Классификация и маркировка бронзы

Под бронзой следует понимать металлический сплав, в основе которого лежит медь, а к ней добавляются легирующие компоненты, повышающие твердость готового материала. В виде лигатуры чаще всего применяют олово, хром, свинец, никель, алюминий и другие металлы. Физические свойства бронзового сплава, а также его цвет и твердость будут иметь различные характеристики, которые зависят от процентного состава компонентов лигатуры.

Бронза, имеющая выраженный красный оттенок, состоит из повышенного количества меди, а если у сплава получился сероватый оттенок стали, значит, содержание меди в нем снижено до 30-35%. Бронза является востребованным материалом, который применяется в различных хозяйственных и промышленных сферах.

Бронзовый сплав состоит из меди и лигатуры, которая может быть как в виде металлов, так и неметаллов – от этого состава и зависят марки бронзы. Путем технологических экспериментов и научных исследований найдены оптимальные соотношения между бронзовой основой и ее компонентами. В качестве добавок чаще всего применяются:

• бериллий;
• алюминий;
• цинк;
• олово;
• кремний;
• фосфор;
• железо;
• марганец;
• свинец;
• никель.

По историческим свидетельствам, первый бронзовый материал был создан еще 3000 лет назад и состоял он из меди и олова. В небольших пропорциях олово придает переплавленному веществу твердость, гибкость и облегчает сам процесс плавления. Такие свойства олово проявляет, если его концентрация в материале не превышает 4-4,8%. Если взять олова около 5% и более, готовый сплав потеряет свою гибкость, а при концентрации олова более 20% полученный материал будет хрупким. Если в переплавку к меди добавить бериллий, то на выходе получится твердый материал, обладающий физической и химической повышенной стойкостью.

При сочетании меди с кремнием и цинком у готового материала будет хорошая пластичность, что отлично подойдет для литья изделий. Готовая продукция имеет повышенную износостойкость и не искрит при механической обработке. Кроме того, бронза с лигатурой из кремния и цинка имеет высокий уровень сопротивления температурному сжатию металла.

Сочетая медь с алюминием, можно получить материал, у которого будет высокая плотность, пониженный показатель скольжения, повышенная стойкость к образованию ржавчины и стойкость к химическим агрессивным средам. Такой металл пригоден для резки. Если же к меди добавить фосфор, то в совокупности с некоторыми другими составами лигатуры этот ингредиент позволит снизить кислотные показатели сплава.

Когда к меди добавляются любого вида лигатуры, у нее в значительной мере ухудшается такое свойство, как способность проводить тепло. Чем больше лигатуры в составе сплава, тем хуже у него показатель уровня теплопроводности.

Замечено, что если сплав состоит из меди только на 50%, то материал из него будет белого стального цвета, а чтобы получить черную окраску, концентрацию меди снижают до 35%. С течением времени все медные материалы меняют свою окраску: она темнеет под действием перепадов температур, кислот, солей, щелочей различной концентрации.

В соответствии с тем, сколько компонентов входит в состав бронзового сплава, бронзу условно подразделяют на двухкомпонентную (металл и лигатура, состоящая из 1 компонента) или многокомпонентную. Кроме того, бронзовые материалы делятся на безоловянные и оловянные составы. Безоловянные составы не содержат олова. Их классификация делается с учетом того, какой именно металл вместо олова выполняет функцию лигатуры.

Добавляя к меди олово, можно получить литейный сплав. Но, помимо высокого показателя плавкости, этот состав обладает и хорошей твердостью. Нередко в такой металл добавляют еще цинк, свинец и фосфор. Подобная лигатура наделяет готовый материал стойкостью к коррозии и делает его еще более пригодным для плавильно-литейных работ.

В оловянном сплаве фосфор выступает в роли раскислителя металла, а цинк снижает себестоимость материала из-за своей небольшой цены, причем на характеристики получившегося металла он особого воздействия не оказывает. В целях экономии в оловянные сплавы допускается включать до 10% цинка. Марки бронзы с содержанием олова являются подходящим вариантом для выполнения механических обработок и полировки. Готовые изделия из оловянных марок будут очень износоустойчивыми.

Бронзовый сплав, который содержит в себе до 8% примеси олова, применяют для штамповочных работ, прокатки и ковки. Из такого материала делают проволоку, прутки различной формы, а также листовой прокат. Сплав, где олово занимает до 20% в виде лигатуры, применяется для изготовления литых изделий. В процессе литья такая бронза полностью заполняет форму и обладает при этом незначительной долей усадки. Подобный материал позволяет изготавливать сложные фасонные изделия, а также предметы художественной значимости.

В сплавах бронзы часто применяют алюминий. Лигатура содержит от 6 до 12% такого материала. Бронзовые алюминиевые сплавы могут состоять из одного компонента (алюминия) или же многих добавок, когда в сплаве также присутствуют железо, никель и марганец. Добавление алюминия к бронзе снижает плотность готового материала, поэтому облегченный сплав нашел широкое применение в кораблестроении и авиакосмической промышленности.

К бронзе в пропорции от 3 до 5% может быть добавлен кремний. Готовый сплав превосходит по своим антикоррозийным свойствам оловянные сплавы, а также имеет высокие показатели механической устойчивости и упругости. Кроме того, сплавы с кремнием не намагничиваются и хорошо поддаются электросварке и пайке.

Готовые изделия из меди с кремнием имеют высокие показатели стойкости к агрессивным химическим средам в виде кислот и щелочей, а также к газам. Такой материал применяют для изготовления газопроводных магистралей или сточной системы водопровода.

В различных сферах промышленности востребован бронзовый сплав, содержащий в своем составе марганец: от 4 до 5%. Материал имеет характерные особенности: высокую прочность, гибкость и антикоррозийную устойчивость. Из таких сплавов делают детали для различных механизмов. При содержании марганца в бронзовом сплаве более 1%, твердость материала увеличивается, но снижается вязкость и плавкость вещества.

При добавлении к меди свинцового компонента получается высокопрочный, устойчивый к истиранию сплав. Его применяют при изготовлении подшипников, которые вращаются длительное время, под большим давлением и при больших скоростных режимах. Бронзу со свинцовой лигатурой используют для изготовления деталей аппаратов, работающих в агрессивных химических средах, материал применяют для защиты от радиационного излучения, при изготовлении боеприпасов, стекла, в качестве различных красящих пигментов типографской краски.

Добавление бериллия к меди образует бронзовый сплав, у которого отмечают повышенные характеристики прочности, гибкости и текучести. Кроме того, материал обладает хорошей электропроводностью и является проводником тепла. Сплав устойчив к коррозии, из него выпускаются изделия в виде пружин и сложных механизмов, материал применяют в электротехнике при изготовлении оптоволоконной продукции и микросхем.

Бронзовый сплав с бериллием позволяет выполнять из него мельчайшие детали, которые могут быть использованы в приборостроении, компьютерной и телефонной технике, мультимедийных устройствах и так далее. Норма содержания бериллия в сплаве колеблется в пределах 0,7-2,5%.

С целью отличия сплавов из бронзы друг от друга была введена определенная их маркировка. А также существуют специальные таблицы технического назначения, по которым технолог может определить, какой именно марки бронзу ему применять для выполнения той или иной задачи, уточнить табличные данные о составе сплава, его физико-химических свойствах и возможностях применения.

Друг от друга существующие марки бронзы отличаются составом лигатуры в процентном соотношении к меди. Маркировка бронзовых сплавов имеет буквенное и цифровое обозначение. Например, расшифровка такой марки может означать, что буквы в названии будут соответствовать химическим элементам, а цифры сообщат о долях процентного содержания лигатуры. По ГОСТу, цифровые данные не содержат указаний о содержании в сплаве меди, поскольку понятно, что она является основным компонентом.

Бронзовый сплав маркируется аббревиатурой Бр. Далее идет буква, указывающая основной компонент лигатуры, а затем и остальные составляющие части. Что касается цифр, то они расположены в порядке их убывания, указывая на процентное соотношение лигатурных компонентов. Например, бронза марки БрАЖН 10-4-5 – это сплав из меди с алюминием, железом и никелем. Причем алюминия в составе сплава находится 10%, железа – 4%, никеля – 5%. Всю остальную часть занимает медь.

Когда марка бронзового сплава неизвестна, материал подлежит химическому и физическому анализу. Точные данные нужны для работников, которым требуется определить вес заготовки через удельный вес сплава. На каждом сталеплавильном производстве имеется своя техническая лаборатория, которая и помогает решить задачи подобного рода.

Бронза - что за металл и где используется - смотрите в видео ниже.