различного назначения человек начал еще с древних времен, о чем свидетельствуют результаты археологических раскопок. Изначально использовалась бронза, состав которой был обогащен оловом. К сплавам данного типа относится, в частности, так называемая колокольная бронза (из нее на протяжении многих веков отливали колокола).
Кроме бронз, содержащих в своем составе олово, сегодня активно используются и сплавы меди, в которых данного химического элемента нет. Вместо олова в качестве основной легирующей добавки в таких медных сплавах применяются:
- бериллий, который придает бронзе повышенную прочность;
- кремний и цинк – элементы, благодаря которым поверхность бронзового изделия становится очень устойчивой к истиранию и улучшается текучесть бронзы, что особенно важно для выполнения литейных операций;
- свинец, придающий бронзе устойчивость к коррозии;
- алюминий, наделяющий бронзу достойными антифрикционными свойствами и высокой устойчивостью к коррозии.
На вопрос же о том, какой металл обязательно присутствует в любой бронзе, можно ответить однозначно: это медь.
Химический состав различных марок бронзы (нажмите для увеличения)
Кроме разделения по химическому составу, существует классификация бронзовых сплавов по технологии обработки:
- деформируемые (используемые для производства изделий, которые обрабатывают методом пластической деформации);
- литейные (изделия из них производят методом литья).
Современная промышленность выпускает множество марок бронзы, отличающихся своим химическим составом и, соответственно, характеристиками и областью применения. Многие опытные мастера даже по цвету бронзы могут определить, к какому типу она относится.
Однако далеко не все это умеют.
Самым верным и наиболее простым способом получения информации о том, что содержится в составе бронзы определенной марки и к какому типу она относится, является расшифровка маркировки, которая включает в себя как буквенные, так и цифровые обозначения.
Струны для гитары: слева из обычной оловянной бронзы (20% олова), справа из фосфорной (7,7% олова, 0,3% фосфора)
Все марки бронзовых сплавов, выпускаемые современными предприятиями в строгом соответствии с требованиями нормативных документов (ГОСТов), перечислены в специальных таблицах, из которых можно получить информацию не только о химическом составе сплава определенной марки, но и о сферах его применения и характеристиках. Впрочем, даже не пользуясь такими таблицами, можно определить тип сплава и его химический состав, если знать, по какому принципу формируется его обозначение.
Механические свойства и применяемость оловянных бронз (к — литье в кокиль, п — литье в песчаную форму)
Понять, что перед вами бронза, сплав меди, можно по первым буквам «Бр», присутствующим в маркировке. После них ставятся буквы, по которым можно узнать, какие еще металлы, кроме меди, содержатся в химическом составе данного сплава. Нормативным документом установлены следующие правила обозначения химических элементов, присутствующих в составе бронзы:
Обозначение добавок в составе бронзы
Что характерно, в маркировке бронзы любой марки не указывается количество меди, содержащейся в ее химическом составе. При этом цифры, присутствующие в обозначении, указывают на количественное содержание (в целых долях процента) остальных элементов.
Соответственно, количество меди, содержащееся в бронзе определенной марки, высчитывается как разность между 100% всего состава и количеством добавок. Например, в бронзе марки Бр АЖ 9-4, содержится 9% железа и 4% алюминия, остальные 87% составляет медь.
Бронзовый металлопрокат выпускается в виде ленты, проволоки, труб, втулок, плит и прутков
Количество чистой меди, содержащейся в составе бронзы, оказывает влияние не только на технологические и эксплуатационные характеристики изделия, но и на цвет его поверхности.
Так, изделия из наиболее распространенных марок бронзовых сплавов, в составе которых около 85% меди, отличаются золотистым цветом. Если количество меди уменьшить до 50%, то на выходе может получиться белая бронза, очень похожая по своему цвету на серебро.
При желании может быть получена серая и даже черная бронза – такого результата можно добиться, если уменьшить количество меди в составе сплава до 35% и ниже.
Многие старые бронзовые изделия, поверхность которых имеет практически черный цвет, приобрели его не из-за использования для их производства сплава определенного состава, а в результате воздействия времени и различных внешних факторов (пожары, длительное нахождение в сырой земле и др.). В древности просто не могло существовать технологий производства бронзы, состав которой дополняют редкоземельные металлы, придающие ей насыщенный черный цвет.
Марки и сферы их применения
Естественно, что различные химические элементы в состав любой бронзы вводят не бесцельно, а для того, чтобы улучшить ее свойства. Так, содержание в бронзе такого металла, как олово, оказывает влияние на ее пластичность. Чем больше в составе бронзы содержится данного металла, тем более твердым и, соответственно, более хрупким становится сплав.
Однако самое значительное влияние на твердость и прочность бронзы оказывает такой химический элемент, как бериллий. Некоторые марки бронзовых сплавов, содержащие в своем химическом составе бериллий, превосходят по своим прочностным характеристикам высококачественные стали.
Если подвергнуть бериллиевую бронзу процедуре закалки, то она наряду с высокой прочностью приобретает упругость, что позволяет изготавливать из такого материала пружины, рессоры и мембраны различного назначения.
Свойства и применение бериллиевых бронз (нажмите для увеличения)
Из бронзовых сплавов, химический состав которых обогащен алюминием, производят изделия, которые должны сочетать достаточно высокую прочность с исключительной коррозионной устойчивостью.
Благодаря характеристикам бронзовых сплавов данного типа изделия из них успешно эксплуатируются в самых неблагоприятных условиях (повышенная влажность, воздействие морской воды и др.).
В тех случаях, когда из бронзы необходимо изготовить изделие, которое в процессе эксплуатации будет подвергаться значительным ударным и фрикционным нагрузкам, лучше применять сплавы, содержащие в своем химическом составе свинец. Из такой бронзы, в частности, производятся подшипники, используемые в механизмах различного назначения.
Особенности безоловянных алюминиевых бронз
Бронзы, в составе которых, кроме меди, содержится кремний и цинк, отличаются повышенной текучестью в расплавленном состоянии, поэтому их используют преимущественно для производства сложных деталей методом литья. Отличительным свойством бронз данного типа является и то, что при механическом воздействии на изделия, которые из них изготовлены, не образуются искры. Такое качество очень важно во многих случаях.
Такие бронзы, отличающиеся исключительной коррозионной устойчивостью, часто называют морскими, потому что изделия из них способны сохранять все свои первоначальные характеристики даже после длительной эксплуатации в соленой морской воде.
Получить такие сплавы, которые активно используются для производства элементов нефтяных платформ, устанавливаемых на морских и океанских шельфах, удалось благодаря развитию металлургической промышленности.
Большая часть марок бронзовых сплавов не магнитится, что дает возможность успешно использовать их для производства изделий электротехнического назначения.
Как производят бронзу
За длительный период существования технологии производства бронзы изменились только инструменты и оборудование, а суть осталась прежней. Как и в древние времена, в качестве сырья для получения этого медного сплава может выступать шихта или бронзовые отходы, а флюсом, который предотвращает слишком интенсивное окисление металла в расплавленном состоянии, является древесный уголь.
Эта установка центробежного литья позволят производить бронзовые заготовки весом до 50 кг
Сам процесс плавки, в результате которой и получают бронзу, выполняется в следующей последовательности.
- Тигель с исходным сырьем помещают в печь, предварительно разогретую до требуемой температуры.
- Чтобы металл после расплавления сильно не окислялся, к нему добавляют измельченный древесный уголь – флюс.
- После того как металл полностью расплавится и хорошо прогреется, в его состав вводят фосфористую медь, играющую роль кислотного катализатора.
- После некоторой выдержки в прогретом состоянии в расплавленный металл добавляют легирующие и связующие элементы (лигатуры), после чего полученный сплав тщательно перемешивается.
- Перед разливкой расплавленного металла в него вновь добавляют фосфористую медь, которая в данном случае необходима для снижения активности окислительных процессов.
На всех этапах производства надо очень тщательно следить за соблюдением правильного температурного режима в печи и самом сплаве. Следует также контролировать количество легирующих и связующих компонентов, добавляемых в расплавленный металл.
Гидроабразивная резка металла своими руками
Естественное и искусственное патинирование
Многие наверняка задавались вопросом о том, почему старые бронзовые изделия выглядят не как обычная, а как зелено-белая бронза. Такой цвет появляется из-за образования пленки, которая называется патина. Фактором, который влияет на процесс образования такой пленки и интенсивность его протекания, является взаимодействие поверхности бронзового изделия с окружающим воздухом и содержащимися в нем компонентами (выхлопные газы, дым, водные пары и др.).
Патина, которая может быть оксидного или карбонатного происхождения, представляет собой защитную пленку. Ее наличие делает вид изделия более благородным (достаточно взглянуть на фото старых бронзовых предметов, чтобы понять это).
Сахарница из патинированной бронзы
На сегодняшний день разработаны технологии, которые позволяют не только снимать с поверхности бронзового изделия слой патины, но и выполнять искусственное патинирование, чтобы придать бронзовому предмету некоторую винтажность. Выполняют такое патинирование с помощью препаратов, содержащих в своем составе серу. После их нанесения на поверхность изделия его нагревают до определенной температуры.
Кроме искусственной патины, поверхность бронзовых изделий может покрываться слоем лака, позолоты, хрома или никеля.
Источник: https://ssk2121.com/kakie-metally-vhodyat-v-sostav-bronzy/
Бронза: состав и маркировка, виды сплавов и их свойства, сферы применения
Бронза, которая так издавна известна людям, представляет собой ценнейший сплав с уникальными характеристиками. В статье будет подробно рассмотрен состав бронзы, ее виды и особые свойства каждого из них. Также интересно будет узнать о современной сфере применения этого сплава.
Что такое бронза?
Бронза является многокомпонентным сплавом, состоящим из двух и более элементов, основной из которых медь. Остальные элементы называются легирующими и используются для усовершенствований показателей металла. Доля легирующих составных в бронзе может быть от 2,5%. Применяют в этом качестве марганец, олово, свинец, хром, фосфор, железо и другие элементы, кроме цинка. Сочетание меди и цинка, носит наименование латуни.
В зависимости от количественного содержания в сплаве меди добавок, бронза будет иметь различный цветовой оттенок. Огненно красные оттенки говорят о высоком проценте меди, а вот холодный стальной цвет – о наличие в бронзе не более 35% меди.
История бронзового сплава
Бронза, как известно еще со школьных учебников, применялась с очень давних времен. Самыми древними сплавами, сделанные людьми, были сплавы меди и олова. Находки в районе Месопотамии и Южного Ирана свидетельствуют о том, что первые бронзовые изделия датируются III тысячелетием до н.э.
Из меди изготавливалось все: посуда (тарелки, кувшины и горшочки) оружие (мечи, наконечники стрел и топоры), зеркала, деньги в виде монет и, конечно, самые разнообразные украшения. Античные греческие скульпторы (V-IV век до н.э.) также оценили качества бронзы при отливке крупногабаритных статуй.
Подобная технология используется и в наше время.
В средневековье, такое обильное на войны, из сплава меди и олова отливали пушки и снаряды для артиллерии. Наиболее известное воплощение бронзы – колокол, варьируя состав, размер и толщину стенок, мастера добивались самых приятных звучаний бронзового колокола, которое разливалось по округе.
Служа людям своими уникальными свойствами, она не теряет своей популярности. Происхождение слова связывают с персидским словом, обозначающим медь – berenj. В дальнейшем оно было трансформировано в итальянское слово bronzo.
Маркировка бронзы
Чтобы обозначить тот или иной сплав его маркируют следующим образом:
- Вначале стоит буквенное сочетание «Бр» — бронза;
- Далее, буквы, указывающие на основные легирующие элементы;
- В конце цифры, определяющие содержание легирующих элементов в материале.
Так, примером может служить маркировка БрО5 – содержание в сплаве 5% олова, БрА5 — 5% алюминия.
Маркировка необходима не только для определения состава и свойств бронзы, но и ее удельного веса. Чтобы это сделать, достаточно воспользоваться таблицей из справочника. Но если марка неизвестна, тогда поможет химический анализ. Это необходимо для вычисления объема заготовки, так как ее формула отражает отношение массы к объему. Зная удельный вес отдельно взятого сплава можно вычислить объем детали с определенной массой и наоборот, какой будет вес у бруска заданной величины.
Состав бронзы
Далеко не всякое сочетание в сплаве меди и другого элемента является бронзой. Медь и цинк, как уже было сказано, образуют желтовато-золотистый сплав под названием латунь. А вот медь с никелем воплощаются в мельхиор, использовавшийся некогда для дивно звучащих ложек, а в большей степени для монет. Он ценится за то, что долго не теряет свой серебристый оттенок и сияние.
Специальная бронза (без олова)
Сплавы с медью, не содержащие олова в качестве легирующего компонента, называют специальной или безоловяной бронзой. Такие сплавы меди с алюминием, железом, свинцом, кремнием и т.д. бывают самого разного предназначения. Они могут значительно превосходить по качествам сплавы с оловом, а их цветовая гамма еще более богата разнообразием.
Алюминиевая бронза выигрывает по механическим качествам в сравнении с оловянной. Вместе с тем алюминиевые сплавы химически устойчивы. Сплав меди с кремнием и цинком показывает отличную текучесть в жидком состоянии.
Бериллиевая бронза превосходит все остальные по упругости, обладая при этом высокую твердость. Кроме того, отмечается высокая свариваемость, химическая устойчивость бериллиево-медного сплава. Он отлично работает с режущим инструментом, подаваясь его обработке. По этой причине этот сплав подходит для изготовления таких деталей и элементов, как мембраны, пружины, контакты с пружинящими свойствами. Они легко и надежно свариваются и являются долговечными.
Технологические характеристики
По своим технологическим свойствам бронзы могут быть:
- Деформируемые или легко поддающиеся механическому воздействию. Такими свойствами обладают сплавы, содержащие не более 6% олова. Их пластичность позволяет производить штамповку, ковку и изготавливать рифленые бронзовые материалы. Именно из деформируемых сплавов делают бронзовую проволоку, ленту и листы и т.п.;
- Литейные – рассчитанные на фасонное литье. Из таких литейных бронз на основе меди и олова изготавливают машинные детали, которые могут работать в морской воде, а также шестеренки и вкладыши для подшипников.
Теплопроводность бронзовых сплавов
Если говорить о теплопроводности, то она падает с введением легирующих добавок. Несмотря на то, что медь очень хорошо проводит тепло, ее сплавы с другими компонентами теряют больший процент этого показателя. Невысокая теплопроводность делает бронзу непригодной для узлов трения, сварочных электродов и прочих элементов, где требуется быстра отдача и отвод тепла. Однако, низколегированные бронзовые сплавы близки по теплопроводности к меди.
Производство бронзы
Процесс получения этого металла происходит в электроиндукционных печах или тигельных горнах, где медь сплавляется с легирующими добавками. Плавка проходит под пластом флюса или древесного угля. Смесь исходного материала для плавления может быть приготовлена как из свежих металлов, так и из вторсырья.
Процесс производства бронзы:
- В разогретую печь помещается определенная порция угля или флюса;
- В печь загружают медь, где она плавиться и разогревается до нужной температуры;
- Расплавленный материал раскисляется при помощи фосфористой меди;
- В раскисленный расплав добавляют легирующие компоненты, доведенные до горячего состояния. Тугоплавкие легирующие добавки вводя в виде лигатур;
- Все перемешивается до полного растворения составляющих и нагревается до температуры по технологии;
- Перед тем как начать разливку, делают повторное раскисление фосфористой медью для удаления ее окислов;
- Полученный бронзовый сплав прекрасно плавится и заполняет формовочные емкости в виде слитков стандартной и круглой формы;
- Слитки проходят прокатку или пресс-обработку.
Сферы применения
Благодаря своим разнообразным свойствам бронзу применяют в машиностроении, ракето- и авиастроении, судостроении и многих других отраслях.
Качество антикоррозионной устойчивости, износостойкости и низкий коэффициент трения сделало ее незаменимым материалом для машин и агрегатов, которые вовлечены в подвижные узлы с высоким трением. С другой стороны, бронзовые детали нуждаются в периодическом обновлении.
Благодаря химической устойчивости безоловянные сплавы бронзы применяется для проката элементов химпрриборов, изготовления регулирующей арматуры для различных трубопроводов.
Несменная популярность применения бронзы в изготовлении скульптур обусловлена ее пригодностью для литья, а также атмосферной устойчивостью, долговечностью и прочностью. Немаловажен фактор внешней привлекательности бронзовой скульптуры – цвет и блеск, притягивающий взгляд. Кроме того, бронза придает изделию солидности с эффектом старины. По этой причине из бронзовых сплавов изготавливают сложнейшие люстры, канделябры и другие элементы декора в театрах и дворцах.
Источник: https://stanok.guru/cvetnye-metally-i-splavy/bronza/sostav-svoystva-i-primeneniya-bronzy.html
Бериллиевая бронза БрБ2
БрБ2 — это безоловянная бериллиевая бронза, обрабатываемая давлением. Химический состав сплава БрБ2 описан в ГОСТ 18175-78 и включает в себя следующие компоненты: медь 96,9-98,0 %, бериллий 1,8-2,1 %, никель 0,2-0,5 % и до 0,5 % примесей.
Сплав выделяется среди прочих бронз высокой износостойкостью и стойкостью к коррозионной усталости.
Наряду с другими бронзами БрБ2 обладает хорошими антифрикционными и пружинящими свойствами, а также средними тепло и электропроводностью, что обуславливает применение ленты и проволоки БрБ2. Кроме того можно улучшить механические качества этого сплава, если подвергнуть его процедурам закалки и старения. Так, например, широко используют пруток БрБ2Т.
Свойства БрБ2
Рассмотрим свойства бериллиевой бронзы марки БрБ2 — химические, технологические, механические, физические.
| Fe | Si | Ni | Al | Cu | Pb | Be | Примесей |
| до 0.15 | до 0.15 | 0.2 — 0.5 | до 0.15 | 96.9 — 98 | до 0.005 | 1.8 — 2.1 | всего 0.5 |
Примечание: Cu — основа; процентное содержание Cu дано приблизительно
| Температура плавления БрБ2 | 955 °C |
| Температура горячей обработки БрБ2: | 750 — 800 °C |
| Температура отжига БрБ2: | 530 — 650 °C |
| Сортамент | Предел кратковременной прочности sв | Предел пропорциональности (предел текучести дляостаточной деформации) sT | Относительное удлинение при разрыве d5 |
| — | МПа | МПа | % |
| Проволока мягк., ГОСТ15834 — 77 | 343-686 | 15-60 | |
| Проволока тверд.,ГОСТ 15834 — 77 | 735-1372 | ||
| Полоса мягк., ГОСТ1789-70 | 390-590 | 20-30 | |
| Полоса твердая, ГОСТ1789-70 | 590-930 | 2.5 | |
| Сплав мягкий , ГОСТ1789-70 | 400-600 | 196-344 | 40-50 |
| Сплав твердый, ГОСТ1789-70 | 600-950 | 588-930 | 2-4 |
Твердость прутков из БрБ2 прописана в ГОСТ 15835-2013 (взамен ГОСТ 15835-70)
| Твердость БрБ2, Пруток мягкий ГОСТ 15835-2013 | HB 10 -1= 100 — 150 МПа |
| Твердость БрБ2, Пруток твердый ГОСТ 15835-2013 | HB 10 -1= 150 МПа |
HB — Твердость по Бринеллю бериллиевой бронзы
| Температура T | Модуль упругости первого рода E 10-5 | Коэффициент температурного (линейного) расширения a10 6 | Теплоемкость l | Плотность | Удельная теплоемкость C | Удельное электросопротивление R 109 |
| Град | МПа | 1/Град | Вт/(м·град) | кг/м3 | Дж/(кг·град) | Ом·м |
| 20 | 1.31 | 84 | 8200 | 70 | ||
| 100 | 16.6 | 419 |
| США | Германия | Япония |
| DIN,WNr | JIS |
Применение бериллиевой бронзы БрБ2
Прутки из бронзы БрБ2 применяются в приборостроении и автомобилестроении. Ленты БрБ2 также применяются в приборостроении и производстве упругих и пружинящих деталей. Аналогичное применение нашла проволока в машиностроении и приборостроении.
Бронза БрБ2 используется в различных областях производства. Из неё изготавливают антифрикционные детали и пружинящие детали: пружинящие детали и пружины. Из неё изготавливают детали ответственного назначения.
Также из неё изготавливают неискрящие инструменты.
Технологические характеристики позволяют изготавливать из бериллиевых бронз сложные отливки высокого качества, но обычно детали из них производят из заготовок, подвергнутых предварительной пластической деформации (листы и полосы, проволока, ленты и др). Широкое применение сплавов бериллиевой группы обусловлено еще и тем, что они хорошо поддаются различным видам обработки, а для соединения деталей из них можно использовать все известные способы (сварка и пайка).
Пайка и сварка БрБ2
Пайку бериллиевых бронз следует выполнять сразу же, как была выполнена тщательная механическая зачистка соединяемых элементов.
В качестве припоя при выполнении такой технологической операции используются сплавы на основе серебра, а в защитном флюсе, использование которого необходимо, должны в обязательном порядке содержаться фтористые соли.
Высокое качество пайки деталей из данных сплавов обеспечивает технология, предполагающая выполнение соединения в вакууме и использование слоя защитного флюса.
Детали из бериллиевых бронз не соединяют при помощи электродуговой сварки, для этого успешно используют другие технологии: точечную, шовную, роликовую и сварку в среде инертных газов. Такое ограничение в применении электродуговой сварки обусловлено тем, что сплавы данной группы обладают большим температурным интервалом кристаллизации. Кроме этого, сварку бронз бериллиевой группы нельзя выполнять после термической обработки, что обусловлено их особыми механическими свойствами.
Износостойкость и коррозионной устойчивость бронзы БрБ2
Детали из бериллиевой бронзы не истираются и в то же время бережно воздействуют на сопрягаемые механизмы, хорошо сопрягаются с друг другом, полируются и идеальным образом взаимодействуют в механизмах при заданных параметрах.
Но даже если условия эксплуатации нарушены, детали из БрБ2 способны выдерживать большие нагрузки трения и других механических воздействий.
При работе механизмов в ходе изнашивания БрБ2 не откалывается большими кусками, а истирается постепенно, давая очень мелкую стружку.
Коррозионная усталость – это один из показателей коррозионной стойкости металлов. Когда детали работают под воздействием большой массы, циклических динамических нагрузок в коррозионной среде, велика вероятность выхода из строя конструкций, в которых они используются.
Сплав БрБ2 хорошо проявляет себя в различных коррозионных средах и может быть использован для изготовления ответственных деталей, так как коррозия проявляется достаточно медленно и не оказывает значительного воздействия на механические и физические свойства деталей из этого материала долгое время.
Однако, под действием влажных паров аммиака и воздуха бериллиевые бронзы склонны к межкристаллизационной коррозии и растрескиванию. В газовой среде, насыщенной галогенами (фтором, бромом, хлором и йодом), на их поверхности образуются галогениды бериллия, из-за чего происходят уменьшение его концентрации в сплаве.
Особенно активно процесс взаимодействия с галогенами происходит при повышенных температурах. В связи с этим, бериллиевую бронзу БрБ2 не рекомендуют использовать для изготовления деталей, эксплуатируемых в указанных газах.
Облагораживание и закалка БрБ2
Путём облагораживания изделия из БрБ2 получаются более твёрдыми и более пластичными. Соответственно выпускаются полуфабрикаты в мягком (М) и твёрдом (Т) состоянии. В ходе процедуры закалки металл нагревают до некоторой температуры, после чего остужают в воде. В результате пластичные свойства металла повышаются и его применяют для изготовления деталей путём прокатки, ковки, вытяжки и гибки в холодном состоянии.
Также выпускаются полуфабрикаты из БрБ2 с закалкой и холодной деформацией. БрБ2 закаливают при температуре 750-790 °C, после чего сплав отпускают при температуре в пределах 300-350 °C. После холодной деформации механические качества твёрдости, прочности и текучести улучшаются. БрБ2 Т выделяется среди прочих бронз самым высоким показателем прочности на растяжение.
Медно-бериллиевый сплав БрБ2, подвергаемый термическому закаливанию, становится более прочным, упругим и пластичным. Первоначально его приводят в мягкое состояние, нагревая до 760-780°С, а затем подвергают старению в воде при температуре 310-330°С в течение 3 часов. При нагревании и последующем охлаждении сплава до комнатной температуры бериллий растворяется в меди с образованием насыщенного твердого раствора.
Последующая закалка приводит к его осаждению, в результате чего бронза БрБ2 приобретает высокую твердость до 350 — 400 НВ.
Источник: https://poliasmet.ru/svoystva-bronzyi/bronza-brb2.html
Бронза – состав, свойства и характеристики сплава
Своей высокой популярностью бронза обязана не только своим декоративным характеристикам, но и целому ряду других свойств. Между тем немногие из тех, кто использует данный металл, могут назвать состав бронзы, а ведь именно он определяет характеристики этого медного сплава.
Бронза литейная БрОЗЦ8С4Н1 в чушках используется для производства антифрикционных деталей
Какие металлы входят в состав бронзы
Многие люди знают о бронзе лишь то, что из нее отливают скульптуры и памятники. На самом деле, этот металл обделен народным вниманием незаслуженно. Ведь не зря в истории человечества был даже бронзовый век – целая эпоха, на протяжении которой сплав занимал доминирующее положение.
Это один из немногих материалов, использующихся как в промышленности, так и в искусстве. Качества, которыми обладает сплав меди с оловом, являются просто незаменимыми во многих отраслях производства. Ее используют при изготовлении орудий, в машиностроении, отливании церковных колоколов и так далее.
При этом сегодня насчитывается большое количество марок металла, каждая из которых обладает определенными, заранее смоделированными свойствами.
Применение бронзы в прошлом
Первые упоминания о сплаве меди и олова датированы IV тысячелетием до нашей эры. Именно этот технологический прорыв, как считают историки, позволил цивилизации Месопотамии занять в то время лидирующее положение.
Археологические раскопки, проводимые в Южном Иране, свидетельствуют о повсеместном использовании бронзы для изготовления наконечников стрел, кинжалов, копий, топоров, мечей. Среди находок встречаются даже предметы интерьера, например, мебель и зеркала, а также кувшины, амфоры, вазы и тарелки.
Для чеканки древних монет и изготовления украшений применялся этот же сплав.
Бронза в средние века начинает активно использоваться в Европе. Из нее изготовляют такие массивные предметы, как пушки и церковные купола. В более поздний период, с развитием машиностроения, столь универсальный металл тоже не остался незамеченным.
Его по достоинству оценили, главным образом, за антифрикционные и антикоррозийные свойства. Вместе с тем необходимо отметить, что материал, используемый раньше, несколько отличался от того, которым сегодня является бронза.
Состав сплава содержал множество второстепенных примесей, значительно ухудшающих его качество.
Химический состав современной бронзы
Сегодня в материаловедении бронзой называют сплав двух металлов: меди и олова, которые могут использоваться в самых разных пропорциях. Для придания металлу заданных качеств к этой паре могут добавляться цинк, фосфор, магний, свинец и кремний. Присутствие случайных примесей при помощи современных технологий практически сведено к нулю.
В большинстве случаев приемлемым считается соотношение меди с оловом в пропорциях 85 на 15 процентов. Уменьшение доли второго компонента ниже указанной отметки порождает целый ряд проблем, основной из которых является ликвация. Данным термином металлурги называют процесс расслоения сплава и его неравномерное застывание.
Влияние цвета сплава на его качество
Знающие люди могут много узнать о материале, лишь посмотрев на цвет, которым обладает бронза. Состав непосредственно влияет на этот параметр. Как нетрудно догадаться, красный оттенок сплаву придает медь. Поэтому уменьшение ее процентного соотношения в пользу других компонентов будет означать постепенный переход цвета к более тусклым тонам.
При обычном балансе составляющих (85% меди) бронза отливает желтизной. Такую ее разновидность можно встретить чаще всего. Белый сплав получается после доведения соотношения до пропорции 50:50. А вот чтобы бронза стала серой, необходимо уменьшить количество меди до 35%.
Что касается изменения практических характеристик сплава при экспериментировании с его составом, то здесь ситуация следующая. Ковкость материала будет напрямую зависеть от содержания в нем олова. Чем его меньше, тем более податливой будет бронза, но данное утверждение верно только до определенного предела. Так, при достижении отметки в 50% сплав вновь становится мягким.
Бронза в искусстве
Прочный и долговечный материал, обладающий при этом достаточно низкой температурой плавления и хорошей ковкостью, не мог не заинтересовать творческих людей, в частности скульпторов. Уже в V-IV веках до нашей эры в Греции была отработана до мельчайших деталей технология изготовления бронзовых статуй, которая актуальна и сегодня.
Заключается она в том, что изваяние из огнестойкого материала первоначально заменяется воском, который непосредственно при литье уничтожается. Для этого по рисунку сначала должна быть изготовлена гипсовая модель, а после форма для отливки. Восковое содержание при воздействии температуры попросту плавится, и его место занимает бронза, которая остывает и затвердевает.
После чего ее остается только обработать и довести до совершенства.
Артиллерийский металл
Для изготовления пушек, а в дальнейшем и другой военной техники, всегда использовалась бронза. Состав сплава, который применяется для этих целей, как правило, содержит 90% меди и лишь 10% олова.
Это связано с тем, что материал для орудий должен быть очень прочным и обладать повышенным сопротивлением разрыву. Такими качествами обладает марка бронзы БрАЖМц10-3-1.5.
Помимо основных компонентов, в ее составе содержится 1-2% марганца, что повышает антифрикционные и температурные характеристики.
Изготовление церковных колоколов
Колокольный звон обязан быть мелодичным, а его звук должен радовать слух на большом расстоянии. Как ни странно, но бронза обладает такими музыкальными талантами. Для улучшения звучания колокола его изготовляют из сплава с повышенным содержанием олова (от 20 до 22%).
Иногда в него также добавляют немного серебра. Марки бронзы, которые используют при изготовлении колоколов и других ударных инструментов, для практического применения в других отраслях абсолютно непригодны.
Это связано с тем, что такой сплав обладает мелкозернистой структурой и повышенной хрупкостью.
Фосфорная и алюминиевая бронза
Впервые сплав, состоящий из 90% меди, 9% олова и 1% фосфора был применен Кюнцелем в 1871 году. Он был назван фосфорной бронзой, а нашел свое применение материал главным образом в машиностроении. Из него отливаются различные детали машин, которые подвержены повышенному трению. Фосфор необходим для увеличения упругости и повышения антикоррозийных свойств. Главным достоинством этого металла является то, что он идеально заполняет любые углубления при отливке.
Алюминиевая бронза, состав которой отличается повышенным содержанием меди (до 95%), по внешнему виду очень похожа на золото. Кроме красоты, она имеет и ряд других неоспоримых преимуществ. Так, например, добавление 5% алюминия позволяет сплаву выдерживать длительное время воздействие агрессивной среды, такой как повышенная кислотность.
Как материал для изготовления различных частей машин, данный металл практически повсеместно вытеснил фосфорную бронзу на бумажных фабриках и в пороховом производстве из-за более высокого противодействия разрыву.
Кремниевая и марганцевая бронза
Кремний добавляют в сплав для повышения электропроводности. Это ее качество используется при производстве телефонных проводов. Эталонный состав кремниевой бронзы выглядит следующим образом: 97,12% меди, 1,14% олова, 0,05% кремния.
Самым сложным процессом получения может похвастаться сплав с содержанием марганца. Вся процедура проходит в несколько этапов. Сначала ферроманган добавляют в расплавленную медь. Затем, выдержав заданный температурный режим, добавляется олово, а при необходимости цинк. Английская фирма Bronce Company изготовляет несколько сортов марганцевой бронзы, обладающей различной вязкостью и твердостью. Применяться подобный сплав может практически во всех отраслях производства.
Источник: http://ooo-asteko.ru/kakie-metally-vhodyat-v-sostav-bronzy/
