Για πολλές χιλιετίες, ο άνθρωπος πειραματίστηκε με διάφορα μέταλλα και αποκτούσε όλο και περισσότερα κράματα υψηλής αντοχής από αυτά. Για αυτό, χρησιμοποιήθηκε μια ποικιλία χημικών στοιχείων. Η Εποχή του Χαλκού είναι μια εποχή κατά την οποία ένα κράμα κασσίτερου και χαλκού (CuSn6) έγινε δημοφιλές. Τι είναι αυτό το υλικό και γιατί ήταν τόσο δημοφιλές;
Ιστορία της Εποχής του Χαλκού
Χάρη στη βελτίωση στην επεξεργασία μετάλλων όπως ο χαλκός και ο κασσίτερος, το 3000 π. Χ. άρχισε η Εποχή του Χαλκού. Χαρακτηρίζεται από την ενεργό παραγωγή ενός τέτοιου κράματος όπως ο μπρούντζος, το οποίο χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή εργαλείων και κοσμημάτων.
Στη σύγχρονη μεταλλουργική βιομηχανία, εκτός από τον χαλκό και τον κασσίτερο, χρησιμοποιούνται επίσης υλικά όπως αλουμίνιο, φώσφορος, μόλυβδος και ψευδάργυρος. Το ίδιο το όνομα προέρχεται από την περσική λέξη "berenj", που μεταφράζεται σε "χαλκός".
Είναι γνωστό ότι ο πρώτος μπρούτζος κατασκευάστηκε από Cu και αρσενικό και ονομαζόταν αρσενικό. Ωστόσο, λόγω της τοξικότητάς του, είναι πολύ γρήγοραάλλαξε σε κασσίτερο. Δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι οι σιδηρουργοί συχνά απεικονίζονταν ως άσχημοι και ακρωτηριασμένοι. Στην πραγματικότητα, ήταν. Η παρατεταμένη επαφή με το αρσενικό είχε πολύ άσχημη επίδραση στον οργανισμό τους. Για το λόγο αυτό, ένα κράμα χαλκού και κασσίτερου ονομάζεται μπρούτζος, καθώς είναι αυτά τα συστατικά που υπάρχουν συχνότερα σε αυτό.
Χαρακτηριστικό του μπρούτζου
Όλοι γνωρίζουμε ότι ένα μέταλλο όπως ο χαλκός είναι πολύ μαλακό, όλκιμο και απολύτως εύθραυστο. Ταυτόχρονα έχει πολύ υψηλή ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα. Ένα κράμα κασσίτερου και χαλκού είναι ένα υλικό που υπερβαίνει σημαντικά τα χαρακτηριστικά αυτών των χημικών στοιχείων ξεχωριστά. Με άλλα λόγια, ο μπρούτζος έχει υψηλή σκληρότητα, αντοχή, αλλά ταυτόχρονα είναι αρκετά εύτηκτος.
Η ανακάλυψη αυτού του κράματος έπαιξε μεγάλο ρόλο στη μεταλλουργική βιομηχανία. Παρά το γεγονός ότι αργότερα εφευρέθηκαν πολλά άλλα υλικά, ακόμη και σήμερα είναι πολύ δημοφιλές λόγω των καλών μηχανικών ιδιοτήτων του.
Η ικανότητα του μπρούντζου να αντιστέκεται στη διάβρωση
Μία από τις πιο σημαντικές ιδιότητες ενός κράματος είναι η αντοχή του στη διάβρωση. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για εκείνες τις συνθέσεις στις οποίες υπάρχει σημαντική περιεκτικότητα σε μαγγάνιο και πυρίτιο (πάνω από 2%).
Βρέθηκε ότι ο μπρούντζος παρουσιάζει υψηλή αντοχή στη διάβρωση σε επαφή με νερό (θαλάσσιο και γλυκό νερό), συγκεντρωμένα αλκάλια και οξέα, θειικά και χλωριούχα ελαφρά μέταλλα και ξηρά αέρια (χάλκινοι κασσίτεροι).
Φυσικά, γενικάοι ιδιότητες διάβρωσης του κράματος εξαρτώνται από τα στοιχεία του κράματος. Έτσι, η υψηλή περιεκτικότητα σε μόλυβδο μειώνει την ικανότητα αντίστασης στη διάβρωση, ενώ το νικέλιο αυξάνει αυτή την ιδιότητα.
Τύποι μπρούτζου
Τα στοιχεία κράματος, που μπορεί να βρίσκονται στη σύνθεση αυτού του κράματος, μπορούν να αλλάξουν σημαντικά τις ιδιότητές του και ο τύπος του μπρούτζου εξαρτάται επίσης από αυτά. Επιπλέον, ο κασσίτερος μπορεί να αντικατασταθεί από άλλα στοιχεία. Για παράδειγμα, το BrAMTS-7-1 μπορεί να αποκρυπτογραφηθεί ως εξής: 92% χαλκός, 7% αλουμίνιο, 1% μαγγάνιο. Αυτή η μάρκα μπρούτζου δεν περιέχει κασσίτερο και λόγω αυτού έχει υψηλή αντοχή σε εναλλασσόμενο φορτίο. Χρησιμοποιείται για την κατασκευή μπουλονιών, βιδών, παξιμαδιών και εξαρτημάτων για υδραυλικές εγκαταστάσεις.
Ένα άλλο παράδειγμα είναι ο μπρούτζος χυτηρίου κασσίτερου της μάρκας BrO10S10. Περιέχει έως και 83% χαλκό, 9% κασσίτερο, 8% μόλυβδο και έως 0,1% σίδηρο, πυρίτιο, φώσφορο και αλουμίνιο. Είναι σχεδιασμένο για εξαρτήματα που λειτουργούν υπό υψηλές ειδικές πιέσεις, όπως απλά ρουλεμάν.
Παρά το γεγονός ότι ο μπρούτζος είναι ένα κράμα κασσίτερου και χαλκού, σε ορισμένες περιπτώσεις, δεν χρησιμοποιείται ένα τέτοιο χημικό στοιχείο όπως το Sn. Ένα άλλο παράδειγμα μπρούτζου χωρίς κασσίτερο είναι ανθεκτικό στη θερμότητα. Για την κατασκευή του χρησιμοποιείται μόνο χαλκός 98-99% και κάδμιο 1-2%. Ένα παράδειγμα είναι η μάρκα BrKd1. Είναι ένα ανθεκτικό στη θερμότητα μπρούτζινο κάδμιο με υψηλή αντοχή στη θερμότητα και ηλεκτρική αγωγιμότητα. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή εξαρτημάτων μηχανών συγκόλλησης με αντίσταση, συλλεκτών ηλεκτροκινητήρων και άλλων εξαρτημάτων που λειτουργούν σε υψηλές θερμοκρασίες και απαιτούν καλήαγωγιμότητα.
Ένας άλλος τύπος κράματος που χρησιμοποιείται για την κατασκευή παρεμβυσμάτων σε ρουλεμάν και δακτυλίους αυτοκινήτων είναι ο μπρούτζος κασσίτερος με μηχανική μηχανική πίεση. Ένα κράμα χαλκού και κασσίτερου περιέχει στοιχεία κράματος όπως μόλυβδο (4%), ψευδάργυρο (4%), αλουμίνιο (0,002%), σίδηρο (0,005%). Η ποιότητα χάλυβα ονομάζεται BrotsS4-4-4. Είναι χάρη στο ποσοστό αυτών των χημικών στοιχείων που αυτό το κράμα μπορεί να υποστεί επεξεργασία με πίεση και κοπή. Το χρώμα του μπρούτζου εξαρτάται επίσης από ακαθαρσίες. Έτσι, όσο λιγότερο χαλκό περιέχει το κράμα, τόσο λιγότερο έντονο το χρώμα: περισσότερο από 90% - κόκκινο, έως 80% - κίτρινο, λιγότερο από 35% - γκρίζος χάλυβας.
Χάλκινο έργο
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, ένα κράμα κασσίτερου και χαλκού είναι ένα αρκετά ανθεκτικό υλικό. Είναι δύσκολο να ακονίσετε, να κόψετε και να δουλέψετε με πίεση. Γενικά, πρόκειται για υλικό χύτευσης με χαμηλή συρρίκνωση - περίπου ένα τοις εκατό. Και ακόμη και παρά τη χαμηλή ρευστότητα και την τάση για διαχωρισμό, ο μπρούτζος χρησιμοποιείται για την κατασκευή χυτών με πολύπλοκες διαμορφώσεις. Το casting τέχνης δεν αποτελεί εξαίρεση.
Τα κραματικά στοιχεία που προστίθενται σε ένα κράμα κασσίτερου και χαλκού βελτιώνουν τις ιδιότητές του και μειώνουν την τιμή. Για παράδειγμα, το κράμα με μόλυβδο και φώσφορο βελτιώνει την επεξεργασία του μπρούντζου, ενώ ο ψευδάργυρος αυξάνει την αντοχή του στη διάβρωση. Για ορισμένους σκοπούς, κατασκευάζονται παραμορφωμένα κράματα. Αλλάζουν εύκολα την εμφάνισή τους όταν χρησιμοποιούν ψυχρή σφυρηλάτηση.
Πεδίο εφαρμογής
Φυσικά, η χρήση του μπρούτζου δεν χάνει τη δημοτικότητά του στην εποχή μας. Ενθύμιοπροϊόντα, διακοσμητικά εσωτερικά είδη, διακοσμητικά για πύλες και θυρίδες … Επιπλέον, το κράμα χρησιμοποιείται για την κατασκευή εξαρτημάτων (λαβές, μεντεσέδες, κλειδαριές) και υδραυλικών ειδών (μπαταρίες, εξαρτήματα, παρεμβύσματα, βρύσες). Σε βιομηχανικούς χώρους, ο μπρούτζος έχει επίσης εκτεταμένους τομείς χρήσης. Έτσι, το κράμα χύτευσης χρησιμοποιείται για την κατασκευή ρουλεμάν, δακτυλίων στεγανοποίησης, δακτυλίους.
Η ευρεία χρήση του μπρούτζου επηρεάζεται ιδιαίτερα από τις διαβρωτικές του ιδιότητες. Για το λόγο αυτό χρησιμοποιείται για την κατασκευή εξαρτημάτων μηχανισμών που λειτουργούν σε συνεχή επαφή με το νερό. Η υψηλή ελαστικότητα του κράματος καθιστά δυνατή την κατασκευή ελατηρίων και εξαρτημάτων οργάνων από αυτό.
Smelting Bronze
Φυσικά, κάθε κράμα έχει τα υπέρ και τα κατά του. Ο μπρούτζος είναι ένα κράμα που αποτελείται από χαλκό και κασσίτερο και ως εκ τούτου ανέχεται τέλεια κάθε επανατήξη. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί πολλές φορές για εντελώς διαφορετικούς σκοπούς. Από την άλλη, εάν ο μπρούντζος περιέχει μεγάλη ποσότητα ακαθαρσιών όπως μαγνήσιο, πυρίτιο, αλουμίνιο, τότε οι μηχανικές ιδιότητες μπορεί να μειωθούν κατά την επανατήξη.
Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα στοιχεία κράματος που βελτιώνουν τα χαρακτηριστικά του μπρούντζου οξειδώνονται κατά την τήξη και σχηματίζουν πυρίμαχα οξείδια, τα οποία βρίσκονται κατά μήκος των ορίων του κρυσταλλικού πλέγματος. Σπάνε τον δεσμό μεταξύ των κόκκων, κάνοντας το μπρούτζο πιο εύθραυστο.
Πώς να διακρίνετε το μπρούτζο από τον ορείχαλκο και τον χαλκό
Μία από τις πιο συνηθισμένες ερωτήσεις είναι η διαφοράαυτό το κράμα από άλλα παρόμοια σε εμφάνιση. Φυσικά, εντός της βιομηχανίας και με τη βοήθεια ειδικών αντιδραστηρίων, αυτό είναι αρκετά απλό. Τι γίνεται όμως αν πρέπει να προσδιορίσετε το υλικό στο σπίτι;
Ας ξεκινήσουμε με το γεγονός ότι το κράμα αποτελείται από κασσίτερο και χαλκό. Οι μάζες αυτών των ουσιών σε ποσοστό μπορεί να είναι διαφορετικές. Όσο περισσότερος χαλκός, τόσο πιο φωτεινό θα είναι το χρώμα, αλλά λόγω της περιεκτικότητας σε κασσίτερο στο κράμα, θα είναι μια τάξη μεγέθους βαρύτερο από, για παράδειγμα, το καθαρό Cu.
Αν συγκρίνουμε το μπρούτζο με τον ορείχαλκο, ο τελευταίος έχει μια πιο κιτρινωπή απόχρωση. Ο ίδιος ο χαλκός είναι πολύ όλκιμος, αλλά τα κράματα που βασίζονται σε αυτόν είναι αρκετά ελαστικά και σκληρά. Μπορείτε επίσης να προσδιορίσετε ποιο υλικό είναι μπροστά σας θερμαίνοντας. Έτσι, στον ορείχαλκο, υπό την επίδραση της υψηλής θερμοκρασίας, απελευθερώνεται οξείδιο του ψευδαργύρου και το προϊόν αποκτά μια τέφρα "πλάκα". Αλλά ο μπρούτζος, όταν θερμαίνεται, δεν αλλάζει τις ιδιότητές του.
Έργα τέχνης
Αρκετά συχνά μπορείτε να βρείτε διάφορα χάλκινα ειδώλια και ειδώλια. Πολλά έργα τέχνης δημιουργήθηκαν στην αρχαιότητα και στο Μεσαίωνα.
Κράματα που περιέχουν χαλκό και κασσίτερο χρησιμοποιούνται για την παρασκευή:
- Φράχτες και πύλες, που δεν είναι μόνο απίστευτα όμορφοι, αλλά και ανθεκτικοί.
- Στοιχεία κατασκευών σκαλοπατιών.
- Αναμνηστικά και γλυπτικές συνθέσεις.
- Διακοσμητικά φωτιστικά: απλίκες και πολυέλαιοι.
- Είδη για εσωτερική διακόσμηση.
Για να τσαντίσεις τα απαραίτητασύνθεση, δημιουργήστε ένα ειδικό μοντέλο από ξύλο, γύψο ή πολυμερή υλικά - το λεγόμενο καλούπι. Οι κοιλότητες αυτής της μορφής γεμίζονται με πηλό και αφαιρούνται μετά τη χύτευση. Μετά την κατασκευή, η επιφάνεια μπορεί να επιμεταλλωθεί με χρυσό, νικέλιο, χρώμιο ή ασήμι.
Είναι πολύ σημαντικό να σημειωθεί ότι, κατά κανόνα, για την κατασκευή έργων τέχνης χρησιμοποιείται κράμα κασσίτερου και χαλκού χωρίς στοιχεία κράματος. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι όσο περισσότερα τέτοια συστατικά υπάρχουν στον μπρούτζο, τόσο μεγαλύτερη είναι η συρρίκνωσή του, γεγονός που επηρεάζει αρνητικά την ποιότητα και το σχήμα του προϊόντος.
