Медали из этого материала вручают спортсменам, занявшим третью ступень пьедестала почета. Из него льют колокола и статуи. Монеты из бронзы, откопанные археологами, становятся экспонатами музеев и частных коллекций. Базовые характеристики сплава «подвижны».
Что такое бронза
Среди металлов бронзу обнаружить не удастся:
- Это не металл, а сплав на основе меди.
- Медь как обязательный компонент дополняют олово (чаще других), кремний, алюминий, свинец, бериллий, другие элементы.
Бронза ? – это сплав из меди плюс другие металлы-компоненты.
Не бывает бронз, содержащих цинк либо никель. Такие сплавы называются латунью либо мельхиором. Медно-никелево-цинковый материал именуют нейзильбером.
История
Сплав стал первым, полученным людьми, – изготовление бронзы отладили к середине 5-го тысячелетия до нашей эры. Более двух тысяч лет она была материалом номер один, эту эпоху в истории планеты называют «бронзовым веком».
Временные параметры бронзового века – XXXIV – XII столетия до нашей эры.
Первые откопанные археологами изделия датируются пятым тысячелетием до нашей эры:
- Главными компонентами тогда были медь и мышьяк. Они служили утилитарным целям: посуда, инструмент, оружие.
- Египтяне и жители Ближнего Востока заменили мышьяк оловом. Разглядев у материала эстетику, использовали его как декор.
Мышьяковая бронза оказалась токсичной, хрупкой, дорогой. Ее вытеснил оловянный сплав.
- Из материала чеканили монеты.
- Скульпторы Древней Греции создавали крупногабаритные статуи.
- Главным предназначением сплава со времен Средневековья стал «военпром». Бронзовые пушки, ядра были атрибутом всех последующих войн.
Бронзовый сплав – традиционный материал церковных колоколов. Варьируя габариты изделия и состав бронзы, мастера добиваются звучания нужной тональности.
Классификация, виды
Многообразие компонентов обусловило необходимость упорядочить бронзовую «номенклатуру». Разработана классификация бронзы по нескольким основаниям.
Состав
Выделяют два вида бронз:
- Оловянные. Количество компонентов сплава – два и больше, но доминирует олово (уступая лишь меди).
- Безоловянные. Прочие: свинцовая, алюминиевая, кремниевая, бериллиевая, другие.
Количеством меди определяется цвет сплава:
| Количество меди (%): | Цвет сплава: |
| 36 | Серовато-стальной |
| 87 | Охристо-желтый |
| 91 | Красноватый |
Способ применения
В зависимости от кондиций и области применения различают бронзы:
- Пластичные (деформируемые). Материал поддается всем видам обработки: прокат, ковка, резание.
- Литьевые. Продукт термоустойчив, поэтому вырабатывается литейным способом. На выходе получаются отливки любой конфигурации.
Обе разновидности востребованы одинаково.
Маркировка
Количественно и качественно состав сплава представлен в маркировке. Например, марка БрАЖ-19-0,5 означает, что это материал с алюминием и железом (соответственно, 19% и 0,5%). То есть безоловянная алюминиевая бронза, в которой на медь приходится 80,5% (100% минус 19 минус 0,5%).
Маркировка отражает количественный и качественный состав бронзы. Ее корректно рассматривать как формулу конкретного сплава.
Физико-химические характеристики
Четко установленных параметров материала не существует: у каждого бронзового сплава они индивидуальны.
Особенности
Состав сплава влияет на базовые характеристики материала:
- Плотность.
- Диапазон температуры плавления.
- Электро-, теплопроводность.
Бронзы плохо поддаются «разложению»: годовая скорость коррозии на воздухе 0,019 мм, в соленой воде – в двадцать раз быстрее.
При описании свойств обычно указывают параметры оловянных бронз. Этот вид – первый по использованию.
Достоинства, изъяны
Материал наделен полезными свойствами:
- Разнообразие состава.
- Минимальность усадки (не более 1,5%).
- Возможность многократного использования: переплавка не ухудшает потребительские свойства сплава.
- Безопасность. Если в составе есть изначально опасные элементы, например токсичный бериллий, при плавке он утрачивает это свойство.
- Повышенная упругость, стойкость перед коррозией.
Характеристики бронзы можно варьировать, изменяя количество и состав лигатур.
Недостатком признана цена – из-за дорогой меди в составе. Однако алюминиевые разновидности дешевле.
Противоречивые оценки вызывает малая электро- и теплопроводность сплавов. Для промышленников это минус, для повседневного использования (элементы сантехники) – плюс.
Влияние компонентов на потребительские характеристики
Утилитарные свойства продукта задаются выбором металлов:
- Материал с кремнием, марганцем устойчивее к жару.
- Такой же эффект создают цирконий, бериллий, хром. Но понижают электропроводность.
- Алюминий, олово, никель, кремний повышают порог упругости. Попутно делают материал прочнее, устойчивее к внешней агрессии (особенно коррозии).
- Кремний, фосфор, свинец, цинк понижают истираемость.
- Бронза, в которой олова максимум два процента, куется при обычной температуре. 15% металла делают сплав «оружейным» – твердым, прочным.
Четверть процента серебра делают бронзовые сплавы хорошими проводниками тока.
Медь определяет коэффициент электро-, теплопроводности.
Технология получения
Бронза – продукт сплавления меди с легирующими добавками.
Процесс происходит в электроиндукционных печах либо тигелях-горнах:
- Как шихта-исходник при производстве материала используются металлы из руды либо вторсырье (бытовые, промышленные отходы).
- Печь разогревают, загружают уголь либо флюс, затем медь.
- Расплав меди дегазируют (раскисляют).
- Добавляют подогретые тугоплавкие компоненты-лигатуры.
- Массу перемешивают, подогревают, пока не расплавится все содержимое.
- Вновь добавляют раскислитель (фосфористую медь) для изъятия медных окислов.
- Финальный этап изготовления бронзы – разливка по формам.
На выходе получают плоские либо объемные слитки. Их отправляют в прокатный либо кузнечно-прессовый цех.
Продукция металлопроката: труба, лента, круг, втулки, пруток, проволока.
Где и как используется
Бронзовые сплавы востребованы, диапазон применения – от ответственных узлов оборудования и инфраструктуры до сферы красоты и дизайна.
Промышленность, ЖКХ
Каждой сфере нужны сплавы с разными свойствами:
- Литьевые разновидности, особенно алюминиевая с ее плотной структурой, – материал аппаратуры для работы под водой либо в агрессивной среде (например, кислоте).
- Деформируемые виды заказывают производители высокоточных приборов.
- Из тепло-, электропроводной бериллиевой бронзы выполняют электротехнический ассортимент. Как самая твердая и пластичная, идет на мембраны, пружины, инструменты.
- Она же, как невосприимчивая к амплитудам динамических нагрузок, становится начинкой бортовых компьютеров продукции авиа- и автопрома.
- Для подшипников, работающих под повышенными нагрузками, выбирают свинцовый сплав. Его плюсы: сверхмалая истираемость, сопротивление ударам, прочность, тугоплавкость.
- Изделия сложных форм выполняют из цинковых либо кремниевых составов. Их расплавы особо текучи, остывший продукт мало поддается сжатию, не искрит при механических манипуляциях.
Несмотря на дороговизну, из бронзы изготавливают ответственные бытовые детали: фитинги, краны, смесители.
Бронза незаменима в водоснабжении как «угнетатель» коррозии, бактерий, другой опасной микрофлоры.
Декор
Бронза – традиционный исходник бюстов, барельефов, памятников знаменитым людям.
Это материал декора:
- Мелкая пластика (канделябры, пепельницы, фигурки животных).
- Решетки, фрагменты облицовки перил, каминов.
- Фурнитура – замки, ручки, петли.
Поклонники авангардных стилей заказывают ювелирные изделия, другие бронзовые аксессуары.
Самое известное бронзовое изваяние на территории России – Медный Всадник в Санкт-Петербурге.
Загрузка...
