Рецепты домашней выпечки с фото — пошаговые мастер-классы

Классификация бронзы

Бронзу классифицируют исходя из двух признаков: технологический и химический.

По технологическому признаку бронза разделяется на два вида:

• Бронза деформируемая. Отличный вид бронзы для обработки механическим типом, таким как ковка, штамповка или рифление. Отличается данный вид малым наличием олова в составе, не более 6 процентов, что делает исходный материал очень пластичным.
• Бронза литейная. Специальный вид бронзы для отливок фасонного типа. Применяется в производстве деталей машин для работы соленной воде, изготовление шестеренок и вкладышей для подшипников.

По химическому признаку бронзу разделяют на:

• Бронза оловянная. Этот тип представляет собой сплав бронзы с основным компонентом — оловом, а также, в качестве дополнительных примесей, может использоваться фосфор, свинец и цинк. Олово помогает материалу приобрести упругость, легкоплавкость и твердость, что отлично отражается на процессе полировки. Дополнительные компоненты применяются для улучшения литейных, механических и антифрикционных свойств.
• Бронза специальная, безоловянная. Это вид бронзы представляет собой сплав без использования компонента — олова. По сравнению с бронзой оловянной ничем ей не уступает, а где-то даже превосходит ее показатели.

Свойства бронзы

Бронза отличается высокой прочностью, стойкостью к коррозии, а также отличными антифрикционными свойствами. Этот вид материалов обладает повышенной стойкость к соленной воде, воздуху, растворов кислот и углекислых растворах. Бронза отлично подходит для обработки пайкой и сваркой мягкими и твердыми припоями.

Цвет бронзы зависит от типа легирующих компонентов в составе, и может варьироваться от белого до красного. Также благодаря последним отличаются и свойственные показатели:

Физико-химические особенности бронзы

Бронза — материал, известный человечеству на протяжении многих веков. Этот своеобразный сплав олова и красной меди когда-то ценился на уровне с золотом и серебром. В древние времена из этого сплава изготавливались украшения различные виды оружия и орудия труда.

Современный сплав считается высокотехнологичным материалом, легирующимся алюминием, цинком, никелем, кремнием и фосфором, в результате чего образовавшийся металл обладает различными физико-химическими свойствами. К основным характеристикам полученных сплавов можно отнести:

Высокая прочность;

Достаточно хорошая электропроводность;

Высокая степень теплопроводности.

Способы определения удельного веса

Для определения степени соответствия сплава планируемым работам необходимо узнать его марку и в зависимости от марки можно определить удельный вес и другие характеристики бронзы, в том числе чтобы расчитать вес какого-либо проката из нее. Все расчеты производятся с применением законов физики и знаний в химии. Для проведения химического анализа бронзу берут на пробу и определяют состав металлов.

Вообще удельный вес можно определить и опытным путем, так как известно, что все тела одинакового объема отличаются различной величиной массы. Другими словами, соотношение объема и массы сплава — постоянная величина, характеризующая исследуемое вещество. За основу удельного веса вещества принимается сила тяжести данного сплава, взятого за основу объема вещества.

Соотношение удельного веса сплава и его плотности соответствуют соотношению веса и массы тела, взятого за основу исследования. Для определения удельного веса бронзы тело, изготовленное необходимым способом, сначала взвешивается в воздухе, а потом опускается в воду. По закону Архимеда тело теряет в весе и поэтому привязанная к нему чаша весов поднимается, а на нее укладывается груз извесного веса для определения значения веса бронзы.

Значение удельного веса можно определить по формуле

γ=Р/V или Удельный. Вес = Вес/Объем

Таким образом можно и своими руками определить удельный вес конкретного бруска бронзы, но конечно на практике используется химический анализ проката или просто справочные данные из таблицы если марка уже известна.

Бронзовый прокат и примеры расчета его веса

Так как при получении бронзового проката сплав подвергается необходимым технологическим процессам, связанным с добавлением различных химических элементов, изменяющих свойства бронзы, то и процесс расчета удельного веса проводится заново в заивсимости от добавленных легирующих элементов.

Для удобства расчета удельного веса различных бронзовых сплавов существуют специальные калькуляторы расчета удельного веса веществ и системы табличных значений для конкретных марок см. ниже. Покупателям металла нет необходимости проводить расчеты самостоятельно, чем значительно упрощается выбор необходимого материала для планируемого вида производства, но вес бронзы можно посчитать и вручную, зная удельный вес имеющейся марки.

Пример 1: Расчитаем вес бронзового круга диаметром 70 мм марки БрА9Ж4 длиной 4 метра в количестве 18 штук

В начале высчитаем площадь поперечного сечения круга S=πR 2 значит S=3,1415·3,5 2 =38,465 см 2

Расчитаем массу одного прутка зная что удельный вес марки БрА9Ж4 = 7,6 гр/см 3

M = 7,6·38,465·400 = 116933,6 грамм = 116,933 кг

Итого

масса всего проката М = 116,933·18 = 2104,80

Пример 2: Расчитаем вес бронзового листа толщиной 50 мм марки БрХ1 раскроем 500х1000 мм в количестве 7 штук

В начале высчитаем объем одного листа V = 5·50·100 = 25000 см 3

Следовательно, при удельном весе марки БрХ1 =

8,9 гр/см 3

Вес одного листа будет М = 8,9·25000 = 222500 грамм = 222,5 кг

Итого

всей партии будет М = 222,5·7 = 1557,5 кг

Виды бронзы в нашем марочнике металлов:

Именно свойства бронзы определяют популярность этого хорошо известного материала, не снижающуюся уже на протяжении нескольких тысячелетий. В результате активного развития металлургической отрасли были разработаны различные марки данного сплава, каждая из которых отличается своими особенностями и сферами применения.

Плотность металлов и сплавов

Главная — Документация — Плотность металлов

С помощью таблицы плотности металлов и сплавов можно рассчитать вес, необходимой длины выбранного вами проката. Это необходимо в тех случаях, когда в смете весь сортамент рассчитан в длине, а продажа осуществляется по весу. Также зная удельную плотность металлов из таблицы можно рассчитать вес конструкции, суммируя массу каждого элемента, входящего в ее состав. Необходимость в таком расчете возникает при подборе транспорта для транспортировки данной конструкции. Плотность металлов в таблице позволяет вычислить плотность сплава, состав которого известен в процентном соотношении. Зная массу и материал любой детали, возможно вычислить ее объем.

Типы бронзовых сплавов

О том, насколько популярной была и остается бронза, говорит и тот факт, что целый период в истории человечества был назван бронзовым веком. Ученые считают, что само слово «бронза» обязано своим происхождением старому названию итальянского города Бриндизи, известного своими литейными мастерскими.

Изначально бронзу получали в процессе расплавления и смешивания таких металлов, как . Из нее часто отливали колокола, поэтому она получила название «колокольная». Она также использовалась для изготовления оружия и орудий труда, различной домашней утвари, скульптурных композиций и предметов интерьера.

На многих старинных фото можно увидеть интерьерные , которые и сейчас поражают своей красотой. С развитием металлургической промышленности появились и другие виды бронзы, в которые вместо олова стали вводить алюминий, железо, бериллий, кремний, цинк, свинец, фосфор и др.

Изменение традиционного химического состава бронзы позволило не только улучшить ее механические свойства (твердость, прочность, износостойкость и устойчивость к воздействию агрессивных сред), но и изменить ее цвет. Так, цвет поверхности бронзовых изделий может варьироваться от красного (если в бронзе содержится большое количество меди) до серого и даже черного. Изменение цвета данного сплава при варьировании его химического состава является очень важным его свойством при изготовлении изделий декоративного назначения.

Многие путают , хотя это совсем другой медный сплав с другими свойствами, в химическом составе которого, кроме основного металла, присутствует цинк. Хотя по цвету латунь можно спутать с некоторыми марками бронзы, по многим из своих характеристик это разные материалы, поэтому и сферы их применения различаются.

Еще один распространенный сплав меди, основным легирующим элементом которого является никель, – это мельхиор. Поверхность изделий из него отличается красивым серебристым цветом. Мельхиор активно используется для чеканки монет и изготовления столовых приборов.

В зависимости от того, содержится в бронзе олово или нет, она может относиться к оловянному или безоловянному типу.

Если говорить о бронзах первого типа, то максимальное количество олова в их химическом составе может доходить до 33%. Увеличение содержания олова несколько снижает удельный вес и плотность основного металла, но увеличивает такие свойства итогового материала, как твердость и прочность. Кроме того, с увеличением олова в составе бронзы цвет изделий, которые из нее изготовлены, становится светлее, что заметно даже по их фото. Кроме олова, которое также снижает температуру плавления готового сплава, в химическом составе такого металла могут содержаться и другие химические элементы – мышьяк, свинец, цинк и др.

Если говорить о безоловянных бронзах, удельный вес и плотность которых незначительно отличаются от аналогичных характеристик сплавов первого типа, то по многим из своих механических свойств они могут превосходить не только оловянные бронзы, но и некоторые марки стали. Естественно, что и цвета изделий, изготовленных из таких сплавов, могут серьезно разниться.

Теплопроводность и другие характеристики бронзы

Как уже говорилось выше, процентное содержание основного легирующего элемента в химическом составе бронзы меняет не только ее цвет, но и механические свойства. При этом плотность и удельный вес, если сравнивать их с аналогичными характеристиками материалов других марок, меняются незначительно. Такая закономерность актуальна не только для бронзы, но и для латуни, а также для других медных сплавов.

Если говорить о бронзах оловянного типа, то такое их свойство, как пластичность, начинает снижаться в том случае, если процентное содержание олова в них превышает 5%. Если же содержание олова довести до 20%, то одновременно со снижением твердости увеличится и хрупкость такого материала. Именно поэтому для выполнения литейных операций и обработки металла методом пластической деформации можно использовать только ту бронзу, в которой содержится не более 6% олова.

В химический состав отдельных марок бронзы водят цинк, содержание которого может доходить до 10%. Такое легирование практически не меняет удельный вес и плотность металла, а также не оказывает значительного влияния на его механические свойства, но удешевляет его стоимость.

Чтобы улучшить такое свойство бронзы, как обрабатываемость резанием (в частности, облегчить процесс ломания стружки), в нее вводят незначительное количество свинца (до 5%). Фосфор, присутствующий в некоторых марках бронзы, которые и называются фосфористыми, выступает в них в качестве раскислителя.

Важным свойством бронзы, в которой содержится олово, является минимальный коэффициент усадки. По большинству остальных характеристик бронзы безоловянного типа превосходят оловянные. Так, сплавы, основным легирующим элементом в которых является алюминий, отличаются улучшенными механическими свойствами, а также более устойчивы к воздействию даже очень агрессивных сред. Сплавы, в которых медь смешана с кремнием и цинком, отличаются высокой текучестью в расплавленном состоянии, что предопределило сферу их применения – изготовление различных предметов методом литья. Бронзы с содержанием бериллия – это прочные и твердые материалы, изделия из которых также отличаются высокой упругостью.

При смешивании меди с легирующими добавками, что происходит при создании бронзы, снижается такое свойство основного металла, как теплопроводность. В частности, те химические элементы, которые используются при изготовлении бронзы, делают ее теплопроводность даже ниже, чем у другого медного сплава – латуни. Исключение составляют лишь те марки бронз, в которых содержание меди очень значительно.

Такое свойство большинства марок бронз, как невысокая теплопроводность, несколько ограничивает сферу их применения. Из-за того, что они не очень хорошо отводят тепло, изделия из них не используют в сильно нагруженных узлах трения, из таких бронз не делают сварочные электроды, а также элементы механизмов, которые должны обеспечивать оперативный отвод тепла.

Структура и состав сплава бронзы

В общем виде бронза – это сплав меди. Вторым компонентом могут выступать различные металлы за исключением цинка – такой сплав называют латунью, и никеля – он носит название мельхиор. В соответствии с характером второго ингредиента бронзы делятся на оловянные, то есть, содержащие олово, и безоловянные – все остальные, где вторым компонентом выступает другой металл. Состав мелких примесей при этом не учитывается.

Про состав черной, белой, синей, зеленой, оловянной, алюминиевой и других бронз, пропорции меди и олова в них, а также о том, чем отличается бронза от латуни по составу, читайте ниже.

Состав и структура металла бронза рассмотрены в видео ниже:

Оловяные металлы

Состоят из олова и меди. Как показывают исследования, медь может растворить до 15,8% олова, что автоматически указывает на возможность появления разных фаз твердых растворов. Так оно и есть: до достижения доли олова в 6–8% устойчивой является α-фаза, обеспечивающая хорошую ковкость и пластичность сплава. При увеличении доли олова появляются такие качества, как хрупкость и твердость, что не мешает использовать бронзы с содержанием олова до 65%, поскольку тогда в сплаве имеются и другие интересные качества.

Свойства и даже цвет сплава зависят от олова. Так, при доле меди в 90–99%, цвет бронзы ближе красному. Цвет сплава, содержащего 85% меди, желтый, содержащего более 50% – белый, а при доле меди в 35% сплав становится серо-стальным.

Соответствующим образом меняются и свойства.

• При малом содержании олова – до 2%, бронзу можно ковать на холоде, а не только при нормальной температуре.
• При содержании олова более 5%, ковать сплав можно лишь при температуре красного каления, из-за чего бронза считается не совсем подходящим сплавом для ковки.
• Если же твердый раствор включает более 15% олова, такое качество как ковкость сплав теряет, приобретая взамен высокую твердость.
• При очень большом содержании олова сплав вновь становится мягким.

Разновидности

Из-за резкого отличия свойств оловянные бронзы разделяют на 2 группы:

• деформируемые – с низким содержанием олова. Такие сплавы можно ковать и прокатывать, а также резать и затачивать. Они отличаются упругостью и высоким сопротивлением усталости, поэтому часто используются при изготовлении пружин;
• литейные – с более высоким содержанием олова. Изделия из нее получают литьем. Несмотря на не слишком высокую текучесть, бронзу используют для получения отливок самой сложной конфигурации, поскольку она дает очень малую усадку – менее 1%, в то время как у чугуна усадка составляет 1,5%, а у стали – 2%.

Превосходные бронзовые изделия – статуэтки, посуду, украшения на перилах и так далее, получают именно литьевым методом.

Примеси

Бронза может включать разнообразные случайные примеси в очень малом количестве. В то же время в состав вводят специальные добавки с тем, чтобы получить дополнительные свойства.

• Цинк – может составлять до 10–15% по массе. Он растворяется в α-растворе и улучшает механические свойства: увеличивает текучесть, плотность отливки и прочее. При этом металл заметно понижает стоимость изделия, поскольку намного дешевле олова. Такая бронза носит название адмиралтейской и более устойчива к морской воде.
• Свинец добавляют для придания сплаву антифрикционных свойств и возможности обрабатывать изделия резанием.
• Фосфор увеличивает жидкотекучесть и износостойкость.

Маркируется бронза буквами Бр. Далее в названии указываются легирующие добавки, а через дефис – их процентное соотношение. Доля меди не указывается, а вычисляется.

Соответственно, Бр.О-10, означает сплав меди, где легирующей добавкой является олово, доля которого 10%.

Безоловянные металлы

Представляют собой сплав меди с другими металлами, за исключением цинка и никеля. Такие бронзы называются в соответствии с легирующим элементом, доля которого в сплаве самая большая – алюминиевая бронза, например, бериллиевая и так далее. Маркируется она точно таким же образом. Так, Бр.АМц-7-1 означает, что в сплаве содержится 7% алюминия, 1% марганца и, соответственно, 92% меди.

Другие металлы в сплаве с медью создают иные свойства. Хотя, справедливости ради, большинство из них разработано в попытке удешевить бронзу, исключив из нее дорогое олово.

• Алюминиевые бронзы – отличаются более высокими антикоррозийными и механическими свойствами, к тому же сплав с алюминием дешевле. Однако, несмотря на то, что алюминиевая бронза более жидкотекучая, она дает большую усадку, поэтому редко используется для получения сложных отливок. Алюминий с медью образует твердый раствор, состав которого зависит как от доли алюминия, так и от условий получения, в частности, от скорости охлаждения. В результате такие его качества, как пластичность или прочность заметно меняются. Однофазные алюминиевые бронзы отличаются прекрасным сочетанием прочности и пластичности (максимальная нагрузка составляет 400–450 МПа, а пластичность равна 60%). Двухфазные более прочны и тверды, но требуют разной обработки в зависимости от своей структуры. К тому же дают куда большую усадку.
• Кремнистые бронзы могут включать до 3% кремния и отличаются антифрикционными свойствами и упругостью. Структура однофазная, что обеспечивает хорошую пластичность и относительную легкость обработки. Для отливок применяется редко. Если доля кремния превышает 3%, появляется хрупкая γ-фаза, поэтому состав сплава меняется редко.
• Бериллиевые бронзы отличаются высокой коррозионной стойкостью, износоустойчивостью, повышенным сопротивлением усталости, а также очень высоким пределом упругости. Сплав является теплостойким материалом – «работает» до температуры в 340 С, обладает хорошей теплопроводностью и электропроводностью. Бериллиевые бронзы можно подвергать закалке и старению, что очень положительно сказывается на их механических качествах.
• Марганцовая бронза содержит марганец, и, как правило, включает также цинк, а порой и олово. Свойства сплавов заметно отличаются и применяются для разных целей.
• Довольно известна мышьяковая бронза, но уже лишь как исторический материал. По своим качествам она превосходила оловянную, причем образовывала большое количество сортов для разных целей. Однако исчерпание поверхностных залежей мышьяка, токсичность производства и невозможность переплавки, в конце концов, привели к ее исчезновению.

Характеристики и особые свойства свинцовых, бериллиевых, алюминиевой и других бронз рассмотрены ниже.

Хотите отливать солдатиков у себя дома? Тогда смотрите следующее видео и запаситесь бронзой:

Сферы применения и правила маркировки

Разнообразие сфер объясняется ее уникальными свойствами. Современный ассортимент ее марок позволяет оптимально подбирать их для решения тех или иных технологических задач.

Из бронзовых сплавов различных марок производят элементы зубчатых, винтовых и червячных соединений, детали, подвергаемые в процессе эксплуатации значительному трению, электротехнические и сантехнические изделия, различные мембраны, пружины, соединительные элементы. Кроме того, из бронзы делают корпусные детали различного оборудования, ее используют в судо- и автомобилестроении и даже в аэрокосмической промышленности. Издавна из бронзы изготавливали интерьерные композиции, скульптуры, сейчас ее применяют также при производстве мебельной фурнитуры, сантехники и различных декоративных предметов.

Только очень опытные специалисты способны даже по фото бронзового изделия определить, из какой марки сплава оно изготовлено. А решить такую задачу непрофессионалам помогает маркировка, состоящая из буквенно-цифрового обозначения. В нем всегда присутствуют буквы «Бр», которые и свидетельствует о том, что перед вами именно бронза. Кроме того, в маркировке есть и другие буквы, каждая из которых обозначает химический элемент, который входит в состав бронзового сплава. При этом процентное содержание меди в маркировке не указывается, его можно определить, если отнять от 100% (весь объем бронзы) суммарное количество остальных элементов.

Маркировка бронзового сплава, кроме подробностей его химического состава, позволяет определить и основные свойства, которыми он обладает. К таким свойствам, в частности, относятся плотность материала, а также его удельный вес. Данная информация имеет чисто практическое значение. Зная удельный вес, которым обладает определенный бронзовый сплав, можно без особого труда рассчитать точный вес предмета, который из него изготовлен.

Все подобные сведения, как и точный химический состав бронзы различных марок, содержится в специальных таблицах.

Где и как используется

Бронзовые сплавы востребованы, диапазон применения – от ответственных узлов оборудования и инфраструктуры до сферы красоты и дизайна.

Промышленность, ЖКХ

Каждой сфере нужны сплавы с разными свойствами:

• Литьевые разновидности, особенно алюминиевая с ее плотной структурой, – материал аппаратуры для работы под водой либо в агрессивной среде (например, кислоте).
• Деформируемые виды заказывают производители высокоточных приборов.
• Из тепло-, электропроводной бериллиевой бронзы выполняют электротехнический ассортимент. Как самая твердая и пластичная, идет на мембраны, пружины, инструменты.
• Она же, как невосприимчивая к амплитудам динамических нагрузок, становится начинкой бортовых компьютеров продукции авиа- и автопрома.
• Для подшипников, работающих под повышенными нагрузками, выбирают свинцовый сплав. Его плюсы: сверхмалая истираемость, сопротивление ударам, прочность, тугоплавкость.
• Изделия сложных форм выполняют из цинковых либо кремниевых составов. Их расплавы особо текучи, остывший продукт мало поддается сжатию, не искрит при механических манипуляциях.

Несмотря на дороговизну, из бронзы изготавливают ответственные бытовые детали: фитинги, краны, смесители.

Бронза незаменима в водоснабжении как «угнетатель» коррозии, бактерий, другой опасной микрофлоры.