Človek je dolga tisočletja eksperimentiral z različnimi kovinami in iz njih pridobival vedno več zlitin visoke trdnosti. Za to so bili uporabljeni različni kemični elementi. Bronasta doba je obdobje, v katerem je postala priljubljena zlitina kositra in bakra (CuSn6). Kaj je ta material in zakaj je bil tako priljubljen?
Zgodovina bronaste dobe
Zahvaljujoč izboljšanju obdelave kovin, kot sta baker in kositer, leta 3000 pr. začela se je bronasta doba. Zanj je značilna aktivna proizvodnja takšne zlitine, kot je bron, iz katere so izdelovali orodja in nakit.
V sodobni metalurški industriji se poleg bakra in kositra uporabljajo tudi materiali, kot so aluminij, fosfor, svinec in cink. Samo ime izvira iz perzijske besede "berenj", kar v prevodu pomeni "baker".
Znano je, da je bil prvi bron izdelan iz Cu in arzena in se je imenoval arzen. Vendar je zaradi svoje strupenosti zelo hitrospremenili v kositer. Ni presenetljivo, da so bili kovači pogosto upodobljeni kot grdi in pohabljeni. Pravzaprav je bilo. Dolgotrajen stik z arzenom je zelo slabo vplival na njihovo telo. Zaradi tega se zlitina bakra in kositra imenuje bron, saj so prav te komponente v njej najpogosteje prisotne.
Značilnost brona
Vsi vemo, da je kovina, kot je baker, zelo mehka, duktilna in popolnoma krhka. Hkrati ima zelo visoko električno in toplotno prevodnost. Zlitina kositra in bakra je material, ki bistveno presega značilnosti teh kemičnih elementov posebej. Z drugimi besedami, bron ima visoko trdoto, trdnost, a je hkrati precej taljiv.
Odkritje te zlitine je imelo veliko vlogo v metalurški industriji. Kljub temu, da so pozneje izumili še veliko drugih materialov, je zaradi dobrih mehanskih lastnosti še danes zelo priljubljen.
Zmožnost brona, da se upre koroziji
Ena najpomembnejših lastnosti zlitine je njena odpornost proti koroziji. To še posebej velja za tiste sestavke, v katerih je znatna vsebnost mangana in silicija (več kot 2 %).
Ugotovljeno je bilo, da ima bron visoko korozijsko odpornost v stiku z vodo (morska in sladka voda), koncentriranimi alkalijami in kislinami, sulfati in kloridi lahkih kovin ter suhimi plini (broni brez kositra).
Seveda na splošnokorozijske lastnosti zlitine so odvisne od legirnih elementov. Tako visoka vsebnost svinca zmanjša odpornost proti koroziji, medtem ko nikelj poveča to lastnost.
Vrste bronasta
Legirni elementi, ki so lahko v sestavi te zlitine, lahko bistveno spremenijo njene lastnosti, od njih pa je odvisna tudi vrsta brona. Poleg tega je mogoče kositer nadomestiti z drugimi elementi. Na primer, BrAMTS-7-1 je mogoče dešifrirati na naslednji način: 92% bakra, 7% aluminija, 1% mangana. Ta znamka brona ne vsebuje kositra in ima zaradi tega visoko odpornost na izmenično obremenitev. Uporablja se za izdelavo vijakov, vijakov, matic in delov za hidravlične instalacije.
Drug primer je kositerni livarski bron znamke BrO10S10. Vsebuje do 83 % bakra, 9 % kositra, 8 % svinca in do 0,1 % železa, silicija, fosforja in aluminija. Zasnovan je za dele, ki delujejo pod visokimi specifičnimi tlaki, kot so drsni ležaji.
Kljub dejstvu, da je bron zlitina kositra in bakra, se v nekaterih primerih tak kemični element, kot je Sn, ne uporablja. Drug primer brezkositrnega brona je toplotno odporen. Za njegovo izdelavo se uporablja le baker 98-99% in kadmij 1-2%. Primer je blagovna znamka BrKd1. Je toplotno odporen kadmijev bron z visoko toplotno odpornostjo in električno prevodnostjo. Uporablja se lahko za izdelavo delov strojev za uporovno varjenje, kolektorjev elektromotorjev in drugih delov, ki delujejo pri visokih temperaturah in zahtevajo dobroprevodnost.
Druga vrsta zlitine, ki se uporablja za izdelavo tesnil v avtomobilskih ležajih in pušah, je tlačno obdelan kositrni bron. Zlitina bakra in kositra vsebuje legirne elemente, kot so svinec (4%), cink (4%), aluminij (0,002%), železo (0,005%). Razred jekla se imenuje BrOTsS4-4-4. Zahvaljujoč odstotku teh kemičnih elementov je to zlitino mogoče obdelati s pritiskom in rezanjem. Barva brona je odvisna tudi od nečistoč. Torej, manj bakra vsebuje zlitina, manj izrazita je barva: več kot 90% - rdeča, do 80% - rumena, manj kot 35% - sivo jeklo.
obdelava bronasta
Kot smo že omenili, je zlitina kositra in bakra dokaj trpežen material. Težko ga je brusiti, rezati in delati s pritiskom. Na splošno je to ulivni material z majhnim krčenjem - približno en odstotek. In kljub nizki pretočnosti in nagnjenosti k segregaciji, se bron uporablja za izdelavo ulitkov s kompleksnimi konfiguracijami. Art casting ni izjema.
Legirni elementi, ki so dodani zlitini kositra in bakra, izboljšajo njene lastnosti in znižajo ceno. Na primer, legiranje s svincem in fosforjem izboljša obdelavo brona, cink pa poveča njegovo korozijsko odpornost. Za določene namene se izdelujejo deformirane zlitine. Z uporabo hladnega kovanja enostavno spremenijo svoj videz.
Obseg uporabe
Seveda uporaba brona v našem času ne izgubi svoje priljubljenosti. Spominekizdelki, okrasni notranji predmeti, okraski za vrata in prehode … Poleg tega se zlitina uporablja za izdelavo okovje (ročaji, tečaji, ključavnice) in vodovodne napeljave (pipe, okovje, tesnila, pipe). V industrijskih območjih ima bron tudi obsežna področja uporabe. Torej se zlitina za litje uporablja za izdelavo ležajev, tesnilnih obročev, puš.
Na široko uporabo brona zlasti vplivajo njegove korozivne lastnosti. Zaradi tega se uporablja za izdelavo delov mehanizmov, ki delujejo v stalnem stiku z vodo. Visoka elastičnost zlitine omogoča izdelavo vzmeti in delov instrumentov iz nje.
Taljenje brona
Seveda ima vsaka zlitina svoje prednosti in slabosti. Bron je zlitina, ki je sestavljena iz bakra in kositra, zato odlično prenaša kakršno koli taljenje. Uporablja se lahko večkrat za popolnoma različne namene. Po drugi strani pa, če bron vsebuje veliko količino nečistoč, kot so magnezij, silicij, aluminij, se lahko mehanske lastnosti med taljenjem zmanjšajo.
To je posledica dejstva, da se legirni elementi, ki izboljšujejo lastnosti brona, med taljenjem oksidirajo in tvorijo ognjevzdržne okside, ki se nahajajo vzdolž meja kristalne mreže. Pretrgajo vez med zrni, zaradi česar je bron bolj krhek.
Kako razlikovati bron od medenine in bakra
Eno najpogostejših vprašanj je razlikata zlitina iz drugih podobnih po videzu. Seveda je to znotraj industrije in s pomočjo posebnih reagentov precej preprosto. Kaj pa, če morate material določiti doma?
Začnimo z dejstvom, da je zlitina sestavljena iz kositra in bakra. Mase teh snovi v odstotkih so lahko različne. Več kot je bakra, svetlejša bo barva, vendar bo zaradi vsebnosti kositra v zlitini za red velikosti težja od na primer čistega Cu.
Če primerjamo bron z medenino, ima slednja bolj rumenkast odtenek. Baker je sam po sebi zelo duktilen, vendar so zlitine na njegovi osnovi precej elastične in trde. Kateri material je pred vami, lahko določite tudi s segrevanjem. Tako se v medenini pod vplivom visoke temperature sprosti cinkov oksid in izdelek pridobi pepelnato "plak". Toda bron, ko se segreje, ne bo spremenil svojih lastnosti.
Umetnina
Precej pogosto najdete različne bronaste figurice in figurice. Številna umetniška dela so nastala v starih časih in v srednjem veku.
Zlitine, ki vsebujejo baker in kositer, se uporabljajo za izdelavo:
- Ograje in vrata, ki niso le neverjetno lepa, ampak tudi vzdržljiva.
- Elementi stopniščnih konstrukcij.
- Spominki in kiparske kompozicije.
- Dekorativna svetilka: svečniki in lestenci.
- Izdelki za notranjo dekoracijo.
Da bi scal potrebnosestavo, ustvarite poseben model iz lesa, mavca ali polimernih materialov - tako imenovano oblikovanje. Votline te figure so napolnjene z glino in po vlivanju odstranjene. Po izdelavi lahko površino prekrijete z zlatom, nikljem, kromom ali srebrom.
Zelo pomembno je omeniti, da se za izdelavo umetniških del praviloma uporablja zlitina kositra in bakra brez legirnih elementov. To je posledica dejstva, da več kot je takšnih komponent prisotnih v bronu, večje je njegovo krčenje, kar negativno vpliva na kakovost in obliko izdelka.
