Wabashpress.ru

Техника Гидропрессы
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Бронза состав сплава

Бронза состав сплава

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:

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.

Читайте так же:
Полуавтоматическая сварка под слоем флюса

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. Гибка металла

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.

Содержание 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. Содержание 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. Лазерная резка металла

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.

Бронза — Bronze

Бронза — это сплав, состоящий в основном из меди , обычно с содержанием олова около 12–12,5% и часто с добавлением других металлов (таких как алюминий , марганец , никель или цинк ), а иногда и неметаллов или металлоидов, таких как мышьяк , фосфор или кремний. . Эти добавки дают ряд сплавов, которые могут быть тверже, чем одна медь, или иметь другие полезные свойства, такие как прочность , пластичность или обрабатываемость .

Археологический период , в котором бронза был самый тяжелый металл широко используется известен как бронзовый век . Начало бронзового века в Индии и Западной Евразии условно датируется серединой 4-го тысячелетия до нашей эры, а в Китае — началом 2-го тысячелетия до нашей эры; в других местах он постепенно распространился по регионам. За бронзовым веком последовал железный век, начавшийся примерно с 1300 г. до н.э. и достигший большей части Евразии примерно к 500 г. до н.э., хотя бронза продолжала использоваться гораздо более широко, чем в наше время.

Поскольку исторические предметы часто делались из латуни (меди и цинка) и бронзы с различным составом, современные музейные и научные описания старых предметов все чаще используют обобщенный термин « медный сплав ».

СОДЕРЖАНИЕ

Этимология

Слово бронза (1730–1740 гг.) Заимствовано из среднефранцузской бронзы (1511 г.), а само слово заимствовано из итальянской бронзы — «металлический колокол, латунь» (13 век, транскрибируется на средневековой латыни как бронзий ):

  • bróntion , обратное образование от византийского греческогоbrontēsíon ( βροντησίον , 11 век), возможно, из Брентесиона ( Βρεντήσιον , ‘ Бриндизи ‘, известного своей бронзой; или первоначально:
  • в своей самой ранней форме от древнеперсидскогоbirinj , biranj ( برنج , латунь, современное berenj ) и piring ( پرنگ ) «медь», от которых также произошли грузинскиеbrinǯi ( ბრინჯი ), турецкийpirinç и армянскийbrinj ( բրինձ ), также что означает «бронза».
Читайте так же:
Цепной диск по дереву для болгарки 125

История

Открытие бронзы позволило людям создавать металлические предметы, которые были более твердыми и долговечными, чем это было возможно раньше. Бронзовые инструменты, оружие, доспехи и строительные материалы, такие как декоративные плитки, были более твердыми и долговечными, чем их каменные и медные (« энеолитические ») предшественники. Первоначально бронзу делали из меди и мышьяка , образуя мышьяковую бронзу , или из естественных или искусственно смешанных руд меди и мышьяка, причем самые ранние артефакты, до сих пор известные, поступили с иранского плато в 5-м тысячелетии до нашей эры. Только позже стали использовать олово , которое в конце 3-го тысячелетия до нашей эры стало основным не содержащим меди ингредиентом бронзы.

Оловянная бронза превосходила мышьяковистую бронзу в том, что процесс легирования можно было легче контролировать, а полученный сплав был прочнее и легче лить. Кроме того, в отличие от мышьяка , металлическое олово и пары его очистки не токсичны . Самая ранняя бронза из оловянного сплава датируется 4500 годом до нашей эры на памятнике культуры Винча в Плочнике ( Сербия ). Другие ранние образцы датируются концом 4 — го тысячелетия до нашей эры в Египте , Сузах ( Иран ) и некоторых древних памятниках в Китае, Луристане (Иран) и Месопотамии ( Ирак ).

Руды меди и гораздо более редкого олова не часто встречаются вместе (исключения включают Корнуолл в Великобритании, одно древнее поселение в Таиланде и одно в Иране), поэтому серьезная работа с бронзой всегда была связана с торговлей. Источники олова и торговля в древние времена оказали большое влияние на развитие культур. В Европе основным источником олова были британские месторождения руды в Корнуолле , которыми торговали до Финикии в восточном Средиземноморье .

Во многих частях света найдены большие клады бронзовых артефактов, что позволяет предположить, что бронза также представляла собой средство сбережения и показатель социального статуса. В Европе обнаружены большие запасы бронзовых инструментов, обычно топоров с втулками (показано выше), которые в большинстве случаев не имеют следов износа. С китайскими ритуальными изделиями из бронзы , которые задокументированы в надписях, которые они хранят, и из других источников, дело ясное. Их в огромных количествах делали для элитных захоронений, а также использовали живые для ритуальных подношений.

Переход на железо

Хотя бронза, как правило, тверже кованого железа , с твердостью по Виккерсу 60–258 против 30–80, бронзовый век уступил место железному веку после серьезного нарушения торговли оловом: миграция населения примерно в 1200–1100 годах до нашей эры сократилась. доставка олова по Средиземному морю и из Великобритании, ограничение поставок и повышение цен. По мере совершенствования искусства работы с железом железо становилось дешевле и улучшалось по качеству. По мере того, как культуры переходили от ручной ковки к кованому железу машинной ковкой (обычно это делается с помощью молотков, приводимых в движение водой), кузнецы научились делать сталь . Сталь прочнее бронзы и дольше держит острую кромку.

Бронза все еще использовалась в железном веке и используется для многих целей по сей день.

Состав

Есть много различных бронзовых сплавов, но обычно современная бронза состоит на 88% из меди и на 12% из олова . Альфа-бронза состоит из твердого альфа- раствора олова в меди. Альфа-бронзовые сплавы с 4–5% олова используются для изготовления монет , пружин , турбин и лезвий . Исторические «бронзы» сильно различаются по составу, поскольку большинство мастеров-металлистов, вероятно, использовали любой металлолом, который был под рукой; Металлом английского глостерского подсвечника XII века является бронза, содержащая смесь меди, цинка, олова, свинца, никеля, железа, сурьмы, мышьяка с необычно большим количеством серебра — от 22,5% в основе до 5,76% в кастрюля под свечой. Пропорции этой смеси позволяют предположить, что подсвечник был сделан из клада старых монет. Бенинские бронзы 13-го века на самом деле сделаны из латуни, а романская крестильная купель 12-го века в церкви Святого Варфоломея в Льеже описывается как бронзовая и латунная.

В бронзовом веке обычно использовались две формы бронзы: при литье использовалась «классическая бронза», около 10% олова; и «мягкая бронза», содержащая около 6% олова, выковывалась из слитков для изготовления листов. Холодное оружие в основном отливали из классической бронзы, а шлемы и доспехи — из мягкой бронзы.

Коммерческая бронза (90% меди и 10% цинка) и архитектурная бронза (57% меди, 3% свинца , 40% цинка) более правильно считаются латунными сплавами, поскольку они содержат цинк в качестве основного легирующего ингредиента. Они обычно используются в архитектурных приложениях.

Пластиковая бронза содержит значительное количество свинца, что делает ее более пластичной, возможно, древние греки использовали ее при строительстве кораблей.

Читайте так же:
Плотность металлов таблица по возрастанию

Кремниевая бронза имеет состав: Si: 2,80–3,80%, Mn: 0,50–1,30%, Fe: максимум 0,80%, Zn: максимум 1,50%, Pb: максимум 0,05%, Cu: остальное.

Характеристики

Бронзы обычно представляют собой пластичные сплавы, значительно менее хрупкие, чем чугун. Обычно бронза окисляется только поверхностно; как только образуется слой оксида меди (который в конечном итоге становится карбонатом меди), нижележащий металл защищается от дальнейшей коррозии . Это можно увидеть на статуях эллинистического периода. Однако если образуются хлориды меди, коррозия, называемая « бронзовой болезнью », в конечном итоге полностью разрушит ее. Сплавы на основе меди имеют более низкие температуры плавления, чем сталь или железо, и их легче производить из входящих в их состав металлов. Обычно они примерно на 10 процентов плотнее стали, хотя сплавы с алюминием или кремнием могут быть немного менее плотными. Бронза лучше проводит тепло и электричество, чем большинство сталей. Стоимость сплавов на основе меди обычно выше, чем у сталей, но ниже, чем у сплавов на основе никеля .

Медь и ее сплавы имеют множество применений, которые отражают их универсальные физические, механические и химические свойства . Типичными примерами являются высокая электропроводность чистой меди, низкое трение несущей бронзы (бронза с высоким содержанием свинца — 6–8%), резонансные свойства колокольной бронзы (20% олова, 80% меди) и устойчивость к коррозии морской водой ряда бронзовых сплавов.

Температура плавления бронзы варьируется в зависимости от соотношения компонентов сплава и составляет около 950 ° C (1742 ° F). Бронза обычно немагнитна, но некоторые сплавы, содержащие железо или никель, могут обладать магнитными свойствами.

Состав и структура сплава бронзы, а также зависимость его свойств от такого состава

Как известно, после золотого века настал серебряный, после него бронзовый, а затем железный. По поводу первых двух исторических периодов мнения историков сильно расходятся. Материальные доказательства бронзового века настолько солидны и многочисленны, что сомневаться в этом этапе развития человечества, возможности нет.

Ну а названо это время в честь главного ее материала – бронзы. И данная статья посвятит вас в химический состав бронзы, магнитные, технологические, физические и механические свойства сплава бронзы.

Структура и состав сплава бронзы

В общем виде бронза – это сплав меди. Вторым компонентом могут выступать различные металлы за исключением цинка – такой сплав называют латунью, и никеля – он носит название мельхиор. В соответствии с характером второго ингредиента бронзы делятся на оловянные, то есть, содержащие олово, и безоловянные – все остальные, где вторым компонентом выступает другой металл. Состав мелких примесей при этом не учитывается.

Про состав черной, белой, синей, зеленой, оловянной, алюминиевой и других бронз, пропорции меди и олова в них, а также о том, чем отличается бронза от латуни по составу, читайте ниже.

Состав и структура металла бронза рассмотрены в видео ниже:

Оловяные металлы

Состоят из олова и меди. Как показывают исследования, медь может растворить до 15,8% олова, что автоматически указывает на возможность появления разных фаз твердых растворов. Так оно и есть: до достижения доли олова в 6–8% устойчивой является α-фаза, обеспечивающая хорошую ковкость и пластичность сплава. При увеличении доли олова появляются такие качества, как хрупкость и твердость, что не мешает использовать бронзы с содержанием олова до 65%, поскольку тогда в сплаве имеются и другие интересные качества.

Соответствующим образом меняются и свойства.

  • При малом содержании олова – до 2%, бронзу можно ковать на холоде, а не только при нормальной температуре.
  • При содержании олова более 5%, ковать сплав можно лишь при температуре красного каления, из-за чего бронза считается не совсем подходящим сплавом для ковки.
  • Если же твердый раствор включает более 15% олова, такое качество как ковкость сплав теряет, приобретая взамен высокую твердость.
  • При очень большом содержании олова сплав вновь становится мягким.
Разновидности

sostav-bronzyi-1

Из-за резкого отличия свойств оловянные бронзы разделяют на 2 группы:

  • деформируемые – с низким содержанием олова. Такие сплавы можно ковать и прокатывать, а также резать и затачивать. Они отличаются упругостью и высоким сопротивлением усталости, поэтому часто используются при изготовлении пружин;
  • литейные – с более высоким содержанием олова. Изделия из нее получают литьем. Несмотря на не слишком высокую текучесть, бронзу используют для получения отливок самой сложной конфигурации, поскольку она дает очень малую усадку – менее 1%, в то время как у чугуна усадка составляет 1,5%, а у стали – 2%.

Превосходные бронзовые изделия – статуэтки, посуду, украшения на перилах и так далее, получают именно литьевым методом.

Примеси

Бронза может включать разнообразные случайные примеси в очень малом количестве. В то же время в состав вводят специальные добавки с тем, чтобы получить дополнительные свойства.

  • Цинк– может составлять до 10–15% по массе. Он растворяется в α-растворе и улучшает механические свойства: увеличивает текучесть, плотность отливки и прочее. При этом металл заметно понижает стоимость изделия, поскольку намного дешевле олова. Такая бронза носит название адмиралтейской и более устойчива к морской воде. для придания сплаву антифрикционных свойств и возможности обрабатывать изделия резанием.
  • Фосфор увеличивает жидкотекучесть и износостойкость.
Читайте так же:
Сварка ацетиленом и кислородом оборудование

Маркируется бронза буквами Бр. Далее в названии указываются легирующие добавки, а через дефис – их процентное соотношение. Доля меди не указывается, а вычисляется.

Безоловянные металлы

Представляют собой сплав меди с другими металлами, за исключением цинка и никеля. Такие бронзы называются в соответствии с легирующим элементом, доля которого в сплаве самая большая – алюминиевая бронза, например, бериллиевая и так далее. Маркируется она точно таким же образом. Так, Бр.АМц-7-1 означает, что в сплаве содержится 7% алюминия, 1% марганца и, соответственно, 92% меди.

Другие металлы в сплаве с медью создают иные свойства. Хотя, справедливости ради, большинство из них разработано в попытке удешевить бронзу, исключив из нее дорогое олово.

  • Алюминиевые бронзы – отличаются более высокими антикоррозийными и механическими свойствами, к тому же сплав с алюминием дешевле. Однако, несмотря на то, что алюминиевая бронза более жидкотекучая, она дает большую усадку, поэтому редко используется для получения сложных отливок. Алюминий с медью образует твердый раствор, состав которого зависит как от доли алюминия, так и от условий получения, в частности, от скорости охлаждения. В результате такие его качества, как пластичность или прочность заметно меняются. Однофазные алюминиевые бронзы отличаются прекрасным сочетанием прочности и пластичности (максимальная нагрузка составляет 400–450 МПа, а пластичность равна 60%). Двухфазные более прочны и тверды, но требуют разной обработки в зависимости от своей структуры. К тому же дают куда большую усадку.
  • Кремнистые бронзы могут включать до 3% кремния и отличаются антифрикционными свойствами и упругостью. Структура однофазная, что обеспечивает хорошую пластичность и относительную легкость обработки. Для отливок применяется редко. Если доля кремния превышает 3%, появляется хрупкая γ-фаза, поэтому состав сплава меняется редко.
  • Бериллиевые бронзы отличаются высокой коррозионной стойкостью, износоустойчивостью, повышенным сопротивлением усталости, а также очень высоким пределом упругости. Сплав является теплостойким материалом – «работает» до температуры в 340 С, обладает хорошей теплопроводностью и электропроводностью. Бериллиевые бронзы можно подвергать закалке и старению, что очень положительно сказывается на их механических качествах.
  • Марганцовая бронза содержит марганец, и, как правило, включает также цинк, а порой и олово. Свойства сплавов заметно отличаются и применяются для разных целей.
  • Довольно известна мышьяковая бронза, но уже лишь как исторический материал. По своим качествам она превосходила оловянную, причем образовывала большое количество сортов для разных целей. Однако исчерпание поверхностных залежей мышьяка, токсичность производства и невозможность переплавки, в конце концов, привели к ее исчезновению.

Характеристики и особые свойства свинцовых, бериллиевых, алюминиевой и других бронз рассмотрены ниже.

Хотите отливать солдатиков у себя дома? Тогда смотрите следующее видео и запаситесь бронзой:

Свойства и характеристики

О свойствах столь разнообразного сплава говорить сложно, поскольку качества бронзы очень сильно зависят от характера и количества легирующей добавки. Но так как именно оловянная остается наиболее известной и чаще всего используемой, ее технические характеристики с учетом фазового состава и будут приводиться в качестве примера.

Плотность и масса

sostav-bronzyi-2

Бронза – сплав достаточно тяжелый. Но и масса изделия из него, и плотность зависят от доли входящих компонентов.

  • В целом плотность оловянной бронзы колеблется от 8,6 до 9,1 г/куб см при изменении доли олова от 8 до 4%.
  • Бронзы алюминиевые, например, литейные, плотность имеют меньшую – от 7,5 до 8,2 г/куб. см;
  • Бериллиевые бронзы имеют меньший диапазон плотности 8,2–8,4 г/куб. см.

Температуры

Эти характеристики тоже определяются качественным и количественным составом сплава. Промышленное значение имеет температура начала плавания, температура горячей обработки, если речь идет о деформируемых бронзах, и температура отжига – термической обработки с целью упрочнения вещества.

МаркаТемпература плавления, СТемпература горячей обработки, СТемпература отжига, С
БрОФ8-0,3880600–650
БрОФ-7-0,2900600–650
БрОФ6,5-0,4995700–800600–650
БрОФ4-0,251060700–800600–650
БрОЦ4-31045700–800550–650
БрОЦС4-4-2,51018550–650
БрОЦС4-4-41015

Теплоемкость и теплопроводность

Теплопроводность металлов всегда выше, чем неметаллов. Однако для определенных целей нужны очень разные показатели. Медь прекрасно проводит тепло, как и электричество, но ее сплав в значительной мере эту способность утрачивает. Поэтому вещество не используют для изготовления сварочных электродов или узлов трения, поскольку оно не может быстро отдать или отвести тепло.

  • В зависимости от доли олова теплопроводность изменяется от 0,098 до 0,2 кал/(см*с*С).
  • Средняя теплоемкость сплава меди с оловом составляет 0,385 кДж / (кг*К), что практически соответствует меди. Даже железо способно хранить тепло в большей степени.

Коррозийные свойства

Оловянные бронзы отличаются высокой коррозионной стойкостью. Скорость коррозии на воздухе не превышает 0,002 мм/год при содержании олова в сплаве 5–8%.

В морской воде оловянная бронза даже более устойчива, чем сама медь, а также латунь. В зависимости от содержания олова этот показатель повышается: так, сплав с долей олова 6% корродирует на 0,04 мм в год, а с долей металла 10% – на 0,016 мм в год.

Сплавы неустойчивы к действию аммиака, минеральных кислот, особенно соляной и азотной. Однако в присутствии ингибиторов скорость коррозии уменьшается в 10–15 раз.

Электропроводность

sostav-bronzyi-3

Этот показатель у большинства бронз намного ниже, чем у меди, что коррелирует с низкой теплопроводностью. В зависимости от состава, а здесь важны и доля олова, и характер второго легирующего компонента, если он есть, удельное электросопротивление изменяется от 0,087 до 0,176 мкОм*м.

Серебряная бронза – с добавкой серебра 0,25%, имеет такое же удельное сопротивление, как у меди, но, к сожалению, этот состав имеет высокую температуру рекристаллизации.

Токсичность

Сплав меди и олова никому вреда никогда не причинял. И его изготовление, и применение совершенно безопасны для здоровья человека и для окружающей среды.

  • Угрозу могут представлять собой вводимые легирующие добавки. Так, получение мышьяковой бронзы в старину несло ощутимую опасность, поскольку при этом использовался мышьяк, а последний является ядом.
  • Такую же опасность представляет изготовление бериллиевой бронзы, поскольку сам бериллий является токсичным веществом. Готовый сплав совершенно безопасен.

Бронзы – целый ряд самых разнообразных сплавов с самыми разнообразными свойствами. Бронза известна с самых давних времен, но не исчерпала своих возможностей.

У вас завалялась пара бронзовых монет, требующих чистки? Тогда этот видеоролик поможет справиться с такой задачей:

Бронза. Технологическая справка

В чем же, с технологической точки зрения, «черная» бронза уступала оловянной? Во-первых, она при переплавке, существенно изменяла свои механические свойства в худшую сторону из-за чего долгое время продукты из повторно используемой бронзы стоили существенно дешевле, чем аналогичные — из “первородной”.

Понять причину вызывающую ухудшение качества переплавленного металла древние металлурги не могли, но оловянной бронзой подобного эффекта не возникало. Во-вторых, соединения мышьяка очень токсичны, отчего древние металлурги обладали целым букетом профессиональных заболеваний. Эта особенность древней металлургии нашла отражение во многих мифах и преданиях того периода, в которых металлурги, как правило, изображались хромыми, горбатыми, часто карликами, со скверным характером, косматыми и с отталкивающей внешностью. [2, 69-70]

Важным технологическим преимуществом бронзы являлось то, что температура плавления у нее даже ниже чем у меди. То есть 950°C у бронзы против 1084°C у меди.

Для древней металлургии даже разница в 130°C была чрезвычайно важной с технологической точки зрения. Плавильные печи были несовершенны, обеспечивать высокие температуры плавления в них было сложно. А относительно не высокая температура плавления бронзы, позволяла осуществлять переплавку изделий из нее вне специализированных металлургических центров.

По потребительским характеристикам бронза была тверже железа и не такой хрупкой, как пока ещё не изобретённая человечеством сталь. Но в отличие от железа, требовавшего долгой процедуры ковки, бронзовые изделия отливались, что сильно упрощало производство и стандартизацию готовых изделий.

Металл войны
Примером массового производства, может быть изготовление наконечников для стрел или копий.. Эксперимент, проведенный английскими археологами и специалистами по литью, показал что в литейной форме один мастер с несколькими квалифицированными помощниками мог отлить за неделю около 10 тыс. наконечников, шесть литейщиков могли за месяц отлить более 500 тыс. наконечников, переработав при этом до 2 т металла [1, 96].

С самого своего появления на свет бронза стала "металлом войны", а обладание бронзовым вооружением — необходимым условием для успешного ведения боевых действий. Именно бронза позволила создавать длинные прямые мечи, «тяжелые» воинские доспехи и прочее оружие, на порядок превосходившее медные и каменные аналоги.

Олово
К сожалению, олово оказалось еще более редким металлом, чем медь. Содержание олова в земной коре составляет всего около 2 ppm (олово в 35 раз более редкий металл, чем медь и в 25 000 раз более редкий, чем железо). Первыми оловянными бронзами были бронзы Анатолии, связанные с добычей олова из месторождений Киликии и Тавроса. Однако, уже к XIX веку до н.э. небольшие месторождения олова Малой Азии уже были полностью выработаны и его приходилось ввозить из мест, иногда удаленных за тысячи километров от металлургических центров.

А что означал в условиях бронзового века дефицит олова? Без олова невозможно произвести качественную бронзу, без которой не вооружить армию, государство, не имеющее сильной армии, станет добычей лучше вооруженных соседей. Поэтому ведущие государства делали все возможное, чтобы охранять и контролировать торговлю оловом. Олово было стратегическим ресурсом, легшим в основу экономики бронзового века.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector