Бронза

Бронза

Бро́нза (от итал. bronzo) — сплав меди с оловом 4-33 % Sn, свинцом (до 30 % Pb), алюминием (5-11 % Al), кремнием (4-5 % Si), сурьмой и фосфором. Бронзы делятся по легирующему элементу: оловянные, алюминиевые, кремнистые, бериллиевые, свинцовые и другие. На практике чаще всего используют оловянную бронзу.

История

История бронзы насчитывает более 5000 лет. Бронза — это первый металл, который научился изготавливать человек. Вещи из бронзы украшали храмы, дворцы, замки и считались визуальным доказательством силы и мощи государства. Эпоху бронзы можно условно разделить на два периода.

1. Ранняя бронза — III тысячелетия до н. э. На территории современного Ирака были найдены статуэтки и рельефы изготовленные в этот период.
2. Поздняя бронза — II—I тысячелетия до н. э. Отливки из бронзы были обнаружены на Южном Урале в древнем поселении Аркаим, недалеко от города Магнитогорска, и вокруг озера Большое Миассово в Ильменском заповеднике.

В начале освоения изготовления бронзы она содержала в своём составе помимо меди, олова свинца, примеси железа, мышьяка и сурьмы. Позднее в древнем Риме в бронзу стали вводить цинк, для повышение текучести расплава. Для скульптурного литья в течение нескольких веков применяли художественную бронзу, содержащую 5 % олова, 10 % цинк и 3 % свинец. Получали бронзу выплавкой оловянных и медных руд, поэтому она имела большое количество примесей: железо, кобальт, никель, свинец, цинк и серебро.

В Восточной Европе первые изделия из бронзы появились только в начале II тысячелетия до н. э. Первые центры металлообработки образовались в районах рудных месторождений (Байкал, Кавказ, Урал, Алтай). Распространение бронзовых орудий и навыки их изготовления шли в северные удаленные районы Восточной Европы.

Оловянная бронза

Оловянные бронзы — это сплавы меди с оловом с добавлением фосфора, цинка, свинца, никеля и других легирующих элементов. В связи с увеличением добавления олова возрастает прочность и твёрдость бронзы, но при этом понижается пластичность и ударная вязкость. Добавление легирующих металлов приводит к улучшению физических и химических свойств: цинк обеспечивает повышение механических свойств, текучесть, плотность отливок, способность к пайке и сварке; свинец — антифрикционные свойства; фосфор — текучесть, износостойкость, выносливость, предел упругости.

Существует два вида оловянных бронз: литейные и деформируемые.

• Деформируемые содержат 3 — 7 % олова, до 5 % свинца и цинка, до 0,4 % фосфора. Они имеют однофазную структуру и состоят из однородного твёрдого раствора. Такие оловянные бронзы обладают хорошей пластичностью, поэтому легко подвергаются обработке давлением и производятся в виде труб и лент. Деформируемые бронзы применяют для изготовления различных деталей с высокими упругими свойствами.
• Литейные обладают низкой пластичностью, но высокой коррозионной стойкостью, что позволяет их использовать в качестве арматур, которые могут работать в агрессивных средах и обладать высокой электрической проводимостью и теплопроводностью.

Безоловянная бронза

Безоловянная литейная бронза делятся на три основные группы: алюминиевые, свинцовые и сурьмянистые. Деформируемые бронзы подразделяются на марганцовые, кремнистые и бериллиевые бронзы.

• Алюминиевые — сплавы меди (90-95 %) с алюминием (5-10 %). Цвет бронзы похож на золото. Алюминиевые бронзы обладают высокими механическими, антикоррозионными и антифрикционными свойствами. Они дешевле по сравнению с оловянными бронзами и имеют более высокие механические свойства.
• Свинцовые — сплавы меди и свинца, были разработаны в качестве заменителя оловянных бронз и получили широкое распространение в промышленности. Отличаются хорошими антифрикционными свойствами и способностью выдерживать большие удельные давления. Свинцовая бронза превосходит оловянную бронзу по теплопроводности, что позволяет использовать высокие рабочие температуры.
• Кремнистые — сплавы меди и кремния (до 3 %). Обладают высокими механическими свойствами, пластичностью, что позволяет использовать их для всех видов обработки давлением. Кремнистая бронза является дефицитным и дорогостоящим сплавом. Выпускаются бронзы в виде лент, проволок и прутиков.
• Бериллиевые — сплавы, отличающиеся высокой прочностью, твёрдостью, повышенным пределам упругости и усталости. Выпускаются так же как и кремнистые в виде лент, проволок и прутиков. Бериллиевые бронзы нашли своё применение при производстве пружинящих деталей, работающих на износ. Бронза является дорогостоящей.

Применение

Благодаря своим уникальным свойствам бронзу используются в различных областях промышленности, строительстве, производстве предметов декора. Бронза за счёт своей устойчивости к коррозии и воздействию агрессивных химических сред, прочности и упругости используется при изготовлении проводов с повышенной механической прочностью, а также щёткодержатели, пружины и контактные детали для электрических аппаратов и приборов. Также без бронзы не обходится производство автомобильных деталей, подвижных узлов. В быту бронза применяется для изготовлении дверной фурнитуры и накладных петель, в сантехнике (лейки для душа, шланги, держатели).

Бронза с давних пор используется при изготовлении статуй, корпусов часов, люстр, светильников, других бытовых предметов и произведений декоративно-прикладного искусства из-за своих декоративных свойств и долговечности. В России художественная бронза состоит из меди, свинца, цинка и олова. Она обеспечивает полный комплекс необходимых эстетических и технологических свойств. Бронза хорошо поддаётся различным видам обработки: резание, чеканка, гравировка. Имеет высокую коррозийную стойкость и красивый цвет.