Anwendung der Eigenschaften der Bronzelegierungszusammensetzung. Klassifizierung von Bronzelegierungen

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Bronze ist eine Legierung aus Kupfer und speziellen Zusätzen, die notwendig sind, um dem Metall bestimmte technologische Eigenschaften zu verleihen. Bronze kann folgende Bestandteile enthalten: Sn (Zinn), Mn (Mangan), Be (Beryllium), Pb (Blei), Si (Silizium), Cr (Chrom), P (Phosphor), Fe (Eisen) und andere Elemente.

Die Bronzelegierung ist beständig gegen Abrieb, Korrosion und aggressive Umgebungen wie Meerwasser. Diese Eigenschaften werden durch die Zugabe von Legierungskomponenten in bestimmten Anteilen erreicht. Das Verhältnis der Komponenten wird durch behördliche Dokumente geregelt: GOST, Industriestandards, Methoden, Unternehmensstandards.

Legierungsklassifizierung

Entsprechend dem Vorhandensein von Legierungsbestandteilen in der Zusammensetzung ist es üblich, folgende Bronzetypen zu unterscheiden:

  • Zinn – der Hauptlegierungsbestandteil ist Zinn;
  • Enthält überhaupt kein Zinn, also zinnfrei.

Neben der Zusammensetzung von Bronze gibt es ein weiteres Kriterium für ihre Klassifizierung – technologische Parameter. Bronzen fallen auf:

  • verformbar, zur Druckbehandlung bestimmt;
  • Gießereien zur Herstellung von Gussteilen.

Hauptlegierungsbestandteile

Der Hauptbestandteil, der die meisten technischen Eigenschaften von Bronzen bestimmt, ist Kupfer. Um der Legierung die notwendigen Parameter zu verleihen, werden spezielle Zusatzstoffe verwendet – Legierungskomponenten. Einer der häufigsten in Bronze enthaltenen Legierungsbestandteile ist Zinn. Aus Zinnbronze wurden Glocken gegossen und „Glockenbronze“ genannt.

Als Legierungselement können auch verwendet werden:

  • Sei – Beryllium. Erhöht die Festigkeit von Bronze.
  • Si – Silizium und Zn, Zink zur Erhöhung der Oberflächenabriebfestigkeit. Dieselben Elemente erhöhen die Fließfähigkeit von Bronzen, was sich positiv auf die Qualität des Gusses auswirkt.
  • Pb – Blei. Erhöht die Korrosionsschutzeigenschaften von Metall.
  • Al – Aluminium. Erhöht die Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen und verringert die Metallreaktion mit Schwefelverbindungen und Motorabgasprodukten.

Bronzegrade

Bronzen sind mit der Abkürzung „Br“ sowie dem Zusatz eines oder mehrerer Buchstaben gekennzeichnet, die auf Legierungszusätze hinweisen. Die Menge der Legierungszusätze wird durch GOST-Standards bestimmt.

Verschiedene Bronzemarken haben ihre eigenen individuellen Eigenschaften: chemische Zusammensetzung, technische Eigenschaften, Anwendungsbereich. Durch die Markierung von Bronzen können Sie herausfinden, welche Bestandteile sie enthalten, und anhand spezieller Tabellen den Verwendungszweck dieser Legierung und ihre technologischen Parameter bestimmen.

Kennzeichnung von Legierungen am Beispiel von Zinnbronzen

Einige Qualitäten von Zinnbronzen sind in der folgenden Tabelle aufgeführt. Hier finden Sie auch wichtige technologische Parameter der Legierung sowie den Anwendungsbereich der einzelnen Bronzesorten.

Diese Tabelle gibt auch die Methode des Bronzegusses an. „K“ in der entsprechenden Spalte bedeutet, dass der Guss in einer Kokille durchgeführt wurde, „P“ – der Guss erfolgte in einer Sandform.

In der Spalte „Qualität“ werden die Namen der Legierungen angezeigt. „Br“ im Namen der Marke bedeutet Bronze, dann werden die in der Legierung enthaltenen Legierungsbestandteile angegeben.

Anhand der Markierungen wird deutlich, dass die in der Tabelle aufgeführten Metallsorten Zinn enthalten. Einige enthalten neben Zinn auch Zink, Blei und Phosphor.

Prozentsatz der Bronzebestandteile

Der prozentuale Anteil der Elemente sowie die chemische Zusammensetzung sind in der Abkürzung der Legierungssorte enthalten. Es gibt nicht den Prozentsatz des Hauptelements Kupfer an, sondern den Gehalt aller Legierungselemente in Prozent.

Beispielsweise ist der Komponentengehalt der Marke BrO3Ts12S5 wie folgt:

Zinn – 3%;

Zink – 12 %;

Blei – 5 %;

die restlichen 80 % stammen aus Kupfer.

Der Kupferanteil in der Legierung beeinflusst deren Farbe. Je mehr Kupfer, desto heller ist die goldene Farbe der Bronze. Bei einem Kupfergehalt von 50 % wird die Farbe der Legierung weiß, ähnlich der Farbe von Silber. Je nach Aufgabenstellung ist es möglich, durch Variation des Anteils an Legierungselementen und Kupfer unterschiedliche Farben des Metalls zu erzielen.

Einige Arten von Bronzelegierungen

Die am häufigsten benötigten Materialien sind Zinn-, Beryllium-, Silizium- und Aluminiumbronzen.

Zinnbronze

Zinnbronze enthält als Hauptlegierungsbestandteil Zinn. Kann auch Phosphor, Zink, Blei, Nickel usw. enthalten.

Die Tabelle zeigt den maximalen Gehalt an Elementen einiger Marken:

Wie aus der Tabelle hervorgeht, enthalten die Legierungen mindestens 80 % Kupfer. Mit zunehmendem Zinngehalt in der Legierung verändern sich auch deren Eigenschaften:

  • die Härte und Festigkeit des Metalls nimmt zu;
  • die Plastizität nimmt ab;
  • Die Schlagfestigkeit nimmt ab;
  • die Dauerfestigkeit steigt.

Einer der Legierungsbestandteile ist P (Phosphor). Ein bestimmtes Element wird als Legierung bezeichnet, wenn sein Gehalt mehr als 0,1 % beträgt.

Wenn Phosphor in eine Kupferlegierung gelangt, desoxidiert es das Kupfer. Darüber hinaus ist es Phosphor als Legierungszusatz, der die Verschleißfestigkeit des Metalls erhöht. Diese Zusammensetzung hat auch eine Kehrseite. Wenn Phosphor seinen Gehalt überschreitet, verringert sich die Duktilität des resultierenden Metalls. Daher ist es bei der Zugabe von Phosphor als Legierungsbestandteil zu verformbarer Zinnbronze äußerst wichtig, sich strikt an GOST und andere behördliche Dokumente zu halten.

Ein weiterer Legierungsbestandteil ist Zn (Zink). Es wird Bronze zugesetzt, die keinen Phosphor enthält. Zink wird in einer Menge eingebracht, die sich lösen kann. Blei kann häufig zusammen mit Zink verabreicht werden. Blei ist schwer löslich; die resultierenden Legierungen BrOTsS4-4-2,5 und BrOTsS4-4-4 sind feste Lösungskristalle und ungelöste Einschlüsse von Blei. Der Zusatz von Blei erhöht die Gleiteigenschaften des Metalls und seine Schneidfähigkeit. Allerdings beeinträchtigt Blei als Legierungselement einige andere mechanische Eigenschaften des resultierenden Metalls.

Ni (Nickel) kann ebenfalls hinzugefügt werden. Das Element erhöht Festigkeit, Duktilität und Verformbarkeit.

Berylliumbronze

Zu diesem Typ gehören zinnfreie,dispersionshärtende Legierungen aus Kupfer und Beryllium. Dies bedeutet, dass die Löslichkeit des Legierungselements direkt von der Temperatur abhängt. Die Abschreckung erfolgt einphasig, also direkt aus der Schmelze. Es ist sehr wichtig, die richtige Prozesstemperatur auszuwählen. Dieser Wert bestimmt, wie gut sich die Schmelze in eine feste Lösung umwandelt und wie homogen sie ist, was wichtig ist, um dem Metall spezifische Eigenschaften zu verleihen. Die optimale Härtetemperatur liegt bei 760-800 °C. Bei einem Temperaturanstieg über den angegebenen Bereich besteht die Möglichkeit einer Vergrößerung der Metallkorngröße und damit einhergehend einer Verringerung der technologischen Parameter. Bei Temperaturen unterhalb des angegebenen Bereichs kann die feste Lösung nicht im erforderlichen Umfang mit Beryllium gesättigt werden.

Die Abkühlgeschwindigkeit der Lösung sollte mindestens 30-60 Grad pro Sekunde betragen. Dies ist notwendig, damit sich die Bestandteile der festen Lösung nicht zu zersetzen beginnen. Manchmal können Ni (Nickel) und Co (Kobalt) als zusätzliche Legierungszusätze hinzugefügt werden, um die Abkühlgeschwindigkeitsgrenze zu verringern. Diese Zusätze erhöhen die Stabilität der festen Lösung bei Unterkühlung. Magnesium kann für die gleichen Zwecke verwendet werden.

Die folgenden Legierungen werden am häufigsten in Industrie und Produktion verwendet:

  • BrB2 – mit einem Berylliumgehalt von 2 %;
  • MNB – Kupfer-Nickel-Beryllium-Legierung, Berylliumgehalt nicht über 0,8 %
  • IBC ist ein Kupfer-Kobalt-Beryllium-Verhältnis mit dem gleichen Berylliumgehalt wie in MNB.

Sowohl BrB2, MNB als auch MKB weisen eine hohe Duktilität und Festigkeit auf und unterliegen leicht Biegung und Dehnung sowie anderen Arten plastischer Verformung.

Siliziumbronze

Diese zinnfreie Legierung enthält 80 % Cu (Kupfer), 20 % Zn (Zink) und etwa 3 % Si (Silizium) sowie 1 % Mangan (BrKMts-3-1) und ist druck- und zugfest Verformung. Hohe mechanische und Gleiteigenschaften sowie Duktilität bei niedrigen Temperaturen ermöglichen die Verwendung dieser Legierung für Gleitteile, Federn, Lager usw.

Aluminiumbronze

Aluminiumbronze enthält als Legierungsbestandteil Aluminium. Der Aluminiumgehalt kann 12 % erreichen. Abhängig vom Aluminiumgehalt verändern sich auch die Eigenschaften des resultierenden Metalls.

Zum Beispiel einphasige Bronze, in der sich bis zu 9,4 % Aluminium bei jeder Temperatur leicht durch Druck verformen lassen. Dies liegt an seiner hohen Plastizität. Ein Beispiel für eine solche Marke ist BrA7.

Der Zusatz von Aluminium als Legierungsbestandteil erhöht die Festigkeit des Metalls und seine Korrosionsbeständigkeit unter schwierigen Bedingungen erheblich: Salzwasser, hohe Luftfeuchtigkeit usw. Diese Art von Metall wird für Ölplattformen auf See verwendet.

Al hat auch einen erheblichen Einfluss auf die Wärmeleitfähigkeit des Metalls. Mit zunehmendem Aluminiumgehalt nimmt die Wärmeleitfähigkeit des resultierenden Metalls im Vergleich zu Kupfer in seiner reinen Form ab. Bereits die Zugabe von 10 % Al reduziert die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer von 390-401 W/(m*K) auf 75 W/(m*K). Durch die Zugabe zusätzlicher Legierungsbestandteile wird die Wärmeleitfähigkeit weiter reduziert.

Daraus lassen sich folgende Schlussfolgerungen ziehen: Die technologischen Parameter von Bronzen hängen davon ab, welche Legierungsbestandteile und in welchem ​​Verhältnis bei der Herstellung des Metalls eingebracht wurden. Der Hauptbestandteil ist Kupfer, der Anteil der Legierungszusätze wird durch GOSTs und andere Regulierungsdokumente geregelt.

Wie macht man Bronze? Vor dieser Frage stehen viele Handwerker, die sich im Kunstguss ausdrücken wollen, oder Menschen, die sich für eine höhere Ausbildung im Umgang mit verschiedenen Metalllegierungen entscheiden. Um diese Frage zu beantworten, müssen Sie zunächst verstehen, was Bronze ist, woraus sie besteht, und erst dann den gesamten Prozess des Schmelzens dieses Materials im Detail betrachten.

1 Was ist Bronze?

Bronze (italienisch: „Bronzo“) ist eine Legierung mit bestimmten Anteilen von Kupfer und Zinn, wobei Kupfer immer der primäre oder Hauptbestandteil und Zinn der sekundäre oder optionale Bestandteil ist. Stattdessen können Silizium, Blei, Aluminium, Beryllium und andere Metalle außer Nickel und Zink in die Legierung eingebracht werden, manchmal jedoch in geringen Anteilen.

Eine Bronzelegierung hat ihre Vor- und Nachteile. Zu den positiven technischen Eigenschaften zählen:

  • höhere Härte und Festigkeit im Vergleich zu Kupfer;
  • Schmelzbarkeit;
  • hat alle Vorteile für das Gießen;
  • hat hohe Korrosionsschutzeigenschaften;
  • weist aufgrund längerer Reibung eine gute Verschleißfestigkeit auf.

Die Nachteile von Bronze sind:

  • eignet sich nicht gut zum Schmieden, Stanzen und Walzen, also für alle unter Druck ablaufenden Prozesse;
  • schwer zu schneiden;
  • lässt sich nicht gut schärfen.

Der Name der resultierenden Bronzelegierung leitet sich vom Namen des hinzugefügten Metalls ab. Durch die Zugabe von Zinn entsteht Zinnbronze, Aluminium - Aluminiumbronze, Beryllium - Berylliumbronze usw.

Zinnbronze gilt als klassisch (Glocke) oder basisch, wobei Kupfer in einer Menge von 80 % ± 3 % und Zinn in einer Menge von 20 % ± 3 % der Gesamtlegierung enthalten ist. Bei der Herstellung von Bronze können auch andere Metalle wie Nickel, Blei, Phosphor und Arsen legiert werden. Dies geschieht, um dem Metall zusätzliche technische Eigenschaften zu verleihen. Bronze kann einkomponentig sein, bei dem Kupfer mit einem weiteren Metall legiert wird, oder mehrkomponentig, bei dem mehrere Materialien an der Legierung beteiligt sind. Mehrkomponentenbronzen gelten als komplexer und weisen verbesserte technische Eigenschaften auf.

Außerdem erfordert der Prozess der Bronzeherstellung die Gewinnung von Primär- oder Sekundärmaterial. Um eine primäre klassische Legierung zu erhalten, ist es notwendig, Kupfer und Zinn zu verschmelzen; eine sekundäre besteht darin, Bronze selbst als zusätzliche Komponente beim Schmelzen zu verwenden.

Die Entdeckung der Bronzelegierung spielte eine wichtige Rolle in der Entwicklung der Menschheitsära. Ende des 4. Jahrtausends v. Chr e. Es gilt als die Zeit der ersten Bronzeproduktion und als Beginn der langen Reise des Menschen zur Beherrschung der Legierungen verschiedener Metalle. Die Entdeckung war so bedeutsam in der Geschichte, dass sie den Beginn einer ganzen historischen Ära markierte – der Bronzezeit. Die Herstellung von Bronze war in der Antike unglaublich schwierig, wie aktuelle Versuche belegen, das Metall zu Hause herzustellen.

2 Klassische Bronzeherstellungstechnologie

Bronze kann hergestellt werden, indem ein Hauptbestandteil Kupfer und ein zusätzlicher Bestandteil, beispielsweise Zinn, in einer rotierenden Hülse aus Stahl oder Gusseisen unter Verwendung eines Lichtbogens geschmolzen werden.

Beim Schmelzen von Zinnbronzen entstehen durch die direkte Wechselwirkung von Kupfer und Zinn Oxide, die die technischen Eigenschaften der resultierenden Legierung verschlechtern. Um einen Verlust der Betriebseigenschaften von Bronze zu vermeiden, wird es vor der Zugabe von Zinn zu geschmolzenem Kupfer mit Phosphor desoxidiert, d. h. es wird Phosphorkupfer zugesetzt, wobei die Phosphormenge 10 % nicht überschreitet.

Durch eine chemische Reaktion unter Bildung von Phosphoranhydriddampf können nichtmetallische Einschlüsse im Kupfer entfernt werden. Phosphor ist ein kostengünstiges Desoxidationsmittel, das die gute elektrische Leitfähigkeit von Kupfer erheblich verringert. Daher werden manchmal teurere Komponenten als Desoxidationsmittel verwendet, um diesen Effekt zu vermeiden. Dazu gehören Kalzium, Lithium und Kalium.

Der Schmelzprozess zur Gewinnung von Bronze erfolgt unter einer Schicht aus Holzkohle oder deren Mischung mit Soda-Flussmittel und erfolgt in mehreren allgemeinen Schritten:

  1. bei einer Temperatur von etwa 1100 °C unter einer Flussmittel- oder Kohleschicht.
  2. Zufuhr von Kupfer-Phosphor (ca. 10 %) zur Desoxidation.
  3. Durch Hinzufügen zusätzlicher Komponenten erhält man eine Einkomponentenlegierung – Zinn, eine Mehrkomponentenlegierung – alle zusätzlichen Komponenten, eine sekundäre Bronzelegierung – Bronze.
  4. Erhitzen der resultierenden Legierung auf eine Temperatur von 1200 °C.
  5. Beim Raffinieren werden schädliche nichtmetallische Verunreinigungen wie Wismut, Mangan, Schwefel und Antimon sowie manchmal auch Aluminium, Eisen, Silizium und gelöste Wasserstoff- und Sauerstoffgase aus der Legierung durch Oxidation der Hauptkomponente entfernt.
  6. Modifikation zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Legierung.
  7. Gießen in Formen bei Temperaturen bis 1300 °C.

Zinnbronzen sind leichter zu schmelzen und weniger anfällig für Überhitzung als Aluminiumbronzen. Für Aluminiumbronze ist das Temperaturregime sehr wichtig, Daher sind Schmelztemperaturen über 1200 °C nicht zulässig.

3 Herstellung von Neotin-Bronzen

Um Aluminiumbronze herzustellen, ist es nicht nur notwendig, die Temperatur zu überwachen, sondern auch die Legierung vor dem Gießen in Formen gut zu rühren. Dies geschieht aufgrund des großen Unterschieds in der Dichte der verschmolzenen Komponenten, da Kupfer und Aluminium delaminieren können. Daher wird der Prozess selbst leicht modifiziert:

  1. Kupfer schmilzt unter Flussmittel und desoxidiert.
  2. Zusätzliche Komponenten werden in reiner Form oder in Form einer Mischung mit Kupfer eingebracht.
  3. Es kommt zu einer sekundären Desoxidation.
  4. Aluminium wird eingeführt.
  5. Die Oberfläche der Legierung ist mit Flussmittel bedeckt.
  6. Die Legierung wird mit Manganchlorid veredelt, mit Vanadium, Bor oder Wolfram modifiziert und in Formen gegossen.

Berylliumbronze wird in allgemeinen Schritten in Induktionsöfen erschmolzen. Der Prozess verwendet Graphittiegel. Die hohe Giftigkeit der bei der Herstellung dieser Bronzeart entstehenden Stäube und Dämpfe erfordert, dass das Schmelzen in separaten, isolierten Räumen mit einem leistungsstarken Belüftungssystem durchgeführt wird.

Siliziumbronzen werden in elektrischen Induktionsöfen unter Verwendung von Holzkohle hergestellt. Wie bei Aluminiumlegierungen ist auch bei Siliziumlegierungen die Kontrolle des Schmelzpunkts wichtig.

Das fertige Legierungsprodukt ist ein Metallmolch, dessen Gewicht normalerweise 42 kg nicht überschreitet. Alle aus einem einmaligen Schmelzen resultierenden Schweine werden als eine Charge klassifiziert; das Gewicht der Charge ist nicht begrenzt.
Wie jedes Produkt verfügen auch Bronzemolche über ein Qualitätsdokument, das grundlegende Informationen enthält: das Markenzeichen des Herstellers, die Marke der geschmolzenen Bronze, die Masse und Chargennummer, die Anzahl der Schweine in der Charge und ihre chemische Analyse.

Die Notwendigkeit zur Herstellung von Bronze ergibt sich aus dem breiten Anwendungsspektrum. Armaturen, alle Teile, die in direktem Kontakt mit Dampf und Ölen stehen, Lagerschalen, Rohrleitungsarmaturen – dies ist eine kleine Liste der Einsatzmöglichkeiten von Bronze.

BRONZE und GEROLLTE BRONZE

Klassifizierung von Bronzelegierungen

Bronzen sind Legierungen auf Kupferbasis, deren Hauptlegierungselemente Zinn, Aluminium, Eisen und andere Elemente sind (außer Zink, dessen Legierungen als Messing klassifiziert werden). Die Kennzeichnung von Bronzen besteht aus einer Kombination von „Br“, Buchstaben, die die Hauptlegierungselemente angeben, und Zahlen, die deren Gehalt angeben.

Je nach chemischer Zusammensetzung werden Bronzen nach dem Namen des Hauptlegierungselements klassifiziert. Dabei werden Bronzen herkömmlicherweise in zwei Klassen eingeteilt: Zinn (mit der obligatorischen Anwesenheit von Zinn) und zinnfreie.

Aufgrund ihrer Verwendung wird Bronze in verformbare Bronze, deren technologische Eigenschaften die Herstellung von Walzprodukten und Schmiedestücken ermöglichen, und Gießbronze, die zum Gießen verwendet wird, unterteilt. Gleichzeitig werden viele Bronzen, aus denen Walzprodukte hergestellt werden, auch zum Gießen verwendet.

Die chemische Zusammensetzung und Qualität von Bronzelegierungen sind in den folgenden GOSTs definiert:

Gießereien: Zinn nach GOST 613-79, zinnfrei nach GOST 493-79.

Verformbar: Zinn gemäß GOST 5017-2006, zinnfrei gemäß GOST 18175-78

Die Vielfalt der Bronzen spiegelt sich in der folgenden Tabelle wider. Es präsentiert fast ausschließlich Schmiedebronzen und einige Gussbronzen. Ausschließlich in Gießereien verwendete Bronzen sind mit einem „Sternchen“ gekennzeichnet. Im Folgenden betrachten wir hauptsächlich verformbare Bronzen. Die Struktur von Bronzelegierungen wird kurz besprochen in – Struktur und Eigenschaften von Legierungen.

ZINNBRONZEN
BrO5 * BrOF4-0,25BrOTs4-3BrOS8-12 *
BrOTsS4-4-2.5
BrO10 * BrOF6,5-0,15BrOTs8-4 * BrOS5-25 * BrOTsS4-4-17 *
BrO19 * BrOF7-0,2BrOTs10-2 * BrOS10-10 * BrOTsS5-5-5 *
BrOF10-1 * BrOS6-15 * BrOTsS6-6-3 *
ALUMINIUM-BRONZEN
BrA5BrAMts9-2BrAZH9-4BrAZhMts10-3-1.5BrAZHN10-4-4
BrA7BrAMts10-2 * BrAZHNMts10-4-4-1BrAZHN11-6-6 *
SILIZIUM
BERYLLIUM CADMIUM MAGNESIUM CHROM
BrKMts3-1BrB2BrKd1BrMg0,3 (0,5 und 0,8)
BrH0,8
BrKN1-3BrB2.5BrKdH0,5-0,15
BrH1
BrKN0,5-2BrBNT-1.9 BrKh1Tsr
SILBER ZIRKONIUM
FÜHREN MANGAN
BrSr0,1BrTsr0.2BrS30 * BrMts5

Physikalische Eigenschaften von Bronzelegierungen

Elastizitätsmodul E der verschiedenen Marken schwankt stark: von 10.000 (BrOF, BrOTs) bis 14.000 (BrKN1-3, BrTsr). Schubmodul G schwankt zwischen 3900 und 4500. Diese Werte hängen stark vom Zustand der Bronze ab (Gießen, Walzen, vor und nach dem Raffinieren). Bei kaltverformten Bändern ist eine Anisotropie in Bezug auf die Walzrichtung zu beobachten.

Bearbeitbarkeit fast alle Bronzen sind es20 % (bezogen auf LS63-3). Die Ausnahme bilden Zinn-Blei-Bronzen BrOTsS mit sehr guter Bearbeitbarkeit ( 90 % für BrOTsS5-5-5).

Schlagfestigkeit schwankt stark, in der Regel ist er geringer als bei Kupfer (zur Vergleichbarkeit der Ergebnisse sind alle Werte für Kokillenguss angegeben):

BroOF 10-1 BrOF 6,5-0,4 BrAZH 9-4 BrA5 Kupfer BrMts5
Brotss 6-6-3 BrOTsS 4-4-2,5 BrAZhMts BrA7
BrOS 5-25 BrOTs4-3 BrAMts 9-2 BrKMts3-1
Wirkungswert>> Zunahme >>
1 – 3 4 – 6 6 – 8 15 – 16 16 – 18 20

Elektrische Leitfähigkeit Die meisten Bronzelegierungen liegen deutlich unter denen von reinem Kupfer und vielen Messingen (Widerstandswerte werden in µOhm*m angegeben):

BrKd
Kupfer BrMg L63 BrOTs4-3 BrAMts BrKMts BrOF7-0,2
BrSr BrTsr LS59-1 BrOTsS5-5-5 BrA7 BrAZhMts
BrH BrAZH9-4 BRAZHN
Elektrische Widerstandswerte >> Verschlechterung der elektrischen Leitfähigkeit>>
0.02 0.02 - 0.04 0.065 0.09-0.1 0.1-0.13 0.15 0.19

Die Beständigkeit von Silberbronze (mit bis zu 0,25 % Silber legiertes Kupfer) ist die gleiche wie die von reinem Kupfer, allerdings weist eine solche Legierung eine hohe Rekristallisationstemperatur und ein geringes Kriechen bei hohen Temperaturen auf.

Die niedriglegierten Bronzelegierungen BrKd, BrMg, BrTsr, BrKh weisen einen geringen spezifischen Widerstand auf. Die Größe der elektrischen Leitfähigkeit ist für Bronzen von Bedeutung, die zur Herstellung von Schleifleisten, Elektroden von Schweißmaschinen und für federbelastete elektrische Kontakte verwendet werden. Die angegebenen Werte sind Näherungswerte, denn Der Widerstandswert wird durch die Beschaffenheit des Materials beeinflusst. Sie kann sich unter dem Einfluss der Aufwertung besonders stark verändern (in Richtung einer Abnahme gilt dies für BrKh, BrTsr, BrKN, BrB2 usw.). Beispielsweise beträgt der elektrische Widerstand von BrB2 vor und nach der Raffination 0,1 bzw. 0,07 μOhm*m.

Wärmeleitfähigkeit Die meisten Bronzen haben eine deutlich niedrigere Wärmeleitfähigkeit als Kupfer und niedriger als die Wärmeleitfähigkeit von Messing (Werte werden in cal/ angegeben). cm*s * MIT):

Kupfer BrKd BrKN1-3 L63 BRAZHN BrAMts BrOF10-1 BrKMts
BrSr BrMg BrA5 LS59-1 BrB2 BrAZH BrMts5
BrH BrOTs4-3 BrAZhMts
Wärmeleitfähigkeitswerte >> Verschlechterung >>
0.9 0.8-0.6 0.25 0.25 0.25-0.18 0.17-0.14 0.13-0.12 0.1-0.09

Niedriglegierte Bronzen haben eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Durch die Veredelung wird die Wärmeleitfähigkeit verbessert. Eine hohe Wärmeleitfähigkeit ist besonders wichtig, um die Wärmeabfuhr in Reibeinheiten und Elektroden von Schweißmaschinen sicherzustellen. Eine niedrige Wärmeleitfähigkeit erleichtert den Schweißprozess von Bronzeteilen.

Mechanische Eigenschaften von Walzbronze

Wenn von der gesamten Messingvielfalt nur zwei Qualitäten in Massenproduktion hergestellt werden (LS59-1 und L63), werden für die Massenproduktion von Bronzehalbzeugen deutlich mehr Qualitäten verwendet, darunter Kreise und Rohre , Drähte, Bänder, Streifen und Platten.

Bronzekreise

Bronzeräder werden im Press-, Kaltform- und Stranggussverfahren hergestellt. Die Produktionsmethode und der Durchmesserbereich werden durch die technologischen Eigenschaften einer bestimmten Bronze bestimmt. Die Tabelle zeigt den Zusammenhang zwischen Bronzesorten, Stabdurchmesser und Herstellungsverfahren.

Das folgende Histogramm gibt einen allgemeinen Überblick über die grundlegenden mechanischen Eigenschaften von Bronzekreisen.

Kontinuierlich geworfene Kreise .

BrOTsS5-5-5, BrAZh9-4, seltener BrOF10-1 und BrAZhMts10-3-1,5 werden im Stranggussverfahren in Massenproduktion hergestellt. Mit diesem Verfahren hergestellte Produkte weisen keine für Kokillen- oder Sandguss typischen Mängel auf. Daher sind stranggegossene Halbzeuge hinsichtlich ihrer Eigenschaften den Kokillengussteilen deutlich überlegen und liegen nahe an gepressten Halbzeugen.

Die Kreise IZBrOTsS5-5-5 und BrOF10-1 haben eine relativ glatte Oberfläche, die durch flache Dellen der Ziehvorrichtung gestört wird. Es werden Räder dieser Marken produziert nur kontinuierlich gegossen Weg.

Räder aus BrAZh und BrAZhMts, die im Stranggussverfahren hergestellt werden, können auf der Oberfläche umlaufende Risse von bis zu 1 mm Tiefe aufweisen. In Bezug auf Härte, Festigkeit und Duktilität sind stranggegossene Räder den extrudierten leicht unterlegen, ihre Gleiteigenschaften sind nahezu gleich und ihre Kosten sind deutlich niedriger. Bei Bedarf können im Schleuderguss hochwertige Kreise mit großen Durchmessern (über 100 mm) und kurzen Längen gegossen werden.

Gedrückt Undkaltgeformte Kreise . Hitzeverfestigende (veredelte) Bronzen

Bei einigen Bronzen nimmt die Löslichkeit der Legierungskomponente mit sinkender Temperatur stark ab und ihre Trennung aus der festen Lösung führt zum Effekt der Dispersionshärtung. Dieser Prozess geht mit einer starken Änderung der physikalischen und mechanischen Eigenschaften einher.

Dispersionshärtungsfähige Bronzen ermöglichen es, daraus hergestellte Produkte durch spezielle Wärmebehandlung (Alterung, Läuterung) zu verfestigen. Dadurch steigen Härte, Streckgrenze und Festigkeit, die Korrosionsbeständigkeit verbessert sich und die thermische und elektrische Leitfähigkeit nimmt zu.

Zu den Bronzen mit Dispersionshärtungswirkung gehören Beryllium, Chrom, Zirkonium, Silizium-Nickel und einige komplexe Legierungen (siehe Tabelle der Bronzesorten). Halbzeuge aus solchen Bronzen (Stäbe, Bänder, Platten, Drähte) haben folgende Lieferzustände:

- Keine Wärmebehandlung.

Hierbei handelt es sich um warmgewalzte Brammen oder gepresste Stäbe, die mit der natürlichen Abkühlungsrate abgekühlt wurden.

- Mit Wärmebehandlung (Härten).

In diesem Fall wird das Halbzeug auf eine bestimmte „hohe“ Temperatur erhitzt und anschließend in Wasser abgeschreckt, um eine übersättigte feste Lösung zu erhalten. Hierbei handelt es sich um gehärtete Halbzeuge, deren Zustand meist mit dem Buchstaben „M“ gekennzeichnet ist. Diese Wärmebehandlung erhöht die Plastizität und ermöglicht weitere Biege-, Zieh-, Walz- und andere Arten der Kaltverformung. Die Härte-, Streckgrenzen- und Festigkeitsgrenzen sowie die Duktilität von gehärteten Bronzen liegen etwas höher als die von gepressten Bronzen.

-Mit Wärmebehandlung (Abschrecken) und anschließender Kaltverformung.

Kaltverformung erhöht die Streckgrenze und Festigkeitsgrenze und erhöht die Härte gehärteter Halbzeuge. Ein kaltverformtes Halbzeug wird nach dem Aushärten üblicherweise mit dem Buchstaben „T“ gekennzeichnet.

Die zweite Stufe der Wärmebehandlung – das Anlassen – wird in der Regel bereits am Produkt durchgeführt. Das Tempern erfolgt bei „niedriger Temperatur“ für eine bestimmte Zeit. Während des Freigabevorgangs erfolgt eine FreigabeÜberschussphase mit einer geordneten Verteilung des Legierungselements. Diese Ausscheidungen gehen mit erheblichen Spannungen im Kristallgitter einher, die eine Erhöhung der Festigkeit und Härte bewirken.

Somit besteht die Veredelung dieser Bronzeklasse aus zwei Arbeitsgängen. Zuerst wird eine schnelle Aushärtung durchgeführt, dann eine lange Anlassung. Zwischen dem Abschrecken und Anlassen kann eine Kaltverfestigung oder Teilefertigung erfolgen. Die Raffinationsverfahren hängen stark von der chemischen Zusammensetzung der Bronze ab. Für BrB2 beträgt die Härtetemperatur 750–790 °C, die Anlasstemperatur 300–350 Sv für 2–4 Stunden. Für BrKh0,5 beträgt die Härtetemperatur 950 °C, die Anlasstemperatur 400 °C für 4 Stunden.

Die Auswirkung der Wärmebehandlung für einen BrB2-Stab ist im Histogramm und für Streifen in der Tabelle dargestellt. Die Tabelle zeigt auch die Wirkung der Läuterung für Chrombronze BrKh0,5.

BrB2

BrХ0,5

Nach dem Aushärten(M)

Nach dem Aushärtenund Urlaub

Nach dem Aushärten(M)

Nach dem Aushärtenund Urlaub

Elastizitätsmodul E, MPa

9500

10500

11200

Streckgrenze, MPa

200 - 350

950 - 1350

500

270

Endfestigkeit, MPa

400 - 600

1100-1500

240

410

Relative Dehnung

Härte HV

< 130

330

130

Elektrischer Widerstand

0.04 - 0.07

0.04

0.02

Die Dispersionshärtung von Produkten aus wärmeverfestigten Bronzen (BrB2, BrKh, BrKhTsr, BrKN) und Legierungen (MNMts20-30) erhöht die Festigkeit und Härte im Vergleich zum ursprünglichen Ausgangsmaterial deutlich. Produkte aus Berylliumbronze erzielen durch die Veredelung die größte Wirkung.


ANWENDUNG VON BRONZELEGIERUNGEN ZUR HERSTELLUNG VON FEDERN

(Elastische Eigenschaften von Bronzelegierungen)

Für die Herstellung von Federn werden Materialien mit einer hohen Elastizitätsgrenze und einem Mindestmaß an unelastischen Phänomenen (elastische Hysterese, geringe Relaxation usw.) verwendet.

Zur Herstellung von Federn und Federteilen werden Bänder, Stäbe und Drähte aus BrKMts3-1, BrOF6,5-0,15, BrOF7-0,2, BrOTs4-3 und Berylliumbronzen verwendet. Die hohe Duktilität dieser Bronzen, auch im festen Zustand, ermöglicht es, zum Wickeln von Federn nicht nur Drähte, sondern auch Stäbe mit einem Durchmesser von bis zu 10-15 mm zu verwenden.

Abhängig von der Art der Feder unterliegt ihr Material normalen (Druck-Zug) oder tangentialen Spannungen. Die Federsteifigkeit wird durch den Elastizitätsmodul bestimmt E oder Schubmodul G jeweils. Je größer die entsprechende Elastizitätsgrenze (Fließgrenze) ist, desto größer ist der Bereich der zulässigen Belastungen. Bei Berechnungen werden jedoch zulässige Belastungen und Verformungen auf der Grundlage der Zugfestigkeit berechnetunter Berücksichtigung der berechneten Koeffizienten.

Die Tabelle zeigt die Eigenschaften von Bändern aus BrOF, BrOC, BrKMts (im festen Zustand) und BrB2 (nach Dispersionshärtung aus dem „T“-Zustand).

GOST 4748-92 1761-79 1789-70

Bronzegrad

BrKMts 3-1 BrOF 6,5-0,15 BrOC 4-3 BrB2
Elastizitätsmodul E, MPa
12000 9500 9500 12000
Elastizitätsgrenze? 0,005 MPa 260 - 530 320- 480 300-450
Streckgrenze? 0,2 MPa 510 - 750 550 - 720 520-680 1150-1600
Zugfestigkeit? IN, MPa 600 - 770 580 - 760 550-700 1150-1600
Relative Dehnung?
2 3 2 -
Härte H.V. (GOST 1048-79 ) stimmen praktisch mit denen für BrKMts-Bronze überein, BrA7 zeichnet sich jedoch durch eine sehr hohe Zeitstandfestigkeit aus.

Nach der Herstellung von Federn aus veredelten Materialien ( Berylliumbronzen und -legierungen MNMts20-20) wird ihre Dispersionshärtung durchgeführt.

Der technologische Prozess zur Herstellung von zylindrischen Schraubenfedern aus Materialien dieser Gruppe umfasst die folgenden Grundvorgänge: Härten, Wickeln von Rohlingen, Schneiden langer Rohlinge in einzelne Federn, Bearbeitung der Federenden, Dispersionshärten. Der Prozess der Herstellung von Flachfedern umfasst: Schneiden des Materials in Streifen der erforderlichen Breite, Härten, Stanzen der Federn, Dispersionshärten.
Durch diese Wärmebehandlung erhöht sich die Härte, Elastizität, Verschleißfestigkeit und die Dauerfestigkeit des Federmaterials deutlich.

ANWENDUNG VON BRONZELEGIERUNGEN FÜR ELEKTRODEN UND STROMLEITER

(Elektroden und leitfähige Legierungen)

Unter den zahlreichen Bronzesorten sticht eine Gruppe von Legierungen mit einem geringen Gehalt (0,3 – 1 %) an Legierungselementen hervor. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie nahezu die gleiche elektrische und thermische Leitfähigkeit wie reines Kupfer aufweisen, gleichzeitig aber eine höhere Härte, Streckgrenze, Verschleißfestigkeit, Ermüdungsgrenze aufweisen und durch erhöhte ( im Vergleich zu reinem Kupfer) Temperatur des Beginns der Rekristallisation.

Zu diesen Legierungen gehören:

Cadmium Bronze (Cd: 0,9–1,2 %) – Stäbe, Bänder und Kollektorstreifen.

Chrom-Cadmium Bronze (Cd: 0,2–0,5 %, Cr: 0,35–0,65 %) – Stäbe

Magnesiumbronzen(Mg: 0,3–0,8 %) – Kollektorstreifen und -draht.

Silber Bronze (Ag bis 0,25 %) – Stäbe, Drähte, Bänder.

Chrom Bronze (Cr: 0,5 – 1,0) – Stäbe, Platten, Streifen für Kollektorplatten, Draht.

Zirkonium(Zr: 0,2 – 0,7%) – Kollektorstreifen, Rohre, Streifen

Chrom-Zirkonium Bronze – Stäbe, Platten

Diese Bronzen haben zwei Hauptverwendungszwecke.

1. Verwendung bei der Herstellung von beweglichen Leistungskontakten (Schleifringe, Kommutatorplatten). Dabei kommt es vor allem auf eine hohe Verschleißfestigkeit sowie die Leistungsfähigkeit bei erhöhten Temperaturen an.

2. Zur Herstellung von Elektroden für Schweißmaschinen. Elektrodenlegierungen müssen im Betriebstemperaturbereich (500 - 700 C) einen hohen Erweichungspunkt, eine hohe Härte und Streckgrenze aufweisen.

Abbildung (B) zeigt die Änderung der Härte von Kupfer-, Cadmium- und Chrombronzen mit steigender Temperatur. Man erkennt den unbestrittenen Vorteil von BrC bei hohen Temperaturen. BrKhTsr, BrBNT und andere Legierungen erzielen noch bessere Ergebnisse, ihre Verwendung ist jedoch durch den hohen Preis und die hohe Verfügbarkeit begrenzt.

In der nebenstehenden Abbildung (A) können Sie den grundlegenden Unterschied zwischen raffinierter Chrombronze einerseits und gewöhnlicher Bronze (BrKd) oder Kupfer andererseits erkennen.

Das Glühen von kaltverformten Kupfer- oder BrKd-Stäben verringert die Härte. Bei Temperaturen oberhalb der Rekristallisationstemperatur wird das Gefüge zerstört und das Metall erweicht. Gleichzeitig kommt es in BrH bei 400 °C zu einer Dispersionshärtung und seine Härte nach dem Glühen nimmt im Gegenteil zu. Würde es nicht zu einer Dispersionshärtung kommen, würde die Härte entlang der gepunkteten Kurve abnehmen (es würde zu einer Erweichung kommen). Das bedeutet, dass nach der Herstellung von Elektroden aus Legierungen wie BrKh, BrKhTsr diese entsprechend wärmebehandelt werden müssen, um ihre physikalischen und mechanischen Eigenschaften zu verbessern.

Bronze ist eine Legierung aus zwei Metallen. Es wird häufig in verschiedenen Bereichen des menschlichen Lebens eingesetzt: vom Automobil bis zur Innenarchitektur.

Woraus besteht Bronze?

Dabei handelt es sich um mit Zinn legiertes Kupfer. Anstelle dieser können zu seiner Herstellung auch Aluminium, Mangan, Beryllium und andere Elemente verwendet werden. Darüber hinaus enthält die Zusammensetzung verschiedene Verunreinigungen in geringen Mengen.

Auf Basis von Kupfer entsteht auch Messing, für dessen Herstellung Zink verwendet wird.

Heutzutage gibt es Marken dieser Legierung mit unterschiedlichen Zusammensetzungen. Bronze verschiedener Arten kann stark variieren. Unterschiedliche Marken werden für unterschiedliche Zwecke verwendet.

Die Farbe dieser Legierung hängt direkt vom Kupfer- und Zinnanteil ab, aus dem sie besteht. Mit einer Abnahme der Menge des ersten und einer Zunahme der zweiten verliert die Farbe ihre rote Farbe und erhält einen grauen Farbton.

Wann erschien Bronze zum ersten Mal?

Diese Legierung ist seit der Antike bekannt. Es begann viel früher als Eisen hergestellt und verwendet zu werden. In seiner Zusammensetzung waren nur Kupfer und Zinn enthalten. Die damalige Bronze enthielt keine Verunreinigungen. Es wurde erstmals vor etwa fünftausend Jahren, also im 3. Jahrtausend v. Chr., gewonnen. e. Die Zeit, in der diese Legierung verwendet wurde, wird „Bronzezeit“ genannt. Es dauerte bis zum 1. Jahrtausend v. Chr. bis zu der Zeit, als die Menschen lernten, Eisen abzubauen.

Bronze wurde häufig zur Herstellung aller möglichen Gegenstände verwendet, darunter Schmuck, Figuren, Waffen und Gebrauchsgegenstände.

Bronze. Zusammensetzung und Anwendung

Aus dieser Legierung werden Walzprodukte hergestellt: Stäbe, Bewehrungen, Bleche sowie alle Arten anderer Produkte, zum Beispiel Netze, Lager und beliebige Teile verschiedener Geräte. Bronze wird auch im Bauwesen und in der Architektur zur Herstellung von Denkmälern und Dekorationselementen verwendet. Darüber hinaus findet diese Legierung ihre Anwendung im Sanitärbereich – daraus werden Rohre hergestellt.

Die Hauptgruppe sind Zinnbronzen. Aus dem Namen geht hervor, dass Zinn eines der Hauptmetalle in der Zusammensetzung ist. Diese Art von Bronze wird in zwei Arten unterteilt: solche, für die Hochdruck verwendet wird, und solche, die für die Gießerei verwendet werden.

Der verarbeitete Druck umfasst Br. OCS 4-4-2,5. Es enthält Zinn in einer Menge von drei bis fünf Prozent, Blei (1,5 bis 3,5 Prozent), Zink (drei bis fünf Prozent) und etwas Eisen (0,05 %). Alles andere ist Kupfer.

Zur gleichen Gruppe gehört Bronze, deren Zusammensetzung sechs bis sieben Prozent Zinn, 0,1 bis 0,25 Prozent Phosphor sowie 0,02 Prozent Eisen und die gleiche Menge Blei enthält. Das ist Br. VON 6,5-0,15.

Die nächste Gruppe besteht aus gegossener Bronze. Eisenpräparate sind in seiner Zusammensetzung nicht enthalten. Diese Art von Bronze wird häufig zur Herstellung von Kunstgegenständen usw. verwendet.

Br. OTS6-6-3 besteht aus fünf bis sieben Prozent Zinn, 5,5 bis 6,8 Prozent Zink und Kupfer.

Die Zusammensetzung von Br. OCSN3-7-5-1 enthält 2,5–4,5 Prozent Zinn, 6,5–7,5 Prozent Zink sowie 4,6–5,4 % Blei und 0,8–1,2 % Nickel.

In unserer Zeit wurde Zinn oft durch andere Metalle ersetzt, da es billiger ist. Solche Legierungen bilden weitere Gruppen.

Zinnfreie Bronze ist oft von gleicher Qualität. Diese Typen werden häufig in der Automobilindustrie und anderen ähnlichen Branchen eingesetzt.

Aluminiumbronzen

Dieses Metall dient meist als Ersatz für Zinn. Sein Anteil in der Legierung kann etwa 10 Prozent betragen. Bronze, dessen Zusammensetzung und Eigenschaften seit der Antike bekannt sind, unterscheidet sich geringfügig von Aluminium. Es ist teurer, da Zinn, das seit der Antike zur Herstellung dieser Legierung verwendet wird, teurer ist als Aluminium.

Obwohl es billiger ist, weist Aluminiumbronze dennoch eine hohe Festigkeit auf. Buchsen, Lager usw. werden hauptsächlich daraus hergestellt.

Die häufigste Marke dieser Bronzegruppe ist Br. AZHN10-4-4. Seine Zusammensetzung umfasst 9,5–11 Prozent Aluminium, 3,5–5,5 Prozent Mangan und die gleiche Menge Eisen. Der Rest ist Kupfer.

Berylliumbronzen

Diese Legierungen enthalten etwa zwei Prozent Beryllium.

Sie weisen eine erhöhte Festigkeit und Härte auf, da sie einer speziellen Wärmebehandlung unterzogen werden, die die Eigenschaften des Materials verbessert. Die Hauptverwendung dieser Bronzen liegt in der Herstellung von Werkzeugen wie Hämmern, Meißeln usw.

Siliziumbronzen

Diese Legierungsgruppe enthält 2-3 Prozent Silizium. Sie sind korrosionsbeständig und haben gute Gießeigenschaften.

Diese Art von Material wird am häufigsten zur Herstellung von Bändern, Drähten, federnden Produkten und dergleichen verwendet.

Nickelbronzen

Sie enthalten Nickel als Verunreinigung. Zu ihren Hauptmerkmalen gehören Viskosität, gute Säurebeständigkeit und hohe Temperaturbeständigkeit.

Patinierte Bronze

Heutzutage ist diese Art auch sehr häufig. Die Patinierung von Bronze verleiht ihr einen antiken Effekt und erfüllt eine dekorative Funktion. Darüber hinaus schützt es das Material aber auch vor Korrosion. Die Methode der Patinierung dieser Legierung ähnelt der Technologie. Aufgrund des Verfahrens entsteht eine schwarze Farbe, die nicht verändert wird.

Messing

Die Zusammensetzung von Bronze und Messing hat eines gemeinsam: Der Hauptbestandteil ist Kupfer. Es ist auch die wichtigste und am weitesten verbreitete Legierung auf Basis dieses Metalls. Allerdings wird hier als zweites Element Zink anstelle von Zinn verwendet. In geringen Mengen sind auch Zusatzstoffe in Form von Blei, Eisen und Silizium enthalten.

Welcher Zusatzstoff in einer bestimmten Messingsorte enthalten ist, lässt sich anhand der Kennzeichnung erkennen, bei der nach dem Buchstaben L (was „Messing“ bedeutet) ein weiterer eingefügt wird, beispielsweise C (Blei) in der Bezeichnung LS59-1. Daraus können wir schließen, dass die Legierung 59 Prozent Kupfer, 1 Prozent Blei und den Rest Zink enthält.

Die Farbe von Messing und seine Eigenschaften hängen vom Kupfergehalt ab. Es gibt drei Hauptgruppen: Rot, Gelb und Weiß. Rot enthält mehr als 80 Prozent Kupfer; diese Art von Messing wird auch „Tompak“ genannt. Es wird zur Herstellung dünner Bleche verwendet.

In Gelb ist der Kupferanteil geringer – 40–80 %. Es wird hauptsächlich zur Herstellung von Schlüsseln und Headsets verwendet, kommt aber auch in der Automobilindustrie zum Einsatz.

Die weiße Messingsorte enthält 20–40 % Kupfer. Es ist sehr zerbrechlich und kann daher nur durch Gießen geformt werden.

Bronze ist eine Kupferlegierung mit einer Legierungszusammensetzung aus nahezu jedem Metall. Die einzigen Ausnahmen sind Zink und Nickel. Anfangs bestand diese Legierung aus Kupfer und Zinn, doch Berichten zufolge lernten die Menschen schon früher, eine Legierung aus Kupfer und Arsen herzustellen. Daher sollte zwischen Zinn und zinnfreien Bronzen (Aluminium, Beryllium und andere) unterschieden werden. Gusslegierungen weisen auch erhebliche Unterschiede in den mechanischen Eigenschaften zu druckverarbeiteten Legierungen auf. auf unserer Website möglich.

Eigenschaften von Bronze

Durch die Zugabe von Legierungselementen zur Bronzelegierung wird das Kristallgitter des Kupfers gestärkt. Aus diesem Grund ist Bronze in seiner reinen Form fester als Kupfer, weist eine höhere Korrosionsbeständigkeit und eine geringere Schrumpfung auf. Durch die Zugabe verschiedener Metalle zur Legierung ist es außerdem möglich, die Gleiteigenschaften der Produkte, die Zähigkeit, die Verschleißfestigkeit, die Elastizität und die Schweißbarkeit zu erhöhen und zu verbessern.

Bronzen sind korrosionsbeständig an der Luft, auch in Meeresklima, in Feuchtigkeitsdampf und in Schwefelsäure. Aluminiumbronze wird in Meerwasser und Salzsäure verwendet. In einer alkalischen Umgebung und in einer Umgebung mit festen Gasen schneidet Siliziumbronze am besten ab. Aufgrund der Vielfalt an Qualitäten von Kupferlegierungen mit unterschiedlichen Legierungszusammensetzungen hat Bronze in vielen Bereichen breite Anwendung gefunden.

Die folgende Tabelle zeigt die wichtigsten mechanischen Indikatoren, die für Bronzen charakteristisch sind, die keinem Härtungs- und Alterungsprozess unterzogen wurden.

Es ist auch zu beachten, dass Legierungen, die einer Härtung und Alterung ausgesetzt sind, eine noch höhere Festigkeit aufweisen können, was jedoch eine Erhöhung der Zerbrechlichkeit mit sich bringt. Beispielsweise hat Berylliumbronze nach dem Abschrecken in Wasser bei einer Temperatur von 780 °C sowie einer zweistündigen Alterung bei einer Temperatur von 320 °C eine Zugfestigkeit von etwa 1300 MPa und eine Brinellhärte von 3500 MPa.


Bronze - Geschichte

Aber werfen wir einen Blick auf die Geschichte, bevor wir über die heutige Bronzeindustrie sprechen. Bronze wurde um das 5. bis 4. Jahrtausend v. Chr. entdeckt. Einigen Quellen zufolge begann die Verwendung möglicherweise auf dem Gebiet des modernen Thailand, da sich einige der größten Zinnvorkommen in Südostasien befinden. Bestätigten Informationen zufolge stammen die ältesten Bronzefunde jedoch aus der Zeit um das 4. Jahrtausend v. Chr., Wurden im Gebiet neben dem Kuban-Fluss entdeckt und gehören zur Maikop-Kultur. Bestätigten Angaben zufolge wurde früher als Zinnbronze zinnfreie Bronze aus einer Legierung mit Arsen hergestellt. Ungefähr zu dieser Zeit beginnen Wissenschaftler mit der Zählung des Beginns der Bronzezeit, die etwa zweitausend Jahre dauerte, bis zum Zusammenbruch der etablierten Beziehungen in der Gesellschaft und insbesondere in der Provinz Circumpontic (dem Zentrum der damaligen metallurgischen Industrie).

Auch mit dem Ende der Bronzezeit verlor dieses Metall nicht an Bedeutung. Ein eindrucksvolles Beispiel hierfür ist das Bild (15. Jahrhundert v. Chr.), das in einem ägyptischen Grab eines Beamten gefunden wurde. Das hier gezeigte Bild zeigt den Prozess des Gießens von Türen für einen bestimmten Tempel. Anhand der Hieroglyphen konnte festgestellt werden, dass es sich bei dem Metall, aus dem das Tor bestand, um aus Syrien gelieferte Bronze handelte.


Zinnbergbau und -produktion


In der Vergangenheit hatte Zinnbronze die größte Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit und war leicht zu polieren, wofür sie auf Augenhöhe mit Gold und Silber geschätzt wurde. Stannum (Sn, stark, Zinn) ist ein seltenes und wertvolles schmelzbares, formbares und duktiles Metall, das der Menschheit etwa seit dem 4. Jahrtausend v. Chr. bekannt ist.

Die Erdkruste enthält 2*10 -4 -2*10 -3 % Sn der Gesamtmasse. Der Hauptrohstoff für die Herstellung von Sn ist Kassiterit (SnO 2). Kassiteritvorkommen kommen vor allem in Südostasien sowie in Australien und Südamerika vor.


Kassiterit wurde von Menschen aufgrund seiner Massenverwandtschaft mit Gold zufällig entdeckt. Als die Menschen nach Gold suchten, erhielten sie Kassiteritkristalle dazu und begannen bereits in der Jungsteinzeit, seine Eigenschaften zu untersuchen. Kassiterit hat auch eine Affinität zu tiefen Ablagerungen von kupferhaltigen polymetallischen Verbindungen von Chalkopyrit und hat daher breite Anwendung gefunden.

Heutzutage wird Zinn, ähnlich wie Kupfer, hauptsächlich aus Kassiterit in einem pyrometallurgischen Verfahren hergestellt. Wir werden uns nicht mit den Feinheiten der Gewinnung von Zinn und Kupfer befassen, da dies nicht in den Rahmen dieses Artikels passt, sondern werden nur kurz die Phasen der Gewinnung von Zinn skizzieren.

  • Die Rohstoffe werden in bis zu 10 mm große Stücke zerkleinert.
  • Auf Rütteltischen werden zinnhaltige Partikel unter Einfluss der Schwerkraft und aufgrund der größeren Masse aus Verunreinigungen ausgesiebt.
  • In Flotationsmaschinen steigt der Zinngehalt im Konzentrat auf 70 % und mehr.
  • Durch das Brennen an der Luft werden Schwefel und Arsen entfernt.
  • Durch das Schmelzen wird das Konzentrat gereinigt und Sn wird durch Holzkohle in einen freien Zustand reduziert.
  • Nach der Raffination erreicht Zinn eine für industrielle Zwecke akzeptable Reinheit und wird zur Herstellung von Rohlingen geschickt.

Derzeit ist die Bedeutung von Zinnbronze nicht so groß, da beispielsweise aus einer Legierung aus Kupfer und Aluminium Produkte mit hoher Korrosionsbeständigkeit erhalten werden können und gleichzeitig der Preis für Walzmetall deutlich gesenkt werden kann. In der Vergangenheit war die industrielle Herstellung von Aluminium aufgrund der Tatsache, dass die Menschen erst im 19. Jahrhundert davon wussten, unmöglich und diese Art der Aluminiumherstellung war lange Zeit sehr teuer.

Herstellung von Bronze mit verschiedenen Legierungszusammensetzungen


Wir haben die Herstellung von Kupfer in einem Artikel über die Kupferindustrie besprochen, wir haben uns auch mit der Gewinnung von Aluminium befasst und in diesem Artikel haben wir die Herstellung von reinem Zinn besprochen. Bronze entsteht durch die Verschmelzung von Kupfer und Legierungsmetallen. Das Schmelzen von Zinnbronzen erfolgt in Induktionsöfen sowie in Tiegelöfen. Aluminiumlegierungen werden auch in Induktions- oder Lichtbogenöfen oder in Koksöfen, Erdölöfen, Graphittiegeln oder Schmieden hergestellt.

Die Einsatzmenge (Rohstoffe für die Legierung in den erforderlichen Anteilen) kann je nach erforderlicher Zusammensetzung der Legierung sehr unterschiedlich sein.

Die Basis von Zinnlegierungen ist:

  • Zinn gemäß GOST 860 (O3 und höher);
  • Zink nach GOST 3640 (Ts1-Ts4);
  • Blei GOST 3778 (C1, C2);
  • Phosphorkupfer gemäß GOST 4515;
  • Nickel nach GOST 849 (Ni1, Ni2);
  • Zinnbronze in Schweinen nach GOST 614 und anderen.

Ladung und ihre Zusammensetzung

OTSSNZ-7-5-1

Zur Gewinnung von Aluminiumbronzen wird Folgendes verwendet:

  • Kupfer GOST 859 (M0, M01) oder M1, M2 (nach Feuerraffinierung);
  • Mangan GOST 6008;
  • gemäß GOST 11069 und GOST 11070 (A1, A2, A3);
  • Eisen und andere...

Für Siliziumbronze werden in der Charge verwendet:

  • Kupfer M2-M4 gemäß GOST 859;
  • Silizium in Kristallen nach GOST 2169;
  • Reisepass aus Siliziummessing nach GOST 1020;
  • Ts2-Ts4-Zink gemäß GOST 3640;
  • Umgeschmolzene Späne LK80-3L usw.

Alle Zutaten werden in der vorgeschriebenen Reihenfolge in den Ofen gegeben. Der Ofen und die Rohstoffe sind vorbereitet. Die Herstellung jeder Legierungsart weist ihre eigenen technologischen Besonderheiten auf.

Anwendung


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