У сучасній промисловості існує велика кількість різних сплавів чорних і кольорових металів. Одним з найдавніших і відомих є бронза - сплав, в якому головним компонентом є мідь. За історичними фактами відома ціла епоха, так званий бронзовий вік, в якому виготовлення відповідного мідного сплаву було основою металургійної промисловості. Цей період починався приблизно з кінця IV тисячоліття до н. е., коли значно покращилася обробка міді та олова, і тривав до XII століття до н. е.
Основні властивості бронзових сплавів
Фізичні властивості можуть сильно змінюватися в залежності від легуючих компонентів, але тим не менш можна виділити основні загальні властивості матеріалу:
- Щільність бронзи становить від 7800-8700 кг / м3.
- Хороша зносостійкість, низький коефіцієнт тертя, опір крихкому руйнуванню при дуже низьких температурах (до 250 ° С).
- Температура плавлення 940-1140 ° С.
- Легко піддається пайку і зварюванні.
Кількість чистої міді в складі сплаву, крім фізико-хімічних властивостей, впливає на колір. так,
золотистий колір мають вироби з процентним вмістом міді близько 85%. При зменшенні відсотка міді до 50% може вийти білий колір, дуже схожий на срібло, а при зниженні до 35% і менше - чорний.
Виготовлення бронзи відбувається за допомогою виплавки: вихідна сировина поміщається в горн або індукційну піч, де воно розплавляється з подальшим його перемішуванням і розливанням в необхідні форми.
Види бронзи і їх застосування
З розвитком металургії і відкриттям різних видів металів, з'явилася велика кількість бронз, але основним металом у формулі є мідь. Залежно від того, які компоненти входять до складу, змінюються і властивості матеріалу.
Знання цих особливостей дозволяє застосовувати бронзові сплави в різних видах промисловості в залежності від пропонованих до матеріалу вимог. Бронзу часто випускають у вигляді прокатних труб, дроту і листів. Використовується метал у виробництві підшипників, втулок, ресор та інших деталей, що піддаються впливу високого тиску і зносу. Високі антикорозійні властивості дозволяють застосовувати даний матеріал також в умовах агресивного зовнішнього середовища і при роботі з різною хімією. Крім цього, застосування бронзи поширене в художніх куванні і лиття, з неї роблять різні скульптури, пам'ятники і прикраси.
олов'яне
Сплав міді і олова називається олов'яним. Ці бронзи застосовувалися в бронзовому столітті, дійшли до наших днів і є найбільш вживаними в промисловості. З цього виду сплаву часто відливалися різні дзвони, в зв'язку з чим даний матеріал іноді називається дзвонярській бронзою.
Олов'янистими матеріал майже не піддається механічній обробці, тому вироби з нього створюються виключно литтям; має високу твердість і міцність, а також антикорозійні властивості. Стандартний сплав міді та олова характеризується кількісним співвідношенням 80:20, але може доповнюватися деякими металами для зміни властивостей:
- Додавання цинку (менше 10%) дозволяє підвищити антикорозійну стійкість. Використовується для створення деталей, яким потрібно часто контактувати з водою і іншими окислювачами.
- Свинець і фосфор підвищують антифрикційні властивості. Крім того, сплав з додаванням цих металів простіше піддається обробці.
Іноді наявність олова в виробі неприпустимо і його замінюють іншими металами, що дозволяють досягти необхідних характеристик, наприклад, свинець, кремній, цинк, берилій або алюміній. Така бронза називається безолов'яні, або спеціальної.
свинцева
Основний легуючий компонент - свинець, зміст якого може досягати 30%. Матеріал має хороші антифрикційні властивості і високу теплопровідність, може витримувати тиск до 30 мПа, тому застосовується для виготовлення підшипників, що піддаються високому тиску.
Кремніецінковая
Даний сплав складається з 97% міді, 1.1% олова, 0.05% кремнію і цинку. Є досить пластичним і текучим, що дозволяє застосовувати його як матеріал у виробах складної форми. Має гарний опір при стисненні, має антифрикційними властивостями і пружністю. Чи не іскрить при обробці, добре чинить опір низьких температур, часто містить добавки нікелю і марганцю.
берилієва
Берилієвий сплав є найтвердішим з усіх існуючих видів бронз. Володіє високими антикорозійними властивостями, не іскрить при обробці, не магнітиться. У процесі загартування набуває хорошу деформованість і пружність.
алюмінієва
Склад бронзи у відсотках виглядає як 95% міді і 5% алюмінію. Сплав дуже добре чинить опір агресивних середовищ, жароміцний, але має низькі антикорозійні властивості і дає сильну усадку.
Сплав міді з цинком називається червоною бронзою - латунню, а з нікелем - мельхіором. Ці сполуки є окремими матеріалами, їх мала кількість може бути присутнім в будь-якому сплаві, але має бути меншою, ніж сума всіх інших компонентів.
маркування сплавів
Для того щоб визначити склад бронзи і її властивості, потрібно знати принцип формування його маркування. Маркування складається відповідно до ГОСТу, згідно з яким приймаються наступні позначення:
Спочатку ставляться букви Бр, що означає Бронза;- Потім в ряд йде перерахування легуючих компонентів: А - алюміній, О - олово, Н - нікель, Ц - цинк, Мц - марганець і так далі;
- Після кожної літери вказана цифра, яка показують відсоток вмісту домішки в сплаві;
- Кількість міді в сплаві нічого не прописується, а вирахувати його можна за вказаною складу бронзи як різниця у відсотках між 100% від всього складу та сумою всіх добавок.
Наприклад, марка БрО3Ц7С5Н1 говорить про те, що це бронза, в складі якої 3% олова, 7% цинку, 5% свинцю і 1% нікелю. Решта 84% складу припадають на мідь.
Знання принципів маркування сплаву дозволить визначати його склад і властивості, що допоможе не помилитися з вибором потрібного матеріалу.