Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Brąz, który od dawna znany jest ludziom, jest cennym stopem o unikalnych właściwościach. Artykuł wyszczególni skład brązu, jego rodzaje i specjalne właściwości każdego z nich. Interesujące będzie również poznanie nowoczesnego zakresu tego stopu.
Co to jest brąz?
Brąz to wieloskładnikowy stop składający się z dwóch lub więcej elementów, z których głównym jest miedź. Pozostałe elementy nazywane są stopowaniem i są używane w celu poprawy wydajności metalu. Udział związków stopowych w brązie może wynosić od 2, 5% . Stosuj w tej jakości mangan, cynę, ołów, chrom, fosfor, żelazo i inne pierwiastki, z wyjątkiem cynku. Połączenie miedzi i cynku nosi nazwę mosiądzu.
W zależności od ilości dodatków w stopie miedzi brąz będzie miał inny odcień koloru. Ogniste czerwone odcienie mówią o wysokim odsetku miedzi, podczas gdy kolor zimnej stali wskazuje, że brąz nie zawiera więcej niż 35% miedzi.
Historia stopu brązu
Brąz, jak wiadomo z podręczników szkolnych, jest używany od czasów starożytnych. Najstarszymi stopami wytwarzanymi przez ludzi były stopy miedzi i cyny. Ustalenia w regionie Mezopotamii i południowym Iranie wskazują, że pierwsze przedmioty z brązu pochodzą z 3 tysiąclecia pne . Wszystko było zrobione z miedzi: naczynia (talerze, dzbanki i garnki) broń (miecze, groty i topory), lustra, pieniądze w postaci monet i oczywiście szeroka gama dekoracji. Starożytni greccy rzeźbiarze (V-IV wiek pne) docenili również jakość brązu przy rzucaniu dużych posągów. Podobna technologia jest używana w naszych czasach.
W średniowieczu tak obfite w wojny, armaty i pociski artyleryjskie zostały odlane ze stopu miedzi i cyny. Najsłynniejszym wcieleniem z brązu jest dzwon, zmieniając skład, wielkość i grubość ścian, mistrzowie osiągnęli najprzyjemniejsze dźwięki dzwonów z brązu, które wylewały się wokół.
Obsługując ludzi o unikalnych właściwościach, nie traci na popularności. Pochodzenie słowa związane jest z perskim słowem oznaczającym miedź - berenj. Później został przekształcony we włoskie słowo bronzo.
Znakowanie brązu
Aby wyznaczyć konkretny stop, jest on oznaczony w następujący sposób:
- Początkowo istnieje kombinacja liter „Br” - brąz;
- Ponadto litery wskazujące na główne pierwiastki stopowe;
- Na końcu liczb określających zawartość pierwiastków stopowych w materiale.
Przykładem jest oznaczenie BrO5 - zawartość stopu wynosi 5% cyny, Br5 - 5% aluminium.
Znakowanie jest konieczne nie tylko w celu określenia składu i właściwości brązu, ale także jego ciężaru właściwego. Aby to zrobić, po prostu użyj tabeli z katalogu. Ale jeśli marka jest nieznana, analiza chemiczna pomoże. Jest to konieczne do obliczenia objętości przedmiotu obrabianego, ponieważ jego formuła odzwierciedla stosunek masy do objętości. Znając ciężar właściwy pojedynczego stopu, można obliczyć objętość części o określonej masie i odwrotnie, jaka będzie waga pręta o danej wartości.
Właściwości brązu
Jak już wspomniano, właściwości brązu zależą bezpośrednio od obecności w nim jednego lub więcej pierwiastków stopowych, a także ich procentu.
Brąz ma:
Wyższa odporność na korozję, trwałość i niższy współczynnik tarcia niż mosiądzu;- Odporność w powietrzu, w słonej wodzie, roztworach węglanowych i roztworach zawierających kwasy organiczne;
- Zdolność do spawania i lutowania;
- Odcienie od czerwonego do białego;
- Inne wskaźniki zależą od składu.
Kompozycja z brązu
Nie każda kombinacja stopu miedzi i innego elementu to brąz. Miedź i cynk, jak już wspomniano, tworzą stop żółtego złota zwany mosiądzem. Ale miedź i nikiel są zawarte w niklowym srebrze, które kiedyś było używane do cudownie brzmiących łyżek, a bardziej do monet. Ceniony jest za to, że przez długi czas nie traci swojego srebrnego odcienia i połysku.
Blaszany brąz
Głównym składnikiem stopowym takiego brązu jest cyna. Dodatkowo do stopu wprowadza się ołów, fosfor, arsen i cynk. Cyna nadaje miedzi specjalne właściwości - najlepszą topliwość, twardość i elastyczność. Ta kombinacja właściwości jest idealna do polerowania. Inne pierwiastki stopowe czynią stop odpornym na korozję i wygodniejszym do odlewania.
Wraz z wprowadzeniem cyny do poziomu 5% całkowitej masy, plastyczność stopu zaczyna spadać, a przy 20% cyny materiał staje się kruchy. Z tego powodu stopy, w których udział cyny przekracza 6% bariery, nadają się głównie do odlewania, ale nie nadają się do walcowania lub kucia. Aby stop brązu był bardziej odpowiedni do obróbki, wprowadza się do niego około 5% ołowiu, co zapewnia lekkie łamanie wiórów. Fosfor odtlenia tlen, zwany fosforem, jeśli procent tego pierwiastka jest więcej niż jeden.
Zastosowanie cynku pomaga znacznie obniżyć koszty materiału, praktycznie bez wpływu na jakość stopu cyny z miedzią. Zatem do 10% cynku wprowadza się do kompozycji bez zmiany właściwości mechanicznych, zmniejszając koszty produkcji.
Największa część cyny może wynosić 33%, przy czym brąz nabiera przyjemnego srebrno-białego koloru. W zależności od zmiany proporcji tego pierwiastka, uzyskuje się kolor materiału od czerwonego do żółtego.
Specjalny brąz (bez cyny)
Stopy miedzi, które nie zawierają cyny jako składnika stopowego, nazywane są brązem specjalnym lub bezcynowym. Takie stopy miedzi z aluminium, żelazem, ołowiem, krzemem itp. zdarzają się najbardziej różne misje. Mogą być lepszej jakości od stopów cyny, a ich zakres kolorów jest jeszcze bogatszy w różnorodność.
Brąz aluminiowy zyskuje na właściwościach mechanicznych w porównaniu z cyną. Jednakże stopy aluminium są odporne chemicznie . Stop miedzi z krzemem i cynkiem wykazuje doskonałą płynność w stanie ciekłym.
Brąz berylowy przewyższa elastycznością wszystkie inne, a jednocześnie ma wysoką twardość. Ponadto istnieje wysoka spawalność, odporność chemiczna stopu berylu i miedzi. Świetnie współpracuje z narzędziami do cięcia, przenosząc go do przetwarzania. Z tego powodu ten stop nadaje się do wytwarzania takich części i elementów jak membrany, sprężyny, styki z właściwościami sprężyny. Są łatwe i niezawodne do spawania i są trwałe.
Brązowe cechy
Charakterystyka technologiczna
Według ich technologicznych właściwości brąz może być:
- Odkształcalne lub łatwo podatne na naprężenia mechaniczne. Takie właściwości posiadają stopy zawierające nie więcej niż 6% cyny. Ich plastyczność pozwala na tłoczenie, kucie i wytwarzanie falistych materiałów z brązu. To z kutych stopów wytwarzane są druty, taśmy i arkusze z brązu;
- Odlewnia - przeznaczona do odlewania kształtowego. Obrobione mechanicznie części, które mogą pracować w wodzie morskiej, jak również przekładnie i łożyska do łożysk, są wykonane z takich brązów odlewniczych na bazie miedzi i cyny.
Przewodność cieplna stopów brązu
Jeśli mówimy o przewodności cieplnej, to spada wraz z wprowadzeniem dodatków stopowych. Pomimo faktu, że miedź bardzo dobrze przewodzi ciepło, jej stopy z innymi składnikami tracą większy procent tego wskaźnika. Niska przewodność cieplna sprawia, że brąz nie nadaje się do jednostek ciernych, elektrod spawalniczych i innych elementów wymagających szybkiego powrotu i odprowadzania ciepła. Jednakże niskostopowe stopy brązu mają bliską przewodność cieplną do miedzi.
Brązowa produkcja
Proces otrzymywania tego metalu zachodzi w elektrycznych piecach indukcyjnych lub piecach tyglowych, w których miedź jest stopiona z pierwiastkami stopowymi. Topienie odbywa się pod warstwą topnika lub węgla drzewnego. Mieszanina materiału wyjściowego do topienia może być przygotowana zarówno ze świeżych metali, jak iz materiałów pochodzących z recyklingu.
Brązowy proces produkcji:
Pewna część węgla lub topnika jest umieszczana w ogrzewanym piecu;- Miedź jest ładowana do pieca, gdzie jest topiona i podgrzewana do pożądanej temperatury;
- Stopiony materiał odtlenia się miedzią fosforową;
- W odtlenionym stopie dodać składniki stopowe doprowadzone do wysokiej temperatury. Ogniotrwałe dodatki stopowe wprowadzane w postaci ligatur;
- Wszystko miesza się aż do całkowitego rozpuszczenia składników i ogrzewa się do temperatury zgodnie z technologią;
- Przed rozpoczęciem odlewania przeprowadza się ponowną odtlenianie miedzią fosforową w celu usunięcia jej tlenków;
- Otrzymany stop brązu doskonale topi się i wypełnia zbiorniki formujące w postaci wlewków o standardowym i okrągłym kształcie;
- Wlewki są walcowane lub prasowane.
Sfery zastosowania
Ze względu na różne właściwości brąz jest stosowany w inżynierii mechanicznej, przemyśle rakietowym i lotniczym, przemyśle stoczniowym i wielu innych gałęziach przemysłu. Jakość odporności na korozję, odporność na zużycie i niski współczynnik tarcia sprawiły, że jest niezbędnym materiałem dla maszyn i zespołów, które są zaangażowane w ruchome części o wysokim tarciu. Z drugiej strony części z brązu muszą być okresowo aktualizowane. Ze względu na odporność chemiczną, beztlenowe stopy brązu są używane do walcowania pierwiastków chemicznych i wytwarzania zaworów regulacyjnych dla różnych rurociągów .
Niezmienna popularność użycia brązu w produkcji rzeźb ze względu na jego przydatność do odlewania, a także stabilność atmosferyczną, trwałość i wytrzymałość. Ważny jest także czynnik zewnętrznej atrakcyjności rzeźby z brązu - kolor i blask przyciągający oko. Ponadto brąz nadaje produktowi solidność z efektem starożytności. Z tego powodu najbardziej złożone żyrandole, żyrandole i inne elementy dekoracyjne w teatrach i pałacach są wykonane ze stopów brązu.