Kde se používá slitina bronzu?

Bronz vděčí za svou vysokou oblibu nejen svým dekorativním vlastnostem, ale také řadě dalších vlastností. Mezitím jen málo z těch, kteří používají tento kov, dokáže pojmenovat složení bronzu, ale právě to určuje vlastnosti této slitiny mědi.

Slévárenský bronz BrZTs8S4N1 v ingotech se používá k výrobě valivých dílů

Hlavní legovací přísady

Bronz je neželezná slitina na bázi mědi, která určuje většinu jeho vlastností. Člověk začal vyrábět a využívat bronz k různým účelům od pradávna, jak dokládají výsledky archeologických vykopávek. Zpočátku se používal bronz, jehož složení bylo obohaceno o cín. Mezi slitiny tohoto typu patří zejména tzv. zvoncový bronz (zvony se z něj odlévají po mnoho staletí).

Kromě bronzů obsahujících ve svém složení cín se dnes aktivně používají také slitiny mědi, ve kterých tento chemický prvek není přítomen. Místo cínu jako hlavní legovací přísady v takových slitinách mědi se používají následující:

1. beryllium, které dodává bronzu zvýšenou pevnost;
2. křemík a zinek – prvky, díky nimž se povrch bronzového výrobku stává velmi odolným vůči otěru a zlepšuje tekutost bronzu, což je zvláště důležité pro operace odlévání;
3. olovo, díky kterému je bronz odolný vůči korozi;
4. hliník, který dodává bronzu hodné vlastnosti proti tření a vysokou odolnost proti korozi.

Na otázku, jaký kov je nutně přítomen v jakémkoli bronzu, lze jednoznačně odpovědět: je to měď.

Chemické složení různých druhů bronzu (klikněte pro zvětšení)

Kromě rozdělení podle chemického složení existuje klasifikace slitin bronzu podle technologie zpracování:

• deformovatelné (používá se k výrobě výrobků, které se zpracovávají plastickou deformací);
• slévárenství (výrobky z nich se vyrábějí odléváním).

Moderní průmysl vyrábí mnoho druhů bronzu, které se liší chemickým složením a podle toho i vlastnostmi a rozsahem použití. Mnoho zkušených řemeslníků dokonce dokáže podle barvy bronzu určit, ke kterému typu patří. Ne každý to však dokáže. Nejjistější a nejjednodušší způsob, jak získat informace o tom, co určitá značka bronzu obsahuje a o jaký typ se jedná, je rozluštit značení, které zahrnuje jak abecední, tak digitální označení.

Kytarové struny: vlevo z obyčejného cínového bronzu (20% cín), vpravo z fosforu (7,7% cín, 0,3% fosfor)

Všechny třídy slitin bronzu vyráběné moderními podniky v přísném souladu s požadavky regulačních dokumentů (GOST) jsou uvedeny ve speciálních tabulkách, ze kterých můžete získat informace nejen o chemickém složení určité třídy slitiny, ale také o jejím složení. oblasti použití a vlastnosti. I bez použití takových tabulek však můžete určit typ slitiny a její chemické složení, pokud znáte princip, podle kterého je její označení tvořeno.

Mechanické vlastnosti a použitelnost cínových bronzů (k – kokilové lití, p – pískové lití)

Že se jedná o bronz, slitinu mědi, poznáte podle prvních písmen „Br“ v označení. Za nimi jsou umístěna písmena, pomocí kterých lze zjistit, jaké další kovy kromě mědi jsou obsaženy v chemickém složení této slitiny. Regulační dokument stanoví následující pravidla pro označování chemických prvků přítomných v bronzu:

Označení přísad ve složení bronzu

Obvykle označení bronzu jakékoli značky neuvádí množství mědi obsažené v jeho chemickém složení. V tomto případě čísla přítomná v označení udávají kvantitativní obsah (v celých zlomcích procent) zbývajících prvků. Podle toho se množství mědi obsažené v bronzu určité značky vypočítá jako rozdíl mezi 100 % celkového složení a množstvím přísad. Například bronz Br AZh 9-4 obsahuje 9 % železa a 4 % hliníku, zbývajících 87 % je měď.

Bronzové kovové výrobky se vyrábějí ve formě pásků, drátů, trubek, průchodek, desek a tyčí

Množství čisté mědi obsažené v bronzu ovlivňuje nejen technologické a provozní vlastnosti výrobku, ale také barvu jeho povrchu. Zlatou barvou se tak odlišují výrobky z nejběžnějších značek bronzových slitin, které obsahují asi 85 % mědi. Pokud se množství mědi sníží na 50 %, výsledkem může být bílý bronz, velmi podobný barvě stříbra. Pokud je to žádoucí, lze získat šedý a dokonce černý bronz – tohoto výsledku lze dosáhnout snížením množství mědi ve slitině na 35% nebo méně.

Mnoho starých bronzových výrobků, jejichž povrch je téměř černý, získalo tuto barvu nikoli kvůli použití slitiny určitého složení pro jejich výrobu, ale v důsledku vystavení času a různým vnějším faktorům (požáry, dlouhodobé vystavení vlhká půda atd.). V dávných dobách prostě nemohly existovat technologie na výrobu bronzu, jehož složení je doplněno kovy vzácných zemin, což mu dodává bohatou černou barvu.

Značky a oblasti jejich použití

Přirozeně se do složení jakéhokoli bronzu zavádějí různé chemické prvky ne bezcílně, ale za účelem zlepšení jeho vlastností. Obsah kovu jako je cín v bronzu tedy ovlivňuje jeho tažnost. Čím více bronzu tohoto kovu obsahuje, tím je slitina tvrdší a tudíž křehčí. Nejvýraznější vliv na tvrdost a pevnost bronzu má však chemický prvek jako je berylium. Některé značky bronzových slitin obsahujících berylium ve svém chemickém složení předčí vysoce kvalitní oceli ve svých pevnostních charakteristikách. Pokud je berylliový bronz podroben procesu vytvrzování, získává spolu s vysokou pevností elasticitu, což umožňuje z tohoto materiálu vyrábět pružiny, pružiny a membrány pro různé účely.

Vlastnosti a aplikace beryliových bronzů (klikněte pro zvětšení)

Slitiny bronzu, jejichž chemické složení je obohaceno hliníkem, se používají k výrobě produktů, které musí kombinovat dostatečně vysokou pevnost s mimořádnou odolností proti korozi. Vzhledem k vlastnostem bronzových slitin tohoto typu se výrobky z nich s úspěchem používají v nejnepříznivějších podmínkách (vysoká vlhkost, vystavení mořské vodě atd.). V případech, kdy je nutné vyrobit výrobek z bronzu, který bude během provozu vystaven značnému rázovému a třecímu zatížení, je lepší použít slitiny obsahující olovo ve svém chemickém složení. Z takového bronzu jsou vyrobena zejména ložiska používaná v mechanismech pro různé účely.

Vlastnosti hliníkových bronzů bez obsahu cínu

Bronz, který kromě mědi obsahuje křemík a zinek, se vyznačuje zvýšenou tekutostí v roztaveném stavu, proto se používají především k výrobě složitých dílů litím. Charakteristickou vlastností bronzů tohoto typu je, že při mechanickém působení na výrobky, které jsou z nich vyrobeny, nevznikají žádné jiskry. Tato kvalita je v mnoha případech velmi důležitá.

Poměrně novým typem bronzu, který byl vyvinut v souvislosti s rozvojem ropného průmyslu, jsou slitiny mědi, jejichž složení je obohaceno o hliník a nikl. Takové bronzy, vyznačující se mimořádnou odolností proti korozi, se často nazývají mořské bronzy, protože výrobky z nich jsou schopny zachovat všechny své původní vlastnosti i po delším používání ve slané mořské vodě. Díky rozvoji metalurgického průmyslu bylo možné získat takové slitiny, které se aktivně používají pro výrobu prvků ropných plošin instalovaných na mořských a oceánských šelfech.

Většina značek bronzových slitin není magnetická, což umožňuje jejich úspěšné použití pro výrobu elektrických výrobků.

Jak se vyrábí bronz?

Za dlouhou dobu existence technologie výroby bronzu se změnily pouze nástroje a zařízení, ale podstata zůstala stejná. Jako ve starověku může být surovinou pro výrobu této měděné slitiny vsázka nebo bronzový odpad a tavidlo, které zabraňuje příliš intenzivní oxidaci kovu v roztaveném stavu, je dřevěné uhlí.

Tato instalace odstředivého lití umožní výrobu bronzových polotovarů o hmotnosti až 50 kg

Samotný proces tavení, v jehož důsledku se získává bronz, se provádí v následujícím pořadí.

• Kelímek se surovinou se umístí do pece předehřáté na požadovanou teplotu.
• Aby kov po roztavení příliš neoxidoval, přidává se do něj drcené dřevěné uhlí – tavidlo.
• Po úplném roztavení a dobrém zahřátí kovu se do jeho složení zavádí fosforová měď, která hraje roli kyselého katalyzátoru.
• Po určité expozici v zahřátém stavu se do roztaveného kovu přidají legující a pojivové prvky (ligatury), načež se výsledná slitina důkladně promíchá.
• Před odléváním roztaveného kovu se k němu opět přidává fosforová měď, která je v tomto případě nezbytná pro snížení aktivity oxidačních procesů.

Ve všech fázích výroby je nutné pečlivě hlídat dodržování správných teplotních podmínek v peci i samotné slitině. Množství legujících a pojivových složek přidaných do roztaveného kovu by mělo být také kontrolováno.

Přírodní a umělé patinování

Mnoho lidí se pravděpodobně divilo, proč staré bronzové předměty nevypadají jako obyčejný bronz, ale jako zeleno-bílý bronz. Tato barva se objevuje v důsledku tvorby filmu zvaného patina. Faktorem, který ovlivňuje proces tvorby takového filmu a intenzitu jeho vzniku, je interakce povrchu bronzového výrobku s okolním vzduchem a složkami v něm obsaženými (výfukové plyny, kouř, vodní pára atd.) .

Patina, která může být oxidového nebo uhličitanového původu, je ochranný film. Díky své přítomnosti vypadá produkt vznešeněji (stačí se podívat na fotografii starých bronzových předmětů, abyste to pochopili).

Cukřenka z patinovaného bronzu

Dnes byly vyvinuty technologie, které umožňují nejen odstranit vrstvu patiny z povrchu bronzového předmětu, ale také provést umělé patinování, aby bronzový předmět získal vintage vzhled. Tato patinace se provádí pomocí přípravků obsahujících síru. Poté, co jsou aplikovány na povrch výrobku, je zahřát na určitou teplotu.

Kromě umělé patiny může být povrch bronzových výrobků pokryt vrstvou laku, zlacení, chromu nebo niklu.

Bronze je jednou z nejstarších slitin, která má dlouhou a bohatou historii. Jedná se o jeden z prvních takových materiálů získaných na úsvitu 3. tisíciletí před naším letopočtem. E. Role bronzu dnes stále zůstává poměrně důležitá a významná. V tomto článku se na tuto slitinu podíváme blíže, zjistíme její složení a pochopíme, kde se nejčastěji používá.

Co je to?

Než začnete konverzovat o tom, ve kterých oblastech se bronz nejčastěji používá, měli byste zjistit, co to je. Pokud podrobně porozumíme definici a vlastnostem uvažovaného materiálu, stojí za to zdůraznit skutečnost, že v Slitina obsahuje tak důležité složky jako měď a cín. Bronz také obsahuje směs dalších prvků, ale v skromnějších procentech. Výsledkem je atraktivní a vícesložkový slitiny. Hlavní roli v jeho složení hraje měď a vše ostatní představují legující prvky, bez kterých není možné zlepšit vlastnosti a vlastnosti kovu.

Bronz vypadá jinak. Jeho vnější parametry přímo závisí na tom, které složky v jeho složení převažují. Tedy tradičně známá slitina nasycených červený odstín znamená, že obsahuje velké procento mědi. Existují také odrůdy tohoto kovu, které mají chlad ocelová barva, blízko bílé – takový vzhled naznačuje, že slitina neobsahuje více než 35 % měděné složky.

Výhody a nevýhody

Dotyčná slitina je populární již mnoho let. V průběhu let se jeho význam nesnížil, což je způsobeno mnoha výhodami, které má. Podívejme se na hlavní pozitivní vlastnosti bronzu, díky kterým je žádaný.

1. Tento kov se může pochlubit bohatou rozmanitostí. Existuje mnoho různých typů bronzu, jako je cín, stříbro, hliník a mnoho dalších odrůd, které mají své vlastní vzorce a vlastnosti. Takové materiály se osvědčují v různých oblastech, obsahují různé prvky, které ovlivňují fyzikální vlastnosti a provozní vlastnosti kovu.
2. Stávající slitiny bronzu se dělí na podtypy odlévané a tvářené. To znamená, že za účelem vyřešení „vašich“ specifických problémů je možné získat kov, který se snadno hodí k kování za studena – procesu deformace při normálních teplotách. Bude také možné získat slitinu, kterou lze odlévat.
3. Významnou výhodou je, že vysoce kvalitní odlitky z předmětné slitiny vykazují nejmenší smrštění – pouze 0,5-1,5%. Tato vlastnost určuje širokou distribuci a poptávku materiálu nejen mezi profesionálními sochaři, ale také při výrobě speciálních průmyslových strojů a nástrojů.
4. Bronz je materiál, který lze použít několikrát. Slitina v případě potřeby snadno vydrží další přetavování. Tento postup nepoškozuje materiál a nemá negativní dopad na jeho vlastnosti.
5. Jednou z nejdůležitějších výhod bronzu je, že je bezpečný a šetrný k životnímu prostředí. Pokud by při výrobě takové slitiny byly zahrnuty potenciálně nebezpečné složky, například berylium, pak by hotový výrobek stále nebyl toxický. Dnes se ne každý materiál může pochlubit tak důležitými vlastnostmi.
6. Bronzová slitina má vysokou odolnost proti korozi. Městský znečištěný vzduch ani mořská voda jej nemohou negativně ovlivnit. Pod vlivem takových vnějších faktorů se materiál nezhoršuje a neztrácí svou dřívější přitažlivost. Bronz se většiny kyselin vůbec nebojí a nepodléhá jejich negativním účinkům. Proto se tento materiál často používá k výrobě speciálních kyselinovzdorných zařízení.
7. Bronz má ještě jednu zajímavou vlastnost – je elastický. Slitina se v mnoha případech používá k výrobě různých vysoce přesných pružinových dílů, které jsou navrženy pro dlouhou životnost.

Navzdory působivému seznamu výhod není slitina bronzu stále jistá nedostatky. Hlavní lze nazvat náklady praktický materiál. Měď a ještě více cín jsou materiály, které se používají v mnoha situacích, ale jejich získání je drahé.

Jiné podtypy dotyčné slitiny, například hliníková verze, jsou mnohonásobně levnější, protože jako legující prvek používají dostupnější suroviny.

Nevýhody bronzové slitiny zahrnují její ne nejvyšší výkon tepelná vodivost. I tato výrazná vlastnost by však mohla najít své uplatnění – například při výrobě různých koupelnových doplňků.

Klíčové vlastnosti

Charakteristiky a vlastnosti slitiny bronzu závisí na 2 hlavních faktorech – složení a struktuře. Jak je uvedeno výše, chemické složení příslušného materiálu je vyvinuto tak, aby slitina získala určité mechanické vlastnosti a výkonnostní charakteristiky. Ty nejdůležitější z nich lze nazvat tvrdost, pevnost a tažnost slitiny. První 2 parametry je možné korigovat a přeskupovat změnou poměru cínu ve složení. Jeho podíl na obsahu hlavního materiálu tedy souvisí se stupněm tvrdost и plasticity.

Největší vliv na tvrdost a pevnost bronzu má množství berylia ve složení. Některé druhy slitin, které obsahují tento prvek, mohou být pevnější než nerezová ocel. Aby se zvýšila tažnost, slitina berylia nejprve podstoupí krok vytvrzování. V tomto případě nehrají důležitou roli kvantitativní hodnoty zaváděných látek, ale míra vyjádření vlastností, které se mají jako výsledek získat.

To znamená, že se stejným množstvím 2 různých prvků je jeden z nich schopen změnit vlastnosti a charakteristiky slitiny ve větší míře než druhý.

Struktura slitiny bronzu je zodpovědná za zadržovací schopnost hmoty ve vztahu k různým prvkům. Tuto vlastnost lze podrobněji prozkoumat na příkladu důležité součásti – cínu. Například 1-fázová struktura nemá více než 6-8 % jmenovaného prvku. Pokud jsou jeho ukazatele překročeny o výši limitu rozpustnosti (dosáhne 15%), může se vytvořit 2. fáze tuhého roztoku.

Jednofázový suroviny se vyznačují vyšší mírou plasticity. dvoufázový Slitina bronzu se ukazuje být houževnatější, ale také křehčí. Uvedené technické vlastnosti ovlivňují další použití uvažovaných materiálů: například suroviny prvního typu jsou vhodnější pro kování a dvoufázové varianty budou nejlepším řešením pro další odlévání.

Každý typ bronzové slitiny má své charakteristické rysy. Pojďme se s nimi seznámit na příkladu litého cínového materiálu.

1. Stupeň hustoty slitiny závisí na procentuálním zastoupení cínu – s jeho podílem 8-4% to bude od 8,6 do 9,1 kg/kubík. cm.
2. Teplota tání bude záviset na složení slitiny a může se pohybovat v rozmezí 880-1060 stupňů Celsia.
3. Úroveň tepelné vodivosti příslušného materiálu může dosáhnout 0,098-0,2 cal / cm, což je skromný ukazatel.
4. Elektrická vodivost dosahuje 0,087-0,176 μOhm*m. Toto číslo je také malé.
5. Stupeň intenzity koroze v podmínkách mořské vody je 0,04 mm/rok. Pokud je slitina umístěna na volném prostranství, bude tato hodnota jiná a bude činit 0,002 mm/rok.

Pokud má kov tyto vlastnosti, uživatelé se nebudou muset bát, že rychle zreziví.

Zobrazit přehled

Bronzová slitina se dělí na několik různých typů. Materiál je klasifikován podle několika hlavních charakteristik. Podívejme se na každou z nich.

Podle chemického složení

Přímo na základě chemického složení bronzu se rozlišují následující odrůdy.

• Cín. Materiál tohoto poddruhu obsahuje 3,5-7% cínu. Slitina se může pochlubit vysokou pevností, spolehlivostí a elasticitou po úpravě před tlakem. Materiál má vynikající odlévací vlastnosti. Smrštění může dosáhnout 1 % (jako je tomu u litiny).

Hlavní nevýhoda tohoto materiálu spočívá ve vzniku mikroskopických pórů při krystalizaci odlitku.

• Bez cínu. Tato kategorie zahrnuje odrůdy slitin, jejichž chemické složení neobsahuje drahý cín. Místo toho jsou zahrnuty dostupnější a levnější materiály.

• Hliník. Nejpružnější materiál. Jeho odlévací vlastnosti jsou nižší než u drahého cínového bronzu, ale ve složení nejsou žádné mikropóry. Kompozice obsahuje nikl, fosfor a železo – složky, které zlepšují vlastnosti hliníkové slitiny.

• Křemík. Vysoce pevný podtyp materiálu, odolný vůči korozi a elektricky vodivý. Materiál se nebojí nízkých nebo vysokých teplot nebo alkalického prostředí. Aby měl kov vyšší pevnostní charakteristiky, je chemické složení dodatečně legováno manganem a zpracováváno deformací za studena.

• Berylová slitina může být podrobena tepelnému zpracování pomocí kalení a umělého stárnutí. Za hlavní nevýhodu tohoto typu lze považovat vysoké náklady na beryllium.

Z tohoto důvodu se slitina křemíkového bronzu používá výhradně při výrobě speciálních součástí, které musí být vysoce odolné proti opotřebení a trvanlivé.