Бронза: состав сплава, свойства и применение. Из чего состоит бронза.

Существует еще одна классификация бронзы, основанная на технологии обработки, используемой для изготовления бронзовых предметов. В соответствии с ней различают два типа сплавов:

Бронза: состав сплава, свойства и применение

Характеристика бронзы

Человечество добывает медь с незапамятных времен. Многочисленные археологические раскопки, в ходе которых были найдены самые древние медные предметы, подтверждают широкое использование этого сплава в далеком прошлом.

Медь использовалась в военных целях, для изготовления холодного оружия, пушек и пушечных ядер, а также для создания прекрасных произведений искусства, таких как ювелирные изделия и скульптуры.

История

Описание исторических фактов о бронзе

Одно из самых известных медных мест 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.

Эта культура существовала во второй половине 4-го тысячелетия до нашей эры. Бронзовые предметы, найденные в майкопских могилах, были изготовлены в основном из медно-арсенового сплава, поэтому предполагается, что мышьяково-медный сплав был исторически первым.

Он не уступал медно-оловянным или свинцовым сплавам и даже превосходил их по некоторым свойствам. В то время он использовался в различных областях человеческой деятельности — от изготовления критических деталей до ювелирных украшений.

Состав бронзы

Составляющие компоненты бронзы

Медь — это сплав меди с такими металлами, как олово, алюминий, свинец, бериллий и неметаллическими элементами — мышьяком, кремнием и фосфором. Кроме того, эти сплавы могут быть дополнительно легированы фосфором, цинком, марганцем, железом и никелем.

Состав бронзы зависит от марки сплава и указывается в обозначении сплава. Например, сплав под названием БрАМц7-1 содержит 7% алюминия, 1% марганца и 92% меди.

Таким образом, основным компонентом этого сплава является медь (от 35 % до 90 % и более). Вторым компонентом может быть мышьяк, олово, бериллий, свинец, алюминий, кремний и другие. Дополнительные компоненты, такие как цинк, железо, никель, марганец, фосфор и другие, могут быть добавлены в сплав для придания ему особых свойств.

Физико-химические свойства

Бронзовые, латунные, медные и алюминиевые изделия имеют много общего во внешнем виде. По сравнению с латунью изделия из бронзы более устойчивы к истиранию. Прокат из медного металла обладает более высокой тепло- и электропроводностью, а по сравнению с алюминием медь имеет более высокую плотность.

  Бордюрная лента для ванны. Какая бордюрная лента для ванны лучше.

На свойства изделия напрямую влияет его химический состав. Даже небольшое количество легирующих элементов изменяет физические свойства металла.

Влияние легирующих элементов:

характеристики бронзы

  • олово, фосфор и железо — повышают коррозионную устойчивость, прочность и твердость;
  • свинец — увеличивает податливость материала к раскрою и резке;
  • цинк и хром — отвечают за литейные качества и жаропрочность;
  • никель, кремний, марганец и цирконий — повышают упругость, способность к пластической деформации;
  • бериллий — образует на поверхности изделий защитную пленку, которая препятствует окислению.

Методы получения

Для производства бронзы используются различные методы. Классический метод заключается в плавке меди и дополнительных элементов во вращающихся гильзах из стали или чугуна. При плавке сплавов без олова наиболее важным параметром является контроль температуры и однородности расплава, заливаемого в формы. Бериллиевые и кремниевые сплавы плавятся в электрических индукционных печах с использованием древесного угля. Конечным продуктом расплавленного сырья являются сосуды и слитки, которые используются для дальнейшей обработки.

Свойства бронзы

По сравнению с латунью бронза характеризуется более высокой коррозионной стойкостью, прочностью и низким трением. Она достаточно устойчива к воздействию воздуха, соленой воды, растворов углекислого газа и растворов многих органических кислот. Большинство бронз можно сваривать и паять твердым и мягким припоем.

В зависимости от количества добавок цвет бронзы варьируется от красного до белого. Давайте рассмотрим, как легирующие элементы влияют на свойства бронзы. Олово, никель, кремний и алюминий повышают прочность, коррозионную стойкость и долговечность бронзы. В сочетании со свинцом, цинком и фосфором также повышаются антифрикционные свойства. Никель и железо значительно измельчают зерна и повышают температуру рекристаллизации. Кремний и марганец повышают жаропрочность. Хром, цирконий и бериллий повышают термостойкость сплавов и немного снижают электропроводность.

Давайте кратко рассмотрим наиболее часто используемые медные сплавы.

  • Бериллиевая бронза является лидером по показателю твёрдости среди других сплавов меди. В закалённом состоянии обладает хорошей пластичностью, технологичностью, а в состаренном состоянии – высокими механическими свойствами. Дополнительно повысить уровень механических свойств можно при помощи пластической деформации перед старением. Из бериллиевой бронзы изготавливают пружины, мембраны и инструменты.
  • Алюминиевая бронза характеризуется высокой плотностью, устойчивостью к агрессивным факторам окружающей среды и химическим элементам, хорошей стойкостью к морской воде. Такой вид бронзы поддаётся обработке режущими инструментами. Из неё изготавливают ленты и полосы труб.
  • Кремнецинковая бронза позволяет изготавливать изделия сложных форм, за счёт повышенной текучести в расплавленном состоянии. Такая бронза обладает высокой степенью сопротивления сжатия и не искрит при механических воздействиях.
  • Свинцовистая бронза обладает отличными антифрикционными свойствами, хорошо противостоит ударным нагрузкам, а также отличается высокой прочностью и тугоплавкостью. Применяется она для сильно нагруженных подшипников.
  • Оловянная бронза обладает всеми указанными выше свойствами и является наиболее широко применяемой в современной промышленности.
  Достоинства и недостатки чистого льняного масла для дерева. Обработка дерева льняным маслом что дает.

Бериллиевая бронзаОловянная бронза

Получение

Медь производится путем плавления меди и легирующих материалов. Этот процесс осуществляется в электрических индукционных печах или тигельных печах. Материал для плавки может состоять как из свежих металлов, так и из отходов и переработанных металлов. Плавление происходит под слоем флюса или древесного угля.

Получение бронзы

В предварительно нагретую печь помещается необходимое количество углерода или флюса, а затем вставляется медь. После того как медь расплавлена и нагрета до подходящей температуры, расплав раскисляется фосфидом меди. Затем в расплав добавляют нагретые легирующие элементы. Тугоплавкие легирующие элементы вводятся в виде лигатур. Расплав перемешивают до растворения элементов и нагревают до нужной температуры. Перед отливкой расплав раскисляют фосфатом меди для удаления оксидов.

Изделия из бронзы

Бронза хорошо плавится и равномерно заполняет форму слитка. Сплавы производятся в виде плоских и круглых прутков. Прутки обрабатываются прокаткой или прессованием.

В результате получается широкий ассортимент металлопроката:

  • бронзовая лента;
  • бронзовая проволока;
  • бронзовая труба;
  • бронзовые втулки;
  • бронзовый круг;
  • бронзовый пруток.

Бронзовый прокат

Применение

Колокол из бронзы

Олово с содержанием олова 2 % подходит для ковки при нормальных температурах благодаря своей высокой пластичности. Варианты с концентрацией олова 15% характеризуются твердостью и прочностью. Эта медь имела широкий спектр применения в древности. Предметы из нее были обнаружены во время археологических раскопок. Она использовалась для изготовления посуды, оружия, денег, статуй, зеркал и украшений. Закаленная медь, содержащая бериллий, используется для производства перьев, мембран и пружин.

Обогащенная алюминием медь используется для изделий, которые подвергаются воздействию особо суровых условий (высокая влажность, химически активная среда и т.д.). Такая медь обладает высокой коррозионной стойкостью и высокой прочностью.

Освинцованная медь — подходящий материал для деталей, устойчивых к истиранию и вибрации (подшипники и т.д.). Сплав, содержащий цинк и кремний, используется для литья, потому что он вязкий. Он также характеризуется тем, что не искрит при механическом воздействии. Алюминий-никель-бронза особенно подходит для деталей, которые постоянно подвергаются воздействию морской воды, благодаря своей высокой коррозионной стойкости. Это относительно новый материал, используемый в производстве компонентов для морских нефтяных платформ.

  Какой потолок лучше натяжной или подвесной - практические советы по выбору. Чем отличается натяжной потолок от навесного.

Кроме того, большинство видов меди немагнитны и имеют низкую усадку. Поэтому они подходят для производства электротехнической продукции, а также декоративных изделий. Многие марки бронзы также обладают низкой теплопроводностью и поэтому используются для изготовления ванн, умывальников и сантехнической арматуры. Наконец, большинство бронзовых сплавов характеризуются низкой электропроводностью. Одним из исключений является сплав серебра, который приближается к меди в этом отношении. Помимо этих областей применения, медь используется благодаря своей износостойкости в машиностроении, судостроении, аэронавтике, при изготовлении подвижных деталей, а также благодаря своей химической стойкости в химическом оборудовании и трубопроводах.

Маркировка

Сегодня существует множество видов меди. Они отличаются по своему составу, который определяет параметры и область применения. Для упрощения на этой основе была разработана система маркировки, которая включает буквенно-цифровые и цифровые обозначения. Например, легирующие добавки обозначаются буквами, причем первая буква находится в названии химических элементов, которые они представляют. Цифровые обозначения указывают на состав сплава в долях процента. Однако нумерация не содержит никакой информации о содержании меди. Значение рассчитывается из разницы между общим составом меди и долей дополнительных сплавов.

Марку меди легко определить для конкретного применения. Марку бронзы можно легко определить с помощью определенных таблиц. Эти таблицы содержат информацию о составе, параметрах сплава и областях применения.

Оцените статью
Добавить комментарий