Per molti millenni, l'uomo ha sperimentato vari metalli e ne ha ricavato sempre più leghe ad alta resistenza. Per questo, sono stati utilizzati una varietà di elementi chimici. L'età del bronzo è un'era durante la quale una lega di stagno e rame (CuSn6) divenne popolare. Cos'è questo materiale e perché era così popolare?
Storia dell'età del bronzo
Grazie al miglioramento nella lavorazione di metalli come rame e stagno, nel 3000 aC. iniziò l'età del bronzo. È caratterizzato dalla produzione attiva di una lega come il bronzo, che veniva utilizzata per realizzare strumenti e gioielli.
Nella moderna industria metallurgica, oltre a rame e stagno, vengono utilizzati anche materiali come alluminio, fosforo, piombo e zinco. Il nome stesso deriva dalla parola persiana "berenj", che si traduce in "rame".
È noto che il primo bronzo era fatto di Cu e arsenico e si chiamava arsenico. Tuttavia, a causa della sua tossicità, è molto rapidocambiato in peltro. Non sorprende che i fabbri fossero spesso descritti come brutti e mutilati. In effetti, lo era. Il contatto prolungato con l'arsenico ha avuto un effetto molto negativo sul loro corpo. Per questo una lega di rame e stagno è chiamata bronzo, poiché sono proprio questi componenti che vi sono più spesso presenti.
Caratteristica del bronzo
Sappiamo tutti che un metallo come il rame è molto morbido, duttile e assolutamente fragile. Allo stesso tempo, ha una conduttività elettrica e termica molto elevata. Una lega di stagno e rame è un materiale che supera notevolmente le caratteristiche di questi elementi chimici separatamente. In altre parole, il bronzo ha un'elevata durezza, resistenza, ma allo stesso tempo è abbastanza fusibile.
La scoperta di questa lega ha giocato un ruolo importante nell'industria metallurgica. Nonostante molti altri materiali siano stati inventati in seguito, ancora oggi è molto popolare per le sue buone proprietà meccaniche.
La capacità del bronzo di resistere alla corrosione
Una delle proprietà più importanti di una lega è la sua resistenza alla corrosione. Ciò è particolarmente vero per quelle composizioni in cui è presente un contenuto significativo di manganese e silicio (oltre il 2%).
È stato riscontrato che il bronzo presenta un'elevata resistenza alla corrosione a contatto con l'acqua (acqua dolce e marina), alcali e acidi concentrati, solfati e cloruri di metalli leggeri e gas secchi (bronzi senza stagno).
Certo, in generalele proprietà di corrosione della lega dipendono dagli elementi di lega. Pertanto, un alto contenuto di piombo riduce la capacità di resistere alla corrosione, mentre il nichel aumenta questa proprietà.
Tipi di bronzo
Gli elementi di lega, che possono essere nella composizione di questa lega, possono modificarne significativamente le proprietà e anche il tipo di bronzo dipende da loro. Inoltre, lo stagno può essere sostituito da altri elementi. Ad esempio, BrarAMTS-7-1 può essere decifrato come segue: 92% rame, 7% alluminio, 1% manganese. Questa marca di bronzo non contiene stagno e per questo ha un'elevata resistenza al carico alternato. Viene utilizzato per realizzare bulloni, viti, dadi e parti per installazioni idrauliche.
Un altro esempio è il bronzo per fonderia di stagno del marchio BrO10S10. Contiene fino all'83% di rame, il 9% di stagno, l'8% di piombo e fino allo 0,1% di ferro, silicio, fosforo e alluminio. È progettato per parti che funzionano a pressioni specifiche elevate, come cuscinetti a strisciamento.
Nonostante il bronzo sia una lega di stagno e rame, in alcuni casi non viene utilizzato un elemento chimico come Sn. Un altro esempio di bronzo senza stagno è resistente al calore. Per la sua fabbricazione vengono utilizzati solo rame 98-99% e cadmio 1-2%. Un esempio è il marchio BrKd1. È un bronzo cadmio resistente al calore con elevata resistenza al calore e conducibilità elettrica. Può essere utilizzato per la fabbricazione di parti di saldatrici a resistenza, collettori di motori elettrici e altre parti funzionanti ad alte temperature e che richiedono una buonaconducibilità.
Un altro tipo di lega utilizzata per realizzare guarnizioni nei cuscinetti e nelle boccole automobilistiche è il bronzo allo stagno lavorato a pressione. Una lega di rame e stagno contiene elementi di lega come piombo (4%), zinco (4%), alluminio (0,002%), ferro (0,005%). Il grado di acciaio è chiamato BrOTsS4-4-4. È grazie alla percentuale di questi elementi chimici che questa lega può essere lavorata per pressione e taglio. Il colore del bronzo dipende anche dalle impurità. Quindi, meno rame contiene la lega, meno pronunciato è il colore: più del 90% - rosso, fino all'80% - giallo, meno del 35% - grigio-acciaio.
Lavorazione del bronzo
Come accennato in precedenza, una lega di stagno e rame è un materiale abbastanza resistente. È difficile affilare, tagliare e lavorare con pressione. In generale, questo è un materiale da colata con un basso ritiro - circa l'uno per cento. E nonostante la bassa fluidità e la tendenza alla segregazione, il bronzo viene utilizzato per realizzare fusioni con configurazioni complesse. Il casting artistico non fa eccezione.
Gli elementi di lega che vengono aggiunti a una lega di stagno e rame ne migliorano le proprietà e ne riducono il prezzo. Ad esempio, la lega con piombo e fosforo migliora la lavorazione del bronzo, mentre lo zinco ne aumenta la resistenza alla corrosione. Per determinati scopi, vengono realizzate leghe deformate. Cambiano facilmente aspetto quando si utilizza la forgiatura a freddo.
Ambito di applicazione
Naturalmente, l'uso del bronzo non perde popolarità ai nostri giorni. Souvenirprodotti, complementi d'arredo per interni, decorazioni per cancelli e portoncini… Inoltre, la lega viene utilizzata per la fabbricazione di raccorderia (maniglie, cerniere, serrature) e sanitari (rubinetti, raccorderia, guarnizioni, rubinetti). Nelle aree industriali, il bronzo ha anche vasti campi di impiego. Quindi, la lega di colata viene utilizzata per realizzare cuscinetti, anelli di tenuta, boccole.
L'uso diffuso del bronzo è particolarmente influenzato dalle sue proprietà corrosive. Per questo motivo viene utilizzato per la fabbricazione di parti di meccanismi che operano a contatto costante con l'acqua. L'elevata elasticità della lega permette di ricavarne molle e parti di strumentazione.
Bronzo fuso
Ovviamente, ogni lega ha i suoi pro e contro. Il bronzo è una lega composta da rame e stagno, quindi tollera perfettamente qualsiasi rifusione. Può essere utilizzato più volte per scopi completamente diversi. D' altra parte, se il bronzo contiene una grande quantità di impurità come magnesio, silicio, alluminio, le proprietà meccaniche possono diminuire durante la rifusione.
Ciò è dovuto al fatto che gli elementi di lega che migliorano le caratteristiche del bronzo si ossidano durante la fusione e formano ossidi refrattari, che si trovano lungo i bordi del reticolo cristallino. Rompono il legame tra i grani, rendendo il bronzo più fragile.
Come distinguere il bronzo dall'ottone e dal rame
Una delle domande più comuni è la differenzaquesta lega da altre simili nell'aspetto. Naturalmente, all'interno dell'industria e con l'aiuto di reagenti speciali, questo è abbastanza semplice. Ma cosa succede se devi determinare il materiale a casa?
Iniziamo dal fatto che la lega è composta da stagno e rame. Le masse di queste sostanze in percentuale possono essere diverse. Più rame è, più brillante sarà il colore, ma a causa del contenuto di stagno nella lega, sarà un ordine di grandezza più pesante, ad esempio, del Cu puro.
Se confrontiamo il bronzo con l'ottone, quest'ultimo ha una tinta più giallastra. Il rame stesso è molto duttile, ma le leghe a base di esso sono piuttosto elastiche e dure. Puoi anche determinare quale materiale è di fronte a te riscaldando. Quindi, nell'ottone, sotto l'influenza dell' alta temperatura, viene rilasciato ossido di zinco e il prodotto acquisisce una "placca" color cenere. Ma il bronzo, una volta riscaldato, non cambierà le sue proprietà.
Opere d'arte
Spesso puoi trovare varie statuine e statuine in bronzo. Molte opere d'arte sono state create nell'antichità e nel medioevo.
Le leghe contenenti rame e stagno vengono utilizzate per realizzare:
- Recinzioni e cancelli, che non sono solo incredibilmente belli, ma anche durevoli.
- Elementi delle strutture delle scale.
- Souvenir e composizioni scultoree.
- Lampade decorative: applique e lampadari.
- Articoli per la decorazione d'interni.
Per pisciare il necessariocomposizione, crea un modello speciale di legno, gesso o materiali polimerici: il cosiddetto stampaggio. Le cavità di questa figura sono riempite di argilla e rimosse dopo la colata. Dopo la produzione, la superficie può essere placcata con oro, nichel, cromo o argento.
È molto importante notare che, di norma, per realizzare opere d'arte viene utilizzata una lega di stagno e rame senza elementi di lega. Ciò è dovuto al fatto che più tali componenti sono presenti nel bronzo, maggiore è il suo ritiro, che incide negativamente sulla qualità e sulla forma del prodotto.
