Бронза - склад сплаву. Хімічны склад бронзы

Многія людзі ведаюць аб бронзе толькі тое, што з яе адліваюць скульптуры і помнікі. На самай справе, гэты метал абдзелены народным увагай незаслужана. Бо нездарма ў гісторыі чалавецтва быў нават бронзавы век - цэлая эпоха, на працягу якой сплаў займаў дамінуючае становішча. Гэта адзін з нешматлікіх матэрыялаў, якія выкарыстоўваюцца як у прамысловасці, так і ў мастацтве. Якасці, якімі валодае сплаў медзі з волавам, з'яўляюцца проста незаменнымі ў многіх галінах вытворчасці. Яе выкарыстоўваюць пры вырабе прылад, у машынабудаванні, отливании царкоўных званоў і гэтак далей. Пры гэтым сёння налічваецца вялікая колькасць марак металу, кожная з якіх валодае пэўнымі, загадзя змадэляванымі ўласцівасцямі.

Прымяненне бронзы ў мінулым

Першыя згадкі пра сплаве медзі і волава датаваныя IV тысячагоддзем да нашай эры. Менавіта гэты тэхналагічны прарыў, як лічаць гісторыкі, дазволіў цывілізацыі Месапатаміі заняць у той час лідзіруючае становішча. Археалагічныя раскопкі, якія праводзяцца ў Паўднёвым Іране, сведчаць аб паўсюдным ужыванні бронзы для вырабу наканечнікаў стрэл, кінжалаў, копій, сякер, мячоў. Сярод знаходак сустракаюцца нават прадметы інтэр'еру, напрыклад, мэбля і люстэрка, а таксама збаны, амфары, вазы і талеркі. Для чаканкі старажытных манет і вырабу ўпрыгожванняў ўжываўся гэты ж сплаў.

Бронза ў сярэднія вякі пачынае актыўна выкарыстоўвацца ў Еўропе. З яе вырабляюць такія масіўныя прадметы, як гарматы і царкоўныя купалы. У больш позні перыяд, з развіццём машынабудавання, гэтак універсальны метал таксама не застаўся незаўважаным. Яго па вартасці ацанілі, галоўным чынам, за антыфрыкцыйныя і антыкаразійныя ўласцівасці. Разам з тым неабходна адзначыць, што матэрыял, які выкарыстоўваецца раней, некалькі адрозніваўся ад таго, якім сёння з'яўляецца бронза. Склад сплаву утрымліваў мноства другарадных прымешак, значна пагаршаюць яго якасць.

Хімічны склад сучаснай бронзы

Сёння ў матэрыялазнаўстве бронзай называюць сплаў двух металаў: медзі і волава, якія могуць выкарыстоўвацца ў самых розных прапорцыях. Для надання метале зададзеных якасцяў да гэтай пары могуць дадавацца цынк, фосфар, магній, свінец і крэмній. Прысутнасць выпадковых прымешак пры дапамозе сучасных тэхналогій практычна зведзена да нуля.

У большасці выпадкаў прымальным лічыцца суадносіны медзі з волавам ў прапорцыях 85 на 15 працэнтаў. Памяншэнне долі другога кампанента ніжэй паказанай адзнакі спараджае цэлы шэраг праблем, асноўнай з якіх з'яўляецца ликвация. Дадзеных тэрмінам металургі называюць працэс расслаення сплаву і яго нераўнамернае застыванне.

Уплыў колеру сплаву на яго якасць

Дасведчаныя людзі могуць шмат даведацца пра матэрыял, толькі паглядзеўшы на колер, якім валодае бронза. Склад непасрэдна ўплывае на гэты параметр. Як няцяжка здагадацца, чырвоны адценне сплаву надае медзь. Таму памяншэнне яе працэнтных суадносін на карысць іншых кампанентаў будзе азначаць паступовы пераход колеру да больш бляклым тонам.

Пры звычайным балансе складнікаў (85% медзі) бронза адлівае жаўцізной. Такую яе разнавіднасць можна сустрэць часцей за ўсё. Белы сплаў атрымліваецца пасля давядзення суадносін да прапорцыі 50:50. А вось каб бронза стала шэрай, неабходна паменшыць колькасць медзі да 35%.

Што тычыцца змены практычных характарыстык сплаву пры эксперыментаванні з яго складам, то тут сітуацыя наступная. Ковкость матэрыялу будзе наўпрост залежаць ад утрымання ў ім волава. Чым яго менш, тым больш людскую будзе бронза, але дадзенае зацвярджэнне дакладна толькі да пэўнага мяжы. Так, пры дасягненні адзнакі ў 50% сплаў зноў становіцца мяккім.

Бронза ў мастацтве

Трывалы і даўгавечны матэрыял, які валодае пры гэтым досыць нізкай тэмпературай плаўлення і добрай ковкостью, не мог не зацікавіць творчых людзей, у прыватнасці скульптараў. Ужо ў V-IV стагоддзях да нашай эры ў Грэцыі была адпрацавана да драбнюткіх дэталяў тэхналогія вырабу бронзавых статуй, якая актуальная і сёння. Заключаецца яна ў тым, што статуя з вогнеўстойлівай матэрыялу першапачаткова замяняецца воскам, які непасрэдна пры ліцці знішчаецца. Для гэтага па малюнку спачатку павінна быць выраблена гіпсавая мадэль, а пасля форма для адліўкі. Васковае ўтрыманне пры ўздзеянні тэмпературы папросту плавіцца, і яго месца займае бронза, якая астывае і дубянее. Пасля чаго яе застаецца толькі апрацаваць і давесці да дасканаласці.

артылерыйскі метал

Для вырабу гармат, а ў далейшым і іншай ваеннай тэхнікі, заўсёды выкарыстоўвалася бронза. Склад сплаву, які ўжываецца для гэтых мэтаў, як правіла, змяшчае 90% медзі і толькі 10% волава. Гэта звязана з тым, што матэрыял для гармат павінен быць вельмі трывалым і валодаць падвышаным супрацівам разрыву. Такімі якасцямі валодае марка бронзы БрАЖМц10-3-1.5. Акрамя асноўных кампанентаў, у яе складзе ўтрымоўваецца 1-2% марганца, што павышае антыфрыкцыйныя і тэмпературныя характарыстыкі.

Выраб царкоўных званоў

Звон абавязаны быць меладычным, а яго гук павінен радаваць слых на вялікай адлегласці. Як ні дзіўна, але бронза валодае такімі музычнымі талентамі. Для паляпшэння гучання званы яго вырабляюць з сплаву з павышаным утрыманнем волава (ад 20 да 22%). Часам у яго таксама дадаюць трохі срэбра. Маркі бронзы, якія выкарыстоўваюць пры вырабе званоў і іншых ўдарных інструментаў, для практычнага прымянення ў іншых галінах абсалютна непрыдатныя. Гэта звязана з тым, што такі сплаў валодае дробназярністай структурай і падвышанай далікатнасцю.

Фосфарная і алюмініевая бронза

Упершыню сплаў, які складаецца з 90% медзі, 9% волава і 1% фосфару быў ужыты Кюнцелем ў 1871 годзе. Ён быў названы фосфарнай бронзай, а знайшоў сваё ўжыванне матэрыял галоўным чынам у машынабудаванні. З яго адліваюцца розныя дэталі машын, якія схільныя падвышаным трэнню. Фосфар неабходны для павелічэння пругкасці і павышэння антыкаразійных уласцівасцяў. Галоўным вартасцю гэтага металу з'яўляецца тое, што ён ідэальна запаўняе любыя паглыблення пры адліўцы.

Алюмініевая бронза, склад якой адрозніваецца павышаным утрыманнем медзі (да 95%), па вонкавым выглядзе вельмі падобная на золата. Акрамя прыгажосці, яна мае і шэраг іншых бясспрэчных пераваг. Так, напрыклад, даданне 5% алюмінія дазваляе сплаву вытрымліваць працяглы час ўздзеянне агрэсіўнай асяроддзя, такі як падвышаная кіслотнасць.

Як матэрыял для вырабу розных частак машын, дадзены метал практычна паўсюдна выцесніў фосфарную бронзу на папяровых фабрыках і ў парахавым вытворчасці з-за больш высокага процідзеяння разрыву.

Крэмніевыя і марганцевая бронза

Крэмній дадаюць у сплаў для павышэння электраправоднасці. Гэта яе якасць выкарыстоўваецца пры вытворчасці тэлефонных правадоў. Эталонны склад крамянёвай бронзы выглядае наступным чынам: 97,12% медзі, 1,14% волава, 0,05% крэмнію.

Самым складаным працэсам атрымання можа пахваліцца сплаў з утрыманнем марганца. Уся працэдура праходзіць у некалькі этапаў. Спачатку ферроманган дадаюць ў расплаўленую медзь. Затым, вытрымаўшы зададзены тэмпературны рэжым, дадаецца волава, а пры неабходнасці цынк. Ангельская фірма Bronce Company вырабляе некалькі гатункаў марганцевой бронзы, якая валодае рознай глейкасцю і цвёрдасцю. Прымяняцца падобны сплаў можа практычна ва ўсіх галінах вытворчасці.