Цинковые бронзы могут быть дополнительно легированы цинком, никелем, фосфором, свинцом, мышьяком и другими металлами. Цинка добавляют до 10% (в таких количествах он почти не меняет свойств бронзы, но делает ее дешевле); бронзы с добавлением цинка называются "адмиралтейской бронзой" и обладают повышенной коррозионной стойкостью в морской воде. Свинец и фосфор улучшают антифрикционные свойства бронзы и ее обрабатываемость резанием и давлением. Классическим сортом бронзы, используемым с древних времен и до сих пор применяемым для литья колоколов, является колокольная бронза: 80% меди и 20% олова в соотношении 3%. Ее недостатком является высокая хрупкость, чему способствует высокое содержание олова. Сплав обозначается как бронза через Br, затем добавки, а затем их процентное содержание. Например: BrO5 – бронза на основе меди с добавлением 5% олова. Z – цинк, C – свинец и F – фосфор. Наиболее популярными (литейными) марками являются: БрО5, БрО19, БрОФ10-1, БрОЦ8-4, БрОЦ10-2 и ковкая БрОС5-25.
Бронза: состав, свойства и область применения
Бронза – это сплав меди с другим веществом (в большинстве случаев с оловом). Бронза также может состоять из многокомпонентной комбинации алюминия, кремния, бериллия и свинца.
Что такое бронза
Бронза – это сплав меди, в котором основными легирующими элементами являются как металлы, так и неметаллы. От их пропорций и фазового состава зависят непосредственные характеристики получаемых сплавов.
В качестве основы чаще всего берется олово. Менее распространены, но встречаются сплавы с добавлением алюминия, кремния, бериллия и свинца. Фактически все сплавы содержат небольшое количество фосфора и цинка.
Полезно! Состав и свойства бронзы определены межгосударственными стандартами. ГОСТ 613-79 "Бронзы литые оловянные" и ГОСТ 18175-78 "Бронзы литые безоловянные".
История
Одно из самых известных мест, где были найдены бронзовые предметы, находилось в районе реки Кубань. В 1897 году археолог Николай Веселовский раскопал в этом районе так называемую майкопскую культуру, существовавшую во второй половине IV тысячелетия до нашей эры.
Бронзовые артефакты, найденные в майкопских курганах, были изготовлены в основном из сплава меди и мышьяка, поэтому считается, что такие сплавы были исторически первыми, известные как мышьяковые бронзы..
Он ни в чем не уступал сплавам меди с оловом или свинцом, и даже и даже превосходила их по многим параметрам.. Она широко использовалась в различных сферах деятельности человека того времени, начиная от изготовления важных деталей и заканчивая ювелирными украшениями.
Состав бронзы
Бронза – это сплав меди с такими металлами, как олово, алюминий, свинец, бериллий и неметаллами – мышьяком, кремнием и фосфором. Кроме того, такие сплавы могут быть дополнительно легированы фосфором, цинком, марганцем, железом и никелем.
Состав бронзы зависит от марки сплава и указывается в его обозначении. Например, сплав с обозначением БрАМц7-1 содержит 7% алюминия, 1% марганца и 92% меди.
Таким образом, медь (от 35% до 90% и более) является основным компонентом этого сплава. Двумя другими компонентами являются мышьяк, олово, бериллий, свинец, алюминий, кремний и другие. Для придания сплаву особых свойств могут быть добавлены дополнительные компоненты – Цинк, железо, никель, марганец, фосфор и другие.
Характеристики и свойства бронзы
Основными свойствами всех бронзовых сплавов являются пластичность и твердость. В зависимости от пропорций основных и дополнительных компонентов можно получить множество различных новых свойств. Кроме того, количество меди в сплаве определяет его цвет.
Например, золотистая бронза получается, если состав сплава составляет около 85% меди, а при снижении этого показателя до 50% можно получить сплав серебристого цвета. Уменьшение содержания меди до 35% и ниже приводит к получению серой или даже черной бронзы, а увеличение содержания меди до 90% и выше – к получению красной бронзы.
Одним из старых сортов бронзового сплава является колокольная бронзаОна до сих пор используется для литья колоколов. Она содержит 20% олова и 80% меди. Недостатком этой бронзы является высокая хрупкость из-за высокого содержания олова в сплаве.
Как уже упоминалось выше, наиболее часто используемые медно-оловянные сплавы с добавлением небольшого количества других компонентов. Широкое распространение таких сплавов обусловлено, главным образом, историческими причинами, которые привели к вытеснению мышьяковистой бронзы из производства.
Эти причины следующие:
- Истощение в течение многих веков месторождений теннантита и других бледных руд, богатых медью и мышьяком. Такие руды были наиболее удобны для производства мышьяковистой бронзы, поскольку не были глубоко залегающими, что делало процесс производства более дешевым по сравнению с другими источниками меди и мышьяка;
- высокая токсичность производства такой бронзы, обусловленная наличием в месторождениях мышьяка, что неизбежно приводило к потере здоровья и дальнейшей трудоспособности опытных металлургов и кузнецов.
- Непригодность металлургического лома и разбитых предметов из мышьяковистой бронзы для дальнейшей переплавки в металлические слитки. В лучшем случае они использовались для изготовления украшений или несущественных деталей.
Бронза
Бронза – Сплав меди, обычно с оловом в качестве основного легирующего элемента, но к бронзам также относятся сплавы меди с алюминием, кремнием, бериллием, свинцом и другими элементами, кроме цинка (латунь) и никеля (мельхиор). Как правило, вся бронза содержит небольшое количество добавок: цинк, свинец, фосфор и т.д.
Человек научился выплавлять традиционную оловянную бронзу в начале бронзового века, и она широко использовалась в течение очень долгого времени; даже с наступлением железного века бронза не утратила своего значения (пушки изготавливались из пушечная бронза). Название "бронза" происходит от итальянского bronzo, которое, вероятно, происходит либо от персидского слова "berenj", означающего "медь", либо от города Бриндизи, из которого материал перевозили в Рим.
Бронза, в зависимости от марки (и содержания примесей), имеет плотность 7800-8700 кг/м³; температура плавления 930-1140°C.
Оловянные бронзы[ править ]
Оловянная бронза – Сплав меди и олова (с преобладанием меди), один из первых металлических сплавов, освоенных человеком. Обладает гораздо большей твердостью по сравнению с чистой медью (ранее освоенной бронзой), достаточной прочностью и легче плавится. Открытие бронзы сыграло огромную роль в освоении человеком металлов. Олово в любом виде бронзы всегда является вторым по количеству и основным легирующим элементом (в то время как медь – первым); третье место занимают дополнительные добавки: свинец, цинк, мышьяк и т.д., присутствие которых совсем не обязательно. [Самые древние бронзовые артефакты были обнаружены русским археологом Николаем Веселовским в 1897 году в районе реки Кубань (так называемая майкопская культура). Бронза из майкопских курганов представлена в основном сплавом меди и мышьяка. Постепенно знания о твердом и ковком металле распространились на Ближний Восток и в Египет. Здесь, после перехода к сплаву олова и меди, бронза завоевала позиции одного из важнейших декоративных материалов.
Сегодня существует множество бронз, не содержащих олова. Это двойные или, чаще, многокомпонентные сплавы меди с алюминием, марганцем, железом, свинцом, никелем, бериллием и кремнием. Все эти бронзы имеют более высокую кристаллизационную усадку, чем оловянные бронзы.
Свойства оловянных бронз [ править ].
Оловянные бронзы (за исключением марок с низким содержанием олова – так называемых кованых бронз) считаются ферритными. деформируемая бронза) Оловянные бронзы (за исключением марок с низким содержанием олова – так называемые кованые бронзы) трудно поддаются обработке давлением (ковка, штамповка, прокатка и т.д.), резке и заточке. По этой причине бронза, как правило, является литейным металлом, и по своим литейным свойствам не уступает ни одному другому металлу. Бронза имеет очень низкую усадку – 1%, в то время как усадка латуни и чугуна составляет около 1,5%, а у стали – более 2%. Поэтому, несмотря на склонность к разжижению и относительно низкую текучесть, бронзы успешно используются для сложного литья, в том числе художественного.
Для чего может использоваться бронза?
Выше мы уже начали рассматривать вопрос о том, что производят из бронзы. Например, литые бронзы широко используются в производстве антифрикционных деталей благодаря низкой объемной усадке.
Нестандартные литые бронзы используются в производстве фитингов и фасонных отливок. Из этого вида сплава изготавливают важные шестерни и подшипники. Детали насосов, втулки и вкладыши подшипников, не имеющие стальной основы.
Из оловянных бронз, которые отделываются на прессах, производятся сетки для целлюлозно-бумажной промышленности, из этих сплавов также изготавливаются автомобильные детали и компоненты подшипников. Это лишь небольшой перечень изделий, которые могут быть изготовлены из бронзы.
Для чего может использоваться бронза?
Что можно сделать из бронзы для бытового использования? Бронзовые сплавы активно используются для изготовления статуэток, декоративных украшений для балюстрад, лестниц и карнизов. Пластичность и податливость материала позволяет создавать шедевры.
Бронзовые люстры уже давно стали классикой. Письменные принадлежности, вешалки, рамы для картин и зеркал и даже подставки для обуви из бронзы помогают создать уникальный стиль интерьера. Сантехническая фурнитура из бронзовых сплавов поможет подчеркнуть статус пользователя. В раковинах из бронзы не скапливаются бактерии и грязь, поскольку они не имеют пористой структуры. Если бронза больше не нужна, ее можно сдать в металлолом и дать ей вторую жизнь.
Читайте также: Что нельзя сдавать в металлолом?
И, конечно, бронза – основной материал для скульптур и памятников. По прочности и надежности она не уступает камню. Бронза не подвержена влиянию коррозийной среды. Материал не дает значительной усадки. Из бронзы популярны как небольшие статуи и садовые скульптуры, так и монументальные памятники.