Бронза (46 фото): що це таке? Склад сплаву у відсотках і властивості, алюмінієва та інші види бронзи, її застосування

Бронза є одним з найдавніших сплавів, який має довгу і багату історію. Це один з перших подібних матеріалів, отриманих на початку 3 тисячоліття до н. е. Роль бронзи і на сьогоднішній день все ще залишається досить важливою і вагомою. У цій статті ми познайомимося ближче з даними сплавом, дізнаємося його склад і розберемося в тому, де він найчастіше застосовується.

Перш ніж починати розмову про те, в яких галузях найчастіше успішно застосовується бронза, слід з’ясувати, що вона собою являє. Якщо детально розбиратися у визначенні та особливості розглянутого матеріалу, варто виділити той факт, що в складі сплаву присутні такі важливі компоненти, як мідь і олово. Також бронза, що містить суміш інших елементів, але в більш скромних відсотках. У підсумку виходить привабливий і багатокомпонентний сплав. Головну роль у його складі грає саме мідь, а все інше представлено легуючими елементами, без яких не обійтися у вдосконаленні властивостей і характеристик металу.

Бронза виглядає по-різному. Її зовнішні параметри безпосередньо залежать від того, які компоненти переважають у її складі. Так, традиційно відомий сплав насиченого червоного відтінку свідчить про те, що в ньому присутній великий відсоток міді. Існують такі різновиди цього металу, які мають холодну сталеву забарвлення, близьку до білої – подібний зовнішній вигляд вказує на те, що в сплаві є не більше 35% мідного компонента.

Розглянутий сплав популярний вже дуже багато років. З роками його актуальність не зменшується, що обумовлено безліччю переваг, які йому притаманні. Розглянемо основні позитивні характеристики бронзи, роблять її популярною.

1. Цей метал може похвалитися багатим різноманіттям. Існує багато різних типів бронзи, наприклад, олов’яна, срібна, алюмінієва і багато інші різновиди, що мають свої формули та особливості. Такі матеріали виявляються корисними в різних областях, вони містять різноманітні елементи, що роблять вплив на фізичні властивості і особливості експлуатації металу.
2. Існуючі бронзові сплави поділяють на ливарні і деформуючі підвиди. Тобто для вирішення своїх певних завдань є можливість отримати метал, який буде легко піддаватися холодної ковки – процес деформування при нормальних температурних значеннях. Також вдасться отримати сплав, який можливо відливати.
3. Вагомою перевагою є те, що якісні виливки з розглянутого сплаву демонструють незначну усадку – лише 0,5-1,5%. Ця властивість обумовлює широке поширення і затребуваність матеріалу не тільки серед професійних скульпторів, але і в сфері виготовлення спеціальних промислових верстатів і приладів.
4. Бронза належить до матеріалів, які можна використовувати кілька разів. Сплав абсолютно спокійно переносить подальші переплавлення, якщо в них виникає необхідність. Дана процедура не шкодить матеріалу, не чинить негативного впливу на його властивості.
5. Один з найважливіших плюсів бронзи полягає в тому, що вона є безпечною і екологічною. Якщо по ходу виробництва подібного сплаву були задіяні потенційно небезпечні компоненти, наприклад, берилій, то готовий продукт від цього все одно не буде токсичним. На сьогоднішній день далеко не кожен матеріал може похвалитися такими важливими якостями.
6. Бронзовий сплав володіє високою корозійною стійкістю. На нього не може негативно вплинути ні міський загазоване повітря, ні морська вода. Під дією подібних зовнішніх факторів матеріал не псується, не втрачає колишньої привабливості. Більшість кислот бронза абсолютно «не боїться» і не піддається їх негативного впливу. Саме тому даний матеріал часто використовується для виробництва спеціальної кислототривкої апаратури.
7. Бронза відрізняється ще одним цікавим якістю – вона є пружною. Сплав у багатьох випадках застосовують для виготовлення різних високоточних пружинних деталей, які розраховані на тривалий термін служби.

Незважаючи на значний список переваг, бронзовий сплав все ж не позбавлений певних недоліків. Головним із них можна назвати вартість практичного матеріалу. Мідь, а тим більше олово – це матеріали, які використовують у багатьох ситуаціях, але в отриманні вони виявляються дорогими.

До мінусів бронзового сплаву можна віднести і не найвищі показники його теплопровідності. Однак названа характерна риса теж змогла знайти своє застосування – наприклад, у виробництві різних аксесуарів для ванних кімнат.

Характеристики і властивості бронзового сплаву залежать від 2-х основних чинників: складу і структури. Як зазначалося вище, хімічний склад розглянутого матеріалу розробляється для того, щоб сплав отримав певні механічні властивості та експлуатаційні характеристики. Найважливішими з них можна назвати твердість, міцність і пластичність сплаву. Коригувати і перебудовувати перші 2 параметра можливо за рахунок зміни співвідношення олова в складі. Так, його частка у змісті основного матеріалу пов’язана зі ступенем твердості і пластичністю.

На показники твердості та міцності бронзи найбільше вплив має кількість берилію в складі. Певні марки сплаву, в яких передбачено названий елемент, можуть бути більш міцними, ніж нержавіюча сталь. Щоб додати пластичності, берилієвий сплав попередньо проходить етап загартування. При цьому важливу роль відіграють не кількісні значення внесених речовин, а ступінь вираженості властивостей, які заплановано отримати в результаті.

Структура бронзового сплаву відповідає за вмещаемую здатність матерії стосовно різних елементів. Дану особливість можна розглянути докладніше на прикладі важливого компонента – олова. Приміром, 1-фазна структура має не більше 6-8% позначеного елемента. Якщо перевищити його показники кількістю межі розчинності (досягає 15%), то зможе сформуватися 2-я фаза твердого розчину.

Однофазне сировина характеризується більш високими показниками пластичності. Двофазний бронзовий сплав виявляється більш жорстким, але при цьому і більш крихким. Зазначені технічні характеристики позначаються на подальшому застосуванні розглянутих матеріалів: так, сировину першого типу більше підійде для кування, а двофазні варіанти стануть кращим рішенням для подальшого лиття.

Кожен з видів бронзового сплаву, має свої відмітні особливості. Ознайомимося з ними на прикладі литтєвого олов’яного матеріалу.

1. Ступінь щільності сплаву залежить від процентного вмісту олова – при його частці у 8-4% вона буде становити від 8,6 до 9,1 кг/куб. см.
2. Температура плавлення буде знаходитися в залежності від складу сплаву і може скласти від 880-1060 градусів Цельсія.
3. Рівень теплопровідності розглянутого матеріалу може досягати 0,098-0,2 кал/см, що є скромним показником.
4. Електропровідність досягає 0,087-0,176 мкОм*м Даний показник також є невеликим.
5. Ступінь інтенсивності корозії в умовах морської води дорівнює 0,04 мм/рік. Якщо ж сплав знаходиться в обстановці відкритого повітря, то дане значення буде іншим і складе 0,002 мм/рік.

Бронзовий сплав поділяється на кілька різних видів. Класифікація матеріалу відбувається за кількома основними ознаками. Зупинимося на кожному з них.

Виходячи безпосередньо з хімічного складу бронзи, виділяють наступні її різновиди.

• Олов’яна. У складі матеріалу даного підвиду присутній 3,5-7% олова. Сплав може похвалитися високою міцністю, надійністю і пружністю після попередньо проведеної обробки тиском. Матеріал володіє хорошими ливарними якостями. Усадка може досягати 1% (як у випадку з ливарним чавуном).

• Безоловянная. У цю категорію входять такі різновиди сплавів, в хімічному складі яких немає дорогого олова. Замість нього включають більш доступні і недорогі матеріали.

• Алюмінієва. Максимально пластичний матеріал. Його ливарні властивості виявляються нижчими, ніж у дорогий оловянистой бронзи, однак у складі відсутні мікропори. У складі передбачений нікель, фосфор і залізо – компоненти, що поліпшують властивості алюмінієвого сплаву.

• Кремнієва. Високоміцний підвид матеріалу, стійкий до появи корозії, є електропровідним. Матеріал не боїться низьких або високих температур, лужного середовища. Щоб метал мав більш високі міцнісні характеристики, хімічний склад додатково легують кремнієм, марганцем і обробляють шляхом холодної деформації.

• Берилловый сплав дозволено піддавати термічній обробці із застосуванням гартування і штучного старіння. Основним недоліком даного виду можна вважати високу вартість берилію.

Бронзові сплави поділяються, виходячи з типів обробки.

• Деформируемая. У виробництві деталей з бронзи використовується такі популярні технології, як кування, протяжка, різання, фрезерування.

• Ливарна. Окремий вид бронзового сплаву. Деталі, які складаються з цього металу, виготовляють шляхом металургії.

Різні види бронзових сплавів розділяються і по своїй структурі. Виділяють наступні варіанти.

• Однофазні. Наявні в такому металі компоненти в твердому розчині формують тільки одну певну фазу.
• Двофазні. Продукцію отримують за допомогою лиття, тому що деформується вона виключно під впливом високих температурних показників. З двофазного сплаву можливо отримати виливки максимально складних і хитромудрих конфігурацій.

В даний час існує декілька різних марок бронзи. Вони відрізняються один від одного безпосередньо за складом, який визначає характеристики, параметри та області застосування сплаву. Щоб було зручніше орієнтуватися, розроблена особлива система маркування, в яку включені літерні і цифрові символи (перші відображають значення в назвах хімічних елементів).

Цифри у марках вказують на кількість компонентів, передбачених у сплаві (у процентних частках). Щоправда, обсяг міді звичайно не відображається в цих позначеннях.

В даний час бронзовий сплав застосовується у багатьох сферах. Ознайомимося з їх списком.

1. Сплав, в якому є всього 2% олова, чудово підійде для кування в умовах звичайної температури, оскільки відрізняється хорошою пластичністю. Склади, в яких концентрація цього елемента сягала 15%, широко застосовувалися ще в стародавні часи – з них робили багато різних предметів.
2. Якісну загартовану бронзу, у змісті якої є берилій, часто використовують у виготовленні пружинних деталей, ресор або мембран.
3. Матеріал, багатий на алюміній, найчастіше використовується в несприятливих умовах (хімічне виробництво, висока вологість).
4. Сплави з кремнієм і цинком тягучі і підходять для виробництва предметів шляхом лиття.
5. Застосовується розглянутий матеріал для виробництва різної електротехніки, оскільки не магнитится.
6. З матеріалу, що не відрізняється теплопровідністю, виготовляють ванни, умивальники, сантехнічні пристрої, які часто використовуються в домашніх (і не тільки) умовах.
7. Бронзовий сплав також може застосовуватися в автомобілебудуванні або авіабудуванні.

Бронза має досить різних відмінностей від інших подібних металів. Немає нічого складного в мистецтві «обчислення» даного матеріалу. Розберемо, як можна легко і просто відрізнити бронзу в домашніх умовах.

• Бронза відрізняється від багатьох інших сплавів високою міцністю і жорсткістю. Таким чином, метал легко відрізнити від міді або латуні. Достатньо буквально перевірити матеріал «на зубок» – на поверхні бронзового сплаву слідів залишитися не повинно, як і у випадку з натисканням.

• Можна провести експеримент з сольовим розчином (200 г на 1 л води). Мідна виріб через 10-15 хвилин набуде більш насичений і яскравий відтінок, ніж бронзова деталь.

• Вдаються до нагрівання металу приблизно до 600 градусів Цельсія (таку температуру можна отримати, використовуючи спеціальну бензиновий пальник). Якщо піднести прилад, наприклад, до латуні, на матеріалі проявиться темна плівка з оксиду цинку. На бронзовому виробі вона не буде видно.

• Якщо нагріти латунь, вона буде гнутися. Якщо ж таку операцію провести щодо бронзи, вона своїх властивостей і форми не поміняє. Якщо є можливість і зразок металу, його можна спробувати розплавити. Та ж латунь стане горіти білим полум’ям, розкидаючи білосніжні пластівці, – таким чином відбувається вигоряння цинку.

• Відрізнити бронзу від латуні можна іншим достовірним способом: помістіть кілька стружок кожного з металів в окремі резервуари, а потім влийте туди розбавлену азотну кислоту (1 частина кислоти і 1 частина води). Трохи почекайте, поки більша частина компонентів встигне розчинитися. Далі потрібно підігріти мензурки і довести розчини до стану кипіння. 30 хвилин треба потримати їх на маленькому вогні. Рідина, в якій знаходяться шматочки латуні, буде прозорою, а в посудині з бронзовою стружкою утворюється білий осад з олова.

Вироби, вироблені з бронзового сплаву, потребують правильного періодичному відході. Нехтувати ним не варто. Розглянемо докладніше, як треба грамотно доглядати за подібними предметами.

1. Вироби з благородною бронзи виглядають ефектно і привабливо тільки в тому випадку, якщо є добре очищеними, доглянутими. Слід регулярно видаляти з поверхні предметів всі з’явилися пилові скупчення і забруднення. Для цього краще всього використовувати злегка зволожену ганчірочку. Щосили терти вироби не потрібно – будьте акуратні.
2. Щоб початкове лакове покриття протрималося на бронзових виробах як можна довше, можна періодично мити їх зі слабким мильним розчином. Ці дії будуть необхідні для того, щоб на об’єктах не з’являлися тріщини або руйнування лакового шару.
3. Якщо ви є великим любителем речей, відполірованих буквально до ідеального блиску, рекомендується чистити бронзу з використанням спеціалізованих порошків і реактивів. Непоганою репутацією може похвалитися, наприклад, особливий очищувач для бронзи «Трилон».
4. Завершивши роботи з глибокого очищення виробів з бронзового сплаву, поверхню металу бажано гарненько відполірувати. Найкраще з цим завданням впорається суха вовняна тканина.
5. Іноді для чищення бронзи використовують сухий зубний порошок, попередньо розведений у воді з додаванням нашатирного спирту. Потрібен 1 стакан порошку, 1 чайна ложка спирту. Бажано використовувати для чищення жорстку щітку.
6. Давнім і традиційним способом очищення бронзи є такий варіант: використання води, в якій попередньо варилися бобові культури. Далі чистку теж проводять із застосуванням жорсткої щіточки. Після цього чисте виріб з металу треба ще раз помити і протерти сухою тканиною дочиста.

Якщо для чищення бронзи заплановано використовувати ганчірку, краще взяти фланелевий варіант. Особливо ретельно і скрупульозно потрібно вичищати місця зі складками і поглибленнями, оскільки саме тут пил і бруд накопичуються найбільш активно.

Про те, що таке бронза і де застосовується, дивіться у наступному відео.