Бронза, ее свойства, состав, маркировка, особенности и технические характеристики


Бронзовый сплав БрАЖ9-4 состоит из 9% алюминия и 4% железа. Характеристики материала регламентируются ГОСТ 18175-78. Подробнее о свойствах металла на сайте.

Плотность чистых металлов

Наименование материала, марка Плотность ρ, кг/м3
Алюминий 2700
Бериллий 1840
Ванадий 6500-7100
Висмут 9800
Вольфрам 19300
Галлий 5910
Гафний 13090
Германий 5330
Золото 19320
Индий 7360
Иридий 22400
Кадмий 8640
Кобальт 8900
Кремний 2550
Литий 530
Магний 1740
Медь 8940
Молибден 10300
Марганец 7200-7400
Натрий 970
Никель 8900
Олово 7300
Палладий 12000
Платина 21200-21500
Рений 21000
Родий 12480
Ртуть 13600
Рубидий 1520
Рутений 12450
Свинец 11370
Серебро 10500
Талий 11850
Тантал 16600
Теллур 6250
Титан 4500
Хром 7140
Цинк 7130
Цирконий 6530

Что такое бронза?

Бронза — это сплав, основой которого является медь и другие металлы. Состав может изменяться в зависимости от чего меняются и параметры готового материала. В качестве дополнительных компонентов могут использоваться марганец, железо, хром, фосфор. Оптимальное содержание легирующих примесей в бронзовом сплаве — 2.5%.

От количества меди в составе материала зависит его цвет. Например, в ярких огненных заготовках из бронзы содержится более 35% меди. Смесь цинка с медью нельзя относить к разновидностям бронзы. Это отдельная смесь, которая называется латунь.

История открытия

Первые находки бронзовых сплавов были обнаружены в третьем тысячелетии до нашей эры. Тогда люди смешивали медь с оловом, чтобы получить материал с особенными характеристиками и внешним видом. В то время из бронзы изготавливалась посуда, статуэтки, украшения, орудия труда. Большую популярность сплав бронзы получил во времена средневековья. Из них изготавливали оружие и снаряды.

Структура и состав

Состав сплава бронзы состоит из определённых компонентов. Не каждая смесь может называться бронзовым материалом. Например, латунь и мельхиор имеют в составе большое количество меди, однако не относятся к бронзе. Таким образом дополнительными компонентами выступают различные металлы за исключением цинка и никеля. Характеристики смеси зависят от количества легирующих металлов. Смеси на основе меди можно разделить на две группы:

  1. Оловянные — процент олова в таких бронзовых сплавах больше чем других легирующих примесей. У готового материала высокие показатели упругости и твердости. Он легко плавится, что облегчает обработку. Чтобы улучшить устойчивость к коррозии и литейные качества смеси, в ее состав добавляют другие легирующие примеси
  2. Специальные — в составе этих смесей не содержится олова. В качестве дополнительных компонентов выступает железо, кремний, алюминий. Характеристики материла зависят от используемых легирующих примесей.

Специальные бронзовые смеси считаются более универсальными, нежели оловянные.

Сплав бронзы
Сплав бронзы

Свойства и характеристики

Чтобы понимать где можно использовать этот материал, нужно учитывать свойства и характеристики бронзы. Свойства смеси:

  • хорошая свариваемость;
  • устойчивость к воздействию кислот и солёной воды;
  • высокая устойчивость к коррозии;
  • температура плавления — до 1140 градусов по Цельсию;
  • плотность — до 8700 кг/м3.

Свойства могут изменять в зависимости от процентного содержания легирующих компонентов.

Производство материала

Качество бронзы зависит от процесса её производства. Для этого применяются индукционные печи и дополнительные вещества для плавки. Процесс производства:

  1. Разогревается печь, в которую засыпается уголь. При отсутствии древесного материала используется флюс.
  2. Печь заполняется медью. Она должна расплавиться.
  3. Расплавленный металл нужно раскислить фосфористой медью
  4. Расплав насыщается легирующими примесями. Температура отжига равномерно увеличивается.
  5. Расплавленные компоненты перемешиваются и продолжают нагреваться.
  6. Последний этап перед отливкой в формы — повторное раскисление смеси.

Расплавленный металл разливается по формам, которые проходят через пресс-обработку. После охлаждения отливок их используют в дальнейшем производстве.

Разлив по формам
Разлив по формам

Оттенки бронзового цвета. Фото

Оттенки бронзового цвета

Оттенки бронзового цвета лежат в диапазоне от средне светлого до среднего тона. Цвет сбалансирован по содержанию красного и желтого, может быть чуть ярче или бледнее, имеет легкое колебание от желтого до красного подтона.

Механические свойства медно-никелевых сплавов

E = 120…145 ГПа.

Название Сплав Состояние Предел прочности σв, МПа Относительное удлинение δ, %
Мельхиор МНЖМц30-0,8-1 Мягкое состояние 400 45
Мельхиор МНЖМц30-0,8-1 Твёрдое состояние 600 4
Мельхиор МН19 Мягкое состояние 350 40
Мельхиор МН19 Твёрдое состояние 550 4
Копель МНМц43-0,5 Мягкое состояние 420 38
Копель МНМц43-0,5 Твёрдое состояние 650 3,5
Константант МНМц40-1,5 Мягкое состояние 430 28
Константант МНМц40-1,5 Твёрдое состояние 670 2,5

Плотность черных металлов

Наименование материала, марка Плотность ρ, кг/м3
Сталь 10 ГОСТ 1050-88 7856
Сталь 20 ГОСТ 1050-88 7859
Сталь 40 ГОСТ 1050-88 7850
Сталь 60 ГОСТ 1050-88 7800
С235-С375 ГОСТ 27772-88 7850
Ст3пс ГОСТ 380-2005 7850
Чугун ковкий КЧ 70-2 ГОСТ 1215-79 7000
Чугун высокопрочный ВЧ35 ГОСТ 7293-85 7200
Чугун серый СЧ10 ГОСТ 1412-85 6800
Чугун серый СЧ20 ГОСТ 1412-85 7100
Чугун серый СЧ30 ГОСТ 1412-85 7300

Маркировка

Чтобы покупатели и производители разбирались в бронзовых сплавах, была создана специальная маркировка бронзы. Она представляет собой набор цифр и букв, которые обозначают наименование компонентов и их процентное содержание в составе:

  1. В начале маркировки указывают буквы «Бр», которые обозначают название материала.
  2. После основного обозначения ставится буква, указывающая на легирующие добавки.
  3. Закрывает маркировку цифра обозначающая процентное содержание легирующего компонента.

Пример марки бронзы — БрО5. В сплаве содержится 5% олова. Маркировка всех составов с медным основанием указывается в таблицах, которые можно найти в интернете.

Сфера применения

450x324x0d9ab5e79d71286f7fce25ee06675168.jpeg

Бронзовый прокат востребован во многих сферах деятельности человека. Его популярность обусловлена широким сортаментом и большим выбором типоразмеров металлопродукции. Самые распространенные виды металлопроката из бронзы:

  • Втулки относятся к расходникам в машиностроении и приборостроении. Они используются как подшипники скольжения для бытовых приборов и различного оборудования, включая насосы, паровые турбины, металлопрокатные станы, редукторы, генераторные установки. В машиностроительной отрасли они служат для оснащения тяжелой техники, экскаваторов, бульдозеров.
  • Круги в зависимости от диаметра поставляются в бухтах и в виде профилей. Они используются в производстве комплектующих и запасных частей для механизмов и установок в железнодорожной, автотракторной, машиностроительной промышленности.
  • Трубы из бронзы обладают хорошей пропускной способностью. Они незаменимы в создании систем водоснабжения, отопления, а также топливных систем, сточных и водосборных, вентиляционных и климатических. Манометрические трубки применяются в изготовлении пружинной продукции для точных приборов.
  • Проволока служит для полуавтоматической сварки, а также идет на изготовление сварочных электродов, обмотки, кабелей, проводов. Из нее делают ювелирные украшения и бижутерию, тканую сетку для фильтрации и очистки газов, жидкостей и суспензий, деления на фракции материалов с сыпучей структурой.
  • Лента выполняет роль полуфабриката для упругих чувствительных элементов в приборостроении. Благодаря внешней привлекательности бронзовый прокат нашел применение в создании интерьерного и архитектурного декора.
  • Прутки с квадратным и шестигранным сечением используются как заготовки для крепежа и метизов — болтов, гаек, шурупов, заклепок.

Классификация бронзы

удельный вес бронзы

     Бронзу классифицируют исходя из двух признаков: технологический и химический.

     По технологическому признаку бронза разделяется на два вида:

Бронза деформируемая. Отличный вид бронзы для обработки механическим типом, таким как ковка, штамповка или рифление. Отличается данный вид малым наличием олова в составе, не более 6 процентов, что делает исходный материал очень пластичным. Бронза литейная. Специальный вид бронзы для отливок фасонного типа. Применяется в производстве деталей машин для работы соленной воде, изготовление шестеренок и вкладышей для подшипников.

     По химическому признаку бронзу разделяют на:

Бронза оловянная. Этот тип представляет собой сплав бронзы с основным компонентом – оловом, а также, в качестве дополнительных примесей, может использоваться фосфор, свинец и цинк. Олово помогает материалу приобрести упругость, легкоплавкость и твердость, что отлично отражается на процессе полировки. Дополнительные компоненты применяются для улучшения литейных, механических и антифрикционных свойств. Бронза специальная, безоловянная. Это вид бронзы представляет собой сплав без использования компонента – олова. По сравнению с бронзой оловянной ничем ей не уступает, а где-то даже превосходит ее показатели.

Дополнительная обработка

Для декоративного эффекта и в защитных целях возможно нанесение на поверхность бронзовых изделий лака, хрома, позолоты, никеля.

Кроме того, для рассматриваемого материала существует специфический способ обработки поверхности, называемый искусственным патинированием. Он основан на процессе естественного старения бронзы, состоящем в формировании пленки зелено-белого цвета карбонатного либо оксидного состава, называемой патиной, в результате воздействия воздуха и содержащихся в нем компонентов. Искусственное создание такого покрытия носит декоративный (придание винтажности) и защитный смысл.

Данную процедуру осуществляют путем нагрева после нанесения на поверхность серного состава. Существует и обратная технология, то есть удаление патины со старых бронзовых изделий.

Методы химического определения сплавов

Химия является довольно эффективным способом выявления латуни и бронзы. Однако точные результаты можно получить только реакциями, которые разрушают металл, что негативно скажется на изделии. Химический метод включает следующие этапы:

  • с медного сплава снимается стружка (чтобы не повредить весь металл);
  • смешивается раствор азотной кислоты и воды (в соотношении 1:1);
  • далее следует поместить стружку в кислотный реагент;
  • раствор нагревается до температуры кипения после растворения стружки;
  • на медленном огне поддерживается температура кипения в течение получаса.

Если стружка была латунной, то раствор в емкости останется прозрачным. В случае растворения бронзы, выпадает осадок из олова (белого цвета). Учитывая это, метод действует только для бронзы, содержащей олово.

Использование БрАЖ 9-4 и БрА9Ж3Л

Заготовки и полуфабрикаты из алюминиевых бронз используются в автомобильной, тракторной, авиационной, приборостроительной, станкостроительной, оборонной, нефтяной и химической промышленности, так как алюминиевые сплавы обладают высокими механическими и антифрикционными свойствами.

Бронзовые прутки БрАЖ9-4 изготовляются методом прессования и имеют диаметр 16-160 мм согласно ГОСТ 1628-78. Прутки БрАЖ9-4 применяется для изготовления деталей, подвергающихся трению и истиранию: клапаны, винты, кольца, поршневые колеса, клапаны насосов высокого давления. Востребована такая бронза и при изготовлении массивных деталей: ободьев, винтов, арматуры.

Зачем в медь добавили цинк и почему не отливают цинковые статуи

Медь сплавляют с цинком чтобы получить сплавы со свойствами, которых нет у меди и цинка по-отдельности. Медь — хороший проводник тепла и электрического тока. Медь пластична, тянется, штампуется. Медные провода, медные трубки для холодильников, нагревателей или кондиционеров, медная посуда полностью реализуют свойства меди как тепло и электропроводность, так и высокую пластичность. Коррозионная стойкость и химическая инертность к бытовым растворам позволяют выпускать медную посуду, сковородки, кастрюли. Но обратная сторона свойств меди – она имеет недостаточную прочность, твердость, коррозионную стойкость при высокой стоимости для широкого применения в технике как конструкционный материал. Пять тысяч лет люди модифицируют медь, добавляя другие металлы в расплав для измерения ее свойств.


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.