Bronz: složení slitiny, vlastnosti a aplikace

Historie

Jedno z nejslavnějších míst, kde byly nalezeny bronzové výrobky, se nachází v oblasti řeky Kuban. V této chvíli objevil archeolog Nikolai Veselovskij v roce 1897 tzv. Kulturu Maykop, která existovala ve druhé polovině IV. Tisíciletí před naším letopočtem.

Bronzové artefakty nalezené v pohraničních mohylech Maykop byly vyrobeny převážně z mědi a slitiny arzénu, takže se věří, že historicky první byly právě takové slitiny, tzv. bronzů arzeniky.

To nebylo v žádném případě podřadné ve svých vlastnostech na slitinách mědi s cínem nebo olovem, a dokonce překonali je za řadu charakteristik. To bylo široce používáno v různých oblastech lidské činnosti těch časů, od výroby kritických dílů k šperkům.

Složení bronzu

Bronz je slitina mědi s kovy jako cín, hliník, olovo, berýlium a nekovy - arsen, křemík a fosfor. Kromě toho mohou být tyto slitiny dodatečně dopovány fosforem, zinkem, manganem, železem a niklem.

Složení bronzu závisí na stupni slitiny a je uveden v označení. Například složení slitiny označené BRAMts7-1 zahrnuje 7% hliníku, 1% manganu a 92% mědi.

Hlavním prvkem tohoto kovu je tedy měď (od 35% do 90% a více). Druhou složkou může být buď arzen, cín nebo beryllium, olovo, hliník, křemík a další součásti. Přidání speciálních vlastností k slitině mohou být přidány další komponenty - zinek, železo, nikl, mangan, fosfor a další.

Vlastnosti bronzu a vlastnosti

Hlavními vlastnostmi všech bronzových slitin jsou plasticita a tvrdost. V závislosti na poměru hlavních a přídavných součástí lze získat celou řadu nových vlastností. Navíc množství mědi v slitině určuje její barvu.

Takže zlatý bronz se získá, jestliže složení slitiny je asi 85% mědi a se sníženým množstvím až 50%, slitina, která má stříbrnou barvu, se ukáže. Snížení množství mědi na 35% a nižší bude mít za následek produkci šedého a dokonce i černého bronzu a zvýšení množství mědi na 90% nebo vyšší povede k tvorbě červeného bronzu.

Jedna ze starých značek bronzových slitin je zvonek bronz, který se dnes ještě používá k odlévání zvonů. Obsahuje 20% cínu a 80% mědi. Jeho nevýhodou je zvýšená křehkost kvůli přítomnosti velkého obsahu cínu v slitině.

Jak bylo uvedeno výše, nejvíce se používají slitiny mědi a cínu s přidáním malého počtu dalších komponent. Široké použití těchto slitin je zapříčiněno především historicky zjištěnými příčinami, které vedly k přemístění arzeniového bronzu z výroby.

Důvody jsou následující:

• rozvoj mnoha stovek ložisek tennantitu a dalších vybledlých rud bohatých na měď a arzen. Takové rudy byly nejvhodnější pro výrobu bronzového arzénu, protože nebyly příliš hluboké, což způsobilo, že výrobní proces je levnější než jiné zdroje mědi a arzénu;
• vysoká toxicita výroby takového bronzu způsobená přítomností arsenu v ložiskách, což nevyhnutelně vedlo ke ztrátě zdraví a další schopnosti pracovat se zkušenými metalurgy a kováři;
• nevhodnost metalurgického odpadu a zlomených bronzových produktů z arzénu pro další tavení kovu. V nejlepším případě byly tyto výrobky použity k výrobě šperků nebo jiných než podstatných součástí.

Slitiny mědi a cínu, které přišly nahradit arzeniové bronzy, i když byly dražší, ale byly ekonomicky výhodnější, neboť rozvoj přepravy koní a v důsledku toho vytvoření obchodních vazeb mezi městy a zeměmi vedlo k nárůstu dovozu bronzů bez arzénu.

Druhy bronzu a charakteristiky

Vývoj rozsáhlé průmyslové výroby obecně vedl k tomu, že bronzové plechy se staly téměř nejsilnějším typem bronzu. A jen za posledních sto let se tento typ začal měnit slitiny mědi cínovými náhražkami, jako je hliník, křemík a zejména bronzy bronzy.

Existují tedy následující typy:

1. Tinless. Zahrnuje bronz, ve kterém jsou druhými komponenty hliník, křemík, berýlium a další kovy a nekovové materiály. Každá z těchto komponent dává zvláštním vlastnostem. Například, z hliníkové slitiny propůjčuje zlepšené vlastnosti valivých a vysokou odolnost vůči korozi, berylium zvyšuje pevnost a tuhost, a křemík, zinek a zlepšit jeho tekutost a odolnost proti oděru;
2. cín. Slitina mědi a cínu, v níž převládá měď. On je jeden z prvních, ovládán člověkem. Má vysoký, v porovnání s čistou mědí, tvrdost a pevnost, stejně jako tavitelnější. V takových slitinách je cín vždy po druhém po mědi a hlavním legujícím komponentu.

Třetí číslem jsou takové další součásti jako arsen, zinek a olovo. Tento kov, kvůli velmi nízkému smršťování, je určen hlavně pro lití, protože je obtížné zpracovávat tlakem, řezáním a ostřením. Dokonce i tendence k segregaci a nízkou tekutost neinterferuje s použitím této slitiny pro výrobu odlitků s konfigurací-komplex, včetně uměleckého lití.

Bronz s přídavkem zinku se nazývá "Admiralita"A používá se k výrobě dílů, které mají častý nebo trvalý kontakt s mořskou vodou (stavba lodí). Tato vlastnost je dána skutečností, že zinek dává slitině zvýšené odolnosti proti korozi v tomto prostředí.

Nicméně, aby bronzová odolnost proti korozi v slané mořské vodě, to je stále více obohacen hliníkem a niklem. Taková slitina, často nazývaná "mořská", se používá k výrobě prvků ropných plošin působících na mořských a oceánských polích.

K získání dodatečných vlastností bronzu, je dopovaný malými množstvími fosforu, stříbra, zinku, arsenu, manganu a dalších složek. Zavedení malého množství stříbra zvyšuje elektrickou vodivost bronzu a činí ho srovnatelnou s elektrickou vodivostí mědi.

Oblasti použití a označování

Existují speciální tabulky, které obsahují označení a popisy všech bronzových slitin vyráběných průmyslem. Nicméně, aniž bychom se uchýlili k takovýmto tabulkám, je možné určit typ a chemické složení, pokud víme, jak je jejich označení označeno.

Jednoduchým označením můžete zjistit jejich složení. Jeho charakteristickým znakem je označení písmena "Br", což znamená "Bronze".

Dále následují písmena označující kromě přítomnosti mědi přítomnost odpovídajících složek. Tyto dopis označení uvedené předpisy, jsou následující: A - hliník, B - berylium, K - křemík, F - železo, H - nikl, Mc - mangan, Mg - hořčík, C - olovo, O - cín, T - titan, F je fosfor, Z je zinek.

Po písmenách jsou pomlčky následovány čísly procentuální podíl každé složky (po mědi). A také označení, ve kterých je po každém písmu použito procento této nebo té složky. Chcete-li znát obsah mědi, musíte odečíst 100% procento všech složek.

Zde jsou příklady značení a jejich transkripty: BrO5Ts6S5 - bronzová slitina s obsahem cínu o 5%, zinek - 6%, olovo - 5% mědi - 84% - BrO3Ts8S4N1 - obsah cínu - 3%, zinek - 8%, olovo - 4% Ni - 1% mědi - 84% - obsah cínu - - BrO10F1 10%, P - 1% mědi - 89% - BrB2 - berylium obsah - 2% mědi - 98% - BrAZhMts10-3-1, 5 - obsah hliníku - 10%, železo - 3%, Mn - 1,5% Cu - 85,5% - BrAZhN10-4-4 - obsah hliníku - 10%, železo - 4% Ni - 4% mědi - 82%.

Kvůli jeho různým vlastnostem tento kov najde nejširší aplikace v různých sférách. Z toho jsou vyráběny následující výrobky:

• prvky výzdoby (lampy, figurky, svícny, popelníky, mříže, zábradlí a jiné dekorace);
• různé doplňky (zámky, kliky, hlavové smyčky, kohouty, směšovače a další instalatérské práce);
• části strojů a mechanismů (pouzdra, těsnění, ozubená kola, ložiska, části zařízení pracující pod vodou);
• díly pro vysoce přesné vybavení, navigační přístroje, automobilové mapy;
• početné kování (ohyby, rohy, adaptéry, spojky, odpaliště atd.);
• v malém množství šperků.

Bronz je široce používán v oblasti raketové techniky a strojírenství, letectví a stavby lodí. Vyrábí objekty vysoce uměleckého umění pro divadla, haly a paláce, památkové objekty a sochy.

Díky vývoji metalurgie, kovu získává všechny nové a neobvyklé vlastnosti, Nedostupný pro kováře a metalurgy minulosti. Vynalezli starci, slitina pokračovala ve službě lidstvu a pokračovala mnoho, mnoho staletí.