Bronz: složení, vlastnosti, rozsah použití

Bronz je slitina mědi s jinou látkou (ve většině případů je to cín). Ušlechtilý kov může také sestávat z vícesložkové kombinace s použitím hliníku, křemíku, berylia a olova.

Co je bronz

Bronz je slitina mědi, ve které jsou hlavními legujícími složkami kovy i nekovy. Okamžité charakteristiky výsledných slitin jsou určeny jejich poměrem a fázovým složením tavenin.

Nejčastěji se jako základ používá cín. Méně časté, ale nalezené, jsou slitiny s přídavkem hliníku, křemíku, berylia a olova. Ale ve skutečnosti se ve všech variantách slitin používá malá množství fosforu a zinku.

Zdravý! Složení a vlastnosti bronzu jsou určeny mezistátními normami. GOST 613-79 „Bronzy na odlévání cínu“ a GOST 18175-78 „Bronzy bez cínu zpracované tlakem“.

Trocha historie

Nejstarší nález bronzových předmětů byl objeven poblíž řeky Toplica v jižní části moderního Srbska. Pochází z 1897. století. PŘED NAŠÍM LETOPOČTEM. U nás došlo k nálezu nejstaršího bronzového artefaktu v roce XNUMX a patří do tzv. maykopské kultury, která existovala ve XNUMX. století. PŘED NAŠÍM LETOPOČTEM. Produkty jsou prezentovány především ve formě slitiny bronzu a arsenu. Postupně se existence měkkého elastického kovu stala známou na Blízkém východě, v Egyptě.

Výše zmíněný arsenový bronz je považován za první typ tohoto kovu. Slitina však měla celou řadu nevýhod spojených s výrobním procesem, který byl škodlivý pro zdraví, a relativně vysokou cenou, což bylo vysvětleno vysokou cenou arsenu. To se stalo důvodem jeho postupného vytěsňování ze světového trhu a používání ekologičtějšího a levnějšího složení – cínového bronzu (slitina cínu a mědi).

Pokud se ve fázi svého vzhledu kov používal k výrobě domácích a pracovních předmětů, pak do XNUMX. století. n. E. ve starověkém Řecku se začal používat k odlévání soch. Později se slitina proměnila v hlavní zdroj peněžního průmyslu – odlévaly se z ní mince.

Teprve ve středověku se bronz začal používat při výrobě zbraní a kostelních zvonů.

Rozdíl mezi druhy, klasifikace

Rozdělení do typů se provádí na základě konkrétních složek kompozice. Například, vyrobené s použitím cínu s nižším procentem olova nebo fosforu podporuje účinné legování. Tím se zvyšuje pevnost a tvrdost slitiny. Lépe snáší tavení a dobře drží daný tvar. Povrch se dobře hodí k broušení, zlepšuje výkon a vizuální výkon.

READ
Jak se vyhnout fázové nerovnováze?

Bronzová slitina však není pouze koncentrací mědi a cínu. Existují druhy, jejichž složení je založeno na novém vzorci, radikálně odlišném od výše uvedeného. Tato skupina slitin se nazývá bronz bez cínu. Z hlediska technických a provozních vlastností nejsou v žádném případě horší než cín a v některých ohledech jej dokonce předčí.

Dělení se také provádí podle technologického parametru. Podle tohoto znaku může být bronz deformovatelný a odlévatelný.

  • Deformovatelný – používá se k obrábění. Vynikající broušení, kování, řezání. Procento cínu v kompozici nepřesahuje 5 jednotek, což přispívá k požadované tažnosti. Používá se k výrobě plechů, drátů, tyčí, pásků – výrobků používaných ve stavebnictví.
  • Slévárna – používá se k výrobě slévárenských výrobků. Používá se hlavně pro výrobu litých výrobků: ozubená kola, ložiskové pánve, potrubní armatury.

Cínový bronz je slitina s převažujícím množstvím mědi ve směsi s cínem. Je historicky dokázáno, že toto složení je jedním z prvních, které Homo sapiens zvládl. Vyznačuje se větší (ve srovnání s běžnou mědí) tvrdostí, pevností a lépe a snadněji se taví.

Nevýhodou bronzu je, že se při působení tlaku prakticky nemění. Tento stav neumožňuje jeho použití v jiných oblíbených typech obrábění kovů: kování, lisování, válcování, řezání, ostření.

Tato vlastnost jej řadí přímo do skupiny litých kovů. Navíc, pokud jde o tyto vlastnosti, není v žádném případě horší než ostatní. Například bronz má minimální procento smrštění (1 %), u mosazi a litiny je toto číslo 1,5 %, ocel vykazuje ještě vyšší hodnotu – 2 %.

Na základě těchto kritérií, bez ohledu na tendenci k segregaci a relativně nízkou tekutost, je bronz žádaný při výrobě tvarově složitých odlitků, včetně odlitků souvisejících s uměleckým odléváním.

Zdravý! Liquation je heterogenní složení chemických prvků, které je výsledkem přeměny těchto prvků na krystaly s určitou strukturou (krystalizace).

Bez cínu

Termín „bronz“ může odkazovat na jiné slitiny mědi, které neobsahují cín. Jedná se o mosaz, konstantan a hliníkový bronz. Ten je lídrem z hlediska mechanických vlastností a je odolnější vůči chemickým vlivům.

Zdravý! Když se k mědi přidá křemík, vytvoří se slitina, která má vynikající tekutost.

Nejlepší elastické vlastnosti jsou charakteristické pro berylliový bronz. Tato slitina se také vyznačuje vysokou tvrdostí. Snadno se zpracovává (řezá) a často se používá k výrobě pružin, membrán a pružinových kontaktů.

READ
Jak rychle a efektivně vybělit tyl doma?

Vlastnosti kovů

Na rozdíl od mosazi je bronz odolnější vůči korozi a jakémukoli mechanickému namáhání a má lepší kluzné vlastnosti (ukazatel nízkého koeficientu tření materiálů). Je méně náchylný k destrukci při dlouhodobém kontaktu s kyslíkem, slanou vodou, oxidem uhličitým a organickými kyselinami. Většinu druhů bronzových slitin lze svařovat a pájet pomocí měkké nebo tvrdé pájky.

Barva kovu je dána množstvím a názvem přidaných složek. Liší se od bílé po červenou. Fyzikální vlastnosti bronzu se určují v závislosti na legujících prvcích:

  • Indikátor pevnosti se určuje v závislosti na přítomnosti cínu, niklu, hliníku a křemíku.
  • Ke zvýšení kluzných vlastností dochází díky přidání olova nebo fosforu.
  • Zvýšení teploty rekrystalizace se dosáhne zmenšením velikosti zrna slitiny. To se projeví při přidání niklu a železa.
  • Odolnost vůči vysokým teplotám je ovlivněna přidáním částic křemíku nebo manganu. Navíc dochází ke zvýšení tepelné odolnosti přídavkem chrómu, zirkonia a berylia, které rovněž ovlivňují pokles elektrické vodivosti.

Aplikace

Výše zmíněné vlastnosti bronzu se odrážejí v tom, že se stává poměrně populární. Slitina se používá v mnoha průmyslových odvětvích: strojírenství, metalurgie, elektrotechnika, chemický průmysl a každodenní život. Pro bližší pohled na téma lze uvést podrobné příklady.

Průmysl

Jak již bylo zmíněno, díky své nízké smršťovací schopnosti je cínový bronz široce používán pro výrobu pružin, ložisek a tlakových kontaktů.

Hliníkový bronz je levnější než cínový bronz, ale je to první slitina, která má vynikající antikorozní vlastnosti. Díky tomu je oblíbený při výrobě chemických zařízení a takových, která často přicházejí do styku se slanou mořskou vodou.

Slitiny s vysokou tažností a pružností se používají při výrobě automobilových těsnění, součástí měřicích přístrojů a ozubených kol.

V elektrotechnickém průmyslu se úspěšně používají materiály, které jsou odolné vůči korozi a mají dobrou elektrickou vodivost. Například berylliový bronz se používá k výrobě dílů, pružinových kontaktů a integrovaných obvodů pro mobilní telefony, smartphony a další gadgety. Ze stejného důvodu se kov používá při výrobě armatur pro instalaci potrubí: kohoutky, ventily, T-kusy, adaptéry.

Použití v domácnosti

Trvanlivost, tvrdost, pevnost, odolnost vůči nepříznivým podmínkám a vlivům prostředí činí bronz žádaným pro výrobu venkovních dekorativních prvků. Výrobky ze slitiny najdete téměř na každé ulici: lucerny, lavičky, altány, sochy a sochy.

READ
Co znamená zesílená fólie?

Díky svému původnímu nažloutlému nebo načervenalému odstínu je bronz považován za vysoce estetický kompozit. Tato vlastnost vysvětluje jeho popularitu při výrobě figurek, drobných interiérových předmětů a pouličního dekoru.

Hliníkový bronz má zlatý odstín. Z tohoto důvodu se slitina používá k výrobě šperků: náušnic, prstenů, přívěsků.

Popularizace bronzového kuchyňského náčiní byla pozorována na počátku doby bronzové a tato tradice pokračuje dodnes.

Proces výroby bronzu

Jak již bylo zmíněno, bronz je vícesložková slitina mědi s dalšími prvky. Jako vsázka pro jeho výrobu se používají čisté kovy nebo již kombinované slitiny, které mají podobu prasat. Druhý způsob je oblíbenější a slouží jako hlavní způsob přípravy lité slitiny. Provádí se ve 4 krocích:

  • Nakládka hotových surovin. Proces se provádí umístěním prasat do grafit-šamotových nebo grafit-karborundových kelímků. Před použitím se formy předem kalcinují a suší.
  • Příprava taveniny. V první fázi se taví měď. Může být plněn nebo v malých dávkách. Později se přidává fosforečná měď, která způsobí tvorbu kapalného fosforečnanu, který se odstraní. Teprve po vyčištění se přidají další komponenty, které jsou uvedeny v receptu.
  • Přehřát. Obsah kelímků se zahřeje na 1 150-1 200 °C. V této fázi se cínový bronz taví pomocí dřevěného uhlí nebo uhlí s přídavkem solí. Pokud je detekován křemík, hořčík nebo hliník (v tomto případě působící jako struska), přidávají se tekutá solná tavidla.
  • Odplynění. Zde je vnitřní struktura očištěna od plynu v ní obsaženého. Ve většině případů je to vodík.

Důležité! V konečné fázi se provádí modifikační cyklus pro zvýšení jakostních vlastností výsledné slitiny. Konkrétní metoda se určuje v závislosti na konečném složení bronzu.

Závěr

Historie objevu bronzu sahá staletí. Již několik tisíciletí člověk vyrábí zařízení z této slitiny, aby si usnadnil život. Dnes je neméně populární než v minulém tisíciletí a díky svým úžasným vlastnostem se používá téměř všude.