Бронзът е състав на сплав. Химическият състав на бронза

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Много хора знаят за бронза само че скулптурите и паметниците се отливат от него. Всъщност този метал е незаслужено лишен от популярно внимание. В края на краищата не напразно в историята на човечеството е имало дори бронзова епоха - цяла ера, през която сплавта заема доминираща позиция. Това е един от малкото материали, използвани както в индустрията, така и в изкуството. Качествата, притежавани от сплав от мед и калай, са просто незаменими в много индустрии. Използва се при производството на инструменти, в машиностроенето, леенето на църковни камбани и т.н. В същото време днес има голям брой метални марки, всеки от които има определени, предварително моделирани свойства.

Използването на бронз в миналото

Първото споменаване на сплав от мед и калай датира от 4-то хилядолетие пр.н.е. Този технологичен пробивисториците смятат, че позволи на цивилизацията на Месопотамия да заеме водеща позиция по това време. Археологическите разкопки, извършени в Южен Иран, свидетелстват за широкото използване на бронз за производството на върхове на стрели, кинжали, копия, брадви и мечове. Сред находките има дори интериорни предмети, като мебели и огледала, както и кани, амфори, вази и чинии. Същата сплав е била използвана за сечене на древни монети и изработка на бижута.

Бронзът през Средновековието започва да се използва активно в Европа. От него се правят такива масивни предмети като оръдия и църковни куполи. В по-късен период, с развитието на машиностроенето, такъв универсален метал също не остана незабелязан. Той беше оценен най-вече заради неговите антифрикционни и антикорозионни свойства. В същото време трябва да се отбележи, че материалът, използван по-рано, е малко по-различен от този, който е бронзът днес. Съставът на сплавта съдържа много незначителни примеси, което значително влошава нейното качество.

Химичен състав на съвременния бронз

Днес в науката за материалите бронзът е сплав от два метала: мед и калай, които могат да се използват в различни пропорции. За да се придадат на метала желаните качества, към тази двойка могат да се добавят цинк, фосфор, магнезий, олово и силиций. Наличието на произволни примеси с помощта на съвременни технологии е практически сведено до нула.

В повечето случаи съотношението на мед към калай в пропорции от 85 до 15 процента се счита за приемливо. намаляване на делавторият компонент под посочената марка поражда редица проблеми, основният от които е ликвация. Този термин се използва от металурзите за обозначаване на процеса на разслояване на сплавта и нейното неравномерно втвърдяване.

Влияние на цвета на сплавта върху нейното качество

Информираните хора могат да научат много за даден материал, само като гледат цвета, който има бронзът. Съставът влияе пряко на този параметър. Както може би се досещате, медта придава на сплавта червен оттенък. Следователно, намаляването на процента му в полза на други компоненти ще означава постепенен преход на цвета към по-слаби тонове.

С обичайния баланс на компонентите (85% мед), бронзът отлива жълто. Това е най-често срещаният сорт. Бяла сплав се получава след регулиране на съотношението до съотношение 50:50. Но за да може бронзът да стане сив, е необходимо да се намали количеството мед до 35%.

Що се отнася до промяната в практическите характеристики на сплавта при експериментиране с нейния състав, ситуацията е следната. Пластичността на материала ще зависи пряко от съдържанието на калай в него. Колкото по-малък е, толкова по-ковък ще бъде бронзът, но това твърдение е вярно само до определена граница. И така, когато се достигне марката от 50%, сплавта става отново мека.

Бронз в изкуството

Силен и издръжлив материал, макар и с доста ниска точка на топене и добра пластичност, не можеше да не заинтересува творческите хора, по-специално скулпторите. Още през V-IV в. пр. н. е. в Гърция той е разработен до най-малкия детайлтехнология за изработка на бронзови статуи, която е актуална и днес.

Състои се във факта, че статуята от огнеупорен материал първоначално се заменя с восък, който се разрушава директно по време на отливането. За да направите това, според чертежа, първо трябва да се направи гипсов модел, а след това и форма за леене. Съдържанието на восък просто се топи, когато е изложено на температура, а бронзът заема неговото място, който се охлажда и втвърдява. След това остава само да се обработи и доведе до съвършенство.

Артилерийски метал

За производството на оръдия, а по-късно и на друго военно оборудване, бронзът винаги е бил използван. Съставът на сплавта, която се използва за тези цели, като правило съдържа 90% мед и само 10% калай.

Това се дължи на факта, че материалът за инструментите трябва да е много здрав и да има висока устойчивост на разкъсване. Марката на бронза BrAZhMts10-3-1.5 притежава такива качества. В допълнение към основните компоненти, съдържа 1-2% манган, който подобрява характеристиките срещу триене и температурата.

Изработка на църковна камбана

Звънът на камбаните трябва да е мелодичен, а звукът му трябва да радва ухото на голямо разстояние. Колкото и да е странно, но бронзът има такива музикални таланти. За да подобри звука на камбаната, тя е направена от сплав с високо съдържание на калай (от 20 до 22%). Понякога към него се добавя и малко сребро. Марки от бронз, които се използват при производството на камбани и други ударни инструменти,са напълно неподходящи за практическа употреба в други индустрии. Това се дължи на факта, че такава сплав има финозърнеста структура и повишена крехкост.

Фосфор и алуминиев бронз

Първата сплав, състояща се от 90% мед, 9% калай и 1% фосфор, е използвана от Künzel през 1871 г. Наричаха го фосфорен бронз и материалът е намерил своето приложение главно в машиностроенето. От него се отливат различни машинни части, които са подложени на повишено триене. Фосфорът е необходим за повишаване на еластичността и подобряване на антикорозионните свойства. Основното предимство на този метал е, че той перфектно запълва всички вдлъбнатини по време на леене.

Алуминиевият бронз, чийто състав се характеризира с високо съдържание на мед (до 95%), е много подобен на външен вид на златото. В допълнение към красотата, той има редица други неоспорими предимства. Например, добавянето на 5% алуминий позволява на сплавта да издържа на дългосрочно излагане на агресивна среда като висока киселинност.

Като материал за производството на различни машинни части, този метал почти повсеместно замества фосфорния бронз в мелниците за хартия и производството на барут поради по-високата си устойчивост на разкъсване.

Силиций и манганов бронз

Силиций е добавен към сплавта за увеличаване на електрическата проводимост. Това качество се използва при производството на телефонни проводници. Референтният състав на силициевия бронз е, както следва: 97,12% мед, 1,14% калай, 0,05% силиций.

Най-трудниятпроизводственият процес може да се похвали със сплав, съдържаща манган. Цялата процедура протича на няколко етапа. Първо, фероманганът се добавя към разтопената мед. След това, след като се поддържа посоченият температурен режим, се добавя калай и, ако е необходимо, цинк. Английската фирма Bronce Company произвежда няколко класа манганов бронз с различен вискозитет и твърдост. Такава сплав може да се използва в почти всички индустрии.