Бронза это сплав олова и меди: Чем отличается медь от бронзы

Обзор сплавов олова. Статья

ПРОДУКЦИЯ

 

Внимание! Если Вы обнаружили ошибку на сайте, то выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.

 

8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

e-mail: [email protected]






















































В статье приведен обзор сплавов на основе олова. Рассмотрены припои, бронзы, баббиты и пьютеры. Описываются их марки, свойства, применение

Олово — это металл, для которого характерны устойчивость к образованию коррозии и экологичность (нетоксичность). Благодаря этим качествам его широко используют в пищевой и электронной промышленности. Довольно часто олово выступает составляющим элементом металлосплавов. Оловянные сплавы по сфере применения классифицируются на подшипниковые, легкоплавкие и припои. На основе олова производятся баббиты, бронза, припои и пьютеры. Каждый из них имеет свой специфический химический состав, свойства и сферу применения.

Баббиты

Баббиты производятся на базе олова (или свинца). Их применяют как напыленный или залитый слой. На сегодняшний день существует несколько вариаций химического состава баббитовых сплавов. Наиболее применяемыми считаются следующие:

  • 90% олова и 10% меди — баббиты на основе олова с добавлением меди;
  • 89% олова, 7% сурьмы и 4 % меди — оловянный сплав с добавлением сурьмы и меди;
  • 80% свинца, 15% сурьмы и 5% олова. — баббиты на основе свинца с добавлением сурьмы и олова.

Легирующими присадками могут выступать в этих сплавах различные металлы.

Баббиты плавятся при температуре от 300 градусов Цельсия. Как уже было отмечено выше, в основе этих материалов лежит олово. Маркируются они как Б88, Б83, Б83С. Данные сплавы применяются в целях повышения вязкости и, напротив, снижения коэффициента трения. Если сравнить эти показатели у оловянного и свинцового баббита, то первый отличается большой стойкостью к появлению коррозии, теплопроводностью и прочностью к различного рода воздействиям.

Сплавы на основе свинца имеют высокие температуры применения (даже выше, чем у оловянных баббитов). Они используются при изготовлении подшипников для двигателей дизельного типа. Также свинцовые баббиты применяют в производстве прокатных станов.

Рисунок 1. Подшипник скольжения

Для всех баббитов характерен такой значительный минус, как малое сопротивление усталости. Незначительная степень прочности этих лигатур позволяет применять их лишь в производстве подшипников, которые, напротив, отличаются износостойким и надежным корпусом, выполненным из стали или бронзы. Долговечность подшипников напрямую зависит от толщины слоя баббитового сплава, залитого на вкладыш из стали. И, соответственно, чем тоньше баббитовый слой, тем меньше срок эксплуатации подшипника.

Рисунок 2. Оловянные баббиты

Бронзы

Другим распространенным видом оловянных сплавов является бронза – оловянно-медный сплав. В принципе, под бронзой подразумевают также и медные сплавы в сочетании с другими элементами. В составе любого типа бронзы содержатся незначительные пропорции различных добавок (цинка, свинца, фосфора и других элементов).

Известную всем бронзу человечество начало изготавливать еще в эпоху Бронзового века. Ее применяли достаточно долгий период времени. Осталась она востребованной и при Железном веке. Она плавится при 930—1140 °C. А плотность бронзы равна 7800-8700 кг/м3.

Если изначально в мире была востребована мышьяковая бронза, то с развитием гужевого транспорта и внешней экономики в ряде стран мира начали применять оловянную бронзу. Особенно актуально было использование данного сплава в стремительно развивающейся сфере крупной промышленности. Правда, в последние десятилетия ее начали вытеснять неоловянные сорта бронзы (алюминиевые, медные и др.). Считается, что они превосходят оловянный сплав по своим свойствам.

Что из себя представляет оловянная бронза? Это медно-оловянный сплав, в котором меди содержится в большем количестве, нежели олова. Положительными свойствами данного сплава можно назвать такие его качества, как:

  • Твердость;
  • Прочность;
  • Легкоплавкость.

Оловянная бронза обладает данными свойствами в большей степени, нежели чистая медь. Данный сплав устойчив к затачиванию и другим видам обработки. Это говорит о том, что он относится к литейным металлам. Усадка у бронзы сравнительно низкая. Она составляет всего 1% (к примеру, у латуни и чугуна она равна 1,5%, у стали – превышает 2%). Это позволяет применять оловянные бронзы для изготовления отливок.

Их плюсами являются такие качества, как устойчивость к образованию коррозии и отличные антифрикционные свойства. Это объясняет использование данных сплавов в химической промышленности. В частности, их применяют для изготовления литой арматуры. Не менее популярны оловянные бронзы и в других промышленных отраслях.

Легирующими компонентами в данных сплавах выступают такие элементы, как:

  • Цинк;
  • Никель;
  • Фосфор;
  • Свинец;
  • Мышьяк.

И другие металлы. Содержание цинка в бронзах не превышает 10%. Такое незначительное содержание данного компонента никак не влияет на качества этих сплавов. При этом его использование помогает снизить расходы на изготовление оловянных бронз и повышает их устойчивость к коррозии. Добавление в качестве легирующих компонентов свинца и фосфора положительно сказывается на антифрикционные свойства данных сплавов. К тому же так оловянные бронзы легче поддаются резке и давлению.

Их маркировка представлена следующим образом:

  • Бр ОФ 6,5-0,15;
  • Бр.ОЦ 4-3;
  • Бр.ОЦ10-2;
  • Бр.ОФ 10-1;
  • Бр.ОНС 11-4-3.

Сегодня эти сплавы широко применяются в транспортной промышленности.

Устойчивость оловянных бронз к ржавчине и механическим повреждениям позволяет использовать их в производстве деталей машин. Производимые элементы относятся к расходным материалам, поскольку необходима их регулярная замена.

Бронза отличается долговечностью. Она устойчива к атмосферным осадкам и механическим воздействиям. Изделия, выполняющие декоративную функцию в театрах и дворцах, также производятся из бронз.

Рисунок 3. Изделия из бронзы для нефтегазового оборудования

Пьютер

Пьютером называется сплав олова с такими элементами периодической системы, как медь, сурьма и висмут. Иногда олово смешивают со свинцом. Сплав маркируется символами JJ. Пьютер плавится уже при 170-230 градусах. Следует отметить внешнюю эстетичность данных сплавов. Их легко полировать. Пьютеры необходимы при изготовлении декоративной посуды. Также сплавы используются в производстве различных украшений. Одним из существенных минусов изделий, изготавливаемых с применением пьютеров, является их низкая устойчивость перед так называемой оловянной чумой. Еще один не менее значимый недостаток данных сплавов – их токсичность. В некоторых странах (к примеру, в Англии) их запретили к использованию. Однако пьютер все же содержится в изделиях, относящихся к антиквариату.

Припои

Припои – это тоже лигатуры/сплавы.Они бывают легкоплавкими и твердыми. К первой группе относятся оловянно-свинцовые сплавы. В них также включают и другие элементы. Однако, как правило, их содержание в припоях бывает незначительно. Легирующие элементы обычно добавляют в данные сплавы для улучшения показателей тех или иных свойств (антикоррозийной защите, прочности и т.д.).

Легкоплавкие припои используются для монтажа и сборки радиоаппаратуры и различной электроники. Хотя они не такие прочные, как твердые сплавы, однако для данных целей они наиболее приемлемы. Их температура плавления составляет 300-450 градусов Цельсия (иногда меньше).

На сегодняшний день более популярной и востребованной считается припой марки ПОС. В маркировочных таблицах можно заметить несколько ПОС с различными номерами, следующими за данной аббревиатурой. Эти цифры являются показателями объема олова в них. К примеру, в припоях марки ПОС-40 количество олова составляет 40% от общего объема. Кстати, те сплавы, в которых содержится много олова, отличаются ярким металлическим блеском. Особенно значительно содержание данного элемента в марках ПОС-61 и ПОС–90. Те же сплавы, в составе которых преобладает свинец (а не олово), имеют матовую поверхность темно-серого цвета. Еще одна их отличительная особенность – хорошая пластичность. Те припои, в которых больше олова, жестки и прочны. Их невозможно легко и быстро погнуть.

Оловянно-свинцовые припои находят применение в самых разных отраслях промышленности. Так,

  • ПОС-90 используют при восстановлении пищевой посуды и медицинских приборов и устройств. Низкое содержание известного своей токсичностью свинца (10%) позволяет применять данные сплавы для вышеназванных целей;
  • ПОС-40 используется в процессе запаивания электроприборов и различных деталей из оцинкованного железа. Он подходит для ремонта радиаторов отопления и труб из латуни и меди;
  • ПОС-30. Часто используется в производстве кабелей и обработки листового цинка. Его полное плавление происходит при температуре в 220-265 градусов Цельсия;
  • ПОС-61. Аналогичен с ПОС-60. Практически один и тот же сплав. Применяется для запаивания печатных плат радиоприборов. Довольно часто используется при сборке электронного оборудования. Он начинает плавиться при 183 градусах Цельсия и выше. При 190 градусах припой расплавляется полностью.

Сплавы ПОС-40 и ПОС-90 также, как и ПОС-30, полностью расплавляются при 220-265 градусах Цельсия. Однако такую температуру «выдерживают» далеко не все электро- и радиоприборы. Поэтому оптимальным вариантом ля применения являются припои ПОС-61.

Поскольку припои выпускаются в тюбиках, то их состав можно прочитать на самих упаковках. Там бывает четко обозначено процентное соотношение олова и других элементов в данном сплаве.

Существует еще один сорт оловянных припоев. Речь идет о марке ПОССу. Этот сплав содержит в себе олово, свинец и сурьму. Его используют в производстве автотранспорта и холодильников, а также в целях запаивания обмоток машин электрического типа, электроники и кабелей. Содержание сурьмы в таких припоях варьируется от 0,5 % до 2%. ПОССу плавится при 189 градусах Цельсия.

И, пожалуй, наиболее «оловянным» можно назвать припой марки ПОССу 95-5. Олова и свинца в данном сплаве соответственно 95 к 5 процентам. Он плавится при 234-240 градусах.

Существуют также низкотемпературные припои. Это те сплавы, которые вследствие своей низкой температуры плавления можно без опасений использовать при запайке чувствительных к высоким температурам деталей приборов. Один из таких припоев – ПОСК-50-18. Он расплавляется при 142-145 градусах Цельсия. В данном сплаве олово составляет половину от всего содержимого припоя. В ПОСК–50-18 также бывает добавлен кадмий, который увеличивает его антикоррозийную устойчивость. Однако этот же легирующий компонент повышает токсичность данного сплава.

Таким образом, олово способно сочетаться в сплавах с другими металлами. Полученные металлопродукты отличаются высокой устойчивостью к появлению коррозии и внешней эстетичностью (яркий металлический блеск). В те или иные оловянные сплавы нередко добавляют легирующие компоненты для улучшения их свойств. Благодаря большому разнообразию соединений такого рода олово нашло применение в ряде отраслей промышленности.

Оловянистая бронза

Классическая бронза – это сплав меди и олова, вероятно, самый древний сплав, известный человеку.

Первая, удачная в отношении состава, бронза была получена эмпирически литейщиками древнего Египта, которым бронза стала известна на рубеже 2500-3000 лет до нашей эры. Они практически определили оптимальные составы для бронзовых изделий различного назначения. Процентное содержание меди и олова в египетской бронзе таково:

В технологическую эпоху этим составам было найдено серьезное обоснование. Холодной обработке давлением подлежит бронза с содержанием олова до 6%, горячей обработке давлением – до15%. Значит, египтяне нож могли упрочнять в холодную, кинжал ковали в горячую, наконечник стрелы получали литьем.
В настоящее время мы знаем, почему это так, а не иначе, потому что умеем определять механические свойства (рис.1). При 5-6% олова бронза наиболее пластична и имеет достаточно высокую прочность.

Рисунок 1. Механические свойства бронзы: 1 – предел прочности (в кг/мм2), 2 – относительное удлинение (в %).

Это понятно при анализе диаграммы состояния. Диаграмма состояния медь-олово достаточно сложна (рис.2). Она представляет собой комбинацию нескольких перитектических диаграмм. Поэтому в системе Cu-Sn существует довольно много различных фаз.
1. α-твердый раствор олова в меди;
2. Олово, поскольку растворимости меди в олове меньше 0,01%;
3. -твердый раствор на базе электронного соединения Cu5Sn;
4. δ -- электронное соединение Cu31Sn8;
5.  — твердый раствор на базе химического соединения меди и олова. Кристаллическая структура его не установлена;
6. ε – электронное соединение Cu3Sn;
7.  — химическое соединение CuSn.

Рисунок 2. Диаграмма состояния медь-олово

При 5-6 % олова бронза состоит из твердого раствора; он наиболее пластичен. При 15% олова есть не так много δ – эвтектоида, и бронзу можно обрабатывать давлением в горячую. Ну а если олова больше, то сплав становится слишком хрупким, и ковать его нельзя никак. Значит, изделие можно получить только литьем.

Самая простая литая бронза имеет фазовые составляющие: α-твердый раствор и эвтектоид α+ δ (Cu31Sn8). На рис. 3 показана структура бронзы с 14,87% Sn и структура эвтектоида.



  
                                         а                                            б 

Рисунок 3. Структура бронзы с 14,87% Sn (а), эвтектоид α+ δ (б)

Бронза БрОФ10-1 содержит 10% олова и 1% фосфора. Фосфор вводится в бронзу в количестве до 1% как раскислитель, чтобы не дать образоваться оксиду олова SnO, который охрупчивает сплав. Макроструктура литой бронзы БрОФ10-1 представлена на рис.4; видны макрозерна и дендриты внутри них.

Рисунок 4. Макроструктура бронзы при увеличении 100.

При небольшом увеличении (рис. 5, а-в) видны разнотравящиеся дендриты α-твердого раствора и (α+ δ) — эвтектоид. Все, что имеет цвет оранжевый, синий, желтый – это участки дендритов. Просто они травятся по-разному из-за дендритной ликвации; об этом явлении написано на этом сайте в разделе «О металлах и неметаллах». Сам эвтектоид выглядит белым или голубым; но есть и еще кое-что. На рис. 5 г стрелкой обозначено включение соединения Cu3P (фосфид меди), имеющее голубую окраску, которое формируется в данных сплавах при содержании фосфора более 0,2%. На рис.6 показано более крупное включение эвтектоида с включением фосфида меди. На рис. 7 показаны дендриты фосфида меди, лежащие сверху на включении эвтектоида. Резкость наведена на фосфид.





                                           а                                            б
                                           в                                            г

Рисунок 5. Структура бронзы

Рисунок 6. Фазы в бронзе БрОФ10-1.

Рисунок 7. «Скелетик» фосфида меди

Баббит металлический | Британика

  • Развлечения и поп-культура
  • География и путешествия
  • Здоровье и медицина
  • Образ жизни и социальные вопросы
  • Литература
  • Философия и религия
  • Политика, право и правительство
  • Наука
  • Спорт и отдых
  • Технология
  • Изобразительное искусство
  • Всемирная история
  • Этот день в истории
  • Викторины
  • Подкасты
  • Словарь
  • Биографии
  • Резюме
  • Популярные вопросы
  • Инфографика
  • Демистификация
  • Списки
  • #WTFact
  • Товарищи
  • Галереи изображений
  • Прожектор
  • Форум
  • Один хороший факт
  • Развлечения и поп-культура
  • География и путешествия
  • Здоровье и медицина
  • Образ жизни и социальные вопросы
  • Литература
  • Философия и религия
  • Политика, право и правительство
  • Наука
  • Спорт и отдых
  • Технология
  • Изобразительное искусство
  • Всемирная история
  • Britannica объясняет
    В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
  • Britannica Classics
    Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
  • Demystified Videos
    В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
  • #WTFact Видео
    В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
  • На этот раз в истории
    В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.
  • Студенческий портал
    Britannica — это главный ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
  • Портал COVID-19
    Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
  • 100 женщин
    Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.
  • Спасение Земли
    Британника представляет список дел Земли на 21 век. Узнайте об основных экологических проблемах, стоящих перед нашей планетой, и о том, что с ними можно сделать!
  • SpaceNext50
    Britannica представляет SpaceNext50. От полета на Луну до управления космосом — мы изучаем широкий спектр тем, которые питают наше любопытство к космосу!

Содержание

  • Введение

Краткие факты

  • Факты и сопутствующий контент

Математическая задача: Бронза, олово и медь

Бронза — это сплав олова и меди. Сплав, состоящий из 10% олова и 90% меди, называется Gunmetal. Это колокольный металл, если он содержит 20% олова и 80% меди. Сколько тонн расплавленного колокольного металла и меди необходимо для производства 100 тонн бронзы?

Правильный ответ:

z =  50 t
c =  50 t

Пошаговое объяснение:

m=100 t p1​=10%=10010​=101​=0,1 p2​=90%=10090​=109​=0,9 p3​= 20%=10020​=51​=0,2  a=m⋅ p1​=100⋅ 0,1=10 t b=m⋅ p2​=100⋅ 0,9=90 t z ⋅  p3​ = a z=a/p3​=10 /0.2=50 t

c=m−z=100−50=50 t

Нашли ошибку или неточность? Не стесняйтесь

написать нам

. Спасибо!

Советы по связанным онлайн-калькуляторам

Наш процентный калькулятор поможет вам быстро рассчитать различные типовые задачи с процентами.
У вас есть линейное уравнение или система уравнений и вы ищете ее решение? Или у вас есть квадратное уравнение?
Вы хотите преобразовать единицы массы?

Чтобы решить эту математическую задачу, вам необходимо знать следующие знания:

  • алгебра
  • уравнения
  • основные функции
  • проценты
Единицы физических величин:
  • масса
  • преобразование единиц измерения
Темы, темы:
  • смеси и растворы
Уровень словесной задачи:
  • практика для 13-летних
  • практика для 14-летних
  • средняя школа
  • Бронза 37391
    Бронза сплав олова и меди. Медь 85% остальное олово. Сколько бронзы получится из 51 кг меди? Хватит ли нам 8 кг жести?
  • Химик 2
    У химика есть два сплава бронзы, один из которых состоит из 12 % олова и 88 % меди, а второй из 10 % олова и 90% меди. Если эти два сплава расплавить и тщательно смешать вместе, между какими двумя значениями находится процент олова в смеси?
  • Замок-музей
    В Замковом музее было найдено множество средневековых пушек, изготовленных из пушек (пушка — сплав олова и меди в соотношении 1:9). Советники согласились, что пушки им не нужны, а на городской башне бросят новый колокол. Колокола изготовлены из марганца
  • Марганца
    Марганцевая бронза содержит следующие металлы на фунт: медь 0,89фунта, олова 0,10 фунта и марганца 0,01 фунта. Сколько меди содержится в вале весом 235 фунтов?
  • Бронза
    Бронза содержит 80% меди и 20% олова. Сколько меди нам потребуется для производства бронзы, если у нас есть 39 кг олова?
  • Монеты
    Деньги — монеты отчеканены из самой твердой бронзы, которая содержит медь и олово в соотношении 41:9. Сколько меди и олова в 2 кг бронзовых денег?
  • Бронза
    Сколько олова содержится в 3,6 кг бронзы, если она содержит 15%?
  • Бронзовая медаль
    Для производства 1 кг бронзы необходимо 0,95 кг меди, 0,04 кг олова и 0,01 кг цинка. Бронзовая медаль весит 8,5 г. Сколько меди, олова и цинка в медали?
  • Кольцо
    Кольца из сплава золота и меди весят 14,5 г и имеют объем 1,03 см³. Сколько в нем золота и сколько меди? Плотность металла: Au 19,3 г/см³ и Cu 8,94 кг·дм-3
  • Два сплава
    Два сплава Y и Z состоят из цинка, олова и меди. В сплаве Y соотношение цинка к олову составляет 2:5, а отношение меди к олову — 4:3. Найдите соотношение меди:цинка:олова в сплаве Y.
  • Железо
    Железная руда содержит 54% железа. Сколько железной руды необходимо для производства 23 тонн железа?
  • Содержит 80440
    Коровье молоко содержит в среднем 3,6% жира. Сколько литров молока нужно для приготовления 250 г сливочного масла? Сливочное масло содержит 82% жира.

Published by admin