Бронза — исторический металлургический сплав¶

Бронза — сплав меди преимущественно с оловом, а также с другими элементами (алюминием, кремнием, бериллием, свинцом, цинком и др.), отличающийся от чистой меди более высокой твёрдостью, износостойкостью и коррозионной стойкостью. Исторически один из первых металлических материалов, освоенных человечеством; эпоха массового применения бронзы в Европе и Азии получила название бронзового века (примерно III—I тысячелетия до н. э.).

¶Состав и классификация

Традиционная оловянная бронза содержит 5—30 % олова в меди. С увеличением доли олова растёт твёрдость сплава, но одновременно повышается хрупкость; оптимальные литейные свойства наблюдаются при содержании олова около 10—12 %. Помимо оловянных, различают безоловянные (или малооловянные) бронзы, в которых роль основного легирующего элемента выполняют алюминий, кремний, марганец, бериллий или свинец.

По назначению бронзы делят на:

• Конструкционные — для деталей машин, подшипников, пружин (оловянные, алюминиевые, бериллиевые);
• Антифрикционные — для вкладышей подшипников скольжения, обычно свинцовистые оловянные;
• Инструментальные — бериллиевые бронзы, применяемые для неподвижных электрических контактов и пружин;
• Конструкционно-декоративные — латуни и бронзы для художественного литья, скульптуры, колоколов.

¶Основные марки

В российской промышленности распространены марки БрАЖ (алюминиево-железистые), БрБ (бериллиевые), БрАМц (алюминиево-марганцевые), БрС (свинцовистые). Например, БрАЖ9-4 — алюминиевая бронза с 9 % алюминия и 4 % железа, применяемая для высоконагруженных подшипников и втулок.

¶История

Первые бронзовые изделия датируются IV тысячелетием до н. э. и происходят с территории Месопотамии и Ирана. Ранняя бронза часто содержала мышьяк (мышьяковистая бронза), что было связано с использованием мышьяксодержащих медных руд; постепенно мышьяк вытеснил олово как основной компонент сплава.

К III тысячелетию до н. э. оловянная бронза стала преобладающим материалом в Передней Азии, а затем распространилась в Египте, Эгейском регионе и Европе. В Китае бронзовое литьё достигло высокого расцвета в эпоху династий Шан и Чжоу (XVI—III вв. до н. э.), где из бронзы отливали ритуальные сосуды (дин, мао, гуй) и колокола.

На Руси бронзовое литьё было известно с раннего Средневековья; из бронзы отливали колокола, оружие, нательные кресты, посуду. Крупнейшие русские колокола, включая Царь-колокол (1735, вес около 200 тонн), отливались из бронзовых сплавов.

¶Свойства

Основные технические характеристики оловянных бронз:

Бронза обладает низким коэффициентом трения, хорошей коррозионной стойкостью в морской воде, высокой электропроводностью (по сравнению с латунью), немагнитна. Алюминиевые бронзы превосходят оловянные по прочности и стойкости к износу; бериллиевые бронзы — по упругости и электропроводности.

¶Производство

Бронзу получают литьём (в песчаные, оболочковые, кокильные формы), прокаткой, ковкой и штамповкой. Литейные бронзы содержат раскислители (фосфор, бор, титан) и присадки, улучшающие жидкотекучесть. Для получения однородной структуры слитки подвергают гомогенизационному отжигу при 600—700 °C.

¶Применение

• Машиностроение — вкладыши подшипников, втулки, шестерни, червяки;
• Судостроение — гребные винты, арматура, крепёж, работающий в морской воде;
• Электротехника — пружины, мембраны, электрические контакты (бериллиевые бронзы);
• Архитектура и искусство — скульптуры, памятники, кровельные работы, колокола;
• Монетное дело — в России XIX века из бронзы чеканили мелкие монеты (полушки, полуалтынники).

¶Интересные факты

Патина — зеленоватая плёнка на поверхности старой бронзы — состоит в основном из карбоната и хлорида меди; она защищает металл от дальнейшей коррозии. Именно поэтому бронзовые изделия, пролежавшие в земле тысячелетия, часто сохраняются в хорошем состоянии.

¶Источники

• ГОСТ 493—79. Бронзы безоловянные. Марки.
• Савицкий М. А. «Материаловедение» — М.: Высшая школа.
• Данилин А. Н. «Цветные металлы и сплавы» — М.: Металлургия.
• Редакция Большой советской энциклопедии, статья «Бронза».