Благодаря этому свойству он относится непосредственно к группе литейных металлов. Более того, по этим свойствам он не уступает другим металлам. Медь, например, имеет минимальный показатель усадки (1%), для латуни и чугуна этот показатель составляет 1,5%, а сталь имеет еще более высокое значение — 2%.
Различают по химическому составу:
Оловянные бронзы — это сплавы с оловом в качестве основного компонента сплава. Помимо олова, в качестве дополнительных компонентов могут быть включены свинец, фосфор и цинк. Добавление олова делает медь более пластичной, упругой и твердой. Это облегчает полировку сплава. Дополнительные компоненты улучшают механические, литейные и снижающие трение свойства.
Безоловянные (специальные) меди — это сплавы, не содержащие олово в качестве легирующего элемента. По своим свойствам они не уступают безоловянной меди, а по некоторым параметрам даже превосходят ее.
В зависимости от технологических характеристик медь делится на различные категории:
- Деформируемые – хорошо поддающиеся механической обработке: штамповке, рифлению, ковке. Содержание олова в них не более 6%, что обеспечивает необходимую пластичность. Из деформируемых оловянных бронз изготавливают листы, бронзовую проволоку, бронзовый пруток, бронзовую ленту.
- Литейные – предназначенные для фасонных отливок. Из литейных оловянных бронз делают различные детали для машин, работающих в соленой морской воде, вкладыши подшипников, шестерёнки.
Свойства бронзы
По сравнению с латунью, латунь характеризуется более высокой коррозионной стойкостью, прочностью и фрикционными свойствами. Он достаточно устойчив к воздействию воздуха, соленой воды, растворов углекислого газа и растворов многих органических кислот. Большинство бронз можно сваривать и паять твердым и мягким припоем.
В зависимости от количества добавок цвет бронзы варьируется от красного до белого. Давайте рассмотрим, как легирующие элементы влияют на свойства бронзы. Олово, никель, кремний и алюминий повышают прочность, коррозионную стойкость и вязкость меди. В сочетании со свинцом, цинком и фосфором также повышаются антифрикционные свойства. Никель и железо значительно улучшают размер зерна и повышают температуру рекристаллизации. Кремний и марганец повышают термическое сопротивление. Хром, цирконий и бериллий увеличивают термическое сопротивление сплавов и немного снижают электропроводность.
Давайте вкратце рассмотрим наиболее часто используемые виды меди.
- Бериллиевая бронза является лидером по показателю твёрдости среди других сплавов меди. В закалённом состоянии обладает хорошей пластичностью, технологичностью, а в состаренном состоянии – высокими механическими свойствами. Дополнительно повысить уровень механических свойств можно при помощи пластической деформации перед старением. Из бериллиевой бронзы изготавливают пружины, мембраны и инструменты.
- Алюминиевая бронза характеризуется высокой плотностью, устойчивостью к агрессивным факторам окружающей среды и химическим элементам, хорошей стойкостью к морской воде. Такой вид бронзы поддаётся обработке режущими инструментами. Из неё изготавливают ленты и полосы труб.
- Кремнецинковая бронза позволяет изготавливать изделия сложных форм, за счёт повышенной текучести в расплавленном состоянии. Такая бронза обладает высокой степенью сопротивления сжатия и не искрит при механических воздействиях.
- Свинцовистая бронза обладает отличными антифрикционными свойствами, хорошо противостоит ударным нагрузкам, а также отличается высокой прочностью и тугоплавкостью. Применяется она для сильно нагруженных подшипников.
- Оловянная бронза обладает всеми указанными выше свойствами и является наиболее широко применяемой в современной промышленности.
Получение
Медь производится путем сплавления меди и легирующих материалов. Этот процесс осуществляется в электрических индукционных печах или в плавильных печах в тиглях. Материал для плавки может состоять как из свежих металлов, так и из отходов и переработанных металлов. Плавление происходит под слоем флюса или древесного угля.
В предварительно нагретую печь помещается необходимое количество древесного угля или флюса, а затем вставляется медь. После того как медь расплавлена и нагрета до подходящей температуры, расплав раскисляется фосфидом меди. Затем в расплав добавляются нагретые легирующие элементы. Тугоплавкие легирующие элементы вводят в виде лигатур, расплав перемешивают до растворения компонентов и нагревают до нужной температуры. Перед литьем расплав раскисляется фосфатом меди для удаления окислов.
Бронза хорошо плавится и равномерно заполняет формы для слитков. Сплавы производятся в виде плоских и круглых прутков. Прутки обрабатываются путем прокатки или прессования.
В результате получается широкий ассортимент металлопроката:
- бронзовая лента;
- бронзовая проволока;
- бронзовая труба;
- бронзовые втулки;
- бронзовый круг;
- бронзовый пруток.
Бронза
Медь — это многокомпонентное соединение, состоящее из меди с добавлением различных металлов и неметаллов. Медь была обнаружена только в 5 тысячелетии до н.э., но уже активно использовалась в 4 тысячелетии до н.э., и считается, что это ознаменовало начало бронзового века. За это время было произведено множество медных сплавов с различными легирующими элементами: Алюминий, свинец, фосфор, бериллий, марганец, кремний, железо, хром и олово.
Медь классифицируется в зависимости от состава олова, его механической деформируемости и типа основного легирующего элемента. В зависимости от своего состава медь делится на две категории:
- Оловянная. В эту категорию входят сплавы, в которых содержится более 4% олова. Изделия из оловянных бронз отличаются минимальным уровнем усадки в процессе литья, податливостью к обработке, износостойкостью.
- Безоловянная. В ней нет олова, при этом по физико-механическим качествам она не уступает оловянным сплавам, а по некоторым показателям и превосходят их.
По степени обрабатываемости медь подразделяется на:
- Деформируемую. Материал без ограничений поддается механообработке, включая штамповку, гибку, ковку, нанесение перфорации. Олова в нем не более 6%, что объясняет наличие необходимых пластических свойств заготовок.
- Литейную. Предназначается для отливки фасонных металлоизделий со сложным профилем. Ее использование позволяет получать детали машин и механизмов, работающих при контакте с агрессивными средами, в условиях трения и износа.
Область применения медных металлоизделий зависит от типа добавок, используемых при их производстве:
- Бериллиевая бронза. Характеризуется хорошими пружинящими качествами, жаропрочностью, устойчивостью к коррозии, сохраняет первоначальные характеристики при отрицательных температурах.
- Алюминиевая бронза. Ее ключевые особенности — это плотность, небольшой удельный вес, стойкость к химически активным веществам и негативному воздействию атмосферных явлений.
- Кремниевая бронза. К плюсам кремниевых соединений относится упругость, к тому же они не магнитятся, не искрят при ударах.
- Свинцовая бронза. Среди преимуществ можно выделить низкий коэффициент трения, устойчивость к термическим и ударным нагрузкам.
- Оловянная бронза. Сочетает в себе все вышеперечисленные характеристики и относится к наиболее востребованной во всех сферах промышленности.
Физико-химические свойства
Бронзовые, латунные, медные и алюминиевые изделия имеют много общего во внешнем виде. Латунные изделия имеют более высокую стойкость к истиранию по сравнению с латунью. Прокат из меди обладает более высокой тепло- и электропроводностью, а по сравнению с алюминием медь имеет более высокую плотность.
Свойства продукта напрямую зависят от его химического состава. Даже небольшое количество легирующих элементов изменяет физические свойства металла.
Влияние легирующих элементов:
- олово, фосфор и железо — повышают коррозионную устойчивость, прочность и твердость;
- свинец — увеличивает податливость материала к раскрою и резке;
- цинк и хром — отвечают за литейные качества и жаропрочность;
- никель, кремний, марганец и цирконий — повышают упругость, способность к пластической деформации;
- бериллий — образует на поверхности изделий защитную пленку, которая препятствует окислению.
Методы получения
Для производства бронзы используются различные техники. Классический метод заключается в расплавлении меди и дополнительных элементов во вращающихся гильзах из стали или чугуна. При плавке сплавов без олова наиболее важным параметром является контроль температуры и однородности расплава, заливаемого в формы. Бериллий и кремниевые сплавы плавятся в электрических индукционных печах с использованием древесного угля. Конечным продуктом расплавленного сырья являются слитки и заготовки, которые используются для дальнейшей обработки.
Медное литье востребовано во многих областях человеческой деятельности. Его популярность обусловлена широким ассортиментом и разнообразием размеров металлических изделий. Наиболее распространенными видами металлопроката из бронзы являются:
- Втулки относятся к расходникам в машиностроении и приборостроении. Они используются как подшипники скольжения для бытовых приборов и различного оборудования, включая насосы, паровые турбины, металлопрокатные станы, редукторы, генераторные установки. В машиностроительной отрасли они служат для оснащения тяжелой техники, экскаваторов, бульдозеров.
- Круги в зависимости от диаметра поставляются в бухтах и в виде профилей. Они используются в производстве комплектующих и запасных частей для механизмов и установок в железнодорожной, автотракторной, машиностроительной промышленности.
- Трубы из бронзы обладают хорошей пропускной способностью. Они незаменимы в создании систем водоснабжения, отопления, а также топливных систем, сточных и водосборных, вентиляционных и климатических. Манометрические трубки применяются в изготовлении пружинной продукции для точных приборов.
- Проволока служит для полуавтоматической сварки, а также идет на изготовление сварочных электродов, обмотки, кабелей, проводов. Из нее делают ювелирные украшения и бижутерию, тканую сетку для фильтрации и очистки газов, жидкостей и суспензий, деления на фракции материалов с сыпучей структурой.
- Лента выполняет роль полуфабриката для упругих чувствительных элементов в приборостроении. Благодаря внешней привлекательности бронзовый прокат нашел применение в создании интерьерного и архитектурного декора.
- Прутки с квадратным и шестигранным сечением используются как заготовки для крепежа и метизов — болтов, гаек, шурупов, заклепок.
