Бронза сплав каких металлов: состав сплава, характеристики, свойства, марки

Содержание

виды, состав и свойства материала

Бронза — это сплав меди с оловом, алюминием, свинцом, кремнием и бериллием. В состав сплава могут входить самые разные металлы, по названиям которых дается имя: оловянная бронза, алюминиевая. Процент примесей не должен превышать 2,5%. Исключением являются никель и цинк — медные сплавы с этими элементами называются мельхиором и латунью соответственно. Однако незначительное количество цинка все же может присутствовать в составе — его количество должно быть ниже суммы всех остальных примесей, иначе сплав будет считаться латунью.

Само название произошло от итальянского «bronzo». Впервые сплав начали использовать еще в 35-33 веке до н.э. (точные даты не установлены), когда начался бронзовый век, пришедший на смену медному. Благодаря улучшению обработки меди и олово удалось получить достаточно прочный и красивый сплав, который продержался почти до 11 века до н.э. Ее использовали для производства наконечников стрел и копий, кинжалов, ножей, мечей и другого холодного оружия, для производства деталей мебели, зеркал, посуды, ваз, кувшинов, украшений, статуй и монет.

В Средние века бронзу применяли для изготовления церковных колоколов и пушек, последние изготовлялись из специальной пушечной бронзы до XIX века.

Физические свойства

Физические свойства сплава зависят от его состава и могут значительно колебаться. В отличие от латуни бронза обладает более высокой антикоррозийной стойкостью и антифрикционными свойствами. Она более прочна и оказывает стойкое сопротивление воздуху, воде, соли, органическим кислотам. Также бронзу легко паять и сваривать.

  1. Плотность: 7800-8700 кг/м3.
  2. Температура плавления: 930Со — 1140Со.
  3. Цвет колеблется от красного до белого.
  4. Обладает повышенной сопротивляемостью износу и низким коэффициентом трения, справляется даже при низкой температуре до -250Со.
  5. Некоторые виды бронзы имеют высокую паростойкость, теплопроводность и электропроводность и используются в технике, работающей в тяжелых условиях.

Получение

Бронзу получают путем сплавления меди с разными металлами для повышения определенных характеристик. Для этого используют индукционные печи и тигельные горны, пригодные для плавки любых медных сплавов. Плавку обычно проводят под слоем древесного угля или флюса. Для плавки могут использовать как свежую руду, которая еще не подвергалась обработке, так и вторичные отходы. Последние обычно добавляют к свежей медь в процессе сплавления.

При использовании только свежей руды соблюдают следующий порядок: в разогретую предварительно печь складывают уголь или флюс, загружают медь и прогревают до ее расплавления — 1150Со — 1170Со. Затем металл окисляют добавлением фосфористой меди, иногда ее вводят в несколько приемов — 50% сразу, 50% — в ковше. После раскисления вводят дополнительные добавки, прогретые до 100Со — 120Со.

Если дополнительные металлы тугоплавкие, то их сперва полностью растворяют в жидкой меди, а затем прогревают до определенной температуры. Вытащив сплав из печи, его раскисляют вводом 50% фосфористой меди, чтобы избавиться от окислов.

Если используют вторичные металлы или отходы, то сперва чистую медь расплавляют, раскисляют фосфористой медью и добавляют вторичные металлы. После расплавления последний в жидкую медь вводят добавки и дожидаются их расплавления. После нагревания до определенной температуры сплав раскисляют фосфористой медью, засыпают просушенным флюсом или прокаленным древесным углем. Смесь нагревают и оставляют на 20-30 минут, временами перемешивая. Когда время закончится, с поверхности удаляют выступивший шлак и разливают по формам.

Виды бронзы

Оловянная

Оловянная бронза наиболее широко применяется в современной промышленности. Это сплав меди с оловом (в классическом соотношении 80% к 20%), который обладает хорошей прочностью и твердостью, при этом легче плавится и обладает высокой антикоррозийной стойкостью и антифрикционными свойствами.

Оловянная бронза с трудом поддается ковке, прокатке, резке, заточке и штамповке и в основном пригодна исключительно для цельного литья. Небольшая осадка (не более 1%) позволяет использовать материал при создании особо точных изделий в художественном литье.

По желанию к сплаву могут добавить другие металлы.

  1. Цинк (не более 10%) повышает коррозионную стойкость сплава и используется для создания элементов кораблей и судов, которым придется часто контактировать с морской водой.
  2. Благодаря добавлению свинца и фосфора можно существенно улучшить антифрикционные свойства бронзы, также сплав легче обрабатывается давлением и резанием.

Безоловянные

В некоторых случаях применение олова недопустимо. В этом случае на помощь приходят другие металлы, добавление которых позволяет получить необходимые характеристики. И хотя оловянная бронза является эталоном и наиболее востребована, безоловянные бронзы не уступают ей.

Свинцовистая или свинцовая

Свинцовая бронза является прекрасным антифрикционным сплавом, хорошо сопротивляются давлению, обладает повышенной прочностью и тугоплавкостью. Ее применяют для изготовления подшипников, подвергающихся наибольшему давлению при работе.

Кремнецинковая

Кремнецинковая бронза состоит из меди (97,12%), кремния (0,05%) и олова (1,14%). Она довольно текучая и пластичная, что позволяет использовать ее в качестве материала для изделий сложной формы. Она обладает повышенным сопротивлением при сжатии, не магнитится и не дает искры при обработке. Отличается упругостью и антифрикционными свойствами, не теряет пластичности при пониженных температурах, хорошо спаивается. Часто содержит никель или марганец.

Бронзу используют при изготовлении пружин, подшипников, решеток, направляющих втулок, испарителей и сетей.

Бериллиевая

Бериллиевая бронза является наиболее твердой из всех видов. Она обладает повышенными антикоррозийными свойствами и жаропрочностью, устойчива при низких температурах, не дают искр при ударах и не магнитятся. Металл закаляют при 750Со — 790Со, состаривают — при 300Со — 325Со. В бериллиевую бронзу иногда добавляют никель, железо или кобальт, чтобы облегчить технологию закалки. Кроме того, никелем можно заменить бериллий.

Материал используют для создания пружин и пружинящих деталей, мембран, для деталей часов.

Алюминиевая

Алюминиевая бронза состоит из меди (95%) и алюминия (5%). Имеет приятный золотой цвет и блеск, выдерживает длительное воздействие агрессивной среды, например, кислот. Сплав обладает большей плотностью отливки, жаропрочностью и повышенной прочностью, хорошо переносит низкие температуры. Из недостатков стоит отметить более слабую коррозийную стойкость, более сильную усадку, а также сильное газопоглощение в жидком состоянии.

Бронзу используют для изготовления деталей автомобилей и в пороховом производстве, выплавляют шестеренки, втулки, монеты и медали.

Остальные металлы

Помимо указанных выше, в бронзе могут присутствовать и другие элементы. Никель и железо увеличивают температуру рекристаллизации и способствуют измельчению зерна. Хром и цирконий снижают электропроводность и повышают жаропрочность бронзы.

Маркировка

Чтобы выбрать правильный вариант металла, достаточно внимательно посмотреть на его маркировку. Это поможет безошибочно определить особенности и характеристику выбранного вида.

Первыми идут буквы «Бр» — это означает «Бронза». Затем в ряд расположены одна или несколько букв, за которыми прячутся добавки: О — Олово, А — Алюминий, К — Кремний, Н — Никель, Мц — Марганец, Ж — Железо, С — Свинец, Ф — Фосфор, Ц — Цинк, Б — Бериллий. Следом через дефис записаны цифры — это процентное содержание каждой добавки по очереди.

Например, обозначение Бр А Ж Н -10 -4 -5 можно расшифровать так: Бронза с содержанием Алюминия (10%), Железа (4%) и Никеля (4%).

Применение

Бронзу активно используют в промышленность и самых разных сферах. В первую очередь бронзу применяют в одноименном прокате: ее выпускают в виде труб, проволоки, листов и прутьев. Металл можно встретить и в автомобилестроении, химической, пищевой, строительной и топливной промышленностях. Из нее производят шестеренки, подшипники, втулки, пружины и другие детали, которые подвергаются воздействию агрессивной окружающей среды и часто работают при повышенном давлении. В отличие от латуни бронза прекрасно переносит механические нагрузки и более пластична.

Из металла производят предметы искусства, скульптуры, кованные изделия, украшения, посуду и художественные предметы.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

это очень древний и интересный сплав, в его состав входит медь и другие металлы

Бронза – это металл, полученный путём смешивания расплавов меди и некоторых других металлов и неметаллов. Как правило, количество присадочных к меди компонентов не превышает трёх процентов, но существуют и исключения из этого правила – в больших количествах могут присаживаться цинк и никель. Такие сплавы называют латунью и купроникелем (мельхиором) соответственно. В других сплавах цинк тоже может присутствовать, но с ограничением: его количество не должно превышать суммы остальных присаживаемых металлов. Если это произойдёт, сплав окажется латунью.

Этот металл-сплав появился около пяти с половиной тысяч лет назад. Именно тогда начался бронзовый век. А до этого времени плавили только медь – этот металл был основой всех орудий труда. Когда же случилось соединить расплавы меди и олова, получился другой металл, который был назван бронза – это сплав меди с оловом, более твёрдый, чем исходные металлы. Он сразу нашёл себе широкое применение во всех сферах жизни человека: из него делали холодное оружие и кухонную утварь, зеркала и украшения, монеты и творения скульпторов.

Средневековые мастеровые из бронзы отливали колокола для нужд церкви и пушки для армии. На отливку пушек шла специально изготовленная бронза. Эта технология существовала до девятнадцатого века. Ниже приводятся интересные факты о бронзе.

Способы изготовления и характеристики

Физические данные

Характеристики сплава определяются его химическим составом и могут изменяться в некоторых пределах. Бронза менее подвержена коррозии и обеспечивает лучшее скольжение металла по металлу, чем латунь. У неё выше прочность и она менее подвержена атмосферным воздействиям (вода и воздух) и лучше сопротивляется солям и органическим кислотам. Легко поддаётся механической обработке, её можно паять и скреплять сварочными работами.

Некоторые физические характеристики бронзы:

  • удельный вес от 7,8 до 8,7 тонны/куб. метр;
  • температура плавления бронзы – плавится при нагревании от 930 до 1140 градусов;
  • изменения цвета от красного – цвета меди, до белого – цвета олова;
  • стойкость к износу и хорошее скольжение по металлу предопределяет сферу применения в качестве подшипников скольжения, они хорошо работают в любых температурных условиях;
  • отмечается высокая электропроводимость и передача тепла, стойкость к паровому воздействию, что способствует изготовлению деталей для техники, работающей в экстремальных ситуациях.

Как изготовить бронзу

Плавление и смешивание расплавов меди и присадок разных металлов, позволяющих придать сплаву те или иные требуемые характеристики, приводит к получению такого металла-сплава, как бронза. В технологическом процессе изготовления задействованы электрические печи индукционного типа и тигельные горны, с их помощью можно изготовить любые сплавы с медью.

Плавление производится с флюсовыми добавками, при этом исходным сырьём для плавки может быть как медная руда, так и лом меди. Как правило, медный лом добавляется в расплав вмести с присаживаемым металлом в процессе плавки. При плавке только из медной руды выполняются следующие операции:

  • печь разогревают, закладывают в неё медную руду с флюсовыми добавками, и плавят при температуре около 1200 градусов;
  • добавляют химический окислитель – фосфористую медь, половина могла быть загружена в составе флюса, а остаток дополнительно загружается ковшом;
  • при плавлении в раскисленный расплав меди добавляют присадочные металлы, предварительно подогретые до ста градусов;
  • после получасового отстаивания расплава, с его поверхности снимают всплывший шлак, и полученный сплав распределяют по формам.

При использовании медного лома процедура изготовления бронзы такая же.

Разновидности

По соотношению содержания основных компонентов бронзы – меди и олова известны два основных вида: оловянный, когда основным присадочным материалом является олово, и безоловянный, если олово присутствует в совсем малом количестве.

Оловянная бронза

Классическая или оловянная бронза – универсальный материал не только в промышленности, но и в других сферах жизнедеятельности человека. В этом сплаве на 80 частей меди приходится 20 частей олова, он хорошо плавится, имеет высокую прочность, довольно твёрдый, не подвержен коррозии, износостоек и способствует снижению трения металлов.

Эти достоинства оловянной бронзы приводят к сложностям в некоторых других отношениях: сплав сложно ковать и резать, затачивать острые кромки и штамповать, зато просто делать из него отливки. Осадка при охлаждении заливки не превышает одного процента, что позволяет применять материал в художественных изделиях особой точности.

Для придания сплаву дополнительных свойств, в его состав могут включаться присадки других металлов и неметаллов:

  • цинк в количестве до 10% улучшает антикоррозийные свойства, детали из такого сплава применяют в кораблестроении, где агрессивной средой является солёная вода;
  • свинец и фосфор способствуют лучшему скольжению бронзовых изделий по другим металлам, такой сплав легче режется и штампуется.

Безоловянная

Бронза без олова – иногда использование в сплаве олова не допускается, а требуемые характеристики получают присадками других металлов. Современные технологии позволяют подобрать присадки таким образом, что изделия из бронзы без олова вполне заменяют изделия из классической бронзы.

Свинцовистая бронза – отлично скользящий по металлу сплав, выдерживает большое давление, очень прочен и плавится с трудом. Сфера его применения – подшипники, работающие под большим давлением.

Кремниевая – на 97% это медь, немного олова и пять сотых процента кремния, он добавлен для увеличения электрической проводимости и применяется такая бронза в качестве жил телефонных кабелей. Она не магнитная, хорошо паяется, упругая и устойчива к низким температурам. Дополнительно может содержать марганец.

Бериллиевая – самая твёрдая. Очень устойчив этот сплав к коррозии и экстремальным температурам как плюсовым, так и отрицательным. Это немагнитный металл и при соударениях от него не бывает искр. Дополнительно в него можно присаживать никель или кобальт. Изготавливают из сплава упругие изделия – пружины, мембраны, пластины.

Алюминиевая – состав простой, алюминия пять процентов, остальное – медь. Цвет бронзы блестящий золотистый, она устойчива к действию химических веществ – кислот. Она прочная по твёрдости и жаропрочная, сохраняет свои свойства и при крайне низких температурах. Коррозии противодействует слабо и при отливке даёт значительную усадку. За красивый цвет используется в ювелирном производстве, изготовлении монет и медалей. Физические свойства предопределяют использование сплава в деталях изделий автомобильной промышленности, пороховом и пиротехническом производстве.

Маркировка

Какие металлы входят в состав бронзы? Узнать основной состав бронзы позволяет её маркировка, разработанная на основе государственных стандартов. Пример: БрОФ 7. Первые две буквы, это бронза; состав сплава: О – это олово; Ф – это фосфор; 7 – содержание присадки, в этом случае олова, поскольку содержание второго присадочного вещества в маркировке не указано. Обозначения других присадочных веществ: А – алюминий, К – кремний. Мц – это марганец, Ж – железо и так далее, по первым буквам присадки.

Процент содержания меди в маркировке указывать не принято, его вычисляют расчётом как остаток от разности. В примере – это 93%. От химического состава бронзы зависит её цвет. Содержание меди в сплаве определяет его цвет – чем оно выше, тем краснее будет бронза, и наоборот. Если меди будет только 50%, а всё остальное – светлые присадки, то сплав по цвету будет напоминать серебро.

что это такое? Состав сплава в процентах и свойства, алюминиевая и другие виды бронзы, ее применение

Металлы и сплавы

Бронза является одним из древнейших сплавов, который имеет долгую и богатую историю. Это один из первых подобных материалов, полученных еще на заре 3 тысячелетия до н. э. Роль бронзы и на сегодняшний день все еще остается довольно важной и весомой. В этой статье мы познакомимся поближе с данным сплавом, узнаем его состав и разберемся в том, где он чаще всего применяется.

Что это такое?

Прежде чем начинать разговор том, в каких областях чаще всего успешно применяется бронза, следует выяснить, что она собой представляет. Если подробно разбираться в определении и особенностях рассматриваемого материала, стоит выделить тот факт, что в составе сплава присутствуют такие важные компоненты, как медь и олово. Также бронза содержит и смесь других элементов, но в более скромных процентах. В итоге получается привлекательный и многокомпонентный сплав. Главную роль в его составе играет именно медь, а все остальное представлено легирующими элементами, без которых не обойтись в совершенствовании свойств и характеристик металла.

Бронза выглядит по-разному. Ее внешние параметры напрямую зависят от того, какие компоненты преобладают в ее составе. Так, традиционно известный сплав насыщенного красного оттенка свидетельствует о том, что в нем присутствует большой процент меди. Существуют и такие разновидности этого металла, которые имеют холодную стальную расцветку, близкую к белой – подобный внешний вид указывает на то, что в сплаве имеется не более 35% медного компонента.

Плюсы и минусы

Рассматриваемый сплав популярен уже очень много лет. С годами его актуальность не снижается, что обусловлено множеством преимуществ, которые ему присущи. Рассмотрим основные положительные характеристики бронзы, делающие ее востребованной.

  1. Данный металл может похвастаться богатым многообразием. Существует много разных типов бронзы, например, оловянная, серебряная, алюминиевая и многие другие разновидности, имеющие свои формулы и особенности. Такие материалы оказываются полезными в разных областях, они содержат различные элементы, оказывающие влияние на физические свойства и особенности эксплуатации металла.
  2. Существующие бронзовые сплавы подразделяются на литьевые и деформируемые подвиды. То есть для решения «своих» определенных задач есть возможность получить металл, который будет легко поддаваться холодной ковке – процесс деформирования при нормальных температурных значениях. Также удастся получить сплав, который возможно отливать.
  3. Весомым преимуществом является то, что качественные отливки из рассматриваемого сплава демонстрируют самую незначительную усадку – всего 0,5-1,5%. Данное свойство обуславливает широкое распространение и востребованность материала не только среди профессиональных скульпторов, но и в сфере изготовления специальных промышленных станков и приборов.
  4. Бронза относится к материалам, которые можно использовать несколько раз. Сплав абсолютно спокойно переносит дальнейшие переплавки, если в них появляется необходимость. Данная процедура не вредит материалу, не оказывает негативного воздействия на его свойства.
  5. Один из самых важных плюсов бронзы заключается в том, что она является безопасной и экологичной. Если по ходу производства подобного сплава были задействованы потенциально опасные компоненты, например, бериллий, то готовый продукт от этого все равно не будет токсичным. На сегодняшний день далеко не каждый материал может похвастаться такими важными качествами.
  6. Бронзовый сплав обладает высокой коррозийной стойкостью. На него не может негативно повлиять ни городской загазованный воздух, ни морская вода. Под действием подобных внешних факторов материал не портится, не теряет былой привлекательности. Большинство кислот бронза совершенно «не боится» и не подвергается их отрицательному воздействию. Именно поэтому данный материал часто используется для производства специальной кислотоупорной аппаратуры.
  7. Бронза отличается еще одним любопытным качеством – она является упругой. Сплав во многих случаях применяют для изготовления различных высокоточных пружинных деталей, которые рассчитаны на длительный срок службы.

Несмотря на внушительный список преимуществ, бронзовый сплав все же не лишен определенных недостатков. Главным из них можно назвать стоимость практичного материала. Медь, а тем более олово – это материалы, которые используют во многих ситуациях, но в получении они оказываются дорогостоящими.

Прочие подвиды рассматриваемого сплава, например, алюминиевый вариант, обходятся в разы дешевле, потому что в их составе в качестве легирующего элемента применяется более доступное сырье.

К минусам бронзового сплава можно отнести и не самые высокие показатели его теплопроводности. Однако названная отличительная черта тоже смогла найти свое применение – например, в производстве различных аксессуаров для ванных комнат.

Основные характеристики

Характеристики и свойства бронзового сплава зависят от 2-х основных факторов – состава и структуры. Как указывалось выше, химический состав рассматриваемого материала разрабатывается для того, чтобы сплав получил определенные механические свойства и эксплуатационные характеристики. Самыми важными из них можно назвать твердость, прочность и пластичность сплава. Корректировать и перестраивать первые 2 параметра возможно за счет изменения соотношения олова в составе. Так, его доля в содержании основного материала связана со степенью твердости и пластичностью.

На показатели твердости и прочности бронзы самое большое влияние оказывает количество бериллия в составе. Определенные марки сплава, в которых предусмотрен названный элемент, могут быть более прочными, нежели нержавеющая сталь. Чтобы добавить пластичности, бериллиевый сплав предварительно проходит этап закалки. При этом важную роль играют не количественные значения вносимых веществ, а степень выраженности свойств, которые запланировано получить в итоге.

То есть при равном количестве 2-х разных элементов, один из них способен поменять свойства и характеристики сплава в большей степени, нежели второй.

Структура бронзового сплава отвечает за вмещаемую способность материи в отношении разных элементов. Данную особенность можно рассмотреть подробнее на примере важного компонента – олова. К примеру, 1-фазная структура имеет не более 6-8% названного элемента. Если превысить его показатели количеством предела растворимости (достигает 15%), то сможет сформироваться 2-я фаза твердого раствора.

Однофазное сырье характеризуется более высокими показателями пластичности. Двухфазный бронзовый сплав оказывается более жестким, но при этом и более хрупким. Указанные технические характеристики сказываются на дальнейшем применении рассмотренных материалов: так, сырье первого типа больше подойдет для ковки, а двухфазные варианты станут лучшим решением для дальнейшего литья.

Каждый из видов бронзового сплава имеет свои отличительные особенности. Ознакомимся с ними на примере литьевого оловянного материала.

  1. Степень плотности сплава зависит от процентного содержания олова – при его доле в 8-4% она будет составлять от 8,6 до 9,1 кг/куб. см.
  2. Температура плавления будет находиться в зависимости от состава сплава и может составить от 880-1060 градусов Цельсия.
  3. Уровень теплопроводности рассматриваемого материала может достигать 0,098-0,2 кал/см, что является скромным показателем.
  4. Электропроводность достигает 0,087-0,176 мкОм*м. Данный показатель также является небольшим.
  5. Степень интенсивности коррозии в условиях морской воды равна 0,04 мм/год. Если же сплав находится в обстановке открытого воздуха, то данное значение будет другим и составит 0,002 мм/год.

Если металл обладает подобными характеристиками, пользователям не придется переживать о том, что он начнет быстро ржаветь.

Обзор видов

Бронзовый сплав делится на несколько разных видов. Классификация материала происходит по нескольким основным признакам. Остановимся на каждом из них.

По химическому составу

Исходя непосредственно из химического состава бронзы, выделяют следующие ее разновидности.

  • Оловянная. В составе материала данного подвида присутствует 3,5-7% олова. Сплав может похвастаться высокой прочностью, надежностью и упругостью после предварительно проведенной обработки давлением. Материал обладает отличными литейными качествами. Усадка может достигать 1% (как в случае с литейным чугуном).

Главный недостаток данного материала скрывается в появлении микроскопических пор по ходу кристаллизации отливки.

  • Безоловянная. В данную категорию входят такие разновидности сплавов, в химическом составе которых нет дорогого олова. Вместо него включают более доступные и недорогие материалы.
  • Алюминиевая. Максимально пластичный материал. Его литейные свойства оказываются более низкими, нежели у дорогой оловянистой бронзы, однако в составе отсутствуют микропоры. В составе предусмотрен никель, фосфор и железо – компоненты, улучшающие свойства алюминиевого сплава.
  • Кремниевая. Высокопрочный подвид материала, устойчив к появлению коррозии, является электропроводным. Материал не боится низких или высоких температур, щелочной среды. Чтобы металл имел более высокие прочностные характеристики, химический состав дополнительно легируют марганцем и обрабатывают путем холодной деформации.
  • Берилловый сплав разрешено подвергать термической обработке с применением закалки и искусственного старения. Основным недостатком данного вида можно считать высокую стоимость бериллия.

Из-за этого кремниевый бронзовый сплав применяется исключительно в производстве специальных узлов, которые должны отличаться высокой износостойкостью и долговечностью.

По обработке

Бронзовые сплавы разделяются, исходя из типов обработки.

  • Деформируемая. В производстве деталей из бронзы используется такие популярные технологии, как ковка, протяжка, резка, фрезеровка.
  • Литейная. Отдельный вид бронзового сплава. Детали, которые состоят из этого металла, изготавливают путем металлургии.

По структуре

Разные виды бронзовых сплавов разделяются и по своей структуре. Выделяют следующие варианты.

  • Однофазные. Имеющиеся в таком металле компоненты в твердом растворе формируют только одну определенную фазу.
  • Двухфазные. Продукцию получают при помощи литья, потому что деформируется она исключительно под воздействием высоких температурных показателей. Из двухфазного сплава возможно получить отливки максимально сложных и замысловатых конфигураций.

Область использования и маркировка

В настоящее время существует несколько разных марок бронзы. Они отличаются друг от друга непосредственно по составу, который определяет характеристики, параметры и область применения сплава. Чтобы ориентироваться было удобнее, разработана особая система маркировки, в которую включены буквенные и цифровые символы (отражают первые значения в названиях химических элементов).

Цифры в марках указывают на количество компонентов, предусмотренных в сплаве (в процентных долях). Правда, объем меди обычно не отражается в этих обозначениях.

Этот показатель принято высчитывать в качестве разницы между общим составом бронзы и числом дополнительных легирующих элементов.

В настоящее время бронзовый сплав применяется во многих сферах. Ознакомимся с их списком.

  1. Сплав, в котором имеется всего 2% олова, прекрасно подойдет для ковки в условиях обычной температуры, поскольку отличается хорошей пластичностью. Составы, в которых концентрация этого элемента достигала 15%, широко применялись еще в древние времена – из них делали много разных предметов.
  2. Качественную закаленную бронзу, в содержании которой имеется бериллий, часто используют в изготовлении пружинных деталей, рессор или мембран.
  3. Материал, богатый на алюминий, чаще всего используется в неблагоприятных условиях (химическое производство, высокая влажность).
  4. Сплавы с кремнием и цинком тягучие и подходят для производства предметов путем литья.
  5. Применяется рассматриваемый материал для производства разной электротехники, поскольку не магнитится.
  6. Из материала, не отличающегося теплопроводностью, изготавливают ванны, умывальники, сантехнические устройства, которые часто используются в домашних (и не только) условиях.
  7. Бронзовый сплав также может применяться в автомобилестроении или авиастроении.

Как отличить в домашних условиях?

Бронза имеет достаточно разных отличий от других подобных металлов. Нет ничего сложного в искусстве «вычисления» данного материала. Разберем, как можно легко и просто отличить бронзу в домашних условиях.

  • Бронза отличается от многих других сплавов высокой прочностью и жесткостью. Таким образом, металл легко отличить от меди или латуни. Достаточно буквально проверить материал «на зубок» – на поверхности бронзового сплава следов остаться не должно, как и в случае с надавливанием.
  • Можно провести эксперимент с солевым раствором (200 г на 1 л воды). Медное изделие спустя 10-15 минут приобретет более насыщенный и броский оттенок, нежели бронзовая деталь.
  • Прибегают к нагреву металла примерно до 600 градусов Цельсия (подобную температуру можно получить, используя специальную бензиновую горелку). Если поднести прибор, например, к латуни, на материале проявится темная пленка из оксида цинка. На бронзовом изделии она не будет видна.
  • Если нагреть латунь, она будет гнуться. Если же такую операцию провести в отношении бронзы, она своих свойств и формы не поменяет. Если есть возможность и образец металла, его можно попробовать расплавить. Та же латунь станет гореть белым пламенем, раскидывая белоснежные хлопья, – таким образом происходит выгорание цинка.
  • Отличить бронзу от латуни можно другим достоверным способом: поместите несколько стружек каждого из металлов в отдельные резервуары, а потом влейте туда разбавленную азотную кислоту (1 часть кислоты и 1 часть воды). Немного выждите, пока большая часть компонентов успеет раствориться. Далее нужно подогреть мензурки и довести растворы до состояния кипения. 30 минут нужно подержать их на маленьком огне. Жидкость, в которой находятся кусочки латуни, будет прозрачной, а в сосуде с бронзовой стружкой образуется белоснежный осадок из олова.

Как ухаживать?

Изделия, произведенные из бронзового сплава, нуждаются в правильном периодическом уходе. Пренебрегать им не следует. Рассмотрим подробнее, как надо грамотно ухаживать за подобными предметами.

  1. Изделия из благородной бронзы смотрятся эффектно и привлекательно только в том случае, если являются хорошо очищенными, ухоженными. Следует регулярно удалять с поверхности предметов все появившиеся пыльные скопления и загрязнения. Для этого лучше всего использовать слегка увлажненную тряпочку. Изо всех сил тереть изделия не нужно – будьте аккуратны.
  2. Чтобы изначальное лаковое покрытие продержалось на бронзовых изделиях как можно дольше, можно периодически мыть их со слабым мыльным раствором. Эти действия будут необходимы для того, чтобы на объектах не появлялись трещины либо разрушения лакового слоя.
  3. Если вы являетесь большим любителем вещей, отполированных буквально до безупречного блеска, рекомендуется чистить бронзу с использованием специализированных порошков и реактивов. Неплохой репутацией может похвастаться, к примеру, особый очиститель для бронзы «Трилон».
  4. Завершив работы по глубокой очистке изделий из бронзового сплава, поверхность металла желательно хорошенько отполировать. Лучше всего с этой задачей справится сухая шерстяная ткань.
  5. Иногда для чистки бронзы используют сухой зубной порошок, предварительно разведенный в воде с добавлением нашатырного спирта. Нужен 1 стакан порошка, 1 чайная ложка спирта. Желательно использовать для чистки жесткую щетку.
  6. Древним и традиционным способом очистки бронзы является такой вариант: использование воды, в которой предварительно варились бобовые культуры. Далее чистку тоже проводят с применением жесткой щеточки. После этого чистое изделие из металла надо еще раз ополоснуть и протереть сухой тканью дочиста.

Если для чистки бронзы запланировано использовать тряпку, лучше взять фланелевый вариант. Особенно тщательно и скрупулезно требуется вычищать места со складками и углублениями, поскольку именно здесь пыль и грязь копятся наиболее активно.

Чистку изделий следует проводить регулярно, чтобы на них не скапливались лишние включения.

О том, что такое бронза и где применяется, смотрите в следующем видео.

Бронза. Технологическая справка: cultprosvet_mag — LiveJournal

«Введение железа в каком-либо народе означает конец
его дикого существования и начало образованности»

Юлий Цезарь, «Записки о галльской войне»


Бронза это сплав меди с оловом или мышьяком, обладающий значительно большей, по сравнению с медью, твёрдостью, прочностью и легкоплавкостью. Классическая оловянная бронза с трудом поддается обработке давлением, резанием или заточке, в основном она литейный металл. Оловянная бронза обладает несколько лучшими характеристиками с технологической точки зрения, при том, что ее потребительские свойства примерно идентичны мышьяковистой. Исторически раньше появилась — мышьяковистая (черная) бронза, а постепенное ее вытеснение оловянной началось после 3000 года до н.э., но из–за дефицита олова еще в течении долгого периода Египетская бронза, бронзы Крита и западной части Средиземноморья оставались «черными».

Литьё бронзы в Древнем Египте (Новое царство, около 1450 г. до н.э). [2, 72]


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”.
Рециклинг лома в эпоху «черной» бронзы (III тыс. до н.э.) [2, 68]
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]

Соотношение общепринятой хронологии цивилизации с важнейшими событиями в истории металлургии [2, 12]


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.

Температурный уровень термообработки изделий и извлечения металлов из руд [2, 26]


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.

Температурный уровень производства основных материалов древности [2, 27]


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.

Литейная форма для отливки 5 серпов, бронзовый век. Из коллекции музея УОЛЕ (Екатеринбург)


Каменная форма для отливки топоров (Сардиния)


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.

Микенские тяжело вооруженные воины (Giuseppi Rave)


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.

Рециклинг лома в эпоху оловянной бронзы (II тыс. до н.э.) [2, 75]


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.

Литература


  1. Черненко Е.В. — Скифские лучники. Киев. «Наукова думка». 1981 г. — с. 168 {24}

  2. Черноусов П.И., Мапельман В.М., Голубев О.В. Металлургия железа в истории цивилизации. – М.: МИСиС, 2005г. — с. 413 {25}


(к оглавлению)

Бронза — это… Что такое Бронза?

Статуэтка, отлитая из бронзы

Бро́нза — сплав меди, обычно с оловом как основным легирующим элементом, но применяются и сплавы с алюминием, кремнием, бериллием, свинцом и другими элементами, за исключением цинка и никеля. Сплавы с содержанием цинка и никеля получили название шпиатр и не являются бронзой, а являются ее более дешевой (в ценах древнего Рима) подделкой. Название «бронза» происходит от итал. bronzo, которое, в свою очередь, произошло либо от персидского слова «berenj», означающего «медь»[1], либо от названия города Бриндизи, из которого этот материал доставлялся в Рим.

В зависимости от легирования бронзы называют оловянными, алюминиевыми, кремниевыми, бериллиевыми и т. д. Все бронзы принято делить на оловянные и безоловянные. Плотность бронзы в зависимости от марки (и включения примесей) составляет 7800-8700 кг/м³ ; температура плавления 930—1140 °C;

Оловянные бронзы

Наиболее древние бронзовые артефакты были обнаружены археологом Веселовским в 1897 году в районе реки Кубань (т.н. Майкопская культура). Бронза майкопских курганов в основном представлена сплавом меди с мышьяком. Постепенно знания о прочном и пластичном металле распространились на Ближний Восток и Египет. Здесь, после перехода к оловянно-медному сплаву, бронза обрела положение одного из важнейших декоративных материалов.

Олово на механические свойства меди влияет аналогично цинку: повышает прочность и пластичность. Сплавы меди с оловом обладают высокой антикоррозионной стойкостью и хорошими антифрикционными свойствами. Этим обусловливается применение бронз в химической промышленности для изготовления литой арматуры, а также в качестве антифрикционного материала в других отраслях.

Оловянная бронза хорошо обрабатывается давлением и резанием. Она имеет очень малую усадку при литье: менее 1 %, тогда как усадка латуней и чугуна составляет около 1,5 %, а стали — более 2 %. Поэтому, несмотря на склонность к ликвации и сравнительно невысокую текучесть, бронзы успешно применяют для получения сложных по конфигурации отливок, включая художественное литьё. Оловянные бронзы знали и широко использовали ещё в древности. Большинство античных изделий из бронзы содержат 75—90 % меди и 25—10 % олова, что делает их внешне похожими на золотые, однако они более тугоплавкие. Они не утратили своего значения и в настоящее время. Оловянная бронза — непревзойдённый литейный сплав.

Оловянные бронзы легируют цинком, никелем и фосфором. Цинка добавляют до 10 %, в этом количестве он почти не изменяет свойств бронз, но делает их дешевле. Оловянная бронза с добавлением цинка называется «адмиралтейской бронзой» и обладает повышенной коррозионной стойкостью в морской воде. Из нее делались, например, астролябии и другие штурманские инструменты для мореплавания. Свинец и фосфор улучшают антифрикционные свойства бронзы и её обрабатываемость резанием.

Безоловянные бронзы

Шлем из бронзы

В силу высокой стоимости олова были найдены заменители оловянной бронзы. Они содержат олово в меньшем количестве по сравнению с ранее применявшимися бронзами или не содержат его совсем.

В древности иногда использовался сплав меди с мышьяком — мышьяковистая бронза, в некоторых культурах использование мышьяковистой бронзы даже предшествовало выплавке оловянной. Использовались и сплавы, в которых мышьяком замещалась лишь часть олова.

В настоящее время существует ряд марок бронз, не содержащих олова. Это двойные или чаще многокомпонентные сплавы меди с алюминием, марганцем, железом, свинцом, никелем, бериллием и кремнием. Величина усадки при кристаллизации у всех этих бронз более высокая, чем у оловяных.

По некоторым свойствам безоловянные бронзы превосходят оловянные. Алюминиевые, кремниевые и особенно бериллиевые бронзы — по механическим свойствам, алюминиевые — по коррозионной стойкости, кремнецинковые — по текучести. Алюминиевая бронза благодаря красивому золотисто-жёлтому цвету и высокой коррозионной стойкости иногда также применяется как заменитель золота для изготовления бижутерии и монет[2].

Прочность алюминиевой и бериллиевой бронзы может быть увеличена при помощи термической обработки.

Также необходимо упомянуть сплавы меди и фосфора. Они не могут служить машиностроительным материалом, поэтому их нельзя отнести к бронзам. Однако они являются товаром на мировом рынке и предназначаются в качестве лигатуры при изготовлении многих марок фосфористых бронз, а также и для раскисления сплавов на медной основе.

См. также

Литература

Примечания

Ссылки

Бронза сплав — это… Что такое Бронза сплав?

  • Бронза, сплав — (химич.) Так называются 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… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • Бронза (сплав меди) — Бронза (франц. bronze, от итал. bronzo), сплав меди с разными химическими элементами, главным образом металлами (олово, алюминий, бериллий, свинец, кадмий, хром и др.). Соответственно, Б. называется оловянной, алюминиевой, бериллиевой и т.п. Б.… …   Большая советская энциклопедия

  • БРОНЗА — (франц. bronze, от итал. bronzo, от brunizzo коричневый). Сплав меди, олова и цинка, похожий, по внешнему виду, на золото. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. БРОНЗА сплав меди и олова, часто с примесью …   Словарь иностранных слов русского языка

  • БРОНЗА — сплав меди с различными цветными металлами. Типовой состав техн. Б. медь с оловом; для удешевления и придания специальных свойств к Б. прибавляют цинк, свинец, марганец, кремний, фосфор, алюминий, железо и другие металлы. Содержание этих примесей …   Технический железнодорожный словарь

  • бронза — Сплав на основе меди. Главные легирующие добавки: Sn, Al, Be, Si, Pb, Cr и др. элементы, исключая Zn и Ni. Соответственно б. наз. оловянной, алюминиевой, бериллиевой, кремнистой, марганцевой, хромистой и т.д. Содержание основных легирующих… …   Справочник технического переводчика

  • БРОНЗА — сплав на основе меди, в котором главными добавками являются олово, алюминий, бериллий, кремний, свинец, хром или др. элементы, за исключением цинка и никеля; Б. называется соответственно оловянистой, алюминиевой, бериллиевой и т. д. Сплав меди с… …   Большая политехническая энциклопедия

  • Бронза — Статуэтка, отлитая из бронзы Бронза  сплав меди, обычно с оловом как основным легирующим элементом, но применяются и сплавы с алюминием, кремнием …   Википедия

  • бронза — ы; ж. [франц. bronze] 1. Сплав меди с оловом и другими металлами (свинцом, алюминием и т.п.). Изделия из бронзы. Отлить бюст в бронзе. 2. собир. Художественные изделия из такого сплава. Коллекционировать бронзу. Выставка бронзы. 3. Разг.… …   Энциклопедический словарь

  • Бронза — (химич.). Так называются сплавы меди с оловом в различныхпропорциях (медь в избытке), затем сплавы меди с оловом и цинком, атакже некоторыми другими металлами или металлоидами (свинцом, марганцем,фосфором, кремнием и др., в небольших количествах) …   Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

  • бронза — ы ж. bronze m., нем. Bronze < , ит. bronzo. 1. Сплав меди с оловом и некоторыми другими м металлами. Сл. 18. Смесь меди. олова и цинка. Украсить стол бронзою. САР 1806 1 316. Видел .. статуй древних из бронза. АК 1 222. Бронса, то есть медь,… …   Исторический словарь галлицизмов русского языка

  • Основные виды металлических сплавов, типы и свойства.

    Сплавы представляют собой вещества структурно однородные и содержащие в своем составе из двух или нескольких химических элементов в основном металлы. Базой для изготовления большинства сплавов используется до несколько металлических материалов с добавлением модифицирующих и легирующих примесей. Кроме того, сплав может содержать оставшиеся включения естественного, случайного и технологического происхождения.

       В зависимости от технологии производства выделяют две категории сплавов:

    1. Литые. Для их изготовления используется достаточно популярный метод – кристаллизация однородной консистенции на основе горячих частиц.

    2. Сплавы порошковые. Формируются в результате воздействием пресса на смесь различных порошков, которые отправляются в специальную печь и проходят цикл высокотемпературной обработки. Для исходного сырья используют металлический порошок и нескольких химических соединений. К примеру, производство твердых сплавов подразумевает использование карбидов вольфрама или титана.

       С учетом способа получения готового материала выделяют 2 разновидности сплавов:

    1. Литейные (к ним относятся чугуны и силумины).

    2. Деформируемые (порошковые сплавы и стальные).

    В разных промышленных отраслях применяется множество подвидов сплавов – инструментальные, специальные, конструкционные. В зависимости от сфер применения их разделяют на несколько типов. К конструкционным сплавам относят чугунные заготовки, сталь, дюралюминий и составы с особыми свойствами, к примеру, антифрикционные характеристики и устойчивость к искрению.

       Также в эту категорию входят такие материалы:

    1. Латунь.

    2. Бронза.

    3. Сплавы для изготовления подшипников.

    4. Баббит.

    5. Сплавы для электронагревательного и измерительного оборудования.

    6. Нихром.

    7. Манганин.

    8. Заготовки для производства режущих инструментов.

    9. Победит.

    Также для промышленных целей подходят устойчивые к коррозии, термостойкие, легкоплавкие, температурно-электрические, магнитные и аморфные сплавы. Количество разновидностей, которые используются в настоящее время достаточно большое и постоянно увеличивается. Сплавы классифицируют по двум признакам:

    1. Материалы на базе железа.

    2. Цветные сплавы металлов.

    Ниже представлены самые популярные и важные сплавы для промышленного производства с основными сферами их эксплуатации.

    Сталь.

    Под сталью подразумевается соединение железа с углеродом (концентрация последнего составляет 2%). Из-за включении различных легирующих примесей как ванадий, хром или никель, стал приобретает легированные свойства.

    Их всех существующих разновидностей сплавов по объемам поставок и производства, стали занимают ведущие места. Области их эксплуатации очень широкие, поэтому указать все сферы достаточно сложно.

    Малоуглеродистые стали куда входит до 0,25% углерода, используются для конструкционных целей, а те, где процент значительно выше (от 0,55) применяются в производстве низкоскоростных режущих аппаратов, сверл и бритвенных лезвий. Легированные подвиды востребованы в машиностроительной отрасли и при изготовлении быстрорежущего оборудования.

    Чугун.

    Сплав железа с 2-4% углерода называется чугуном. Еще одним незаменимым элементом этого материала является кремний. Чугунные сплавы используются при изготовлении различной продукции с утилитарными функциями, к примеру, крышки канализационных люков, арматура трубопроводов, двигательные блоки цилиндров. Грамотно отлитое изделие обладает улучшенными механическими характеристиками.

    Медные сплавы.

    Эта категория сплавов представлена различными подвидами латуни, т.е. материалами на основе меди с включением от 5 до 45% цинка. Если к латуни добавляется от 5 до 20% цинка, ее называют красной (томпаком), а при концентрации цинка в пределах 20-36%, сплав получает название желтая латунь (альфа-латунь).

    Данная разновидность широко востребована при изготовлении мелких деталей, которые нуждаются в особой обрабатываемости и точности.

    Кроме того, для промышленных целей используют сплавы меди с добавлением алюминия, кремния и олова или бериллия.

    К примеру, фосфористая и кремнистая бронза (сплав медный с добавлением кремнием) имеет отличные прочностные характеристики и используются при производстве мембран и пружин.

    Свинцовые сплавы.

    Незаменимые материалы для процесса пайки. В обычном припое содержится 1 часть свинца и 2 части олова. Металлический сплав востребован для пайки электропроводов и составляющих трубопроводов.

    На основе сурьмяно-свинцовых сплавов изготавливают оболочки телефонных кабелей и пластины аккумулятора. Сплавы, использующие кадмий, олово и висмут, обладают точкой плавления, которая намного ниже показателя кипения жидкости (70°C). Из-за этой особенности их применяют при производстве клапанов противопожарного оборудования спринклерных систем.

    Сплав пьютер, незаменим для изготовления декоративной кухонной утвари и ювелирных изделий, состоит на 85-90% из олова. Оставшаяся часть состава – свинец. Также свинец добавляют при разработке так называемых баббитов, которые являются подшипниковыми сплавами. В составе свинцовых сплавов также присутствует мышьяк, олово и сурьма.

    Легкие сплавы.

    В машиностроении востребованы легкие сплавы с улучшенными прочностными свойствами, устойчивостью к высоким температурам и механическим воздействиям. В качестве исходного сырья для изготовления материала используют бериллий, магний, титан и алюминий. Не все сплавы из магния и алюминия подходят для эксплуатации в высокотемпературной и агрессивной среде.

    Алюминиевые сплавы.

    В эту категорию входят литейные сплавы (алюминий и кремний), для литья под высоким давлением (магний и алюминий), и сплавы интенсивного закаливания высокой прочности на основе алюминия и меди.

    Основным преимуществом алюминиевых сплавов является их невысокая стоимость и прочность при невысоких температурах, а также легкость обработки. Заготовку достаточно просто ковать, штамповать или использовать для волочения, экструдирования и глубокой вытяжки.

    Материал легко поддаются сварке и обрабатывается при помощи металлорежущего оборудования. Эксплуатационные характеристики алюминиевых сплавов теряются при повышении температуры до 175°C. Но за счет формирования оксидной пленки на поверхности, они не боятся коррозийных процессов при нахождении в различных агрессивных условиях.

    Сплав не плохо проводит электрическую энергию и тепло, характеризуется усиленными отражательными свойствами, немагнитностью и безвредностью для здоровья человека при взаимодействии с продуктами питания (изделия из алюминия не подвергаются появлению ржавчины, не имеют какого-либо цвета и вкуса). Кроме того, сплавы алюминия защищены от взрыва, т.к. они не образуют искр и могут подавлять энергию ударов.

    За счет перечисленных особенностей алюминиевые сплавы широко применяются в автомобилестроении, вагоно- и самолетостроении, в строительстве, для монтажа линий электропередач высокого напряжения и в пищевой промышленности. Наличие незначительного количества железа в составе сплавов повышает запас прочности при высокотемпературном воздействии, но негативно сказывается на устойчивости к коррозии и пластичности при комнатной температуре.

    Магниевые сплавы.

    Данный тип сплавов отличается небольшим весом и прочностью, а еще улучшенными литейными свойствами. Обрабатывать материал достаточно легко методом резания. В связи с этим, магниевые сплавы нашли применение в ракето- и авиастроительной сферах, где их используют для производства двигателей, колес, корпусов, топливных баков и прочих комплектующих.

    Отдельные разновидности сплавов характеризуются повышенным коэффициентом вязкостного демпфирования, из-за этих свойств их применяют при производстве движущихся элементов средств транспортных и составляющих конструкций, которые используются в условиях высоких вибраций.

    Из недостатков магниевых сплавов выделяют мягкость, неустойчивость к износу и недостаточную пластичность. Однако заготовку легко формировать путем термической обработки. Кроме того, сплавы магния подходят для обработки газовой, электродуговой и контактной сварки. Для качественной защиты сплавов от коррозии их покрывают специальной оболочкой.

    Титановые сплавы.

    По эксплуатационным характеристикам титановые сплавы в разы лучше магниевых и алюминиевых, в области прочности и степени упругости. При увеличенной плотности они характеризуются особой стойкостью к механическим воздействиям, уступая только бериллиевым сплавам.

    В составе титановых сплавов присутствует минимальная концентрация азота, углерода и кислорода, учитывая это они достаточно пластичны. За счет невысокой электрической проводимости и низкого коэффициента проводимости тепла, сплавы титана устойчивы к износу и истиранию, да и прочность их гораздо выше, чем у других из группы магниевых сплавов.

    Ползучесть отдельных сортов при среднем напряжении достигает 90 МПа, оставаясь на этом уровне при нагреве до 600°C, что намного выше предельной отметки у магниевых и алюминиевых сплавов. Сохраняют ковкость сплавы с титаном до температуры 1150°С, поэтому для их обработки разрешено использование электродуговой сварки с инертным газом или точечной и шовной сварки.

    Обрабатывать материал с помощью технологии резания неоправданно, что объясняется быстрым схватыванием режущего приспособления. Плавку сплавов титана выполняют в вакуумных условиях или управляемой атмосфере для исключения проблемы выброса врезных примесей кислорода и азота в среду окружающую.

    Титановые сплавы, как известно широко применяются в космической и авиационной промышленности. На их основе производятся различные механизмы и детали, которые эксплуатируются в температурных пределах от 150 до 430°C. Также из титана изготовляются составляющие специализированного химического оборудования.

    Из титано-ванадиевых сплавов разработана уникальная легкая броня для техники и кабин летчиков в боевых самолетах. А для изготовления реактивных двигателей и корпусов летательных аппаратов основным материалом является сплав алюминия, титана и ванадия.

    Бериллиевые сплавы.

    Имея прекрасную пластичность, бериллиевый сплав превосходит другие металлические сплавы по удельной прочности. Для его производства используется принцип добавления хрупких зерен бериллия в мягкую пластичную основу, например, в разогретое серебро.

    Являясь материалом с низкой плотностью, бериллиевый сплав активно применяется при разработке систем наведения ракет. Модуль его упругости выше, чем у стали или бериллиевой бронзы, что позволяет использовать материал для производства пружин и контактов в электрических схемах.

    В чистом виде сплав применяется в качестве замедлителя и отражателя нейтронов в ядерных реакторах. За счет возможности формирования защитной оксидной пленки, он сохраняет свои эксплуатационные показатели при воздействии высоких температур.

    Основная сложность при обработке сплава связана с его токсичностью. Пары от разогретого бериллия способствуют развитию опасных проблем со здоровьем, включая заболевания органов дыхания и дерматит.

    Металлические изделия на основе различных сплавов вы можете купить через наш сайт. Промышленная компания «Кварто» включает большое количество российских поставщиков металлопродукции из разных регионов. На складах нашего предприятия в Московской области хранится цветной и нержавеющий прокат, продукция из специализированных сплавов и сталей, а также уникальное сырье металлургической промышленности.

    Кроме того, мы занимаемся резкой, литьем металла на основе предоставленных заказчиком чертежей и документации. В процессе производства предусматривается строгий контроль с применением ультразвукового и химического оборудования.

    бронза | сплав | Britannica

    Бронза , сплав, традиционно состоящий из меди и олова. Бронза представляет исключительный исторический интерес и до сих пор находит широкое применение. Он был изготовлен до 3000 г. до н.э., хотя его использование в артефактах стало обычным явлением гораздо позже. Пропорции меди и олова широко варьировались (от 67 до 95 процентов меди в сохранившихся артефактах), но к средневековью в Европе было известно, что определенные пропорции обладали определенными свойствами. Сплав, описанный в греческой рукописи XI века из библиотеки Св.Mark’s, Venice, приводит соотношение одного фунта меди к двум унциям олова (8 к 1), примерно такое же, как в более поздние времена для изготовления бронзы. Некоторые современные бронзы вообще не содержат олова, заменяя его другими металлами, такими как алюминий, марганец и даже цинк.

    Памятник бронзовому льву на площади Бургплац в Брауншвейге, Германия. Х. Краузе-Виллемберг / ZEFA

    Подробнее по этой теме

    Обработка меди: История

    В этот период впервые появилась бронза.Самый старый известный образец этого материала — бронзовый стержень, найденный в пирамиде в Майдуме (Медум), …

    Бронза тверже меди в результате легирования этого металла оловом или другими металлами. Бронза также более плавкая (то есть легче плавится), и, следовательно, ее легче лить. Он также тверже чистого железа и гораздо более устойчив к коррозии. Замена бронзы железом в инструментах и ​​оружии примерно с 1000 г. до н.э. была результатом изобилия железа по сравнению с медью и оловом, а не каких-либо неотъемлемых преимуществ железа.

    Колокольный металл, характеризующийся звучным звуком при ударе, представляет собой бронзу с высоким содержанием олова — 20–25 процентов. Скульптурная бронза с содержанием олова менее 10 процентов и примесью цинка и свинца технически представляет собой латунь. Бронза имеет повышенную твердость и прочность за счет добавления небольшого количества фосфора; фосфорная бронза может содержать 1 или 2 процента фосфора в слитке и только следы после литья, но, тем не менее, ее прочность повышается для таких применений, как плунжеры насосов, клапаны и втулки.В машиностроении также используются марганцевые бронзы, в которых олова может быть мало или совсем не быть, но есть значительные количества цинка и до 4,5% марганца. Алюминиевые бронзы, содержащие до 16 процентов алюминия и небольшое количество других металлов, таких как железо или никель, особенно прочны и устойчивы к коррозии; из них отливают или обрабатывают трубопроводную арматуру, насосы, шестерни, гребные винты судов и лопасти турбин.

    Помимо традиционного использования в оружии и инструментах, бронза также широко использовалась в чеканке монет; большинство «медных» монет на самом деле бронзовые, обычно с 4 процентами олова и 1 процентом цинка.

    Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня .

    Что такое легированный металл? — A Plus Topper

    Что такое легированный металл?

    1. Сплав представляет собой смесь двух или более элементов с определенным фиксированным составом, в котором основным компонентом должен быть металл .
    2. В процессе изготовления сплавов в расплавленный металл добавляются один или несколько посторонних элементов. Таким образом, позиции некоторых атомов металла заменяются атомами постороннего металла, которые могут быть больше или меньше.
    3. Эти посторонних атомов разного размера нарушают упорядоченное расположение металлов.Таким образом улучшаются свойства чистого металла.
    4. Сплавы прочнее, тверже, устойчивее к коррозии, имеют лучшую отделку и более блестящие, чем их чистый металл.
    5. Большинство сплавов представляют собой смесь металлов. Некоторые сплавы могут содержать смесь металла и неметалла.
      Пример:
      (a) Латунь представляет собой смесь меди и цинка.
      (b) Сталь представляет собой смесь железа и углерода.
      (c) Нержавеющая сталь представляет собой смесь железа, углерода и хрома.
    6. Изменяя процентный состав металлов, можно изменять свойства получаемого сплава.

    Зачем производятся сплавы?

    Цели производства сплавов:

    Три цели изготовления сплава:
    (a) Повышение прочности и твердости чистого металла
    (b) Повышение коррозионной стойкости чистого металла
    ( в) Для улучшения внешнего вида чистого металла

    1. Для повышения прочности и твердости чистого металла.
      (a) Во время легирования небольшое количество атомов другого элемента добавляется к расплавленному чистому металлу.Когда сплав становится твердым, позиции одного атома чистого металла заменяются атомами другого элемента других размеров.
      (b) Присутствие этих посторонних атомов разного размера нарушает упорядоченное расположение атомов в чистом металле.
      (c) Это уменьшает скольжение слоев атомов друг по другу и делает сплавы более твердыми и прочными, чем чистые металлы.
      (d) Например, когда атомы углерода добавляются к железу для образования стали, атомы углерода, размер которых меньше, чем атомы железа, нарушают упорядоченное расположение атомов железа, что затрудняет скольжение слоев атомов друг по другу.Это делает сталь тверже чистого железа.
    2. Для повышения коррозионной стойкости чистого металла
      (a) Большая часть металла вызывает коррозию при контакте с воздухом. Это потому, что они реагируют с кислородом и водяным паром в воздухе.
      (b) Легирование может предотвратить коррозию металлов. Это связано с тем, что легирование помогает предотвратить образование оксидного слоя на поверхности металла.
      (c) Например, углерод, хром и никель добавляют в железо для получения нержавеющей стали.Столовые приборы из нержавеющей стали не подвержены коррозии.
    3. Для улучшения внешнего вида чистого металла
      (a) Металлы имеют блестящую поверхность. Однако образование матового оксида металла на поверхности металла приводит к тому, что он быстро теряет свой блеск.
      (b) Легирование помогает сохранить блестящую поверхность металла, поскольку предотвращает образование оксида металла.
      (c) Например, в олово добавлены атомы сурьмы и меди, в результате чего олово имеет более блестящую поверхность, чем олово.

    Люди также спрашивают

    Список сплавов, их состав и использование

    Состав, свойства и использование сплавов:

    1. Сегодня многие сплавы были открыты и улучшаются путем изменения их процентного содержания сочинение.
    2. Использование каждого типа сплавов зависит от свойств сплава.
    3. В таблице показаны состав, свойства и применение некоторых сплавов.
    Сплав Состав Свойства Применение
    Бронза 80% меди, 20% олова Твердый, прочный, не подвержен коррозии, блестящая поверхность Медали, статуи, памятники , художественные материалы
    Латунь 70% меди, 30% цинка Тверже меди, блестящая поверхность Музыкальные инструменты, посуда, дверные ручки, гильзы для пуль, декоративные украшения, электрические детали.
    Медно-никель 75% меди, 25% никеля Красивая поверхность, блестящая, твердая, не подверженная коррозии Монета
    Сталь 99% железа, 1% углерода Твердая, прочный Здания, мосты, кузова вагонов, железнодорожные пути

    Нержавеющая сталь

    74% железа, 8% углерода, 18% хрома Блестящий, прочный, не ржавеет Столовые приборы, раковины , трубы, хирургические инструменты
    Дуралюминий 93% алюминия, 3% меди, 3% магния, 1% марганца Легкие, прочные Кузов самолетов, сверхскоростных поездов, гоночных велосипедов
    Pewter 96% олово, 3% медь, 1% сурьма Блестящий, прочный, не коррозирует Предметы искусства, сувениры
    Припой 50% олово, 50% свинец Твердый, блестящий, низкая температура плавления 900 99 Припой для электропроводки и металла
    Золото 9 карат 37.5% золота, 51,5% меди, 11% серебра Блестящий, прочный, не коррозирует Ювелирные изделия

    Сплав тверже, чем эксперимент с чистым металлом

    Цель: Исследовать, тверже ли сплав чем его чистый металл.
    Постановка задачи: Сплав тверже чистого металла?
    Гипотеза: Бронза тверже меди.
    Переменные:
    (a) Управляемая переменная: различные типы материалов (медь и бронза)
    (b) Отвечающая переменная: диаметр вмятины
    (c) Контролируемые переменные: диаметр стального шарикоподшипника, высота груза, масса груза
    Оперативное определение: Если диаметр вмятины меньше, значит материал тверже.
    Материалы: Блок медный, блок бронзовый, целлофановая лента.
    Аппарат: Ретортная стойка и зажимы, вес 1 кг, линейка для метра, стальной шарикоподшипник, резьба.
    Процедура:

    1. Стальной шарикоподшипник приклеивается к медному блоку с помощью целлофановой ленты.
    2. Гирю весом 1 кг подвешивают на высоте 50 см над медным блоком, как показано на рисунке.
    3. Груз может падать на шарикоподшипник.
    4. Измеряется диаметр вмятины, оставленной шарикоподшипником на медном блоке.
    5. Шаги с 1 по 4 повторяются дважды на других частях медного блока, чтобы получить среднее значение диаметра образовавшихся вмятин.
    6. Шаги с 1 по 5 повторяются с использованием бронзового блока для замены медного блока, при этом другие факторы остаются неизменными.
    7. Показания занесены в таблицу ниже.

    Результаты:

    Металлический блок Диаметр вмятины (мм)
    1 2 3 4 9 Среднее значение
    Медь 2.9 2,8 2,9 2,87
    Бронза 2,1 2,2 2,2 2,17

    Обсуждение:

    1. Чем меньше диаметр вмятины, тем тверже и прочнее материал.
    2. Средний диаметр вмятин на поверхности медного блока больше, чем у бронзового блока.
    3. Судя по результатам, бронза тверже меди.

    Заключение:
    Гипотеза принята.
    Оперативное определение твердости в этом эксперименте — это мера вмятины, образовавшейся на материале, когда груз весом 1 кг с высоты 50 см падает на шарикоподшипник, прикрепленный к материалу.
    Чем меньше диаметр вмятины, тем тверже материал.

    Железо ржавеет быстрее, чем сталь. Эксперимент

    Цель: Исследовать, ржавеет ли железо быстрее, чем сталь, а сталь ржавеет быстрее, чем нержавеющая сталь.
    Постановка проблемы: Железо ржавеет быстрее стали? Сталь ржавеет быстрее, чем нержавеющая сталь?
    Гипотеза: Железо ржавеет быстрее, чем сталь, а сталь ржавеет быстрее, чем нержавеющая сталь.
    Переменные:
    (a) Управляемая переменная: разные типы гвоздей
    (b) Реагирующая переменная: интенсивность и количество синего цвета
    (c) Контролируемые переменные: размер гвоздей, концентрация используемых растворов, продолжительность образования ржавчины
    Эксплуатационное определение: Чем интенсивнее образуется синий цвет, тем выше скорость ржавления.
    Материалы: Железный гвоздь, стальной гвоздь, гвоздь из нержавеющей стали, раствор желе, раствор гексацианоферрата (III) калия, вода, наждачная бумага
    .
    Аппарат: Пробирки, штатив для пробирок.
    Порядок действий:

    1. Гвозди затирают наждачной бумагой для удаления ржавчины с поверхностей ногтей.
    2. Железный гвоздь помещается в пробирку A, стальной гвоздь в пробирку B и гвоздь из нержавеющей стали в пробирку C.
    3. Готовится 5% раствор желе, добавляя 5 г желе в 100 см 3 кипящая вода.Затем к раствору желе добавляют несколько капель раствора гексацианоферрата (III) калия.
    4. Раствор горячего желе наливается в три пробирки до тех пор, пока все гвозди не будут полностью погружены.
    5. Пробирки помещают в штатив для пробирок и оставляют на три дня. Наблюдается интенсивность синего цвета.
    6. Все наблюдения занесены в таблицу ниже.

    Наблюдения:

    Пробирка Интенсивность синего цвета Вывод
    A Очень высокая Ржавление происходит очень быстро.
    B Низкая Ржавчина происходит медленно.
    C Нет Ржавчины не происходит.

    Обсуждение:

    1. Когда железо ржавеет, каждый атом железа теряет два электрона, образуя ион железа (ll), Fe 2+ .
      Fe (s) → Fe 2+ (водн.) + 2e (водн.)
    2. Раствор гексацианоферрата калия (lll) добавляют к раствору желе в качестве индикатора для обнаружения ионов железа (ll).
    3. При наличии иона железа (II) раствор гексацианоферрата (III) калия образует темно-синюю окраску.
    4. Чем выше интенсивность синего цвета, тем выше скорость ржавления.
    5. Затвердевший раствор желе используется для улавливания и четкого закрепления синей окраски. Это связано с тем, что в твердых телах диффузия происходит медленнее всего.
    6. По наблюдениям, железо ржавеет быстрее стали. Нержавеющая сталь не ржавеет.
    7. Гвоздь из нержавеющей стали не ржавеет.Это потому, что этот гвоздь представляет собой сплав железа с углеродом, хромом и никелем.
    8. Стальной гвоздь медленно ржавеет. Наличие атомов углерода сделает сталь прочнее железа, но не предотвратит ее ржавчину.
    9. Ржавчина железа является примером коррозии. Когда происходит коррозия, металл теряет электроны, образуя ион металла.

    Заключение:
    Железо ржавеет быстрее, чем сталь, сталь ржавеет быстрее, чем нержавеющая сталь. Гипотеза принята.
    В этом эксперименте операционным определением ржавчины является образование темно-синего цвета при погружении различных гвоздей в раствор желе, содержащий раствор гексацианоферрата (III) калия.
    Чем больше образуется темно-синий цвет, тем выше скорость ржавления.

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.