Бронза – состав, свойства и производство сплава.

Бронза – состав, свойства и производство сплава.

Химической основой всех существующих бронзовых сплавов является медь, в расплав которой могут добавляться другие элементы, как относящиеся к группе металлов, так и таковыми не являющиеся. Большинству людей еще из школьного курса истории древнего мира известно, что для получения бронзы в медь добавляли олово. Но с развитием технологии для производства бронз стали использовать не только его, а еще и такие металлы, как алюминий, бериллий, железо, свинец. Из неметаллических добавок можно назвать кремний.

Почему же бронзовые сплавы были так популярны уже с древнейших времен (весьма длительный период человеческой истории так и называют Бронзовым Веком), и сохраняют свою популярность до настоящего времени? Причин тому – несколько.
Прежде всего, необходимо вспомнить, что бронза применялась для изготовления инструментов и оружия. Эти предметы по определению должны были быть прочнее и тверже, чем использовавшаяся человечеством ранее медь. И бронзовые сплавы этим требованиям полностью отвечают – например, содержащая бериллий бронза гораздо прочнее многих видов стали даже очень высокого качества.
Во-вторых, люди были заинтересованы в том, чтобы используемые ими чистые металлы и их сплавы было бы легко обрабатывать. Бронзовые сплавы полностью отвечают и этим требованиям – плавить бронзу значительно легче, чем чистую медь. А кроме того, расплав бронзы обладает высокой текучестью, что позволяло изготовлять различные виды бронзового литья – доспехи, посуду, украшения.
В-третьих, бронза практически не подвержена ржавлению, что было очень важно, например, в условиях влажного средиземноморского климата.
В-четвертых, как самим ремесленникам, так и покупателям их изделий было важно, чтобы эти товары можно было бы использовать как можно дольше. Предметы из бронзы полностью отвечают и этим требованиям – даже если они в процессе эксплуатации подвергались усиленному трению (например, втулки), то все равно сохраняли работоспособность на протяжении жизни нескольких поколений.
Разумеется, нельзя отрицать и наличие у бронзы отдельных недостатков. Какие же из них являются наиболее существенными?
Первый из них – это то, что бронзовые сплавы в холодном виде довольно трудно ковать, прокатывать, штамповать, и обрабатывать с использованием других пластических методов изменения их формы.
Во-вторых, физические свойства бронзы таковы, что обработка сплавов из нее способом резания так же вызывает значительные затруднения.
В-третьих, сделанные из бронзовых сплавов режущие инструменты и другие изделия отличаются плохими способностями к их последующей заточке.
Если вдруг возникает необходимость в изготовлении бронзового сплава на дому, то наиболее целесообразно будет использовать классическую технологию его получения.
Для этого понадобятся особая емкость для плавки, медь, и какие-либо легирующие добавки – к примеру, то же самое олово и, конечно, достаточно мощное устройство для нагрева указанной емкости – газовую горелку, горн, индукционную или муфельную печь.
При этом еще перед началом работы необходимо знать, что когда в расплав меди будет добавлено олово, технологический процесс вызывает образование в сплаве окислов, наличие которых изменяет качество готового бронзового сплава в худшую сторону. Во избежание этого необходимо как присадку-раскислитель использовать так называемую «фосфористую медь», причем – не всякую, а лишь с процентным содержанием в ней фосфора не свыше 10. Применение такой присадки вызовет образование ангидрида фосфора в газообразном состоянии, что с высокой степенью эффективности удалит из сплава все неметаллические включения.
Однако такая относительно дешевая присадка-раскислитель может применяться лишь в том случае, когда электропроводность получаемого бронзового сплава не имеет особого значения. Если же этот показатель важен, то следует использовать раскислители, цена которых будет дороже – такие, как содержащие в своей основе калий, кальций или литий.
Кроме того, поскольку емкость для плавки – открытая, расплав будет активно поглощать из атмосферы кислород и тем самым интенсивно окисляться. Во избежание этого всю поверхность получаемого сплава в процессе плавки покрывают измельченным древесным углем.
Последовательность действий по получению бронзового сплава по классическому методу такова:
- Медный компонент будущего сплава при его плавке должен быть полным покрыт древесным углем или флюсом, а температура нагрева печи должна быть не менее 1100°.
- Во избежание окисления расплава в него как раскислитель добавляется фосфористая медь, при этом масса раскислителя должна составлять не более 10 % от массы прочих компонентов.
- Олово и/или другие добавки в сплав добавляются только после того, как медь расплавится полностью. При добавлении только олова полученный бронзовый сплав называется однокомпонентным, а если вместе с оловом добавляются и другие химические элементы – то многокомпонентным.
- Поскольку полученный сплав должен быть однороден по своей структуре, его необходимо прогреть, доведя температуру до 1200°.
- В составе сплава могут находиться такие приносящие вред его качеству примеси, как алюминий, висмут, железо, кремний, марганец, сурьма, соединения водорода и кислорода. Для их удаления сплав подвергают рафинированию, окисляя основной компонент.
- Затем полученную бронзу модифицируют для улучшения ее механических свойств.
- Расплавленная бронза нагревается до температуры 1300° и разливается для получения изделий необходимых потребителю форм. Если бронзовый сплав предназначен именно для литья, то рекомендуется в медь добавлять именно олово, поскольку сплавы, содержащие алюминий, плохо переносят нагрев свыше 1200°. Оловосодержащие же бронзы более удобны в самом литейном процессе, и более устойчивы к перегреванию.

Ознакомиться с полным ассортиментом бронзового проката вы можете на страницах нашего сайта.


Возврат к списку


109428, г.Москва, 1-й Вязовский проезд, д.5, строение 1
© 2015