Bronz je slitina. Chemické složení bronzu

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Mnoho lidí ví o bronzu pouze to, že se z něj odlévají sochy a pomníky. Ve skutečnosti je tento kov nezaslouženě ochuzen o lidovou pozornost. Ostatně ne nadarmo v dějinách lidstva dokonce existovala doba bronzová - celá éra, během níž slitina zaujímala dominantní postavení. Je to jeden z mála materiálů používaných v průmyslu i umění. Vlastnosti slitiny mědi a cínu jsou prostě nepostradatelné v mnoha průmyslových odvětvích. Používá se při výrobě nástrojů, ve strojírenství, odlévání kostelních zvonů a tak dále. Zároveň dnes existuje velké množství druhů kovů, z nichž každá má určité, předem vymodelované vlastnosti.

Použití bronzu v minulosti

První zmínky o slitině mědi a cínu se datují do 4. tisíciletí před naším letopočtem. Tento technologický průlomhistorici věří, umožnilo civilizaci Mezopotámie zaujmout v té době vedoucí postavení. Archeologické vykopávky provedené v jižním Íránu svědčí o rozšířeném používání bronzu pro výrobu hrotů šípů, dýk, kopí, seker a mečů. Mezi nálezy jsou i interiérové předměty, jako je nábytek a zrcadla, dále džbány, amfory, vázy a talíře. Stejná slitina byla použita k ražbě starověkých mincí a výrobě šperků.

V Evropě se ve středověku začíná aktivně používat bronz. Vyrábějí se z něj tak masivní předměty, jako jsou děla a kostelní kopule. V pozdějším období s rozvojem strojírenství nezůstal tak všestranný kov také bez povšimnutí. Oceňován byl především pro své kluzné a antikorozní vlastnosti. Zároveň je třeba poznamenat, že dříve používaný materiál byl poněkud odlišný od toho, kterým je bronz dnes. Složení slitiny obsahovalo mnoho drobných nečistot, které výrazně zhoršovaly její kvalitu.

Chemické složení moderního bronzu

Dnes je bronz ve vědě o materiálech slitinou dvou kovů: mědi a cínu, které lze použít v různých poměrech. Aby kov získal požadované vlastnosti, lze do této dvojice přidat zinek, fosfor, hořčík, olovo a křemík. Přítomnost náhodných nečistot je pomocí moderních technologií prakticky snížena na nulu.

Ve většině případů je poměr mědi k cínu v poměru 85 až 15 procent považován za přijatelný. snížení podíludruhá složka pod uvedenou značkou způsobuje řadu problémů, z nichž hlavním je liquace. Tento termín používají metalurgové k označení procesu delaminace slitiny a jejího nerovnoměrného tuhnutí.

Vliv barvy slitiny na její kvalitu

Informovaní lidé se mohou o materiálu hodně dozvědět pouhým pohledem na barvu, kterou má bronz. Složení přímo ovlivňuje tento parametr. Jak asi tušíte, měď dodává slitině červený odstín. Snížení jeho procenta ve prospěch ostatních složek tedy bude znamenat pozvolný přechod barvy k tlumenějším tónům.

Při obvyklé rovnováze složek (85 % mědi) bronz lije žlutě. Toto je nejběžnější odrůda, kterou lze nalézt. Po úpravě poměru na poměr 50:50 se získá bílá slitina. Ale aby bronz zešedl, je nutné snížit množství mědi na 35 %.

Pokud jde o změnu praktických vlastností slitiny při experimentování s jejím složením, je situace následující. Tažnost materiálu bude přímo záviset na obsahu cínu v něm. Čím menší bude, tím bude bronz tvárnější, ale toto tvrzení platí jen do určité hranice. Takže když je dosaženo 50% značky, slitina opět změkne.

Bronz v umění

Silný a odolný materiál, i když má poměrně nízký bod tání a dobrou tažnost, nemohl zaujmout kreativní lidi, zejména sochaře. Již ve V-IV století před naším letopočtem v Řecku byl propracován do nejmenších detailůtechnologie výroby bronzových soch, která je aktuální i dnes.

Spočívá v tom, že socha z ohnivzdorného materiálu je zpočátku nahrazena voskem, který se ničí přímo při lití. K tomu je třeba podle výkresu nejprve vyrobit sádrový model a poté formu na odlévání. Obsah vosku se působením teploty jednoduše roztaví a jeho místo zaujme bronz, který chladne a tvrdne. Poté už zbývá jen zpracovat a dovést k dokonalosti.

Dělostřelecký kov

Pro výrobu kanónů a později dalšího vojenského vybavení se vždy používal bronz. Složení slitiny, která se pro tyto účely používá, obsahuje zpravidla 90 % mědi a pouze 10 % cínu.

To je způsobeno skutečností, že materiál nástrojů musí být velmi pevný a musí mít vysokou odolnost proti roztržení. Takové vlastnosti má značka bronzu BrAZhMts10-3-1.5. Kromě hlavních složek obsahuje 1-2% manganu, který zlepšuje kluzné a teplotní vlastnosti.

Výroba kostelních zvonů

Zvonění zvonů musí být melodické a jeho zvuk musí lahodit uchu na velkou vzdálenost. Kupodivu, ale bronz má takové hudební nadání. Pro zlepšení zvuku zvonu je vyroben ze slitiny s vysokým obsahem cínu (od 20 do 22 %). Občas se do něj přidává i nějaké to stříbro. Značky bronzu, které se používají při výrobě zvonů a jiných bicích nástrojů,jsou zcela nevhodné pro praktické použití v jiných průmyslových odvětvích. To je způsobeno skutečností, že taková slitina má jemnozrnnou strukturu a zvýšenou křehkost.

Fosfor a hliníkový bronz

První slitinu skládající se z 90 % mědi, 9 % cínu a 1 % fosforu použil Künzel v roce 1871. Říkalo se mu fosforový bronz a své uplatnění našel materiál především ve strojírenství. Odlévají se z něj různé strojní součásti, které podléhají zvýšenému tření. Fosfor je nezbytný pro zvýšení elasticity a zlepšení antikorozních vlastností. Hlavní výhodou tohoto kovu je, že dokonale vyplní všechna vybrání při lití.

Hliníkový bronz, jehož složení se vyznačuje vysokým obsahem mědi (až 95 %), je vzhledově velmi podobný zlatu. Kromě krásy má řadu dalších nepopiratelných předností. Například přidání 5 % hliníku umožňuje slitině odolat dlouhodobému vystavení agresivnímu prostředí, jako je vysoká kyselost.

Jako materiál pro výrobu různých částí strojů tento kov téměř univerzálně nahradil fosforový bronz v papírnách a výrobě střelného prachu díky své vyšší odolnosti proti roztržení.

Křemík a manganový bronz

Křemík se do slitiny přidává pro zvýšení elektrické vodivosti. Tato kvalita se používá při výrobě telefonních drátů. Referenční složení křemíkového bronzu je následující: 97,12 % mědi, 1,14 % cínu, 0,05 % křemíku.

Nejtěžšívýrobní proces se může pochlubit slitinou obsahující mangan. Celý postup probíhá v několika fázích. Nejprve se do roztavené mědi přidá feromangan. Poté, po dodržení stanoveného teplotního režimu, se přidá cín a v případě potřeby zinek. Anglická firma Bronce Company vyrábí několik druhů manganového bronzu s různou viskozitou a tvrdostí. Takovou slitinu lze použít téměř ve všech průmyslových odvětvích.