Bronza je sastav legure. Hemijski sastav bronze

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Mnogi ljudi znaju za bronzu samo da se od nje lijevaju skulpture i spomenici. Zapravo, ovaj metal je nezasluženo lišen popularne pažnje. Uostalom, nije uzalud u povijesti čovječanstva postojalo čak i bronzano doba - čitava era tokom koje je legura zauzimala dominantan položaj. To je jedan od rijetkih materijala koji se koriste u industriji i umjetnosti. Kvalitete koje posjeduje legura bakra i kalaja jednostavno su neophodne u mnogim industrijama. Koristi se u proizvodnji alata, u mašinstvu, livenju crkvenih zvona i tako dalje. Istovremeno, danas postoji veliki broj vrsta metala, od kojih svaki ima određena, unaprijed modelirana svojstva.

Upotreba bronze u prošlosti

Prvi spomen legure bakra i kalaja datira iz 4. milenijuma pre nove ere. Ovaj tehnološki probojistoričari smatraju, omogućio civilizaciji Mesopotamije da zauzme vodeću poziciju u to vrijeme. Arheološka iskopavanja obavljena u južnom Iranu svjedoče o širokoj upotrebi bronce za izradu vrhova strijela, bodeža, kopalja, sjekira i mačeva. Među nalazima su čak i predmeti iz enterijera, poput nameštaja i ogledala, kao i vrčevi, amfore, vaze i tanjiri. Ista legura korišćena je za kovanje drevnog novca i izradu nakita.

Bronza u srednjem vijeku počinje da se aktivno koristi u Evropi. Od njega se prave tako masivni predmeti kao što su topovi i crkvene kupole. U kasnijem periodu, razvojem mašinstva, tako svestrani metal takođe nije prošao nezapaženo. Bio je cijenjen uglavnom zbog svojih svojstava protiv trenja i korozije. Istovremeno, treba napomenuti da je ranije korišteni materijal bio nešto drugačiji od onog koji je bronca danas. Sastav legure sadržavao je mnogo manjih nečistoća, što je značajno narušilo njen kvalitet.

Hemijski sastav moderne bronze

Danas, u nauci o materijalima, bronza je legura dva metala: bakra i kalaja, koji se mogu koristiti u različitim proporcijama. Da bi se metalu dali željeni kvaliteti, ovom paru se mogu dodati cink, fosfor, magnezij, olovo i silicijum. Prisustvo nasumičnih nečistoća uz pomoć modernih tehnologija je praktično svedeno na nulu.

U većini slučajeva, omjer bakra i kalaja u proporcijama od 85 do 15 posto se smatra prihvatljivim. smanjenje udjeladruga komponenta ispod naznačene oznake izaziva niz problema, od kojih je glavni likvacija. Ovaj izraz koriste metalurzi za označavanje procesa raslojavanja legure i njenog neravnomjernog očvršćavanja.

Uticaj boje legure na njen kvalitet

Informisani ljudi mogu naučiti mnogo o materijalu samo gledajući boju koju ima bronca. Sastav direktno utiče na ovaj parametar. Kao što možete pretpostaviti, bakar daje leguri crvenu nijansu. Stoga će smanjenje njegovog procenta u korist ostalih komponenti značiti postepeni prijelaz boje u tamnije tonove.

Sa uobičajenim balansom komponenti (85% bakra), bronza baca žutu boju. Ovo je najčešća sorta koja se može naći. Bijela legura se dobija nakon podešavanja omjera na omjer 50:50. Ali da bi bronza postala siva, potrebno je smanjiti količinu bakra na 35%.

Što se tiče promene praktičnih karakteristika legure pri eksperimentisanju sa njenim sastavom, situacija je sledeća. Duktilnost materijala direktno će ovisiti o sadržaju kalaja u njemu. Što je manja, bronza će biti savitljivija, ali ova izjava je tačna samo do određene granice. Dakle, kada se dostigne oznaka od 50%, legura ponovo postaje meka.

Bronza u umjetnosti

Snažan i izdržljiv materijal, iako ima prilično nisku tačku topljenja i dobru duktilnost, nije mogao a da ne zainteresuje kreativne ljude, posebno vajare. Već u V-IV vijeku prije nove ere u Grčkoj je razrađeno do najsitnijih detaljatehnologija izrade bronzanih statua, koja je i danas aktuelna.

Sastoji se u tome što se kip od vatrootpornog materijala u početku zamjenjuje voskom, koji se uništava direktno tokom livenja. Da biste to učinili, prema crtežu, prvo se mora napraviti gipsani model, a zatim kalup za lijevanje. Sadržaj voska se jednostavno topi kada je izložen temperaturi, a njegovo mjesto zauzima bronza koja se hladi i stvrdnjava. Nakon toga, ostaje samo da se obradi i dovede do savršenstva.

Artiljerijski metal

Za proizvodnju topova, a kasnije i druge vojne opreme, oduvijek se koristila bronza. Sastav legure koja se koristi u ove svrhe po pravilu sadrži 90% bakra i samo 10% kositra.

To je zbog činjenice da materijal za alat mora biti vrlo čvrst i imati visoku otpornost na kidanje. Marka bronze BrAZhMts10-3-1.5 posjeduje takve kvalitete. Pored glavnih komponenti, sadrži 1-2% mangana, koji poboljšava karakteristike protiv trenja i temperature.

Izrada crkvenog zvona

Zvona zvona mora biti melodična, a njen zvuk mora zadovoljiti uho na velikoj udaljenosti. Čudno, ali bronza ima takve muzičke talente. Za poboljšanje zvuka zvona, napravljeno je od legure sa visokim sadržajem kalaja (od 20 do 22%). Ponekad se tome doda i nešto srebra. Marke bronze, koje se koriste u proizvodnji zvona i drugih udaraljki,potpuno su neprikladni za praktičnu upotrebu u drugim industrijama. To je zbog činjenice da takva legura ima fino zrnastu strukturu i povećanu krhkost.

fosfor i aluminijumska bronza

Prvu leguru koja se sastoji od 90% bakra, 9% kalaja i 1% fosfora koristio je Künzel 1871. Nazvana je fosforna bronca, a materijal je svoju primenu našao uglavnom u mašinstvu. Od njega se izlivaju razni dijelovi strojeva koji su podložni povećanom trenju. Fosfor je neophodan za povećanje elastičnosti i poboljšanje antikorozivnih svojstava. Glavna prednost ovog metala je da savršeno ispunjava sve udubine tokom livenja.

Aluminijumska bronza, čiji sastav karakteriše visok sadržaj bakra (do 95%), po izgledu je veoma slična zlatu. Osim ljepote, ima niz drugih neospornih prednosti. Na primjer, dodavanje 5% aluminija omogućava leguri da izdrži dugotrajno izlaganje agresivnim sredinama kao što je visoka kiselost.

Kao materijal za izradu raznih mašinskih delova, ovaj metal je skoro univerzalno zamenio fosfornu bronzu u fabrikama papira i proizvodnji baruta zbog svoje veće otpornosti na kidanje.

Silicijum i mangan bronza

Silicij je dodat leguri radi povećanja električne provodljivosti. Ovaj kvalitet se koristi u proizvodnji telefonskih žica. Referentni sastav silicijum bronze je sledeći: 97,12% bakra, 1,14% kalaja, 0,05% silicijuma.

Najtežeproizvodni proces ima leguru koja sadrži mangan. Cijela procedura se odvija u nekoliko faza. Prvo se rastopljenom bakru dodaje feromangan. Zatim se, održavajući navedeni temperaturni režim, dodaje kalaj, a po potrebi i cink. Engleska firma Bronce Company proizvodi nekoliko razreda manganske bronce sa različitim viskozitetima i tvrdoćom. Takva se legura može koristiti u gotovo svim industrijama.