БРОНЗА (франц. bronze), сплав міді Cu з різними хімічними елементами, головним чином з оловом Sn, алюмінієм Al, кремнієм Si, берилієм Be і іншими елементами, за винятком цинку Zn. Відповідно, бронза називається олов'яною, алюмінієвою, берилієвої і т.п. Виняток становлять сплави міді з цинком, які називаються латунь, і сплави міді з нікелем — міднонікелевые сплави.
При введенні в мідь різних елементів — легуванні — атоми легуючої домішки збільшують деформацію і концентрацію дефектів її кристалічних грат. Окрім цього, атоми домішки взаємодіють з дислокаціями і утрудняють їх рухливість, зміцнюючи мідь. Тому питомий опір бронзи вище, ніж у чистої міді, вище також межа міцності на розрив і твердість, менше відносне подовження перед розривом. Бронза краще обробляється на металоріжучих верстатах і володіє більш високими ливарними властивостями, ніж мідь.
Олов'яна бронза — якнайдавніший сплав, виплавлений людиною. Перші вироби з бронзи отримані ок. 3 тис. літ до н.е. відновної плавкої суміші мідної і олов'яної руд з деревним вугіллям. Значно пізніше за бронзу сталі виготовляти добавкою в мідь олова і інших металів. Бронза застосовувалася в старовині для виробництва зброї і знарядь праці (наконечників стріл, кинджалів, сокир), прикрас, монет і дзеркал. В Середні століття велика кількість бронзи йшла на відливання дзвонів. Дзвонова бронза звичайно містить 20% олово. До середини 19 в. для відливання гарматних стовбурів використовувалася гарматна (гарматна) бронза — сплав міді з 10% олова.
В наші дні в практиці знайшли застосування бронзи, що містять до 14% олова. Олов'яна бронза володіє високими антифрикційними властивостями, нечутливі до перегріву, морозостійкі, немагнітні. Головними недоліками олов'яної бронзи є утворення пір у відливаннях, що веде до їх невисокої герметичності. Олов'яну бронзу легують цинком, свинцем, нікелем, фосфором. Фосфор утворює з'єднання з міддю, впливаюче на характер процесів кристалізацій в сплаві. Він водиться в олов'яну бронзу як розкислювач і усуває крихкі включення окислу олова. При вміст в бронзі близько 1% фосфору, її називають фосфорною. Легування фосфором підвищує механічні, технологічні, антифрикційні характеристики олов'яної бронзи. Введення нікелю сприяє підвищенню механічних і протівокоррозіонных властивостей. Легування свинцем збільшує густину бронзи, покращує антифрикційні властивості і оброблювані різанням, проте при цьому знижуються механічні властивості. Введення заліза сприяє підвищенню механічних властивостей бронзи, проте із збільшенням концентрації заліза різко знижуються корозійна стійкість і технологічні властивості.
Залежно від технології переробки і застосування розрізняють бронзу, що деформується, ливарні і спеціальні. Олов'яна бронза, що деформується, містить до 8% олова. Цю бронзу використовують для виготовлення пружин і деталей, що деформуються. Ливарна бронза містить понад 6% олово, володіють високими антифрикційними властивостями і достатньою міцністю, їх використовують для виготовлення деталей відповідальних вузлів.
Алюмінієва бронза володіє високою механічною, антифрикційними і протівокоррозійнными властивостями. Для зниження усадки, окисляємости і схильності до газонасичення алюмінієву бронзу легують залізом, нікелем, марганцем. Основне застосування алюмінієвої бронзи — для виготовлення відповідальних деталей машин, що працюють при інтенсивному зношуванні і підвищених температурах.
Крем'яниста бронза характеризується високими антифрикційними, пружними властивостями, корозійною стійкістю. Крем'яниста бронза поступається олов'яним по величині усадки, але перевершує по корозійній стійкості, механічним властивостям і густині відливання. При додаванні кремнію утворюється сплав на основі твердого розчину кремнію в міді, такий сплав добре обробляється тиском, пластичний. Крем'янисту бронзу застосовую для виготовлення антифрикційних деталей, пружин, мембран приладів і устаткування.
Свинець в твердому стані практично не розчиняються в міді. Тому свинцева бронза після затвердіння складається з кристалів міді з включеннями свинцю. Структура, що утворюється, забезпечує високі антифрикційні властивості і теплопровідність сплаву.
Високою механічною міцністю володіє берилієва бронза. Вона відрізняється високою твердістю і пружністю, зносостійкістю і стійкістю до дії корозійних середовищ, що забезпечує працездатність виробів при підвищених температурах. Берилієва бронза добре обробляється різанням і зварюється. Використовується для виготовлення деталей, експлуатованих при підвищених швидкостях переміщення, навантаженнях, температурі.
У кадмієвої бронзи при порівняно невеликому зниженні питомої електропровідності істотно підвищені механічна міцність, твердість і стійкість до стирання. Кадмієву бронзу застосовують як контактний дріт для електрифікованого транспорту і пластин колекторів в електричних машинах.
Завдяки високій хімічній стійкості бронзи з них виготовляють арматуру (парову, водяну). З бронзи виготовляють складні відливання, вкладиші підшипників. Для здешевлення в бронзу додають декілька відсотків Zn. Цинк в таких кількостях розчиняється в міді і істотно не впливає на структуру. Бронза широко застосовується для виготовлення струмопровідних пружинячих контактів і інших деталей комутуючих вузлів, вимикачів, електричних машин. Деякі види бронзи зміцнюють термообробкою. У твердотянутых бронзи механічна міцність і питомий опір вище, ніж у отожженных бронз. Різноманітна бронза грає важливу роль в сучасному машинобудуванні, авіації і ракетній техніці, суднобудуванні і ін. галузях промисловості.
|