Что делают из бронзы

Применение различных сплавов бронзы в быту и народном хозяйстве

Сплавы меди известны с самых древних времен и широко распространены и сейчас. За исключением составов, включающих цинк или никель, все остальные виды относят к бронзам. Существует их весьма внушительное количество, свойствами они обладают самыми разными, так что сфера их применения огромна. И данная статья расскажет вам о применении бронзы в машиностроении (автомобилестроении), промышленности, в строительстве, быту и иных областях.

Области применения бронзы

В древности значение меди сложно было переоценить. Этот сплав обладал прочностью, антикоррозийной стойкостью, долговечностью и прекрасной ковкостью, что делало его незаменимым при изготовлении посуды, утвари, оружия, произведений искусства, украшений и даже денег.

С появлением железа значение бронзы как стратегического вещества заметно уменьшилось, однако далеко не исчезло. А вот в сфере искусства ей по-прежнему нет равных.

Про литье из бронзы расскажет данное видео:

Декоративные сферы

• Сейчас бронза, в первую очередь, воспринимается как материал искусства. Крошечные статуэтки и огромные скульптуры, пережившие не века – тысячелетия, вот что такое бронза. Да и сейчас материал охотно используется его. Его ковкость, пластичность, превосходная цветовая гамма, стойкость к внешним факторам великолепны.
• Не менее популярны украшения, которые к предметам искусства как бы и не относятся, но составляют собой самую изысканную часть интерьера: кованые и литые бронзовые украшения перил, лестниц, карнизов и так далее, поразительны.
• Предметы обихода – подсвечники и светильники, письменные приборы и вешалки, рамы для зеркал и картин и подставки для обуви, в конец концов, даже бронзовая мебель, вернее говоря, декоративная часть такой мебели – все это, без сомнений, придает интерьеру изысканность и благородную роскошь.

Промышленные сферы

Не менее обширны области использования материала, не связанные с его декоративными качествами.

• Литейная оловянная бронза подлежит широкому применению при получении фасонных отливок самой сложной формы: бронза дает минимальную усадку, так что бронзовые детали – подшипники, шестерни, втулки, уплотнительные кольца и так далее, со временем не изменяются. А, так как бронза устойчива к действию соленой воды, из нее получают множество деталей механизмов, предназначенных для работ под водой.
• Деформируемые бронзы, то есть, пластичные при низкой температуре, используют для получения шестеренок, втулок и прокладок машин, работающих под высоким давлением. А высокая упругость сплава обуславливает применение в изготовлении пружин, частей контрольно-измерительной аппаратуры, токоведущих пружин и так далее.

• Бериллиевую бронзу отличает высокая упругость, повышенная стойкость к коррозии и электро- и теплопроводность, сравнимая с медью. Основная область применения – электротехника. Бериллиевая бронза находит свое применение при изготовлении интегральных схем, при производстве оптоволоконного оборудования, в разнообразных пружинных контактах и так далее. Сплав меди с бериллием позволяют получить детали самых миниатюрных размеров, так что без них не обходится ни один планшет, коммуникатор, мобильный телефон и так далее.
• Алюминиевая бронза известна своей стойкостью к коррозии и заметно меньшей стоимостью по сравнению с оловянной: алюминий намного дешевле в производстве, чем олово. Используют сплав так же, как оловянный: для разнообразного водоснабжающего оборудования, для машин, работающих во взрывоопасных условиях, для аппаратуры, эксплуатирующейся в коррозийных средах – морская вода, химическая лаборатория, и так далее. Кроме того, алюминиевая бронза имеет красивый золотистый цвет, поэтому подлежит применению при изготовлении элементов декора, а также бижутерии и даже монет.
• Кремниевые бронзы включают также никель и марганец. Их отличительная особенность – упругость, антифрикционные свойства, способность сохранять пластичность при низких температурах. Применение, по сути, тоже – подшипник, изготовление втулок из бронзы, измерительная аппаратура, но с учетом предназначения – для работы в северных широтах.

Про использование бронзы в строительстве читайте ниже.

Использование металла в строительстве

Бронза – неплохой конструкционный материал, хотя как раз в таком качестве в строительстве она не используется: слишком дорого стоит. Однако находит свое применение в тех деталях и предметах, где ее коррозийная стойкость и долговечность оказываются незаменимыми.

Сантехника

Сплав, используемый в таком виде – признак роскоши и богатства. И с утилитарной, и с декоративной точки зрения бронза, безусловно, хороша в этой сфере, но и стоимость такие предметы имеют внушительную.

• Гигиеничность – сплавы не имеют пор, а, значит, не накапливают грязь и не позволяют размножаться бактериям. А для умывальника или унитаза это весьма ценное качество.
• Коррозийная стойкость – на бронзу никакого влияния не оказывает ни горячая, ни холодная вода, ни сырость, ни бытовая химия. Ванные и умывальники можно подвергать любым дезинфицирующим процедурам.
• Теплопроводность – как правило, низкая тепло- и электропроводность металлического сплава является недостатком, но не в данном случае. Бронза проводит тепло намного хуже меди, а, значит, дольше ее удерживает. Это прекрасное качество для ванной.
• Долговечность – «брошенный» на произвол судьбы предмет из бронзы со временем покрывается патиной, которая предупреждает дальнейшую коррозию сплава. Так что бронзовая сантехника – это выбор на многие десятилетия.
• Декоративность – разные бронзовые сплавы имеют различные оттенки, как правило, желтые и красные. Цвет очень богатый, включает массу оттенков, а малейшая рельефность эту игру цвета только подчеркивает. Полированная бронза блистает как золото.

Не меньшей популярностью пользуется сантехника и фурнитура «под бронзу», покрытая тонким слоем сплава. Пользовательские характеристики ее ниже, однако декоративность вполне приличная.

Фитинги

Если бы не стоимость, из бронзы изготавливали бы все возможные узлы и разводки в системах горячего, да и холодного водоснабжения. На практике и бронза, и латунь используют только на самых ответственных участках. Причем они одинаково практичны и для систем отопления, и для питьевого водоснабжения.

А вот бронзовые фитинги самого разнообразного вида и резьбовые, и для капиллярной пайки, применяются очень широко.

• Особенно эффективны бронзовые детали при необходимости собрать в одну систему трубы из разных материалов. Бронза способна создавать на внутренней стороны трубы защиты катодный слой, тем самым не допуская появления электрохимической коррозии.
• Бронзовые фитинги отличаются чрезвычайной механической прочностью.
• Они очень устойчивы к перепадам температур и давления.
• Безразличны к действию хлора и озона, растворенного в воде.
• Подавляют активность бактерий, что очень ценно при подаче питьевой воды.

Про изготовление памятников, скульптур, бюстов, статуэток, мемориальных досок и иных фигур из бронзы читайте ниже.

Скульптуры и памятники

Бронза относит к твердым скульптурным материалам и к наиболее долговечным. Бронза по прочности и надежности не уступает камню, а чем-то даже превосходит, поскольку менее чувствительна к перепадам температур. Кроме того, материал обладает прекрасной коррозийной стойкостью и дает минимальную усадку, что позволяет воспроизвести в металле самое сложное изображение.

Из сплава изготавливают и самые крупные памятники и крошечные статуэтки, используемые для декорирования помещения. Обусловлено это техникой изготовления статуй – литьем.

• Первоначально заготовку готовку для скульптуры лепят из воска. Этот материал очень пластичен при нормальной температуре и позволяет воспроизвести самый микроскопический рельеф, вплоть до незаметных глазу шероховатостей кожи. Затем на заготовку наносят слой глины и вытапливают воск, получая таким образом готовую форму для литья. Ну а затем приходит черед бронзы.
• Для увеличения эффекта готовую скульптуру можно отполировать, увеличивая блеск и игру оттенков.

Из бронзы изготавливаются также памятные доски, эмблемы, барельефы, гербы и так далее. Это любимый материал садовой архитектуры: фонтаны, детали скамеек, беседок, ротонд, садовая скульптура и прочее из бронзы всегда прекрасны.

Об изготовлении трафаретов и иных изделий из бронзы как предметов быта читайте ниже.

Уникальные скульптуры из бронзы представлены в данном видео:

Предметы быта

Мало что так сочетается с классическими интерьерами как бронза. Матовая или блестящая, патинированная или позолоченная, она одинаково эффектна, благородна и изысканна. Даже в самом модном урбанистическом интерьере – хай-тек, лофт, техно, ей находится место.

• Фурнитура – накладные петли, декоративные замки, ручки самых невероятных форм. Фурнитура из бронзы красива и практична, поскольку эта красота совершенно точно не пострадает ни от сырости, ни от разлитого кофе, ни от пытливого интереса ребенка.
• Фурнитура в ванной – держатели для полотенец, краны, душевые лейки, штанги дли ширмы и многое другое. Если нет возможности установить бронзовую ванную на львиных ножках, элегантность помещению придадут бронзовые смесители.
• Предметы декора – изготовлению из бронзы подлежат пепельницы, конфетчицы, подставки любого вида и рода, светильники-торшеры и, конечно же, подсвечники – непременный аксессуар романтического вечера. Бронза с ее богатым цветом и текстурой, как никакой другой материал подчеркивает индивидуальность интерьера.

Использование бронзы требуется и при изготовлении более крупных предметов – картинной рамы, решетки для камина, напольной вешалки, подставки для ног и прочих необязательных, но изысканных вещиц, составляющих настоящее украшение комнаты.

• Бронзовая посуда используется сейчас намного реже. Однако бронзовый кубок, блюдо или ваза и сейчас могут стать изюминкой праздничного стола.
• Бронзовые украшения сегодня – признак очень нестандартного вкуса. Их редко можно встретить в обычной жизни, а жаль: их красота и изящество вполне сравнимы с ювелирными украшениями.
• Популярно и изготовление сувениров из алюминия, латуни и бронзы.

Бронзы – целая группа разнообразных и по большей части очень красивых сплавов. А потому применение их обусловлено не только техническими характеристиками, но и привлекательностью сплава.

Об использовании архитектурной бронзы поведает видео ниже:

Бронза — состав, свойства, применение

Состав бронзы

Бронза – это двойной или многокомпонентный сплав, состоящий из меди и других элементов, улучшающих основные свойства металла, кроме цинка. Такие элементы называются легирующими. В составе бронзы их более 2,5% по массе. В качестве легирующих компонентов применяются марганец, олово, бериллий, свинец, кремний, хром, фосфор, железо, алюминий и другие элементы. Маркируют сплавы сочетанием «Бр», буквами, которые обозначают основные легирующие компоненты и цифрами, указывающими их содержание. Например: БрО5 – оловянная бронза, БрА5 – алюминиевая бронза. Химический состав бронзовых сплавов и их марки определены соответствующими ГОСТ. Купить бронзу вы можете на нашем сайте.

Бронза на основе меди и олова – это один из наидревнейших сплавов, полученных человеком. В III тысячелетии до нашей эры в Месопотамии и Южном Иране появились изделия из бронзы. Все, необходимое для быта человека, в древности изготавливалось из этого сплава. Археологи обнаружили оружие (кинжалы, топоры, наконечники стрел, мечи), мебель и предметы интерьера (зеркала), а также посуду (кувшины, вазы, тарелки). Кроме того, из бронзы изготавливали монеты и всевозможные украшения. Около V-IV веков до нашей эры античные скульпторы Греции научились отливать крупные бронзовые статуи, кстати, эта технология актуальна и сегодня. В средние века бронза использовалась для производства пушек и артиллерийских снарядов. Издавна из этого сплава отливали колокола. Изменяя состав и размер отливки, мастера создавали колокола с удивительным звучанием.

Видео — изготовление бронзового колокола

Классификация бронзы

По химическому составу различают:

Оловянные бронзы – это сплавы с основным легирующим компонентом оловом. Кроме олова, в качестве дополнительных компонентов могут присутствовать свинец, фосфор и цинк. С добавкой олова медь приобретает большую легкоплавкость, упругость, твёрдость. Следовательно, сплав лучше поддаётся полировке. Дополнительные компоненты улучшают механические, литейные, а также антифрикционные свойства.

Безоловянные (специальные) бронзы – это сплавы, не содержащие, в качестве легирующего элемента, олова. Они не уступают по свойствам оловянным бронзам, а по некоторым даже превосходят их.

По технологическому признаку бронзы делятся на:

• Деформируемые – хорошо поддающиеся механической обработке: штамповке, рифлению, ковке. Содержание олова в них не более 6%, что обеспечивает необходимую пластичность. Из деформируемых оловянных бронз изготавливают листы, бронзовую проволоку, бронзовый пруток, бронзовую ленту.

• Литейные – предназначенные для фасонных отливок. Из литейных оловянных бронз делают различные детали для машин, работающих в соленой морской воде, вкладыши подшипников, шестерёнки.

Свойства бронзы

Если провести сравнение с латунью, то бронза характеризуется более высокой коррозионной стойкостью, прочностью и антифрикционными свойствами. Она довольно стойкая на воздухе, в соленой воде, углекислых растворах и растворах многих органических кислот. Большинство видов бронзы поддаётся сварке и пайке твёрдыми и мягкими припоями.

В зависимости от количества добавок цвет бронзы может быть от красного до белого. Рассмотрим, как легирующие элементы влияют на свойства бронзы. Олово, никель, кремний и алюминий увеличивают прочность, стойкость к коррозии, а также упругие свойства бронз. В сочетании со свинцом, цинком и фосфором повышаются и антифрикционные свойства. Никель и железо значительно измельчают зерно и увеличивают температуру рекристаллизации. Кремний и марганец увеличивают жаростойкость. Хром, цирконий и бериллий повышают жаропрочность сплавов и немного снижают электропроводность.

Давайте вкратце ознакомимся с наиболее часто используемыми видами бронзы.

• Бериллиевая бронза является лидером по показателю твёрдости среди других сплавов меди. В закалённом состоянии обладает хорошей пластичностью, технологичностью, а в состаренном состоянии – высокими механическими свойствами. Дополнительно повысить уровень механических свойств можно при помощи пластической деформации перед старением. Из бериллиевой бронзы изготавливают пружины, мембраны и инструменты.
• Алюминиевая бронза характеризуется высокой плотностью, устойчивостью к агрессивным факторам окружающей среды и химическим элементам, хорошей стойкостью к морской воде. Такой вид бронзы поддаётся обработке режущими инструментами. Из неё изготавливают ленты и полосы труб.
• Кремнецинковая бронза позволяет изготавливать изделия сложных форм, за счёт повышенной текучести в расплавленном состоянии. Такая бронза обладает высокой степенью сопротивления сжатия и не искрит при механических воздействиях.
• Свинцовистая бронза обладает отличными антифрикционными свойствами, хорошо противостоит ударным нагрузкам, а также отличается высокой прочностью и тугоплавкостью. Применяется она для сильно нагруженных подшипников.
• Оловянная бронза обладает всеми указанными выше свойствами и является наиболее широко применяемой в современной промышленности.

Получение

Бронзу получают путём сплавления меди и легирующих компонентов. Процесс происходит в электрических индукционных печах или в тигельных горнах. Шихта для плавки может состоять из свежих металлов, а также из отходов производства и вторичных металлов. Плавка проводится под слоем флюса или древесного угля.

В разогретую печь помещают необходимое количество угля или флюса, а затем загружают медь. После расплавления и нагрева меди до соответствующей температуры, расплав раскисляют фосфористой медью. Далее в расплав вводят подогретые легирующие элементы. В виде лигатур вводятся тугоплавкие легирующие элементы. Расплав перемешивают до растворения компонентов и нагревают до необходимой температуры. Перед разливкой расплав снова раскисляют фосфористой медью для устранения её окислов.

Бронза хорошо плавится и равномерно заполняет формы для слитков. Сплавы выпускают в виде слитков плоской и круглой формы. Слитки обрабатывают прокаткой или прессованием.

В результате получается широкий ассортимент металлопроката:

Применение бронзы

Бронза используется в современном машиностроении, ракетной технике, авиации, судостроении и других отраслях промышленности. Благодаря устойчивости к механическому истиранию и высокой коррозионной стойкости бронзовая продукция применяется для изготовления деталей машин и приборов, участвующих в подвижных узлах в процессе трения. Детали из бронзы требуют периодической замены, то есть являются расходными. Из безоловянных бронзовых сплавов изготавливают прокат для составляющих химических приборов, регулирующей арматуры отопительных систем и трубопроводов другого назначения.

Бронзу используют для литья скульптур и памятников, так как материал долговечен, не подвергается атмосферным влияниям и устойчив против механических повреждений. Изделия высокохудожественных форм в театрах, дворцах, залах (люстры, торшеры, канделябры) также изготавливаются из бронзы.

Видео — как делают бронзовые статуэтки

Бронза: состав сплава, свойства и применение

С незапамятных времён человечество добывало бронзу. Множество археологических раскопок, в которых были найдены древнейшие артефакты — изделия из бронзы, подтверждают распространение этого сплава в далёком прошлом.

Её использовали как в военных целях — для изготовления холодного оружия, пушек и ядер для них, так и для создания прекрасных произведений искусства — ювелирных украшений и скульптур.

История

Одно из наиболее известных мест, где были найдены бронзовые изделия, располагалось в районе реки Кубань. В этом месте археологом Николаем Веселовским в 1897 году была раскопана так называемая Майкопская культура, существовавшая во второй половине IV тысячелетия до нашей эры.

Бронзовые артефакты, найденные в майкопских курганах, были изготовлены в основном из сплава меди и мышьяка, поэтому считается, что исторически первыми были именно такие сплавы, называемые мышьяковистыми бронзами.

Она ничем не уступала по своим свойствам сплавам меди с оловом или свинцом, и даже превосходила их по ряду характеристик. Она широко применялась в различных областях человеческой деятельности тех времён, начиная от изготовления ответственных деталей и заканчивая ювелирными изделиями.

Состав бронзы

Бронза — это сплав меди с такими металлами, как олово, алюминий, свинец, бериллий, и неметаллами — мышьяк, кремний и фосфор. Кроме того, такие сплавы могут дополнительно легироваться фосфором, цинком, марганцем, железом и никелем.

Состав бронзы зависит от марки сплава и указывается в её обозначении. Например, в состав сплава, имеющего маркировку БрАМц7−1, входят 7% алюминия, 1% марганца и 92% меди.

Таким образом, основным компонентом этого металла является медь (от 35% до 90% и выше). Вторым же компонентом может являться либо мышьяк, либо олово или бериллий, свинец, алюминий, кремний и другие компоненты. Для придания особых свойств в сплав могут добавляться дополнительные компоненты — цинк, железо, никель, марганец, фосфор и другие.

Особенности бронзы и свойства

Основные свойства всех бронзовых сплавов — это пластичность и твёрдость. В зависимости от соотношения основных и дополнительных компонентов, можно получать большое разнообразие новых свойств. Кроме того, количество меди в сплаве определяет его цвет.

Так, золотистая бронза получится, если в составе сплава будет около 85% меди, а при уменьшении её количества до 50% получится сплав, имеющий серебристый цвет. Уменьшение же количества меди до 35% и ниже приведёт к получению на выходе серой и даже чёрной бронзы, а увеличение количества меди до 90% и выше приведёт к образованию красной бронзы.

Одной из старых марок бронзовых сплавов является колокольная бронза, применяемая и поныне для литья колоколов. Она содержит 20% олова и 80% меди. Её недостаток — повышенная хрупкость из-за наличия в сплаве большого содержания олова.

Как уже было упомянуто выше, наиболее используемыми являются сплавы меди и олова с добавлением небольшого количества других компонентов. Широкое применение таких сплавов обусловлено, прежде всего, исторически сложившимися причинами, которые привели к вытеснению мышьяковой бронзы из производства.

Такими причинами являются следующие:

• выработка за многие века месторождений теннантита и других блёклых руд, богатых медью и мышьяком. Такие руды были наиболее удобны для выделки мышьяковой бронзы, так как залегали не очень глубоко, что делало процесс производства более дешёвым по сравнению с другими источниками меди и мышьяка;
• высокая токсичность производства такой бронзы, вызванная наличием в месторождениях мышьяка, что с неизбежностью приводило к потере здоровья и дальнейшей способности трудиться у опытных металлургов и кузнецов;
• непригодность металлургического брака и сломанных изделий из мышьяковой бронзы для дальнейшей переплавки на сортовой металл. В лучшем случае такие изделия шли на изготовление бижутерии или неответственных деталей.

Пришедшие на смену мышьяковым бронзам сплавы меди и олова хоть и отличались большей дороговизной производства, но были экономически предпочтительны, так как развитие гужевого транспорта и налаживание вследствие этого торговых связей между городами и странами приводило к увеличению импорта немышьяковой бронзы.

Виды бронзы и характеристики

Развитие же крупного промышленного производства вообще привело к тому, что оловянные бронзы стали чуть ли не самым массовым видом бронз. И лишь в последние сто лет этот вид стали вытеснять сплавы меди с заменителями олова, такие как алюминиевые, кремниевые и, особенно, бериллиевые бронзы.

Таким образом, существуют следующие виды:

1. безоловянная. К ней относят бронзу, в которой вторыми компонентами являются алюминий, кремний, бериллий и другие металлы и неметаллы. Каждый из этих компонентов придаёт ей особые свойства. Например, алюминий наделяет сплав повышенными антифрикционными свойствами и высокой коррозионной устойчивостью, бериллий повышает прочность и твёрдость, а кремний и цинк улучшают её текучесть и устойчивость к истиранию;
2. оловянная. Медно-оловянный сплав, в котором медь преобладает. Является одним из первых, освоенных человеком. Обладает высокой, по сравнению с чистой медью, твёрдостью и прочностью, а также более легкоплавка. В таких сплавах олово всегда является вторым по количеству после меди и основным легирующим компонентом.

Третьими же по количеству являются такие дополнительные компоненты, как мышьяк, цинк и свинец. Этот металл из-за очень низкой усадки в основном предназначается для литья, так как с трудом поддаётся обработке давлением, резанию и заточке. Даже склонность к ликвации и низкая текучесть не мешают использовать этот сплав для изготовления конфигурационно-сложных отливок, в том числе и в художественном литье.

Бронза с добавлением цинка носит название «адмиралтейской» и используется для изготовления деталей, имеющих частый или постоянный контакт с морской водой (судостроение). Такая особенность связана с тем, что цинк придаёт сплаву повышенную коррозионную стойкость в указанной среде.

Однако, для придания бронзе коррозионной стойкости в солёной морской воде её всё чаще обогащают алюминием и никелем. Такие сплавы, часто называемые «морскими», идут на изготовление элементов нефтяных платформ, работающих на морских и океанских шельфах.

Чтобы придать бронзе дополнительные характеристики, в неё легируют небольшие количества фосфора, серебра, цинка, мышьяка, марганца и других компонентов. Так, внесение небольшого количества серебра повышает электропроводность бронзы и делает её сравнимой с электропроводностью меди.

Области применения и маркировка

Существуют специальные таблицы, в которых приводятся маркировки и описания всех бронзовых сплавов, выпускаемых промышленностью. Однако, даже не обращаясь к подобным таблицам, можно определить тип и химический состав, если знать, как расшифровывается её маркировка.

По простой маркировке можно узнать их состав. Характерным её признаком в обозначении являются буквы «Бр», что означает «Бронза».

Далее за ними следуют буквы, обозначающие, помимо меди, наличие соответствующих компонентов. Эти буквенные обозначения, установленные нормативными документами, следующие: А — алюминий, Б — бериллий, К — кремний, Ж — железо, Н — никель, Мц — марганец, Мг — магний, С — свинец, О — олово, Т — титан, Ф — фосфор, Ц — цинк.

После буквенных обозначений через дефисы идут числа, обозначающие процентное содержание каждого компонента (после меди). А также применяются обозначения, в которых после каждой буквы указывается процентное содержание того или иного компонента. Чтобы узнать содержание меди, нужно из 100% вычесть процентное содержание всех компонентов.

Вот примеры маркировок и их расшифровок: БрО5Ц6С5 — бронзовый сплав, в котором содержание олова составляет 5%, цинка — 6%, свинца — 5%, меди — 84%; БрО3Ц8С4Н1 — содержание олова — 3%, цинка — 8%, свинца — 4%, никеля — 1%, меди — 84%; БрО10Ф1 — содержание олова — 10%, фосфора — 1%, меди — 89%; БрБ2 — содержание бериллия — 2%, меди — 98%; БрАЖМц10−3−1,5 — содержание алюминия — 10%, железа — 3%, марганца — 1,5%, меди — 85,5%; БрАЖН10−4−4 — содержание алюминия — 10%, железа — 4%, никеля — 4%, меди — 82%.

Благодаря своим разнообразным свойствам этот металл находит самое широкое применение в различных сферах. Из него изготавливают следующие изделия:

• элементы декора (светильники, статуэтки, подсвечники, пепельницы, решётки, украшения перил и прочие);
• различную фурнитуру (замки, ручки, накладные петли, краны, смесители и прочую сантехнику);
• детали машин и механизмов (втулки, уплотнители, шестерни, подшипники, части аппаратуры, работающие под водой);
• детали для высокоточной техники, навигационных приборов, схем автомобилей;
• многочисленные фитинги (отводы, углы, переходники, муфты, тройники и прочее);
• в незначительном количестве ювелирные украшения.

Бронза широко применяется в ракетной технике и машиностроении, авиации и судостроении. Из неё делают предметы высокохудожественного искусства для театров, залов и дворцов, отливают памятники и скульптуры.

Благодаря развитию металлургии, этот металл приобретает всё новые и необычные свойства, недоступные кузнецам и металлургам прошлого. Изобретённый древними, сплав продолжает исправно служить человечеству и прогрессу на протяжении многих и многих веков.

Бронза и ее применение в промышленности

По предположениям историков, впервые бронзу создали в III тысячелетии до нашей эры. Она стала первым сплавом в истории человечества, и когда-то ее использовали при создании посуды и произведений искусства, орудий труда и оружия. Сплавляя медь с оловом, древние кузнецы могли создать надежные и достаточно прочные вещи.

С распространением железа и стали бронза утратила свою роль. Но от нее не отказались полностью. В последние столетия бронзовые изделия используют в промышленности – при создании морских и воздушных судов, автомобилей и техники практически всех видов, в нефтегазовой сфере и других отраслях.

Бронза – металл на основе меди и легирующих элементов. Процент меди в составе – почти 97,5%. 2,5% – другие компоненты. Это могут быть олово, свинец, хром, алюминий. фосфор и многое другое. Так как бронза с оловом пользуется максимальной популярностью, все сплавы на основе меди условно делят на оловянные и безоловянные.

Преимущества бронзы

Свойства бронзы превосходят латунь и другие сплавы цветных металлов. Она имеет высокие:

• стойкость к коррозии;
• прочность;
• устойчивость к агрессивным средам (нефти и нефтепродуктам, кислотам и т.д.).

Точные характеристики сплава зависят от легирующего компонента, который добавили в медь. Например, олово и алюминий делают сплав прочнее, повышают его упругость. Свинец и фосфор обеспечивают антифрикционность. Железо повышают температуру рекристаллизации, хром увеличивает жаропрочность.

Виды бронзы и ее применение

От легирующего компонента зависит то, как поведет себя сплав в тех или иных условиях. Поэтому разные бронзы используют для разных целей. Например:

• Сплав с бериллием обладает максимально высокой твердостью, не уступая и качественной стали. Закаленное изделие из бронзы будет пластично. Такой сплав применяют при создании инструментов, пружин, мембран.
• Алюминий делает металл плотнее и устойчивее к агрессивным средам. Бронза такого типа идеально ведет себя в морской воде. Ее можно использовать для изготовления труб и лент.
• Кремний и цинк делают горячий сплав максимально жидким и текучим. Из него можно делать вещи сложных форм – а значит, и сувениры, и мелкие детали. Кроме того, сплав не искрит при соприкосновении с другими металлами, что важно в нефтегазовой сфере.
• Бронзу со свинцом сложно расплавить – этот сплав имеет высокую жаропрочность. Он отлично выдерживает высокую механическую нагрузку, удары, и из него изготавливают подшипники.
• Сплав с оловом универсален. Он обладает и прочностью, и стойкостью к агрессивной среде, из него можно изготовить изделие любой формы.

Самые популярные сплавы – на основе олова, цинка, марганца, алюминия – применяют в производстве втулок, подшипников, пружин, прутков, различных узлов, к которым предъявляют повышенные требования. Бронза не ржавеет и долго не изнашивается, и ее применяют там, где необходимы максимальная прочность и долговечность.

Сферы применения

Без применения бронзы не обойтись:

• В производстве автомобилей и железнодорожных составов.
• В машиностроении, при изготовлении станков, спецтехники, различного оборудования.
• В авиастроении: бронза легче стали и некоторых других металлов со сравнимой прочностью.
• В судостроении: бронзовые изделия не подвержены воздействию морской воды, служат долго и весят немного.
• В производстве бумаги и типографиях.
• В нефтегазовой и горнодобывающей отраслях.
• В тяжелой промышленности, в целом.

Конечно, бронзу применяют лишь для отдельных деталей: она стоит дороже черного металла и сплавов на его основе. Однако без нее не обойтись. Так, втулка из бронзы используется в подшипнике скольжения: она увеличивает срок эксплуатации подшипника, упрощает его ремонт. Такая втулка снижает скорость износа других элементов.

Из бронзы делают те детали, которые принимают на себя максимальную нагрузку. Небольшие изделия из сплава изнашиваются не так быстро, как из других металлов, и для того, чтобы восстановить узел или деталь, достаточно заменить бронзовую часть. Шайбы, втулки, венцы стоят относительно дешево.

Бронза является самым первым сплавом в истории человечества. Когда-то из нее делали монеты, произведения искусства и украшения. Сейчас этот металл используют в промышленности. Его можно заменить другими сплавами, но это вряд ли хорошо скажется на долговечности, прочности, ремонтопригодности ключевых узлов и агрегатов.

Состав, свойства и применения бронзы

Бронза, которая так издавна известна людям, представляет собой ценнейший сплав с уникальными характеристиками. В статье будет подробно рассмотрен состав бронзы, ее виды и особые свойства каждого из них. Также интересно будет узнать о современной сфере применения этого сплава.

Что такое бронза?

Бронза является многокомпонентным сплавом, состоящим из двух и более элементов, основной из которых медь. Остальные элементы называются легирующими и используются для усовершенствований показателей металла. Доля легирующих составных в бронзе может быть от 2,5%. Применяют в этом качестве марганец, олово, свинец, хром, фосфор, железо и другие элементы, кроме цинка. Сочетание меди и цинка, носит наименование латуни.

В зависимости от количественного содержания в сплаве меди добавок, бронза будет иметь различный цветовой оттенок. Огненно красные оттенки говорят о высоком проценте меди, а вот холодный стальной цвет – о наличие в бронзе не более 35% меди.

История бронзового сплава

Бронза, как известно еще со школьных учебников, применялась с очень давних времен. Самыми древними сплавами, сделанные людьми, были сплавы меди и олова. Находки в районе Месопотамии и Южного Ирана свидетельствуют о том, что первые бронзовые изделия датируются III тысячелетием до н.э. Из меди изготавливалось все: посуда (тарелки, кувшины и горшочки) оружие (мечи, наконечники стрел и топоры), зеркала, деньги в виде монет и, конечно, самые разнообразные украшения. Античные греческие скульпторы (V-IV век до н.э.) также оценили качества бронзы при отливке крупногабаритных статуй. Подобная технология используется и в наше время.

В средневековье, такое обильное на войны, из сплава меди и олова отливали пушки и снаряды для артиллерии. Наиболее известное воплощение бронзы – колокол, варьируя состав, размер и толщину стенок, мастера добивались самых приятных звучаний бронзового колокола, которое разливалось по округе.

Служа людям своими уникальными свойствами, она не теряет своей популярности. Происхождение слова связывают с персидским словом, обозначающим медь – berenj. В дальнейшем оно было трансформировано в итальянское слово bronzo.

Маркировка бронзы

Чтобы обозначить тот или иной сплав его маркируют следующим образом:

• Вначале стоит буквенное сочетание «Бр» — бронза;
• Далее, буквы, указывающие на основные легирующие элементы;
• В конце цифры, определяющие содержание легирующих элементов в материале.

Так, примером может служить маркировка БрО5 – содержание в сплаве 5% олова, БрА5 — 5% алюминия.

Маркировка необходима не только для определения состава и свойств бронзы, но и ее удельного веса. Чтобы это сделать, достаточно воспользоваться таблицей из справочника. Но если марка неизвестна, тогда поможет химический анализ. Это необходимо для вычисления объема заготовки, так как ее формула отражает отношение массы к объему. Зная удельный вес отдельно взятого сплава можно вычислить объем детали с определенной массой и наоборот, какой будет вес у бруска заданной величины.

Свойства бронзы

Как уже было отмечено, свойства бронзы напрямую зависят от наличия в ней одной или нескольких легирующих элементов, а также от их процентного содержания.

Бронза обладает:

• Более высокой коррозионной стойкостью, прочностью и более низким коэффициентом трения, нежели у латуни;
• Стойкостью на воздухе, в соленой воде, углекислых растворах и растворах, содержащих органические кислоты;
• Способностью к сварке и пайке;
• Оттенками от красного до белого;
• Другие показатели зависят от состава.

Состав бронзы

Далеко не всякое сочетание в сплаве меди и другого элемента является бронзой. Медь и цинк, как уже было сказано, образуют желтовато-золотистый сплав под названием латунь. А вот медь с никелем воплощаются в мельхиор, использовавшийся некогда для дивно звучащих ложек, а в большей степени для монет. Он ценится за то, что долго не теряет свой серебристый оттенок и сияние.

Оловянная бронза

Основной легирующий компонент такой бронзы олово. Дополнительно в сплав вводится свинец, фосфор, мышьяк и цинк. Олово наделяет медь особыми качествами – лучшей легкоплавкостью, твердостью и упругостью. Такое сочетание свойств идеально подходит для полировки. Другие легирующие элементы делают сплав стойким к коррозии и более удобным для литья.

При введении олова до отметки 5% от общей массы, начинает снижаться пластичность сплава, а при 20% олова материал становится хрупким. По этой причине сплавы, где доля олова превышает 6-ти % барьер, пригодны в основном для литья, но для проката или ковки не годятся. Для того чтобы бронзовый сплав был более пригоден для механической обработки в него вводят о 5% свинца, который обеспечивает облегченное стружколомание. Фосфор раскисляет сплав, который называют фосфористым, если процент этого элемента более единицы.

Применение цинка помогает значительно удешевить материал, практически не оказывая какого-либо влияния на качество сплава олова с медью. Таким образом, в состав вводиться до 10% цинка без изменения механических свойств, снижая себестоимость продукции.

Наибольшая доля олова может составлять 33%, при которой бронза обретает приятный серебристо-белый цвет. В зависимости от изменения доли этого элемента, достигается цвет материала от красного до желтого.

Специальная бронза (без олова)

Сплавы с медью, не содержащие олова в качестве легирующего компонента, называют специальной или безоловяной бронзой. Такие сплавы меди с алюминием, железом, свинцом, кремнием и т.д. бывают самого разного предназначения. Они могут значительно превосходить по качествам сплавы с оловом, а их цветовая гамма еще более богата разнообразием.

Алюминиевая бронза выигрывает по механическим качествам в сравнении с оловянной. Вместе с тем алюминиевые сплавы химически устойчивы. Сплав меди с кремнием и цинком показывает отличную текучесть в жидком состоянии.

Бериллиевая бронза превосходит все остальные по упругости, обладая при этом высокую твердость. Кроме того, отмечается высокая свариваемость, химическая устойчивость бериллиево-медного сплава. Он отлично работает с режущим инструментом, подаваясь его обработке. По этой причине этот сплав подходит для изготовления таких деталей и элементов, как мембраны, пружины, контакты с пружинящими свойствами. Они легко и надежно свариваются и являются долговечными.

Характеристики бронзы

Технологические характеристики

По своим технологическим свойствам бронзы могут быть:

• Деформируемые или легко поддающиеся механическому воздействию. Такими свойствами обладают сплавы, содержащие не более 6% олова. Их пластичность позволяет производить штамповку, ковку и изготавливать рифленые бронзовые материалы. Именно из деформируемых сплавов делают бронзовую проволоку, ленту и листы и т.п.;
• Литейные – рассчитанные на фасонное литье. Из таких литейных бронз на основе меди и олова изготавливают машинные детали, которые могут работать в морской воде, а также шестеренки и вкладыши для подшипников.

Теплопроводность бронзовых сплавов

Если говорить о теплопроводности, то она падает с введением легирующих добавок. Несмотря на то, что медь очень хорошо проводит тепло, ее сплавы с другими компонентами теряют больший процент этого показателя. Невысокая теплопроводность делает бронзу непригодной для узлов трения, сварочных электродов и прочих элементов, где требуется быстра отдача и отвод тепла. Однако, низколегированные бронзовые сплавы близки по теплопроводности к меди.

Производство бронзы

Процесс получения этого металла происходит в электроиндукционных печах или тигельных горнах, где медь сплавляется с легирующими добавками. Плавка проходит под пластом флюса или древесного угля. Смесь исходного материала для плавления может быть приготовлена как из свежих металлов, так и из вторсырья.

Процесс производства бронзы:

1. В разогретую печь помещается определенная порция угля или флюса;
2. В печь загружают медь, где она плавиться и разогревается до нужной температуры;
3. Расплавленный материал раскисляется при помощи фосфористой меди;
4. В раскисленный расплав добавляют легирующие компоненты, доведенные до горячего состояния. Тугоплавкие легирующие добавки вводя в виде лигатур;
5. Все перемешивается до полного растворения составляющих и нагревается до температуры по технологии;
6. Перед тем как начать разливку, делают повторное раскисление фосфористой медью для удаления ее окислов;
7. Полученный бронзовый сплав прекрасно плавится и заполняет формовочные емкости в виде слитков стандартной и круглой формы;
8. Слитки проходят прокатку или пресс-обработку.

Сферы применения

Благодаря своим разнообразным свойствам бронзу применяют в машиностроении, ракето- и авиастроении, судостроении и многих других отраслях. Качество антикоррозионной устойчивости, износостойкости и низкий коэффициент трения сделало ее незаменимым материалом для машин и агрегатов, которые вовлечены в подвижные узлы с высоким трением. С другой стороны, бронзовые детали нуждаются в периодическом обновлении. Благодаря химической устойчивости безоловянные сплавы бронзы применяется для проката элементов химпрриборов, изготовления регулирующей арматуры для различных трубопроводов.

Несменная популярность применения бронзы в изготовлении скульптур обусловлена ее пригодностью для литья, а также атмосферной устойчивостью, долговечностью и прочностью. Немаловажен фактор внешней привлекательности бронзовой скульптуры – цвет и блеск, притягивающий взгляд. Кроме того, бронза придает изделию солидности с эффектом старины. По этой причине из бронзовых сплавов изготавливают сложнейшие люстры, канделябры и другие элементы декора в театрах и дворцах.