Какого цвета бронза металл

Обновлено: 04.10.2024

К настоящему времени разработано множество сплавов металлов, обладающих различными свойствами, для разных сфер применения. Первым из них стала бронза. Сплав, его производство, применение и особенности рассмотрены далее.

Варианты состава

Данный материал представляет собой смесь меди с легирующими элементами, в качестве которых применяют неметаллы и металлы. При этом цинк и никель не должны являться основными среди них.

Путем варьирования соотношений между компонентами изменяют свойства бронзы. В соответствии с этим существует несколько ее разновидностей, выделяемых на основе легирующих добавок. В их качестве используют:

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

Первой была разработана бронза оловянная (в начале 3 тысячелетия до н. э.). В небольшом количестве данный элемент придает твердость, легкоплавкость, упругость. При повышении его концентрации до 5% снижается пластичность, а при 20% бронза обретает хрупкость. Путем доведения олова до максимальной доли в 33% сплаву придает серебристо-белую окраску.

Материал с бериллием отличается наибольшими упругостью (закаленный) и твердостью, а также химической устойчивостью. Он подходит для обработки путем резания и сварки.

Внешний вид бронзы

Цинк и кремний повышают текучесть, что актуально для литья, а также придают поверхности устойчивость к истиранию. Кремниево-цинковая бронза характеризуется отсутствием искр при механическом воздействии и хорошим сопротивлением сжатию.

Свинец улучшает устойчивость к коррозии, антифрикционные свойства, прочность, тугоплавкость.

Алюминий повышает плотность, антифрикционные свойства, устойчивость к коррозии и химическому воздействию. Бронза такого состава подходит для резки.

Фосфор используется в совокупности с некоторыми прочими добавками с целью раскисления сплава. Его наличие отражается в названии при содержании более 1% (оловянно-фосфористая бронза).

Введение любых легирующих добавок понижает теплопроводность. Следовательно, чем их меньше, тем сплав по данному показателю ближе к меди, а наиболее легированные бронзы имеют худшую теплопроводность.

Что касается меди, ее содержание определяет не только технологические и эксплуатационные параметры, но и цвет, который имеет бронза. Красная окраска свидетельствует о концентрации меди более 90%. При содержании ее около 85% (наиболее часто встречается) бронза имеет золотистый цвет. Если сплав состоит из меди наполовину, белым цветом он напоминает серебро. Для получения серой и черной окраски нужно сократить процент меди до 35. Такой цвет материала тоже встречается нередко, однако нужно учитывать, что данный сплав может приобрести темную окраску с течением времени в результате воздействия различных факторов (температуры, воды и т. д.). К тому же технологии, позволяющие добавлять в бронзу придающие ей насыщенный черный цвет легирующие элементы, стали применять относительно недавно, а изделия из рассматриваемого сплава такой окраски обширно распространены издавна.

Таким образом, в зависимости от числа элементов данные материалы подразделяют на двух- (один легирующих компонент) и многокомпонентные. Их доля составляет от 2,5%.

Кроме того, существует классификация бронзы, основанная на внутренней структуре, а именно количестве фаз в твердом растворе. Она подразумевает ее разделение на одно- и двухфазные варианты.

Наконец, ввиду обширной распространенности оловянного типа сплав подразделяют на оловянные и безоловянные бронзы.

Производство

Исходным сырьем для бронзы служат чистые металлы либо сплавы, в том числе бронзовые отходы. Второй вариант более обширно распространен, прежде всего, ввиду меньшей стоимости. В качестве флюса, предотвращающего чрезмерно интенсивное окисление расплава металла, применяют древесный уголь. Из всех исходных материалов составляют шихту, рассчитывая ее состав на основе целевых параметров и используемой технологии производства.

Процесс плавки осуществляют в определенной последовательности:

в предварительно разогретую до необходимой температуры печь (обычно используют электродуговые и электрические устройства ввиду их высокой эффективности) помещают тигель с шихтой;
после полного прогрева и расплавления металла в его состав включают служащую катализатором фосфористую медь;
после выдержки добавляют связующие и легирующие компоненты бронзы, перемешивая;
с целью удаления газовых примесей осуществляют дегазацию путем продувки азотом или аргоном;
для снижения интенсивности окисления перед разливкой снова добавляют фосфористую медь.

На протяжении всего процесса необходим контроль температурного режима и количества добавляемых в расплав компонентов.

Свойства

Характеристики рассматриваемого материала определяются двумя факторами: составом и структурой.

Как было отмечено, химический состав бронзы разрабатывают с целью придания ей требуемых параметров. Одними из основных среди них являются пластичность бронзы, твердость и прочность. Варьировать первые две характеристики позволяет изменение концентрации олова. Так, его доля в составе бронзы связана прямой зависимостью с твердостью и обратной с пластичностью.

Наибольшее влияние на твердость и прочность оказывает концентрация бериллия. Некоторые содержащие его марки бронзы превосходят по второму параметру стали. Для придания пластичности бериллиевый сплав подвергают закалке. При этом основное значение имеют не количественные показатели содержания веществ, а выраженность создаваемых ими свойств. То есть, при одинаковом количестве двух различных элементов, один из них может изменять характеристики материала в значительно большей степени, чем другой.

Что касается структуры, она определяет вмещающую способность материала по отношению к элементам. Это можно рассмотреть на примере олова. Так, однофазная структура содержит до 6 — 8% данного элемента. При превышении его количеством предела растворимости, составляющего 15%, формируется вторая фаза твердого раствора. Это влияет на баланс твердости и эластичности. Так, однофазные варианты более эластичны, в то время как двухфазная бронза тверже, но хрупкая. Это определяет дальнейшую обработку: материалы первого типа подходят для ковки, а двухфазные сплавы — для литья.

Далее в качестве примера рассмотрены основные характеристики литьевой оловянной бронзы. Ее плотность определяется содержанием олова и при его доле 8 — 4% составляет 8,6 — 9,1 кг/см 3 . Температура плавления равна в зависимости от состава 880 — 1060°С. Теплопроводность данного материала — 0,098 — 0,2 кал/(см*с*С). Это небольшое значение. Электропроводность составляет 0,087 — 0,176 мкОм*м, что также немного. Интенсивность коррозии в морской воде равна 0,04 мм/год, на воздухе — 0,002 мм/год. То есть такая бронза обладает высокой устойчивостью к ней.

Обработка

Существует еще одна классификация бронзы, основанная на технологии обработки, применяемой при производстве из нее каких-либо изделий. В соответствии с этим выделяют два типа сплавов:

Литейные бронзы служат для создания отливок сложной конфигурации (деталей различных устройств и т. д.), так как деформируются только в расплавленном состоянии, в то время как деформируемую бронзу обрабатывают способами ковки, прокатывания, резания, производя металлопрокат в виде проволоки, ленты, труб, плит, втулок, прутков. Кроме того, бронза подходит для пайки и сварки.

Дополнительная обработка

Для декоративного эффекта и в защитных целях возможно нанесение на поверхность бронзовых изделий лака, хрома, позолоты, никеля.

Кроме того, для рассматриваемого материала существует специфический способ обработки поверхности, называемый искусственным патинированием. Он основан на процессе естественного старения бронзы, состоящем в формировании пленки зелено-белого цвета карбонатного либо оксидного состава, называемой патиной, в результате воздействия воздуха и содержащихся в нем компонентов. Искусственное создание такого покрытия носит декоративный (придание винтажности) и защитный смысл.

Данную процедуру осуществляют путем нагрева после нанесения на поверхность серного состава. Существует и обратная технология, то есть удаление патины со старых бронзовых изделий.

Достоинства и недостатки

Бронза обладает множеством положительных качеств. Среди них:

разнообразие свойств и, следовательно, сфер применения;
возможность создания вариантов для различных способов обработки (литья либо деформирования) в зависимости от потребностей;
небольшая усадка (0,5 — 1,5%);
возможность многократной обработки без потери свойств, то есть бронзу можно перерабатывать;
высокие показатели устойчивости к химическому воздействию среды (воды, воздуха, кислот);
большая упругость многих вариантов.

Основным недостатком является высокая стоимость некоторых марок, например, оловянной бронзы. Виды другого состава, такие как алюминиевый сплав, значительно дешевле. Таким образом, стоимость рассматриваемых материалов в значительной степени определяется входящими в их состав легирующими элементами.

Применение

Оловянный материал с 2% олова подходит для ковки при нормальной температуре ввиду высокой пластичности. Варианты с его концентрацией 15% характеризуются твердостью и прочностью. Такая бронза имела обширную область применения в древности. Предметы из нее были обнаружены при археологических раскопках. Она служила для производства посуды, оружия, денег, статуй, зеркал, украшений. Однако наиболее известно применение бронзы данного состава для изготовления колоколов, в связи с чем оловянную бронзу до сих пор называют колокольной.

Колокол из бронзы

Закаленную бронзу, содержащую бериллий применяют для производства пружин, мембран и рессор.

Для изготовления изделий, эксплуатирующихся в особо неблагоприятных условиях (высокой влажности, химически активных средах и т. д.), используют бронзу, обогащенную алюминием. Она обладает высокими коррозионной стойкостью и прочностью.

В качестве материала для подвергающихся фрикционным и ударным нагрузкам деталей (подшипников и т. д.) подходит свинцовая бронза.

Сплав, содержащий цинк и кремний, применяют для производства предметов методом литья ввиду его текучести. К тому же такой материал отличается отсутствием искр при механическом воздействии.

Алюминиево-никелевая бронза особо актуальна для деталей, постоянно находящихся в соленой воде, ввиду высокой коррозионной устойчивости. Это относительно новый материал, который применяют для производства элементов шельфовых нефтяных платформ.

Декоративное изделие из бронзы Детали из бронзы

Кроме того, большинство марок бронзы отличается отсутствием магнитности и малой усадкой. Ввиду этого они подходят для производства электротехнических изделий, а также декоративных предметов.

Также многие варианты сплава имеют низкую теплопроводность, вследствие чего их применяют для производства ванн, умывальников, сантехнических деталей.

Наконец, большая часть бронзовых сплавов характеризуется плохой электропроводностью. Одним из исключений является серебряный сплав, близкий по данному параметру к меди.

Помимо названных сфер, бронзу используют в машино-, судо-, авиастроении, для изготовления агрегатов подвижных узлов благодаря износостойкости, химических приборов и трубопроводов ввиду химической устойчивости.

Маркировка

В настоящее время встречается множество марок бронзы. Они отличаются составом, определяющим параметры и сферу применения. Для удобства на основе этого была создана система маркировки, включающая буквенные и цифровые символы. Так, легирующие добавки обозначают буквами, первыми в названии представляющих их химических элементов. Цифры означают содержание компонентов сплава в долях процента. При этом данные обозначения не содержат данных о количестве меди. Данное значение высчитывают как разность между общим составом бронзы и количеством легирующих добавок.

Маркировка бронзы позволяет легко определить требуемую для конкретной задачи марку. Для этого достаточно воспользоваться специальными таблицами. Они содержат данные о составе, параметрах сплава и сферах его применения.

Бронза: состав, свойства, сфера применения

Бронза – сплав меди с другим веществом (в большинстве случаев это олово). Также благородный металл может состоять из многокомпонентной комбинации с применением алюминия, кремния, бериллия, свинца.

Что такое бронза

Бронза – это сплав меди, в котором основным легирующим компонентом выступают как металлы, так и не металлы. Непосредственные характеристики полученных сплавов определяются их соотношением и фазовым составом расплавов.

Чаще всего за основу берут олово. Реже, но встречаются, сплавы с добавлением алюминия, кремния, бериллия, свинца. Но фактически во всех вариациях сплавов используют незначительное количество фосфора и цинка.

Полезно! Состав и свойства бронзы определяются межгосударственными стандартами. ГОСТ 613-79 «Бронзы оловянные литейные» и ГОСТ 18175-78 «Бронзы безоловянные, обрабатываемые давлением».

Немного истории

Самая древняя находка изделий из бронзы была обнаружена неподалёку от реки Топлица в южной части современной Сербии. Датируется она V в. до н.э. В нашей стране обнаружение самого старого бронзового артефакта произошло в 1897 г. и относится к так называемой Майкопской культуре, существовавшей в IV в. до н.э. Изделия преимущественно представлены в виде сплава из бронзы и мышьяка. Постепенно о существовании мягкого эластичного металла узнали на Ближнем Востоке, в Египте.

Вышеупомянутая мышьяковая бронза считается первым видом этого металла. Однако сплав имел широкий перечень недостатков, связанных с вредным для здоровья процессом изготовления и сравнительно высокой стоимостью, которая объяснялась дороговизной мышьяка. Это стало причиной её постепенного вытеснения с мирового рынка и использованием более экологичного и дешевого состава – оловянной бронзы (это сплав олова и меди).

Если на этапе появления металл применялся для изготовления хозяйственных и рабочих предметов, то к V в. н. э. в Древней Греции её стали применять для отливки скульптур. Позже сплав превратился в основной источник денежной индустрии – из него отливали монеты.

Лишь в средних веках бронзу стали использовать в производстве предметов вооружения, церковных колоколов.

Отличие видов, классификация

Деление на виды осуществляется исходя из конкретных компонентов состава. Например, изготовленная с использованием олова с меньшим процентным соотношением свинца либо фосфора способствует эффективному легированию. Благодаря этому усиливается прочность и твёрдость сплава. Он лучше переносит плавку, хорошо держит заданную форму. Поверхность отлично поддаётся шлифованию, усиливаются рабочие и визуальные показатели.

Однако, сплав бронзы, это не только концентрация меди и олова. Существуют виды, состав которых построен по новой формуле, кардинально отличающейся от вышеупомянутой. Эта группа сплавов получила название безоловянная бронза. По техническим и эксплуатационным характеристикам, они ничем не уступают оловянной, а по некоторым показателям, даже превосходят её.

Также деление осуществляется по технологическому параметру. По этому признаку бронза может быть деформируемой и литейной.

Деформируемая – используется для механической обработки. Отлично шлифуется, куётся, режется. Процент олова в составе не превышает 5 единиц, что способствует нужной пластичности. Используется для изготовления листового металла, проволоки, прутьев, лент – изделий, применяющихся в строительстве.
Литейная – применяется для изготовления литейных изделий. Преимущественно служит для производства литых изделий: шестерни, вкладыши подшипников, трубопроводная арматура.

Оловянная

Оловянная бронза – это сплав с преобладающим количеством меди, смешанной с оловом. Исторически доказано, что данный состав является одним из первых, освоенных человеком разумным. Ей свойственна большая (при сравнении с обычной медью) твёрдость, прочность, лучше и легче плавится.

Недостатком бронзы является то, что она практически не видоизменяется при воздействии давления. Это условие не позволяет использовать её в других популярных видах металлообработки: ковке, штамповке, прокатке, резке, заточке.

Такая особенность относит её к непосредственно группе литейных металлов. Кроме того, по этим характеристикам она нисколько не уступает другим. Например, бронза имеет минимальный процент усадки (1%), для латуни и чугуна этот показатель равен 1,5%, сталь показывает ещё большее значение – 2%.

Исходя из этих критериев, вне зависимости от склонности к ликвации и сравнительно невысокой текучести, бронза востребована в получении сложноформовых отливок, в том числе и относящихся к художественному литью.

Полезно! Ликвация – неоднородный состав химических элементов, возникающий в результате преобразования последних в кристаллы с определённой структурой (кристаллизации).

Безоловянная

Под понятием «бронза» могут подразумеваться иные медные сплавы, в которых не содержится олово. Это латунь, константан и алюминиевая бронза. Последняя лидирует по показателю механических качеств, более устойчива к химическим воздействиям.

Полезно! При добавлении кремния в медь, образуется сплав, обладающий отличной текучестью.

Лучшие показатели упругости свойственны бериллиевой бронзе. Также этот сплав отличается высокой твёрдостью. Он хорошо подвергается обработке (резке), часто используется для изготовления пружин, мембран, пружинящих контактов.

Свойства металла

В отличие от латуни бронза устойчивее переносит коррозию и любые механические воздействия, имеет лучшие антифрикционные свойства (показатель низкого коэффициента трения материалов). Она менее подвержена разрушению при длительном контакте с кислородом, солёной водой, углекислым газом, органическими кислотами. Большая часть разновидностей бронзовых сплавов подлежит варке и пайке посредством мягкого или твёрдого припоя.

Цвет металла определяется от количества и наименования добавленных компонентов. Варьируется он в диапазоне от белого, до красного. Физические свойства бронзы определяются в зависимости от легирующих элементов:

Показатель прочности определяется в зависимости от присутствия олова, никеля, алюминия и кремния.
Увеличение антифрикционных свойств происходит за счёт за счёт добавления свинца или фосфора.
Рост температуры рекристаллизации осуществляется за счёт снижения размера зёрен сплава. Отражается это при добавлении никеля и железа.
Стойкость к высоким температурам сказывается при внесении частиц кремния или марганца. Кроме того, увеличение жаропрочности происходит при добавлении хрома, циркония и бериллия, которые также сказываются на понижении коэффициента электропроводности.

Область применения

Вышеупомянутые свойства бронзы отражаются на том, что она становится достаточно популярной. Сплав применяется во многих отраслях: машиностроении, металлургии, электротехнике, химической промышленности, быту. В качестве более пристального раскрытия темы можно привести детальные примеры.

Промышленность

Как уже упоминалось, из-за низкой способности к усадке, оловянная бронза широко используется для изготовления пружин, подшипников, прижимных контактов.

Алюминиевая бронза дешевле, чем оловянная, но именно первый сплав имеет отличные антикоррозийные качества. Это делает его востребованным в изготовлении аппаратуры химического назначения и той, что часто контактирует с солёной морской водой.

Сплавы, имеющие высокую пластичность и упругость используются в производстве автомобильных прокладок, составляющих измерительных приборов, шестерен.

Материалы, невосприимчивые к возникновению коррозии и имеющие хорошую электропроводность, успешно применяют в электротехнической отрасли. К примеру, из бериллиевой бронзы изготавливают детали, пружинные контакты и интегральные схемы для мобильных телефонов, смартфонов и других гаджетов. По этой же причине металл используют в производстве фитинга для монтажа трубопроводов: краны, клапаны, тройники, переходники.

Бытовое назначение

Долговечность, твёрдость, прочность, стойкость к неблагоприятным условиям и воздействиям окружающей среды делают бронзу востребованной для изготовления уличных декоративных элементов. Встретить изделия из сплава можно практически на любой улице: фонари, скамейки, беседки, скульптуры и статуи.

За счёт оригинального желтоватого или красноватого оттенка, бронза считается высоко эстетическим композитом. Эта характеристика объясняет её популярность при изготовлении статуэток, мелких предметов интерьера и уличного декора.

Алюминиевой бронзе свойственен оттенок золотого. По этому признаку сплав используется для производства украшений: серёжек, колец, кулонов.

Популяризация бронзовой кухонной посуды наблюдалась ещё в начале Бронзового века, присутствует эта традиция и сегодня.

Процесс изготовления бронзы

Как уже упоминалось, бронза – это многокомпонентный сплав меди с другими элементами. В роли шихты для её производства применяют чистые металлы или уже скомбинированные сплавы, имеющие вид чушки. Последний способ более популярен и служит основным методом для приготовления литьевого сплава. Осуществляется он в 4 приёма:

Загрузка готового сырья. Процесс выполняется размещением чушек в графитно-шамотные или графитно-карборудные тигли. Перед использованием формы предварительно прокаливаются и просушиваются.
Приготовление расплава. На первом этапе плавится медь. Загружается она всем объёмом или небольшими партиями. Позже вносится фосфористая медь, что становится причиной образования жидкого фосфата, который удаляется. Только после очистки добавляются иные составляющие, которые предусмотрены рецептурой.
Перегрев. Содержимое тиглей нагревается до 1 150-1 200°С. На этом этапе оловянная бронза выплавляется с помощью древесного угля или угля с добавлением солей. При обнаружении кремния, магния или алюминия (выступающих в данном случае в роли шлака), вносятся жидкие солевые флюсы.
Дегазация. Здесь происходит очистка внутренней структуры от содержащегося в ней газа. В большинстве случаев это водород.

Важно! На заключительном этапе выполняется цикл модифицирования для увеличения качественных свойств полученного сплава. Конкретный метод определяется в зависимости от конечного состава бронзы.

Заключение

История открытия бронзы тянется из глубины веков. На протяжении нескольких тысячелетий человек изготавливал их этого сплава приспособления, облегчающие его жизнь. Сегодня она не менее популярна, чем в прошлом тысячелетии и, благодаря своим удивительным свойствам, применяется практически повсеместно.

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.

Особенности

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.

Изделия из такого металлического сплава можно резать или сваривать при помощи любого вида сварки.

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.

Если же к меди добавить свинец, то получится металл, обладающий противокоррозионными качествами, устойчивый к скольжению и трению, прочный и плохо поддающийся плавлению.

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.

Что касается внешнего вида бронзового сплава, то при содержании в нем до 90% меди металл будет иметь красный оттенок, а при содержании меди до 85% материал получится с желтым оттенком.

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.

Основная классификация сплавов

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.

Оловянные

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.

Кроме того, оловянистую бронзу применяют для изготовления узлов и механизмов, которые будут работать в морской воде.

Алюминиевые

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.

Материал с добавлением алюминия имеет большую прочность при трении, поэтому сплав также используют для изготовления деталей для станков, узлов теплооборудования, автодорожных машин.

Кремнистые

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.

Кремнистая бронза может быть дополнительно легирована марганцем.

Марганцевые

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.

Кроме того, сплавы с марганцем плохо поддаются сварке.

Свинцовые

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.

Бериллиевые

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%.

После специальной термической обработки сплав закаляется, что придает ему свойства повышенной твердости.

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.

А вот все нормы лигатуры должны соответствовать установленным государственным стандартам.

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.

Как отличить бронзу от латуни в домашних условиях?

Часто при приобретении старинных украшений, посуды, статуэток из медных сплавов возникает необходимость идентификации металла, из которого они сделаны. Особенно это важно для людей, занимающихся литьем и переплавкой высокохудожественных изделий и украшений. Но как отличить бронзу от латуни в домашних условиях, если нет возможности провести экспертизу в лаборатории.

Общие характеристики металлов

Латунь и бронза – это два внешне похожих сплава на основе меди, из которых изготавливается множество декоративных и технических изделий. Оба металла имеют невысокую температуру плавления, что позволяет своими руками выполнять из них разные изделия. Несмотря на сходство, они имеют совершенно разные химический состав, цвет и физические свойства. Однако обычному человеку, не занятому в металлургии, идентифицировать их довольно сложно.

Латунь

В ее основе используется цинк, иногда с добавлением других элементов (никель, олово, марганец, свинец, железо, висмут и другие). Металл был известен еще задолго до нашей эры. Благодаря цвету, напоминающему золото, из латуни чеканились древнеримские монеты, различные предметы обихода и ювелирные украшения. В современном мире сплав чаще всего используется для получения биметалла стали-латуни, из которого изготавливаются художественные изделия, декоративная фурнитура.

Часто этот сплав используют для имитации золота. Сейчас из него делают школьные золотые медали, покрытые напылением из настоящего золота.

Бронза

Это медный сплав, где главным элементом является олово или другие химические элементы (никель, алюминий, кремний и тому подобные). Но качественная бронза получается только в сочетании с оловом. Появился металл в быту человека еще в начале бронзового века. Самые древние изделия из него датируются 5 тысячелетием до нашей эры. Классический вариант применения его в недалеком прошлом – это литье колоколов и пушек.

В расплавленном состоянии металл обладает хорошей текучестью, что позволяет отливать из него любые, даже самые сложные формы. Благодаря высокой устойчивости к механическим истираниям, стойкости к коррозии материал применяется в машиностроении, ракетной технике, авиации, судостроении. А благодаря тому, что сплав не подвергается негативному воздействию атмосферных явлений, используется для литья скульптур, памятников, декоративных элементов экстерьера.

Критерии сравнения

Несмотря на то что в металлургии есть четкие критерии различия этих двух сплавов, в реальной жизни неосведомленный человек едва ли их с точностью идентифицирует.

Состав

Явные различия между металлами можно проследить, только если сплавы не содержат примесей. Однако сейчас существует большое количество их разновидностей, что затрудняет идентификацию. Латунь обозначается буквой «Л», последующие символы в маркировке означают присутствие главных элементов и среднее содержание меди в процентах. К примеру, Л70 означает 70% содержание Cu, а ЛАЖ60-1-1 состоит из 60% меди, 1% – алюминия и 1% – железа.

В латунном сплаве медь сочетается с цинком, который придает металлу пластичность и низкую степень износостойкости. Это основной добавочный элемент, но латунь бывает двух- и многокомпонентной. Различаются разные ее виды.

Деформируемые сплавы. Применяются в выпуске деталей машин, труб, пружин.
Литейные. Из них делаются подшипники, штуцеры, приборы, предназначенные для работы в условиях повышенной температуры и агрессивной среды.
Ювелирная латунь. Применяется для выполнения украшений, медалей, элементов декора, художественных изделий.

В бронзе медь легируется оловом, что делает металл крепче, прочнее и долговечнее. Но иногда вместо него выступают алюминий, бериллий или магний. Существуют также несколько видов бронзы.

Оловянная бронза, по-другому «колокольная». Основной легирующий элемент олово. Сплав обладает хорошей устойчивостью к коррозии и высокими антифрикционными свойствами.
Безоловянные сплавы. В них применяются другие составляющие (алюминий, свинец, бериллий, кремний и подобные). Эти сплавы намного мягче и пластичнее. Цвет материала зависит от содержащихся в нем компонентов. Например, алюминиевая бронза имеет характерный золотисто-желтый цвет, из-за чего она долгое время использовалась как заменитель золота для производства монет и бижутерии.

Самый известный из безоловянных сплавов – константан. Этот термостабильный металл с высоким удельным сопротивлением имеет в составе медь (около 59%) с добавлением никеля (39-41%) и марганца (1-2%).

Кстати, в маркировках бронзовых сплавов не указывается процентное содержание меди, оно вычисляется. Например, БрА9Ж3Л содержит алюминий – 9% и железо – 3%. Буквы «Бр» означают бронза, а «Л» – литейная.

Внешний вид

Латунь благодаря высокому содержанию цинка по цвету похожа на настоящее золото. Однако оттенок напрямую зависит от процентного содержания того или иного химического элемента. Поэтому спектр красок может варьироваться от розово-красного оттенка до золотисто-желтого. Как правило, латунь выглядит как металл желто-золотистого цвета.

Бронзовый сплав отличается серебристо-белым тоном, если в его составе присутствует более 35% олова. Если же его содержание достигает 40%, то цвет металла ближе к белому, напоминающему сталь. Изделия из такой бронзы имеют серебристый цвет с легким золотистым оттенком. Если же в составе наблюдается большая доля меди (более 85%), то цвет этого металла ближе к красному или темно-коричневому.

Вес и прочность

Латунь – более хрупкий и менее прочный материал, склонный к быстрому износу. Он не применяется там, где нужна высокая устойчивость к истиранию. Из-за небольшой плотности цинка латунь намного легче бронзы. Бронза – это износостойкий и долговечный материал. Благодаря пластичности это любимый литейный сплав скульпторов. Он намного тверже и прочнее латуни. Например, металл с 27% содержанием олова получается максимально твердым, тяжелым и хрупким. То есть твердость бронзы зависит от процентного содержания в нем олова. Но это утверждение не может касаться безоловянных сплавов.

Более точно удельный вес можно вычислить, умножив плотность металла на объем заготовки.

Свойства

Латунь нуждается в улучшении качеств, поэтому в сплав вводятся разные дополнительные компоненты. Благодаря такому легированию литейный латунный сплав отличается стойкостью к коррозии, низким коэффициентом трения, повышенной жидкотекучестью, небольшой склонностью к ликвации, отличными технологическими и механическими качествами.

Бронза имеет высокие прочностные свойства, обладает низким коэффициентом трения. Из-за отличной устойчивости к негативному воздействию агрессивной среды металл широко применяется в судостроении и мореходстве. Медный сплав отличается обширной сферой применения – от декоративных элементов интерьера до деталей ответственного назначения.

Стоимость

Изделия из латуни характеризуются невысокой стоимостью. Особенно это важно знать при сдаче металлолома в пункты приема сырья. Однако цена не является определяющим критерием, так как она зависит от концентрации меди. Чем ее больше, тем металл дороже. А для бронзы определяющим фактором является еще и содержание олова. Например, оловянная бронза ценится выше, чем кремниевая.

Как отличить в домашних условиях?

На практике есть несколько простых и проверенных способов, помогающих определить металлы.

Нагревание

Термическая обработка помогает различить между собой медные сплавы. Проводится она с помощью пламени мощной горелки. Для этого образец металла нагревается до 600-650?С. Костер или конфорка обычной газовой плиты не обеспечивают достаточную температуру. Если на поверхности изделия в результате процедуры появляется пепельный налет (оксид цинка), а сам материал становится пластичным, значит, это латунь.

При изгибании металл не ломается, а гнется. Такая пластичность и податливость связана с наличием в нем цинка. Если же изделие стало при нагревании горячим, но не изменило ни цвета, ни других механических характеристик, это указывает на бронзу. При сгибании она имеет свойство ломаться.

Опиливание

Суть способа заключается в определении сплава по качеству стружки, образуемой подпиливанием металлического изделия. В качестве инструмента используется ножовка. Латунь распиливается пластами, образуя фигурную стружку. А бронза из-за своей хрупкости пилится мелкими хлопьями, больше напоминающими пыль.

Использование магнита

Не все медные сплавы ферромагнитны. Например, олово и свинец имеют свойство притягиваться к магниту, а на латунь он не оказывает никакого влияния. Для такого метода проверки необходим сильный магнит (например, из неодима), который нужно поочередно подносить к изделиям из разных материалов. Бронза из-за содержащегося в нем олова, железа или никеля будет слегка прилипать. Чем больше содержание этих составляющих в металле, тем больше изделие из бронзы склонно намагничиваться. К примеру, металл с маркировкой БрАЖН-10-4-4, где цифровое обозначение указывает на содержание Fe (4%) и Ni (4%), обладает максимальной магнитной восприимчивостью.

Классическая латунь никак не реагирует на неодим. Однако латунные сплавы с содержанием железа и никеля (ЛАЖ и ЛАН), соответственно, тоже будут притягиваться к магниту. Все эти факты ставят действенность самого способа под сомнение.

Определение по характеру излома

Иногда, когда нет возможности определить металл другими способами, это можно сделать с помощью визуального осмотра места излома. Латунь имеет свойство разламываться мелкими зернами белесого или желтоватого цвета. Бронзовый сплав отламывается большими кусками с крупнозернистой структурой. Цвет на разрезе имеет характерный красноватый оттенок.

Химическая обработка

Другой действенный метод различить между собой медные сплавы – это воздействие на них химического реагента. Потребуются только необходимое спецоборудование и 50% азотная кислота (HNO3). Пробирки со смесью из реактива и металлических стружек нагреваются до появления белого оловянного осадка, наличие которого указывает на бронзу. Если же жидкость остается прозрачной, то это значит, что в ней находится латунь.

Однако такой метод не подходит для безоловянных сплавов. При отсутствии азотной кислоты ее можно заменить раствором морской соли. В этом случае стружка из латуни изменит свой цвет, а бронзовая останется без видимых изменений.

Сварочный аппарат

У латуни процесс сварки будет сопровождаться образованием белого дыма, образуемого из-за выгорания цинка. У бронзы же в результате контакта со сварочной дугой никакого дыма наблюдаться не будет.

Определение по весу

Это еще один из методов отличия металлов. Для выявления разницы достаточно просто взвесить в руках одинаковые объемом бруски из разных сплавов. Бронзовый экземпляр будет весить намного тяжелее заготовки из латуни.

Однако на массу изделия влияет и плотность соединений. Поэтому использовать вес как четкий критерий отличия металлов рекомендуется не всегда. Например, бронза с низким содержанием олова (2-8%) отличается тем, что будет весить легче латунного аналога.

Что лучше выбрать?

Если нет никакой возможности идентифицировать сплав, проверить металлическое изделие можно в сертифицированных центрах – и это будет лучшим выбором метода определения состава. В таких заведениях есть компактные лаборатории, где на специальном оборудовании проводят спектральный анализ. Этот способ позволяет с максимальной точностью определить химический состав материала. Для проверки используется специальный инструмент – стилоскоп. Метод отличается высокой чувствительностью и возможностью определения состава без изменения структуры металла.

Обычно в точках приема металла тоже есть такое оборудование. Оно используется для быстрой и точной идентификации черных и цветных сплавов. А также этот способ хорош тем, что для его применения достаточно даже небольшого экземпляра.

О том, как различать металлы, смотрите в следующем видео.

Читайте также: