Властивості бронзи: колір, щільність, питома вага, маркування, марки

Саме властивості бронзи визначають популярність цього добре відомого матеріалу, не знижується вже на протязі декількох тисячоліть. В результаті активного розвитку металургійної галузі були розроблені різні марки даного сплаву, кожна з яких відрізняється своїми особливостями і сферами застосування.

Бронзовий пруток у формі кола (кругляк) служить сировиною для виробництва кріпильних елементів, підшипників та інших деталей двигунів

Типи бронзових сплавів

Про те, наскільки популярною була і залишається бронза, говорить і той факт, що цілий період в історії людства був названий бронзовим століттям. Вчені вважають, що саме слово «бронза» зобов’язане своїм походженням старої назви італійського міста Бріндізі, відомого своїми ливарними майстернями.

Спочатку бронзу отримували в процесі розплавлення і змішування таких металів, як мідь і олово. З неї часто відливали дзвони, тому вона отримала назву «дзвіниця». Вона також використовувалася для виготовлення зброї і знарядь праці, різного хатнього начиння, скульптурних композицій і предметів інтер’єру.

Статуетки з бронзових сплавів виготовляються по технології художнього лиття

На багатьох старовинних фото можна побачити інтер’єрні вироби з бронзи, які й зараз вражають своєю красою. З розвитком металургійної промисловості з’явилися і інші види бронзи, в які замість олова стали вводити алюміній, залізо, берилій, кремній, цинк, свинець, фосфор і ін

Зміна традиційного хімічного складу бронзи дозволило не тільки поліпшити її механічні властивості (твердість, міцність, зносостійкість і стійкість до впливу агресивних середовищ), але і змінити її колір. Так, колір поверхні бронзових виробів може змінюватись від червоного (якщо у бронзі міститься велика кількість міді) до сірого і навіть чорного. Зміна кольору даного сплаву при варіюванні його хімічного складу є дуже важливою його властивістю при виготовленні виробів декоративного призначення.

Колір бронзового прокату залежить від вмісту в ньому хімічних елементів

Багато плутають бронзу з латунню, хоча це зовсім інший мідний сплав з іншими властивостями, в хімічному складі якого, крім основного металу, є цинк. Хоча за кольором латунь можна сплутати з деякими марками бронзи, по багатьом з своїх характеристик це різні матеріали, тому і сфери їх застосування розрізняються.

Ще один поширений сплав міді, основним легуючим елементом якого є нікель, – це мельхіор. Поверхня виробів з нього відрізняється красивим сріблястим кольором. Мельхіор активно використовується для карбування монет і виготовлення столових приладів.

В залежності від того, міститься в бронзі олово чи ні, вона може ставитися до оловянному або безоловянному типу.

Якщо говорити про бронзах першого типу, то максимальна кількість олова в їх хімічному складі може доходити до 33%. Збільшення вмісту олова дещо знижує питома вага і щільність основного металу, але збільшує такі властивості підсумкового матеріалу, як твердість і міцність. Крім того, із збільшенням олова в складі бронзи колір виробів, які виготовлені з неї, стає світліше, що помітно навіть по фото. Крім олова, яке також знижує температуру плавлення готового сплаву, в хімічному складі такого металу можуть міститися і інші хімічні елементи – миш’як, свинець, цинк і ін

Хімічний склад олов’яних бронз

Якщо говорити про безоловянных бронзах, питома вага і щільність яких незначно відрізняються від аналогічних характеристик сплавів першого типу, то багатьом з своїх механічних властивостей вони можуть перевершувати не тільки олов’яні бронзи, але і деякі марки сталі. Природно, що і кольори виробів, виготовлених з таких сплавів, можуть серйозно відрізнятися.

Хімічний склад безоловянных бронз (натисніть для збільшення)

Теплопровідність і інші характеристики бронзи

Як вже говорилося вище, процентний вміст основного легуючого елемента в хімічному складі бронзи змінює не тільки колір, але і механічні властивості. При цьому щільність і питома вага, якщо порівнювати їх з аналогічними характеристиками матеріалів інших марок, змінюються незначно. Така закономірність актуальна не тільки для бронзи, але і для латуні, а також для інших мідних сплавів.

Якщо говорити про бронзах олов’яного типу, то така їх властивість, як пластичність, починає знижуватися в тому випадку, якщо процентний вміст олова в них перевищує 5%. Якщо ж вміст олова довести до 20%, то одночасно зі зниженням твердості збільшиться і крихкість такого матеріалу. Саме тому для виконання ливарних операцій та обробки металу методом пластичної деформації можна використовувати тільки ту бронзу, в якій міститься не більше 6% олова.

Фізичні властивості олов’яних бронз

В хімічний склад окремих марок бронзи водять цинк, зміст якого може доходити до 10%. Таке легування практично не змінює питома вага і щільність металу, а також не надає значного впливу на його механічні властивості, але здешевлює його вартість.

Щоб поліпшити таку властивість бронзи, як оброблюваність різанням (зокрема, полегшити процес ламання стружки), у неї вводять незначну кількість свинцю (до 5%). Фосфор, присутній у деяких марках бронзи, які і називаються фосфористыми, виступає в них в якості розкислювача.

Фізичні властивості кременистих, берилієвих і марганцевої бронз

Важливою властивістю бронзи, в якій міститься олово, є мінімальний коефіцієнт усадки. По більшості інших характеристик бронзи безоловянного типу перевершують олов’яні. Так, сплави, основним легуючим елементом в яких є алюміній, відрізняються поліпшеними механічними властивостями, а також більш стійкі до дії навіть дуже агресивних середовищ. Сплави, в яких мідь змішана з кремнієм і цинком, відрізняються високою плинністю в розплавленому стані, що визначило сферу їх застосування – виготовлення різних предметів методом лиття. Бронзи з вмістом берилію – це міцні і тверді матеріали, вироби з яких також відрізняються високою пружністю.

Фізичні характеристики алюмінієвих бронз

При змішуванні міді з легуючими добавками, що відбувається при створенні бронзи, знижується таку властивість основного металу, як теплопровідність. Зокрема, ті хімічні елементи, які використовуються при виготовленні бронзи, роблять її теплопровідність навіть нижче, ніж в іншого мідного сплаву – латуні. Виняток становлять лише ті марки бронз, в яких вміст міді дуже значно.

Така властивість більшості марок бронз, як невисока теплопровідність, дещо обмежує сферу їх застосування. З-за того, що вони не дуже добре відводять тепло, вироби з них не використовують у сильно навантажених вузлах тертя, з таких бронз не роблять зварювальні електроди, а також елементи механізмів, які повинні забезпечувати оперативний відведення тепла.

Сфери застосування і правила маркування

Різноманітність сфер застосування бронзи пояснюється її унікальними властивостями. Сучасний асортимент її марок дозволяє оптимально підбирати їх для вирішення тих чи інших технологічних завдань.

Сфери застосування олов’яних бронз

З бронзових сплавів різних марок виробляють елементи зубчастих, гвинтових і черв’ячних сполук, деталі, що піддаються в процесі експлуатації значного тертя, електротехнічні та сантехнічні вироби, різні мембрани, пружини, сполучні елементи. Крім того, з бронзи роблять корпусні деталі різного обладнання, її використовують в судно — та автомобілебудуванні і навіть в аерокосмічній промисловості. Здавна з бронзи виготовляли інтер’єрні композиції, скульптури, зараз її застосовують також при виробництві меблевої фурнітури, сантехніки і різних декоративних предметів.

Області застосування безоловянных ливарних бронз

Тільки дуже досвідчені фахівці здатні навіть по фото бронзового вироби визначити, з якої марки сплаву воно виготовлене. А вирішити таку задачу непрофесіоналам допомагає маркування, що складається з буквено-цифрового позначення. В ньому завжди присутні букви «К», які і свідчить про те, що перед вами саме бронза. Крім того, в маркуванні є й інші букви, кожна з яких позначає хімічний елемент, який входить до складу бронзового сплаву. При цьому відсотковий вміст міді в маркуванні не вказується, його можна визначити, якщо відняти від 100% (весь обсяг бронзи) сумарна кількість інших елементів.

Приклад маркування бронзового сплаву

Маркування бронзового сплаву, крім подробиць його хімічного складу, дозволяє визначити і основні властивості, якими він володіє. До таких властивостей, зокрема, відносяться щільність матеріалу, а також його питому вагу. Дана інформація має чисто практичне значення. Знаючи питому вагу, якими володіє певний бронзовий сплав, можна без особливої праці розрахувати точну вагу предмета, який з нього виготовлений.

Всі подібні відомості, як і точний хімічний склад бронзи різних марок, міститься в спеціальних таблицях.

Також може бути цікаво: