fallback-image

Бронза: склад сплаву, властивості, марки, застосування

Своєю високою популярністю бронза зобов’язана не тільки своїм декоративним характеристиками, але і цілого ряду інших властивостей. Між тим мало хто з тих, хто використовує даний метал, можуть назвати складу бронзи, адже саме він визначає характеристики цього мідного сплаву.

Бронза ливарна БрОЗЦ8С4Н1 в чушках використовується для виробництва антифрикційних деталей

Основні легуючі добавки

Бронза – це кольоровий сплав на основі міді, що визначає більшу частину його характеристик. Виробляти і використовувати бронзу для виробів різного призначення чоловік почав ще з давніх часів, про що свідчать результати археологічних розкопок. Спочатку використовувалася бронза, склад якої був збагачений оловом. До сплавів даного типу відноситься, зокрема, так звана дзвонова бронза (з неї протягом багатьох століть відливали дзвони).

Крім бронз, які містять у своєму складі олово, сьогодні активно використовуються і сплави міді, в яких даного хімічного елемента немає. Замість олова в якості основної легуючої добавки в таких мідних сплавах застосовуються:

  1. берилій, який надає бронзі підвищену міцність;
  2. кремній і цинк – елементи, завдяки яким поверхня бронзового вироби стає дуже стійкою до стирання і поліпшується плинність бронзи, що особливо важливо для виконання ливарних операцій;
  3. свинець, що надає бронзі стійкість до корозії;
  4. алюміній, наділяє бронзу гідними антифрикційними властивостями і високою стійкістю до корозії.

На запитання ж про те, якою метал обов’язково присутня в будь бронзі, можна відповісти однозначно: це мідь.

Хімічний склад різних марок бронзи (натисніть для збільшення)

Крім поділу за хімічним складом, існує класифікація бронзових сплавів з технології обробки:

  • деформуються (використовуються для виробництва виробів, які обробляють методом пластичної деформації);
  • ливарні (вироби з них виготовляють методом лиття).

Сучасна промисловість випускає безліч марок бронзи, що відрізняються своїм хімічним складом і, відповідно, характеристиками та сферою застосування. Багато досвідчені майстри навіть за кольором бронзи можуть визначити, до якого типу вона відноситься. Однак далеко не всі це вміють. Самим вірним і найбільш простим способом одержання інформації про те, що міститься у складі бронзи певної марки і до якого типу вона належить, є розшифровка маркування, яка включає в себе як літерні та цифрові позначення.

Струни для гітари: зліва із звичайної олов’яної бронзи (20% олова), справа з фосфорної (7,7% олова, 0,3% фосфору)

Всі марки бронзових сплавів, що випускаються сучасними підприємствами в суворій відповідності з вимогами нормативних документів (Гостів), наведені в спеціальних таблицях, з яких можна отримати інформацію не тільки про хімічний склад сплаву певної марки, але і про сфери його застосування і характеристики. Втім, навіть не користуючись такими таблицями можна визначити тип сплаву та його хімічний склад, якщо знати, за яким принципом формується його позначення.

Механічні властивості і застосування олов’яних бронз (до — лиття в кокіль, п — лиття в піщану форму)

Зрозуміти, що перед вами бронза, сплав міді, можна по перших буквах «Бр», присутнім у маркуванні. Після них ставляться літери, з яких можна дізнатися, які ще метали, крім міді, що містяться в хімічному складі даного сплаву. Нормативним документом встановлено наступні правила позначення хімічних елементів, присутніх у складі бронзи:

Позначення добавок у складі бронзи

Що характерно, у маркуванні бронзи будь-якої марки не вказується кількість міді, що міститься в її хімічному складі. При цьому цифри, присутні в позначенні вказують на кількісний вміст (в цілих частках відсотка) інших елементів. Відповідно, кількість міді, що міститься в бронзі певної марки, вираховується як різниця між 100% всього складу і кількістю добавок. Наприклад, у бронзі марки Бр АЖ 9-4, міститься 9% заліза і 4% алюмінію, інші 87% становить мідь.

Бронзовий металопрокат випускається у вигляді стрічки, дроту, труб, втулок, плит та прутків

Кількість чистої міді, що міститься у складі бронзи, впливає не тільки на технологічні і експлуатаційні характеристики виробу, але і на колір його поверхні. Так, вироби з найбільш поширених марок бронзових сплавів, у складі яких близько 85% міді, що відрізняються золотистим кольором. Якщо кількість міді зменшити до 50%, то на виході може вийти біла бронза, дуже схожа за своїм кольором на срібло. При бажанні може бути отримана сіра і навіть чорна бронза – такого результату можна добитися, якщо зменшити кількість міді у складі сплаву до 35% і нижче.

Багато старі бронзові вироби, поверхня яких має практично чорний колір, придбали його не з-за використання для їх виробництва сплаву певного складу, а в результаті впливу часу і різних зовнішніх факторів (пожежі, тривале перебування в сирій землі та ін). У давнину просто не могло існувати технологій виробництва бронзи, склад якої доповнюють рідкоземельні метали, надають їй насичений чорний колір.

Марки і сфери їх застосування

Природно, що різні хімічні елементи складу будь-бронзи вводять не безцільно, а для того, щоб поліпшити її властивості. Так, вміст у бронзі такого металу, як олово, впливає на її пластичність. Чим більше у складі бронзи міститься даного металу, тим більше твердим і, відповідно, більш крихким стає сплав. Однак значний вплив на твердість і міцність бронзи має такий хімічний елемент, як берилій. Деякі марки бронзових сплавів, що містять у своєму хімічному складі берилій, перевершують за своїми характеристиками міцності високоякісні стали. Якщо піддати бериллиевую бронзу процедури загартування, то вона разом з високою міцністю набуває пружність, що дозволяє виготовляти з такого матеріалу пружини, ресори і мембрани різного призначення.

Властивості і застосування берилієвих бронз (натисніть для збільшення)

З бронзових сплавів, хімічний склад яких збагачений алюмінієм, виробляють вироби, які повинні поєднувати досить високу міцність з винятковою корозійною стійкістю. Завдяки характеристикам бронзових сплавів даного типу вироби з них успішно експлуатуються в самих несприятливих умовах (підвищена вологість, вплив морської води та ін). У тих випадках, коли з бронзи необхідно виготовити виріб, яке в процесі експлуатації буде піддаватися значним ударним і фрикційним навантаженням, краще застосовувати сплави, що містять у своєму хімічному складі свинець. З такої бронзи, зокрема, виготовляються підшипники, які використовуються в механізмах різного призначення.

Особливості безоловянных алюмінієвих бронз

Бронзи, у складі яких, крім міді, що міститься кремній і цинк, відрізняються підвищеною плинністю в розплавленому стані, тому їх використовують переважно для виробництва складних деталей методом лиття. Відмітною властивістю бронз даного типу є те, що при механічному впливі на вироби, які з них виготовлені, не утворюються іскри. Така якість дуже важливо в багатьох випадках.

Відносно новим видом бронз, які були розроблені в зв’язку з розвитком нафтовидобувної промисловості, є мідні сплави, склад яких збагачений алюмінієм і нікелем. Такі бронзи, що відрізняються винятковою корозійною стійкістю, часто називають морськими, тому що вироби з них здатні зберігати всі свої початкові характеристики навіть після тривалої експлуатації у солоній морській воді. Отримати такі сплави, які активно використовуються для виробництва елементів нафтових платформ, які встановлюються на морських і океанських шельфах, вдалося завдяки розвитку металургійної промисловості.

Велика частина марок бронзових сплавів не магнитится, що дає можливість успішно використовувати їх для виробництва виробів електротехнічного призначення.

Як виробляють бронзу

За тривалий період існування технології виробництва бронзи змінилися тільки інструменти і обладнання, а суть залишилася колишньою. Як і в давні часи, в якості сировини для отримання цього мідного сплаву може виступати шихта або бронзові відходи, а флюсом, який запобігає занадто інтенсивне окислення металу в розплавленому стані, є деревне вугілля.

Ця установка відцентрового лиття дозволять виробляти бронзові заготовки вагою до 50 кг

Сам процес плавки, в результаті якої і отримують бронзу, виконується в наступній послідовності.

  • Тигель з вихідною сировиною поміщають у піч, попередньо розігріту до необхідної температури.
  • Щоб метал після розплавлення сильно не окислявся, до нього додають подрібнений деревне вугілля – флюс.
  • Після того як метал повністю розплавиться і добре прогріється, в його склад вводять фосфористу мідь, відіграє роль кислотного каталізатора.
  • Після деякої витримки в прогрітому стані в розплавлений метал додають легуючі і сполучні елементи (лігатури), після чого отриманий сплав ретельно перемішується.
  • Перед розливанням розплавленого металу в нього знову додають фосфористу мідь, яка в даному випадку необхідна для зниження активності окислювальних процесів.

На всіх етапах виробництва потрібно дуже ретельно стежити за дотриманням правильного температурного режиму в печі і самому сплаві. Слід також контролювати кількість легуючих і сполучних компонентів, що додаються в розплавлений метал.

Природне і штучне патинування

Багато хто напевно задавалися питанням про те, чому старі бронзові вироби виглядають не як звичайна, а як зелено-біла бронза. Такий колір з’являється з-за утворення плівки, яка називається патина. Фактором, який впливає на процес утворення такої плівки і інтенсивність його протікання, є взаємодія поверхні бронзового вироби з навколишнім повітрям і що містяться в ньому компонентами (вихлопні гази, дим, водні пари та ін).

Патина, яка може бути оксидного або карбонатного походження, являє собою захисну плівку. Її наявність робить вигляд виробу більш благородним (досить поглянути на фото старих бронзових предметів, щоб зрозуміти це).

Цукорниця з патинованої бронзи

На сьогоднішній день розроблені технології, які дозволяють не тільки знімати з поверхні бронзового вироби шар патини, але і виконувати штучне патинування, щоб надати бронзовому предмету деяку вінтажність. Виконують таке патинування з допомогою препаратів, що містять у своєму складі сірку. Після їх нанесення на поверхню виробу його нагрівають до певної температури.

Крім штучної патини, поверхню бронзових виробів може покриватися шаром лаку, позолоти, хрому або нікелю.

Схожі записи

Зварна балка — виробництво і технологія зварювання

Зварна балка — виробництво і технологія зварювання

Різці для токарного верстата по металу – класифікація, види, призначення

Різці для токарного верстата по металу – класифікація, види, призначення

Якими характеристиками володіє дюралюміній, і де застосовується цей матеріал

Якими характеристиками володіє дюралюміній, і де застосовується цей матеріал

Зварювальні роботи для металоконструкцій: опис видів зварювання і середня вартість

Зварювальні роботи для металоконструкцій: опис видів зварювання і середня вартість