Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Od niepamiętnych czasów ludzkość wydobywała brąz. Wiele wykopalisk archeologicznych, w których znaleziono najstarsze artefakty - brąz, potwierdza rozprzestrzenianie się tego stopu w odległej przeszłości.
Była używana zarówno do celów wojskowych - do produkcji zimnych ramion, armat i jąder oraz do tworzenia pięknych dzieł sztuki - biżuterii i rzeźb.
Historia
Jedno z najbardziej znanych miejsc, w których znaleziono przedmioty z brązu, znajdowało się na obszarze rzeki Kuban. W tym miejscu archeolog Nikołaj Veselowski w 1897 r. Odkrył tzw. Kulturę Maikop, która istniała w drugiej połowie IV tysiąclecia pne.
Artefakty z brązu znalezione w kurhanach Maikopa były wykonane głównie z miedzi i arsenu, więc uważa się, że historycznie pierwszymi były takie stopy, zwane brązami arsenu .
Nie była gorsza pod względem właściwości od miedzi, cyny lub stopów ołowiu, a nawet przewyższała je pod wieloma względami . Była szeroko stosowana w różnych dziedzinach ludzkiej działalności w tamtych czasach, począwszy od produkcji ważnych części, a skończywszy na biżuterii.
Kompozycja z brązu
Brąz jest stopem miedzi z metalami takimi jak cyna, aluminium, ołów, beryl i niemetale - arsen, krzem i fosfor. Ponadto takie stopy mogą być dodatkowo domieszkowane fosforem, cynkiem, manganem, żelazem i niklem.
Skład brązu zależy od gatunku stopu i jest wskazany w jego oznaczeniu. Na przykład skład stopu znakowanego BrAMts7-1 obejmuje 7% glinu, 1% manganu i 92% miedzi .
Zatem głównym składnikiem tego metalu jest miedź (od 35% do 90% i więcej). Drugim składnikiem może być arsen, cyna lub beryl, ołów, aluminium, krzem i inne składniki. Aby nadać stopowi specjalne właściwości, można dodać dodatkowe składniki - cynk, żelazo, nikiel, mangan, fosfor i inne.
Brązowe funkcje i właściwości
Podstawowymi właściwościami wszystkich stopów brązu są plastyczność i twardość. W zależności od stosunku podstawowych i dodatkowych komponentów, można uzyskać wiele nowych właściwości. Ponadto ilość miedzi w stopie określa jego kolor.
Tak więc złoty brąz zostanie uzyskany, jeśli stop zawiera około 85% miedzi, a zmniejszenie jego ilości do 50% spowoduje stop o kolorze srebrnym. Zmniejszenie ilości miedzi do 35% i poniżej spowoduje produkcję szarego, a nawet czarnego brązu na wyjściu, a wzrost ilości miedzi do 90% i więcej doprowadzi do powstania czerwonego brązu.
Jedną z najstarszych marek stopów brązu jest brąz dzwonowy, który jest nadal używany do odlewania dzwonów. Zawiera 20% cyny i 80% miedzi. Jego wadą jest zwiększona kruchość ze względu na obecność wysokiej zawartości cyny w stopie.
Jak wspomniano powyżej, najczęściej używane są stopy miedzi i cyny z dodatkiem niewielkiej ilości innych składników. Powszechne stosowanie takich stopów wynika przede wszystkim z ustalonych historycznie przyczyn, które doprowadziły do usunięcia brązu arsenowego z produkcji.
Powody te są następujące:
- rozwój przez wiele wieków złóż tennantitu i innych wyblakłych rud bogatych w miedź i arsen. Takie rudy były najwygodniejsze do produkcji brązu arsenowego, ponieważ nie były one osadzane bardzo głęboko, co czyniło proces produkcji tańszym w porównaniu z innymi źródłami miedzi i arsenu;
- wysoka toksyczność produkcji takiego brązu, spowodowana obecnością arsenu w osadach, co nieuchronnie doprowadziło do utraty zdrowia i dalszej zdolności do pracy z doświadczonymi metalurgami i kowalami;
- nieprzydatność złomu metalurgicznego i połamanych produktów z brązu arsenowego do dalszego przetopienia w długi metal. W najlepszym przypadku takie produkty były używane do wyrobu biżuterii lub części niekrytycznych.
Miedź i stopy cyny, które zastąpiły brązy arsenowe, chociaż były droższe, były korzystne ekonomicznie, ponieważ rozwój transportu konnego i ustanowienie powiązań handlowych między miastami i krajami doprowadziło do wzrostu importu brązu niearsenowego.
Rodzaje brązu i cechy
Rozwój produkcji przemysłowej na szeroką skalę doprowadził do tego, że brązy cynowe stały się prawie najbardziej rozpowszechnionym rodzajem brązu. I dopiero w ciągu ostatnich stu lat ten typ zaczął wypierać stopy miedzi substytutami cyny, takimi jak aluminium, krzem, a zwłaszcza brąz berylu.
Istnieją więc następujące typy:
- bezcynowy Obejmuje brąz, w którym drugim składnikiem są aluminium, krzem, beryl i inne metale i niemetale. Każdy z tych składników nadaje mu specjalne właściwości. Na przykład aluminium daje stopowi ulepszone właściwości przeciwcierne i wysoką odporność na korozję, beryl zwiększa wytrzymałość i twardość, a krzem i cynk poprawiają jego płynność i odporność na ścieranie;
- cyna Stop miedziowo-cynowy, w którym przeważa miedź. Jest jednym z pierwszych opanowanych przez człowieka. Posiada wysoką, w porównaniu z czystą miedzią, twardość i trwałość, a także bardziej topliwy. W takich stopach cyna jest zawsze drugą po miedzi i głównym składniku stopowym.
Trzecia liczba to dodatkowe składniki, takie jak arsen, cynk i ołów . Ze względu na bardzo niski skurcz, metal ten jest głównie przeznaczony do odlewania, ponieważ trudno jest pracować przy nacisku, cięciu i ostrzeniu. Nawet tendencja do segregacji i niskiej płynności nie przeszkadza w stosowaniu tego stopu do wytwarzania złożonych odlewów konfiguracyjnych, w tym w odlewach artystycznych.
Brąz z dodatkiem cynku nazywany jest „Admiralicją ” i jest używany do produkcji części, które mają częsty lub stały kontakt z wodą morską (przemysł stoczniowy). Ta cecha wynika z faktu, że cynk zapewnia stopowi zwiększoną odporność na korozję w tym środowisku.
Jednakże, aby nadać brązowej odporności na korozję w słonej wodzie morskiej, jest ona coraz bardziej wzbogacana w aluminium i nikiel . Takie stopy, często określane jako „morskie”, są wykorzystywane do wytwarzania elementów platform wiertniczych działających na półkach morskich i oceanicznych.
Aby nadać dodatkowe właściwości brązu, wprowadza się do niego niewielkie ilości fosforu, srebra, cynku, arsenu, manganu i innych składników. Tak więc wprowadzenie niewielkiej ilości srebra zwiększa przewodność elektryczną brązu i czyni go porównywalnym do przewodności elektrycznej miedzi.
Aplikacje i etykietowanie
Istnieją specjalne tabele, w których znajdują się oznaczenia i opisy wszystkich stopów brązu produkowanych przez przemysł. Jednak nawet bez odwoływania się do takich tabel, możliwe jest określenie rodzaju i składu chemicznego, jeśli wiesz, jak to oznacza etykieta.
Dzięki prostemu etykietowaniu możesz poznać ich skład. Jego cechą charakterystyczną w oznaczeniu są litery „Br”, co oznacza „brąz ”.
Po nich następują litery oznaczające, oprócz miedzi, obecność odpowiednich składników. Te symbole literowe ustanowione przez dokumenty regulacyjne są następujące: A - aluminium, B - beryl, K - krzem, F - żelazo, H - nikiel, Mz - mangan, Mg - magnez, C - ołów, O - cyna, T - tytan, F - fosfor, C - cynk.
Po symbolach liter po myślnikach pojawiają się liczby wskazujące procent każdego składnika (po miedzi). Stosowane są również symbole, w których procentowa zawartość danego komponentu jest wskazywana po każdej literze. Aby znaleźć zawartość miedzi, należy odjąć procent wszystkich składników od 100%.
Oto przykłady oznakowań i ich dekodowania: Bro5C6S5 - stop brązu, w którym zawartość cyny wynosi 5%, cynk - 6%, ołów - 5%, miedź - 84%; BrО3Ц8С4Н1 - zawartość cyny - 3%, cynk - 8%, ołów - 4%, nikiel - 1%, miedź - 84%; BrO10F1 - zawartość cyny - 10%, fosfor - 1%, miedź - 89%; BrB2 - zawartość berylu - 2%, miedź - 98%; BrAZHMts10−3−1.5 - zawartość aluminium - 10%, żelazo - 3%, mangan - 1, 5%, miedź - 85, 5%; BrAZhN 10-4-4 - zawartość aluminium - 10%, żelazo - 4%, nikiel - 4%, miedź - 82%.
Ze względu na swoje różnorodne właściwości metal ten znajduje najszersze zastosowanie w różnych dziedzinach. Wykonane są z niego następujące produkty:
- elementy dekoracyjne (lampy, statuetki, świeczniki, popielniczki, kraty, balustrady i inne ozdoby);
- różne akcesoria (zamki, klamki, zawiasy łatkowe, krany, baterie i inne instalacje hydrauliczne);
- części maszyn i mechanizmów (tuleje, uszczelki, koła zębate, łożyska, części urządzeń pracujących pod wodą);
- części do sprzętu precyzyjnego, instrumenty nawigacyjne, systemy samochodowe;
- liczne okucia (kolanka, kątowniki, adaptery, złączki, trójniki itp.);
- w małej ilości biżuterii.
Brąz jest szeroko stosowany w technice rakietowej i budowie maszyn, lotnictwie i przemyśle stoczniowym . Z niego powstają przedmioty o wysoce artystycznej sztuce dla teatrów, sal i pałaców, odlewanych pomników i rzeźb.
Ze względu na rozwój metalurgii metal ten zyskuje wszystkie nowe i niezwykłe właściwości, które są niedostępne dla kowali i metalurgów z przeszłości. Wymyślona przez starożytnych fuzja nadal służy ludzkości i postępuje regularnie przez wiele, wiele stuleci.