Состав бронза в процентах: состав сплава в процентах, маркировка и применение

состав, свойства, марки и применение сплава

Статьи

Маркировка бронз

Бронза – сплав меди с оловом, алюминием, кремнием, бериллием и другими элементами, за исключением цинка. В зависимости от легирования бронзы называют оловянными, алюминиевыми, кремневыми, бериллиевыми и т.д.

Марку бронз составляют из букв «Бр», характеризующих тип сплава (бронза), букв, указывающих перечень легирующих элементов в нисходящем порядке их содержания, и цифр, соответствующих их усредненному количеству в процентах. Например: маркой Бр. ОЦС4-4-2,5 обозначают бронзу, содержащую 4% олова, 4% цинка, 2.5% свинца и 89,5% меди (100-(4+4+2.5)=89,5% ).

Принято все бронзы делить на оловянные и безоловянные.

Сплавы меди с оловом обладают высокой антикоррозионной стойкостью и хорошими антифрикционными свойствами. Этим обусловливается применение бронз в химической промышленности для изготовления литой арматуры, а также в качестве антифрикционного материала в других отраслях.

Оловянные бронзы легируют цинком, никелем и фосфором. Цинка добавляют до 10%, в этом количестве он почти не изменяет свойств бронз, но делает их дешевле. Свинец и фосфор улучшают антифрикционные свойства бронзы и ее обрабатываемость резанием.

Применение некоторых литейных оловянных бронз

БрОФ6,5-0,4 – пружины, барометрические коробки, мембраны, антифрикционные детали

БрОЦ4-3 – плоские и круглые пружины

БрОЦС4-4-2,5 – Антифрикционные детали

БрО3Ц12С5 – Арматура общего назначения

БрО5ЦНС5 – Антифрикционные детали, вкладыши подшипников и арматура

БрО4Ц4С17 – Антифрикционные детали (втулки, подшипники, вкладыши, червячные пары)

В настоящее время существует ряд марок бронз, не содержащих олова. Это двойные или чаще многокомпонентные сплавы меди с алюминием, марганцем, железом, свинцом, никелем, бериллием и кремнием.

Алюминиевые бронзы. Алюминиевые бронзы хорошо сопротивляются коррозии в морской воде и тропической атмосфере, имеют высокие механические и технологические свойства. Однофазные бронзы, обладающие высокой пластичностью, применяют для глубокой штамповки. Двухфазные бронзы подвергают горячей деформации, или применяют в виде фасонного литья. Литейные свойства алюминиевых бронз ниже, чем литейные свойства оловянных бронз, но они обеспечивают высокую плотность отливок.

Кремнистые бронзы. При легировании меди кремнием (до 3,5%) повышается прочность, а так же пластичность. Никель и марганец улучшает механические и коррозионные свойства кремнистых бронз, эти бронзы легко обрабатываются давлением, резанием и свариваются. Благодаря высоким механическим свойствам, упругости и коррозионной стойкости их применяют для изготовления пружин и пружинящих деталей приборов и радиооборудования, работающих при температуре до 2500С, а также в агрессивных средах (пресная, морская вода).

Бериллиевые бронзы. Эти бронзы относятся к сплавам, упрочняемые термической обработкой. Обладая высокими значениями временного сопротивления, пределами текучести и упругости, бериллиевые бронзы хорошо сопротивляются коррозии, свариваются и обрабатываются резанием. Бериллиевые бронзы применяют для мембран, пружин, пружинящих контактов, деталей, работающих на износ, в электронной технике

Свинцовые бронзы. Свинец практически не растворяется в жидкой меди. Поэтому сплавы после затвердевания состоит из кристаллов меди и включения свинца. Такая структура бронзы обеспечивает высокие антифрикционные свойства. Это предопределяет широкое применение свинцовой бронзы для изготовления вкладышей подшипников скольжения, работающих с большими скоростями и при повышенных давлениях. По сравнению с оловянными подшипниковыми бронзами теплопроводность бронзы БрС30 в 4 раза больше, поэтому она хорошо отводит теплоту, возникающую при трении.

Нередко свинцовые бронзы легируют никелем и оловом и повышают механические и коррозионные свойства.

Применение безоловянных бронз:

БрАЖ9-4 – Для обработки давлением ( прутки, трубы, листы)

БрАЖН10-4-4 – Детали химической аппаратуры

БрА9Ж3Л – Арматура, антифрикционные детали

БрА10Ж3Мц2 – Арматура, антифрикционные детали

БрКМц3-1 – Прутки, ленты, проволока для пружин

БрБ2 – Полосы, прутки, лента, проволока для пружин

Маркировка бронз

Этимология [ править | править код ]

Современные лингвисты выдвигают следующие гипотезы происхождения слова «бронза»:

• Романскую, согласно которой слово пришло в романские языки, либо от персидского «berenj», означающего «медь», либо от названия города Бриндизи, из которого этот материал доставлялся в Рим;
• Протославянскую, согласно которой слово имеет протославянское происхождение, и буквально означает «бранный металл» (общеславянские корень «bron», особенно характерный для южнославянских языков, и суффикс «za», который по всей вероятности обозначал либо непосредственно литой сплав, либо технологический процесс его отливки и остывания; как в случае с общеславянским же словом «железо» — «zelé(želě)-zo»), что так или иначе сохранилось практически во всех славянских языках, а в словенском языке слово «bron» (без каких-либо постфиксов) до сих пор означает бронзу;

Что такое бронза?

Бронза является многокомпонентным сплавом, состоящим из двух и более элементов, основной из которых медь. Остальные элементы называются легирующими и используются для усовершенствований показателей металла. Доля легирующих составных в бронзе может быть от 2,5%. Применяют в этом качестве марганец, олово, свинец, хром, фосфор, железо и другие элементы, кроме цинка. Сочетание меди и цинка, носит наименование латуни.

В зависимости от количественного содержания в сплаве меди добавок, бронза будет иметь различный цветовой оттенок. Огненно красные оттенки говорят о высоком проценте меди, а вот холодный стальной цвет – о наличие в бронзе не более 35% меди.

История бронзового сплава

датируются III тысячелетием до н.э

В средневековье, такое обильное на войны, из сплава меди и олова отливали пушки и снаряды для артиллерии. Наиболее известное воплощение бронзы – колокол, варьируя состав, размер и толщину стенок, мастера добивались самых приятных звучаний бронзового колокола, которое разливалось по округе.

Служа людям своими уникальными свойствами, она не теряет своей популярности. Происхождение слова связывают с персидским словом, обозначающим медь – berenj. В дальнейшем оно было трансформировано в итальянское слово bronzo.

Маркировка бронзы

Чтобы обозначить тот или иной сплав его маркируют следующим образом:

• Вначале стоит буквенное сочетание «Бр» — бронза;
• Далее, буквы, указывающие на основные легирующие элементы;
• В конце цифры, определяющие содержание легирующих элементов в материале.

Так, примером может служить маркировка БрО5 – содержание в сплаве 5% олова, БрА5 — 5% алюминия.

Маркировка необходима не только для определения состава и свойств бронзы, но и ее удельного веса. Чтобы это сделать, достаточно воспользоваться таблицей из справочника. Но если марка неизвестна, тогда поможет химический анализ. Это необходимо для вычисления объема заготовки, так как ее формула отражает отношение массы к объему. Зная удельный вес отдельно взятого сплава можно вычислить объем детали с определенной массой и наоборот, какой будет вес у бруска заданной величины.

Свойства бронзы

Как уже было отмечено, свойства бронзы напрямую зависят от наличия в ней одной или нескольких легирующих элементов, а также от их процентного содержания.

Бронза обладает:

• Более высокой коррозионной стойкостью, прочностью и более низким коэффициентом трения, нежели у латуни;
• Стойкостью на воздухе, в соленой воде, углекислых растворах и растворах, содержащих органические кислоты;
• Способностью к сварке и пайке;
• Оттенками от красного до белого;
• Другие показатели зависят от состава.

Особенности сплавов Cu-Be

Бериллиевая бронза является представителем типа дисперсионно-упрочняемых металлических сплавов. От других смесей металлов их прежде всего отличает наличие зависимости степени растворимости легирующих добавок от температуры материала.

Как правило, в бериллиевых бронзах содержание непосредственно элемента бериллия (Be) варьируется в пределах от 1,5 до 3 процентов. Кроме него в состав подобных бронз может входить кобальт (медь-кобальт-бериллий, МКБ-сплав) или никель (МНБ-сплав). В таких бронзах количество бериллия еще ниже – обычно до 0,8 процентов.

Как было упомянуто выше, при нагревании Cu-Be материала изменяется величина растворимости легирующих металлов, которые содержатся в его составе

Это важно для проведения закалки изделий из бериллиевой бронзы. Грамотно проведенная термообработка ведет к существенному повышению физико-механических свойств изделий и, кроме того, увеличивает предел текучести материала

Характеристики бронзы

Технологические характеристики

По своим технологическим свойствам бронзы могут быть:

• Деформируемые или легко поддающиеся механическому воздействию. Такими свойствами обладают сплавы, содержащие не более 6% олова. Их пластичность позволяет производить штамповку, ковку и изготавливать рифленые бронзовые материалы. Именно из деформируемых сплавов делают бронзовую проволоку, ленту и листы и т.п.;
• Литейные – рассчитанные на фасонное литье. Из таких литейных бронз на основе меди и олова изготавливают машинные детали, которые могут работать в морской воде, а также шестеренки и вкладыши для подшипников.

Теплопроводность бронзовых сплавов

Если говорить о теплопроводности, то она падает с введением легирующих добавок. Несмотря на то, что медь очень хорошо проводит тепло, ее сплавы с другими компонентами теряют больший процент этого показателя. Невысокая теплопроводность делает бронзу непригодной для узлов трения, сварочных электродов и прочих элементов, где требуется быстра отдача и отвод тепла. Однако, низколегированные бронзовые сплавы близки по теплопроводности к меди.

Отжиг, закалка и термическая обработка бронзы

Вас интересует отжиг, закалка и термическая обработка бронзы? Поставщик Авек Глобал предлагает купить бронзу отечественного и зарубежного производства по доступной цене в широком ассортименте. Обеспечим доставку продукции в любую точку континента. Цена оптимальная.

Основные операции термообработки

Гомогенизация, закалка, отжиг и отпуск.

Гомогенизация

Гомогенизация применяется для снижения сегрегации и коррозии, обнаруженной в некоторых литых и горячих обработанных бронзовых заготовках, главным образом в тех, которые содержат повышенный процент олова. Диффузия и гомогенизация медленнее и труднее протекают в оловянных и кремниевых, поэтому эти сплавы обычно подвергаются длительным гомогенизирующим обработкам перед операциями горячей или холодной обработки. Бронзы (содержащие более 8% Sn) отличаются экстремальной сегрегацией. Поэтому перед обработкой сначала разрушают хрупкую сегрегированную оловянную фазу, тем самым увеличивая прочность и пластичность, и уменьшая твердость перед прокаткой. Эти цели достигаются путем гомогенизации при температуре около 760° С. Гораздо реже используют обработку холодом.

Отжиг

Заготовку нагревают до температуры, которая вызывает рекристаллизацию, и, если желательно максимальное размягчение, нагревают выше температуры рекристаллизации, чтобы вызвать рост зерна. На процесс отжига влияют многие взаимодействующие переменные. Важным является скорость нагрева, конструкция печи, атмосфера печи и форма заготовки. Для бронзовых сплавов критерием оценки качества рекристаллизационного отжига является размер зерна.

Температура отжига

• легкий отжиг, который выполняется при температуре, слегка превышающей температуру рекристаллизации;
• мягкий отжиг, температура отжига чуть ниже точки, в которой начинается быстрый рост зерна.

Поставщик Авек Глобал предлагает купить бронзу отечественного и зарубежного производства по доступной цене в широком ассортименте. Обеспечим доставку продукции в любую точку континента. Цена оптимальная.

Отпуск

Снятие напряжения в бронзовых заготовках направлено на уменьшение или устранение остаточного напряжения, тем самым уменьшая вероятность того, что деталь не сработает при растрескивании или усталости от коррозии при работе. Ряд бронз, в частности, алюминиевые и кремниевые бронзы, могут растрескиваться под критическим напряжением. Отпуск для снятия напряжений выполняется при температуре ниже нормального диапазона отжига, которые не вызывают перекристаллизации и последующего размягчения металла.

Закалка

Высокая прочность в большинстве марок бронзовых сплавов достигается за счет холодной обработки. Закалка используется для повышения механической прочности выше уровней, обычно получаемых при холодной пластической деформации. Примеры осаждающих упрочняющих медных сплавов включают бериллиевые и кремниевые бронзы, а также бронзы с повышенным содержанием фосфора и кремния.

Вас интересует отжиг, закалка и термическая обработка бронзы? Поставщик Авек Глобал предлагает купить бронзу отечественного и зарубежного производства по доступной цене в широком ассортименте. Обеспечим доставку продукции в любую точку континента. Цена оптимальная. Приглашаем к партнёрскому сотрудничеству.

Классификация, виды

Многообразие компонентов обусловило необходимость упорядочить бронзовую «номенклатуру». Разработана классификация бронзы по нескольким основаниям.

Состав

Выделяют два вида бронз:

1. Оловянные. Количество компонентов сплава – два и больше, но доминирует олово (уступая лишь меди).
2. Безоловянные. Прочие: свинцовая, алюминиевая, кремниевая, бериллиевая, другие.

Количеством меди определяется цвет сплава:

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.

Контактная сварка

Это процесс, в ходе которого образуется неразъемное сварное соединение посредством нагрева металла током, проходящим через него, с дальнейшей пластической деформацией этой зоны под действием сжимающего усилия. То есть тоже техническая сфера. Здесь применение находят выполненные из бериллиевого сплава:

• Электроды. Проводники тока.
• Электрододержатели. Часть электросварочного аппарата, в которую вставляется электрод.

Срок их службы значительно выше, чем у тех компонентов, которые изготавливают из других сплавов (хромовых бронз, если быть точнее). Спектр применения широк. Вот, что сваривают с использованием компонентов из бериллиевой бронзы: проволоку, строительную арматуру, листовую углеродистую сталь, никель-хром-кремниевые сплавы, рельсы для магистральных железнодорожных путей и т.д.

Это действительно износостойкий материал. Компоненты, сделанные из него, могут работать с большими усилиями прижатия электродов, мощным током и высоким темпом. Они выдерживают большое количество сварок, поскольку у них повышенный модуль упругости, стойкость к знакопеременным нагрузкам и высокой температуре разупрочнения. А значит, не только электроды приходится реже менять – точность и прочность соединений увеличивается в несколько раз.

История

Одно из наиболее известных мест, где были найдены бронзовые изделия, располагалось в районе реки Кубань. В этом месте археологом Николаем Веселовским в 1897 году была раскопана так называемая Майкопская культура, существовавшая во второй половине IV тысячелетия до нашей эры.

Бронзовые артефакты, найденные в майкопских курганах, были изготовлены в основном из сплава меди и мышьяка, поэтому считается, что исторически первыми были именно такие сплавы, называемые мышьяковистыми бронзами.

Она ничем не уступала по своим свойствам сплавам меди с оловом или свинцом, и даже превосходила их по ряду характеристик. Она широко применялась в различных областях человеческой деятельности тех времён, начиная от изготовления ответственных деталей и заканчивая ювелирными изделиями.

Состав бронзы

Бронза — это сплав меди с такими металлами, как олово, алюминий, свинец, бериллий, и неметаллами — мышьяк, кремний и фосфор. Кроме того, такие сплавы могут дополнительно легироваться фосфором, цинком, марганцем, железом и никелем.

Состав бронзы зависит от марки сплава и указывается в её обозначении. Например, в состав сплава, имеющего маркировку БрАМц7−1, входят 7% алюминия, 1% марганца и 92% меди.

Таким образом, основным компонентом этого металла является медь (от 35% до 90% и выше). Вторым же компонентом может являться либо мышьяк, либо олово или бериллий, свинец, алюминий, кремний и другие компоненты. Для придания особых свойств в сплав могут добавляться дополнительные компоненты — цинк, железо, никель, марганец, фосфор и другие.

Разновидности

Специалисты выделяют такие виды бронзы:

1. Свинцовая — состав, в котором основной легирующей добавкой является свинец. Готовый материал устойчив к воздействию высокого давления. Используется при изготовлении подвижных элементов в промышленном оборудовании.
2. Кремнецинковая — помимо основного компонента в этом составе содержится олово и кремний. У смеси хорошая пластичность и текучесть. С материалом легко работать и изготавливать из него изделия сложной формы. Хорошо сваривается, устойчив воздействию низких температур.
3. Бериллиевая бронза — твердый материал. Устойчив к воздействию высоких температур и коррозии. В состав входят кобальт, никель и железо.
4. Алюминиевая — в состав смеси входит 95% меди и 5% алюминия. Материал обладает золотым оттенком, блестит на свету. Устойчив к воздействию щелочей и кислот. Не изменяет характеристик при воздействии низких температур, обладает высокой прочностью.

Если нужно укрепить структуру материала, в него добавляется никель. Электропроводность снижают с помощью хрома.

Бронза.

Виды легирующих добавок

Легирующие добавки сплавов в бронзе Бериллий значительно влияет на прочность и твёрдость. Если бериллиевой бронзе провести закалку, то она вместе с прочностью приобретёт высокую упругость, поэтому из данной бронзы изготавливают пружинистые детали (рессоры, мембраны) и сами пружины.

Алюминий и никель придают бронзовому сплаву высокое упрочнение и коррозионную устойчивость. Из бронз, в составе которых присутствуют указанные химические элементы, изготавливают детали и механизмы, предназначенные для работы в критических условиях (морская вода, щёлочи). Например, части нефтяных платформ на океанских прибрежьях.

Свинец добавляют в бронзовый сплав для получения отличных антифрикционных и противоударных свойств. Изделия из свинцовых бронз могут подвергаться значительным длительным нагрузкам (например, подшипники в механизмах).

Бронзы, легированные кремнием и цинком, обладают повышенными свойствами текучести в жидком (расплавленном) виде, поэтому из них изготавливают детали сложной формы методом литья.

Свойства системы «медь – бериллий»

Наиболее распространенной маркой бериллиевых сплавов является бронза БрБ2. Сплав данной марки относится к категории высоколегированной бронзы, что обусловлено достаточно высоким содержанием в ней основного легирующего элемента (около 2%). К низколегированным бериллиевым бронзам относятся сплавы групп МНБ и МКБ, в которых бериллия содержится не более 0.8%. Есть еще более высоколегированная бериллиевая бронза (БрВ2,5), легирующего элемента в которой содержится около 2,5%.

Бронза бериллиевая высоколегированная (БрБ2)

Сплавы, основу которых составляют бериллий и медь, отличаются следующими характеристиками:

• исключительная электро- и теплопроводность, сопоставимые с аналогичными характеристиками чистой меди;
• повышенная износостойкость, способность противостоять ползучести и усталости;
• высокий предел упругости;
• при ударах бериллиевые бронзы не выделяют искр;
• исключительно высокая устойчивость к коррозии, твердость и показатель временного сопротивления.

Свойства, которыми обладают бериллиевые сплавы, можно еще более улучшить, если подвергнуть их термической обработке: закалке и искусственному старению. Можно придать им максимальную пластичность и способность к легкому деформированию, если подвергнуть закалке при температуре порядка 775 градусов.

В обычном состоянии бронза бериллиевой группы обладает временным сопротивлением, равным 450 МПа. При пластическом деформировании деталей из бериллиевой бронзы эта характеристика улучшается на 40%. Временное сопротивление и другие механические характеристики сплавов этой группы можно улучшить в разы, если подвергнуть их искусственному старению, выполняемом сразу после закалки. В частности, бронза БрБ2 после осуществления такой термообработки имеет временное сопротивление, равное 1400 МПа.

Плиты бериллиевой бронзы

Отличает бронзы бериллиевой группы и такое важное качество, как теплостойкость. Эксплуатационные свойства таких сплавов не меняются, даже если их нагреть до температуры 340 градусов

А при температуре нагрева 500 градусов бронза бериллиевой группы обладает такими же свойствами, как изделия, изготовленные из алюминиевых и оловянно-фосфористых сплавов, эксплуатирующихся при температуре 20 градусов.

Технологические характеристики позволяют изготавливать из бериллиевых сплавов сложные отливки высокого качества, но обычно детали из них производят из заготовок, подвергнутых предварительной пластической деформации (листы и полосы, проволока, ленты и др). Широкое применение сплавов бериллиевой группы обусловлено еще и тем, что они хорошо поддаются различным видам обработки, а для соединения деталей из них можно использовать все известные способы (сварка и пайка). Между тем, на использование таких операций существуют и определенные ограничения, которые следует учитывать при их планировании.

Ограничения по способам соединения сплавов на основе бериллия и меди касаются как пайки, так и сварки. Пайку бериллиевых бронз следует выполнять сразу же, как была выполнена тщательная механическая зачистка соединяемых элементов. В качестве припоя при выполнении такой технологической операции используются сплавы на основе серебра, а в защитном флюсе, использование которого необходимо, должны в обязательном порядке содержаться фтористые соли. Высокое качество пайки деталей из данных сплавов обеспечивает технология, предполагающая выполнение соединения в вакууме и использование слоя защитного флюса.

Детали из бериллиевых бронз не соединяют при помощи электродуговой сварки, для этого успешно используют другие технологии: точечную, шовную, роликовую и сварку в среде инертных газов. Такое ограничение в применении электродуговой сварки обусловлено тем, что сплавы данной группы обладают большим температурным интервалом кристаллизации. Кроме этого, сварку бронз бериллиевой группы нельзя выполнять после термической обработки, что обусловлено их особыми механическими свойствами.

Полосы из бериллиевой бронзы

Историческая справка: что такое бронзовый оттенок и цвет?

Бронзовый цвет являет собой ряд оттенков из желтой палитры, которые варьируются в зоне зеленого и коричневого цветов. Это смесь, которая имеет сходства с металлом и его переливами на солнечном свете. Тон входит в категорию теплых, насыщенных и ярких, в зависимости от композиции, где он применяется. На фоне темных оттенков других цветов он будет светлым, как нечто дополнительное. На абстрактном фоне пастельных тонов — бронза считается манящим воплощением элегантности и шарма. В зависимости от того, какой цвет необходимо подобрать для сочетания с подобным металликом, стилисты рекомендуют подбирать темно-бронзовый цвет или оттенок из светлых палитр.

Иными словами, это универсальное сочетание нескольких цветов, которые имеют переливы, отливы и даже яркие «точки» при создании индивидуального имиджа. «Подстроиться» он может практически под любой наряд или интерьер, главное, соблюдать тонировку в цветах. Самым популярным он был в XIX веке, когда бронза присутствовала в интерьерах, одеждах и даже в макияже. Тогда и настал звездный час для такого оттенка, который в последствии был именован «лондонским дымком» благодаря одному модному дизайнеру одежды.

Основные характеристики

Широкое применение данного материала определяется его базовыми показателями. Для бронзы характерны такие отличительные черты, как:

• высокая сопротивляемость коррозии;
• прочность;
• высокий уровень электро- и теплопроводности;
• повышенные показатели сопротивления износу;
• низкий коэффициент процесса трения;
• отличные показатели стойкости в морской воде, на открытом воздухе и в различных органических растворах;
• высокие показатели паростойкости;
• легкость в обработке.

Бронза, температура плавления которой составляет около 930-1100 градусов, имеет отличные показатели прочности и стойкости. Особенно если сравнивать ее с другими подобными сплавами.

Когда материал уместен?

Иногда без применения бериллиевой бронзы не обойтись. Использование данного материала является высокоэффективным, если нужно добиться:

• Отсутствия у конечного изделия ферромагнитных свойств и способности к образованию искр при ударах.
• Высокой электропроводности.
• Повышенных упругих и прочностных свойств.
• Высокой теплопроводности.
• Устойчивости к коррозии.

Все перечисленные характеристики становятся еще лучше, если сплав в конце подвергают закалке или термической обработке другого вида. Тому же искусственному старению, например.

А самый эффективный метод, используемый для достижения пластичности сплава, – это закалка, осуществляемая при температуре в 775 °C.

Бронза – это сплав каких металлов в процентах

Что такое бронза

Бронза – это сплав меди, в котором основным легирующим компонентом выступают как металлы, так и не металлы. Непосредственные характеристики полученных сплавов определяются их соотношением и фазовым составом расплавов.

Чаще всего за основу берут олово. Реже, но встречаются, сплавы с добавлением алюминия, кремния, бериллия, свинца. Но фактически во всех вариациях сплавов используют незначительное количество фосфора и цинка.

Полезно! Состав и свойства бронзы определяются межгосударственными стандартами. ГОСТ 613-79 «Бронзы оловянные литейные» и ГОСТ 18175-78 «Бронзы безоловянные, обрабатываемые давлением».

Расшифровка маркировки бронзовых сплавов

В маркировочном коде каждой марки бронзы с помощью букв и цифр зашифрована информация, которая характеризует тип сплава, обозначения легирующих компонентов и примесей по нисходящей. Буквы указывают на вид легирующего компонента, а цифры — на его усредненное содержание в процентах.

Например, марка БрОЦС4-4-2,5 — это бронза (Бр), легированная оловом (О), цинком (Ц) и свинцом (С). Олова и цинка в сплаве по 4%, свинца 2,5%. Соответственно процентное содержание меди в данном сплаве будет составлять 100 — (4 + 4 + 2,5)= 89,5%.

У деформируемых бронз сначала идет подряд буквенное обозначение, а потом проставляются цифры, к примеру, как у сплава БрОФ2-0,25. У литейных марок после обозначения каждого легирующего элемента проставляется его объем в процентах. Примером может служить литейный сплав БрА10Ж3Мц2, где:

• Бр — это бронза;
• А10 — 10% алюминия;
• Ж3 — 3% железа;
• Мц2 — 2% марганца.

Немного истории

Самая древняя находка изделий из бронзы была обнаружена неподалёку от реки Топлица в южной части современной Сербии. Датируется она V в. до н.э. В нашей стране обнаружение самого старого бронзового артефакта произошло в 1897 г. и относится к так называемой Майкопской культуре, существовавшей в IV в. до н.э. Изделия преимущественно представлены в виде сплава из бронзы и мышьяка. Постепенно о существовании мягкого эластичного металла узнали на Ближнем Востоке, в Египте.

Находки бронзы, сохранившейся на протяжении нескольких десятков веков Источник ds02.infourok.ru

Вышеупомянутая мышьяковая бронза считается первым видом этого металла. Однако сплав имел широкий перечень недостатков, связанных с вредным для здоровья процессом изготовления и сравнительно высокой стоимостью, которая объяснялась дороговизной мышьяка. Это стало причиной её постепенного вытеснения с мирового рынка и использованием более экологичного и дешевого состава – оловянной бронзы (это сплав олова и меди).

Если на этапе появления металл применялся для изготовления хозяйственных и рабочих предметов, то к V в. н. э. в Древней Греции её стали применять для отливки скульптур. Позже сплав превратился в основной источник денежной индустрии – из него отливали монеты.

Лишь в средних веках бронзу стали использовать в производстве предметов вооружения, церковных колоколов.

Особенности гальванических белых бронз с цинком.

Как уже упоминалось ранее, состав, структура и свойства белых бронз с цинком и без него отличаются. Для удобства данные, относящиеся к цинксодержащей бронзе приведены в сравнении с безцинковой. На рисунке 13 представлены электронномикроскоопические изображения тонких покрытий белой бронзой с введением цинка и без него. На изображениях, не содержащих цинка, видны элементы размером менее 50 нм. Такие наноструктуры являются результатом введения добавок, которые ингибируют рост кристаллов и способствует измельчению зерна. В результате шероховатость поверхности становится намного меньше, чем длина волны света. Пленки бронзы, содержащие цинк, напротив, имеют гораздо менее заметные наноструктуры. В частности, поверхность кажется покрытой некогерентным слоем, который, если его держать под электронным лучом, быстро меняет форму, что свидетельствует о высоком углеродном загрязнении, которое невозможно удалить с поверхности. Это связано с химической природой добавок, что приводит к большему количеству поверхностных примесей в цинкосодержащих бронзах.

Рисунок 13 —

СЭМ-изображения морфологии поверхности Zn-содержащей белой бронзы (a, c, e, левый столбец, соответственно толщиной 0,5, 1,0 и 1,5 мкм) и белой бронзы без Zn (b, d, f,правый столбец соответственно толщиной 0,5, 1,0 и 1,5 мкм).

Микроизображения поперечных шлифов даны на рисунке 14.

Рисунок 14 —

Микроизображения покрытий толщиной 1,5 мкм: а — Zn-содержащая белая бронза, b — белая бронза, не содержащая цинка. На рисунке 15 приведены результаты рентгено-фазового анализа цинксодержащей белой бронзы. Видны пики подложки α-латуни (черный), β-латуни (зеленый) и интерметаллидов в покрытиях — Cu6Sn5 (желтый) и Cu5Zn8 (синий).

Рисунок 15 — Смоделированные (сплошная красная линия) и экспериментальные (пунктирная черная линия) рентгеновские дифрактограммы: а — цинксодержащих, б — не содержащих цинка бронз. Наличие фазы Cu5Zn8 в цинковой бронзе доказать труднее, так как ее пики сильно накладываются на пики Cu6Sn5 и латунной подложки ((110) на 42,8о β-латуни). Полный анализ структуры дает размер кристаллитов 70 (± 5) нм для бронзы, содержащей цинк, и 50 (± 5) нм для бронзы, не содержащей цинка (изотропное приближение). По результатам РФЭС-анализа было обнаружено, что в цинксодержащей бронзе значительная доля олова на поверхности была металлической, а цинк находился в форме оксидов (Zn0 при 1021,8 эВ, оксид Zn при 1022,1 эВ).

Отличие видов, классификация

Деление на виды осуществляется исходя из конкретных компонентов состава. Например, изготовленная с использованием олова с меньшим процентным соотношением свинца либо фосфора способствует эффективному легированию. Благодаря этому усиливается прочность и твёрдость сплава. Он лучше переносит плавку, хорошо держит заданную форму. Поверхность отлично поддаётся шлифованию, усиливаются рабочие и визуальные показатели.

Однако, сплав бронзы, это не только концентрация меди и олова. Существуют виды, состав которых построен по новой формуле, кардинально отличающейся от вышеупомянутой. Эта группа сплавов получила название безоловянная бронза. По техническим и эксплуатационным характеристикам, они ничем не уступают оловянной, а по некоторым показателям, даже превосходят её.

Также деление осуществляется по технологическому параметру. По этому признаку бронза может быть деформируемой и литейной.

• Деформируемая – используется для механической обработки. Отлично шлифуется, куётся, режется. Процент олова в составе не превышает 5 единиц, что способствует нужной пластичности. Используется для изготовления листового металла, проволоки, прутьев, лент – изделий, применяющихся в строительстве.
• Литейная – применяется для изготовления литейных изделий. Преимущественно служит для производства литых изделий: шестерни, вкладыши подшипников, трубопроводная арматура.

Оловянная

Оловянная бронза – это сплав с преобладающим количеством меди, смешанной с оловом. Исторически доказано, что данный состав является одним из первых, освоенных человеком разумным. Ей свойственна большая (при сравнении с обычной медью) твёрдость, прочность, лучше и легче плавится.

Сырьё для изготовления бронзовых деталей Источник gkmetallurg

Обработка

Существует еще одна классификация бронзы, основанная на технологии обработки, применяемой при производстве из нее каких-либо изделий. В соответствии с этим выделяют два типа сплавов:

• литейные;
• деформируемые.

Литейные бронзы служат для создания отливок сложной конфигурации (деталей различных устройств и т. д.), так как деформируются только в расплавленном состоянии, в то время как деформируемую бронзу обрабатывают способами ковки, прокатывания, резания, производя металлопрокат в виде проволоки, ленты, труб, плит, втулок, прутков. Кроме того, бронза подходит для пайки и сварки.

Свойства металла

В отличие от латуни бронза устойчивее переносит коррозию и любые механические воздействия, имеет лучшие антифрикционные свойства (показатель низкого коэффициента трения материалов). Она менее подвержена разрушению при длительном контакте с кислородом, солёной водой, углекислым газом, органическими кислотами. Большая часть разновидностей бронзовых сплавов подлежит варке и пайке посредством мягкого или твёрдого припоя.

Токарный станок для работы с бронзой Источник mashtc.ru

Цвет металла определяется от количества и наименования добавленных компонентов. Варьируется он в диапазоне от белого, до красного. Физические свойства бронзы определяются в зависимости от легирующих элементов:

• Показатель прочности определяется в зависимости от присутствия олова, никеля, алюминия и кремния.
• Увеличение антифрикционных свойств происходит за счёт за счёт добавления свинца или фосфора.
• Рост температуры рекристаллизации осуществляется за счёт снижения размера зёрен сплава. Отражается это при добавлении никеля и железа.
• Стойкость к высоким температурам сказывается при внесении частиц кремния или марганца. Кроме того, увеличение жаропрочности происходит при добавлении хрома, циркония и бериллия, которые также сказываются на понижении коэффициента электропроводности.

Отличия бронзовых сплавов

Каждый тип бронзы отличается набором уникальных характеристик, которые определяются содержанием химических элементов.

• БрБ2. К ценным свойствам можно отнести податливость сварке и пайке серебряными припоями, высокие показатели электро- и теплопроводности, отсутствие искрения. Это позволяет использовать ее для изготовления инструментов, применяемых для работы на взрывоопасных предприятиях — в шахтах, на рудниках, заводах по переработке нефти и газа.
• БрАЖ9-4. Алюминиево-железные бронзы улучшаются под действием термообработки, закалке и отпуску, в результате у материала повышается пластичность, твердость и устойчивость к истиранию.
• БрАЖН10-4-4. Для металла, легированного алюминием, никелем, железом, характерна жаропрочность, прочность на разрыв, атмосферостойкость, низкая электропроводность, стойкость к эрозии.
• БрОФ. Применяется в промышленном производстве металлоизделий путем прессования, волочения, холодной прокатки под давлением. Главной особенностью марок БрОФ является коррозионная стойкость.
• БрОЦ4-3
  . Бесспорный плюс оловянисто-цинковых бронз — отличная деформируемость. Они хорошо поддаются обработке как в холодном, так и в горячем состоянии.
• БрОЦС4-4-2,5
  . Преимущества деформируемых сплавов — это отличные антикоррозионные, антифрикционные и пружинящие показатели, податливость токарной и фрезерной обработке.
• БрОЦС5-5-5. Литейные бронзы, обладающие универсальными эксплуатационными параметрами, прекрасно режутся, не боятся трения и термического воздействия, хорошо поддаются плавке, равномерно заполняя изложницы любой конфигурации.
• БрАЖМц. Медь с присадками алюминия, железа и марганца сохраняет исходный уровень прочности при нагреве, длительном воздействии агрессивных сред, включая морскую воду, растворов большинства кислот и щелочей, продуктов нефтепереработки, органических веществ.

Область применения

Вышеупомянутые свойства бронзы отражаются на том, что она становится достаточно популярной. Сплав применяется во многих отраслях: машиностроении, металлургии, электротехнике, химической промышленности, быту. В качестве более пристального раскрытия темы можно привести детальные примеры.

Промышленность

Как уже упоминалось, из-за низкой способности к усадке, оловянная бронза широко используется для изготовления пружин, подшипников, прижимных контактов.

Сфера применения бронзы Источник st49.stpulscen.ru

Алюминиевая бронза дешевле, чем оловянная, но именно первый сплав имеет отличные антикоррозийные качества. Это делает его востребованным в изготовлении аппаратуры химического назначения и той, что часто контактирует с солёной морской водой.

Сплавы, имеющие высокую пластичность и упругость используются в производстве автомобильных прокладок, составляющих измерительных приборов, шестерен.

Детали, изготовленные из бронзы Источник ru.prom

Материалы, невосприимчивые к возникновению коррозии и имеющие хорошую электропроводность, успешно применяют в электротехнической отрасли. К примеру, из бериллиевой бронзы изготавливают детали, пружинные контакты и интегральные схемы для мобильных телефонов, смартфонов и других гаджетов. По этой же причине металл используют в производстве фитинга для монтажа трубопроводов: краны, клапаны, тройники, переходники.

Бытовое назначение

Долговечность, твёрдость, прочность, стойкость к неблагоприятным условиям и воздействиям окружающей среды делают бронзу востребованной для изготовления уличных декоративных элементов. Встретить изделия из сплава можно практически на любой улице: фонари, скамейки, беседки, скульптуры и статуи.

Бронзовая скульптура человека Источник img-fotki.yandex.ru

За счёт оригинального желтоватого или красноватого оттенка, бронза считается высоко эстетическим композитом. Эта характеристика объясняет её популярность при изготовлении статуэток, мелких предметов интерьера и уличного декора.

Структура и состав сплава бронзы

В общем виде бронза – это сплав меди. Вторым компонентом могут выступать различные металлы за исключением цинка – такой сплав называют латунью, и никеля – он носит название мельхиор. В соответствии с характером второго ингредиента бронзы делятся на оловянные, то есть, содержащие олово, и безоловянные – все остальные, где вторым компонентом выступает другой металл. Состав мелких примесей при этом не учитывается.

Про состав черной, белой, синей, зеленой, оловянной, алюминиевой и других бронз, пропорции меди и олова в них, а также о том, чем отличается бронза от латуни по составу, читайте ниже.

Состав и структура металла бронза рассмотрены в видео ниже:

Оловяные металлы

Состоят из олова и меди. Как показывают исследования, медь может растворить до 15,8% олова, что автоматически указывает на возможность появления разных фаз твердых растворов. Так оно и есть: до достижения доли олова в 6–8% устойчивой является α-фаза, обеспечивающая хорошую ковкость и пластичность сплава. При увеличении доли олова появляются такие качества, как хрупкость и твердость, что не мешает использовать бронзы с содержанием олова до 65%, поскольку тогда в сплаве имеются и другие интересные качества.

Свойства и даже цвет сплава зависят от олова. Так, при доле меди в 90–99%, цвет бронзы ближе красному. Цвет сплава, содержащего 85% меди, желтый, содержащего более 50% – белый, а при доле меди в 35% сплав становится серо-стальным.

Соответствующим образом меняются и свойства.

• При малом содержании олова – до 2%, бронзу можно ковать на холоде, а не только при нормальной температуре.
• При содержании олова более 5%, ковать сплав можно лишь при температуре красного каления, из-за чего бронза считается не совсем подходящим сплавом для ковки.
• Если же твердый раствор включает более 15% олова, такое качество как ковкость сплав теряет, приобретая взамен высокую твердость.
• При очень большом содержании олова сплав вновь становится мягким.

Разновидности

Из-за резкого отличия свойств оловянные бронзы разделяют на 2 группы:

• деформируемые – с низким содержанием олова. Такие сплавы можно ковать и прокатывать, а также резать и затачивать. Они отличаются упругостью и высоким сопротивлением усталости, поэтому часто используются при изготовлении пружин;
• литейные – с более высоким содержанием олова. Изделия из нее получают литьем. Несмотря на не слишком высокую текучесть, бронзу используют для получения отливок самой сложной конфигурации, поскольку она дает очень малую усадку – менее 1%, в то время как у чугуна усадка составляет 1,5%, а у стали – 2%.

Превосходные бронзовые изделия – статуэтки, посуду, украшения на перилах и так далее, получают именно литьевым методом.

Примеси

Бронза может включать разнообразные случайные примеси в очень малом количестве. В то же время в состав вводят специальные добавки с тем, чтобы получить дополнительные свойства.

• Цинк – может составлять до 10–15% по массе. Он растворяется в α-растворе и улучшает механические свойства: увеличивает текучесть, плотность отливки и прочее. При этом металл заметно понижает стоимость изделия, поскольку намного дешевле олова. Такая бронза носит название адмиралтейской и более устойчива к морской воде.
• Свинец добавляют для придания сплаву антифрикционных свойств и возможности обрабатывать изделия резанием.
• Фосфор увеличивает жидкотекучесть и износостойкость.

Маркируется бронза буквами Бр. Далее в названии указываются легирующие добавки, а через дефис – их процентное соотношение. Доля меди не указывается, а вычисляется.

Соответственно, Бр.О-10, означает сплав меди, где легирующей добавкой является олово, доля которого 10%.

Безоловянные металлы

Представляют собой сплав меди с другими металлами, за исключением цинка и никеля. Такие бронзы называются в соответствии с легирующим элементом, доля которого в сплаве самая большая – алюминиевая бронза, например, бериллиевая и так далее. Маркируется она точно таким же образом. Так, Бр.АМц-7-1 означает, что в сплаве содержится 7% алюминия, 1% марганца и, соответственно, 92% меди.

Другие металлы в сплаве с медью создают иные свойства. Хотя, справедливости ради, большинство из них разработано в попытке удешевить бронзу, исключив из нее дорогое олово.

• Алюминиевые бронзы – отличаются более высокими антикоррозийными и механическими свойствами, к тому же сплав с алюминием дешевле. Однако, несмотря на то, что алюминиевая бронза более жидкотекучая, она дает большую усадку, поэтому редко используется для получения сложных отливок. Алюминий с медью образует твердый раствор, состав которого зависит как от доли алюминия, так и от условий получения, в частности, от скорости охлаждения. В результате такие его качества, как пластичность или прочность заметно меняются. Однофазные алюминиевые бронзы отличаются прекрасным сочетанием прочности и пластичности (максимальная нагрузка составляет 400–450 МПа, а пластичность равна 60%). Двухфазные более прочны и тверды, но требуют разной обработки в зависимости от своей структуры. К тому же дают куда большую усадку.
• Кремнистые бронзы могут включать до 3% кремния и отличаются антифрикционными свойствами и упругостью. Структура однофазная, что обеспечивает хорошую пластичность и относительную легкость обработки. Для отливок применяется редко. Если доля кремния превышает 3%, появляется хрупкая γ-фаза, поэтому состав сплава меняется редко.
• Бериллиевые бронзы отличаются высокой коррозионной стойкостью, износоустойчивостью, повышенным сопротивлением усталости, а также очень высоким пределом упругости. Сплав является теплостойким материалом – «работает» до температуры в 340 С, обладает хорошей теплопроводностью и электропроводностью. Бериллиевые бронзы можно подвергать закалке и старению, что очень положительно сказывается на их механических качествах.
• Марганцовая бронза содержит марганец, и, как правило, включает также цинк, а порой и олово. Свойства сплавов заметно отличаются и применяются для разных целей.
• Довольно известна мышьяковая бронза, но уже лишь как исторический материал. По своим качествам она превосходила оловянную, причем образовывала большое количество сортов для разных целей. Однако исчерпание поверхностных залежей мышьяка, токсичность производства и невозможность переплавки, в конце концов, привели к ее исчезновению.

Характеристики и особые свойства свинцовых, бериллиевых, алюминиевой и других бронз рассмотрены ниже.

Хотите отливать солдатиков у себя дома? Тогда смотрите следующее видео и запаситесь бронзой:

Процесс изготовления бронзы

Как уже упоминалось, бронза – это многокомпонентный сплав меди с другими элементами. В роли шихты для её производства применяют чистые металлы или уже скомбинированные сплавы, имеющие вид чушки. Последний способ более популярен и служит основным методом для приготовления литьевого сплава. Осуществляется он в 4 приёма:

• Загрузка готового сырья. Процесс выполняется размещением чушек в графитно-шамотные или графитно-карборудные тигли. Перед использованием формы предварительно прокаливаются и просушиваются.
• Приготовление расплава. На первом этапе плавится медь. Загружается она всем объёмом или небольшими партиями. Позже вносится фосфористая медь, что становится причиной образования жидкого фосфата, который удаляется. Только после очистки добавляются иные составляющие, которые предусмотрены рецептурой.
• Перегрев. Содержимое тиглей нагревается до 1 150-1 200°С. На этом этапе оловянная бронза выплавляется с помощью древесного угля или угля с добавлением солей. При обнаружении кремния, магния или алюминия (выступающих в данном случае в роли шлака), вносятся жидкие солевые флюсы.
• Дегазация. Здесь происходит очистка внутренней структуры от содержащегося в ней газа. В большинстве случаев это водород.

Работа с расплавленным металлом Источник ssw.org.uk

Важно! На заключительном этапе выполняется цикл модифицирования для увеличения качественных свойств полученного сплава. Конкретный метод определяется в зависимости от конечного состава бронзы.

Расплавленная бронза Источник energolit.com

Получение

Бронзу получают путём сплавления меди и легирующих компонентов. Процесс происходит в электрических индукционных печах или в тигельных горнах. Шихта для плавки может состоять из свежих металлов, а также из отходов производства и вторичных металлов. Плавка проводится под слоем флюса или древесного угля.

В разогретую печь помещают необходимое количество угля или флюса, а затем загружают медь. После расплавления и нагрева меди до соответствующей температуры, расплав раскисляют фосфористой медью. Далее в расплав вводят подогретые легирующие элементы. В виде лигатур вводятся тугоплавкие легирующие элементы. Расплав перемешивают до растворения компонентов и нагревают до необходимой температуры. Перед разливкой расплав снова раскисляют фосфористой медью для устранения её окислов.

Бронза хорошо плавится и равномерно заполняет формы для слитков. Сплавы выпускают в виде слитков плоской и круглой формы. Слитки обрабатывают прокаткой или прессованием.

В результате получается широкий ассортимент металлопроката:

• бронзовая лента;
• бронзовая проволока;
• бронзовая труба;
• бронзовые втулки;
• бронзовый круг;
• бронзовый пруток.

Она такая разная

История почтила бронзу, отдав ей целую эпоху в развитии человечества. Бронзовый век продвинул человечество вперед, способствовал развитию ремесел, городов и…переделу территориальной собственности.

Бронза – «разносторонний» сплав. Ее использовали как стратегический металл (бронзовое оружие — ножи, щиты, мечи, орудийные стволы) и как материал для произведений искусства. Бронзовые статуи признавались вершиной древнегреческого искусства.

Бронзовые зеркала были знакомы загадочным этрускам еще в VI веке до нашей эры, и использовались в Японии XVIII века нашей эры.

Бронзовый наконечник копья (7-4 век до н.э.).

Изготовление бронзы в древности было связано с магией, колдовскими обрядами. Кузнецы были сродни знахарям или жрецам, знатоками трав и минералов. В русском «Сборнике … ремесленных приемов» можно прочесть:

«… возьми зеленую медь, прибавь желтый мышьяк (аурипигмент), получишь белую медь…».

Сахарница из патинированной бронзы

Развивались технологии производства и ширилось использование сплава.

Он не медный!

Наш сплав в искусстве звенел всегда. А мы о славном «Медном всаднике» хотим поведать. О том, что стоит во второй столице, Санкт-Петербурге. Знаменитой конной статуе Петра Великого, что стоит на постамент, Гром-камне. Изваять царя-реформатора пригласили француза Фальконе. Русскому скульптору Федору Гордееву доверили сделать змею, да и то по эскизу француза.

Статуэтка, отлитая из бронзы

Скульптура — визитная карточка и хранитель (как издавна считают) города. Только вот всадник и конь не медные. Они бронзовые. «Медным» его прозвали с легкой руки Пушкина нашего Александра Сергеевича. Вот так поэзия (поэма «Медный всадник») переборола правду…

Рекомендуем: ЛИТИЙ — в космосе, на земле, под водой

Впрочем, пример у Пушкина был вполне достойный – еще старик Гомер без колебаний именовал бронзовое оружие медным.

Больше не значит лучше: четверть века назад в Китае на холме воздвигли огромную статую Будды из металла, точнее бронзового сплава. Статуя считается крупнейшей в мире.

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.

Цикорий

Одним из таковых может быть цикорий. Для работы потребуется форма в виде порошка. Продукт разводится в воде комнатной температуры до пастообразного состояния. Должно быть нечто похожее на тесто жидкого типа. Получившееся средство распределяется по бронзовой поверхности и втирается ритмичными движениями щеткой, в которой использован мягкий ворс. Далее предмет нужно прополоскать в проточной воде и высушить мягкой тканью.

Важно сразу подчеркнуть, что вне зависимости от того, какой рецепт вам понравится больше, важно после работы тщательно удалить жидкость с поверхности предмета. Если этого не сделать, ваши усилия очень быстро сойдут на нет. Кроме этого, желательно отслеживать уровень воздушной влажности в домашних условиях, не позволяя ему подниматься.

Все о кремниевой бронзе (свойства, прочность и применение)

Бронза может показаться простым металлом, открытым еще в древности, но она представляет собой разнообразный класс технических материалов.

Бронза

, как и любой другой сплав, представляет собой смесь определенных металлических элементов, которые вместе обладают повышенными материальными свойствами по сравнению с их чистыми формами. Эта смесь может быть изменена для получения новых новых сплавов, и по этой причине у бронзы есть десятки полезных смесей. Одним из примеров является кремниевая бронза, которой будет посвящена эта статья. Исследуя рабочие характеристики этого класса сплавов, эта статья надеется проинформировать читателей о кремниевой бронзе и помочь им решить, является ли она хорошим выбором для их проектов.

Физические свойства кремниевой бронзы

Мы рекомендуем прочитать нашу статью о типах бронзы , чтобы вы могли ознакомиться с общими характеристиками всех бронз, а также с их общими приложениями.

Ниже на рисунке 1 приведено качественное описание состава большинства кремниевых бронз:

Рис. 1: Качественный анализ кремнистой бронзы.

Кремниевая бронза, как и большинство других бронз, представляет собой медный сплав, то есть основным легирующим металлом является чистая медь, пропитанная другими элементами. Это сделано с использованием около 94-96% меди по весу, а остальное обычно составляет 2,5-6% кремния и смеси других металлов, таких как алюминий, цинк, свинец, железо, марганец и другие.

Плотность кремниевой бронзы

составляет 8,53 г/см ³ (0,308 фунта/дюйм ³ ), и сплавы этого класса получают преимущества как при холодной, так и при горячей обработке давлением, а также в процессе термообработки. Он легко поддается сварке, соединению, пайке и литью и, как правило, является одним из самых простых материалов на основе меди для формовки / заливки. Он обладает хорошей коррозионной стойкостью, прочностью и формуемостью, а также считается одним из самых красивых медных сплавов. Его формуемость в сочетании с эстетикой позволяет кремниевой бронзе находить множество применений в декоративных и архитектурных целях, поскольку она имеет привлекательный красновато-золотой цвет и устойчива к деформации. Он имеет низкую магнитную проницаемость и является проводящим (хотя его способность проводить ток обычно не указывается). Это основа большинства кузнечных кузниц, поскольку кремниевая бронза особенно хорошо работает при высоких температурах и может подвергаться холодной штамповке между отжигами. Помимо декоративного металла, кремниевая бронза находит применение в морском оборудовании, электрических компонентах и ​​оборудовании для химической обработки, и это лишь некоторые из ее применений.

Сопротивления и слабости

Кремниевая бронза

более устойчива к водной коррозии, чем латунь, что делает ее очень полезной для морских применений. Он устойчив к пресной воде, соленой воде, туману/туману, щелочам, кислотам и органическим химическим веществам и подвержен воздействию только сульфидов, азотной кислоты, хроматов, хлорида железа и других окисляющих солей. Кремниевая бронза также предотвращает биообрастание, то есть она по своей природе является противомикробной и пассивно защищает от распространения микробов. Единственными серьезными недостатками этого сплава являются его высокая цена, а также сложность его переработки, поскольку кремний трудно удалить из матрицы, образующейся в процессе легирования. Однако, помимо этих незначительных недостатков, кремнистая бронза превосходит традиционные сплавы как исключительно стойкий, но красивый материал для морских применений.

Механические свойства

В приведенной ниже таблице 1 показаны некоторые механические характеристики кремниевой бронзы и ее свойства. Эти значения были усреднены для ряда конкретных сплавов кремниевой бронзы, используемых в промышленности, и предназначены для обеспечения расчетного диапазона. Могут быть определенные сплавы, которые выходят за эти пределы, но это будет зависеть от производителя, термической обработки и других переменных, поэтому примите это во внимание при рассмотрении следующих свойств:

Таблица 1: Сводка механических свойств алюминиевой бронзы; обратите внимание, что эти значения суммированы для разных сплавов.

Предел текучести кремнистой бронзы при растяжении находится в широком диапазоне, но сплавы кремниевой бронзы с более высоким содержанием кремния обладают впечатляющей прочностью (~ 400 МПа). Предел текучести при растяжении является мерой того, какое напряжение (или силу на единицу площади) может выдержать образец металла без пластической (постоянной) деформации при растяжении. Это значение необходимо понимать при внедрении материала в любое приложение, несущее нагрузку, и используется, чтобы увидеть, может ли материал выдерживать нагрузки конкретного проекта. Кремниевая бронза имеет диапазон прочности на растяжение, но при правильном отпуске она может легко превзойти некоторые другие алюминиевые сплавы и углеродистые стали. Если вы ищете эстетически приятный металл, который может держать себя в руках, подумайте о высоколегированной кремниевой бронзе.

Модуль упругости материала — это мера того, насколько жестким/эластичным является материал, другими словами, как он реагирует на нагрузку и насколько вероятно, что он вернется к своей первоначальной форме. Высокий модуль упругости предполагает жесткий, часто хрупкий материал, в то время как более низкое значение соответствует упругому материалу. Кремниевая бронза имеет модуль упругости, который вдвое меньше, чем у некоторых сталей, что показывает, что она пластична и труднее поддается механической обработке, поскольку машинисты предпочитают металлическую «стружку», а не тягу. Это не означает, что кремнистая бронза не поддается механической обработке, но мы объясним это подробнее, когда перейдем к рейтингу обрабатываемости.

Твердость — это значение, зависящее от шкалы и характеризующее устойчивость материала к деформации поверхности (царапанию, травлению и т. д.). Шкала, используемая в Таблице 1, представляет собой шкалу твердости Роквелла B, которая просто означает, что многие материалы оцениваются стандартным индентором твердости Rockwell B и помещаются в сравнительную матрицу. Для справки: твердость меди по Роквеллу B составляет 51, что показывает, что сплавы кремниевой бронзы более устойчивы, чем ее чистый основной металл. Твердость также описывает, насколько хрупким является материал, поскольку очень твердые материалы (стекло, керамика, кварц) имеют тенденцию к разрушению и не поддаются нагрузке. Это означает, что кремниевая бронза обычно не растрескивается под напряжением при изгибе, но учтите, что перегруженный кусок кремниевой бронзы может сломаться, поэтому осторожно используйте этапы отжига, чтобы этого не произошло.

Обрабатываемость — это процент, который показывает, насколько хорошо материал обрабатывается, и относится к стандартному обрабатываемому материалу. В случае бронзы этот стандартный материал представляет собой латунь для свободной резки UNS C36000, которая имеет рейтинг обрабатываемости 100%. Проценты ниже 100 % предполагают, что выбранный металл труднее обрабатывать, в то время как проценты выше 100 % говорят об обратном; из этого объяснения видно, что кремнистая бронза имеет некоторые трудности с процессами механической обработки. Это не означает, что его нельзя обрабатывать, но производители должны быть осторожны при использовании фрезерных станков, токарных станков и штампов с кремниевой бронзой, поскольку существует низкая терпимость к грязной работе. Этот рейтинг обрабатываемости компенсируется исключительной формуемостью и свариваемостью кремниевой бронзы, что означает, что механическая обработка может не потребоваться в зависимости от применения. Таким образом, хотя кремниевая бронза не имеет высоких оценок в этой категории, это не означает, что кремниевой бронзе трудно придать форму.

Применение кремниевой бронзы

Как и другие медные сплавы, кремнистая бронза с каждым днем ​​находит все более широкое применение. В настоящее время он наиболее полезен для декоративных, архитектурных и морских применений, но он, безусловно, найдет больше ниш по мере развития технологий и потребности в более специализированных сплавах. На данный момент основными сферами применения этого привлекательного металла являются:

• Архитектурные и декоративные украшения
• Гидравлические системы
• U-образные болты
• Трубка
• Сварочные стержни
• Судовые валопроводы и оборудование

и более.

Рассмотрите возможность использования кремниевой бронзы, если она применима к вашим проектам, и не стесняйтесь обращаться к поставщику за дополнительной информацией.

Резюме

В этой статье представлен краткий обзор свойств, прочности и областей применения кремниевой бронзы. Для получения информации о других продуктах обратитесь к нашим дополнительным руководствам или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Источники:

1. https://www.avivametals.com/collections/silicon-bronze
2. https://medium.com/@pipingmart1/features-and-applications-of-silicon-bronze-dd8734b6a528
3. https://www.diversifiedmetals.com/product/bronze-cda-65500/
4. https://elginfasteners.com/resources/materials/material-specifications/silicon-bronze-655/
5. http://www.legendvalve.com/images/technical/No-Lead-Brass-and-Bronze-Alloys. pdf
6. http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=ca486cc7cefa44d98ee67d2f5eb7d21f

Другие изделия из бронзы и металлов

• Бронза и латунь — в чем разница?
• Все о фосфористой бронзе — прочность, свойства и применение
• Все о марганцевой бронзе — прочность, свойства и применение
• Все о висмутовой бронзе — прочность, свойства и применение
• Все о подшипниковой бронзе — прочность, свойства и применение
• Ведущие производители и поставщики вольфрама и карбида вольфрама в США
• Типы бронзы
• О проволочных формах — краткое руководство
• О проволочных изделиях — краткое руководство
• О нержавеющей стали — краткое руководство
• Титан: плотность, другие характеристики и применение
• Типы алюминиевых и никелевых сплавов
• Стандартные размеры листового металла
• Ведущие поставщики металлов

Больше из Металлы и изделия из металла

Прецизионная трубка | Бронза 220 | Другие сплавы | Сплавы

Коммерческая бронза (90/10)

90,0 Cu | 10,0 цинка | 20 Относительная обрабатываемость | Весовой коэффициент «S» — 11,99

Физические свойства:

Состав (в процентах)	Медь 89 мин. 91 макс., Свинец 0,05 макс., Железо 0,05 макс., Цинк рем.
Ближайшие применимые спецификации ASTM	Б135, Б372, Б587
Точка плавления (ликвидус)	1910 Ф
Плотность	0,318 фунта на куб. дюйм @ 68 F
Удельный вес	8,80
Способность к холодной обработке	Отлично
Мощность горячего формования	Хорошо
Рейтинг способности к горячей штамповке	н/д (кованая латунь = 100)
Температура горячей обработки	1400–1600 °F или 750–875 °C
Температура отжига	800–1450 °F или 425–800 °C
Класс обрабатываемости	20 (латунь свободной резки = 100)

Механические свойства для стенной трубы с наружным диаметром 1,00 x 0,065:

Характер	Прочность на растяжение	Предел текучести *	Удлинение в 2 дюйма	Твердость по Роквеллу (F)	Твердость по Роквеллу (B)	Твердость по Роквеллу (30T)	Прочность на сдвиг
0,035 мм	38,0 тысяч фунтов/кв. дюйм	12,0 тыс.фунтов/кв.дюйм	50 %	57	—	12	—

* (0,5% раст. под нагрузкой)

Волоченные — общего назначения (H58) Temper используется только для труб общего назначения, обычно там, где нет реальных требований к высокой прочности или твердости с одной стороны или по изгибным качествам с другой.

Hard Drawn (H80) Temper используется только в тех случаях, когда требуется труба настолько твердой или прочной, насколько это коммерчески возможно для рассматриваемого размера.

Легкая вытяжка — гибка (H55) Отпуск используется только там, где требуется труба с некоторой жесткостью, но при этом способная легко сгибаться (или иным образом умеренно подвергаться холодной обработке).

Типичное применение: футляры для губной помады, крышки для капсюлей боеприпасов, крышки для винтов, заклепки, морская фурнитура, винты.