Из чего делается бронза: Бронза — состав, свойства, применение бронзы и сплавов

alexxlab | 31.01.2023 | 0 | Разное

Что такое бронза и из чего её делают?

Бронза – это сплав меди с другими металлами, реже – неметаллами. Чаще всего бронзой называют сплав меди с оловом. Оно придаёт сплаву твёрдости, устойчивости к истиранию, химическим веществам, снижает температуру плавления.

Дополнительная добавка свинца повышает хрупкость бронзовой стружки – это полезно при вытачивании деталей на металлорежущих станках. Вводят в бронзу и цинк – на свойства сплава он не влияет, но заметно удешевляет его: олово-то гораздо дороже цинка.

Существуют десятки разновидностей бронзы. Помимо обычных оловянистых, есть бронзы алюминиевые, бериллиевые, кремнистые, фосфористые. Существуют бронзы с высоким содержанием магния, никеля, хрома, железа. У каждой из них свои особые свойства. Например, бериллиевая бронза исключительно прочна и упруга.

Где используют бронзу?

Всюду, где на детали воздействуют высокие механические нагрузки, истирание, агрессивные вещества. Бронзовыми делают трубы для перекачки химически активных жидкостей, вкладыши подшипников, вентили сантехники, гребные винты морских судов, клапаны, пружины, шестерни. Если где-то в цеху есть взрывоопасные и легковоспламеняющиеся вещества, то рядом с ними работают молотками и отвёртками из бронзы: она не даёт искр.

Из бронзы льют колокола, а в старину из особой пушечной бронзы делали артиллерийские орудия. (Царь-колокол и Царь-пушка в Москве – бронзовые).

Расплавленная бронза лучше, чем медь и сталь, заполняет формы сложной конфигурации. У неё меньше усадка и при остывании не образуются пустоты. За это её любят мастера художественного литья.

Когда и почему наступил бронзовый век?

Этот период в истории человечества сменил медный век, а кое-где к бронзе перешли прямо из века каменного. В разных местах бронзовый век наступал в разные сроки и был разным по продолжительности. Самым древним бронзовым изделиям – 6000 лет, найдены они в Иране и Ираке.

Скорей всего, древние металлурги случайно обнаруживали руду, в которой, помимо меди, было и олово. При её выплавке они неожиданно для себя получали новый материал и быстро оценили его преимущества.

Медь мягкая, изделия из неё быстро теряют остроту краёв, деформируются. Бронзовые инструменты, оружие, утварь, украшения служили лучше, надёжней и дольше.

Почему Пушкин назвал бронзовый памятник «Медным всадником»?

Конная скульптура Петра I на знаменитом памятнике в Санкт-Петербурге, конечно, отлита из бронзы. И Пушкин об этом, само собой, знал. Хотя бы потому, что в той же поэме именует Петра «кумиром на бронзовом коне».

Но в пушкинские времена в русской поэзии именно медь была символом вечности и славы. В литературе «высокого штиля» назвать бронзовым можно было коня, но никак не великого императора.

Позднее, в XX веке слово «бронзовый» приобрело нынешний, более благородный оттенок. Хотя и пушкинская «медь» не сдала всех позиций. Услыхав строку: «Звенит колокольная медь», можно подумать, что речь, и вправду, идёт о меди. А колокола ведь льют из бронзы.

Выпускают ли сейчас бронзовые деньги?

Такие монеты в ходу в более чем трёх десятках стран. В их числе Мексика, Сингапур, Украина, Иран, Танзания, Уругвай, Новая Зеландия. В некоторых странах бронзовым делают только покрытие монеты или её внешнее кольцо (Канада, ЮАР, Иордания, Венесуэла и др.).

В СССР с 1926 года и до распада страны бронзовыми были монеты в 1, 2, 3 и 5 копеек. До введения евро бронзовые денежки «ходили» в ряде европейских стран. Бронзовой была и 50-рублёвая российская монета 1993 года.

Бронза – «монетный» материал: твёрдый, довольно лёгкий и недорогой. Последнее делает её особенно выгодной для государства: затраты на производство невелики. Отпадает нужда следить за её вывозом за границу – это не золото, не серебро. Чтоб уменьшить вес и себестоимость, монеты обычно чеканят из алюминиевой бронзы. К тому же, она прочнее, устойчивей к коррозии и золотисто-жёлтого цвета.

Чем чистят бронзовые изделия в быту?

Блеск и яркость бронзовых дверных ручек, подсвечников и т.п. можно восстановить, почистив их кашицей из лимонного сока и пищевой соды или «тестом» из порошка цикория, замешанного на воде.

Если изделия невелико или разбирается на части, можно прокипятить его с жёлтым горохом в течение нескольких часов.

Но, вообще-то, специалисты советуют просто протирать бронзу фланелевым лоскутом без всякой «химии». Чистая темноватая плёнка на поверхности металла останется, но она-то и придаёт ему очарование старины.

Что такое бронза и какие бронзы существуют

Классификация бронз по составу

Бронзы — это медные сплавы. Чтобы получить бронзы, медь сплавляют с марганцем, железом, оловом, алюминием, бериллием, хромом и др. металлами. Цинк, который входит в состав бронзы, не превышает по содержанию остальные элементы. Медно-цинковые сплавы, в которых цинк основной или единственный легирующий элемент составляют класс латуней. Бронзы прочнее латуни и имеют лучшие антифрикционные свойства и стойкость к коррозии . Они достаточно коррозионностойки в морской воде — из бронзы делают гребные винты. Бронзы стойкие в растворах органических кислот, углекислых растворах. Сплавы меди с никелем составляют отдельный класс медных сплавов. Наименование бронзы получают по легирующим элементам. Обозначают бронзы буквами Бр, после которых идут заглавные буквы легирующих элементов и через дефис цифры. Цифры обозначают округленное среднее содержание легирующего элемента в процентах по массе.

Бронзы разделены на две группы. Одну группу образуют сплавы легированные оловом — оловянные бронзы, а другую составляют медные сплавы без олова — безоловянные (специальные) бронзы: алюминиевые, бериллиевые, кремнистые, марганцевые. В особую группу собраны низколегированные и микролегированные бронзы высокой тепло- и электропроводности: хромовые БрХ, циркониевая, теллуровая и другие.

Деформируемые и литейные бронзы

По технологии обработки и получения полуфабрикатов бронзы делят на деформируемые и литейные. Деформируемые бронзы поддаются обработке давлением: ковка, выдавливание, прессование, штамповка. Из литейных бронз изготавливают фасонные отливки.

Влияние легирующих элементов на свойства бронзовых сплавов

В состав бронз входят олово, марганец, никель, кремний, алюминий , железо, свинец, бериллий, фосфор, хром, цирконий. Бронзы, в которых легирующие элементы входят в твердый раствор, упрочняют деформационным наклепом. Низкотемпературный отжиг (250—300°С) после наклепа повышает 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 типу принадлежит бронза марки БрАЖН10‑4‑4.

Олово, алюминий, никель и кремний повышают прочностные и упругие свойства, коррозионную стойкость бронз. Для улучшения антифрикционнх свойств в сплавы добавляют свинец, фосфор, цинк.

Железо и никель сильно уменьшают зерно и увеличтвают температуру рекристаллизации бронз. Марганец и кремний повышают их жаростойкость. Бериллий, хром и цирконий повышают прочностные свойства сплавов после закалки и старения, но немного снижают их электропроводность. Бериллий, хром и цирконий значительно повышают жаропрочность бронз. Большинство бронз, кроме алюминиевых, хорошо свариваются и пяются твердыми и мягкими припоями.

Безоловянные бронзы по механическим и технологическим свойствам не уступают, а по некоторым превосходят оловянные бронзы. Они применяют в машиностроении и других отраслях промышленности. Из бронзы изготовливают арматуру, шестерени, подшипники, втулки, и других ответственных деталей и узлов механизмов и аппаратов.

Свойства бронз зависят от легирующих элементов и их концентрации. На рис. 1 приведены графики зависимости характеристик свойств алюминиевых бронз от их состава.

Рис 1. Зависимость характеристик механических свойств деформированных алюминиевых бронз от состава

Бериллиевая бронза — самы прочный медный сплав. По твердости и упругим свойствам при обычных условиях она превосходит высококачественные стали. Хромовые, теллуровые, кадмиевые бронзы относятся к малолегированным медным сплавам. Небольшие добавки в медь до 1% легирующего компонента повышают механическую прочность и теплостойкость медного сплава и незначитально снижают теплопроводность и электропроводность чистой меди.

В промышленном производстве применяют плоский (листы, ленты, полосы) и круглый (прутки, втулки, трубы) прокат из бронз. Плоский прокат поставляют в мягком (отожженном или закаленном), полутвердом (обжатие 10–30%), твердом (обжатие 30–50%) и особо твердом (обжатие более 60%) состоянии.

7 удивительных вещей из бронзы

Как и латунь, бронза представляет собой сплав, состоящий в основном из меди. Но там, где латунь сочетает медь с цинком, бронза состоит из меди и олова, часто смешанных с небольшим количеством других металлов и неметаллических элементов, таких как свинец и кремний.

Ознакомьтесь с нашими изделиями из бронзы!

В результате сочетания мягкой меди с хрупким оловом получается сплав повышенной прочности и твердости. Бронза также мономагнитна, устойчива к коррозии и обладает хорошей тепло- и электропроводностью.

Бронза продается в виде труб и стержней, слитков или листов. Лист из бронзы двух основных типов — лист из кремнистой бронзы и лист из бронзы для подшипников — можно найти в различных областях промышленности. Лист из кремниевой бронзы относительно легко обрабатывается, в то время как лист из бронзы для подшипников требует большего опыта изготовления.

Кремниевая бронза (C65500) представляет собой латунный сплав с низким содержанием свинца, который обычно состоит из 96% меди, а также кремния и, возможно, небольшого количества марганца, олова, железа или цинка. Он известен своей легкостью заливки и привлекательной поверхностью, а также превосходной коррозионной стойкостью даже при погружении в жидкости, включая соленую воду, пресную воду, большинство кислот и органических химикатов.

Бронза для подшипников (C93200) также обладает высокой коррозионной стойкостью, а также отличной износостойкостью и высокой твердостью. Как следует из названия, листовая бронза для подшипников чаще всего используется для подшипников, втулок и подобных изделий.

Многие полезные характеристики бронзы делают ее пригодной для широкого спектра применений, включая:

Пружины – Прецизионная проволока из фосфористой бронзы используется для изготовления пружин сжатия и электрических контактов. Его коррозионная стойкость, высокая прочность и низкий коэффициент трения делают его популярным заменителем более дорогих сплавов, таких как бериллиевая медь.

Морская архитектура . Обладая высокой коррозионной стойкостью, высокой прочностью и естественной смазывающей способностью, бронза идеально подходит для использования в морской и пресной воде, например, для деталей двигателей, насосов, гребных винтов и судовых колоколов.

Промышленное литье – Бронза относительно легко обрабатывается и разливается для отливок, в результате чего компоненты, такие как насосы и штоки клапанов, могут выдерживать высокий износ и истирание. Кремниевая бронза также обладает самосмазывающимися свойствами, что делает ее идеальной для подшипников и втулок в широком диапазоне применений, включая небольшие электродвигатели и автомобильные трансмиссии.

Просмотр изделий из бронзы

Скульптура . Бронза использовалась для изготовления прекрасных произведений искусства во многих культурах на протяжении веков. Когда в 20 веке в смесь сплавов был введен кремний, кремниевая бронза стала основной формой, используемой в скульптуре.

Струны для музыкальных инструментов – Струны с бронзовой обмоткой используются для акустических гитар, фортепиано и традиционных инструментов, таких как ситар. Бронзовые обмотки вокруг стальных или нейлоновых сердечников обеспечивают гораздо более теплый звук, чем другие металлы, особенно для низких нот.

Инструменты безопасности – Стальные инструменты, такие как молотки, киянки и гаечные ключи, могут вызывать опасные искры при использовании рядом с легковоспламеняющимися или взрывоопасными газами и парами. Бронза немагнитна и не дает искр, что делает ее гораздо более безопасным выбором для предотвращения вспышки дуги в опасных зонах.

Бронзовая вата  – Бронзовая вата используется вместо стальной ваты для полировки и шлифования деревянных и металлических поверхностей. Поскольку она устойчива к коррозии и не осыпается, как стальная вата, оставляя частицы, которые могут вызвать короткое замыкание, бронзовая вата идеально подходит для промышленного, строительного и морского применения и не оставляет пятен на древесине.

Вопросы? Industrial Metal Supply предлагает широкий выбор материалов из кремнистой бронзы и подшипниковой бронзы. У нас есть бронза всех форм: 

• Кремниевая бронза и листовая подшипниковая бронза
• Кремнистая бронза и опорная бронза стержневые и полые
• Слиток и дробь кремнистой бронзы и подшипниковой бронзы

Что такое бронза? | Национальный фестиваль колоколов

Подумай о торте. В мире природы нет продукта под названием «торт» — мы не собираем торты с деревьев и не находим торты, бродящие по прериям. Вместо этого мы смешиваем несколько ингредиентов вместе, чтобы создать что-то, что, по нашему мнению, будет вкуснее, чем его составные части, и эти ингредиенты можно настроить для приготовления самых разных тортов. Если хотите послаще, то добавляете немного сахара. Если хотите побогаче, то добавляете шоколад. Существует общепринятый список ингредиентов для приготовления основного торта, но у каждого пекаря есть свои предпочтительные пропорции и добавки.

Теперь, когда мы проголодались, почему мы говорим о торте? Потому что торт очень похож на бронзу. Нет, бронзу нельзя есть. Бронза — это сплав, представляющий собой металл, полученный путем соединения двух или более металлических элементов. Основными «ингредиентами» бронзы являются медь и олово, но, как и в случае с этими восхитительными тортами, вы можете играть с пропорциями и добавками. Бронза в основном состоит из меди с примерно 12-24% олова в зависимости от использования, а также может включать алюминий, марганец, никель или цинк (или даже неметаллы, такие как фосфор и кремний). Каждая вариация придает полученной бронзе уникальные качества.
 

Введение в историю бронзы: Бронзовый век

Смешивание металлов не является изобретением индустриальной эпохи. Эти методы охватывают тысячелетия. Фактически, бронза была наиболее распространенным металлом и широко использовалась примерно между 3200 и 600 годами до нашей эры, в археологический период, называемый бронзовым веком. Благодаря повышенной твердости и долговечности люди использовали бронзу для создания инструментов, оружия, доспехов, строительных материалов, украшений и предметов искусства. Бронза олицетворяла власть, социальный статус и богатство. Первоначально бронза была комбинацией меди и мышьяка, но (к счастью) токсичный мышьяк был заменен оловом. Латунь (другой сплав) представляет собой комбинацию меди и цинка.
 

Колокольный металл, особый вид бронзы

Бронза, созданная для отливки колоколов, по праву называется колокольным металлом. Хотя это все еще сплав меди и олова, он обычно имеет более высокие пропорции олова, чем бронза, отлитая для других целей, таких как скульптуры. С этими пропорциями экспериментировали более 3000 лет, но общепризнанный лучший состав – это 80% меди и 20% олова для получения бронзы с широким резонансом и привлекательным звуком. Это соотношение 4:1 объединяется в кристаллической решетке атомов внутри сплава, создавая гармоничную демпфирующую способность (способность бронзы поглощать энергию) и скорость звука, что определяет звон колокола (и связанных с ним инструментов, таких как тарелки) разносятся по окрестностям.

Как и в нашем примере с пирожными выше, разные производители используют разные рецепты металла для изготовления колокольчиков, чтобы отливать высококачественные колокольчики. Как правило, увеличение количества олова в сплаве увеличивает время затухания удара колокола или продолжительность времени, в течение которого человек на земле может слышать звон колокола. Процентное содержание олова может варьироваться от 20% до 26%. Интересно отметить, что и медь, и олово сами по себе являются относительно мягкими металлами, которые довольно легко деформируются при ударе. Однако при объединении в сплав можно создать колокол с большей прочностью и эластичностью. Это имеет решающее значение для увеличения вибрации (резонанса) и уменьшения трещин при сильном ударе по колоколу. Сплав также более устойчив к атмосферным воздействиям и окислению.

На протяжении всей истории и по сей день литейные заводы будут переплавлять и повторно использовать остатки или части старых колоколов в новых отливках для более экономичного изготовления колоколов, поскольку и медь, и олово могут быть довольно дорогими. Эта практика также является способом продолжить наследие колоколов, которые были раньше. Например, если колокол сломан или поврежден, его можно «консервировать», встроив в новый колокол.

Некоторые литейщики с большим кошельком добавляют в бронзовый сплав серебро или золото, особенно те, которые следуют традициям русского колокольного дела. Например, более 1157 фунтов. серебра и 159фунтов золота влиты в великий Царь-колокол в Москве. Говорят, что серебро и золото придают колокольчику характерную звучность, но, вероятно, это связано с более снисходительной практикой. В нескольких исторических текстах записано, что прихожане, стремясь завоевать благосклонность, бросали в печь серебряные и золотые монеты во время отливки колоколов.
 

Какие еще материалы можно использовать для изготовления колокола?

Колокола не всегда отливают из бронзы. Исторические церковные и башенные колокола иногда отливали из латуни, железа или стали, производство которых было более экономичным, чем бронза.