Сплавы бронз и их применение

Как называется сплав олова и меди?

На протяжении многих тысячелетий человек экспериментировал с различными металлами и получал из них всё более высокопрочные сплавы. Для этого использовались самые различные химические элементы. Бронзовый век – эпоха, во время которой стал популярным сплав олова и меди (CuSn₆). Что это за материал и почему он был столь популярен?

История возникновения бронзы

Благодаря улучшению качества обработки таких металлов, как медь и олово, в 3000 году до н.э. начался Бронзовый век. Он характеризуется активной выработкой такого сплава, как бронза, которая использовалась для изготовления орудий труда и украшений.

В современной металлургической промышленности, кроме меди и олова, используют также такие материалы, как алюминий, фосфор, свинец, цинк. Само название происходит от персидского слова «berenj», которое переводится «медь».

Известно, что первая бронза была изготовлена из Cu и мышьяка и называлась мышьяковистой. Однако из-за своей токсичности она очень быстро сменилась оловянной. Не удивительно, что кузнецов очень часто рисовали некрасивыми и изуродованными. На самом деле так и было. Длительный контакт с мышьяком очень плохо влиял на их организм. По этой причине сплав меди с оловом называется бронзой, так как именно эти компоненты присутствуют в ней чаще всего.

Характеристика бронзы

Все мы знаем, что такой металл, как медь, очень мягкий, пластичный и абсолютно непрочный. В то же время он обладает очень высокой электро- и теплопроводностью. Сплав олова и меди – материал, который значительно превосходит характеристики этих химический элементов по отдельности. Другими словами, бронза обладает высокой твердостью, прочностью, но в то же время она довольно легкоплавка.

Открытие этого сплава сыграло большую роль в металлургической промышленности. Несмотря на то что позже было изобретено множество других материалов, даже сегодня он пользуется большой популярностью за счет своих хороших механических свойств.

Способность бронзы сопротивляться коррозии

Одним из самых важных свойств сплава является его коррозионная устойчивость. Особенно это касается тех составов, в которых присутствует значительное содержание марганца и кремния (более 2%).

Было установлено, что высокая коррозионная устойчивость проявляется при контакте бронзы с водой (морской и пресной), концентрированными щелочами и кислотами, сульфатами и хлоридами легких металлов, а также при контакте с сухими газами (безоловянные бронзы).

Конечно же, в целом коррозионные свойства сплава зависят от легирующих элементов. Так, высокое содержание свинца уменьшает способность сопротивляться коррозии, а никель повышает это свойство.

Виды бронзы

Легирующие элементы, которые могут быть в составе этого сплава, способны значительно менять его свойства, от них зависит и вид бронзы. К тому же и олово может быть заменено другими элементами. Например, БрАМЦ-7-1 можно расшифровать так: 92% меди, 7% алюминия, 1% марганца. Данная марка бронзы не содержит в себе олова и благодаря этому обладает высоким сопротивлением к знакопеременной нагрузке. Её используют для изготовления болтов, винтов, гаек и деталей для гидравлических установок.

Другой пример – оловянная литейная бронза марки БрО10С10. В ней содержится до 83% меди, 9% олова, 8% свинца и до 0,1% железа, кремния, фосфора и алюминия. Она предназначена для деталей, которые работают в условиях высоких удельных давлений, например, для подшипников скольжения.

Несмотря на то что бронза является сплавом олова и меди, в некоторых случаях такой химический элемент, как Sn, не используется. Еще один пример безоловянной бронзы – жаропрочная. Для её изготовления применяют только медь 98-99% и кадмий 1-2%. Примером может послужить марка БрКд1. Это жаропрочная кадмиевая бронза, обладающая высокой жаропрочностью и электропроводностью. Она может быть применена для изготовления деталей машин контактной сварки, коллекторов электродвигателей и других деталей, работающих в условиях высоких температур и требующих хорошей электропроводности.

Еще один вид сплава, используемый для изготовления прокладок в подшипниках и втулках автомобилей – обрабатываемая давлением оловянная бронза. Сплав меди и олова содержит такие легирующие элементы как свинец (4%), цинк (4%), алюминий (0,002%), железо (0,005%). Марка стали называется БрОЦС4-4-4. Именно благодаря процентному соотношению данных химических элементов этот сплав можно обрабатывать давлением и резанием. Цвет бронзы также зависит от примесей. Так, чем меньше меди содержит сплав, тем менее выраженный цвет: более 90% — красный, до 80% – желтый, менее 35% — серо-стальной.

Обработка бронзы

Как уже было сказано ранее, сплав олова и меди – это достаточно прочный материал. Он плохо поддается заточке, резанию и обработке давлением. В целом это литейный материал, обладающий малой усадкой — около одного процента. И даже несмотря на невысокую текучесть и склонность к ликвации, бронзу применяют для изготовления сложных по конфигурации отливок. Не исключение и художественное литьё.

Легирующие элементы, которые добавляются в сплав олова и меди, улучшают его свойства и уменьшают цену. Так, например, легирование свинцом и фосфором позволяет улучшить обработку бронзы, а цинк увеличивает её коррозионную стойкость. Для определенных целей изготавливают деформированные сплавы. Они легко изменяют свой вид при использовании холодной ковки.

Область применения

Конечно же, использование бронзы не теряет своей популярности и в наше время. Сувенирная продукция, декоративные предметы интерьера, украшения на ворота и калитки… Кроме того, сплав применяют для изготовления фурнитуры (ручки, петли, замки) и сантехники (краны, фитинги, прокладки, смесители). В промышленных сферах бронза также имеет обширные области использования. Так, литейный сплав используют для изготовления подшипников, уплотнительных колец, втулок.

На широкое применение бронзы особенно влияют её коррозионные свойства. По этой причине её используют для изготовления деталей механизмов, работающих при постоянном контакте с водой. Высокая упругость сплава позволяет изготавливать из него пружины и части контрольно-измерительной аппаратуры.

Переплавка бронзы

Конечно, каждый сплав имеет как свои плюсы, так и минусы. Бронза – сплав, который состоит из меди и олова, и поэтому он отлично переносит любые переплавки. Его можно использовать несколько раз в совершенно разных целях. С другой стороны, если бронза содержит большое количество примесей, таких как магний, кремний, алюминий, то при переплавке механические свойства могут уменьшиться.

Это обусловлено тем, что легирующие элементы, улучшающие характеристики бронзы, при плавке окисляются и образуют тугоплавкие оксиды, которые располагаются по границам кристаллической решетки. Они нарушают связь между зернами, что делает бронзу более хрупкой.

Как отличить бронзу от латуни и меди

Один из самых распространенных вопросов — это отличие этого сплава от других, похожих на него внешне. Конечно, в пределах промышленности и при помощи специальных реагентов сделать это довольно просто. Но как же быть, если определить материал необходимо в домашних условиях?

Начнем с того, что сплав состоит из олова и меди. Массы этих веществ в процентном содержании могут быть разными. Чем больше меди, тем более ярким будет цвет, а вот за счет содержания в сплаве олова, он будет на порядок тяжелее, чем, например, чистый Cu.

Если же сравнивать бронзу с латунью, то последняя имеет более желтоватый оттенок. Сама по себе медь очень пластична, а вот сплавы на её основе достаточно упругие и твердые. Определить, какой материал перед вами, можно также путем нагрева. Так, у латуни под воздействием высокой температуры выделяется оксид цинка и изделие приобретает пепельный «налет». А вот бронза при нагревании не будет изменять своих свойств.

Произведения искусства

Довольно часто можно встретить различные бронзовые статуэтки и фигурки. Многие произведения искусства были созданы еще в античные времена и в Средние века.

Сплавы, содержащие медь и олово, применяются для изготовления:

• Заборов и ворот, которые получаются не только невероятно красивыми, но и прочными.
• Элементов лестничных конструкций.
• Сувенирной продукции и скульптурных композиций.
• Декоративных осветительных приборов: бра и люстр.
• Предметов для оформления интерьера.

Для того чтобы отлить необходимую композицию, создают специальную модель из дерева, гипса или полимерных материалов – так называемая формовка. Полости данной фигуры заполняют глиной и после отливки извлекают. После изготовления поверхность может быть покрыта позолотой, слоем никеля, хрома или же серебром.

Очень важно отметить, что, как правило, для изготовления произведений искусства используется сплав олова и меди без легирующих элементов. Это обуславливается тем, что чем больше таких составляющих присутствует в бронзе, тем больше её усадка, что негативно сказывается на качестве и форме изделия.

Сравнительный справочник металлических сплавов: медь, латунь и бронза

Медь, латунь и бронза относятся к категории металлов, известных как «красные металлы», которые характеризуются красноватым оттенком. В то время как медь — это чистый металл, латунь и бронза — это медные сплавы (латунь — это сочетание меди и цинка, бронза — это сочетание меди и олова). Все три этих металла демонстрируют уникальные сочетания свойств, которые делают их идеальными для использования в металлических листах.

На этой странице основное внимание уделяется каждому из этих металлов с описанием их отличительных свойств, доступных марок и возможных областей применения. Кроме того, он охватывает некоторые ключевые факторы, которые следует учитывать при выборе между медью, латунью и бронзой для конкретного применения.

Металлические сплавы меди, латуни и бронзы

Хотя медь, латунь и бронза принадлежат к одной и той же категории металлов, каждый из них обладает различными характеристиками, которые делают его идеальным для различных обстоятельств. Во всей отрасли важно, чтобы дизайнеры, инженеры и производители понимали эти различия, чтобы выбрать лучший металл для своих проектов.

Что такое медь?

Медь является цветным переходным металлом. В отличие от латуни и бронзы, это чистый природный металл; поэтому он находится в периодической таблице элементов. Это один из немногих встречающихся в природе металлов, который непосредственно пригоден для обработки. Хотя он используется сам по себе, он также сочетается с другими чистыми металлами и сплавами, образуя собственное подмножество сплавов.

Свойства меди

Медь обладает несколькими свойствами, которые делают ее идеальной для строительства и производства, например:

• Медь демонстрирует превосходную тепло- и электропроводность, что делает ее пригодной для использования в электронных и электрических системах и тепловом оборудовании.
• Обладает устойчивостью ко многим видам повреждений, включая удары, износ и коррозию. Кроме того, он сохраняет свою прочность при сгибании, формировании и вытягивании.
• Устойчивость бактерий к противомикробным препаратам. Материал устойчив к бактериям без разложения. Он даже убивает бактерии, попавшие на его поверхность. Это качество делает его идеальным для использования в оборудовании, безопасном для пищевых продуктов.

Доступные марки меди

Доступность меди различных марок делает ее универсальной. Компания Sequoia Brass & Copper предлагает следующие сорта меди:

• Alloy 101. Этот сплав представляет собой бескислородную медь, которая подходит для тех случаев, когда производителям требуется высокая проводимость и пластичность.
• Сплав 110. Также называемый электролитической (ЭТП) медью, этот сплав демонстрирует высочайший уровень электро- и теплопроводности, а также хорошую пластичность и ковкость.
• Сплав 122. Этот сплав механически аналогичен сплаву 110, но также обладает превосходной формуемостью, свариваемостью и способностью к пайке. Он доступен в трубках от Sequoia Brass & Copper.
• Сплав 145. Доступен в виде стержня и стержня, 9 шт.0008 этот сплав также известен как теллур-медь, поскольку он состоит из меди с содержанием теллура от 0,4 до 0,7%. Как и многие медные сплавы, он характеризуется отличной тепло- и электропроводностью, высокой формуемостью и превосходной обрабатываемостью.

Применение медных металлических листов и профилей

Как правило, медь обладает отличной проводимостью, формуемостью и обрабатываемостью. Эти качества делают медные металлические листы пригодными для широкого спектра промышленных применений, включая использование в качестве архитектурных, строительных, сантехнических материалов и компонентов для теплообменников. Кроме того, его высокая пластичность позволяет втягивать листы в провода для электрических систем.

Что такое латунь?

Как и медь, латунь представляет собой цветной металл красного цвета. Однако, в отличие от чистого металла, это металлический сплав, который в основном состоит из меди и цинка. Другие металлы, такие как свинец, олово, железо, алюминий, кремний и марганец, также добавляются для получения более уникальных комбинаций характеристик.

Добавление цинка повышает прочность и пластичность основного медного материала. Чем выше концентрация цинка, тем прочнее и пластичнее сплав. Высокопрочная латунь содержит ≥39% цинка.

Свойства латуни

Как медный сплав, латунь обладает многими свойствами, характерными для меди. Тем не менее, этот сплав демонстрирует несколько отличных свойств по сравнению с чистой медью и другими медными сплавами. Например:

• Склонность к растрескиванию под напряжением. Поскольку латунь прочнее и жестче, чем чистая медь, она более подвержена образованию трещин под напряжением.
• Пластичность и формуемость. По сравнению с бронзой латунь более ковкая. Кроме того, его легко лить или работать.
• Высокая температура плавления. Латунь имеет температуру плавления около 900°C. Точная температура плавления зависит от концентрации различных металлов в сплаве.
• Неферромагнитный. Поскольку латунь не является ферромагнитной, ее намного легче перерабатывать.

В зависимости от дополнительных металлов, добавленных в сплав, он может демонстрировать различные характеристики, такие как переменная температура плавления или повышенная коррозионная стойкость (из-за присутствия марганца).

Доступные сорта латуни

Доступны различные сорта латуни, каждый из которых характеризуется точным составом материала. Компания Sequoia Brass & Copper предлагает следующие шесть марок латуни:

• Сплав 260. Сплав 260, также известный как картриджная латунь, демонстрирует хорошие свойства при холодной обработке. Он подходит для использования в боеприпасах, автомобилях, крепежных изделиях и скобяных изделиях.
• Сплав 272. Этот сплав, также известный как желтая латунь, состоит из 33% цинка. Он обычно используется в промышленных и архитектурных приложениях.
• Сплав 330. Латунный сплав 330 подходит для применения там, где важна высокая обрабатываемость. Он имеет низкое содержание свинца, достаточное для холодной обработки, и обычно используется для производства труб.
• Сплав 353. Сплав 353 (также называемый часовой латунью) часто используется для изготовления прецизионных компонентов, таких как часы и детали часов, из-за его превосходной обрабатываемости.
• Сплав 360. Этот сплав, также известный как латунь для свободной резки, является наиболее распространенным типом латуни. Он обладает отличной обрабатываемостью и формуемостью, а также пригодностью для пайки и пайки твердым припоем. Он обычно находит применение в производстве компонентов оборудования, фитингов, клапанов и крепежных изделий.
• Сплав 385. Также известный как архитектурная бронза, этот сплав можно использовать в строительстве и архитектуре. Сплав 385 доступен в широком ассортименте экструдированных и тянутых форм, таких как углы, швеллеры, квадратные трубы, молдинги для поручней и многое другое.
• Сплав C48200 – C48500. Освинцованная корабельная латунь для механической обработки. Обычно доступны в раундах.
• Сплав 464. Сплав 464 (или военно-морская латунь) известен своей превосходной устойчивостью к коррозии в морской воде в широком диапазоне температур. Кроме того, он демонстрирует пригодность для горячей штамповки и горячей штамповки, а также волочения, гибки, вырубки, пайки, пайки твердым припоем и сварки.

Применение латунных сплавов

Металлическая латунь имеет несколько различных применений. Поскольку металл похож на золото и доступен в различных оттенках, он часто используется для декоративных и архитектурных элементов. Кроме того, обрабатываемость и обрабатываемость материала позволяют использовать его в производстве сантехники, электроники и музыкальных инструментов.

Что такое бронза?

Бронза представляет собой сплав на основе меди, который обычно состоит приблизительно из 88% меди и 12% олова. Следовые количества других металлов, таких как алюминий, марганец, фосфор и кремний, также могут присутствовать в сплаве.

Свойства бронзы

Многие свойства бронзы совпадают со свойствами меди и латуни. Например:

• Отличная теплопроводность
• Стойкость к коррозии в морской воде
• Высокая пластичность

Однако он также обладает некоторыми уникальными характеристиками, такими как хрупкость и немного более высокая температура плавления, чем у латуни (950°C).

Доступные марки бронзы

Существует множество типов бронзовых сплавов в зависимости от их состава. Компания Sequoia Brass & Copper поставляет следующие два сорта бронзы:

• Сплав 932. Этот сплав представляет собой разновидность оловянной бронзы с высоким содержанием свинца и используется для изготовления втулок, шайб и компонентов без давления.
• Сплав 954. Этот сплав представляет собой разновидность алюминиевой бронзы и используется для монтажа и промышленного оборудования в различных условиях.

Применение бронзовых сплавов

Листы и профили из бронзы подходят для широкого спектра промышленных применений, включая:

• Втулки и подшипники
• Электрические разъемы и пружины
• Морские устройства, такие как гребные винты и оборудование для лодок или кораблей
• Нефтехимические инструменты и компоненты нефтяных вышек, для которых требуются искробезопасные металлы

Выбор подходящих металлических сплавов для ваших нужд

Выбор подходящего типа металла для применения имеет решающее значение для разработки и производства высококачественной детали или продукта. Хотя медь, латунь и бронза обеспечивают электрическую и тепловую проводимость, коррозионную стойкость и прочность, между этими тремя металлами существуют четкие различия. Некоторые из ключевых отличий, которые следует учитывать при выборе материалов из листового металла, включают:

• Хотя все три металла долговечны, они не обладают одинаковой гибкостью. Чистая бескислородная медь обеспечивает наибольшую гибкость, пластичность и проводимость. Медь обладает высокой гибкостью и отличной проводимостью, а бронза и латунь лучше поддаются механической обработке.
• Общего назначения. Латунь часто считается наиболее подходящей для общего применения. Он податлив, легко отливается, относительно недорог и обладает низким коэффициентом трения. Его можно использовать для декоративных компонентов, металлических деталей, с которыми люди регулярно соприкасаются (например, дверных ручек), и поверхностей пищевых продуктов, которые должны быть антибактериальными или антимикробными.
• Инструменты и оборудование, предназначенные для морской среды, должны иметь высокую степень коррозионной стойкости. Бронза лучше всего подходит для защиты от коррозии в соленой воде и морской среде. Его долговечность и твердость также позволяют ему выдерживать нагрузки в морских условиях.

Металлы и сплавы Sequoia Brass & Copper

В Sequoia Brass & Copper мы предлагаем металлы в различных формах, в том числе:

• Бары
• Трубы
• Тарелки
• Стержни
• листов
• Трубки и трубки

Мы предоставляем услуги по резке по индивидуальному заказу с жесткими допусками ±0,020 дюйма, чтобы упростить настройку этих материалов в соответствии с различными приложениями и спецификациями.

Компания Sequoia Brass & Copper занимается поиском и резкой металлов с 1983 года и в настоящее время имеет сертификат ISO 9001:2015. Обладая более чем 30-летним опытом поиска и покупки сплавов, мы обладаем знаниями и навыками для поиска специальных и труднодоступных медных сплавов для ваших уникальных потребностей.

Другие ресурсы листового металла от Sequoia Brass & Copper

В Sequoia Brass & Copper наша команда усердно работает, чтобы удовлетворить все ваши потребности в меди, латуни и бронзе. Вот почему мы предоставляем ряд бесплатных инструментов, облегчающих процесс проектирования и проектирования, в том числе:

• Калькулятор веса цветных металлов, который позволяет указать требования к сплаву и деталям для расчета веса на погонный фут и общего веса
• Весовые формулы для расчета потребности вашего проекта по весу

Sequoia Brass & Copper предлагает бескислородную медь специальной формовки (OFC), которая представляет собой медь высокой чистоты с минимальным содержанием кислорода или вообще без него. В нашем процессе используется электрически заряженный раствор сульфата меди и серной кислоты для снижения контакта металла с кислородом до 0,001% или менее. Чтобы узнать больше о характеристиках этого уникального материала, посетите нашу страницу продукта.

Свяжитесь с Sequoia Brass & Copper Today

Медь, латунь и бронза — это три разных металла, обладающих рядом преимущественных характеристик, таких как проводимость, коррозионная стойкость и обрабатываемость. Следовательно, металлические листы, изготовленные из этих материалов, находят применение в различных промышленных областях и условиях конечного использования.

Компания Sequoia Brass & Copper предлагает широкий выбор этих металлов в виде пластин, прутков и листов. Чтобы узнать больше о наших предложениях материалов, просмотрите наши запасы меди, латуни и бронзы. Если вы хотите сотрудничать с нами для вашего следующего проекта, свяжитесь с нами или запросите бесплатное предложение сегодня.

Микроструктуры меди и медных сплавов: медно-оловянные сплавы

Медно-оловянные сплавы или оловянные бронзы известны своей коррозионной стойкостью. Оловянные бронзы прочнее и пластичнее красных и полукрасных латуней. Они обладают высокой износостойкостью и низким коэффициентом трения по стали. Оловянные бронзы с содержанием олова до 15,8% сохраняют структуру альфа-меди. Олово является упрочнителем твердого раствора в меди, хотя олово имеет низкую растворимость в меди при комнатной температуре. Фазовые превращения при комнатной температуре протекают медленно и обычно не происходят, поэтому эти сплавы являются однофазными. Оловянные бронзы используются в подшипниках, шестернях, поршневых кольцах, клапанах и фитингах. Литые оловянные бронзы имеют обозначение UNS C9.с 0200 по C91700. Свинец добавляется в оловянные бронзы для улучшения обрабатываемости и герметичности. Свинец снижает прочность на растяжение и пластичность оловянных бронз, но состав можно отрегулировать, чтобы сбалансировать требования к обрабатываемости и прочности. Оловянные бронзы с высоким содержанием свинца в основном используются для подшипников скольжения. Эти сплавы имеют механизм медленного разрушения, который временно предотвращает истирание и заедание. Механизм медленного отказа работает за счет того, что свинец просачивается из сплава и размазывается по поверхности шейки. Литые свинцово-оловянные бронзы обозначаются как UNS C9.2200 до C94500.

Микроструктура литых оловянных бронз состоит из дендритов с сердцевиной, они имеют градиент состава, увеличивающий содержание олова по мере роста. Последняя затвердевающая жидкость при охлаждении обогащается оловом и образует альфа- и дельта-фазы. Альфа- и дельта-фазы заполняют области между плечами дендритов. микроструктура свинцово-оловянных бронз аналогична бессвинцовым материалам с добавлением частиц свинца в междендритных границах. Свинец практически нерастворим в твердой меди и последним затвердевает в виде почти чистого свинца на границах зерен.

ПРИМЕЧАНИЕ: Размер файла Larger и Larger View of the Micrographs значительно больше, чем показанная миниатюра. Изображения увеличенного вида имеют размер от 11 до 120 КБ в зависимости от изображения. The Largest View изображений имеют размер от 125K до почти 500K.