Из каких металлов состоит бронза

Из чего состоит бронза и где применяется?

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.

Бронза: состав сплава

Открытие её ознаменовало для человечества начало технической революции, и как любое великое изобретение, произошло оно случайно. Бронза тесно связана с медью и ее производством. Люди заметили, что медь, добытая из некоторых шахт, отличалась лучшими механическими и литейными свойствами. Изучив состав сплава, они поняли, что причиной этому было наличие в нем примесей олова. Так незаметно бронзовый век пришел на замену медному, открыв новые технологические перспективы развития перед человеком.

Бронзовые сплавы и их разновидности

По способу обработки бронзовые сплавы делятся:

• Деформируемая бронза. Для изготовления деталей из них применяют такие технологические операции как ковка, протяжка, резание, фрезерование.
• Литейная бронза. Детали из такого сплава производятся методами металлургии.

Исходя из химического состава бронза подразделяется:

• Оловянная. В своем составе она содержит от 3,5 до 7% олова. Сплав обладает повышенными значениями предела прочности (свыше 40 кг/мм2) и упругости после предварительной обработки давлением. Такая бронза имеет высокие литейные свойства. Усадка сплава составляет 1%, что сравнимо с аналогичным показателем литейных чугунов. Жидкотекучесть металла позволяет получать отливки с толщиной стенки 1 мм. Единственный недостаток, которым обладает сплав, — это образование микропористости во время кристаллизации отливки.
• Безоловянная. Сюда входят сплавы, химический состав которых не содержит дорогостоящего олова. Его заменяют более доступные металлы.

Маркировка происходит аналогично стали. Буквами указываются легирующие компоненты. Цифры, следующие за ними , показывают процент содержания этих элементов в составе. Количество меди определяется конечной разностью всех составляющих сплава. Например, шифровка Бр .АЖ 9-4 означает, что это бронза ( Бр .) с содержанием алюминия (буква «А») 9% и железа (буква «Ж») 4%.

Металлургия предлагает огромный выбор безоловянных бронз и выделяет следующие их разновидности:

• Алюминиевая бронза ( Бр .А5, Бр .АЖ 9-4) отличается наибольшей пластичностью среди всех видов бронзовых сплавов. Относительный коэффициент удлинения составляет 60%. Литейные свойства ниже, чем у оловянных бронз, но при этом данный состав сплава не образует микропор. Предел прочности находится в пределах 50-60 кг/мм2. Сплав коррозионно устойчив к морской воде. Добавление в состав сплава никеля, железо и фосфора позволяет улучшить физические свойства бронзы.
• Кремнистая ( Бр . Кмц 3-1) выделяется устойчивостью работы в условиях щелочной среды и низких температур. Для повышения прочностных характеристик металла его химический состав легируют марганцем и дополнительно обрабатывают холодной деформацией.
• Берилловая ( Бр .Б2) имеет высокие показатели прочности (до 110 кг/мм2), коррозионностойкости и электропроводности. Это единственные бронзовые сплавы способные упрочняться термической обработкой: закалкой и искусственным старением. Из недостатков можно выделить высокую цену на бериллий . По этой причине данная бронза применяется только в изготовлении высоко ответственных узлов.

Применение бронзы

Ввиду всех вышеперечисленных качеств и достоинств бронза нашла широкое распространение в разных типах промышленности:

• В машиностроении бронза ценится за счет двух основных свойств: высокий коэффициент трения по стали и коррозионностойкость . Исходя из этого сплав активно используется для изготовления гаек нажимных винтов, работающих в условиях воздействия агрессивных сред, вкладок и втулок механизмов, подшипников скольжения, шестерней, элементов червячной передачи, уплотнительных колец.
• В электронике применяется берилловая бронза для производства интегральных схем, оптико-волоконных приборов, пружинных контактов, измерительной аппаратуры.
• В судостроении бронзу используют как материал деталей, работающих в морской воде.
• Бронза безразлична к перепадам температур. Сплав устойчив к воздействию хлора и снижает активность вредных для человека микроорганизмов. В связи с этим бронза активно используется в оборудовании для сантехники. Из данного сплава изготавливают фитинги для разводки трубопровода, шаровые краны, штуцера, ниппеля, накидные гайки.
• Высокие литейные качества позволили применять бронзу в сфере искусства. Многие знаменитые скульптуры и памятники выполнены из нее. Среди них статуя «Писающий мальчик» в Брюсселе, скульптура «Мыслитель» в Париже и прочее.
• Бронза широко используется в изготовлении предметовбыта и фурнитуры. Причиной служит эстетичный внешний вид сплава, подчеркивающий индивидуальность интерьера. Сюда входит изготовление пепельниц, подсвечников, держателей полотенец, петлей и ручек дверей и т. д.

Цена на бронзовый сплав

Современные металлургические заводы и предприятия все больше предпочитают использовать переработку вторсырья для дальнейшего получения из него бронзы, нежели ведение добычи непосредственно из шахт. Связано это с большей экономической эффективностью. Дешевле переплавить уже имеющуюся бронзу, чем осваивать новые месторождения. Это и есть причина постоянных открытий пунктов приема металлолома . Осталось понять, как формируются цены на бронзовый лом.

Существует несколько критериев, по которым формируется стоимость на сплав бронзы:

• Химическийсостав. Чем больше сплав содержит дефицитных и, соответственно, дорогостоящих металлов в своем составе, тем выше цена бронзы. Сюда относятся медь, олово, бериллий. Содержание алюминия, кремния и цинка наоборот, ведет к удешевлению бронзы.
• Формалома, т.е. в каком виде поставляется бронза: сетка, проволока, стружка, лист.
• Содержание примесей и внешний вид. Наличие на поверхности бронзовых сплавов полуды и таких примесей как сера, водород, фосфор (свыше 0,5%) отрицательно влияет на стоимость лома.
• Объемпоставки. В целом, металлоприемщик отдает предпочтение в работе с ломом весом от 1 тонны. Поэтому чем больше масса партии, тем выше цена на бронзу.
• Месторасположение пункта приема. Разные регионы имеют разные расценки на бронзу. Связано это с соотношением спроса и предложения в конкретном регионе России.

Все вышеперечисленное учтено в государственном стандарте ГОСТ 1639-93. Согласно ему лом бронзовых сплавов подразделяется на следующие категории (в скобках указана ориентировочная ее стоимость за кг):

• Лом А-11-1.Представлен бронзой в виде кусков размерами не более 5х5 см. Засор в сплаве до 3%. (250 руб.)
• Лом А-11-2. Содержание в сплавах меди не меньше 80%. Поставляется кусками не более 5х5 см. В составах данного вторсырья бронзы примесь не должна превышать 7%. (230 руб.)
• Лом А-11-3. входит не менее 70% меди, а засора в сплаве не более 7%. (200 руб.)

Такая высокая стоимость сплава связана с истощением медных руд. По оценкам разных специалистов они должны полностью закончиться через 80-100 лет. Обеднение медных руд, в свою очередь, ведет к увеличению стоимости технологий и бурильного оборудования. Чем глубже руда, тем тяжелее ее оттуда «достать».

Доказательством всего вышесказанного является значение котировок на биржах цветных металлов, которые с середины 2015 года постоянно растут вверх.

Физические свойства

Бронза — сплав меди с такими металлами как олово, алюминий, кремний и т. д. Исключение составляют латуни (сплав меди с цинком) и мельхиоры (сплав меди с никелем).

Металл не поддается термообработке (кроме бериллиевой). Механические свойства полностью определяет химический состав и структура. Бронзовые сплавы имеют более низкую упругость (9000-12000 кг/мм2) по сравнению со сталью.

Значение коэффициента трения практически у всех бронз одинаково. Плотность колеблется в пределах 7500-9100 кг/м3. Температура плавления 880-1060 ºС. Бронза плохо пропускает тепло. Ее коэффициент теплопроводности равен 0,1-0,2 кал/ смсС . Электропроводность значительно уступает меди. Значение удельного электро сопротивления бронзового сплава составляет 0,1-0,17 мкОМ *м.

Сплав обладает высокой устойчивостью к воздействию агрессивных сред: вода, воздух, щелочи, некоторые кислоты.

Бронзовый сплав образует на своей поверхности патину. Именно она служит защитой бронзы от дальнейшего разрушения и снижает скорость протекания коррозии до 0,0015 мм в год.

Бронза – состав, свойства и характеристики сплава

Своей высокой популярностью бронза обязана не только своим декоративным характеристикам, но и целому ряду других свойств. Между тем немногие из тех, кто использует данный металл, могут назвать состав бронзы, а ведь именно он определяет характеристики этого медного сплава.

Бронза литейная БрОЗЦ8С4Н1 в чушках используется для производства антифрикционных деталей

Основные легирующие добавки

Бронза – это цветной сплав на основе меди, определяющей большую часть его характеристик. Производить и использовать бронзу для изделий различного назначения человек начал еще с древних времен, о чем свидетельствуют результаты археологических раскопок. Изначально использовалась бронза, состав которой был обогащен оловом. К сплавам данного типа относится, в частности, так называемая колокольная бронза (из нее на протяжении многих веков отливали колокола).

Кроме бронз, содержащих в своем составе олово, сегодня активно используются и сплавы меди, в которых данного химического элемента нет. Вместо олова в качестве основной легирующей добавки в таких медных сплавах применяются:

1. бериллий, который придает бронзе повышенную прочность;
2. кремний и цинк – элементы, благодаря которым поверхность бронзового изделия становится очень устойчивой к истиранию и улучшается текучесть бронзы, что особенно важно для выполнения литейных операций;
3. свинец, придающий бронзе устойчивость к коррозии;
4. алюминий, наделяющий бронзу достойными антифрикционными свойствами и высокой устойчивостью к коррозии.

На вопрос же о том, какой металл обязательно присутствует в любой бронзе, можно ответить однозначно: это медь.

Химический состав различных марок бронзы (нажмите для увеличения)

Кроме разделения по химическому составу, существует классификация бронзовых сплавов по технологии обработки:

• деформируемые (используемые для производства изделий, которые обрабатывают методом пластической деформации);
• литейные (изделия из них производят методом литья).

Современная промышленность выпускает множество марок бронзы, отличающихся своим химическим составом и, соответственно, характеристиками и областью применения. Многие опытные мастера даже по цвету бронзы могут определить, к какому типу она относится. Однако далеко не все это умеют. Самым верным и наиболее простым способом получения информации о том, что содержится в составе бронзы определенной марки и к какому типу она относится, является расшифровка маркировки, которая включает в себя как буквенные, так и цифровые обозначения.

Струны для гитары: слева из обычной оловянной бронзы (20% олова), справа из фосфорной (7,7% олова, 0,3% фосфора)

Все марки бронзовых сплавов, выпускаемые современными предприятиями в строгом соответствии с требованиями нормативных документов (ГОСТов), перечислены в специальных таблицах, из которых можно получить информацию не только о химическом составе сплава определенной марки, но и о сферах его применения и характеристиках. Впрочем, даже не пользуясь такими таблицами, можно определить тип сплава и его химический состав, если знать, по какому принципу формируется его обозначение.

Механические свойства и применяемость оловянных бронз (к — литье в кокиль, п — литье в песчаную форму)

Понять, что перед вами бронза, сплав меди, можно по первым буквам «Бр», присутствующим в маркировке. После них ставятся буквы, по которым можно узнать, какие еще металлы, кроме меди, содержатся в химическом составе данного сплава. Нормативным документом установлены следующие правила обозначения химических элементов, присутствующих в составе бронзы:

Обозначение добавок в составе бронзы

Что характерно, в маркировке бронзы любой марки не указывается количество меди, содержащейся в ее химическом составе. При этом цифры, присутствующие в обозначении, указывают на количественное содержание (в целых долях процента) остальных элементов. Соответственно, количество меди, содержащееся в бронзе определенной марки, высчитывается как разность между 100% всего состава и количеством добавок. Например, в бронзе марки Бр АЖ 9-4, содержится 9% железа и 4% алюминия, остальные 87% составляет медь.

Бронзовый металлопрокат выпускается в виде ленты, проволоки, труб, втулок, плит и прутков

Количество чистой меди, содержащейся в составе бронзы, оказывает влияние не только на технологические и эксплуатационные характеристики изделия, но и на цвет его поверхности. Так, изделия из наиболее распространенных марок бронзовых сплавов, в составе которых около 85% меди, отличаются золотистым цветом. Если количество меди уменьшить до 50%, то на выходе может получиться белая бронза, очень похожая по своему цвету на серебро. При желании может быть получена серая и даже черная бронза – такого результата можно добиться, если уменьшить количество меди в составе сплава до 35% и ниже.

Многие старые бронзовые изделия, поверхность которых имеет практически черный цвет, приобрели его не из-за использования для их производства сплава определенного состава, а в результате воздействия времени и различных внешних факторов (пожары, длительное нахождение в сырой земле и др.). В древности просто не могло существовать технологий производства бронзы, состав которой дополняют редкоземельные металлы, придающие ей насыщенный черный цвет.

Марки и сферы их применения

Естественно, что различные химические элементы в состав любой бронзы вводят не бесцельно, а для того, чтобы улучшить ее свойства. Так, содержание в бронзе такого металла, как олово, оказывает влияние на ее пластичность. Чем больше в составе бронзы содержится данного металла, тем более твердым и, соответственно, более хрупким становится сплав. Однако самое значительное влияние на твердость и прочность бронзы оказывает такой химический элемент, как бериллий. Некоторые марки бронзовых сплавов, содержащие в своем химическом составе бериллий, превосходят по своим прочностным характеристикам высококачественные стали. Если подвергнуть бериллиевую бронзу процедуре закалки, то она наряду с высокой прочностью приобретает упругость, что позволяет изготавливать из такого материала пружины, рессоры и мембраны различного назначения.

Свойства и применение бериллиевых бронз (нажмите для увеличения)

Из бронзовых сплавов, химический состав которых обогащен алюминием, производят изделия, которые должны сочетать достаточно высокую прочность с исключительной коррозионной устойчивостью. Благодаря характеристикам бронзовых сплавов данного типа изделия из них успешно эксплуатируются в самых неблагоприятных условиях (повышенная влажность, воздействие морской воды и др.). В тех случаях, когда из бронзы необходимо изготовить изделие, которое в процессе эксплуатации будет подвергаться значительным ударным и фрикционным нагрузкам, лучше применять сплавы, содержащие в своем химическом составе свинец. Из такой бронзы, в частности, производятся подшипники, используемые в механизмах различного назначения.

Особенности безоловянных алюминиевых бронз

Бронзы, в составе которых, кроме меди, содержится кремний и цинк, отличаются повышенной текучестью в расплавленном состоянии, поэтому их используют преимущественно для производства сложных деталей методом литья. Отличительным свойством бронз данного типа является и то, что при механическом воздействии на изделия, которые из них изготовлены, не образуются искры. Такое качество очень важно во многих случаях.

Относительно новым видом бронз, которые были разработаны в связи с развитием нефтедобывающей промышленности, являются медные сплавы, состав которых обогащен алюминием и никелем. Такие бронзы, отличающиеся исключительной коррозионной устойчивостью, часто называют морскими, потому что изделия из них способны сохранять все свои первоначальные характеристики даже после длительной эксплуатации в соленой морской воде. Получить такие сплавы, которые активно используются для производства элементов нефтяных платформ, устанавливаемых на морских и океанских шельфах, удалось благодаря развитию металлургической промышленности.

Большая часть марок бронзовых сплавов не магнитится, что дает возможность успешно использовать их для производства изделий электротехнического назначения.

Как производят бронзу

За длительный период существования технологии производства бронзы изменились только инструменты и оборудование, а суть осталась прежней. Как и в древние времена, в качестве сырья для получения этого медного сплава может выступать шихта или бронзовые отходы, а флюсом, который предотвращает слишком интенсивное окисление металла в расплавленном состоянии, является древесный уголь.

Эта установка центробежного литья позволят производить бронзовые заготовки весом до 50 кг

Сам процесс плавки, в результате которой и получают бронзу, выполняется в следующей последовательности.

• Тигель с исходным сырьем помещают в печь, предварительно разогретую до требуемой температуры.
• Чтобы металл после расплавления сильно не окислялся, к нему добавляют измельченный древесный уголь – флюс.
• После того как металл полностью расплавится и хорошо прогреется, в его состав вводят фосфористую медь, играющую роль кислотного катализатора.
• После некоторой выдержки в прогретом состоянии в расплавленный металл добавляют легирующие и связующие элементы (лигатуры), после чего полученный сплав тщательно перемешивается.
• Перед разливкой расплавленного металла в него вновь добавляют фосфористую медь, которая в данном случае необходима для снижения активности окислительных процессов.

На всех этапах производства надо очень тщательно следить за соблюдением правильного температурного режима в печи и самом сплаве. Следует также контролировать количество легирующих и связующих компонентов, добавляемых в расплавленный металл.

Естественное и искусственное патинирование

Многие наверняка задавались вопросом о том, почему старые бронзовые изделия выглядят не как обычная, а как зелено-белая бронза. Такой цвет появляется из-за образования пленки, которая называется патина. Фактором, который влияет на процесс образования такой пленки и интенсивность его протекания, является взаимодействие поверхности бронзового изделия с окружающим воздухом и содержащимися в нем компонентами (выхлопные газы, дым, водные пары и др.).

Патина, которая может быть оксидного или карбонатного происхождения, представляет собой защитную пленку. Ее наличие делает вид изделия более благородным (достаточно взглянуть на фото старых бронзовых предметов, чтобы понять это).

Сахарница из патинированной бронзы

На сегодняшний день разработаны технологии, которые позволяют не только снимать с поверхности бронзового изделия слой патины, но и выполнять искусственное патинирование, чтобы придать бронзовому предмету некоторую винтажность. Выполняют такое патинирование с помощью препаратов, содержащих в своем составе серу. После их нанесения на поверхность изделия его нагревают до определенной температуры.

Кроме искусственной патины, поверхность бронзовых изделий может покрываться слоем лака, позолоты, хрома или никеля.

Бронза: особенности древнейшего сплава в истории человечества

История бронзы суть история человеческой цивилизации. Это первый сплав, полученный человеком еще на заре 3 тысячелетия до н. э. Изменялся его состав, совершенствовалась технология получения, но своего огромного значения он не утрачивал никогда.

Что такое бронза

Бронза – сплавы меди, где основным легирующим компонентом могут выступать различные металлы и неметаллы. Свойства сплавов заметно зависит от соотношения компонентов и их качеств, а также фазового состава расплава.

Металл обладает массой превосходных свойств как пользовательских, так и декоративных. И сегодня мы рассмотрим состав сплава, виды, марки бронзы и их применение, краткое описание свойств материала и его характеристики, а также отличие бронзы от латуни.

Хотите расплавить бронзу для изготовления изделий? Тогда это видео вам поможет:

Понятие и особенности

Самый древний из известных составов включает в себя медь и олово, а также другие компоненты, содержание которых незначительно. Маркируется сплав в соответствии с составом, при этом доля меди не указывается, но может быть вычислена по содержанию других компонентов.

В зависимости от количества примесей сплав может иметь разный цвет. Материал, где доля меди составляет более 90%, имеет красноватый цвет, до 85% – желтый, а сплав с долей меди в 35% отличается серо-стальным цветом.

Но, что гораздо важнее, соотношение компонентов определяет свойства сплава. Так, красная бронза с долей олова в 2% отличается очень высокой пластичностью, ее можно ковать при нормальной температуре. А материал, содержащий 15% олова, становится твердым и прочным: в древности такой сплав использовали для изготовления оружия.

Эти свойства – пластичность и твердость в зависимости от сочетания ингредиентов и определили две самые важные исторические сферы применения сплава – искусство и война. Из бронзы отливали холодное оружие, пушечные ядра, сами орудия. Но она же использовалась для создания прекраснейших скульптур и украшений, составляющих достояние всего мира.

Современные сплавы имеют состав более сложный и включают самые необычные компоненты. Таким образом получают сплавы, пригодные для самых разных целей – от электротехники до водопроводов. Общее их свойство – основой остается медь.

2 медных сплава, однако, к бронзе отношения не имеют: это латунь – сплав меди с цинком, и мельхиор – с никелем. Латунь заметно уступает бронзам по коррозионной стойкости и твердости. Это сплав пластичный и сохраняет превосходную ковкость при самых разных составах. И если в искусстве предпочтение отдается бронзе, то в ювелирном деле латунь выигрывает.

Плюсы и минусы

Столь давняя известность и длительное использование материала может объясняться только массой его превосходных качеств. А также возможности эти качества изменить, используя в качестве легирующей добавки другой компонент.

• Разнообразие – одно из лучших свойств материала. Оловянные, алюминиевые, серебряные, бериллиевые бронзы применяются чрезвычайно широко в самых неожиданных сферах, поскольку добавка других металлов придают составу совершенно другие качества. Так, большинство бронзовых сплавов относительно плохо проводят электричество. Чего нельзя сказать о серебряной бронзе: при доле в какие-то 0,25% серебра сплав проводит ток не хуже меди.
• Бронзовые составы могут быть литьевыми и деформируемыми. То есть, для определенных целей можно получить сплав, подвергающийся холодной ковке – деформация при нормальной температуре, и сплав, который можно отливать.
• Бронзовые отливки дает минимальную усадку – от 0,5 до 1,5%. Это свойство объясняет популярность материала не только среди скульпторов, но и в сфере приборо- и станкостроения.
• Бронза – материал, который можно использовать и второй раз, и третий, и четвертый. Сплав отлично переносит повторные плавки.
• Сплав безопасен. Если при изготовлении его некоторые компоненты могут быть опасными – бериллий, например, то готовый материал совершенно нетоксичен.
• Она отличается исключительной коррозийной стойкостью: ни городской загазованный воздух, ни морская вода не вызывают деформации материала или снижения его качеств. Даже действию большинства кислот бронза не подвержена, поэтому часто используется при изготовлении кислотоупорной аппаратуры.
• Еще одно интересное качество многих сплавов – высокая упругость. Материал применяют при изготовлении разнообразных высокоточных пружин, отличающихся долговечностью.

К недостаткам сплава можно отнести его стоимость. Медь, а тем более олово – металлы хотя относительно распространенные, но дорогие в получении. Другие виды бронз – алюминиевая, например, стоит намного меньше, поскольку легирующим компонентом выступает более доступный по стоимости материал.

Можно назвать недостатком и низкую теплопроводность большинства сплавов. Однако это качество тоже нашло применение – при изготовлении аксессуаров для ванной или самих ванн и умывальников.

Разновидности

Различают бронзы по нескольким признакам, указывающим на состав и на более характерные свойства.

По составу выделяют:

• оловянные – сплавы могут быть двух- и многокомпонентными. Однако олово здесь остается вторым по массе ингредиентом;
• безоловянные – все остальные: алюминиевая, бериллиевая, кремниевая, свинцовая и так далее. Каждый из компонентов придает бронзе какие-то свойства. Так, бериллий обеспечивает материалу исключительную упругость и очень высокую износостойкость, а добавка кремния обеспечивает антифрикционные свойства.

По применению различают бронзы такие:

• деформируемые – сплавы легко поддаются ковке, их можно прокатывать, ковать, резать;
• литьевые – изделия получают методом литья, поскольку деформируется она только при высокой температуре. Из сплава получают отливки самой сложной конфигурации.

Более специфическое разделение бронз связано со структурой:

• однофазные – компоненты в твердом растворе образуют одну какую-то фазу;
• двухфазные в растворе появляются 2 фазы, что приводит обычно к радикальной смене свойств.

Про основные свойства, механические характеристики бронзы и отличие химического состава данного металла от латуни читайте ниже.

Бронза сплавы и марки

Поставщик Ауремо ООО www.auremo.org
Купить: Санкт-Петербург +7(812)680-16-77, Днепр +380(56)790-91-90, info[æ]auremo.org
Бронза сплавы и марки труба, лента, проволока, лист, круг Бронза сплавы и марки

Свойства и полезная информация:

Бронзами называют сплавы меди, в которых цинк или никель не являются основными легирующими элементами.

По химическому составу бронзы подразделяются на две группы: оловянные, в которых основным легирующим элементом является олово, и безоловянные, не содержащие олово в качестве легирующего компонента.

По технологическому признаку бронзы делятся на литейные и деформируемые. Литейные бронзы предназначены для фасонных отливок. Деформируемые бронзы хорошо поддаются обработке давлением.

Бронзы по сравнению с латунью обладают лучшими механическими, антифрикционными свойствами и коррозионной стойкостью. В качестве легирующих элементов в бронзе используют олово, алюминий, никель, марганец, железо, кремний, свинец, фосфор, бериллий, хром, цирконий, магний и другие элементы.

Литейные оловянные бронзы: Жидкотекучесть литейных оловянных бронз ниже, чем у других бронз, однако они имеют незначительную объемную усадку, что позволяет получать из этих сплавов фасонные отливки бронзы.

Оловянные шихтовые литейные бронзы в чушках (ГОСТ 614-73) служат шихтой: БрОЗЦ8С4Н1-для литейной бронзы; БрОЗЦ7С5Н; БрОЗЦ 1ЗС4 — для бронзы БрОЗЦ12С5; Бр04Ц7С5 — для бронзы БрОЗ, 5Ц7С5; Бр05Ц6С5 — для бронзы Бр05Ц5С и Бр04Ц4С17. Перечисленные литейные бронзы (ГОСТ 613-79) применяются для литья антифрикционных деталей. Кроме того, бронзы БрО3Ц12С5 и БрО3Ц7С5Н применяются для арматуры, работающей в воде и водяном паре (БрО3Ц7С5Н в морской воде и маслах) давлением до 245 МПа.

Литейные нестандартные бронзы БрО10; Бр019 ответственного назначения применяются для арматуры и фасонных отливок; бронза БрО10Ф1 — для подшипников шестерен и втулок ответственного назначения; бронза БрО10Ц2 — для арматуры, подшипников, фасонных отливок; бронза Бр08Ц4 — для частей насосов и арматуры; бронза БрО6ЦбС3 — для паровой и водяной арматуры; бронза Бр08С12 — для ответственных подшипников, работающих при высоких давлениях; бронзы Бр05С25 и Бр01С22 — для изготовления подшипников и втулок, работающих при малых нагрузках и больших скоростях, малоуплотнительных колец; бронза БрО6Ц6С3 — для паровой и водяной арматуры. Бронзы Бр05С25, Бр01С22, Бр08С12 относятся к группе свинцовистых бронз, к которым относятся сплавы БрС30 (для подшипников, сальников), БрС60Н2,5 (для подшипников, фасонных отливок). Вследствие невысоких механических свойств двойные свинцовистые бронзы применяют для втулок и подшипников в виде тонкого слоя на стальной основе. Свинцовистые бронзы с повышенным содержанием олова (Бр08С12, БрО10С10, Бр010С2НЗ) характеризуются более высокими механическими свойствами, чем двойная свинцовистая бронза. Поэтому из этой бронзы изготовляют втулки и вкладыши подшипников без стальной основы.

Оловянные бронзы, обрабатываемые давлением — деформируемые: подразделяются на следующие группы (ГОСТ 5017-74): оловянно-фосфористые бронзы БрОФ8,0-0,3; БрОФ6,5-0,4; БрОФ6,5-0,15; БрОФ7-0,2; БрОФ4-0,25; оловянно-цинковые бронзы БрОЦ4-3; оловянно-цинково-свинцовые бронзы БрОЦС4-4-2,5 и БрОЦС4-4-4.

Бронзы БрОФ8-0,3 и БрОФ6,5-0,4 применяют для сеток целлюлозно-бумажной промышленности. Бронза БрОФ6,5-0,4 также используется для пружин, деталей машин и подшипников. Бронза БрОФ6,5-0,15 применяется для изготовления лент, полос, прутков, деталей подшипников, биметаллических изделий; бронза БрОФ7-0,2 — для прутков, шестерен, зубчатых колес, втулок и прокладок высоконагруженных машин; бронза БрОФ4-0,25 — для трубок контрольно-измерительных и других приборов, для манометрических пружин; бронза БрОЦ4-3 — для лент, полос, прутков, применяемых в электротехнике, для токоведущих пружин, контактов, штепсельных разъемов, для пружинной проволоки в химической промышленности, точной механике, для арматуры, шаберов в бумажной промышленности; бронзы БрОЦС4-4-2,5 и БрОЦС4-4-4 — для втулок и подшипников в автотракторной и автомобильной промышленности.

Оловянные бронзы, обрабатываемые давлением, могут поставляться, так же как и латуни, в мягком (отожженном), полутвердом, твердом и особо твердом состоянии.

Бронзы БрОФ6,5-0,4, БрОФ6,5- 0,15 и БрОЦС4-4-2,5 обрабатываются обычно в холодном состоянии (прокатка, волочение), а в горячем состоянии — лишь прессованием. Бронза БрОЦ4-3 хорошо обрабатывается давлением в горячем и холодном состоянии.

Бериллиевые бронзы, являясь дисперсионно-твердеющими сплавами, обладают высокими механическими, упругими и физическими свойствами. Отличаются высокой коррозионной стойкостью, жаропрочностью, циклической прочностью; они устойчивы при низких температурах, не магнитны, не дают искры при ударах. Закалку бериллиевых бронз осуществляют с температуры 750-790 °С, старение — при 300-325 °С. Добавки никеля, кобальта или железа способствуют замедлению скорости фазовых пре вращений при термической обработке, что значительно облегчает технологию закалки и старения. Кроме того, никель повышает температуру рекристаллизации, а марганец может частично заменить дорогой бериллий. Бериллиевые бронзы применяются для пружин, мембран, пружинящих деталей, в часовой промышленности.

Сплавы меди с марганцем отличаются высокими механическими свойствами, обрабатываются давлением в горячем и холодном состоянии. Они обладают повышенной жаропрочностью и коррозионной стойкостью. Применяются для топочной арматуры.

Кремниевые бронзы обычно содержат никель или марганец. Эти сплавы отличаются высокими механическими, упругими и антифрикционными свойствами; при этом не теряют своей пластичности при низких температурах. Кремниевые бронзы хорошо паяются, обрабатываются давлением при низких и высоких температурах. Они не магнитны и не дают искры при ударах. Применяются для антифрикционных деталей, пружин, подшипников, в морском судостроении, для сеток, решеток, испарителей, направляющих втулок.

Литейные безоловянные бронзы (ГОСТ 493-79) характеризуются высокой прочностью и хорошими антифрикционными и коррозионными свойствами. Они применяются для изготовления деталей, работающих в особо тяжелых условиях (зубчатые колеса, втулки, клапаны, шестерни для мощных кранов и турбин, червяки, работающие в паре с деталями из упрочненных сталей, подшипники, работающие при высоких давлениях и ударных нагрузках).

Получение бронзы: Плавку бронзы проводят в печах любого типа, применяемых для плавки медных сплавов.

Шихта для плавки бронзы может быть составлена или из свежих металлов, или из свежих металлов с добавкой отходов и вторичных металлов. Плавку ведут под слоем древесного угля или под слоем флюса.

Плавку шихты из свежих металлов ведут в следующей последовательности: в хорошо разогретую печь загружают соответствующее количество древесного угля или флюса. Затем загружают медь и после ее расплавления и нагрева до температуры 1150—1170° С расплав раскисляют фосфористой медью (раскисление иногда ведут в два приема: в печи и в ковше; за каждый прием вводится по 50% фосфористой меди), после раскисления расплава в него вводят подогретые до 100—120° С соответствующие легирующие элементы.

Тугоплавкие легирующие элементы вводят в виде лигатур. После этого расплав перемешивают до полного растворения легирующего элемента и нагревают до заданной температуры. При выдаче сплава из печи в ковше перед разливкой расплав окончательно раскисляют остатком фосфористой меди для освобождения ее от окислов. Фосфористая бронза улучшает жидкотекучесть расплава.

В случае приготовления бронзы с использованием оборотных материалов (отходов своего производства и вторичных металлов) плавку ведут в следующей последовательности: вначале расплавляют медь, раскисляют ее фосфористой медью и добавляют к ней оборотные металлы. После полного расплавления оборотных металлов в расплав вводят легирующие компоненты в соответствующей последовательности. Если в шихту чистая медь входит в небольшом количестве, то в этом случае вначале расплавляют оборотные металлы, а потом медь и легирующие добавки.

Медь может загружаться также и с первыми порциями шихты. Плавку ведут под слоем древесного угля или под слоем флюса.

После расплавления всей шихты и нагрева расплава до требуемой температуры его окончательно раскисляют фосфористой медью и покрывают сверху хорошо прокаленным древесным углем или хорошо просушенным соответствующим флюсом. Расход флюса составляет 2—3% от массы шихты. Расплав, нагретый до заданной температуры, выдерживают под слоем флюса 20— 30 мин, периодически перемешивая, затем с поверхности расплава удаляют образовавшийся шлак и разливают по формам.

Для лучшего удаления шлака с поверхности расплава в ковш добавляют кварцевый песок, который сгущает шлак.

Готовность бронзы для разливки по формам определяют по технологическим пробам. Излом технологической пробы должен быть чистым и однородным.

В случае приготовления алюминиевой бронзы с использованием в шихте оборотных сплавов операцию раскисления расплава фосфористой бронзой не применяют, так как фосфор обладает меньшим сродством к кислороду, чем алюминий, кроме того, следует иметь в виду, что эта бронза весьма чувствительна к перегреву (свыше 1200° С).

В перегретом состоянии алюминиевая бронза окисляется и насыщается газами. Образующаяся при плавке алюминиевых бронз окись алюминия не восстанавливается раскислителями и весьма трудно удаляется из расплава. Окисные пленки алюминия, имея очень высокую температуру плавления, снижают жидкотекучесть бронзы и вызывают брак. Плавку следует вести интенсивно на верхнем пределе температур нагрева и не задерживать готовый сплав в печи. В качестве покрывного флюса при плавке алюминиевых бронз рекомендуется применять флюс, состоящий из 50% кальцинированной соды и 50% криолита. Перед разливкой алюминиевую бронзу рафинируют введением в расплав хлористого марганца или хлористого цинка в количестве 0,2—0,4% от массы шихты. После рафинирования расплав в ковше выдерживают 3—5 мин до прекращения газовыделения. Сплав при заданой температуре разливают по формам.

Для предупреждения ликвации в бронзу с высоким содержанием свинца (50—60%) рекомендуется вводить 2—2,3% Ni в виде медноникелевой лигатуры или в качестве флюсов следует применять сернокислые соли щелочных металлов. Никель, марганец и серебро, если они входят в состав бронзы, вводят в расплав до присадки олова.

Для улучшения качества бронзы ее иногда модифицируют малыми добавками тугоплавких металлов.