Jaký je tam bronz?

Bronzy jsou kovové slitiny na bázi mědi, jejichž hmotnostní zlomek může dosáhnout 97,5 %. Nejznámějším legujícím prvkem je pro ně cín, který člověk ovládal již ve XNUMX. tisíciletí před naším letopočtem. Mezi další důležité přísady patří hliník, železo, chrom, mangan, fosfor, berylium a arsen. Samostatně stojí slitiny mědi s významným obsahem zinku, příbuzného mosazi, a niklu, což naznačuje kupronikel. Vlastnosti a účel neželezných kovů přímo závisí na jejich chemickém složení.

Značení válcovaných bronzových výrobků začíná standardním označením „Br“, za nímž následují písmena a čísla odpovídající hlavním legujícím prvkům a jejich procentuálnímu obsahu. Zároveň je rozdíl ve značení tvářených a litých slitin. U první skupiny jsou čísla uvedena za písmeny, oddělená pomlčkou a ve stejném pořadí. Například zkratka BrOF10-1 označuje přítomnost v chemickém složení materiálu 9-11 % cínu a 0,8-1,2 % fosforu. V názvech druhé skupiny je procentuální obsah každé přísady napsán za jejím písmenným označením. Například BrA9Zh4 obsahuje asi 9 % hliníku a 4 % železa. Také na konci označení může být velké písmeno „L“.

Klasifikace bronzů podle chemického složení

Jak již název napovídá, základní složkou pro cínové bronzy je cín a jako nečistoty mohou být přítomny zinek, fosfor, olovo nebo nikl. Vzhledem k velkému množství mědi se takové sloučeniny vyznačují zvýšenou elasticitou a tvrdostí a snadno se taví a leští. Zároveň je obtížné je obrábět: řezání, kování, válcování a lisování. Smrštění sloučenin cínu je ve srovnání s ostatními velmi malé a je pouze 1 %. Chemické složení je regulováno GOST 613-79 (slévárna) a GOST 5017-2006 (tlakově zpracované).

Většina slitin cínu je velmi žádaná ve strojírenství, elektrotechnice, chemickém a potravinářském průmyslu. Z BrOC4-3 se vyrábí například polotovary, svařovací drát, zástrčkové kontakty, pružiny a části chemických zařízení. Značky BrOTsS4-4-4 a BrOF7-0,2 se používají při výrobě těsnění a pouzder pro vysoce zatížené stroje a BrO3Ts7S5N1 se nebojí dlouhodobého provozu v oleji, páře a sladké vodě. BrO10F1 se používá k výrobě věnců šnekových převodů, třecích jednotek armatur, přítlačných a vřetenových matic. Samostatně je třeba vyzdvihnout kompozice mědi s cínem a zinkem, které mají vynikající odolnost proti korozi vůči mořské vodě a nazývají se bronzem admirality. Jsou určeny pro vytváření lodních trupů při stavbě lodí.

Bezcínové bronzy se obejdou bez cínu, ale z hlediska mechanických vlastností nejsou v žádném případě horší než jejich protějšky a z hlediska odolnosti proti korozi je výrazně předčí. Jsou to jednoduché nebo složité sloučeniny mědi s hliníkem, manganem, železem, olovem, niklem nebo jinými složkami. Jejich smrštění při krystalizaci je vyšší než u slitin cínu. Chemické složení odpovídajících jakostí je specifikováno v GOST 18175-72 (deformovatelné) a GOST 493-79 (odlévání).

Hmotnostní podíl hliníku jako hlavního legujícího prvku pro hliníkové bronzy je 5-11 %. Tento poměr dává materiálu dobrou pevnost a odolnost proti atmosférické korozi a v prostředí inertního plynu se snadno svařuje. Mezi hlavní oblasti použití patří elektrotechnika, strojírenství a chemický průmysl. Například BrA5 je žádaný pro ražbu mincí kvůli jeho vynikající deformaci v horkém i studeném stavu a jeho vysoké tření umožňuje jeho použití ve třecích jednotkách. BrAMts9-2 má značnou odolnost při střídavém zatížení, používá se k výrobě dílů, šroubů a hřídelí odolných proti opotřebení pro hydraulické instalace. Hodné mechanické a antikorozní vlastnosti oblíbené značky BrAZh9-4 jsou žádané při výrobě pouzder, ozubených kol a sedel ventilů pro letecký průmysl.

Berylliový bronz zaujímá první místo z hlediska tvrdosti mezi slitinami mědi. Ve vytvrzeném stavu má dobrou zpracovatelnost a ve stavu stárnutí má vysoké mechanické vlastnosti. Posledně jmenované lze zlepšit plastickou deformací. Známými zástupci této skupiny jsou značky BrB2 a BrBNT1,9, používané pro výrobu otěruvzdorných dílů všech typů a pružinových prvků.

Silikonové bronzy se vyznačují vysokou elasticitou a odolností, odolností proti korozi a kluznými vlastnostmi. Jsou vhodné pro tlakové zpracování a tavení a zpevňují se zpracováním za studena a tepelným zpracováním. Přidáním niklu se zlepšuje schopnost materiálu odolávat mechanickému namáhání. Slitiny BrKMts3-1 a BrKN1-3 se díky svým vhodným výkonnostním vlastnostem používají při výrobě pružinových prvků v leteckém a námořním strojírenství.

Olověné bronzy jsou považovány za pevné, žáruvzdorné a odolné vůči tření. Značky jako BrO10S10 a BrO5S25 jsou široce používány při výrobě vysoce zatížených ložisek.

Podle počtu složek v označení materiálu se rozlišují jednoduché (dvojité) a složité slitiny. První obsahují měď, jeden základní legující prvek a malý podíl dalších nečistot, u druhých je důležitá přítomnost několika základních přísad.

Klasifikace bronzu podle technologických kritérií

Deformovatelné slitiny se dobře hodí k mechanickému zpracování, protože obsahují dostatečné množství legujících prvků k zajištění potřebné tažnosti. Nejčastěji se z nich vyrábí plochý válcovaný kov a drát.

Vyrobitelnost bronzového odlitku je znatelně horší, ale má značnou tvrdost a je odolný proti dlouhodobému tření. Tyto slitiny se používají k výrobě tvarových odlitků, jednoduchých částí strojů pracujících ve slané vodě a ozubených kol.

Bronze (z italštiny. bronzo) – slitina mědi s cínem 4-33% Sn, olovem (do 30% Pb), hliníkem (5-11% Al), křemíkem (4-5% Si), antimonem a fosforem. Bronzy se dělí podle legujícího prvku: cín, hliník, křemík, berylium, olovo a další. V praxi se nejčastěji používá cínový bronz [1].

• 1 Historie
• 2 Cínový bronz
• 3 Bronz bez cínu
• Aplikace 4
• Poznámky 5

Příběh

Historie bronzu je stará více než 5000 let. Bronz je první kov, který se člověk naučil vyrábět [2]. Předměty vyrobené z bronzu zdobily chrámy, paláce, hrady a byly považovány za vizuální důkazy síly a moci státu. Dobu bronzovou lze rozdělit do dvou období [3].

1. Raný bronz – III tisíciletí před naším letopočtem. E. Na území moderního Iráku byly nalezeny figurky a reliéfy vyrobené v tomto období.
2. Pozdní doba bronzová – II-I tisíciletí před naším letopočtem. E. Bronzové odlitky byly objeveny na jižním Uralu ve starověké osadě Arkaim poblíž města Magnitogorsk a kolem jezera Bolshoye Miasovo v přírodní rezervaci Ilmensky.

Na počátku rozvoje výroby bronzu obsahoval ve svém složení kromě mědi, cínu, olova, příměsi železa, arsen a antimon. Později, ve starém Římě, se do bronzu začal zavádět zinek, aby se zvýšila tekutost taveniny. Po několik století se pro sochařské odlévání používal umělecký bronz obsahující 5 % cínu, 10 % zinku a 3 % olova [4]. Bronz se získával tavením cínových a měděných rud, takže měl velké množství nečistot: železo, kobalt, nikl, olovo, zinek a stříbro.

Ve východní Evropě se první bronzové výrobky objevily až na počátku 2. tisíciletí před naším letopočtem. E. První kovoobráběcí centra vznikala v oblastech rudných ložisek (Bajkal, Kavkaz, Ural, Altaj). Rozšíření bronzových nástrojů a jejich výrobních dovedností směřovalo do severních odlehlých oblastí východní Evropy.

Cínový bronz

Cínové bronzy jsou slitiny mědi a cínu s přídavkem fosforu, zinku, olova, niklu a dalších legujících prvků [1]. Vlivem nárůstu přídavku cínu se zvyšuje pevnost a tvrdost bronzu, ale zároveň klesá tažnost a houževnatost. Přidání legujících kovů vede ke zlepšení fyzikálních a chemických vlastností: zinek zajišťuje zvýšení mechanických vlastností, tekutosti, hustoty odlitků, pájecí a svařovací schopnosti; olovo – vlastnosti proti tření; fosfor – tekutost, odolnost proti opotřebení, výdrž, mez pružnosti [5].

Existují dva typy cínových bronzů: lité a tepané.

• Deformovatelné obsahují 3 – 7 % cínu, do 5 % olova a zinku a do 0,4 % fosforu. Mají jednofázovou strukturu a sestávají z homogenního tuhého roztoku. Takové cínové bronzy mají dobrou tažnost, takže se snadno zpracovávají tlakem a vyrábějí se ve formě trubek a pásů. Deformovatelné bronzy se používají k výrobě různých dílů s vysokými elastickými vlastnostmi.
• Odlitky mají nízkou tažnost, ale vysokou odolnost proti korozi, což umožňuje jejich použití jako armatury, které mohou pracovat v agresivním prostředí a mají vysokou elektrickou a tepelnou vodivost.

Bronz bez cínu

Bezcínové odlévací bronzy se dělí do tří hlavních skupin: hliník, olovo a antimon. Deformovatelné bronzy se dělí na manganové, křemíkové a beryliové bronzy [5].

• Hliník – slitiny mědi (90-95%) s hliníkem (5-10%). Barva bronzu je podobná zlatu. Hliníkové bronzy mají vysoké mechanické, antikorozní a protitřecí vlastnosti. Ve srovnání s cínovými bronzy jsou levnější a mají vyšší mechanické vlastnosti [6] .
• Olovo – slitiny mědi a olova, byly vyvinuty jako náhrada cínových bronzů a rozšířily se v průmyslu. Vyznačují se dobrými kluznými vlastnostmi a schopností odolávat vysokým specifickým tlakům. Olověný bronz je lepší než cínový bronz v tepelné vodivosti, což umožňuje vysoké provozní teploty.
• Křemičité – slitiny mědi a křemíku (do 3 %). Mají vysoké mechanické vlastnosti a plasticitu, což umožňuje jejich použití pro všechny typy tlakové úpravy. Silikonový bronz je vzácná a drahá slitina. Bronz se vyrábí ve formě stuh, drátů a tyčí.
• Beryllium jsou slitiny vyznačující se vysokou pevností, tvrdostí, zvýšenou elasticitou a mezí únavy. Vyrábějí se stejně jako křemičité ve formě pásků, drátů a tyčí. Berylliové bronzy našly své uplatnění při výrobě pružných opotřebitelných dílů. Bronz je drahý.

přihláška

Pro své jedinečné vlastnosti se bronz používá v různých oblastech průmyslu, stavebnictví a výrobě dekorativních předmětů [7]. Bronz se díky své odolnosti vůči korozi a agresivnímu chemickému prostředí, pevnosti a pružnosti používá při výrobě drátů se zvýšenou mechanickou pevností, ale i držáků kartáčů, pružin a kontaktních dílů pro elektrická zařízení a přístroje. Bez bronzu se také neobejde výroba automobilových dílů a pohyblivých dílů. V každodenním životě se bronz používá k výrobě dveřního kování a závěsů a v instalatérství (sprchové hlavice, hadice, držáky).

Bronz se odedávna používá při výrobě soch, pouzder hodinek, lustrů, lamp, dalších domácích potřeb a děl dekorativního umění díky svým dekorativním vlastnostem a trvanlivosti. V Rusku se umělecký bronz skládá z mědi, olova, zinku a cínu. Poskytuje celou řadu potřebných estetických a technologických vlastností. Bronz se dobře hodí k různým typům zpracování: řezání, honění, rytí. Má vysokou odolnost proti korozi a krásnou barvu [2].

Poznámky

1. ↑ 1,01,1Denisová E.I. Aplikovaná věda o materiálech: Kovy a slitiny. — 2018.
2. ↑ 2,02,1Bulgáková A.V. Umělecký bronz. Svazek IV. Západní Evropa – Rusko. XVII-XIX století — 2015.
3. ↑Molev E.A. Doba měděná a bronzová v archeologii. — Státní univerzita v Nižním Novgorodu pojmenovaná po. N.I. Lobačevskij, 2009.
4. ↑Brockhaus F. A., Efron I. A. Bronz. — Semenovská typitografie, 1889.
5. ↑ 5,05,1Vershina A.K. Složení – struktura – vlastnosti neželezných kovů a slitin, polymerní materiály. — 2010.
6. ↑Shishlyaev V.N. Neželezné slitiny a tavení. — 2008.
7. ↑Kamaev, A.S. Cínový bronz, rozsah a jeho vlastnosti. — 2021.

Tento článek má stav „připraveno“. To sice nevypovídá o kvalitě článku, ale hlavní téma už dostatečně pokryl. Pokud chcete článek vylepšit, klidně jej upravte!