Протягом багатьох тисячоліть людина експериментував з різними металами і отримував з них все більш високоміцні сплави. Для цього використовувалися різні хімічні елементи. Бронзовий століття – епоха, під час якої став популярним сплав олова і міді (CuSn 6 ). Що це за матеріал і чому він був настільки популярний?

Історія виникнення бронзи

Завдяки поліпшенню якості обробки таких металів, як мідь і олово, в 3000 році до н. е. розпочався Бронзовий вік. Він характеризується активною виробленням такого сплаву, як бронза, яка використовувалася для виготовлення знарядь праці і прикрас.


У сучасній металургійній промисловості, крім міді і олова, використовують також такі матеріали, як алюміній, фосфор, свинець, цинк. Сама назва походить від перського слова «berenj», яке перекладається «мідь». Відомо, що перша бронза була виготовлена з Cu і миш'яку і називалася миш'яковистої. Однак за своєю токсичності вона дуже швидко змінилася олов'яної. Не дивно, що кузнєцов дуже часто малювали некрасивими і скаліченими. Насправді так і було. Тривалий контакт з миш'яком дуже погано впливав на їх організм. З цієї причини сплав міді з оловом називається бронзою, так як саме ці компоненти присутні в ній найчастіше.

Характеристика бронзи

Всі ми знаємо, що такий метал, як мідь, дуже м'який, пластичний і абсолютно неміцний. У той же час він володіє дуже високою електро - і теплопровідністю. Сплав олова і міді – матеріал, який значно перевершує характеристики цих хімічний елементів окремо. Іншими словами, бронза володіє високою твердістю, міцністю, але в той же час вона досить легкоплавка.


Відкриття цього сплаву зіграло велику роль в металургійній промисловості. Незважаючи на те, що пізніше було винайдено безліч інших матеріалів, навіть сьогодні він користується великою популярністю за рахунок своїх хороших механічних властивостей.

Здатність бронзи чинити опір корозії

Одним з найважливіших властивостей сплаву є його корозійна стійкість. Особливо це стосується тих складів, у яких є значне вміст марганцю і кремнію (більш 2%). Було встановлено, що висока корозійна стійкість проявляється при контакті бронзи з водою (морської і прісної), концентрованими лугами і кислотами, сульфатами і хлоридами легких металів, а також при контакті з сухими газами (безолов'яним бронзи). Звичайно ж, в цілому корозійні властивості сплаву залежать від легуючих елементів. Так, високий вміст свинцю зменшує здатність чинити опір корозії, а нікель підвищує цю властивість.

Види бронзи

Легуючі елементи, які можуть бути в складі цього сплаву, здатні значно змінювати його властивості, від них залежить і вид бронзи. До того ж і олово може бути замінено іншими елементами. Наприклад, БрАМЦ-7-1 можна розшифрувати так: 92% міді, 7% алюмінію, 1% марганцю. Дана марка бронзи не містить в собі олова і завдяки цьому володіє високим опором до знакозмінної навантаженні. Її використовують для виготовлення болтів, гвинтів, гайок та деталей для гідравлічних установок.
Інший приклад – олов'яна ливарна бронза марки БрО10С10. У ній міститься до 83% міді, 9% олова, 8% свинцю і до 01% заліза, кремнію, фосфору і алюмінію. Вона призначена для деталей, які працюють в умовах високих питомих тисків, наприклад, для підшипників ковзання. Незважаючи на те що бронза є сплавом олова і міді, в деяких випадках такий хімічний елемент, як Sn, не використовується. Ще один приклад безоловянной бронзи – жаростійка. Для її виготовлення застосовують тільки мідь 98-99% і кадмій 1-2%. Прикладом може слугувати марка БрКд1. Це жаростійка кадмиевая бронза, що володіє високою жароміцністю і електропровідністю. Вона може бути застосована для виготовлення деталей машин контактного зварювання, колекторів електродвигунів і інших деталей, що працюють в умовах високих температур і вимагають доброї електропровідності. Ще один вид сплаву, який використовується для виготовлення прокладок в підшипниках і втулках автомобілів – оброблювана тиском олов'яна бронза. Сплав міді і олова містить такі легуючі елементи як свинець (4%), цинк (4%), алюміній (0002%), залізо (0005%). Марка стали називається БрОЦС4-4-4. Саме завдяки процентному співвідношенню даних хімічних елементів цей сплав можна обробляти тиском і різанням. Колір бронзи також залежить від домішок. Так, чим менше міді містить сплав, тим менш виражений колір: понад 90% - червоний, до 80% – жовтий, менш 35% - сіро-сталевий.

Обробка бронзи

Як вже було сказано раніше, сплав олова і міді – це досить міцний матеріал. Він погано піддається заточуванні, різанню і обробці тиском. В цілому це ливарний матеріал, що володіє малою усадкою - близько одного відсотка. І навіть незважаючи на невисоку плинність і схильність до ліквації, бронзу застосовують для виготовлення складних по конфігурації виливків. Не виняток і художнє лиття.
Легуючі елементи, які додаються у сплав олова і міді, поліпшують його властивості і зменшують ціну. Так, наприклад, легування свинцем і фосфором дозволяє поліпшити обробку бронзи, а цинк збільшує її корозійну стійкість. Для певних цілей виготовляють деформовані сплави. Вони легко змінюють свій вигляд при використанні холодної ковки.

Область застосування

Звичайно ж, використання бронзи не втрачає своєї популярності і в наш час. Сувенірна продукція, декоративні предмети інтер'єру, прикраси на ворота і хвіртки Крім того, сплав застосовують для виготовлення фурнітури (ручки, петлі, замки) і сантехніки (крани, фітинги, прокладки, змішувачі). У промислових сферах бронза також має великі області використання. Так, ливарний сплав використовують для виготовлення підшипників, ущільнювальних кілець, втулок. На широке застосування бронзи особливо впливають її корозійні властивості. З цієї причини її використовують для виготовлення деталей механізмів, що працюють при постійному контакті з водою. Висока пружність сплаву дозволяє виготовляти з нього пружини і частини контрольно-вимірювальної апаратури.

Переплавлення бронзи

Звичайно, кожен сплав має як свої плюси, так і мінуси. Бронза – сплав, який складається з міді та олова, і тому він відмінно переносить будь-які переплавлення. Його можна використовувати кілька разів в абсолютно різних цілях. З іншого боку, якщо бронза містить велику кількість домішок, таких як магній, кремній, алюміній, то при переплавці механічні властивості можуть зменшитися. Це обумовлено тим, що легуючі елементи, що поліпшують характеристики бронзи, при плавці окислюються і утворюють тугоплавкі оксиди, які розташовуються по границях кристалічної решітки. Вони порушують зв'язок між зернами, що робить бронзу більш крихкою.

Як відрізнити бронзу від латуні і міді

Один з найпоширеніших питань - це відмінність цього сплаву від інших, схожих на нього зовні. Звичайно, в межах промисловості та за допомогою спеціальних реагентів зробити це досить просто. Але як же бути, якщо матеріал необхідно визначити в домашніх умовах? Почнемо з того, що сплав складається з олова і міді. Маси цих речовин у процентному змісті можуть бути різними. Чим більше міді, тим більш яскравим буде колір, а ось за рахунок вмісту в сплаві олова, він буде на порядок важче, ніж, наприклад, чистий Cu. Якщо ж порівнювати бронзу з латунню, то остання має жовтуватий відтінок. Сама по собі мідь дуже пластична, а ось сплави на її основі досить пружні і тверді. Визначити, який матеріал перед вами, можна також шляхом нагрівання. Так, у латуні під впливом високої температури виділяється оксид цинку і виріб набуває попелястий «наліт». А ось бронза при нагріванні не буде змінювати своїх властивостей.

Твори мистецтва

Досить часто можна зустріти різні бронзові статуетки і фігурки. Багато творів мистецтва були створені ще в античні часи і в Середні століття. Сплави, що містять мідь і олово, застосовуються для виготовлення:

Заборів та воріт, які виходять не тільки неймовірно красивими, але і міцними.

Елементів сходових конструкцій.

Сувенірної продукції і скульптурних композицій.

Декоративних освітлювальних приладів: бра і світильників.

Предметів для оформлення інтер'єру.

Для того щоб відлити необхідну композицію, створюють спеціальну модель з дерева, гіпсу або полімерних матеріалів – так звана формування. Порожнини даної фігури заповнюють глиною і після відливки витягають. Після виготовлення поверхня може бути покрита позолотою, шаром нікелю, хрому або ж сріблом. Дуже важливо відзначити, що, як правило, для виготовлення творів мистецтва використовується сплав олова і міді без легуючих елементів. Це обумовлюється тим, що чим більше таких складових присутній у бронзі, тим більше її усадка, що негативно позначається на якості і форми виробу.