04 семестр / Домашние задания / Готовые ДЗ варианты Остальные / Остальные / Бронзы

04 семестр / Домашние задания / Готовые ДЗ варианты Остальные / Остальные / Бронзы

Бронза — это сплавы меди с оловом в различных пропорциях (медь в избытке), затем сплавы меди с оловом и цинком, а также некоторыми другими металлами или металлоидами (свинцом, марганцем, фосфором, кремнием и др., в небольших количествах). Название бронзе дают по легирующим элементам (например, сплав меди с алюминием называют алюминиевой бронзой). Маркируют бронзы буквами Бр, за которой следуют заглавные буквы легирующих элементов и через дефис цифры — их процентное содержание. Марки обозначаются следующим образом: первые буквы в марке означают: Бр. – бронза; буквы, следующие за Бр., означают: А — алюминий, Б — бериллий, Ж — железо, К — кремний, Мц — марганец, Н — никель, О — олово, С — свинец, Ц — цинк, Ф. — фосфор. Цифры, помещенные после буквы, указывают среднее процентное содержание элементов.

В марках бронзы содержание основного компонента — меди — не указывается, а определяется по разности. Цифры после букв, отделяемые друг от друга через тире, указывают среднее содержание легирующих элементов; цифры расположенные в том же порядке, как и буквы, указывающие на легирование бронзы тем или иным компонентом. Например, Бр.АЖНЮ-4-4 означает бронзу с 10% Al , 4% Fe и 4% Ni (и 82% Cu); Бр. КМц3-1 означает бронзу с 3% Si , и 1% Mn (и 96% Cu).

Присутствие посторонних металлов в настоящей бронзе (сплавах меди с оловом) носит иногда случайный характер и обуславливается неполной чистотой исходного материала, но обыкновенно прибавка известного количества тех или других веществ производится заведомо, с определенными целями, и тогда такая бронза получает особые названия (марганцовая бронза, фосфорная бронза и т.д.). От прибавки олова медь становится более легкоплавкой, твердой, упругой, а, следовательно, способной к полировке, но менее тягучей, а потому бронза, главным образом, идет на отливку различных предметов. Качества бронзы зависят от состава, способов приготовления и последующей обработки. Если сплавы меди с оловом, содержащие от 7% до 15% последнего и наиболее употребительные в практике, подвергнуть медленному охлаждению, то происходит разделение сплава и часть более богатая медью застывает ранее; такое явление, называемое ликвацией бронзы. Разделение до известной степени можно устранить прибавкой некоторых веществ (напр., фосфористой меди, цинка) или быстро охлаждая отлитые предметы (обратно, примесь свинца обусловливает более легкое разделение сплава, так что следует избегать прибавки этого последнего свыше 3%). При закалке бронзы происходит явление совершенно обратное тому, которое наблюдается для стали: бронза становится мягкой и до известной степени ковкой.

Цвет бронзы, с увеличением процентного содержания олова, переходит из красного (90% — 99% меди) в желтый (85% меди), белый (50%) и стально-серый (до 35% меди). Что касается тягучести, то при 1% — 2% олова сплавы ковки на холоду, но менее, нежели чистая медь; при 5% олова бронзу можно ковать только при температуре красного каления, а при содержании свыше 15% олова ковкость совершенно пропадает; сплавы с очень большим процентом олова опять становятся несколько мягкими и вязкими. Сопротивление разрыву зависит частью от состава, частью от агрегатного состояния, обусловливаемого способом охлаждения; при полной однородности и одинаковом составе, бронза с мелко кристаллическим строением обладает большею способностью сопротивления.

Различают две группы бронз: оловянные, в которых преобладающим легирующим элементом является олово, и безоловянные (специальные).

По технологическому признаку бронзы делят на деформируемые и литейные. Первые легко поддаются штамповке, ковке, рифлению и другим видам обработки давлением, используемым при изготовлении изделий. Литейные бронзы предназначены для фасонных отливок. Бронзы по сравнению с латунью обладают более высокими прочностью, коррозионной стойкостью и антифрикционными свойствами. Они весьма стойки на воздухе, в морской воде, растворах большинства органических кислот, углекислых растворах.

В качестве легирующих элементов в бронзах используют олово, алюминий, никель, марганец, железо, кремний, свинец, фосфор, бериллий, хром, цирконий и другие элементы. Бронзы, в которых легирующие элементы входят в твердый раствор, упрочняют деформационным наклепом. Последующим низкотемпературным отжигом (250— 300° С) могут быть повышены их упругие свойства. Бронзы, содержащие бериллий, хром, цирконий и некоторые другие элементы с переменной их растворимостью в α-твердом растворе, упрочняют дисперсионным твердением. К этому классу относится также бронза марки БрАЖН10-4-4.

Из перечисленных элементов олово, алюминий, никель и кремний главным образом повышают прочность, упругие свойства и коррозионную стойкость бронз, а в сочетании с другими элементами (свинцом, фосфором, цинком) также и антифрикционные свойства. Железо и никель сильно измельчают зерно и повышают температуру рекристаллизации бронз. Марганец и кремний повышают их жаростойкость. Бериллий, хром и цирконий, особенно после закалки и старения, повышают прочностные свойства сплавов, одновременно незначительно снижая их электропроводность. Эти элементы существенно повышают жаропрочность бронз. Большинство бронз (за исключением алюминиевых) хорошо поддаются сварке и пайке твердыми и мягкими припоями.

Оловянные бронзы. Из диаграммы состояния Cu – Sn следует, что предельная растворимость олова в меди соответствует 15,8 % (рис.10.11а). Сплавы этой системы характеризует склонность к неравновесной кристаллизации, в результате чего в реальных условиях охлаждения значительно сужается область α-твердого раствора, его концентрация практически не меняется с понижением температуры, не происходит эвтектоидного превращения δ -фазы. (см.штриховые линии диграммы) и при содержании олова более 6 – 8 % в структуре сплавов присутствует эвтектоид (α + δ), где δ-фаза – электронное соединение Cu Sn со сложной кубической решеткой. Оно обладает высокой твердостью и хрупкостью. Появление δ-фазы в структуре бронз вызывает резкое снижение их вязкости и пластичности(рис.10.11б). Поэтому практическое значение имеют бронзы, содержащие только до 10 % Sn.

Двойные оловянные бронзы применяют редко, так как они дороги. Широкий температурный интервал кристаллизации обусловливает у них большую склонность к дендритной ликвации, низкую жидкотекучесть, рассеянную усадочную пористость и поэтому невысокую герметичность отливок.

Оловянные бронзы легируют Zn, Pb, Ni, P. В бронзы добавляют от 2 до 15 % Zn. В таком количестве цинк полностью растворяется в альфа-твердом растворе, что способствует повышению механических свойств. Уменьшая интервал кристаллизации оловянных бронз, цинк улучшает их жидкотекучесть, плотность отливок, способность к сварке и пайке. Свинец повышает антифрикционные свойства и улучшает обрабатываемость резанием оловянных бронз. Фосфор, являясь раскислителем оловянных бронз, повышает их жидкотекучесть, изностойкость улучшается. Кроме того, он увеличивает временное сопротивление, предел упругости и выносливость бронз.

Бронзы хорошо обрабатываются резанием, паяются, хуже свариваются.

Среди медных сплавов оловянные бронзы имеют самую низшую литейную усадку (0,8 % при литье в песчаную форму и 1,4 % при литье в металлическую форму), поэтому их используют для получения сложных фасонных отливок. Двойные и низколегированные литейные бронзы содержат 10 % Sn. Для удешевления оловянных бронз содержание олова в некоторых стандартизованных литейных бронзах снижено до 3 – 6 %. Большое количество Zn и Pb повышает их жидкотекучесть, улучшает плотность отливок, антифрикционные свойства и обрабатываемость резанием. Структура оловянных бронз (БрО3Ц12С5, БрО4Ц4С17, БрО10Ц2 и др.) полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к структуре антифрикционных сплавов. Высокая коррозионная стойкость в атмосферных условиях, пресной и морской воде способствует широкому применению литейных бронз для пароводяной арматуры, работающей под давлением. Рассеянная пористость не мешает этому, поскольку у поверхности отливок имеется зона с мелкозернистой структурой, обладающая высокой плотностью. При усовершенствовании технологии получают отливки, выдерживающие давление до 30 МПа.

Деформируемые бронзы содержат до 6 – 8 % Sn. В равновесном состоянии они имеют однофазную структуру (α – твердого раствора)(рис.10.12а). В условиях неравновесной кристаллизации наряду с твердым раствором может образоваться небольшое количество δ-фазы. Для устранения дендритной ликвации и выравнивания химического состава, а также улучшения обрабатываемости давлением применяют диффузионный отжиг, который проводят при 700-750 ° С. При холодной пластической деформации бронзы подвергают промежуточным отжигам при 550 – 700 º С. Деформируемые бронзы характеризуются хорошей пластичностью и более высокой прочностью, чем литейные.

Деформируемые бронзы обладют высокими упругими свойствами и сопротивлением усталости. Их используют для изготовления круглых и плоских пружин в точной механике, электротехнике, химическом машиностроении и других областях промышленности.

Латунь против бронзы: в чем разница?

Латунь и бронза два популярных металла, которые во многом похожи. Фактически, их обычно называют «красными металлами», поскольку оба кажутся красноватыми по цвету и представляют собой медные сплавы. У них также есть широкий спектр приложений, которые так или иначе связаны между собой.

Итак, в чем разница между бронзой и латунью? Если вы планируете использовать бронзу или латунь, уделите несколько минут, чтобы узнать, чем отличается латунь от бронзы.

История бронзы и латуни

Первое известное существование бронзы датируется примерно 3500 г. до н.э. и, следовательно, шумеры и дали свое название бронзовому веку. Изобретение бронзы позволило людям изготавливать металлические предметы лучше, чем раньше.

Такие изделия, как инструменты, оружие, доспехи и различные строительные материалы, такие как декоративная плитка, сделанные из бронзы, были относительно жестче и долговечнее, чем изделия из камня и меди.

Латунь появилась позже примерно в 500 году до нашей эры. Цинк практически никогда не встречается в чистом виде в природе, но люди поняли, что медь, выплавленная с каламином — цинковой рудой, — дает металл золотистого цвета, устойчивый к потускнению, который может быть полезен для всех видов вещей из-за его низкой температуры замерзания и пластичность. Сам цинк не виден, но выделяется из каламиновой руды при нагревании и сразу же соединяется с медью.

Что такое латунь?

Латунь — это в основном сплав, состоящий из меди с добавлением цинка. К латуни можно добавить различное количество цинка или других элементов. Эти различные смеси дают широкий спектр свойств и вариаций цвета.

Повышенное количество цинка придает ткани повышенную прочность и пластичность. Это может сказаться на главном свойстве латуни. Цвет латуни варьируется от красного до желтого, в зависимости от количества цинка, добавленного в сплав.

Если содержание цинка в латуни составляет от 32% до 39%, у нее будет повышенная способность к горячей обработке, но холодная обработка будет ограничена.

Если латунь содержит более 39% цинка (например, Muntz Metal), она будет иметь лучшую прочность и более низкую пластичность (при комнатной температуре).

Свойства латуни

• Латунь часто имеет ярко-золотой оттенок. Однако он также может быть красновато-золотым или серебристо-белым. Лучшее процентное содержание меди дает розовый оттенок, а большее количество цинка делает сплав серебристым.
• Латунный сплав имеет более высокую пластичность, чем бронза или цинк.
• Латунь обладает желательными акустическими свойствами, подходящими для использования в музыкальных инструментах.
• Металл имеет низкое трение.
• Латунь может быть мягким металлом, который будет использоваться в случаях, когда вероятность искрообразования низкая.
• Сплав имеет относительно низкую температуру замерзания.
• Это хороший проводник тепла.
• Латунь противостоит коррозии, в том числе гальванической коррозии от соленой воды.
• Латунь легко отлить.
• Латунь не ферромагнитна. Помимо прочего, это упрощает отделение других металлов для переработки.

Латунные аппликации

Латунь в основном используется в декоративных целях. Это связано с его эстетической ценностью. Этот медный сплав легко спутать с золотом. Большинство людей используют латунь для изготовления музыкальных инструментов.

Другие применения латуни включают

-При изготовлении электроники, такой как терминалы и компоненты часов.

— Товары для дома и мебели, такие как дверные ручки, застежки, ручки и даже трубы.

-Военные предметы, такие как застежки, рым-болты, гильзы, крючки.

-Морские предметы, такие как рым-болты, шкивы, крепежные детали и защелки для болтов

-Товары для отдыха на открытом воздухе, такие как кнопки для отдыха, карабины и быстросъемные.

-Товары для нефтегазовой промышленности, такие как арматура и клапаны

Что такое бронза?

Бронза — это сплав, который, помимо других элементов, состоит в основном из меди. В большинстве случаев олово является предпочтительным добавляемым элементом, но мышьяк, фосфор, алюминий, марганец и кремний также могут использоваться для придания материала другим свойствам.

Все эти ингредиенты производят сплав, намного более твердый, чем чистая медь.

Бронза отличается тускло-золотым цветом. Вы также заметите разницу между бронзой и латунью, потому что бронза будет иметь слабые кольца на поверхности.

Бронза — прочная и хрупкая. Он плавится при более высокой температуре — 950 градусов по Цельсию, но это зависит от количества олова, присутствующего в сплаве.

Бронза противостоит коррозии (особенно коррозии в морской воде) и усталости металла, чем сталь, и, кроме того, намного лучше проводит тепло и электричество, чем большинство сталей.

Использование бронзы

Bronze имеет довольно большое количество приложений, включая, но не ограничиваясь:

Искусство Возможно, самое популярное использование бронзы — в искусстве, особенно в качестве основного материала для скульптуры. Это материал, который выбирают скульпторы, специализирующиеся на металлах. В основном это связано с его удивительным свойством, которое позволяет ему медленно расширяться и остывать.

Строительство. Несмотря на то, что сталь вытесняется сталью во многих областях применения, связанных со строительством, бронза по-прежнему сохраняет свое место во многих из них. Например, многие компоненты подвижных мостов, колеса червячных приводов и поворотные столы для мостов изготавливаются из особого сорта бронзы. Современные защитные инструменты, такие как молотки, молотки и гаечные ключи, также сделаны из бронзы.

Машинный дизайн. Существует множество деталей машин, изготовленных из бронзы — прямозубые шестерни, втулки, подшипники, детали клапанов и даже направляющие клапанов в авиационных двигателях — все из-за их высокой электропроводности, термического сопротивления и свойств низкого трения.

Бронзовые сплавы

Фосфорная бронза (или оловянная бронза)

Этот сплав обычно имеет содержание олова от 0.5% до 1.0% и диапазон фосфора от 0.01% до 0.35%. Эти сплавы отличаются своей вязкостью, прочностью, низким коэффициентом трения, высоким сопротивлением усталости и мелким зерном. Некоторые типичные области применения этого бронзового сплава — электрические изделия, сильфоны, пружины, шайбы, коррозионно-стойкое оборудование.

Алюминиевая бронза

Он имеет диапазон содержания алюминия от 6% до 12%, содержания железа 6% и содержания никеля 6%. Эти комбинированные присадки обеспечивают повышенную прочность в сочетании с превосходной устойчивостью к коррозии и износу. Эта бронза обычно используется в производстве судового оборудования, подшипников скольжения и насосов или клапанов, которые работают с агрессивными жидкостями.

Кремниевая бронза

Это сплав, который состоит как из латуни, так и из бронзы (красной кремниевой латуни и красной кремниевой бронзы). Обычно они содержат 20% цинка и 6% кремния. Guinea Gold обладает высокой прочностью и устойчивостью к коррозии и обычно используется для стержней клапанов. Красная бронза очень похожа, но в ней меньше цинка. он обычно используется при производстве компонентов насосов и клапанов.

Как отличить латунь от бронзы

Как узнать, латунь это или бронза? Что ж, есть разные способы отличить бронзу от латуни. Эти методы включают:

Состав:

У латуни и бронзы один и тот же базовый элемент — медь, поэтому в каком-то смысле они будут выглядеть и ощущаться одинаково. Однако их легирующие элементы разные — в латуни есть цинк, а в бронзе — олово. Другие элементы добавлены, чтобы сделать варианты, которые хорошо работают в определенных приложениях. Например, бронзу часто легируют фосфором, марганцем, алюминием или кремнием, а латунь часто легируют железом.

Несмотря на различия в составе, оба металла сохраняют присущие им качества, поэтому они не превращаются в совершенно разные материалы.

цвет

Возможно, самый простой способ отличить латунь от бронзы — это их цвет. Латунь обычно имеет приглушенный желтый оттенок, очень похожий на тусклое золото, что делает ее идеальным материалом для мебели и светильников.

С другой стороны, бронза почти всегда выглядит как сепия. Эта характеристика может немного измениться при добавлении в смесь других элементов, но их все равно легко сообщить по отдельности.

Механические свойства

Если вы действительно хотите убедиться, что используете правильный материал, то нет лучшего способа, чем проверить их механические свойства. Латунь более пластична и пластична, чем бронза, и это только потому, что олово гораздо лучше закрепляет медную решетку, чем цинк. Это означает, что решетки, которые структурируют латунь, могут более свободно скользить друг над другом при прокатке, прессовании или ковке металла. Из-за этого бронза также намного более хрупкая, чем латунь, но она более долговечна, поскольку латунь окисляется намного быстрее.

Долговечность

Бронза также твердая и прочная, но ее нелегко согнуть. Он действительно выдерживает воду, что постепенно делает его невосприимчивым к коррозии. Хотя латунь и прочна, она не такая прочная, как медь или бронза. Латунь уязвима к коррозии и растрескиванию, и она совсем не гибкая.

Приложения / Использование

Латунь используется во многих наших аксессуарах для дома, таких как замки, дверные ручки, шестерни и т. Д., Вы также увидите присутствующую латунь, а также некоторые электрические и сантехнические материалы. Бронза используется во многих деталях и механизмах кораблей и лодок. Это главным образом потому, что, как уже говорилось ранее, бронза выдерживает воду, поэтому она может справиться только с чем угодно.

По этим различиям теперь вы можете сказать, какой металл (латунь или бронза) лучше всего подходит для вашего применения. Вы также можете определить, является ли металл медью или бронзой.

Если вы хотите сделать 3D-печать из латуни или бронзы, позвольте Рош Индастри делать работу за вас. Мы — уважаемая компания в области 3D-печати в Китае.

дело

Rocheindustry специализируется на высоком качестве Быстрое прототипирование, быстрый мелкосерийное производство и крупносерийное производство. Услуги быстрого прототипа, которые мы предоставляем, — это профессиональный инжиниринг, Обработка CNC включая фрезерные и токарные станки с ЧПУ, Изготовление листового металла или прототипирование листового металла, Умрите литье, металлическое тиснение, Вакуумное литье, 3D печать, SLA, Изготовление прототипов методом экструзии пластика и алюминия, Быстрая оснастка, Быстрое литье под давлением, Обработка поверхности закончить услуги и другие услуги быстрого прототипирования Китая, пожалуйста свяжитесь с нами прямо сейчас.

инженеров.net — научно-познавательный сайт

Основой литейных оловянных бронз являются системы Cu-Sn и Cu-Sn-Zn-(Pb). Широкое применение нашли в промышленности оловянные бронзы, содержащие олова не более 10-12 и редко — 12-20 %. Для этих бронз характерны широкий температурный интервал кристаллизации и значительная растворимость олова в твердом состоянии.

Структура бронз, содержащих до 8 % Sn, представляет собой α — твердый раствор дендритного строения с неравномерным распределением компонентов вследствие дендритной ликвации. Структура сплавов с концентрацией Sn не более 8% состоит из α — фазы и эвтектоида α + σ (CUSSnS). Твердая интерметаллидная фаза CUSSnS вызывает увеличение прочности и твердости; максимальных значений эти величины достигают при 20 — 35% Sn. Прочность бронз увеличивается с возрастанием содержания упрочняющих элементов.

В зависимости от процентного содержания олова оловянные бронзы подразделяют на бронзы:
общего назначения (содержание олова до 6-10%);
высокопрочные (содержание олова до 16-19%);

В зависимости от содержания легирующих компонентов различают оловянные бронзы: оловянные и оловянно — цинковые (БрО8Ц8, БрО10Ц2, БрО10Ф1);
оловянно — цинково — свинцовые (БрО4Ц4С17, БрО5ЦС, БрО3Ц12 С5, БрО6Ц6С3, БрО3Ц7С5Н1);
свинцовые и оловянно — свинцовые (БрО5С25,ЬрО10С10).

Химический состав оловянных литейных бронх (таблица 1) должен соответствовать ГОСТ 613-79, который содержит бронзы с содержанием олова не более 10 %, что связано с необходимостью экономного легирования. Нижний предел легирования (2-3 % Sn) определяется необходимостью получения минимального растворенного упрочнения.

Часто оловянные бронзы, как правило, не применяют, их легируют компонентами, улучшающими механические, технологические и эксплуатационные свойства.

Цинк является одним из основных легирующих компонентов оловянных бронз. Он сходит в твердый раствор и несколько повышает прочность и пластичность сплавов, а также улучшает растворимость распределения свинца, способствует возрастанию коррозионной стойкости бронзы в морской воде. Цинк позволяет экономить более дефицитное и дорогое олово, снижает интервал кристаллизации, что способствует жидкотекучести, плотности и уменьшению склонности отливок к обратной ликвидации.

Свинец образует в структуре медных сплавов мягкую металлическую фазу. При этом прочность и твердость сплавов снижается, но улучшается антифрикционные свойства. Оптимальные концентрации свинца повышают жидкотекучесть сплавов, их плотность и герметичность.

Фосфор является интенсивным раскислителем медных сплавов и упрочнителем как по типу, так и вследствие образования химических соединений. Фосфор снижает температуру плавления и улучшает практическую жидкотекучесть.

Никель измельчает макрозерно, повышает пластичность и прочность, уменьшает ликвацию в оловянно — свинцовых бронзах.

Из оловянных бронз в чушках (таблица 2) изготавливают оловянные литейные бронзы по ГОСТ 613-79. Химический состав оловянных бронз в чушках должен соответствовать ГОСТ 614-73,

Чушки должны иметь один или несколько пережимов, масса чушек не превышает 42 кг. Назначение оловянных бронз в чушках и их маркировка приведены в таблица 3.

Прочность и твердость бронз увеличивается с возрастанием содержания упрочняющих легирующих элементов, причем олово является более сильным упрочнителем, чем цинк. В бронзах, не содержащих эвтектоид, относительное удлинение составляет 6-10%, а появление эвтектоида снижает относительное удлинение до 1-3%.

Оловянные бронзы из-за большого интервала кристаллизации обладают умеренной жидкотекучестью. Минимальная жидкотекучесть соответствует концентрации олова 10-12%. В оловянных бронзах образуется значительная усадочная пористость и очень небольшая усадочная раковина, что обуславливает малую линейную усадку (

0,8%) при литье в песочные формы, обеспечивает четкое воспроизведение рельефа формы в сложных отливках при художественном литье, а также в отливках с резкими переходами от толстых сечений к тонким. Отливки в кокиль более плотны, линейная усадка увеличивается до 1,4 %. В большинстве случаев горячеломкость отливок невелика и вызывается главным образом наружной ковкой.

Физические, механические и технические свойства оловянных бронз приведены в таблицах 4, 5, 6.

Для получения литых деталей применяются в основном стандартные литейные оловянные бронзы в чушках, а для изделий ответственного назначения — высокооловянные бронзы, выплавляемые из первичных (чистых) металлов. Отливки из оловянных бронз в чушках дешевле, но их механические свойства несколько ниже, чем механические свойства отливок, выплавляемых из первичных металлов.

Из литейных оловянных бронз получают главным образом литые детали, работающие под давлением или в условиях трения (таблица 7).

Безоловянные бронзы. Литейные безоловянные бронзы подразделяют на четыре группы: алюминиевые, марганцевые, свинцовые и сурьмянистые (ГОСТ 493-79). Химический состав безоловянных бронз приведен в таблице 8.

Наибольшее распространение в литейном производстве получили алюминиевые бронзы. Они имеют хорошую коррозионную стойкость в пресной и морской воде, хорошо противостоят разрушению в условиях кавитации, обладают меньшим, чем оловянные бронзы, антифрикционным износом.

Сплавы Cu-Al кристаллизуются в узком температурном интервале (46оС), что приводит к последовательному затвердеванию и образованию в отливках столбчатой структуры, в результате чего ухудшается пластичность. В связи с этим все алюминиевые бронзы содержат добавки 1-4% (мас. доля) Fe.

Железо вводят в сплав для измельчения зерна и упрочнения твердого раствора, замедления эвтектоидного распада β — фазы, предотвращающей тем самым явление самопроизвольного отжига при литье крупногабаритных фасонных отливок в песчаные формы.

Марганец хорошо растворяется в алюминиевой бронзе, повышает ее коррозионную стойкость, повышает прочность и пластичность.

Никель в алюминиевых бронзах образует фазы Ni3Al и NiAl с переменной растворимостью в твердом состоянии, смещает однофазную область при понижении температуры в сторону медного угла, что позволяет алюминиевые бронзы упрочнять термической обработкой.

Цинк несколько снижает технологические свойства сплава и поэтому в алюминиевых бронзах применяется редко.

Для неответственных отливок широко применяют безоловянные литейные бронзы в чушках (таблица 9) Чушки используют для изготовления бронз по ГОСТ 493-79.

Безоловянные бронзы имеют высокие механические, антикоррозионные и антифрикционные свойства, а также обладают рядом специальных свойств — высокими электропроводностью, теплопроводностью и паростойкостью.

Таблица 1. Химический состав [ % (мас. доля) ] оловянных литейных бронз

Как сделать бронзу – основные этапы производства

Как сделать бронзу? Этот вопрос стоит перед многими мастерами, желающими проявить себя в художественном литье, или людьми, решившими повысить свой уровень образованности в работе с различными металлическими сплавами. Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо для начала разобраться что такое бронза, из чего она состоит и только потом подробно рассмотреть весь процесс плавки этого материала.

1 Что такое бронза?

Бронза (итал. “bronzo”) – это сплав в определенных пропорциях меди и олова, где медь всегда является первичным или основным компонентом, а олово вторичным или необязательным. Вместо него в сплав могут быть введены кремний, свинец, алюминий, бериллий и другие металлы, кроме никеля и цинка, хотя иногда и они вводятся в небольших пропорциях.

Бронзовый сплав имеет свои достоинства и недостатки. К положительным техническим характеристикам можно отнести:

• большую твердость и прочность по сравнению с медью;
• легкоплавкость;
• обладает всеми достоинствами для литья;
• имеет высокие антикоррозийные свойства;
• обладает хорошей устойчивостью к износу при длительном трении.

Недостатками бронзы считаются:

• плохо поддается ковке, штамповке и прокатке, то есть всем процессам, происходящим под давлением;
• туго режется;
• плохо затачивается.

По названию добавляющегося металла происходит название полученного бронзового сплава. При добавлении олова получают оловянную бронзу, алюминия – алюминиевую бронзу, бериллия – бериллиевую и т. д.

Классической (колокольной) или основной считается оловянная бронза, в которой медь берется из расчета 80 % ± 3 %, а олово – 20 % ± 3 % от всего сплава. При изготовлении бронзы могут легироваться другие металлы, например, никель, свинец, фосфор и мышьяк. Это делают для придания металлу дополнительных технических свойств. Бронза может быть однокомпонентной, при которой медь сплавляется с одним добавочным металлом, или многокомпонентной, где при сплавлении участвует несколько материалов. Многокомпонентные бронзы считаются более сложными и имеют улучшенные технические характеристики.

Также процесс изготовления бронзы предусматривает получение первичного или вторичного материала. Чтобы получить первичный классический сплав, необходимо сплавить медь и олово, вторичный – при выплавке применить в качестве дополнительного компонента саму бронзу.

Открытие бронзового сплава сыграло большую роль в развитии человеческой эпохи. Конец 4 тысячелетия до н. э. считается временем первого изготовления бронзы и началом длительного пути человека в освоении сплавов различных металлов. Открытие было настолько значимым в истории, что ознаменовало собой начало целой исторической эпохи – Бронзового века. Изготовить бронзу в древние времена было невероятно сложно, что подтверждают попытки получения металла в настоящее время в домашних условиях.

2 Классическая технология изготовления бронзы

Изготовить бронзу можно путем плавки основного компонента меди и дополнительного, например, олова, в стальной или чугунной вращающейся втулке с помощью электрической дуги.

При плавлении оловянных бронз образуются оксиды при непосредственном взаимодействии меди и олова, что снижает технические свойства полученного сплава. Во избежании потери эксплуатационных свойств бронзы перед добавлением олова в расплавленную медь ее раскисляют фосфором, то есть в чистую медь добавляют фосфористую медь, где количество фосфора не превышает 10 %.

Химическая реакция с образованием паров фосфорного ангидрида позволяет провести процесс удаления неметаллических включений в меди. Фосфор – это недорогой раскислитель, значительно снижающий хорошее свойство меди электропроводность. Поэтому иногда для избежания этого эффекта используются более дорогие компоненты в качестве раскислителя. К ним можно отнести кальций, литий и калий.

Процесс плавления, чтобы получить бронзу, делают под слоем древесного угля или его смеси с содой – флюса, и он проходит в несколько общих этапов:

при температуре около 1100 °C под слоем флюса или угля.
1. Ввод фосфористой меди (около 10 %) для раскисления.
2. Добавление дополнительных компонентов для получения однокомпонентного сплава – олова, многокомпонентного – всех дополнительных составляющих, вторичного бронзового сплава – бронзы.
3. Прогревание полученного сплава до температуры 1200 °C.
4. Рафинирование – удаление вредных неметаллических примесей висмута, марганца, серы и сурьмы, а также иногда алюминия, железа, кремния и растворенных газов водорода и кислорода из сплава путем окисления основного компонента.
5. Модифицирование для повышения механических свойств сплава.
6. Разлив по формам при температуре до 1300 °C.

Оловянные бронзы более просты в процессе выплавки и менее склонны к перегреву, чем алюминиевые. Для алюминиевой бронзы очень важен температурный режим, поэтому температура плавления выше 1200 °C не допускается.

3 Изготовление неоловянных бронз

Чтобы изготовить алюминиевую бронзу, необходимо не только следить за температурой, но и хорошо размешать сплав перед заливкой в формы. Это делается из-за большой разницы в плотности сплавляемых компонентов, ведь медь и алюминий могут расслоиться. Поэтому сам процесс немного видоизменяется:

1. Медь расплавляется под флюсом и раскисляется.
2. Вводятся дополнительные компоненты в чистом виде или в виде смеси с медью.
3. Производится вторичное раскисление.
4. Вводится алюминий.
5. Засыпается поверхность сплава флюсом.
6. Сплав рафинируется хлористым марганцем, модифицируется ванадием, бором или вольфрамом и заливается в формы.

Бериллиевая бронза выплавляется по общим этапам в индукционных печах. В процессе применяют графитовые тигли. Высокая токсичность получаемой пыли и паров при изготовлении этого вида бронзы требует проведения выплавки в отдельных изолированных помещениях с мощной системой вентиляции.

Кремнистые бронзы получают в электрических индукционных печах с применением древесного угля. Как и для алюминиевых, для кремниевых сплавов важен контроль за температурой плавления.

Конечный продукт сплава представляет собой металлическую чушку, причем вес ее обычно не более 42 кг. Все чушки, получившиеся в результате разовой плавки, относят к одной партии, вес партии не ограничивается.
Как и любая продукция, бронзовые чушки имеют документ о качестве, отражающий основную информацию: товарный знак производителя, марку выплавленной бронзы, массу и номер партии, количество чушек в партии и их химический анализ.

Необходимость изготовления бронзы обусловлена широкой сферой применения. Арматура, все детали, работающие в непосредственном контакте с паром и маслами, вкладыши подшипников, фасонные элементы трубопровода – вот небольшой список использования бронзы.