Daudzus gadu tūkstošus cilvēks ir eksperimentējis ar dažādiem metāliem un ieguvis no tiem arvien vairāk augstas stiprības sakausējumu. Šim nolūkam tika izmantoti dažādi ķīmiskie elementi. Bronzas laikmets ir laikmets, kurā populārs kļuva alvas un vara sakausējums (CuSn6). Kas ir šis materiāls un kāpēc tas bija tik populārs?
Bronzas laikmeta vēsture
Pateicoties metālu, piemēram, vara un alvas, apstrādes uzlabojumiem 3000. g.pmē. sākās bronzas laikmets. To raksturo aktīva tāda sakausējuma kā bronzas ražošana, ko izmantoja instrumentu un rotaslietu izgatavošanai.
Mūsdienu metalurģijas rūpniecībā bez vara un alvas tiek izmantoti arī tādi materiāli kā alumīnijs, fosfors, svins un cinks. Pats nosaukums cēlies no persiešu vārda "berenj", kas tulkojumā nozīmē "varš".
Ir zināms, ka pirmā bronza tika izgatavota no Cu un arsēna un tika saukta par arsēnu. Tomēr, pateicoties tā toksicitātei, tas ļoti ātrimainīts uz alvu. Nav pārsteidzoši, ka kalēji bieži tika attēloti kā neglīti un sakropļoti. Patiesībā tā arī bija. Ilgstoša saskare ar arsēnu ļoti slikti ietekmēja viņu ķermeni. Šī iemesla dēļ vara un alvas sakausējumu sauc par bronzu, jo tieši šie komponenti tajā ir visbiežāk.
Bronzai raksturīgs
Mēs visi zinām, ka tāds metāls kā varš ir ļoti mīksts, elastīgs un absolūti trausls. Tajā pašā laikā tam ir ļoti augsta elektriskā un siltuma vadītspēja. Alvas un vara sakausējums ir materiāls, kas ievērojami pārsniedz šo ķīmisko elementu īpašības atsevišķi. Citiem vārdiem sakot, bronzai ir augsta cietība, izturība, bet tajā pašā laikā tā ir diezgan kausējama.
Šī sakausējuma atklāšanai bija liela nozīme metalurģijas nozarē. Neskatoties uz to, ka vēlāk tika izgudroti daudzi citi materiāli, pat šodien tas ir ļoti populārs savu labo mehānisko īpašību dēļ.
Bronzas spēja izturēt koroziju
Viena no svarīgākajām sakausējuma īpašībām ir tā izturība pret koroziju. Tas jo īpaši attiecas uz kompozīcijām, kurās ir ievērojams mangāna un silīcija saturs (vairāk nekā 2%).
Ir konstatēts, ka bronzai ir augsta izturība pret koroziju saskarē ar ūdeni (jūras un saldūdeni), koncentrētiem sārmiem un skābēm, vieglo metālu sulfātiem un hlorīdiem, kā arī sausām gāzēm (bezalvas bronzas).
Protams, kopumāsakausējuma korozijas īpašības ir atkarīgas no sakausējuma elementiem. Tādējādi augsts svina saturs samazina spēju pretoties korozijai, savukārt niķelis palielina šo īpašību.
Bronzas veidi
Leģējošie elementi, kas var būt šī sakausējuma sastāvā, var būtiski mainīt tā īpašības, un no tiem atkarīgs arī bronzas veids. Turklāt alvu var aizstāt ar citiem elementiem. Piemēram, BrAMTS-7-1 var atšifrēt šādi: 92% vara, 7% alumīnija, 1% mangāna. Šī zīmola bronza nesatur alvu, un tāpēc tai ir augsta izturība pret mainīgu slodzi. To izmanto, lai izgatavotu bultskrūves, skrūves, uzgriežņus un hidraulisko iekārtu detaļas.
Cits piemērs ir zīmola BrO10S10 alvas lietuves bronza. Tas satur līdz 83% vara, 9% alvas, 8% svina un līdz 0,1% dzelzs, silīcija, fosfora un alumīnija. Tas ir paredzēts detaļām, kas darbojas zem augsta specifiskā spiediena, piemēram, slīdgultņiem.
Neskatoties uz to, ka bronza ir alvas un vara sakausējums, dažos gadījumos netiek izmantots tāds ķīmiskais elements kā Sn. Vēl viens bezalvas bronzas piemērs ir karstumizturīgs. Tās ražošanai izmanto tikai 98-99% varu un 1-2% kadmiju. Piemērs ir zīmols BrKd1. Tā ir karstumizturīga kadmija bronza ar augstu karstumizturību un elektrisko vadītspēju. To var izmantot pretestības metināšanas iekārtu detaļu, elektromotoru kolektoru un citu detaļu ražošanai, kas darbojas augstā temperatūrā un kurām nepieciešama labavadītspēja.
Cits sakausējuma veids, ko izmanto, lai izgatavotu blīves automobiļu gultņos un bukses, ir ar spiedienu apstrādāta alvas bronza. Vara un alvas sakausējums satur tādus leģējošus elementus kā svins (4%), cinks (4%), alumīnijs (0,002%), dzelzs (0,005%). Tērauda marku sauc par BrOTsS4-4-4. Pateicoties šo ķīmisko elementu procentuālajam daudzumam, šo sakausējumu var apstrādāt ar spiedienu un griešanu. Bronzas krāsa ir atkarīga arī no piemaisījumiem. Tātad, jo mazāk vara satur sakausējumu, jo mazāk izteikta krāsa: vairāk nekā 90% - sarkans, līdz 80% - dzeltens, mazāk nekā 35% - pelēks tērauds.
Bronzas raksts
Kā minēts iepriekš, alvas un vara sakausējums ir diezgan izturīgs materiāls. Grūti asināt, griezt un strādāt ar spiedienu. Kopumā tas ir liešanas materiāls ar zemu saraušanos - apmēram vienu procentu. Un pat neskatoties uz zemo plūstamību un tendenci uz segregāciju, bronzu izmanto sarežģītu konfigurāciju lējumu izgatavošanai. Mākslas liešana nav izņēmums.
Leģējošie elementi, kas tiek pievienoti alvas un vara sakausējumam, uzlabo tā īpašības un samazina cenu. Piemēram, sakausēšana ar svinu un fosforu uzlabo bronzas apstrādi, savukārt cinks palielina tās izturību pret koroziju. Noteiktiem nolūkiem tiek izgatavoti deformēti sakausējumi. Lietojot auksto kalšanu, tie viegli maina izskatu.
Lietošanas joma
Protams, bronzas izmantošana mūsdienās nezaudē savu popularitāti. Suvenīrsizstrādājumi, dekoratīvi interjera priekšmeti, dekorācijas vārtiem un vārtiem… Turklāt sakausējums tiek izmantots furnitūras (rokturi, eņģes, slēdzenes) un santehnikas (jaucējkrāni, furnitūra, blīves, jaucējkrāni) ražošanai. Rūpnieciskajās zonās bronzai ir arī plašas izmantošanas jomas. Tātad, liešanas sakausējumu izmanto gultņu, blīvgredzenu, bukses izgatavošanai.
Bronzas plašo izmantošanu īpaši ietekmē tās korozīvās īpašības. Šī iemesla dēļ to izmanto tādu mehānismu daļu ražošanai, kas darbojas pastāvīgā saskarē ar ūdeni. Sakausējuma augstā elastība ļauj no tā izgatavot atsperes un instrumentu daļas.
Bronzas kausēšana
Protams, katram sakausējumam ir savi plusi un mīnusi. Bronza ir sakausējums, kas sastāv no vara un alvas, un tāpēc tā lieliski panes jebkādu pārkausēšanu. To var izmantot vairākas reizes pilnīgi dažādiem mērķiem. Savukārt, ja bronza satur lielu daudzumu piemaisījumu, piemēram, magnija, silīcija, alumīnija, tad pārkausēšanas laikā mehāniskās īpašības var samazināties.
Tas ir saistīts ar faktu, ka sakausējuma elementi, kas uzlabo bronzas īpašības, kušanas laikā oksidējas un veido ugunsizturīgus oksīdus, kas atrodas gar kristāliskā režģa robežām. Tie sarauj saikni starp graudiem, padarot bronzu trauslāku.
Kā atšķirt bronzu no misiņa un vara
Viens no visbiežāk uzdotajiem jautājumiem ir atšķirībašis sakausējums no citiem līdzīgiem pēc izskata. Protams, nozarē un ar īpašu reaģentu palīdzību tas ir pavisam vienkārši. Bet ko darīt, ja materiāls ir jānosaka mājās?
Sāksim ar to, ka sakausējums sastāv no alvas un vara. Šo vielu masas procentos var būt dažādas. Jo vairāk vara, jo spilgtāka būs krāsa, bet sakausējuma alvas satura dēļ tas būs par vienu pakāpi smagāks nekā, piemēram, tīrs Cu.
Ja salīdzinām bronzu ar misiņu, pēdējam ir dzeltenīgāks nokrāsa. Pats varš ir ļoti elastīgs, bet uz tā bāzes izgatavotie sakausējumi ir diezgan elastīgi un cieti. Sildot, varat arī noteikt, kurš materiāls ir jūsu priekšā. Tātad misiņā augstas temperatūras ietekmē izdalās cinka oksīds un produkts iegūst pelnu “plāksni”. Bet bronza, karsējot, nemainīs savas īpašības.
Mākslas darbi
Diezgan bieži var atrast dažādas bronzas figūriņas un figūriņas. Daudzi mākslas darbi tika radīti senos laikos un viduslaikos.
Sakausējumi, kas satur varu un alvu, tiek izmantoti, lai izgatavotu:
- Žogi un vārti, kas ir ne tikai neticami skaisti, bet arī izturīgi.
- Kāpņu konstrukciju elementi.
- Suvenīri un skulpturālas kompozīcijas.
- Dekoratīvie apgaismes ķermeņi: lampas un lustras.
- Preces iekšējai apdarei.
Lai nopīpētu vajadzīgokompozīciju, izveidojiet īpašu koka, ģipša vai polimēru materiālu modeli - tā saukto molding. Šīs figūras dobumi ir piepildīti ar māliem un noņemti pēc liešanas. Pēc izgatavošanas virsmu var pārklāt ar zeltu, niķeli, hromu vai sudrabu.
Ir ļoti svarīgi atzīmēt, ka parasti mākslas darbu izgatavošanai tiek izmantots alvas un vara sakausējums bez leģējošiem elementiem. Tas ir saistīts ar faktu, ka jo vairāk šādu komponentu ir bronzā, jo lielāka ir tās saraušanās, kas negatīvi ietekmē izstrādājuma kvalitāti un formu.
