Druhy bronzu a ich použitie. Ako vyrobiť bronz - hlavné fázy výroby. Ako sa druhy líšia

Klasifikácia bronzu sa začala skúmať v stredoveku. Zliatiny sa používali na výrobu rôznych domácich potrieb (obdobie sa nazývalo doba bronzová). Svedčia o tom archeologické nálezy: riad (nádoby na pitie, šálky, riady), zbrane (meče, hroty rýľov), domáce potreby (sochy), ako aj šperky (prstene, retiazky a mince).

V stredoveku dochádzalo k aktívnemu zaberaniu pôdy, prebiehali neustále vojny a pre potreby armád sa ako zbrane odlievali z bronzu delá a delové gule. Najrozšírenejší bol zvoncový bronz s prídavkom cínu.

Suroviny na výrobu

Bronz je zliatina na báze medi s prídavkom legujúcich zložiek s rôznym percentom. Najbežnejšie prísady sú chróm, nikel, hliník, cín, olovo a iné. Mechanické a fyzikálne vlastnosti bronzov sa líšia v závislosti od toho, ktoré zložky budú zavedené do zliatiny. Odtieň bude ovplyvnený objemom legujúcich látok v ňom obsiahnutých. Červená farba indikuje zvýšený obsah medi a sivo-oceľová farba indikuje prítomnosť najviac 30% medi v bronze.

Klasifikácia zliatin bronzu

Existuje niekoľko klasifikácií, jedna z nich je podľa chemického zloženia.

Ide o zliatiny, ktoré nevyhnutne zahŕňajú cín ako legovací prvok. Poskytuje väčšiu tvrdosť a zároveň tavivosť. Dodatočne sa zavádza zinok, fosfor a olovo. Tieto prísady dodávajú zliatine odolnosť proti korózii a robia ju vhodnejšou pre proces odlievania. Fosfor pôsobí ako deoxidačné činidlo zliatiny, ak je jeho percento viac ako jedna.

Zinok prispieva k zníženiu nákladov na materiál, neovplyvňuje kvalitatívne charakteristiky zliatiny cínu a medi. Preto sa praktizuje zaviesť do zliatiny až 10% zinku - to nespôsobí zmeny mechanických vlastností, ale znížia sa náklady na výrobky.

Najvyšší obsah cínu môže byť do 30%, potom bronz získava svetlostriebornú farbu. V závislosti od percenta tejto látky sa odtieň zliatiny mení z červenej na žltú.

Výrobky z cínových bronzov sa lepšie spracovávajú - sústruženie a frézovanie, ako aj leštenie. Ako ďalšie prvky sa do zliatiny zavádzajú:

zinok;
fosfor;
viesť.

Tieto komponenty priaznivo ovplyvňujú mechanické, odlievacie a antifrikčné vlastnosti (odolnosť proti opotrebovaniu) bronzu.

Zliatina s obsahom cínu do 20% má dvojfázovú štruktúru a používa sa len v liatej forme. Cínové bronzy úplne vypĺňajú formu na odlievanie, majú mierne zmrštenie, čo umožňuje získať odliatky komplexnej konfigurácie. Používajú sa na získavanie tvarovaných výrobkov a na umelecké odlievanie, vyrábajú sa z nich aj mechanizmy a časti agregátov prevádzkovaných v morskej slanej vode.

Bezcínové bronzy (špeciálne) - ktoré neobsahujú chemický prvok cín.

Klasifikácia bezcínových bronzov sa robí s prihliadnutím na to, aký hlavný legujúci prvok je prítomný v zložení.

Hliník je hlavnou legujúcou zložkou, je obsiahnutý v zložení od 6 do 12%. Priemysel používa dvoj- a viaczložkové zliatiny. Viac žiadané sú viaczložkové hliníkové bronzy s prídavkom niklu, železa a mangánu.

Al v zložení má výrazný vplyv na fyzikálne vlastnosti bronzov. Hustota hliníkového bronzu je nižšia ako v čistej forme. Tento faktor umožňuje ich využitie pri stavbe lodí a v leteckom a kozmickom sektore. Hliníkový bronz sa tiež používa na výrobu dielov a spojov, ktoré sú vystavené veľkému zaťaženiu a treniu (pre cestné stroje, obrábacie stroje, pre tepelné zariadenia).

kremíkové zliatiny

V priemyselnej oblasti sa používajú bronzy s obsahom 4–5 % Mn. Líšia sa zvýšenou trvanlivosťou, vysokou plasticitou a odolnosťou voči korózii. Určené na výrobu dielov pre odstredivé čerpadlá, obežné kolesá.

Štruktúra takejto zliatiny umožňuje získať vysoké antifrikčné vlastnosti. Tento bronz sa používa na výrobu puzdier pre klzné ložiská pracujúce pod vysokým tlakom pri vysokej rýchlosti.

Zliatiny berýlia

Zliatiny majú zvýšené pevnostné charakteristiky, ako aj vysokú medzu klzu, elasticitu, vysokú elektrickú a tepelnú vodivosť, vysokú odolnosť proti tečeniu a korózii. Z nich sa vyrábajú pružiny a diely na zodpovedné účely. Hlavným sektorom použitia je elektrotechnika - vyrábajú sa optické káble a integrované obvody. Zliatina berýlia umožňuje výrobu malých dielov pre elektronické zariadenia (mobilné telefóny, tablety atď.).

Označovanie

Všetky značky bronzových zliatin vyrábajú továrne s prísnym dodržiavaním požiadaviek regulačnej dokumentácie (GOST).

Bronzové označenie začína skratkou Br, za ktorou nasleduje písmeno hlavnej legujúcej zložky, potom zvyšok a čísla označujú percento legujúcich prísad. Napríklad značka BRAZHN 10-4-4 je hliníkový bronz obsahujúci hliník -10%, železo - 4%, nikel - 4%, zvyšok je meď.

Pri označovaní bronzov sa akceptujú nasledujúce označenia legujúcich prvkov:

Označenie je potrebné tak na určenie vlastností a zloženia bronzu, ako aj na určenie špecifickej hmotnosti. Na tento účel boli zostavené tabuľky v technických príručkách. Ak stupeň zliatiny nie je známy, vykoná sa chemická analýza. Tieto údaje sú potrebné na určenie objemu obrobku (vzorec je reprezentovaný pomerom hmotnosti k objemu). S hodnotami špecifickej hmotnosti zliatiny je možné vypočítať objem dielu s danou hmotnosťou a naopak: môžete zistiť hmotnosť tyče s určitými parametrami.

Druhy legujúcich prísad

Do bronzovej zliatiny sa na konkrétny účel vkladajú rôzne chemické prvky, aby mala potrebné mechanické vlastnosti. Obsah cínu v bronze ovplyvňuje vlastnosti ťažnosti. Čím viac tohto prvku obsahuje, tým väčšia je tvrdosť a tým aj krehkosť zliatiny.

Berýlium výrazne ovplyvňuje pevnosť a tvrdosť. Ak je berýliový bronz vytvrdený, potom spolu so svojou pevnosťou získa vysokú elasticitu, preto sú z tohto bronzu vyrobené pružiace časti (pružiny, membrány) a samotné pružiny.

Hliník a nikel dodávajú bronzovej zliatine vysokú tvrdosť a odolnosť proti korózii. Bronzy, ktoré obsahujú tieto chemické prvky, sa používajú na výrobu častí a mechanizmov určených na prácu v kritických podmienkach (morská voda, alkálie). Napríklad časti ropných plošín na pobreží oceánov.

Olovo sa pridáva do bronzovej zliatiny, aby sa získali vynikajúce vlastnosti proti treniu a otrasom. Výrobky z olovených bronzov môžu byť vystavené značnému dlhodobému zaťaženiu (napríklad ložiská v mechanizmoch).

Bronzy legované kremíkom a zinkom majú zvýšenú tekutosť v tekutej (roztavenej) forme, preto sa z nich odlievaním vyrábajú súčiastky zložitých tvarov.

Výrobné vlastnosti

Proces tavenia je nasledujúci:

pec sa uvedie do požadovaného teplotného režimu, potom sa do nej vloží téglik so surovinami (meď);
aby sa zabránilo deoxidácii kovu po roztavení, pridáva sa k nemu tavivo (drevené uhlie);
keď je kov úplne roztavený a zahriaty, zavádza sa do neho fosforová meď, ktorá je kyslým katalyzátorom;
ďalej sa do roztaveného kovu zavádzajú legujúce prvky a spojivá (ligatúry), po ktorých sa výsledná kompozícia dôkladne premieša;
konečnou operáciou je liatie kovu, ale pred jej dokončením sa do taveniny opäť pridá fosforová meď, aby sa zabránilo tvorbe oxidov.

Vo všetkých fázach tavenia bronzu je obzvlášť potrebné starostlivo sledovať dodržiavanie teploty tavenia. Taktiež je potrebné správne dávkovať množstvo legujúcich látok a ligatúr pridaných do zliatiny.

Pôsobnosť

Bronz sa ľahko topí a vypĺňa formu na ingoty rovnomerne. Získajú sa ingoty okrúhlej a plochej konfigurácie. Potom sa podrobia kovaniu, valcovaniu, lisovaniu. Široký sortiment bronzových valcovaných výrobkov:

páska a drôt;
potrubia;
priechodky;
bary.

Klasifikácia bronzu pomáha určiť, ktoré výrobky pre ktorý priemysel je potrebné vyrobiť.

Zliatiny bronzu sa používajú v strojárskom a lodiarskom priemysle, v leteckej technike a pri výrobe rakiet.

Odolnosť proti mechanickému a dynamickému zaťaženiu a vysoká odolnosť proti korózii umožňuje použitie bronzových častí v mechanizmoch strojov a zariadení v pohyblivých častiach vystavených zvýšenému treniu. Bezcínové bronzy s obsahom hliníka sa používajú na výrobu produktov pre zariadenia používané v chemickom priemysle, ako aj regulačné a uzatváracie armatúry vykurovacích systémov a potrubí.

Zliatina bronzu je odolná voči mechanickému poškodeniu a nepriaznivým poveternostným podmienkam, preto sa používa na odlievanie sôch, sôch a basreliéfov. Bronz má dobré tokové vlastnosti, presne a presne plní formy na odlievanie, takže vyrába produkty zložitých konfigurácií (umelecké odlievanie - lustre, stojacie lampy, figúrky, miniatúrne maľby atď.).

Bronzové balustrády, dekoratívne prvky schodov a ríms vyzerajú skvele. Interiérové predmety - svietniky, vešiaky, rámy na zrkadlá a obrazy. Bronzové detaily nábytku dodávajú miestnosti vintage a luxus.

Bronzy

Zliatiny medi s inými prvkami ako zinok sa nazývajú bronzy.

Bronzy sa delia na deformovateľné a liate.

Pri označovaní tepaných bronzov sú na prvom mieste písmená Br, potom písmená označujúce, ktoré prvky okrem medi sú súčasťou zliatiny. Za písmenami nasledujú čísla, ktoré ukazujú obsah zložiek v zliatine. Napríklad značka BrOF10-1 znamená, že bronz obsahuje 10 % cínu, 1 % fosforu a zvyšok tvorí meď.

Značenie zlievarenských bronzov tiež začína písmenami Br, potom sa označia písmená legujúcich prvkov a vloží sa číslo označujúce ich priemerný obsah v zliatine. Napríklad bronz BrO3Ts12S5 obsahuje 3% cínu, 12% zinku, 5% olova, zvyšok je meď.

Cínové bronzy Keď sa meď spája s cínom, vytvárajú sa tuhé roztoky. Tieto zliatiny sú veľmi náchylné na segregáciu v dôsledku veľkého teplotného rozsahu kryštalizácie. Zliatiny s obsahom cínu nad 5 % majú v dôsledku segregácie v štruktúre eutektoidnú zložku E() pozostávajúcu z mäkkých a tvrdých fáz. Táto štruktúra je priaznivá pre diely, ako sú klzné ložiská: mäkká fáza poskytuje dobrý zábeh, tvrdé častice vytvárajú odolnosť proti opotrebovaniu. Preto sú cínové bronzy dobrými materiálmi proti treniu.

Cínové bronzy majú malé objemové zmrštenie (asi 0,8%), preto sa používajú pri umeleckom odlievaní.

Prítomnosť fosforu poskytuje dobrú tekutosť.

Cínové bronzy sa delia na tepané a liate bronzy.

V tepané bronzy obsah cínu by nemal presiahnuť 6%, aby sa zabezpečila potrebná plasticita, BrOF6,5-0,15.

V závislosti od zloženia sa tepané bronzy vyznačujú vysokými mechanickými, antikoróznymi, trecími a elastickými vlastnosťami a používajú sa v rôznych priemyselných odvetviach. Z týchto zliatin sú vyrobené tyče, rúrky, pásky, drôty.

Odlievanie cínových bronzov, BrO3Ts7S5N1, BrO4Ts4S17 sa používajú na výrobu armatúr pre paru a vodu a na odliatky valivých dielov ako sú puzdrá, ráfiky šnekových kolies, ložiskové panvy.

hliníkové bronzy, BRAZH9-4, BRAZH9-4L, BRAZHN10-4-4.

Bronzy s obsahom hliníka do 9,4 % majú jednofázovú štruktúru – tuhý roztok. S obsahom hliníka 9,4 ... 15,6% sú zliatiny systému meď - hliník dvojfázové a pozostávajú z - a - fáz.

Hliníkové bronzy s obsahom 5...8% hliníka majú optimálne vlastnosti. Zvýšenie obsahu hliníka na 10...11% v dôsledku vzhľadu - fázy vedie k prudkému zvýšeniu pevnosti a silnému zníženiu ťažnosti. Dodatočné zvýšenie pevnosti zliatin s obsahom hliníka 8 ... 9,5 % je možné dosiahnuť kalením.

Výhody hliníkových bronzov v porovnaní s cínovými bronzmi:

menej náchylné na intrakryštalickú segregáciu;

vysoká hustota odliatkov;

vyššia pevnosť a tepelná odolnosť;

menej náchylné na lámavosť za studena.

Hlavné nevýhody hliníkových bronzov:

výrazné zmrštenie;

tendencia k tvorbe stĺpcových kryštálov počas kryštalizácie a rast zŕn počas zahrievania, čo spôsobuje krehkosť zliatiny;

silná absorpcia plynu tekutou taveninou;

samovoľné uvoľnenie počas pomalého chladenia;

nedostatočná odolnosť proti korózii v prehriatej pare.

Na odstránenie týchto nedostatkov sú zliatiny dodatočne legované mangánom, železom, niklom a olovom.

Relatívne malé, ale vysoko zodpovedné časti, ako sú ozubené kolesá, puzdrá, príruby, sú vyrobené z hliníkových bronzov odlievaním a tlakovým spracovaním. Bronz BrA5 je vyrazený na výrobu medailí a drobných mincí.

Kremíkové bronzy, BrKMts3-1, BrK4, sa používajú ako náhrada cínových bronzov. Sú nemagnetické a mrazuvzdorné, v odolnosti proti korózii a v mechanických vlastnostiach prekonávajú cínový bronz a majú vysoké elastické vlastnosti. Zliatiny sú dobre zvárané a spájkované. Pre svoju vysokú odolnosť voči alkalickému prostrediu a suchým plynom sa používajú na výrobu odpadových potrubí, plynu a komínov.

Olovené bronzy, BrS30, sa používa ako vysoko kvalitný antifrikčný materiál. V porovnaní s cínovými bronzmi majú nižšie mechanické a technologické vlastnosti.

Berýliové bronzy, BrB2, sú vysoko kvalitný pružinový materiál. Rozpustnosť berýlia v medi výrazne klesá s klesajúcou teplotou. Tento jav sa využíva na získanie vysokých elastických a pevnostných vlastností výrobkov precipitačným vytvrdzovaním. Hotové výrobky z berýliových bronzov sa podrobujú vytvrdzovaniu od 800 o C, čím sa presýtený tuhý roztok berýlia v medi fixuje pri izbovej teplote. Potom sa uskutoční umelé starnutie pri teplote 300 ... 350 o C. V tomto prípade dochádza k oddeleniu rozptýlených častíc, zvyšuje sa pevnosť a elasticita. Po starnutí dosahuje medza pevnosti 1100…1200 MPa.

Hlavnou zložkou bronzu je meď, do ktorej sa pridávajú ďalšie kovy (najčastejšie cín). Zároveň podiel iných látok nie je väčší ako 2,5%, čo umožňuje zlepšiť výkon výslednej zliatiny. Ak sa meď spojí so zinkom, získa sa mosadz, pri nahradení zinku niklom sa získa kupronikel. Existujú aj iné možnosti. Napríklad BrA5 je druh bronzu získaný pridaním hliníka. Pracujeme so značkou BrO5, vyrobenou na báze cínu, nakoľko tento materiál plne vyhovuje požiadavkám štátu.

Trochu o histórii

Prvé bronzové predmety sa objavili už v 3. storočí pred Kristom. Za rodisko tohto úžasného kovu sa považuje Blízky východ – najstaršie nálezy z kombinácie medi a cínu sa našli v Iráne, ale aj Sýrii, v Turecku a Iraku. Najčastejšie sa domáce a pracovné predmety vyrábali z bronzu. Z dochovaných výrobkov sa najčastejšie nachádzajú predmety pre domácnosť, armádu a šperky.

Potom prišlo obdobie, keď sa tento kov stal hlavným zdrojom peňažného priemyslu – vyrábali sa z neho mince rôznych nominálnych hodnôt. Približne v 5. storočí nášho letopočtu. v Hellase sa začalo s výrobou bronzových sôch. Odtiaľ pochádza tradícia výroby bronzových miniatúr a figúrok, ktorá je aktuálna dodnes.

S nástupom stredoveku sa bronz stal súčasťou výzbroje a stal sa hlavným zdrojom na odlievanie kanónov, delových gúľ a nábojov. Tomuto kovu venovali pozornosť aj majstri odlievania zvonov - z bronzu sa vyrábajú nádherné výrobky, ktoré vydávajú hlboký a príjemný zvuk.

Bronzový hrot oštepu (7.-4. storočie pred Kristom).

Ako sa druhy líšia

Klasifikácia zliatin sa vykonáva v závislosti od vybraných komponentov. Bronz vyrobený z cínu často obsahuje aj olovo alebo fosfor - to poskytuje legovací efekt. Vďaka cínu sa zliatina stáva tvrdšou a pevnejšou, lepšie znáša tavenie a dokonale si zachováva svoj tvar. Výsledný materiál sa ľahko brúsi a prítomnosť špeciálnych komponentov umožňuje dosiahnuť vyšší pracovný a vizuálny výkon.

Existuje aj bronz, ktorý neobsahuje cín. Takéto možnosti majú novú štruktúru, ktorá sa líši od tradičnej, ale svojimi vlastnosťami sa takmer vyrovnajú klasickej zliatine.

Technické vlastnosti kovu môžu ovplyvniť jeho výkon.

Odlievací materiál vzniká spôsobom výroby dekoratívneho a štýlového tovaru (napríklad našich výrobkov). Je tiež široko používaný pri výrobe ložísk, častí zložitých mechanizmov, ako aj komponentov pre zariadenia určené na prácu v morskej vode.

Deformovateľné materiály sú navrhnuté tak, aby boli formované mechanickou metódou. V tomto prípade je kov rezaný, kovaný, vlnitý. Spravidla je táto možnosť flexibilná a pomerne mäkká - používa sa na výrobu káblov, pások, tyčí a výrobkov z plechov.

Bronzová tyč.

vlastnosti bronzu

Vzhľadom na túto zliatinu v porovnaní s inými kovovými zmesami (napríklad zloženie zinku) stojí za zmienku, že skutočný bronz je odolný voči prirodzeným procesom deštrukcie, vydrží dlho a je odolný voči agresívnym účinkom (vibrácie, trenie). Zostáva tiež odolný a krásny aj po dlhšom kontakte s vodou, vzduchom, kyslým prostredím alebo soľnými roztokmi. Väčšina typov bronzu môže byť spájkovaná alebo zváraná.

Farba zliatiny závisí od zložiek, ktoré tvoria jej zloženie. Najsvetlejší typ je biely. Tmavé učebne majú červenkastý odtieň.

Nasledujúce prísady ovplyvňujú tón a kvalitu bronzu:

zinok a olovo znižujú náchylnosť na trenie;
hliník a kremík predlžujú životnosť, chránia pred koróziou a deformáciou;
nikel a železo zvyšujú schopnosť zliatiny rekryštalizovať, robia látku hladkú a rovnomernú;
kremík alebo mangán sa pridáva na zvýšenie odolnosti proti hrdzi, oxidovým usadeninám a intenzívnemu teplu;
materiál, ktorý nie je určený na vedenie elektriny, je vyrobený s prídavkom chrómu alebo berýlia.

Najpopulárnejšie druhy bronzovej zliatiny používané v priemysle sú:

Berýlium (kvôli tvrdosti). Vytvrditeľné, flexibilné. Pri prirodzenom alebo umelom starnutí kovu sa prejavuje jeho zvýšená odolnosť voči mechanickým procesom. Tento indikátor je často vylepšený preddeformáciou. Slúži na výrobu veľkých a malých častí strojov, ako aj na výrobu zásob.
Hliník (kvôli vysokej hustote). Vyznačuje sa odolnosťou voči chemikáliám, nemení sa vplyvom prírodných faktorov a je vhodný na použitie v morskej vode. Ľahko spracovateľný a rezaný, obľúbený pri výrobe plochých a pásových výrobkov.
Kremík-zinok (výhoda - výborná tekutosť). Pri obrábaní (sústruženie, frézovanie) neiskrí. Vhodné na odlievanie zložitých alebo dekoratívnych tvarov.
Olovo - odolné voči treniu, otrasom. Vďaka týmto indikátorom sa najčastejšie používa na diely, ktoré nesú veľké zaťaženie.
Cín - kombinuje všetky vyššie uvedené výhody, a preto je najviac žiadaný.

Ako získať bronz

Výroba bronzu je zodpovedný a pomerne náročný proces, pri ktorom sa do roztavenej medi zavádzajú pomocné kovy. Tavenie sa vykonáva v kováčskych alebo indukčných peciach. Na vykurovanie sa používa prírodné palivo (uhlie) alebo tavivo.

Prvou fázou je kladenie medi do pece a zahrievanie, kým sa nedosiahne tekutý stav. Potom sa do látky zavádza fosforová meď, ku ktorej sa neskôr pripájajú legujúce zložky. Výsledná zliatina sa zmieša, nastaví sa nová teplota spracovania. V záverečnej fáze sa opäť používa fosforová meď, ktorá vám umožňuje zbaviť sa akejkoľvek oxidácie.

Tavenie bronzu je jednoduché, a preto sa tento kov často používa na odlievanie umeleckých výrobkov a miniatúr. Pomocou špeciálnych formulárov a ich správneho vypĺňania vyrábajú špecialisti z dielne Bronzamania tovar s ideálnym vzhľadom. Prírezy určené na umelecké odlievanie sa vyrábajú v okrúhlom alebo sploštenom formáte.

Bronz v roztavenom stave.

Aplikácia bronzu

Vďaka dokonalým pracovným vlastnostiam je bronz jedným z najbežnejších materiálov v oblasti strojárstva, letectva, stavby lodí a vo veľkom priemysle. Tento kov nie je náchylný na vlhkosť, neopotrebováva sa, je takmer nemožné ho zdeformovať. Preto sa bronz používa pri výrobe valcovaných výrobkov určených na prevádzku v agresívnom chemickom prostredí, ako aj na výrobu dielov a rúr rôznych profilov.

Spoľahlivosť a dlhá životnosť sú ďalšie charakteristiky, vďaka ktorým sa bronz stal všeobecne známym v oblasti sochárstva a umenia. Z toho sa vyrábajú detaily interiéru - svietniky, puzdrá na lustre, dekorácie. Špecialisti dielne Bronzamania preto môžu garantovať dlhú životnosť všetkých produktov dostupných na predaj - naše produkty si zachovávajú svoj krásny vzhľad a funkčnosť po celé desaťročia, nereagujú na poveternostné podmienky a iné nepriaznivé faktory.

Bronz je zliatina medi a špeciálnych prísad, ktoré sú potrebné na to, aby dali kovu určité technologické vlastnosti. Bronz môže obsahovať tieto zložky: Sn (cín), Mn (mangán), Be (berýlium), Pb (olovo), Si (kremík), Cr (chróm), P (fosfor), Fe (železo) a ďalšie prvky.

Bronzová zliatina je odolná voči oderu, korózii, agresívnemu prostrediu ako je morská voda. Tieto vlastnosti sa dosahujú pridaním legujúcich zložiek v určitých pomeroch. Pomer komponentov je regulovaný regulačnými dokumentmi: GOST, priemyselné normy, metódy, podnikové normy.

Klasifikácia zliatin

V súlade s prítomnosťou legujúcich zložiek v zložení je obvyklé rozlišovať tieto typy bronzov:

cín - hlavnou legujúcou zložkou v nich je cín;
neobsahujúce vôbec cín, teda bez cínu.

Okrem zloženia bronzu existuje ďalšie kritérium pre ich klasifikáciu - technologické parametre. Vynikajú bronzy:

deformovateľné, určené na tlakové spracovanie;
zlievarne na výrobu odliatkov.

Hlavné legujúce zložky

Hlavnou zložkou, ktorá určuje väčšinu technických charakteristík bronzov, je meď. Aby zliatina získala potrebné parametre, používajú sa špeciálne prísady - legujúce zložky. Jednou z bežných legujúcich zložiek, ktoré sa nachádzajú v bronze, je cín. Práve z cínového bronzu sa odlievali zvony a nazývali sa „zvonový“ bronz.

Ako legovací prvok možno použiť aj:

Be je berýlium. Zvyšuje pevnosť bronzu.
Si - kremík a Zn, zinok pre zvýšenie odolnosti povrchu proti oderu. Rovnaké prvky zvyšujú tekutosť bronzov, čo má pozitívny vplyv na kvalitu odlievania.
Pb je olovo. Zvyšuje antikorózne vlastnosti kovu.
Al - hliník. Zvyšuje odolnosť proti korózii, odolnosť voči oxidácii pri vysokých teplotách a znižuje reakciu kovov so zlúčeninami síry a výfukovými produktmi motora.

Značky bronzov

Bronzy sú označené skratkou „Br“, ako aj pridaním písmena alebo niekoľkých písmen, ktoré označujú prísady do zliatin. Objem legujúcich prísad je určený GOST.

Rôzne značky bronzov majú svoje vlastné individuálne vlastnosti: chemické zloženie, technické vlastnosti, rozsah. Označením bronzov môžete zistiť, aké komponenty obsahujú, a pomocou špeciálnych tabuliek určiť účel tejto zliatiny a jej technologické parametre.

Značenie zliatin na príklade cínových bronzov

Niektoré druhy cínových bronzov sú uvedené v tabuľke nižšie. Tu nájdete aj dôležité technologické parametre zliatiny, ako aj rozsah jednotlivých značiek bronzu.

Táto tabuľka uvádza aj spôsob odlievania bronzov. "K" v príslušnom stĺpci znamená, že odlievanie bolo uskutočnené do formy, "P" - odlievanie bolo uskutočnené do pieskovej formy.

V stĺpci "značka" sú uvedené názvy zliatin. "Br" v názve značky označuje bronz, potom sú uvedené legujúce zložky prítomné v zliatine.

Na základe označenia je zrejmé, že druhy kovov uvedené v tabuľke obsahujú cín. Niektoré okrem cínu obsahujú zinok, olovo a fosfor.

Percento bronzových zložiek

Percento prvkov, ako aj chemické zloženie, sú zahrnuté v skratke triedy zliatiny. Neuvádza percento hlavného prvku - medi, ale uvádza obsah všetkých legujúcich prvkov v percentách.

Napríklad v značke BrO3Ts12S5 je obsah komponentov nasledujúci:

cín - 3 %;

zinok - 12%;

olovo - 5%;

zvyšných 80 % tvorí meď.

Percento medi v zliatine ovplyvňuje jej farbu. Čím viac medi, tým jasnejšia je zlatá farba bronzu. Pri obsahu medi 50% bude farba zliatiny biela, blízka farbe striebra. V súlade so stanovenými úlohami je možné získať inú farbu kovu zmenou percenta legujúcich prvkov a medi.

Niektoré druhy zliatin bronzu

Najčastejšie požadované sú cínové, berýliové, kremíkové a hliníkové bronzy.

Cínový bronz

Cínový bronz obsahuje cín ako hlavnú legujúcu zložku. Môže obsahovať aj fosfor, zinok, olovo, nikel atď.

Tabuľka zobrazuje obmedzujúci obsah prvkov v niektorých ročníkoch:

Ako je zrejmé z tabuľky, zliatiny obsahujú minimálne 80 % medi. S nárastom objemu cínu v zliatine sa menia aj jeho vlastnosti:

zvyšuje sa tvrdosť a pevnosť kovu;
plasticita klesá;
rázová húževnatosť klesá;
zvýšená únavová sila.

Jednou z legujúcich zložiek je P (fosfor). Tento prvok sa nazýva legovanie, ak je jeho obsah vyšší ako 0,1 %.

Keď sa fosfor dostane do zliatiny medi, deoxiduje meď. Okrem toho je to fosfor ako legujúca prísada, ktorá zvyšuje odolnosť kovu proti opotrebovaniu. Toto zloženie má aj nevýhodu. Fosfor pri prekročení jeho obsahu znižuje ťažnosť výsledného kovu. Preto pri pridávaní fosforu ako legujúcej zložky do kovaného cínového bronzu je mimoriadne dôležité prísne dodržiavať GOST a ďalšie regulačné dokumenty.

Ďalšou legujúcou zložkou je Zn (zinok). Pridáva sa do bronzu, ktorý neobsahuje fosfor. Zinok sa zavádza v množstve, ktoré sa môže rozpustiť. Olovo možno často pridávať spolu so zinkom. Olovo je mierne rozpustné, výsledné zliatiny BrOTsS4-4-2.5 a BrOTsS4-4-4 sú tuhé kryštály roztoku a nerozpustené inklúzie olova. Prídavok olova zvyšuje vlastnosti proti treniu kovu a možnosť jeho rezania. Olovo ako legovací prvok však znižuje niektoré ďalšie mechanické vlastnosti výsledného kovu.

Môže sa pridať aj Ni (nikel). Prvok zvyšuje pevnosť, ťažnosť a deformovateľnosť.

berýliový bronz

Tento typ zahŕňa disperzne tvrdené zliatiny medi a berýlia bez cínu. To znamená, že rozpustnosť legujúceho prvku je priamo závislá od teploty. Kalenie sa uskutočňuje z jednofázovej oblasti, teda bezprostredne z taveniny. Je veľmi dôležité zvoliť správnu procesnú teplotu, ktorá sa má použiť. Práve táto hodnota určuje, ako dobre prejde tavenina do tuhého roztoku a nakoľko bude homogénna, čo je dôležité pre udelenie špecifických vlastností kovu. Optimálna teplota vytvrdzovania je 760-800 °C. So zvýšením teploty nad stanovený rozsah existuje možnosť zvýšenia veľkosti zrna kovu a v dôsledku toho zníženie technologických parametrov. Teploty pod týmto rozsahom neumožňujú nasýtenie tuhého roztoku berýliom na požadovaný stupeň.

Rýchlosť chladenia roztoku by mala byť aspoň 30-60 stupňov za sekundu. Je to nevyhnutné, aby sa zabránilo rozkladu zložiek v tuhom roztoku. Ni (nikel) a Co (kobalt) môžu byť niekedy pridané ako dodatočná prímes na zníženie limitu rýchlosti chladenia. Tieto prísady zvyšujú stabilitu tuhého roztoku v prípade podchladenia. Na rovnaké účely možno použiť horčík.

V priemysle a výrobe sa najčastejšie používajú tieto zliatiny:

BrB2 - s obsahom berýlia 2%;
MNB - zliatina medi, niklu a berýlia, obsah berýlia nepresahuje 0,8 %
MCB je pomer meď-kobalt-berýlium s rovnakým obsahom berýlia ako v MNB.

BrB2 aj MNB a MKB majú vysokú ťažnosť a pevnosť, ľahko sa podrobujú ohýbaniu a ťahaniu, ako aj iným typom plastickej deformácie.

kremíkový bronz

Táto bezcínová zliatina má vo svojom zložení Cu (meď) v množstve 80%, Zn (zinok) 20% a Si (kremík) cca 3% a 1% mangánu (BrKMts-3-1), vykazuje odolnosť proti stlačeniu a deformácia napätia. Vysoké mechanické a antifrikčné vlastnosti, ťažnosť pri nízkych teplotách umožňuje použitie tejto zliatiny na valivé diely, pružiny, ložiská atď.

hliníkový bronz

Hliníkový bronz obsahuje hliník ako legujúcu zložku. Obsah hliníka môže dosiahnuť 12%. V závislosti od obsahu hliníka sa menia aj vlastnosti výsledného kovu.

Napríklad jednofázový bronz, v ktorom až 9,4 % hliníka ľahko podlieha tlakovej deformácii pri akejkoľvek teplote. Je to spôsobené jeho vysokou plasticitou. Príkladom takejto značky je BrA7.

Pridanie hliníka ako legujúcej zložky výrazne zvyšuje pevnosť kovu a jeho odolnosť voči korózii v náročných podmienkach: slaná voda, vysoká vlhkosť atď. Tento typ kovu sa používa na ropné plošiny na mori.

Al má významný vplyv aj na tepelnú vodivosť kovu. S nárastom obsahu hliníka klesá tepelná vodivosť výsledného kovu, ak tento parameter porovnáme s čistou meďou. Prídavok dokonca 10% Al znižuje tepelnú vodivosť medi o 390-401 W/(m*K) na 75 W/(m*K). Pridanie ďalších legujúcich zložiek ďalej znižuje tepelnú vodivosť.

Z toho možno vyvodiť nasledujúce závery: technologické parametre bronzov závisia od toho, aké legovacie zložky a v akom pomere boli zavedené pri výrobe kovu. Hlavnou zložkou je meď, percento legujúcich prísad je regulované GOST a inými regulačnými dokumentmi.

Na báze medi. Pomocné kovy môžu byť nikel, zinok, cín, hliník a iné. V tomto článku zvážime typy, technologické vlastnosti, chemické látky. zloženie bronzu, ako aj spôsoby jeho výroby.

Klasifikácia

1. Podľa chemického zloženia sa tento kov zvyčajne delí do dvoch skupín. Prvým sú cínové bronzy. V nich je hlavným legujúcim prvkom cín. Druhý je bez plechu. Nižšie o tom budeme hovoriť podrobnejšie.

2. Podľa technologických charakteristík bronzu je zvykom ho deliť na deformovateľný a zlievarenský. Prvé sú dobre spracované pod tlakom. Posledne menované sa používajú na tvarové odliatky.

Tento kov má v porovnaní s mosadzou oveľa lepšiu odolnosť proti treniu, mechanické vlastnosti a tiež odolnosť proti korózii. V skutočnosti je bronz zliatinou medi a cínu (ako hlavný pomocný prvok). Nikel a zinok tu nie sú hlavné legujúce prvky, na to sa používajú komponenty ako hliník, cín, mangán, kremík, olovo, železo, berýlium, chróm, fosfor, horčík, zirkónium a iné.

Cínové bronzy: zlievareň

Poďme zistiť, čo je taký kov. Cínový bronz (foto nižšie zobrazuje odliatky) je zliatina, ktorá má nižšiu tekutosť ako iné typy. Má však nevýznamné objemové zmrštenie, čo umožňuje získať tvarované bronzové odliatky. Tieto vlastnosti určujú aktívne využitie bronzu pri odlievaní valivých dielov. Uvažovaná zliatina sa tiež používa pri výrobe armatúr určených na prevádzku vo vodnom prostredí (vrátane morskej vody) alebo vo vodnej pare, v olejoch a pod vysokým tlakom. Na zodpovedné účely existujú aj takzvané neštandardné odlievacie bronzy. Používajú sa pri výrobe ložísk, ozubených kolies, puzdier, častí čerpadiel, tesniacich krúžkov. Takéto časti sú navrhnuté tak, aby fungovali pod vysokým tlakom, vysokými rýchlosťami a nízkym zaťažením.

Olovené bronzy

Tento poddruh zlievarenských zliatin cínu sa používa pri výrobe ložísk, tesnení a tvarových odliatkov. Takéto bronzy sa vyznačujú nízkymi mechanickými vlastnosťami, v dôsledku čoho sa v procese výroby ložísk a puzdier jednoducho nanášajú na oceľový základ vo forme veľmi tenkej vrstvy. Zliatiny s vysokým obsahom cínu majú vyššie mechanické vlastnosti. Preto môžu byť použité bez oceľovej podložky.

Cínové bronzy: Tepané

Zliatiny spracovávané tlakom sa zvyčajne delia do týchto skupín: cín-fosfor, cín-zinok a cín-zinok-olovo. Svoje uplatnenie našli v celulózovo-papierenskom priemysle (vyrábajú sa z nich siete) a strojárstve (výroba pružín, ložísk a častí strojov). Okrem toho sa tieto materiály používajú pri výrobe bimetalických výrobkov, tyčí, pások, pásov, ozubených kolies, ozubených kolies, puzdier a tesnení pre vysoko zaťažované stroje, rúrky pre prístrojové vybavenie, tlačné pružiny. V elektrotechnike je rozšírené použitie bronzu (tepaného) vďaka jeho vynikajúcim mechanickým vlastnostiam (spolu s vysokými elektrickými vlastnosťami). Používa sa pri výrobe prúdových pružín, kontaktov. V chemickom priemysle sa cínové bronzy používajú na výrobu pružinového drôtu, v jemnej mechanike - armatúry, v papierenskom priemysle - stierky, v automobilovom a traktorovom priemysle - puzdrá a ložiská.

Tieto zliatiny je možné dodať v extra tvrdom, tvrdom, polotvrdom a mäkkom (žíhanom) stave. Cínové bronzy sú zvyčajne opracované za studena (valcované alebo ťahané). Horúci kov je iba lisovaný. Pod tlakom je bronz dokonale spracovaný za studena aj za tepla.

berýliový bronz

Ide o zliatinu patriacu do skupiny kovov vytvrdzujúcich precipitáciou. Má vysoké mechanické, fyzikálne a elastické vlastnosti. Berýliový bronz má vysokú tepelnú odolnosť, odolnosť proti korózii a cyklickú pevnosť. Je odolný voči nízkym teplotám, nemagnetizuje a pri údere neiskrí. Kalenie berýliových bronzov sa vykonáva pri teplotách 750-790 stupňov Celzia. Prídavok kobaltu, železa a niklu prispieva k spomaleniu rýchlosti fázových premien, čo značne uľahčuje technológiu starnutia a tvrdnutia. Prídavok niklu navyše prispieva k zvýšeniu teploty rekryštalizácie a mangán môže nahradiť, aj keď nie úplne, drahé berýlium. Vyššie uvedené vlastnosti bronzu umožňujú použitie tejto zliatiny pri výrobe pružín, pružinových častí, ako aj membrán v hodinárskom priemysle.

Zliatina medi s mangánom

Takýto bronz sa vyznačuje špeciálnymi vysokými mechanickými vlastnosťami. Spracováva sa tlakom, za studena aj za tepla. Tento kov sa vyznačuje vysokou tepelnou odolnosťou, ako aj odolnosťou proti korózii. Zliatina medi s prídavkom mangánu našla široké uplatnenie v armatúrach pecí.

kremíkový bronz

Ide o zliatinu, ktorá obsahuje nikel, menej často mangán. Takýto kov sa vyznačuje ultravysokými mechanickými, antifrikčnými a elastickými vlastnosťami. Zároveň kremíkový bronz nestráca svoju plasticitu pri nízkych teplotách. Zliatina je dobre spájkovaná, spracovaná tlakom pri vysokých aj nízkych teplotách. Príslušný kov nie je zmagnetizovaný, pri údere neiskrí. To vysvetľuje rozšírené používanie bronzu (kremíka) pri stavbe námorných lodí pri výrobe antifrikčných dielov, ložísk, pružín, mriežok, výparníkov, sietí a vodiacich puzdier.

Liate zliatiny bez obsahu cínu

Tento typ bronzu sa vyznačuje dobrou koróziou, antifrikčnými vlastnosťami, ako aj vysokou pevnosťou. Používajú sa na výrobu dielov, ktoré sa prevádzkujú v obzvlášť ťažkých podmienkach. Sú to napríklad ventily, puzdrá, prevody pre výkonné turbíny a žeriavy, šneky, ktoré pracujú v páre s časťami z tvrdenej ocele, ložiská, ktoré pracujú pod vysokým tlakom a rázovým zaťažením.

Ako vyrobiť bronz?

Výroba tohto kovu sa musí vykonávať v špeciálnych peciach používaných na tavenie zliatin medi. Bronzová nálož môže byť vyrobená z čerstvých kovov alebo s prídavkom sekundárneho odpadu. Proces tavenia sa zvyčajne vykonáva pod vrstvou taviva alebo dreveného uhlia.

Proces využívajúci zmes čerstvých kovov prebieha v určitom poradí. Najprv sa potrebné množstvo taviva alebo dreveného uhlia vloží do vysoko vyhrievanej pece. Potom sa tam umiestni meď. Po čakaní na roztopenie zvýšte teplotu ohrevu na 1170 stupňov. Potom sa tavenina musí deoxidovať, na čo sa pridáva fosforová meď. Tento proces sa môže uskutočniť v dvoch fázach: priamo v peci a potom v panve. V tomto prípade sa prísada zavádza v rovnakých pomeroch. Ďalej sa do taveniny pridajú potrebné legujúce prvky zahriate na 120 stupňov. Žiaruvzdorné komponenty by sa mali zavádzať vo forme ligatúr. Ďalej sa roztavený bronz (foto nižšie ukazuje proces tavenia) mieša, kým sa všetky pridané látky úplne nerozpustia a nezahrejú na vopred stanovenú teplotu. Pri výstupe výslednej zliatiny z pece sa musí pred nalievaním nakoniec deoxidovať zvyškom (50 %) fosforovej medi. Deje sa tak na uvoľnenie bronzu z oxidov a zvýšenie tekutosti taveniny.

Tavenie na báze recyklovaných materiálov

Na výrobu bronzu z recyklovaných kovov a odpadu je potrebné tavenie vykonať v nasledujúcom poradí. Najprv sa meď roztaví a deoxiduje pomocou fosforových prísad. Potom sa do taveniny pridajú cirkulujúce materiály. Potom sa kovy úplne roztavia a v príslušnom poradí sa zavádzajú legujúce prvky. V prípade, že vsádzka pozostáva z malého množstva čistej medi, je potrebné najskôr roztaviť cirkulujúce kovy a potom pridať meď a legujúce prvky. Tavenie sa vykonáva pod vrstvou taviva alebo dreveného uhlia.

Po roztavení zmesi a jej zahriatí na požadovanú teplotu sa uskutoční konečná dezoxidácia zmesi fosforečnou meďou. Ďalej sa tavenina na vrchu prikryje kalcinovaným uhlím alebo sušeným tavivom. Spotreba posledne menovaného je 2 až 3 percentá hmotnosti kovu. Zahriata tavenina sa udržiava 20 až 30 minút, pravidelne sa mieša a potom sa oddelená troska odstráni z jej povrchu. Všetko, bronz je pripravený na odlievanie. Pre lepšie odstraňovanie trosky sa môže pridať do naberačky, čím sa zahustí. Na zistenie, či je bronz pripravený na odlievanie do foriem, sa vykonáva špeciálna technologická skúška. Lom takejto vzorky musí byť rovnomerný a čistý.

hliníkový bronz

Ide o zliatinu medi a hliníka ako legujúceho prvku. Proces tavenia tohto kovu sa výrazne líši od procesov uvedených vyššie, čo sa vysvetľuje chemickými charakteristikami pomocnej zložky. Zvážte, ako vyrobiť bronz pomocou komponentov zliatiny hliníka. Pri výrobe tohto typu zliatiny s použitím recyklovaných materiálov vo vsádzke sa nepoužíva operácia dezoxidácie fosforovými zložkami. Je to spôsobené tým, že fosfor sa vyznačuje nižšou afinitou k molekulám kyslíka ako hliník. Mali by ste tiež vedieť, že tento typ bronzu je veľmi citlivý na prehriatie, preto by teplota nemala presiahnuť 1200 stupňov. V prehriatom stave sa hliník oxiduje a zliatina bronzu je nasýtená plynmi. Okrem toho sa oxid vznikajúci pri tavení tohto druhu bronzu nezredukuje pridávaním dezoxidačných činidiel a je veľmi ťažké ho z taveniny odstrániť. Oxidový film má veľmi vysoký bod topenia, čo výrazne znižuje tekutosť bronzu a spôsobuje manželstvo. Tavenie sa vykonáva veľmi intenzívne, pri horných hraniciach teplôt ohrevu. Okrem toho by sa hotová tavenina nemala zadržiavať v peci. Pri tavení hliníkového bronzu sa ako náterová vrstva odporúča použiť tavivo, ktoré pozostáva z 50 % a 50 % kryolitu.

Hotová tavenina pred naliatím do foriem sa rafinuje pridaním chloridu mangánu alebo chloridu zinočnatého (0,2 - 0,4% z celkovej hmotnosti zmesi). Po tomto postupe by sa zliatina mala uchovávať päť minút až do úplného zastavenia vývoja plynu. Potom sa zmes privedie na požadovanú teplotu a naleje sa do foriem.

Aby sa zabránilo segregácii v tavenine bronzu s vysokým obsahom nečistôt olova (50-60%), odporúča sa pridať 2-2,3% niklu vo forme medenoniklových ligatúr. Alebo ako tavidlá je potrebné použiť síranovú soľ alkalických kovov. Nikel, striebro, mangán, ak sú súčasťou bronzu, by sa mali zaviesť do taveniny pred postupom pridávania cínu. Okrem toho sa na zlepšenie kvality výslednej zliatiny niekedy modifikuje menšími prísadami na báze žiaruvzdorných kovov.