Незамінність і чудові якості міді в багатьох областях діяльності людини ще з давніх часів люди оцінили. А в ювелірному художньому мистецтві цей метал виявився затребуваним. За своїм чудовим властивостям: грі забарвлень, чарівності блиску, витонченості ліній, бронза стала одним з найбільш благородних і пластичних матеріалів, виготовлених на основі міді.
Що таке бронза?
Це сплав міді найчастіше з оловом, який є основним елементом для легування. Бронзою називають і інші сплави – міді з алюмінієм, кремнієм, свинцем, берилієм та іншими металами. Не використовують для добавок тільки два метали: нікель і цинк. В залежності від основного легуючого компонента, бронза так і називається: олов’яна (19% олова), берилієва (2% берилію). Крім того, в бронзі, що має будь-склад, завжди присутня незначна кількість фосфору, цинку, свинцю. Бронза, винайдена в третьому тисячолітті до н. е., багато і довго використовувалася.
Колір і фактура виробів з бронзи надається за допомогою золочення, полірування, карбування, кування. З неї виготовляли все, починаючи від зброї і до прикрас, а стародавні китайці навчилися полірувати бронзові дзеркала.
Навіть поява заліза не позначилося на її застосування. Аж до XIX століття для виробництва гармат використовували гарматну бронзу. Цей сплав дуже міцний, тому довговічний. Він володіє високою тягучістю, має гарні ливарні властивості. А пружність, в’язкість і пластичність незамінні при створенні об’ємних композицій.
Вік бронзи: історичні факти
Це історичний період людства з кінця IV до н. е. і до початку I тисячоліття н. е.., коли мідь була найважливішим матеріалом, який служив для всіх виробничих потреб. Заняття скотарством дозволяли стародавнім людям поліпшити рівень життя. Всі дорослі чоловіки ставали воїнами. Зброя, пристосований для полювання, ставало бойовим.
У часи, коли з’явилася мідь, з неї стали виготовляти в основному зброя. Перші мідні вироби – ножі та наконечники списів. Вони були невеликих розмірів і за формою нагадували кам’яні речі. Леза ножів виготовляли з тонких металевих пластин, які гнулися, тупилися і швидко ламалися.
Іноді траплялася мідна руда з вмістом олова, розплавляючи її в печі, отримували твердий метал, який згодом назвали бронзою. З часом людина до міді став додавати і інші метали. Сплави йшли на виготовлення зброї, предметів побуту, а згодом їх стали використовувати для прикрас. Знаряддя з металу і застосування технологій для одержання сплавів фундаментально відбилося на розвитку людства і є важливою ознакою епохи бронзи.
Коротко про властивості міді
Чиста мідь має високу пластичність і корозійну стійкість, невелику питому вагу і високу теплопровідність. Вона відмінно піддається обробці тиском і трохи гірше ріжеться. Чисту мідь використовують для електричних проводів. Висока її теплопровідність застосовується в різних пристроях для відведення тепла, а також в теплообмінниках, в тому числі і радіатори охолодження, опалювальних системах. З допомогою мідних труб транспортують гази і рідини, застосовують їх у холодильних установках.
Мідні сплави: латунь і бронза
На питання про те, що таке бронза, можна відповісти так: це сплав міді з оловом, де нікель і цинк не основні легуючі компоненти. Мідні сплави по хімічному складу поділяються на групи:
Олов’яні сплави називають бронзою. В якості елементів, які можуть бути додані до міді з оловом, використовують магній, цирконій, хром, свинець, алюміній, нікель, залізо та інші. Всі сплави, крім алюмінієвих, добре паяються і зварюються.
Колір бронзи змінюється від коричневого до червоного відтінку. Він залежить від входять до складу компонентів. Безолов’яним сплави називають латунню. Вони складаються з міді з цинком і невеликими добавками марганцю, нікелю, алюмінію, кремнію, свинцю і багатьох інших металів. Латуні легко механічно обробляються як в холодному, так і гарячому вигляді, виняток становлять свинецсодержащие матеріали.
Відмінності між латунню і бронзою
Бронза – це сплав міді з оловом, латунь – міді з цинком. Такі властивості відрізняють бронзу від латуні:
- наділена більшою міцністю;
- володіє великою зернистістю;
- колір бронзи темно-коричневий;
- контактує з морською водою.
Всі сплави з міддю мають добрі антифрикційні та антикорозійні властивості.
Ливарні і деформуючі види бронзи
Використовуючи технологічний ознака, всі мідні сплави можна розділити на:
Ливарні олов’яні види бронзи використовують для виробництва деталей машин, які працюють в морській і прісній воді. З них виготовляють антифрикційні деталі (вкладиші, підшипники ковзання).
Основне гідність ливарної олов’яної бронзи – низька усадка і найкраща жидкотекучесть порівняно з усіма мідними сплавами. Деформируемая олов’яна бронза має високу пластичність і пружність. Її використовують для виготовлення труб і стрічок. Антифрикційні деталі, мембрани, плоскі і круглі пружини, що володіють великою зносостійкістю, виробляють з цих сортів бронзи.
Бронза та її застосування
Експерименти з пропорціями елементів, що входять до складу сплавів, проводили ще наші далекі предки. Модифікація складових бронзи призводить до зміни її хімічних властивостей. Для збільшення ковкості застосовують олово. І чим його більше, тим сплав стає твердіше. Одним із самих твердих матеріалів прийнято вважати бериллиевую бронзу, у якої при загартовуванні з’являється пластичність, використовувана для виготовлення деталей, наділених властивість пружності.
У XX столітті почали виготовляти замінники олов’яної бронзи, які не містять дефіцитного олова і часто перевершують їх по багатьом властивостям. Найбільш поширені алюмінієві типи бронзи. Саме з неї роблять металеві стрічки та труби, які легко ріжуться і не піддаються корозії в морській воді. Завдяки хорошій опірності ударних впливів і відмінним антифрикційними властивостями, свинцева бронза широко використовується для виготовлення підшипників.
Олов’яні бронзи та їх властивості
Що таке бронза олов’яна – це сплав міді з оловом, який одним з перших освоїв людина. Додавання олова в мідь надає їй твердості, значній міцності і легкоплавкости. Будь-які марки олов’яної бронзи складаються:
- з міді, займає перше місце в сплаві по кількісним складом і властивостями;
- олова, яке завжди стоїть на другому місці за кількістю і є основним, з усіх легуючих компонентів;
- на третьому місці знаходяться додаткові добавки: цинк, свинець, залізо та інші компоненти, без яких можна обійтися.
Олов’яні бронзи мають високу корозійну стійкість, хороші ливарні і значні антифрикційні якості, чудово обробляються різанням. Для того щоб підвищити механічні характеристики, надати особливі властивості, бронзу піддають легированию фосфором, нікелем, залізом, титаном. Наприклад, при додаванні марганцю підвищується корозійна стійкість, нікелю – пластичність, цинку – ливарні властивості, заліза – міцність, свинцю – оброблюваність.
Кремнієва бронза
У цьому випадку до складу бронзи зазвичай додають марганець або нікель. Такі сплави є пружними, мають антифрикційні властивості, пластичні навіть при низькій температурі. Кремнієва бронза відмінно піддається обробці тиском як при маленькій, так і високій температурі, її легко паяти. Вона не намагнічується і не іскриться при ударах. Знаходять застосування при виготовленні деталей для морського суднобудування, різних ґрат і сіток, для виробів, що мають малий коефіцієнт тертя. З неї роблять пружини, підшипники, напрямні втулки, випарники.
Берилієва бронза
Це дисперсійно-твердіючі сплави, що володіють високою пружністю. Мають високу корозійну стійкість, жароміцність і циклічну міцність. Вони чудово переносять низькі температури, не електризується. Незначні добавки в бронзу металів – кобальту, нікелю або заліза – уповільнюють під час термічної обробки швидкість переходу речовини з одного фазового стану в інший.
Це сприяє значному полегшенню технології, в результаті якої проводиться загартування і старіння. Крім цього, нікель сприяє підвищенню температури рекристалізації, з допомогою марганцю вдається певною мірою замінити дорогий берилій. Ресори, пружні деталі, мембрани – все це виготовляють з берилієвих бронз. Особливо багато такої продукції використовує годинникова промисловість.
Процес отримання бронзи
Для плавлення бронзи використовують будь печі, які застосовують для одержання мідних сплавів. Технологічний процес виробництва бронзи складається з наступних операцій:
- плавити мідь під деревним вугіллям або флюсом при температурі 1100 градусів за Цельсієм;
- додати олово та інші компоненти;
- фосфористу мідь додати в сплав для розкислення (її кількість не повинна бути вище 10% по відношенню до початкової маси);
- прогріти сплав до 1200 градусів за Цельсієм, щоб отримати однорідну структуру;
- видалити шкідливі домішки зі складу сплаву шляхом окислення, основного складового;
- провести модифікацію для поліпшення механічних властивостей сплаву;
- розлити метал за формами.
Декоративні сфери застосування бронзи
Використовуючи такі властивості бронзи, як пластичність, стійкість до зовнішніх умов, ковкість, обширну колірну гамму, її охоче використовують для виготовлення предметів побуту та створення інтер’єру в приміщеннях. Оригінально виглядають литі і ковані прикраси для сходів і поручнів з бронзи, дверні ручки і карнизи.
Для ванної кімнати відмінно підійде настінний водяний, зроблений з бронзи полотенцесушитель. Його можна підібрати за кольором змішувача та іншої сантехніки, а багато місця він не займе. Добре впишуться в інтер’єр підлогові, настінні і настільні світильники. Різні бронзові свічники, письмові прилади і рами для картин будуть чудово виглядати на робочому кабінеті. У передпокої гачки для вішалок, дзеркальні рами і декоративні підставки для взуття додадуть вишуканість інтер’єру.
Використання бронзи для виготовлення скульптур
Що таке бронза в мистецтві? Це сплав, у складі якого мідь і олово. Він володіє підвищеною стійкістю до будь-яких механічних дій і атмосферного впливу. З неї можна виготовити зовсім крихітні статуетки і солідні скульптури. Відомий англійський скульптор Майкл Джеймс Талбот, використовуючи бронзові листи, творить з них чудеса.
Він створює витончені, реалістичні фігури жінок. Всі лінії і плавні контури наповнені енергією і граціозністю. Виявляється, за допомогою бронзи можна передати всі тонкощі людського тіла і навіть висловити емоції, роблячи скульптуру невагомою і пластичною. Причому висота деяких з них сягає майже двох метрів.
Особливості бронзи
Бронза (фото нижче) завжди була і залишається дорогим металом, але попит на неї постійно зростає. Грунтовний і вражаючий зовнішній вигляд виробів з бронзи, володіють високими технічними характеристиками: довговічністю, міцністю, пластичністю, антикорозійністю, привертає увагу до цього благородного металу.
Завдяки розвитку науки змінюються і удосконалюються технології виготовлення бронзи. Рік від року на ринку для споживача з’являються нові варіанти сплавів, що мають більш високі властивості для максимального їх використання в житті.
