Bronza ir sakausējuma sastāvs. Bronzas ķīmiskais sastāvs

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Daudzi cilvēki par bronzu zina tikai to, ka no tās tiek izlietas skulptūras un pieminekļi. Patiesībā šim metālam nepelnīti ir atņemta tautas uzmanība. Galu galā ne velti cilvēces vēsturē bija pat bronzas laikmets - vesels laikmets, kura laikā sakausējums ieņēma dominējošo stāvokli. Tas ir viens no nedaudzajiem materiāliem, ko izmanto gan rūpniecībā, gan mākslā. Vara un alvas sakausējuma īpašības daudzās nozarēs ir vienkārši neaizstājamas. To izmanto instrumentu ražošanā, mašīnbūvē, baznīcu zvanu liešanā utt. Tajā pašā laikā mūsdienās ir liels skaits metālu marku, no kurām katrai ir noteiktas, iepriekš modelētas īpašības.

Bronzas izmantošana pagātnē

Pirmā pieminēšana par vara un alvas sakausējumu ir datēta ar 4. gadu tūkstoti pirms mūsu ēras. Šis tehnoloģiskais sasniegumsvēsturnieki uzskata, ļāva Mezopotāmijas civilizācijai ieņemt vadošo pozīciju tajā laikā. Irānas dienvidos veiktie arheoloģiskie izrakumi liecina par plaši izplatītu bronzas izmantošanu bultu uzgaļu, dunču, šķēpu, cirvju un zobenu ražošanā. Starp atradumiem ir pat interjera priekšmeti, piemēram, mēbeles un spoguļi, kā arī krūzes, amforas, vāzes un šķīvji. To pašu sakausējumu izmantoja seno monētu kalšanai un juvelierizstrādājumu izgatavošanai.

Bronza viduslaikos sāk aktīvi izmantot Eiropā. No tā izgatavoti tādi masīvi objekti kā lielgabali un baznīcu kupoli. Vēlākā periodā, attīstoties mašīnbūvei, šāds daudzpusīgs metāls arī nepalika nepamanīts. Tas tika novērtēts galvenokārt tā pretberzes un pretkorozijas īpašību dēļ. Tajā pašā laikā jāatzīmē, ka agrāk izmantotais materiāls nedaudz atšķīrās no tā, kāds ir šodien bronzai. Sakausējuma sastāvs saturēja daudz nelielu piemaisījumu, kas būtiski pasliktināja tā kvalitāti.

Mūsdienu bronzas ķīmiskais sastāvs

Mūsdienās materiālzinātnē bronza ir divu metālu: vara un alvas sakausējums, ko var izmantot dažādās proporcijās. Lai piešķirtu metālam vēlamās īpašības, šim pārim var pievienot cinku, fosforu, magniju, svinu un silīciju. Nejaušo piemaisījumu klātbūtne ar moderno tehnoloģiju palīdzību ir praktiski samazināta līdz nullei.

Vairumā gadījumu vara un alvas attiecība proporcijās no 85 līdz 15 procentiem tiek uzskatīta par pieņemamu. daļas samazināšanaotrais komponents zem norādītās atzīmes rada vairākas problēmas, no kurām galvenā ir likvidēšana. Šo terminu metalurgi lieto, lai apzīmētu sakausējuma atslāņošanās procesu un tā nevienmērīgo sacietēšanu.

Sakausējuma krāsas ietekme uz tā kvalitāti

Informēti cilvēki var uzzināt daudz par materiālu, tikai aplūkojot bronzas krāsu. Sastāvs tieši ietekmē šo parametru. Kā jūs varētu uzminēt, varš piešķir sakausējumam sarkanu nokrāsu. Tāpēc tā procentuālā daļa par labu citiem komponentiem nozīmēs pakāpenisku krāsu pāreju uz blāvākiem toņiem.

Ar parasto komponentu līdzsvaru (85% vara) bronza ir dzeltena. Šī ir visizplatītākā sastopamā šķirne. B alts sakausējums tiek iegūts pēc attiecības pielāgošanas attiecībai 50:50. Bet, lai bronza kļūtu pelēka, ir nepieciešams samazināt vara daudzumu līdz 35%.

Runājot par sakausējuma praktisko īpašību izmaiņām, eksperimentējot ar tā sastāvu, situācija ir šāda. Materiāla elastība būs tieši atkarīga no alvas satura tajā. Jo mazāka tā ir, jo kaļamāka būs bronza, taču šis apgalvojums ir patiess tikai līdz noteiktai robežai. Tātad, kad tiek sasniegta 50% atzīme, sakausējums atkal kļūst mīksts.

Bronza mākslā

Stiprs un izturīgs materiāls, kam ir diezgan zema kušanas temperatūra un laba elastība, tomēr varēja neinteresēt radošus cilvēkus, jo īpaši tēlniekus. Jau V-IV gadsimtā pirms mūsu ēras Grieķijā tas tika izstrādāts līdz mazākajai detaļaitehnoloģija bronzas statuju izgatavošanai, kas ir aktuāla arī mūsdienās.

Tas sastāv no tā, ka statuja no ugunsdroša materiāla sākotnēji tiek aizstāta ar vasku, kas tiek iznīcināts tieši liešanas laikā. Lai to izdarītu, saskaņā ar zīmējumu vispirms ir jāizgatavo ģipša modelis un pēc tam veidne liešanai. Vaska saturs vienkārši izkūst, pakļaujoties temperatūrai, un tā vietu ieņem bronza, kas atdziest un sacietē. Pēc tam atliek tikai apstrādāt un novest līdz pilnībai.

Artilērijas metāls

Lielgabalu un vēlāk arī cita militārā aprīkojuma ražošanai vienmēr ir izmantota bronza. Šiem nolūkiem izmantotā sakausējuma sastāvs parasti satur 90% vara un tikai 10% alvas.

Tas ir saistīts ar faktu, ka instrumentu materiālam jābūt ļoti izturīgam un ar augstu plīsuma izturību. Šādas īpašības piemīt bronzas zīmolam BrAZhMts10-3-1.5. Papildus galvenajām sastāvdaļām tajā ir 1-2% mangāna, kas uzlabo pretberzes un temperatūras īpašības.

Baznīcas zvanu izgatavošana

Zvanu zvanam jābūt melodiskam, un tā skanējumam ir jāapmierina ausi lielā attālumā. Savādi, bet bronzai ir tādas muzikālas dotības. Lai uzlabotu zvana skaņu, tas ir izgatavots no sakausējuma ar augstu alvas saturu (no 20 līdz 22%). Dažkārt tam pievieno arī kādu sudrabu. Bronzas zīmoli, kurus izmanto zvanu un citu sitaminstrumentu ražošanā,ir pilnīgi nepiemēroti praktiskai lietošanai citās nozarēs. Tas ir saistīts ar faktu, ka šādam sakausējumam ir smalkgraudaina struktūra un palielināts trauslums.

Fosfors un alumīnija bronza

Pirmo sakausējumu, kas sastāv no 90% vara, 9% alvas un 1% fosfora, Künzels izmantoja 1871. gadā. To sauca par fosforbronzu, un materiāls tika izmantots galvenokārt mašīnbūvē. No tā tiek izlietas dažādas mašīnu daļas, kuras ir pakļautas paaugstinātai berzei. Fosfors ir nepieciešams, lai palielinātu elastību un uzlabotu pretkorozijas īpašības. Šī metāla galvenā priekšrocība ir tā, ka tas lieliski aizpilda visus padziļinājumus liešanas laikā.

Alumīnija bronza, kuras sastāvam raksturīgs augsts vara saturs (līdz 95%), pēc izskata ļoti līdzinās zeltam. Papildus skaistumam tai ir vairākas citas nenoliedzamas priekšrocības. Piemēram, 5% alumīnija pievienošana ļauj sakausējumam izturēt ilgstošu iedarbību uz agresīvu vidi, piemēram, augstu skābumu.

Kā materiāls dažādu mašīnu detaļu ražošanai, šis metāls ir gandrīz vispārēji aizstājis fosforbronzu papīrfabrikās un šaujampulvera ražošanā, jo tam ir augstāka izturība pret plīsumiem.

Silīcijs un mangāna bronza

Sakausējumam ir pievienots silīcijs, lai palielinātu elektrisko vadītspēju. Šī kvalitāte tiek izmantota telefona vadu ražošanā. Silīcija bronzas atsauces sastāvs ir šāds: 97,12% vara, 1,14% alvas, 0,05% silīcija.

Visgrūtākaisražošanas process lepojas ar sakausējumu, kas satur mangānu. Visa procedūra notiek vairākos posmos. Pirmkārt, izkausētajam varam pievieno feromangānu. Pēc tam, saglabājot norādīto temperatūras režīmu, pievieno alvu un, ja nepieciešams, cinku. Angļu firma Bronce Company ražo vairākas mangāna bronzas kategorijas ar dažādu viskozitāti un cietību. Šādu sakausējumu var izmantot gandrīz visās nozarēs.