De multe milenii, omul a experimentat diverse metale și a obținut din ele din ce în ce mai multe aliaje de în altă rezistență. Pentru aceasta, au fost folosite o varietate de elemente chimice. Epoca bronzului este o epocă în care un aliaj de staniu și cupru (CuSn6) a devenit popular. Ce este acest material și de ce a fost atât de popular?
Istoria epocii bronzului
Datorită îmbunătățirii prelucrării metalelor precum cuprul și staniul, în anul 3000 î. Hr. a început epoca bronzului. Se caracterizează prin producerea activă a unui aliaj precum bronzul, care a fost folosit pentru fabricarea de unelte și bijuterii.
În industria metalurgică modernă, pe lângă cuprul și staniul, sunt folosite și materiale precum aluminiul, fosforul, plumbul și zincul. Numele în sine provine din cuvântul persan „berenj”, care se traduce prin „cupru”.
Se știe că primul bronz a fost făcut din Cu și arsen și se numea arsen. Cu toate acestea, datorită toxicității sale, este foarte rapidschimbat în cositor. Nu este surprinzător că fierarii erau adesea înfățișați ca fiind urâți și mutilați. De fapt, a fost. Contactul prelungit cu arsenicul a avut un efect foarte rău asupra corpului lor. Din acest motiv, un aliaj de cupru și staniu se numește bronz, deoarece aceste componente sunt cele mai des prezente în el.
Caracteristica bronzului
Știm cu toții că un metal precum cuprul este foarte moale, ductil și absolut fragil. În același timp, are o conductivitate electrică și termică foarte mare. Un aliaj de staniu și cupru este un material care depășește semnificativ caracteristicile acestor elemente chimice separat. Cu alte cuvinte, bronzul are duritate mare, rezistență, dar în același timp este destul de fuzibil.
Descoperirea acestui aliaj a jucat un rol important în industria metalurgică. În ciuda faptului că mai târziu au fost inventate multe alte materiale, chiar și astăzi este foarte popular datorită proprietăților sale mecanice bune.
Abilitatea bronzului de a rezista la coroziune
Una dintre cele mai importante proprietăți ale unui aliaj este rezistența sa la coroziune. Acest lucru este valabil mai ales pentru acele compoziții în care există un conținut semnificativ de mangan și siliciu (mai mult de 2%).
S-a descoperit că bronzul prezintă o rezistență ridicată la coroziune în contact cu apa (apa de mare și dulce), alcalii și acizi concentrați, sulfați și cloruri de metale ușoare și gaze uscate (bronzuri fără cositor).
Desigur, în generalproprietăţile de coroziune ale aliajului depind de elementele de aliere. Astfel, un conținut ridicat de plumb reduce capacitatea de a rezista la coroziune, în timp ce nichelul crește această proprietate.
Tipuri de bronz
Elementele de aliere, care pot fi în compoziția acestui aliaj, își pot schimba semnificativ proprietățile, iar tipul de bronz depinde și de ele. În plus, tabla poate fi înlocuită cu alte elemente. De exemplu, BrAMTS-7-1 poate fi descifrat după cum urmează: 92% cupru, 7% aluminiu, 1% mangan. Această marcă de bronz nu conține staniu și datorită acestui fapt are o rezistență ridicată la sarcina alternantă. Este folosit pentru fabricarea de șuruburi, șuruburi, piulițe și piese pentru instalații hidraulice.
Un alt exemplu este bronzul de turnătorie de cositor al mărcii BrO10S10. Conține până la 83% cupru, 9% staniu, 8% plumb și până la 0,1% fier, siliciu, fosfor și aluminiu. Este conceput pentru piese care funcționează la presiuni specifice ridicate, cum ar fi lagărele de alunecare.
În ciuda faptului că bronzul este un aliaj de staniu și cupru, în unele cazuri, un astfel de element chimic precum Sn nu este utilizat. Un alt exemplu de bronz fără cositor este rezistent la căldură. Pentru fabricarea sa se folosește doar cupru 98-99% și cadmiu 1-2%. Un exemplu este marca BrKd1. Este un bronz de cadmiu rezistent la căldură, cu rezistență ridicată la căldură și conductivitate electrică. Poate fi folosit pentru fabricarea de piese ale mașinilor de sudură prin rezistență, colectoare de motoare electrice și alte piese care funcționează la temperaturi ridicate și care necesităconductivitate.
Un alt tip de aliaj folosit pentru a face garnituri în rulmenții și bucșele auto este bronzul de staniu prelucrat sub presiune. Un aliaj de cupru și staniu conține elemente de aliere precum plumb (4%), zinc (4%), aluminiu (0,002%), fier (0,005%). Calitatea de oțel se numește BrOTsS4-4-4. Datorită procentului acestor elemente chimice, acest aliaj poate fi prelucrat prin presiune și tăiere. Culoarea bronzului depinde și de impurități. Deci, cu cât aliajul conține mai puțin cupru, cu atât culoarea este mai puțin pronunțată: mai mult de 90% - roșu, până la 80% - galben, mai puțin de 35% - gri-oțel.
Lucrări cu bronz
După cum am menționat mai devreme, un aliaj de staniu și cupru este un material destul de durabil. Este dificil să ascuți, să tai și să lucrezi cu presiune. În general, acesta este un material de turnare cu contracție scăzută - aproximativ un procent. Și chiar și în ciuda fluidității scăzute și a tendinței de segregare, bronzul este folosit pentru a face turnări cu configurații complexe. Castingul artistic nu face excepție.
Elementele de aliere care sunt adăugate unui aliaj de staniu și cupru îi îmbunătățesc proprietățile și reduc prețul. De exemplu, aliajul cu plumb și fosfor îmbunătățește prelucrarea bronzului, în timp ce zincul îi crește rezistența la coroziune. Pentru anumite scopuri se realizează aliaje deformate. Își schimbă cu ușurință aspectul atunci când folosesc forjarea la rece.
Domeniul de aplicare
Desigur, folosirea bronzului nu-și pierde din popularitate în vremea noastră. Suvenirproduse, obiecte decorative de interior, decorațiuni pentru porți și portiere… În plus, aliajul este utilizat pentru fabricarea fitingurilor (mânere, balamale, încuietori) și a corpurilor sanitare (robinete, fitinguri, garnituri, robinete). În zonele industriale, bronzul are și zone extinse de utilizare. Deci, aliajul de turnare este folosit pentru a face rulmenți, inele de etanșare, bucșe.
Utilizarea pe scară largă a bronzului este afectată în special de proprietățile sale corozive. Din acest motiv, este utilizat pentru fabricarea pieselor de mecanisme care funcționează în contact constant cu apa. Elasticitatea ridicată a aliajului face posibilă fabricarea arcurilor și a pieselor de instrumente din acesta.
Topirea bronzului
Desigur, fiecare aliaj are avantajele și dezavantajele sale. Bronzul este un aliaj care constă din cupru și staniu și, prin urmare, tolerează perfect orice retopire. Poate fi folosit de mai multe ori în scopuri complet diferite. Pe de altă parte, dacă bronzul conține o cantitate mare de impurități precum magneziu, siliciu, aluminiu, atunci proprietățile mecanice pot scădea în timpul topirii.
Acest lucru se datorează faptului că elementele de aliere care îmbunătățesc caracteristicile bronzului se oxidează în timpul topirii și formează oxizi refractari, care se află de-a lungul limitelor rețelei cristaline. Ele rup legătura dintre boabe, făcând bronzul mai fragil.
Cum să distingem bronzul de alamă și cupru
Una dintre cele mai frecvente întrebări este diferențaacest aliaj de la altele asemănătoare ca aspect. Desigur, în industrie și cu ajutorul unor reactivi speciali, acest lucru este destul de simplu. Dar dacă trebuie să determinați materialul acasă?
Să începem cu faptul că aliajul este format din staniu și cupru. Masele acestor substanțe în procente pot fi diferite. Cu cât mai mult cupru, cu atât culoarea va fi mai strălucitoare, dar datorită conținutului de staniu din aliaj, aceasta va fi cu un ordin de mărime mai grea decât, de exemplu, Cu pur.
Dacă comparăm bronzul cu alama, acesta din urmă are o nuanță mai gălbuie. Cuprul în sine este foarte ductil, dar aliajele pe bază de el sunt destul de elastice și dure. De asemenea, puteți determina ce material se află în fața dvs. prin încălzire. Deci, în alamă, sub influența temperaturii ridicate, oxidul de zinc este eliberat și produsul capătă o „placă” cenușie. Dar bronzul, atunci când este încălzit, nu își va schimba proprietățile.
Opere de artă
Destul de des poți găsi diverse figurine și figurine din bronz. Multe opere de artă au fost create în antichitate și în Evul Mediu.
Aliajele care conțin cupru și staniu sunt folosite pentru a face:
- Garduri și porți, care nu sunt numai incredibil de frumoase, ci și durabile.
- Elemente ale structurilor scărilor.
- Suveniruri și compoziții sculpturale.
- Corpuri de iluminat decorative: aplice și candelabre.
- Articole pentru decorarea interioară.
Pentru a enerva necesarulcompoziție, creați un model special de lemn, gips sau materiale polimerice - așa-numita turnare. Cavitățile acestei figuri sunt umplute cu lut și îndepărtate după turnare. După fabricare, suprafața poate fi placată cu aur, nichel, crom sau argint.
Este foarte important de remarcat că, de regulă, un aliaj de staniu și cupru fără elemente de aliere este folosit pentru realizarea operelor de artă. Acest lucru se datorează faptului că, cu cât astfel de componente sunt prezente mai mult în bronz, cu atât este mai mare contractia acestuia, ceea ce afectează negativ calitatea și forma produsului.
