Состав и свойства бронзы влияют на технические характеристики сплава и расширяют его применение.

Бронза известна человечеству более 3000 лет как высокопрочный сплав на основе меди и олова. Металл обладает повышенной прочностью, не подвержен коррозии, хорошо поддается ковке, из-за чего сфера его применения затрагивает большинство отраслей промышленности. Современные бронзовые сплавы, помимо главных компонентов, могут включать в себя некоторые другие легирующие добавки, от 2,5-3% и более. В состав сплава могут включаться такие химические элементы, как свинец, хром, железо и другие компоненты, которые оказывают благотворное влияние на свойства бронзы, и ее применение в последние годы набирает популярность.

Свойства бронзы

Физические и химические свойства бронзовых сплавов разнятся в зависимости от типа легирующей добавки. Ниже кратко описаны свойства бронзы:

• Повышенная прочность.
• Низкий коэффициент трения, что позволяет ее использовать в качестве поверхности контакта при изготовлении деталей высокоточных станков и инструментов.
• Стойкость против образования коррозии.
• Хорошая свариваемость – при термическом воздействии прочностные и деформационные характеристики практически не изменяются.
• Повышенная стойкость против воздействия агрессивной окружающей среды.

Бронзовый сплав может иметь разные оттенки, от белого до красноватого, что зависит от концентрации добавок при его изготовлении.

Характеристики бронзы

Химический состав и свойства бронзы напрямую влияют на ее технологические особенности:

• При введении в состав бронзового сплава олова с концентрацией не более 5-6% металл хорошо поддается пластическим деформациям. Данное свойство позволяет производить готовые изделия и детали с применением штамповки или ковки, а также вытягивать бронзовую проволоку разных диаметров.
• При смешивании меди в количестве 77-83%, свинца 8-11% и олова 9-11% прочность сплава возрастает, а пластичность снижается. Такие бронзы называются литейными. Служат сырьем для изготовления фасонных деталей, например, шестеренок или обойм для шариковых подшипников.
• Бронза БрОФ, свойства которой позволяют применять сплав в литейном производстве, изготовлена при добавлении олова и фосфора, о чем свидетельствуют первые буквы в данной аббревиатуре. БрОФ характеризуется сохранением пластических свойств при экстремально низких температурах, что обеспечивает применение металла на объектах газовой и нефтеперерабатывающей промышленности.

Главным недостатком любого бронзового сплава является его низкая теплопроводность. Из-за этого изделия не могут использоваться при изготовлении электродов, где требуется быстрый нагрев элемента и отвод тепла. По той же причине сплав не применяется в тормозных системах автомобилей и других видах колесной техники.

Бронзовые сплавы производятся на специализированных объектах металлургической промышленности при помощи метода электрической индукции. При сплавлении меди с легирующими добавками происходит соединение элементов на молекулярном уровне, что дает однородный состав нового металла. Благодаря коррозионной стойкости свойства бронзы не меняются со временем, и при изготовлении могут быть использованы как новые рудные породы, так и продукты переработки цветных металлов.

Бронза состав сплава | Профлазермет

Бронза представляет собой сплав меди и специальных добавок, которые необходимы для придания металлу определенных технологических свойств. Бронза может содержать следующие компоненты: Sn (олово), Mn (марганец), Be (бериллий), Pb (свинец), Si (кремний), Cr (хром), P (фосфор), Fe (железо) и прочие элементы.

Бронзовый сплав имеет устойчивость к истиранию, коррозии, агрессивным средам, вроде морской воды. Эти свойства достигаются за счет добавления легирующих компонентов в определенных пропорциях. Соотношение компонентов регламентируется нормативными документами: ГОСТ, отраслевые стандарты, методики, стандарты предприятий.

Классификация сплава

В соответствии с наличием в составе легирующих компонентов принято выделять следующие виды бронз:

• оловянные – основной легирующий компонент в них олово;
• не содержащие олова вообще, то есть, безоловянные.

Помимо состава бронзы, есть еще один критерий их классификации – технологические параметры. Выделяются бронзы:

• деформируемые, предназначенные для обработки давлением;
• литейные для изготовления отливок.

Основные легирующие компоненты

Основной компонент, который определяет большую часть технических характеристик бронз – медь. Для придания сплаву необходимых параметров применяют специальные добавки – легирующие компоненты. Одним из распространенных легирующих компонентов, содержащихся в бронзе, является олово. Именно из оловянных бронз производили отливку колоколов и называли «колокольной» бронзой.

Также в качестве легирующего элемента могут быть использованы:

• Be – бериллий. Повышает прочность бронзы.
• Si – кремний и Zn, цинк для повышения устойчивости поверхности к истиранию. Эти же элементы увеличивают текучесть бронз, что положительно сказывается на качестве литья.
• Pb – свинец. Повышает антикоррозионные свойства металла.
• Al – алюминий. Повышает устойчивость к коррозии, устойчивость к окислению при высоких температурах и уменьшает реакцию металла с соединениями серы и продуктами выхлопа двигателей.

Марки бронз

Бронзы маркируются аббревиатурой «Бр», а также добавлением буквы или нескольких букв, которые обозначают легирующие добавки. Объем легирующих добавок определяется ГОСТами.

Различные марки бронз имеют свои индивидуальные особенности: химический состав, технические характеристики, область применения. По маркировке бронз можно узнать, какие в них входят компоненты, и по специальным таблицам определить назначение данного сплава и его технологические параметры.

Маркировка сплавов на примере оловянных бронз

Некоторые марки оловянных бронз показаны в приведенной ниже таблице. Здесь же можно найти важные технологические параметры сплава, а также область применения каждой конкретной марки бронз.

В данной таблице указан также способ литья бронз. «К» в соответствующем столбце означает, что литье производилось в кокиль, «П» – литье производилось в песчаную форму.

В столбце «марка» приведены наименования сплавов. «Бр» в названии марки обозначает бронзу, далее указываются присутствующие в сплаве легирующие компоненты.

Исходя из маркировок, видно, что в приведенных в таблице марках металла содержится олово. Некоторые помимо олова содержат цинк, свинец и фосфор.

Процентное соотношение компонентов бронз

Процентное соотношение элементов, также как и химический состав, закладывается в аббревиатуру марки сплава. В ней не указывается процентное содержание основного элемента – меди, но указывается содержание всех легирующих элементов в процентном соотношении.

К примеру, в марке БрО3Ц12С5 содержание компонентов такое:

олово – 3%;

цинк – 12%;

свинец – 5%;

остальные 80% приходятся на медь.

Количество процентов меди в сплаве оказывает влияние на его цвет. Чем больше меди, тем более яркий золотистый цвет имеет бронза. При содержании меди 50% цвет сплава станет белым, близким к цвету серебра. В соответствии с поставленными задачами можно получить различный цвет металла путем варьирования процентного соотношения легирующих элементов и меди.

Некоторые разновидности бронзовых сплавов

Наиболее часто требуется использование оловянных, бериллиевых, кремниевых и алюминиевых бронз.

Оловянная бронза

Оловянная бронза содержит олово в качестве основного легирующего компонента. Также могут содержаться фосфор, цинк, свинец, никель и пр.

В таблице приведены предельные содержания элементов в некоторых марках:

Как видно из таблицы, сплавы содержат не менее 80% меди. При увеличении объема олова в сплаве изменяются и его свойства:

• твердость и прочность металла возрастает;
• снижается пластичность;
• снижается ударная вязкость;
• увеличивается усталостная прочность.

Одним из легирующих компонентов является P (фосфор). Легирующим данный элемент называют в случае его содержания более 0,1%.

Фосфор при попадании в медный сплав раскисляет медь. Помимо этого, именно фосфор в качестве легирующей добавки увеличивает износостойкость металла. У данного состава есть и обратная сторона. Фосфор при превышении его содержания снижает пластичность получаемого металла. Поэтому при добавлении фосфора в качестве легирующего компонента в деформируемую оловянную бронзу крайне важно строго придерживаться ГОСТа и прочих регламентирующих документов.

Еще один легирующий компонент – Zn (цинк). Он добавляется в бронзу, которая не содержит фосфор. Цинк вводится в количестве, которое может раствориться. Часто вместе с цинком может быть введен свинец. Свинец слаборастворим, получаемые сплавы БрОЦС4-4-2,5 и БрОЦС4-4-4 представляют собой кристаллы твердого раствора и нерастворенные включения свинца. Добавление свинца повышает антифрикционные свойства металла и возможность его резки. Однако, свинец в качестве легирующего элемента снижает некоторые прочие механические свойства получаемого металла.

Также может добавляться Ni (никель). Элемент повышает прочность, пластичность и способность к деформации.

Бериллиевая бронза

К данному типу относятся безоловянные дисперсионно упрочняемые сплавы меди и бериллия. Это означает, что растворимость легирующего элемента напрямую зависит от температуры. Закалка производится из однофазной области, то есть сразу из расплава. Очень важно правильно подобрать используемую температуру процесса. Именно эта величина определяет, насколько хорошо расплав перейдет в твердый раствор и насколько он будет гомогенным, что важно для придания металлу конкретных свойств. Оптимальная температура закалки 760-800 °С. При увеличении температуры более указанного диапазона есть вероятность увеличения зернистости металла и как результат снижения технологических параметров. Температура ниже указанного диапазона не позволяет твердому раствору насытиться бериллием в нужной степени.

Скорость охлаждения раствора должна быть не менее 30-60 градусов в секунду. Это необходимо для того, чтобы в твердом растворе не начался распад компонентов. Иногда в качестве дополнительной легирующей добавки для снижения предела скорости охлаждения могут быть введены Ni (никель) и Co (кобальт). Эти добавки повышают устойчивость твердого раствора в случае его переохлаждения. Для этих же целей может быть использован магний. Гибка металла

Наиболее часто применяются в промышленности и на производстве следующие сплавы:

• БрБ2 – с содержанием бериллия 2%;
• МНБ – сплав меди-никеля-бериллия, содержание бериллия не превышает 0,8%
• МКБ – соотношение меди-кобальта-бериллия с таким же содержанием бериллия, что и в МНБ.

И БрБ2, и МНБ и МКБ имеют высокую пластичность и прочность, легко подвергаются гибке и вытяжке, а также прочим видам пластических деформаций.

Содержание компонентов в некоторых бериллиевых бронзах отражено в таблице:

Кремниевая бронза

Данный безоловянный сплав имеет в своем составе Cu (медь) в размере 80%, Zn (цинк) 20 % и Si (кремний) около 3% и 1% марганца (БрКМц-3-1), проявляет устойчивость к деформации сжатия и растяжения. Высокие механические и антифрикционные свойства, пластичность при низких температурах позволяет применять этот сплав для антифрикционных деталей, пружин, подшипников и пр.

У кремний содержащих сплавов есть еще одно полезное свойство – текучесть. Они широко применяются при литье сложных деталей. Также благодаря составу бронза не дает искру при ударе.

Алюминиевая бронза

Алюминиевая бронза в качестве легирующего компонента содержит алюминий. Содержание алюминия может достигать 12%. В зависимости от содержания алюминия меняются и свойства получаемого металла.

Например, однофазная бронза, в которой алюминия до 9,4% легко подвергается деформации давлением при любой температуре. Это связано с ее высокой пластичностью. Примером такой марки является БрА7. Лазерная резка металла

Добавление алюминия в качестве легирующего компонента существенно повышает прочность металла и его устойчивость к коррозии в сложных условиях: соленая вода, повышенная влажность и пр. Данный тип металла применяется для нефтяных платформ, расположенных в море.

Al также оказывает существенное влияние на теплопроводность металла. При увеличении содержания алюминия падает теплопроводность получаемого металла, если сравнивать этот параметр с медью в чистом виде. Добавление даже 10% Al снижает теплопроводность меди в 390-401 Вт/(м*К) до 75 Вт/(м*К). Добавление дополнительных легирующих компонентов еще больше снижает теплопроводность.

Таким образом, можно сделать следующие выводы: технологические параметры бронз зависят от того, какие легирующие компоненты и в каком соотношении были введены при изготовлении металла. Основным компонентом является медь, процентное соотношение легирующих добавок регламентируется ГОСТами и прочими нормативными документами.

Сравнение металлов: латунь и бронза

Наряду с медью бронза и латунь относятся к категории металлов, называемых «красными металлами» из-за их ярко выраженного красноватого цвета. Эти два материала представляют собой сплавы на основе меди, содержащие различное количество других элементов, обладающих широким спектром различных свойств.

Например, бронза обычно состоит из меди и олова, но в состав могут входить и другие элементы. Независимо от элементной добавки бронза демонстрирует большую твердость, чем чистая медь. С другой стороны, латунь в основном содержит медь и цинк, последний из которых обеспечивает повышенную прочность и пластичность.

Хотя между латунью и бронзой есть сходство, в следующем посте основное внимание уделяется индивидуальным характеристикам, свойствам и преимуществам каждого материала, а также различиям между ними.

Что такое бронза?

Бронза — это металлический сплав, который в основном содержит медь и 12% олова. Другие элементы, такие как алюминий, мышьяк, марганец, фосфор и кремний, также добавляются для придания различных свойств. Эти смеси образуют некоторые из распространенных бронзовых сплавов, в том числе:

• Свинцовистая бронза
• Фосфористая бронза
• Алюминиевая бронза
• Кремниевая бронза
• Марганцевая бронза

Свойства бронзы

Bronze обладает несколькими уникальными свойствами, которые делают его очень подходящим для применения в самых разных областях, от произведений искусства до компьютерной электроники. Характеристики бронзы включают:

• Красновато-коричневый цвет
• Твердость и хрупкость (хотя обычно он менее хрупкий, чем чугун)
• Температура плавления 950 градусов Цельсия
• Высокая стойкость к коррозии в соленой воде
• Демонстрирует низкое трение металла о металл

Применение бронзы

Характеристики бронзы

делают ее пригодной для использования в функциональных и эстетических целях, таких как:

• Морское дело и рыболовство. На многих лодках и кораблях используются фитинги и гребные винты из бронзы из-за высокой коррозионной стойкости материала.
• Скульптуры и музыкальные инструменты. Тускло-золотой тон бронзы делает ее популярным исходным материалом для скульптур и других художественных работ, таких как колокола и тарелки.
• Электрические разъемы и пружины. Некоторые бронзовые сплавы особенно подходят для электрических применений благодаря их превосходной электропроводности.
• Втулки и подшипники. Низкое трение материала по металлу делает его пригодным для использования в условиях высоких нагрузок, например, для втулок и подшипников.

Что такое латунь?

Латунь представляет собой металлический сплав, в основном состоящий из меди и цинка. Однако другие металлы, такие как железо, алюминий, кремний и марганец, также смешиваются для получения различных свойств и цветовых вариаций. Например, высокое содержание цинка приводит к повышению прочности и пластичности, а включение марганца приводит к повышению коррозионной стойкости.

Некоторые из распространенных типов латуни включают в себя:

• Красная латунь
• Желтая латунь
• 330 латунь
• 360 латунь
• 464 латунь

Свойства латуни

По сравнению с бронзой латунь более пластична, что делает ее идеальной для применений, требующих высокого уровня формуемости. С другой стороны, он также демонстрирует значительно более низкую температуру плавления (900 градусов по Цельсию).

Другие свойства латуни включают следующее:

• Цвет приглушенный желто-золотистый (в зависимости от количества цинка)
• Высокая коррозионная стойкость (особенно при содержании марганца выше среднего)
• Склонность к растрескиванию от чрезмерной нагрузки
• Высокая литейность
• Теплопроводность выше средней
• Неферромагнитный (облегчает разделение для переработки)

Применение латуни

Латунь

находит применение в самых разных отраслях промышленности, например:

• Более яркая золотистая поверхность латуни делает ее отличным выбором для декоративных целей.
• Музыкальные инструменты. Его обрабатываемость и долговечность делают его очень подходящим исходным материалом для музыкальных инструментов (например, гитарных струн)
• Сантехнические трубы и трубки. Высокая коррозионная стойкость латуни делает ее пригодной для применения в сантехнике.
• Подобно бронзе, латунь используется в электронных устройствах из-за ее превосходной электропроводности.

Различия между бронзой и латунью

Различия в составе материалов между бронзой и латунью приводят к различным характеристикам, которые делают их пригодными для различных вариантов использования. Например, более высокий уровень устойчивости бронзы к коррозии в соленой воде делает ее лучшим выбором для компонентов кораблей, чем латунь, а исключительная обрабатываемость и обрабатываемость латуни делают ее более подходящей для изготовления труб и столбов. В приведенной ниже таблице 1 показаны некоторые из основных различий между этими двумя материалами.

Таблица 1 – Различия между бронзой и латунью

Бронза	Латунь
Более твердый, более хрупкий	Повышенная пластичность
Температура плавления 950 градусов Цельсия	Температура плавления 900 градусов Цельсия
Отличная коррозионная стойкость (включая соленую воду)	Хорошая коррозионная стойкость
Подходит для некоторых декоративных целей (например, скульптур, музыкальных инструментов и т. д.)	Больше подходит для декоративных целей (благодаря золотому цвету)
Датируется 3500 г. до н.э.	Датируется 500 г. до н.э.

Свяжитесь с Sequoia Brass & Copper Today

Латунь и бронза — это два сплава на основе меди, обладающие рядом характеристик, подходящих для широкого спектра применений. В Sequoia Brass & Copper мы предлагаем широкий выбор бронзовых и латунных материалов в виде стержней, плит, труб, стержней и листов, которые подойдут для вашего уникального применения. Если вы хотите узнать больше о наших предложениях материалов, свяжитесь с нами или запросите бесплатное предложение сегодня.

Характеристики бронзовых металлов

Обновлено 29 августа 2019 г.

Автор: Kenrick Vezina

Бронза — это сплав меди и олова, который долгое время был самым твердым и долговечным материалом, доступным человеческой цивилизации. Почти каждая крупная глобальная цивилизация прошла через значительный период времени, когда механические свойства бронзы позволили создать более совершенные инструменты, более острое оружие и более прочные конструкции. 0185 Бронзовый век .

Что такое бронза?

Бронза — металл темно-коричневого цвета с золотым блеском. Вы, наверное, слышали, что кого-то с особенно глубоким загаром раньше называли «бронзовым».

В своей самой простой форме он состоит из меди и олова, причем медь составляет от 60 до 90 процентов смеси. Процесс его изготовления прост: нагревайте оба металла до тех пор, пока они не расплавятся, перемешайте их вместе, затем вылейте смесь, чтобы она остыла и затвердела. Вуаля , бронза!

Конкретные пропорции меди и олова значительно различаются, однако могут быть добавлены другие металлы и неметаллы, чтобы придать полученной бронзе полезные свойства. Как ни странно, олово иногда полностью заменяют другим металлом, но полученный сплав по-прежнему называют бронзой. Например, алюминиевая бронза представляет собой сплав меди с алюминием вместо олова.

Бронза также тесно связана с латунью , сплавом меди и цинка. Из-за совпадения их свойств и неточности, связанной с терминами бронза и латунь, часто проще называть «сплавы на основе меди» как группу.

Улучшенный металл

Все разновидности бронзы тверже и долговечнее, чем только медь или олово. Медь и олово — это мягкие металлы, которым легко придать форму — они отлично подходят для изготовления проволоки или фольги, но менее идеальны, если вам нужен топор, который будет держать лезвие.

На самом деле бронза тверже даже чистого железа и гораздо более устойчива к коррозии. В истории цивилизации бронзовый век года года в конце концов уступил место железному веку года года, когда железо стало основным металлом, используемым всей цивилизацией, но это было больше связано с относительным изобилием железа, чем с его относительной силой.

Сегодня существует множество более прочных металлов, таких как сталь и вольфрам, но бронза по-прежнему находит широкое применение благодаря нескольким другим полезным характеристикам:

• Она легко скользит по другим металлам, что делает ее идеальной для использования в промышленных компонентах, таких как шарикоподшипники.
• Он естественно устойчив к коррозии, что делает его хорошим металлом для использования в судостроении и других ситуациях, когда воздействие морской воды является проблемой.
• Сплавы на основе меди не образуют искр при ударе о твердые поверхности, что делает их более безопасными, чем стальные инструменты, при работе вблизи легковоспламеняющихся материалов, таких как фейерверки.
• Вороненая бронза имеет уникальный и привлекательный цвет, что делает его популярным в произведениях искусства и предметах интерьера.

Специализированные изделия из бронзы и их использование

Существует почти столько же типов бронзы, сколько и способов ее использования. Даже в пределах данного типа рецептуры различаются, как и конкретные свойства. Вот некоторые из наиболее распространенных:

Фосфорная бронза (также известная как оловянная бронза):
Медь с оловом (от 0,5 до 1,0 процента) и фосфором (от 0,01 до 0,35 процента).