Bronzul este o compoziție de aliaj. Compoziția chimică a bronzului

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Mulți oameni știu despre bronz doar că sculpturile și monumentele sunt turnate din el. De fapt, acest metal este lipsit în mod nemeritat de atenția populară. La urma urmei, nu a fost în zadar că în istoria omenirii a existat chiar și o epocă a bronzului - o întreagă epocă în care aliajul a ocupat o poziție dominantă. Este unul dintre puținele materiale folosite atât în industrie, cât și în artă. Calitățile pe care le posedă un aliaj de cupru și staniu sunt pur și simplu indispensabile în multe industrii. Se folosește la fabricarea de unelte, în inginerie mecanică, turnarea clopotelor bisericii și așa mai departe. În același timp, astăzi există un număr mare de tipuri de metale, fiecare dintre ele având anumite proprietăți, pre-modelate.

Utilizarea bronzului în trecut

Prima mențiune despre un aliaj de cupru și staniu datează din mileniul IV î. Hr. Această descoperire tehnologicăistoricii cred că a permis civilizației Mesopotamiei să ocupe o poziție de conducere în acel moment. Săpăturile arheologice efectuate în sudul Iranului mărturisesc utilizarea pe scară largă a bronzului pentru fabricarea vârfurilor de săgeți, pumnale, sulițe, topoare și săbii. Printre descoperiri se numără chiar obiecte de interior, precum mobilier și oglinzi, precum și ulcioare, amfore, vaze și farfurii. Același aliaj a fost folosit pentru a bate monede antice și a face bijuterii.

Bronzul în Evul Mediu începe să fie utilizat activ în Europa. Din el sunt făcute obiecte atât de masive, cum ar fi tunurile și cupolele bisericii. Într-o perioadă ulterioară, odată cu dezvoltarea ingineriei mecanice, un metal atât de versatil nu a trecut neobservat. A fost apreciat în principal pentru proprietățile sale anti-fricțiune și anticoroziune. În același timp, trebuie menționat că materialul folosit anterior a fost oarecum diferit de cel care este bronzul astăzi. Compoziția aliajului conținea multe impurități minore, degradându-i semnificativ calitatea.

Compoziția chimică a bronzului modern

Astăzi, în știința materialelor, bronzul este un aliaj de două metale: cupru și staniu, care poate fi folosit în diferite proporții. Pentru a conferi metalului calitățile dorite, la această pereche se pot adăuga zinc, fosfor, magneziu, plumb și siliciu. Prezența impurităților aleatorii cu ajutorul tehnologiilor moderne este practic redusă la zero.

În majoritatea cazurilor, raportul dintre cupru și staniu în proporții de 85 până la 15 la sută este considerat acceptabil. reducerea coteia doua componentă sub marcajul indicat dă naștere la o serie de probleme, principala dintre acestea fiind licuarea. Acest termen este folosit de metalurgiști pentru a se referi la procesul de delaminare a aliajului și solidificarea neuniformă a acestuia.

Influența culorii aliajului asupra calității acestuia

Oamenii informați pot afla multe despre un material doar privind culoarea pe care o are bronzul. Compoziția afectează direct acest parametru. După cum ați putea ghici, cuprul dă aliajului o tentă roșie. Prin urmare, reducerea procentului său în favoarea altor componente va însemna o tranziție treptată a culorii la tonuri mai slabe.

Cu echilibrul obișnuit al componentelor (85% cupru), bronzul turnează galben. Aceasta este cea mai comună varietate care poate fi găsită. Un aliaj alb se obține după ajustarea raportului la un raport de 50:50. Dar pentru ca bronzul să devină gri, este necesar să reduceți cantitatea de cupru la 35%.

În ceea ce privește modificarea caracteristicilor practice ale aliajului la experimentarea compoziției acestuia, situația este următoarea. Ductilitatea materialului va depinde direct de conținutul de staniu din acesta. Cu cât este mai mic, cu atât bronzul va fi mai maleabil, dar această afirmație este adevărată doar până la o anumită limită. Deci, când este atins marcajul de 50%, aliajul devine din nou moale.

Bronz în artă

Material puternic și durabil, deși are un punct de topire destul de scăzut și o ductilitate bună, nu putea decât să intereseze oamenii creativi, în special sculptorii. Deja în secolele V-IV î. Hr. în Grecia, a fost elaborat până la cel mai mic detaliu.tehnologie de realizare a statuilor de bronz, care este și astăzi relevantă.

Constă în faptul că statuia din material rezistent la foc este înlocuită inițial cu ceară, care este distrusă direct în timpul turnării. Pentru a face acest lucru, conform desenului, mai întâi trebuie realizat un model de ipsos, apoi o matriță pentru turnare. Conținutul de ceară pur și simplu se topește atunci când este expus la temperatură, iar bronzul îi ia locul, care se răcește și se întărește. După aceea, rămâne doar procesarea și perfecțiunea.

Metal de artilerie

Pentru fabricarea tunurilor, iar mai târziu a altor echipamente militare, bronzul a fost întotdeauna folosit. Compoziția aliajului care este utilizat în aceste scopuri conține, de regulă, 90% cupru și doar 10% staniu.

Acest lucru se datorează faptului că materialul pentru scule trebuie să fie foarte puternic și să aibă o rezistență mare la rupere. Marca de bronz BrAZhMts10-3-1.5 posedă astfel de calități. Pe lângă componentele principale, conține 1-2% mangan, ceea ce îmbunătățește caracteristicile anti-fricțiune și temperatură.

Fabricarea clopotelor la biserică

Sunetul clopotelor trebuie să fie melodic, iar sunetul său trebuie să mulțumească urechea la mare distanță. Destul de ciudat, dar bronzul are asemenea talente muzicale. Pentru a îmbunătăți sunetul clopotului, acesta este realizat dintr-un aliaj cu un conținut ridicat de staniu (de la 20 la 22%). Uneori i se adaugă și niște argint. Mărci de bronz, care sunt utilizate la fabricarea de clopote și alte instrumente de percuție,sunt complet nepotrivite pentru utilizare practică în alte industrii. Acest lucru se datorează faptului că un astfel de aliaj are o structură cu granulație fină și o fragilitate crescută.

Fosfor și bronz aluminiu

Primul aliaj format din 90% cupru, 9% staniu și 1% fosfor a fost folosit de Künzel în 1871. A fost numit bronz fosforic, iar materialul și-a găsit aplicația în principal în inginerie mecanică. Din acesta sunt turnate diverse piese ale mașinii, care sunt supuse unei frecări crescute. Fosforul este necesar pentru a crește elasticitatea și a îmbunătăți proprietățile anticorozive. Principalul avantaj al acestui metal este că umple perfect orice adâncituri în timpul turnării.

Bronzul de aluminiu, a cărui compoziție se caracterizează printr-un conținut ridicat de cupru (până la 95%), este foarte asemănător ca aspect cu aurul. Pe lângă frumusețe, are o serie de alte avantaje incontestabile. De exemplu, adăugarea de 5% aluminiu permite aliajului să reziste la expunerea pe termen lung la medii agresive, cum ar fi aciditatea ridicată.

Ca material pentru fabricarea diferitelor piese de mașini, acest metal a înlocuit aproape universal bronzul fosfor în fabricile de hârtie și în producția de praf de pușcă, datorită rezistenței sale mai mari la rupere.

Siliciu și bronz de mangan

Siliciul este adăugat aliajului pentru a crește conductivitatea electrică. Această calitate este utilizată în producția de fire telefonice. Compoziția de referință a bronzului de siliciu este următoarea: 97,12% cupru, 1,14% staniu, 0,05% siliciu.

Cea mai dificilăprocesul de producție se mândrește cu un aliaj care conține mangan. Întreaga procedură are loc în mai multe etape. În primul rând, feromanganul este adăugat la cuprul topit. Apoi, după menținerea regimului de temperatură specificat, se adaugă staniu și, dacă este necesar, zinc. Firma engleză Bronce Company produce mai multe grade de bronz mangan cu vâscozitate și duritate diferite. Un astfel de aliaj poate fi folosit în aproape toate industriile.