Надо Знать

добавить знаний



Бронза



План:


Введение

Бронзовая статуэтка из Олимпии. Лошадь. 740 г. до н.е.

Бронза (стар. спиж) [1] - сплав меди и других металлов, или неметаллов. В основном в состав бронзы входит олово. Доля олова в бронзах может составлять от 1.25 до 10%. Среди неметаллических соединений чаще в состав бронзы входит фосфор. Типичная бронза имеет состав: 94.65% - медь, 5% - олово, 0.35% - фосфор. Фосфор предоставляет бронзам дополнительной упругости, твердости, и увеличивает корозостийкисть. Температура плавления бронзы находится в пределах 990 ... 1190 ? С.


1. Арсенова бронза

Новейшими исследованиями установлено, что многие древних медных и бронзовых предметов найдены в разных регионах Старого мира, изготовлено не из чистой меди, а из медно- Арсена стопов.

Древнейшим свидетельством того, что человек использовал металл, есть находки в докерамического неолитическом оселищи на холме Чайоню-Тепези в Юго-Восточной Анатолии (в верховьях реки Тигр). Металлические изделия были найдены в наслоениях холма, возраст которых по радиоуглеродному анализа составляет 9200 ? 200 и 8750 ? 250 лет до н. н.э. Это были проволочные шпильки, четырехгранный шило, сверла, ожерелья и их "полуфабрикаты" из меди, а также несверленые, но хорошо обработаны бусины. Было высказано предположение, что все металлические предметы изготовлены из самородной меди. Однако спектральный анализ шила показал содержание около 0,8% мышьяка, что вносит определенные сомнения о самородное происхождения меди.

Одна из древнейших находок Арсена меди относится к середине V тысячелетия до н. е. в древнем памятнике Тепс-Яхья, на юго-востоке Ирана В Закавказье предметы из медно-Арсена сплавов появляются IV тысячелетия до н. е. Предметы, изготовленные из медно-Арсена сплавов, найдены также в Германии, Испании, Португалии начиная с III тысячелетия до н. е. В тех областях, где не было месторождений оловянных руд, Арсена медь продолжали производить в большом количестве в начале I тыс. до н. е.

Арсен в медных сплавах улучшал их физико-механические свойства. Присутствие в меди 0,5% мышьяка улучшает ее ковкость в холодном состоянии, позволяет получить плотные отливки в рельефных литейных формах. Без присадок мышьяка или других легирующих элементов это представлялось сложной задачей. Кроме того, по сравнению с чистой медью, плавится при температуре 1083 ? C, медь, легированная мышьяком, плавится при низкой температуре, зависит от содержания мышьяка в сплаве. То же самое касается и твердости Арсена меди, в результате клепки резко повышается. Предметы из Арсена бронзы легко подвергаются холодному ковке и по твердости мало уступают оловянной бронзе ( твердость кованой Арсена бронзы в условных единицах, по Виккерсу, от 100 до 245, оловянной - от 116 до 252). С увеличением содержания мышьяка до 8% пластичность Арсена меди не ухудшается, в отличие от медно-оловянного сплава, но выше этого предела пластичность падает и сплав становится хрупким.

Таким образом, Арсенова медь по многим физико-механических свойствам не уступает различным типам медно-оловянных сплавов. Цвет Арсена меди бывает от белого до красноватых и золотистых оттенков.


2. Оловянная бронза

Начиная с III тысячелетия до н.е. в большинстве стран Старого света стали появляться изделия из оловянной бронзы, то есть из меди, в которой основным легирующим элементом было олово и которая стала постепенно вытеснять медно-мышьяковые сплавы. Появление в древности оловянной бронзы ознаменовало начало новой эпохи в истории развития человечества, которое определено как бронзовый век. Древние медно-оловянные предметы продолжают находить в памятниках бронзового века на огромном пространстве Старого света.

Очевидно, переход от медно-Арсена сплавов до медно-оловянных был постепенным, и сначала олово присаджувалы к меди вместе с мышьяком. Этим объясняется, что в странах Ближнего Востока и в некоторых других регионах в начальном периоде бронзового века оловянная бронза содержит олово вместе с мышьяком. Исключением являются древние бронзы Таиланда, не содержащие примесей мышьяка.

Сведения о древнейших медно-оловянные находки


 Страна Дата (до н.э.) Легирующей примеси,% Sn As Таиланд 3600 2,50 - Иран 3000 3,00 1,1 Азербайджан 3000 - 2500 0,97 1,3 Ирак 2800 - 2500 2,40 - Турция ( Троя II) 2500 - 2000 2,18 0,97 Пакистан 2100 - 1700 1,20 - Египет (Гр. Тутанхамона) 2000 - 1800 1,80 Следы Англия 1700 1,54 2,9 

Считается, что олово дадавалы к меди в виде его двух окиси, т.е. касситерита. Восстановление олова в шихте с медной рудой и с древесным углем - процесс простой, чем изолированное восстановления олова с последующей его присадкой к меди.

Большинство известных в мире месторождений касситерита (SnO 2) находится в Малайзии, Индонезии, Китае, Боливии, на Британских островах, Саксонии, Богемии, Нигерии. Довольно часто отмечается Богемия, как один из центров снабжения оловом бронзовой металлургии. Но месторождения олова там находятся глубоко в гранитах, так что вряд ли они были доступны древнему рудокопов. Также маловероятным является вывоз олова с Британских островов до II тысячелетия до н. е. Изучение древних оловянных предметов в Англии показало, что выплавки олова началась на Британских островах в позднее время, в основном в эпоху Римского господства.

Последнее время высказывается соображение, что древняя бронзовая металлургия на Ближнем и Среднем Востоке, а также на Кавказе обеспечивалась оловом с месторождений касситерита на Малайском архипелаге и в соседних с ним странах. Эти месторождения расположены в "оловянном поясе", простирается, начиная с Индонезии, через Сингапур, Малайский полуостров, Юго-Восточный Китай. Существует мнение, что доставка олова из стран Юго-Восточной Азии происходила не только морским путем, но и сухопутным - караванным.

Присадка олова к меди, начиная с минимальных долей процента, улучшает ее литейные качества и изменяет пластичность сплава. Бронзы, содержащие до 5% олова, допускают холодное ковки и волочения, при большем содержании олова - возможна только горячая обработка. С повышением содержания олова хрупкость бронзы увеличивается. Бронзы, содержащие до 30% олова, дробятся под молотком.

Небольшая добавка олова в меди снижает ее точку плавления, например, медь с 5% олова плавится при 1050 ? C, с 10% - при 1005 ? C, с 15% - при 960 ? C.


3. Другие бронзы

В древности из-за дороговизны олова, которое в большинстве стран было привозным и доставлялось нерегулярно, Плавильщики заменяли его, полностью или частично, другими легирующими металлами: мышьяком, сурьмой, свинцом, никелем, а позже цинком. Поэтому состав древних оловянных бронз разнороден.

В Древнем Египте и Месопотамии использовались сурьмяные бронзы. В Закавказье, где было много разработок антимонита (сурмянои руды) в основном применялись медно-сурьмяные сплавы, а не металлическая труба. Хрупкость последней не позволяла широко использовать сам металл для изготовления из него предметов.

В древней металлургии для легирования меди вместо дорогого олова иногда использовался свинец. Также его приплавлялы к меди вместе с оловом. Переправу мог осуществляться либо непосредственным внесением металлического свинца в расплавленную медь, или общей восстановительной плавкой медных и свинцовых руд. Выплавка медно-свинцовых сплавов требовала высокого мастерства плавильщиков из-за расслоения металлов в процессе плавки вследствие большой разницы в удельных весах. Выплавка облегчалась наличием в меди и других металлов-примесей. Несмотря на низкую точку плавления свинца (327 ? C), его переправу к меди не вызывает существенного снижения точки плавления медного сплава.

Бронзовые предметы с высоким содержанием никеля (до 3,3%) найдены в Индии. О достаточно широкое распространение никельових бронз свидетельствует обнаружен бронзовый предмет, в котором было 2,7% олова и 8,9% никеля. Высокое содержание никеля, характерный для майкопской меди III тысячелетия до н. е., объясняют характером медных руд с примесью никеля. Среди анатолийских изделий оказалось немало таких, которые содержат до 4% никеля, а в отдельных случаях даже выше. Однако во всех случаях высокое содержание никеля сопровождался также повышенным содержанием мышьяка (до 3%), или олова. Аналогичная закономерность была установлена ​​для некоторых медно-Арсена предметов, найденных на Северном Кавказе, в Азербайджане, Грузии.


4. Бронза в Украину

Ритуальный нож-кулон бронзового века найден в Украину

Металлургия меди появилась на территории Украина в V тыс. до н. е. вместе с трипольскими племенами и связана своим происхождением с Балканами. В медном веке в археологических культурах в Украине появляются первые медные изделия и начинается собственно производство. Руду могли добывать в балканских месторождениях, а металл выплавляли на значительном расстоянии от месторождений. Так, на раннетрипольское поселение Александровка (север Одесской области) найдены каменные рудодробилкы, на которых импортируемую за сотни километров сырье измельчали ​​перед обогащением. Использовали также немногочисленные залежи самородной меди, одно из таких месторождений - около с. Большой Мидськ на Волыни. Возможно также использование местных залежей сырья - в Поднестровье, Буго - Днепровском междуречье.

Конце медного века трипольцы научились не только плавить медь, но и добавлять к ней мышьяк, а затем и олово для получения бронзы. Преобладала кузнечная обработка металла, которой трипольские мастера владели в совершенстве. Впоследствии значительной степени расширяется ассортимент изделий - украшений, так и орудий труда, подавляющее число которых изготовлена ​​на месте. Продолжая кузнечные традиции предыдущего этапа, трипольские мастера осваивают фигурное ковки и литье - как в открытые, так и в сложные закрытые формы.

Трипольцы и ближневосточное население практически одновременно овладевают сначала медь, затем ее сплавы. В Триполье появляются сплавы меди и серебра, в Месопотамии - сплавом меди и свинца. А потом одновременно распространяются бронзовые изделия.


5. Современное маркировки и использования бронз

Бронзы маркируются буквами Бр. Легирующие элементы обозначаются начальной буквой названия этого элемента: А - алюминий, Б - бериллий, Ж - железо, К - кремний, Мг - магний, Мц - марганец, Н - никель, О - олово, С - свинец, Ф - фосфор, Ц - цинк за буквами указывается содержание легирующих элементов в процентах.

  • Бронзы оловянные, обрабатываемые давлением (ГОСТ 5017-74 [2]):
    • БрО6, 5Ф0, 4 (олова 6,5%, фосфора 0,4%, остальное - медь). Имеет прочность 343 ... 442 МПа, твердость 67 ... 87 HB. Изготовляют пружины, детали машин;
    • БрО4Ц3; (олова 4%, цинка 3%, остальное - медь). Имеет прочность 295 ... 392 МПа, твердость 48 ... 67 HB. Токопроводящие пружины, контакты штепсельных рознь, детали химической аппаратуры;
    • БрО7Ф0, 2 (олова 7%, фосфора 0,2%, остальное - медь). Имеет прочность 372 ... 442 МПа, твердость 82 ... 92 HB. Изготовляют пружины, зубчатые колеса, втулки, прокладки высоконагруженных машин;
  • Бронзы оловянные литейные (ГОСТ 613-79 [3]):
    • БрО3Ц7С5Н1 (олова 3%, цинка 7%, свинца 5%, никеля 1%, остальное - медь). Имеет прочность 176 ... 206 МПа, твердость 60 HB. Детали, работающие в масле пару или пресной воде.
    • БрО5Ц5С5 (олова 5%, цинка 5%, свинца 5%, остальное - медь). Имеет прочность 147 ... 176 МПа, твердость 60 HB. Арматура, антифрикционные детали, вкладыши подшипников.;
    • БрО10Ц2. Имеет прочность 216 ... 225 МПа, твердость 64 ... 74 HB. Используют для изготовления подшипников, паровой и водяной арматуры, деталей трения, антифрикционных деталей и гребных винтов;
    • БрО10С10. Имеет прочность 176 ... 196 МПа, твердость 67 ... 74 HB. Используют для изготовления подшипников скольжения, работающих при високиз удельных нагрузках.
  • Бронзы безоловянные, обрабатываемых давлением (ГОСТ 18175-78 [4]):
    • БрА7 ( алюминиевая бронза). Имеет прочность 432 ... 490 МПа, твердость 63 ... 72 HB. Детали для химического машиностроения, скользящие контакты;
    • БрК3Мц1 ( кремнистая бронза). Имеет прочность 343 ... 392 МПа, твердость 66 ... 77 HB. Детали всех видов для химических аппаратов, пружины и упругие детали, детали для судостроения, а также сварных конструкций.
    • БрК1Н3 (марганцевая бронза). Имеет прочность 392 ... 442 МПа, твердость 67 ... 77 HB. Ответственные детали в моторостроении, направляющие втулки.
    • БрКд1 (CuCd1), БрМг0, 3 (кадмиевых и магниевая бронзы). Имеют прочность 256 ... 332 МПа, твердость 48 ... 67 HB. Коллекторы электродвигателей, детали машин контактной сварки и другие детали.
    • БрБ2 (бериллиевая бронза). Имеет прочность 392 ... 588 МПа, твердость 125 ... 144 HB. После термической обработки (закалки и старения) имеет прочность 1300 ... 1400 МПа, а твердость 280 ... 300 НВ. Изготавливают ответственные пружины и мембраны, упругие контакты в электрических устройствах, а также безыскровая инструмент.
  • Бронзы безоловянные литейные (ГОСТ 493-79 [5]). Обладают высокой прочность, антифрикцийнисть, применяются для изготовления деталей, работающих в тяжелых условиях:
    • БрА10Ж3Мц2. Имеет прочность 578 МПа, твердость 98 ... 118 HB. Изготавливаются зубчатые колеса, втулки, клапаны;
    • БрС30, БрС30Н2. Имеет прочность 490 МПа, твердость 25 HB. Используется для изготовления тяжелонагруженных подшипников;
    • БрА10Ж4Н4Л. Имеет прочность 578 МПа, твердость 157 ... 167 HB. Детали химической и пищевой промышленности, а также детали, работающие при повышенных температурах.

См.. также

Примечания

  1. СПИЖ - sum.in.ua / s / spyzh в Словаре украинского языка в 11 томах, Киев: "Наукова думка", 1970-1980. Т.9 С.503.
  2. ГОСТ 5017-74 бронзы оловянные, обрабатываемые давлением. Марки.
  3. ГОСТ 613-79 бронзы оловянные литейный. Марки.
  4. ГОСТ 18175-78 бронзы безоловянные, обрабатываемые давлением. Марки.
  5. ГОСТ 493-79 бронзы безоловянные литейный. Марки

Источники


Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам