Bronzează proprietățile sale. Compoziția, proprietățile și aplicațiile bronzului. Patină pe bronz

Bronzuri

Se numesc aliaje de cupru cu alte elemente decât zincul bronzuri.

Bronzurile sunt împărțite în deformabile și turnate.

La marcarea bronzurilor forjate se pun pe primul loc literele Br, apoi literele indicând care elemente, cu excepția cuprului, fac parte din aliaj. Literele sunt urmate de cifre care arată conținutul componentelor din aliaj. De exemplu, marca BrOF10-1 înseamnă că bronzul conține 10% staniu, 1% fosfor, iar restul este cupru.

Marcarea bronzurilor de turnătorie începe și cu literele Br, apoi sunt indicate literele elementelor de aliere și se pune un număr care indică conținutul mediu al acestuia în aliaj. De exemplu, bronzul BrO3Ts12S5 conține 3% staniu, 12% zinc, 5% plumb, restul este cupru.

Bronzuri de staniu Când cuprul este topit cu staniu, se formează soluții solide. Aceste aliaje sunt foarte predispuse la segregare din cauza intervalului mare de temperatură de cristalizare. Din cauza segregării, aliajele cu un conținut de staniu peste 5% au în structură o componentă eutectoidă E(), constând din faze moi și dure. Această structură este favorabilă pentru piese precum lagărele de alunecare: faza moale asigură o rulare bună, particulele dure creează rezistență la uzură. Prin urmare, bronzurile de staniu sunt bune materiale anti-frecare.

Bronzurile de staniu au o contracție volumetrică scăzută (aproximativ 0,8%), prin urmare sunt utilizate în turnarea artistică.

Prezența fosforului asigură o bună fluiditate.

Bronzurile de tablă sunt împărțite în bronzuri forjate și turnate.

ÎN bronzuri forjate conținutul de staniu nu trebuie să depășească 6%, pentru a asigura plasticitatea necesară, BrOF6,5-0,15.

În funcție de compoziție, bronzurile forjate se caracterizează prin proprietăți mecanice ridicate, anticorozive, anti-fricțiune și elastice și sunt utilizate în diverse industrii. Din aceste aliaje sunt fabricate tije, țevi, bandă, sârmă.

Turnarea bronzurilor de cositor, BrO3Ts7S5N1, BrO4Ts4S17, sunt utilizate pentru fabricarea fitingurilor pentru abur-apă și pentru turnarea pieselor anti-fricțiune, cum ar fi bucșe, jante ale roților melcate, carcase de rulment.

bronzuri de aluminiu, BRAZH9-4, BRAZH9-4L, BRAZHN10-4-4.

Bronzurile cu un conținut de aluminiu de până la 9,4% au o structură monofazată - o soluție solidă. Cu un conținut de aluminiu de 9,4 ... 15,6%, aliajele sistemului cupru - aluminiu sunt bifazate și constau din - și - faze.

Bronzurile de aluminiu care conțin 5...8% aluminiu au proprietăți optime. O creștere a conținutului de aluminiu la 10...11% datorită apariției fazei - duce la o creștere bruscă a rezistenței și la o scădere puternică a ductilității. O creștere suplimentară a rezistenței pentru aliajele cu un conținut de aluminiu de 8 ... 9,5% poate fi realizată prin călire.

Avantajele bronzurilor de aluminiu în comparație cu bronzurile de staniu:

mai puțin predispus la segregare intracristalină;

densitate mare a piesei turnate;

rezistență mai mare și rezistență la căldură;

mai puțin predispus la fragilitate la rece.

Principalele dezavantaje ale bronzurilor de aluminiu:

contracție semnificativă;

o tendință de a forma cristale columnare în timpul cristalizării și creșterea boabelor în timpul încălzirii, ceea ce fragilizează aliajul;

absorbție puternică de gaz a topiturii lichide;

auto-eliberare în timpul răcirii lente;

rezistență insuficientă la coroziune în aburul supraîncălzit.

Pentru a elimina aceste neajunsuri, aliajele sunt aliate suplimentar cu mangan, fier, nichel și plumb.

Piesele relativ mici, dar extrem de responsabile, cum ar fi angrenajele, bucșele, flanșele sunt fabricate din bronz de aluminiu prin turnare și tratament sub presiune. Bronz BrA5 este ștampilat pentru a produce medalii și monede mici de schimb.

Bronzuri de siliciu, BrKMts3-1, BrK4, sunt folosite ca înlocuitori pentru bronzurile de staniu. Sunt nemagnetice și rezistente la îngheț, depășesc bronzul de staniu ca rezistență la coroziune și proprietăți mecanice și au proprietăți elastice ridicate. Aliajele sunt bine sudate și lipite. Datorita rezistentei lor ridicate la medii alcaline si gaze uscate, sunt folosite pentru producerea conductelor de deseuri, gaze si cosuri de fum.

Bronzuri de plumb, BrS30, este folosit ca material anti-frecare de înaltă calitate. În comparație cu bronzurile de staniu, acestea au proprietăți mecanice și tehnologice mai scăzute.

Bronzuri de beriliu, BrB2, sunt materiale arc de înaltă calitate. Solubilitatea beriliului în cupru scade semnificativ odată cu scăderea temperaturii. Acest fenomen este utilizat pentru a obține proprietăți elastice și de rezistență ridicate ale produselor prin întărirea prin precipitare. Produsele finite din bronzuri de beriliu sunt supuse întăririi de la 800 o C, datorită căreia se fixează la temperatura camerei o soluție solidă suprasaturată de beriliu în cupru. Apoi se realizează îmbătrânirea artificială la o temperatură de 300 ... 350 o C. În acest caz, are loc separarea particulelor dispersate, rezistența și elasticitatea cresc. După îmbătrânire, puterea maximă ajunge la 1100…1200 MPa.

Până în prezent, multe aliaje metalice au fost dezvoltate cu proprietăți diferite pentru diferite aplicații. Prima dintre acestea a fost bronzul. Aliajul, producția, aplicarea și caracteristicile sale sunt discutate mai jos.

Opțiuni de compoziție

Acest material este un amestec de cupru cu elemente de aliere, care sunt utilizate ca nemetale și metale. În același timp, zincul și nichelul nu ar trebui să fie principalele dintre ele.

Variind raporturile dintre componente, proprietățile bronzului sunt modificate. În conformitate cu aceasta, există mai multe varietăți ale acestuia, izolate pe baza aditivilor de aliere. Sunt folosite ca:

• staniu;
• beriliu;
• zinc;
• siliciu;
• conduce;
• aluminiu
• nichel;
• fier;
• mangan;
• fosfor.

Bronzul de staniu a fost primul dezvoltat (la începutul mileniului III î.Hr.). Într-o cantitate mică, acest element conferă duritate, fuzibilitate, elasticitate. Cu o creștere a concentrației sale la 5%, plasticitatea scade, iar la 20%, bronzul devine casant. Aducând staniul în proporție maximă de 33%, aliajul dă o culoare alb-argintie.

Materialul cu beriliu se distinge prin cea mai mare elasticitate (întărit) și duritate, precum și rezistență chimică. Este potrivit pentru prelucrare prin tăiere și sudură.

Zincul și siliciul măresc fluiditatea, care este importantă pentru turnare și, de asemenea, conferă suprafeței rezistență la abraziune. Bronzul siliciu-zinc se caracterizează prin absența scânteilor în timpul acțiunii mecanice și rezistență bună la compresiune.

Plumbul îmbunătățește rezistența la coroziune, proprietățile antifricțiune, rezistența, refractaritatea.

Aluminiul crește densitatea, proprietățile anti-fricțiune, rezistența la coroziune și atacul chimic. Bronzul din această compoziție este potrivit pentru tăiere.

Fosforul este utilizat împreună cu alți aditivi pentru dezoxidarea aliajului. Prezența sa se reflectă în denumire atunci când conținutul este mai mare de 1% (bronz staniu-fosfor).

Introducerea oricăror aditivi de aliere reduce conductivitatea termică. În consecință, cu cât sunt mai mici, cu atât aliajul este mai aproape de cupru în acest indicator, iar cele mai aliate bronzuri au cea mai slabă conductivitate termică.

În ceea ce privește cuprul, conținutul acestuia determină nu numai parametrii tehnologici și operaționali, ci și culoarea pe care o are bronzul. O culoare roșie indică o concentrație de cupru de peste 90%. Când conținutul său este de aproximativ 85% (cel mai comun), bronzul are o culoare aurie. Dacă aliajul constă din jumătate de cupru, seamănă cu argint în alb. Pentru a obține o culoare gri și negru, trebuie să reduceți procentul de cupru la 35. Această culoare a materialului este, de asemenea, obișnuită, totuși, trebuie avut în vedere că acest aliaj poate deveni întunecat în timp, ca urmare a diverși factori (temperatură, apă etc.). În plus, tehnologiile care fac posibilă adăugarea elementelor de aliere care îi conferă bronzului o culoare neagră bogată au fost folosite relativ recent, iar produsele din aliajul în cauză de această culoare au fost utilizate pe scară largă de mult timp.

Astfel, în funcție de numărul de elemente, aceste materiale sunt împărțite în două (o componentă de aliere) și multicomponente. Ponderea lor este de la 2,5%.

În plus, există o clasificare a bronzului pe baza structurii interne, și anume numărul de faze în soluție solidă. Implică împărțirea sa în opțiuni monofazate și bifazate.

În cele din urmă, având în vedere prevalența pe scară largă a tipului de staniu, aliajul este subdivizat în staniu și bronzuri fără staniu.

Productie

Materiile prime pentru bronz sunt metale pure sau aliaje, inclusiv deșeurile de bronz. A doua opțiune este mai răspândită, în primul rând datorită costului mai mic. Cărbunele este folosit ca flux care previne oxidarea excesiv de intensă a topiturii de metal. Din toate materiile prime se face o taxă, calculându-i compoziția pe baza parametrilor țintă și a tehnologiei de producție utilizate.

Procesul de topire se desfășoară într-o anumită secvență:

• într-un cuptor preîncălzit la temperatura necesară (de obicei se folosesc arc electric și dispozitive electrice datorită eficienței lor ridicate), se pune un creuzet cu încărcare;
• după încălzirea și topirea completă a metalului, cuprul fosforic care servește drept catalizator este inclus în compoziția sa;
• după expunere, se adaugă lianți și componente de aliere ale bronzului, amestecând;
• pentru a elimina impuritățile de gaz, degazarea se realizează prin purjare cu azot sau argon;
• pentru a reduce intensitatea oxidării, înainte de turnare se adaugă din nou cupru fosfor.

Pe tot parcursul procesului, este necesar să se controleze regimul de temperatură și cantitatea de componente adăugate în topitură.

Proprietăți

Caracteristicile materialului în cauză sunt determinate de doi factori: compoziție și structură.

După cum sa menționat, compoziția chimică a bronzului este dezvoltată pentru a-i oferi parametrii necesari. Una dintre principalele dintre ele sunt ductilitatea bronzului, duritatea și rezistența. Primele două caracteristici pot fi variate prin modificarea concentrației de staniu. Deci, ponderea sa în compoziția bronzului este direct legată de duritate și invers de ductilitate.

Concentrația de beriliu are cea mai mare influență asupra durității și rezistenței. Unele clase de bronz care îl conțin sunt superioare în al doilea parametru față de oțel. Pentru a conferi plasticitate, aliajul de beriliu este supus întăririi. În același timp, nu indicatorii cantitativi ai conținutului de substanțe sunt de importanță primordială, ci severitatea proprietăților create de acestea. Adică, cu aceeași cantitate de două elemente diferite, unul dintre ele poate schimba caracteristicile materialului într-o măsură mult mai mare decât celălalt.

În ceea ce privește structura, aceasta determină capacitatea de reținere a materialului în raport cu elementele. Acest lucru poate fi văzut în exemplul staniului. Astfel, o structură monofazată conține până la 6 - 8% din acest element. Când cantitatea sa depășește limita de solubilitate de 15%, se formează o a doua fază a soluției solide. Acest lucru afectează echilibrul de duritate și elasticitate. Deci, opțiunile monofazate sunt mai elastice, în timp ce bronzul cu două faze este mai dur, dar fragil. Acest lucru determină prelucrarea ulterioară: materialele de primul tip sunt potrivite pentru forjare, în timp ce aliajele în două faze sunt potrivite pentru turnare.

Mai jos, principalele caracteristici ale bronzului de staniu turnat sunt luate în considerare ca exemplu. Densitatea sa este determinată de conținutul de staniu și cu ponderea sa de 8 - 4% este de 8,6 - 9,1 kg/cm 3 . Punctul de topire este de 880 - 1060°C, în funcție de compoziție. Conductivitatea termică a acestui material este de 0,098 - 0,2 cal / (cm * s * C). Aceasta este o valoare mică. Conductivitatea electrică este de 0,087 - 0,176 μOhm * m, ceea ce nu este prea mult. Intensitatea coroziunii în apa de mare este de 0,04 mm/an, în aer - 0,002 mm/an. Adică, un astfel de bronz are o rezistență ridicată la el.

Tratament

Există o altă clasificare a bronzului bazată pe tehnologia de prelucrare utilizată în producerea oricăror produse din acesta. În conformitate cu aceasta, se disting două tipuri de aliaje:

• turnătorie;
• deformabil.

Bronzurile de turnătorie sunt folosite pentru a crea piese turnate de configurație complexă (părți ale diferitelor dispozitive etc.), deoarece acestea sunt deformate numai în stare topită, în timp ce bronzul forjat este prelucrat prin forjare, laminare, tăiere, producând metal laminat sub formă de sârmă. , bandă, țevi, plăci, bucșe, bare. În plus, bronzul este potrivit pentru lipire și sudură.

Prelucrare suplimentară

Pentru un efect decorativ și în scop de protecție, pe suprafața produselor din bronz este posibilă aplicarea de lac, crom, aurire, nichel.

În plus, pentru materialul în cauză, există o metodă specifică de tratare a suprafeței numită patinare artificială. Se bazează pe procesul natural de îmbătrânire al bronzului, care constă în formarea unei pelicule alb-verzui de compoziție de carbonat sau oxizi, numită patina, ca urmare a expunerii la aer și componentele acestuia. Crearea artificială a unei astfel de acoperiri are un sens decorativ (de epocă) și de protecție.

Această procedură se efectuează prin încălzire după aplicarea compoziției de sulf pe suprafață. Există și o tehnologie inversă, adică îndepărtarea patinei de pe produsele vechi din bronz.

Avantaje și dezavantaje

Bronzul are multe calități pozitive. Printre ei:

• o varietate de proprietăți și, prin urmare, aplicații;
• capacitatea de a crea opțiuni pentru diverse metode de prelucrare (turnare sau deformare) în funcție de nevoi;
• contracție ușoară (0,5 - 1,5%);
• posibilitatea prelucrării multiple fără pierderea proprietăților, adică bronzul poate fi prelucrat;
• rate ridicate de rezistență la efectele chimice ale mediului (apă, aer, acizi);
• mare elasticitate a multor opțiuni.

Principalul dezavantaj este costul ridicat al unor grade, cum ar fi bronzul de staniu. Tipurile de alte compoziții, cum ar fi aliajul de aluminiu, sunt mult mai ieftine. Astfel, costul materialelor luate în considerare este în mare măsură determinat de elementele de aliere incluse în compoziția lor.

Aplicație

Materialul de staniu cu 2% staniu este potrivit pentru forjare la temperatură normală datorită ductilității sale ridicate. Variantele cu concentrația sa de 15% se caracterizează prin duritate și rezistență. Un astfel de bronz a avut o gamă largă de aplicații în antichitate. Elemente din el au fost descoperite în timpul săpăturilor arheologice. Ea a servit pentru producția de vase, arme, bani, statui, oglinzi, bijuterii. Cu toate acestea, cel mai bine este cunoscută utilizarea bronzului din această compoziție pentru fabricarea clopotelor, în legătură cu care bronzul de staniu este încă numit bronz de clopot.

Bronzul călit care conține beriliu este utilizat pentru producerea de arcuri, membrane și arcuri.

Pentru fabricarea produselor care funcționează în condiții deosebit de nefavorabile (umiditate ridicată, medii active chimic etc.), se folosește bronzul îmbogățit cu aluminiu. Are rezistență ridicată la coroziune și rezistență.

Bronzul cu plumb este potrivit ca material pentru piesele supuse sarcinilor de frecare și de impact (lagăre etc.).

Bronzul aluminiu-nichel este deosebit de relevant pentru piesele care se află constant în apă sărată, datorită rezistenței sale ridicate la coroziune. Acesta este un material relativ nou care este folosit pentru a produce elemente ale platformelor petroliere offshore.

Detalii din bronz

În plus, majoritatea mărcilor de bronz se disting prin absența magnetismului și contracție scăzută. Având în vedere acest lucru, ele sunt potrivite pentru producția de produse electrice, precum și articole decorative.

De asemenea, multe opțiuni de aliaj au o conductivitate termică scăzută, drept urmare sunt utilizate pentru producția de căzi, chiuvete și piese sanitare.

În cele din urmă, majoritatea aliajelor de bronz sunt caracterizate de o conductivitate electrică slabă. Una dintre excepții este un aliaj de argint, care este aproape în acest parametru de cuprul.

Pe lângă aceste domenii, bronzul este utilizat în inginerie mecanică, construcții navale, construcții de aeronave, pentru fabricarea agregatelor de unități în mișcare datorită rezistenței la uzură, instrumentelor chimice și conductelor datorită rezistenței chimice.

Marcare

În prezent, există multe mărci de bronz. Ele diferă în compoziție, care determină parametrii și domeniul de aplicare. Pentru comoditate, pe baza acestui fapt, a fost creat un sistem de marcare, care include caractere alfabetice și numerice. Deci, aditivii de aliere sunt desemnați prin litere, primele în numele elementelor chimice care îi reprezintă. Cifrele indică conținutul componentelor aliajului în fracțiuni de procent. Cu toate acestea, aceste denumiri nu conțin date despre cantitatea de cupru. Această valoare este calculată ca diferență între compoziția totală a bronzului și cantitatea de adaosuri de aliere.

Marcarea cu bronz facilitează determinarea gradului necesar pentru o anumită sarcină. Pentru a face acest lucru, este suficient să folosiți tabele speciale. Acestea conțin date despre compoziția, parametrii aliajului și aplicațiile acestuia.

Bronzurile în sensul restrâns al cuvântului sunt aliaje cupru-staniu în diferite rapoarte de greutate, dar cu predominanța cuprului. Prezența altor metale decât staniul în bronzurile antice ar trebui considerată ca impurități secundare. Astfel de impurități din bronzurile menționate sunt: ​​zincul, plumbul, antimoniul, fierul, argintul, uneori nichelul, cobaltul, aurul, precum și alte metale, căzând în mod evident în aliaj direct din minereurile de cupru și staniu în procesul propriu-zis de topire.

Culoarea bronzului variază în funcție de compoziția sa; cu o creștere a procentului de staniu din aliaj, culoarea bronzurilor se schimbă de la roz și roșu (90-99% cupru) la galben (până la 85% cupru), apoi la alb (până la 72% cupru) și , în sfârșit, la gri oțel (până la 35 % cupru).

Bronzurile pot avea și nuanțe aurii: de exemplu, bronzul auriu antic conține, conform lui F. Wibel, aproximativ 88% cupru și 12% staniu..

alamă, sau cupru galben, numit aliaj de cupru cu conținut diferit de zinc, de obicei aproximativ 32%; alama se caracterizează printr-o culoare galbenă frumoasă.

Printre popoarele lumii antice, greci și romani, cuprul și aliajele sale, bronzul și alamă, erau numite la fel: des printre romani, χαλχός printre greci.

Vechii egipteni, în direcţia lui Berthelot, 1 numeau cupru şi bronz cu acelaşi cuvânt chomt.

Acești termeni au supraviețuit până în vremea noastră, uneori alamă, adică un aliaj de cupru și zinc, este numită în mod eronat galben sau cupru verde, spre deosebire de roșu sau cupru pur.

Bronzul corintian (airin de Corinthe), conform lui Berthelot 2 era un aliaj de cupru cu aur și argint, Berthelot 3 indică faptul că sub numele oricalcîn antichitate, probabil că însemnau toate aliajele galbene, care aminteau de aur în strălucirea lor; Platon vorbește despre acest aliaj în Atlantida sa ca pe un metal prețios.

Potrivit lui Brandt, bronzul folosit de romani în Evul Mediu era rareori un aliaj de numai cupru și staniu, dar de obicei conținea plumb într-o asemenea cantitate încât trebuie considerat adăugat în mod deliberat. G. Richter subliniază că în bronzurile antice de origine anterioară, conținutul de staniu era mai mic decât în ​​bronzurile de origine ulterioară; de exemplu, unele topoare din Troia conțin doar 3,87% până la 5,70% staniu. Bronzurile din Micene conțin deja mai mult staniu, de la 10 la 13%. În vasele grecești de bronz, conținutul de staniu este de obicei de la 10 la 14%, iar în monede de la 2 la 17%. În oglinzi, conținutul de staniu este de obicei mai mare decât în ​​alte bronzuri, și anume, de la 19 la 32%.

Din cele mai vechi timpuri, chinezii și indienii au făcut instrumente muzicale în formă de chimval numite acolo-acolo, gongamiși altele, constând dintr-un aliaj de cupru și 2,0% staniu.

Un grup special dintre bronzurile antice este reprezentat de bronzurile artistice chineze și japoneze, care diferă prin compoziția lor de bronzurile altor popoare din Asia și Europa.

Bronzurile chinezești și japoneze, remarcabile prin patina întunecată, conțin, conform studiului lui M. Morin, 4 plumb într-o cantitate de până la 20%. Prezentăm din această lucrare datele a două analize de bronzuri.

Unele bronzuri chinezești și japoneze sunt foarte fragile, rupându-se cu o ușoară împingere.

Pe lângă bronz în sensul literal al cuvântului, japonezii produc și alte aliaje de cupru care conțin metale prețioase în loc de staniu: aur și argint.

Potrivit cercetării prof. Roberts-Austen „a, 5 dintre aceste aliaje folosite de artiștii japonezi, două aliaje prezintă cel mai mare interes: shaku do și shibu ichi. Primul dintre ele, după cum arată analizele, conține până la 4% aur; în schibu ichi, argintul. conținutul ajunge la 49% Patinele acestor aliaje au culori foarte frumoase: roșu violet pe shaku do și gri pe shibu ichi. În plus, japonezii pregătesc un aliaj special numit kuromi, care conține cupru, staniu, cobalt și alte metale.

În concluzie, prezentăm datele analizelor diferitelor antice: obiecte de bronz (Tabelul 1), raportate de G. Brinton Philips, sunt date 6 analize de bronzuri din Caucaz, efectuate de laboratorul Institutului de Tehnologie Istorică. în tabelul 2.

tabelul 1

Numele articolului	Locație	Data articolului	Interes						Notă
			Cu	sn	Pb	Fe	Asa de	La fel de
Castron	Luxor	XI Egiptul. din.	85,8	3,5	8,5	0,2	—	—	7% Sb
Unghiile	Memphis	XXVI Egipt. din.	74,6	0,9	21,3	0,3	—	—
Chip	»	—	92,0	6,5	0,8	0,3	—	—
Castron	Micene	—	99,4	—	0,2		—	0,2
mânerul sabiei	»	—	99,4	0,1	—	—	—	—
Chip	Acropole din Atena	520 î.Hr e.	88,1	9,7	0,3	—	—	—
Topor-	Taormina	600 î.Hr e.	90,3	7,3	0,2	0,5	—	—
Oglindă	Cartagina	—	82,0	14,4	—	0,6	—	—
O parte a lămpii	Pickering în Yorkshire	—	83,8	10,2	5,3	0,4	—	—
Secera	Saratov	1600 î.Hr e.	91,5	—	—	6,2	0,3	—
Castron	Ceylon	secolul al XII-lea	77,5	19,6	0,2	—	0,4	—
Oglindă	China	1000 n. e.	65,2	9,7	23,2	—	—	—
Linguriţă	Coreea	900-1400 d.Hr e.	77,2	21,5	—	0,7	—	—
Oglindă	Japonia	1300 n. e.	73,2	10,8	14.5	—	—	—
Cuţit	Peru	—	96,8	3,0	—	0,3	—	—
			94,3	4,8	—	—	—	—
			96,2	3,7	—	—	—	—
Topor	Peru	—	93,7	5,0	—	—	—	—

Tabelul 2. Exemple de analiză a bronzurilor antice conform Institutului de Tehnologie Istorică (1933-1934)

Numele articolului	Zona de descoperire	Locul descoperirii	Întâlnire	Interes								Notă
				Xi	sn	Рb	Zn	Fe	Sb	Ag	La fel de
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Topor	Bazinul râului Kuban	Andriukovskaia	Sfârșitul III - începutul. II mii. î.Hr e.	98,04	—	0,16	—	0,78	—	sl.	0,94,	În plus, aceste bronzuri conțin impurități ale altor elemente.
Pumnal	Sev. panta Centru. Caucaz	Faskau		86,6	10,78.	0,45	—	0,58	sl.	sl.	sl.
Fragment de topor	La fel	Colecția Bobrinsky	La fel	85,71	11,72	0,47	sl.	0,11	—	sl.	sl.
Cataramă	La fel	Kubulta	Secolul I d.Hr. e.	71,12	2,46	3,92	17,00	0,52	—	sl.	sl.
Sabie	Centru. Transcaucazia	vornak	Sfârșitul II - începutul. eu o mie. î.Hr e.	88,54	9,72	sl.	—	—	sl.	sl.	sl.
sfaturi suliţe	La fel	Tsinondali	La fel	96,4	—	0,69	—	—	3,05	b. sl.	sl.
Topor	La fel	Archadzor	La fel	88,2	9,59	0,82	—	—	sl.	sl.	sl.
sfat personalului	La fel	vornak	La fel	89,2	9,05	0,48	sl.		Există	sl.	Există
Imaginea unui idol	Sev. Ural	Palkana	Start n. e.	95,1	1,13	0,10	—	—	sl.	sl.	sl.
imaginea fiarei	La fel	Cherdyn	secolele VI-VIII n. e.	78,13	17,43	2,50	sl.	—	Există	sl.	sl.
Placa	Sev. Zauralye	buza Tazovskaya	La fel	82,2	14,3	2,5	—	0,8	sl.	sl.	sl.
Insigna	La fel	Cimitirul Ostyak	secolele XVII-XVIII. n. e.	32,7	6,0	1,1	sl.	—	sl.	sl.	sl.

După cum se poate observa din exemplele date, compoziția bronzurilor antice este foarte diversă.

Ledebour crede că aceste „bronzuri” reprezintă cuprul impur, în forma în care a fost topit din minereuri, cu toate impuritățile.

Monumentele antice realizate din aliaje de cupru sunt adesea foarte eterogene în diferite părți ale aceluiași obiect; în plus, se găsesc adesea pori și alte neajunsuri ale turnărilor: multe bronzuri egiptene au un miez nemetalic - un miez topit de nisip-argilă, în terminologia lui Ratgen, reprezentând prototipul conurilor moderne de turnătorie.

Cel mai nou bronz artistic diferă de bronzul popoarelor antice europene prin faptul că conține, pe lângă cupru și staniu, o cantitate semnificativă (uneori până la 35-40%) de zinc, care se adaugă pentru a reduce costul aliajului.

Vorbind despre compoziția chimică a bronzurilor antice și a obiectelor din săpăturile arheologice, ar trebui să remarcăm oxidabilitatea diferită a cuprului și staniului în bronzurile antice care se aflau în pământ. Acest fenomen a fost observat pentru prima dată de Berthelot în 1894, când a analizat un fragment de brățară de la Dahchoui „o trezorerie (dinastia a XII-a în Egipt).

Pentru analiză s-a luat o substanță metalică din partea centrală a obiectului, cea mai îndepărtată de stratul de suprafață al patinei. Patina a fost analizată separat.

Analiza piesei metalice nedistruse se caracterizează printr-un conținut semnificativ mai scăzut de staniu. Berthelot explică acest lucru spunând că cuprul a oxidat mai mult decât staniul, astfel încât conținutul de staniu în partea nemetalică a obiectului este mai mare decât în ​​metal.

Această explicație Berthelot a fost confirmată de cercetările ulterioare ale lui E. S. Elchaninov asupra săgeților de bronz 8 găsite pe insula Berezan (în Marea Neagră), datând din secolul al VI-lea sau al V-lea î.Hr. e. S-a dovedit că părțile care au suferit cea mai mare distrugere conțineau relativ mai mult staniu decât cele mai puțin distruse, adică sub influența proceselor de reacție lente în timp ce se aflau în pământ și acțiunea apei din sol, cuprul s-a pierdut într-o măsură mai mare. decât tabla.

Această capacitate diferită a metalelor de a oxida ar trebui să fie reținută atunci când se analizează bronzurile antice, pentru a nu obține o concepție greșită despre compoziția originală a metalului obiectului studiat.

1 M. Berthelot, Les origines de ralchitnie, 1885, p. 225.

2 M. Berthelot, Stir le cuivre des aneiens, Annales de ehimie et de physique, 1887, p. 14.

3 Bertlielot, Les origirtes de l "alchimie, 1885, p. 226,

4 L. Knab, Traiteclesalliagesetaes depots nietalliques, Paris, 1892, p. 157.

5 L. Knab, op. sclav.

6 American Anthropologist, 1922, vol. 24, p. 129.

7 J. de Morgan, Fouilles a Dahchour, 1894, p. 139.

8 Journal of the Russian Chemical Society, 1903, p. 1277.

Istoria bronzului

Cu care au lucrat sculptori renumiți ai Greciei antice Myron și Polikleitos bronz.

Statuia romană a lui Marcus Aurelius călare este realizată din acest material și este datată în secolul al II-lea d.Hr.

Chiar și atunci, maeștrii știau să lucreze cu bronzul, folosindu-l pentru a crea obiecte de artă.

In orice caz, " Epoca de bronz„Nu se numesc vremurile antichității, ci perioada de la 3500 la 1200 î.Hr.

Atunci oamenii au descoperit proprietățile minereului de cupru. Strămoșii noștri au observat că se topește în piatră. Acesta a fost începutul unei noi ere.

Omenirea a abandonat uneltele din piatră, înlocuindu-le cu unele din metal. Săgeți, ustensile, - tot acest popor străvechi din bronz.

proprietățile bronzului

Acum aliajul, ca acum mii de ani, este un compus și. Ambele metale se găsesc în minereul de cupru.

Este întotdeauna nevoie de mai puțin staniu pentru a face bronz decât metal roșcat.

Și , , , pot fi introduse selectiv în compoziție.

Acesta din urmă, de exemplu, este adăugat pentru a evita separarea atunci când este răcit.

În matrițele pentru turnare, cuprul se solidifică mai repede, separându-se de cositor. Aici vine zincul în ajutor, forțându-l să se întărească uniform.

Au existat și impurități în bronzul făcut de oamenii antici. Dar, cu mii de ani în urmă, metale suplimentare au intrat în aliaj accidental.

Strămoșii noștri nu știau cum să separe cu grijă staniul și cuprul de minereu, așa că au topit totul împreună.

Cuvântul „bronz” a apărut abia în timpul Imperiului Roman. Unul dintre orașele sale se numea Brundisium. Negustorii aduceau cupru în el. Staniul a fost adus de vânzare din Insulele Britanice.

Locuitorii orașului au început să se specializeze în producția aliajului, numindu-l în onoarea lui Brundisius. Acest oraș, apropo, rămâne și astăzi. Acum aparține Italiei și se numește Brindisi.

Le place să facă replica bronz, sau, pentru a spune mai simplu, copii ale produselor antice depozitate în lume.

Un aliaj de staniu și cupru nu este prețios, dar aproximativ jumătate din epocile preistorice și antice au fost făcute din el.

Purtând o replică a vechiului sau, o persoană se alătură originilor culturii.

Bijutieri des bronz de aurire. Acoperirea îl protejează de coroziune și subliniază frumusețea dacă sunt în produs.

Dacă aliajul nu este suplimentat, atunci o fac în mod intenționat. În aer, metalul se oxidează și devine acoperit cu o peliculă verzuie tulbure cu vene.

Se numește „” și conferă produsului un aspect vechi sau, după cum se spune astăzi, un aspect vintage.

Pe vremea sovietică, de altfel, magazinul de consignații de pe strada Dmitrov a capitalei era celebru.

A implementat vechiul produse din bronz producție austriacă.

Cel mai adesea, acestea erau scrumiere,,. În anii postbelici, soldații care s-au întors acasă de pe câmpurile de luptă străine au adus cu ei o mulțime de astfel de produse.

Neștiind adevăratul preț al trofeelor, militarii le-au vândut aproape de nimic și au fost foarte surprinși când salonul care s-a deschis în anii 70 a început să ofere lucruri de bronz sub ciocan pentru mii de ruble. Obiectele erau cumpărate de colecționari și iubitorii de antichități.

Aplicarea bronzului

Bronzul este încă des folosit pentru fabricarea obiectelor de interior: - mânere de uși, robinete, vaze, suporturi răsucite pentru ghivece de flori etc.

Sunetul clopotelor nu ar fi atât de frumos dacă ar fi turnate nu dintr-un aliaj de staniu și cupru, ci dintr-o altă compoziție.

Există mult, aproape jumătate, de cositor în amestecul pentru turnarea clopoteilor. În astfel de proporții, aliajul devine cât mai elastic și rezonant posibil.

împușcăturile de artilerie sunt, de asemenea, puternice. Coji și pentru ei turnat în bronz. Conține doar 8% staniu.

Acest lucru face ca metalul să fie ductil, rezistent la rupere. Bronzul este adesea folosit acolo unde trebuie să faci tam-tam.

Care sunt unele instrumente de percuție, de exemplu, așa-numitele chimvale pe seturile de tobe.

Interesant este că greutatea specifică a unui aliaj este întotdeauna mai grea decât greutatea medie a constituenților săi.

Apropo, cu atât mai repede aliaj de bronz mișto, cu atât este mai greu. Greutatea este determinată de gradul de compresie al substanței.

De remarcat că recent au existat bronzuri fără cositor. Producătorii caută noi formulări datorită costului ridicat al staniului în comparație cu aditivii alternativi.

Cuprul este amestecat cu mangan,,. Dintre aliajele fără adaos de staniu, beriliul și aluminiul sunt deosebit de apreciate.

Li se poate conferi o rezistență suplimentară prin tratament la temperatură înaltă, care bronz de staniu nu tolereaza.

Toate bronzurile sunt rezistente la influențele chimice, prin urmare sunt utile la fabricarea fitingurilor, inclusiv a celor operate în condiții de umiditate ridicată.

Există un aliaj de cupru în mașini. Lamele de rulment sunt adesea din bronz. Pentru a face orice piesă din aliaj, sunt necesare matrițe pentru.

Ele sunt numite și modele matriciale. Pentru articolele mici, acestea sunt făcute din ceară.

Pentru piese mari, forma trebuie să fie pliabilă, alcătuită din mai multe părți.

Prin urmare, în producția de produse de bronz la scară largă, se folosesc de obicei matrici de plastic.

În sfârșit, observăm că nefiind prețios tocmai aliaj de bronz„a revendicat” dreptul de a merge la medalii pentru locurile trei la diferite competiții.

Bronz are o semnificație atât de colosală în istoria omenirii, încât nu este un păcat să faci premii de aur pentru prima, a doua și medalia de bronz pentru a treia poziție pe podium.

Cum se face bronz? Această întrebare se confruntă de mulți meșteri care doresc să se dovedească în turnarea artistică, sau de oameni care decid să-și îmbunătățească nivelul de educație în lucrul cu diferite aliaje metalice. Pentru a răspunde la această întrebare, trebuie mai întâi să înțelegeți ce este bronzul, în ce constă și abia apoi să luați în considerare în detaliu întregul proces de topire a acestui material.

1 Ce este bronzul?

Bronzul („bronzo”) este un aliaj în anumite proporții de cupru și staniu, unde cuprul este întotdeauna componenta primară sau principală, iar staniul este secundar sau opțional. În schimb, în ​​aliaj pot fi introduse siliciu, plumb, aluminiu, beriliu și alte metale, cu excepția nichelului și zincului, deși uneori sunt introduse în proporții mici.

Aliajul de bronz are avantajele și dezavantajele sale. Caracteristicile tehnice pozitive includ:

• duritate și rezistență mai mare în comparație cu cuprul;
• fuzibilitatea;
• are toate avantajele pentru turnare;
• are proprietăți anticorozive ridicate;
• are o bună rezistență la uzură în timpul frecării pe termen lung.

Dezavantajele bronzului sunt:

• slab adaptat la forjare, ștanțare și laminare, adică la toate procesele care au loc sub presiune;
• greu de tăiat;
• se ascute prost.

Denumirea aliajului de bronz rezultat vine de la numele metalului adăugat. Când se adaugă staniu, se obține bronz de staniu, aluminiu - bronz de aluminiu, beriliu - beriliu etc.

Bronzul de staniu este considerat clasic (în formă de clopot) sau de bază, în care cuprul este luat în proporție de 80% ± 3%, iar staniul - 20% ± 3% din aliajul total. În fabricarea bronzului, pot fi aliate și alte metale, cum ar fi nichelul, plumbul, fosforul și arsenul. Acest lucru se face pentru a oferi metalului proprietăți tehnice suplimentare. Bronzul poate fi monocomponent, în care cuprul este aliat cu un metal suplimentar, sau multicomponent, în care mai multe materiale sunt implicate în aliere. Bronzurile multicomponente sunt considerate mai complexe și au caracteristici tehnice îmbunătățite.

De asemenea, procesul de realizare a bronzului presupune obtinerea de material primar sau secundar. Pentru a obține un aliaj clasic primar, este necesar să se aliaze cupru și staniu, iar unul secundar - la topire, folosiți bronzul în sine ca componentă suplimentară.

Descoperirea aliajului de bronz a jucat un rol important în dezvoltarea erei umane. Sfârșitul mileniului al IV-lea î.Hr e. Este considerat momentul primei producții de bronz și începutul unei lungi călătorii a omului în dezvoltarea aliajelor diferitelor metale. Descoperirea a fost atât de semnificativă în istorie încât a marcat începutul unei întregi ere istorice - epoca bronzului. Era incredibil de dificil să se facă bronz în antichitate, ceea ce este confirmat de încercările de a obține metal în prezent acasă.

2 Tehnologia clasică de fabricare a bronzului

Bronzul poate fi realizat prin topirea componentei principale a cuprului și suplimentar, de exemplu, a staniului, într-un manșon rotativ din oțel sau fontă folosind un arc electric.

La topirea bronzurilor de staniu, se formează oxizi în timpul interacțiunii directe a cuprului și staniului, ceea ce reduce proprietățile tehnice ale aliajului rezultat. Pentru a evita pierderea proprietăților operaționale ale bronzului, înainte de a adăuga staniu la cuprul topit, acesta este dezoxidat cu fosfor, adică se adaugă cupru fosforat, unde cantitatea de fosfor nu depășește 10%.

O reacție chimică cu formarea de vapori de anhidridă fosforică permite procesul de îndepărtare a incluziunilor nemetalice din cupru. Fosforul este un agent dezoxidant ieftin care reduce semnificativ proprietatea de conductivitate electrică a cuprului. Prin urmare, uneori, pentru a evita acest efect, componente mai scumpe sunt folosite ca dezoxidant. Acestea includ calciu, litiu și potasiu.

Procesul de topire pentru obținerea bronzului se face sub un strat de cărbune sau amestecul acestuia cu sodă - flux și are loc în mai multe etape generale:

1. la o temperatură de aproximativ 1100 ° C sub un strat de flux sau cărbune.
2. Se introduce cupru fosfor (aproximativ 10%) pentru dezoxidare.
3. Adăugarea de componente suplimentare pentru a obține un aliaj monocomponent - staniu, un multicomponent - toate componentele suplimentare, un aliaj secundar de bronz - bronz.
4. Încălzirea aliajului rezultat la o temperatură de 1200 °C.
5. Rafinarea este îndepărtarea impurităților nemetalice dăunătoare de bismut, mangan, sulf și antimoniu și, uneori, aluminiu, fier, siliciu și hidrogen și oxigen dizolvat din aliaj prin oxidarea componentului principal.
6. Modificare pentru a îmbunătăți proprietățile mecanice ale aliajului.
7. Turnare în forme la temperaturi de până la 1300 °C.

Bronzurile de staniu sunt mai ușor de topit și mai puțin predispuse la supraîncălzire decât bronzurile de aluminiu. Condițiile de temperatură sunt foarte importante pentru bronzul de aluminiu, prin urmare, temperaturile de topire peste 1200 °C nu sunt permise.

3 Producția de bronzuri fără staniu

Pentru a face bronz de aluminiu, este necesar nu numai să monitorizați temperatura, ci și să amestecați bine aliajul înainte de turnare în matrițe. Acest lucru se realizează datorită diferenței mari de densitate a componentelor aliate, deoarece cuprul și aluminiul se pot exfolia. Prin urmare, procesul în sine este ușor modificat:

1. Cuprul este topit sub flux și dezoxidat.
2. Componentele suplimentare sunt introduse sub formă pură sau în amestec cu cupru.
3. Se efectuează dezoxidarea secundară.
4. se introduce aluminiul.
5. Suprafața aliajului este acoperită cu flux.
6. Aliajul este rafinat cu clorura de mangan, modificat cu vanadiu, bor sau wolfram si turnat in matrite.

Bronzul cu beriliu este topit în etape generale în cuptoarele cu inducție. Crezetele de grafit sunt folosite în acest proces. Toxicitatea ridicată a prafului și vaporilor rezultați în fabricarea acestui tip de bronz necesită topirea în încăperi izolate separate, cu un sistem puternic de ventilație.

Bronzurile de siliciu sunt obținute în cuptoarele electrice cu inducție folosind cărbune. Ca și în cazul aluminiului, aliajele de siliciu necesită control asupra punctului de topire.

Produsul final al aliajului este un lingou de metal, iar greutatea acestuia nu este de obicei mai mare de 42 kg. Toate lingourile rezultate dintr-o singură topire sunt alocate unui singur lot, greutatea lotului nefiind limitată.
Ca orice produs, lingourile de bronz au un document de calitate care reflecta informatiile de baza: marca producatorului, marca bronzului topit, masa si numarul lotului, numarul de lingouri dintr-un lot si analiza chimica a acestora.

Necesitatea fabricării bronzului se datorează unei game largi de aplicații. Fitinguri, toate piesele care lucrează în contact direct cu abur și uleiuri, carcase de rulmenți, fitinguri de conducte - aceasta este o mică listă a utilizării bronzului.