Brons is een legeringssamenstelling. De chemische samenstelling van brons

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Veel mensen weten van brons alleen dat er sculpturen en monumenten van zijn gegoten. In feite is dit metaal onterecht verstoken van populaire aandacht. Het was tenslotte niet voor niets dat er in de geschiedenis van de mensheid zelfs een Bronstijd was - een heel tijdperk waarin de legering een dominante positie innam. Het is een van de weinige materialen die zowel in de industrie als in de kunst wordt gebruikt. De eigenschappen van een legering van koper en tin zijn gewoon onmisbaar in veel industrieën. Het wordt gebruikt bij de vervaardiging van gereedschappen, in de machinebouw, het gieten van kerkklokken, enzovoort. Tegelijkertijd zijn er tegenwoordig een groot aantal metaalsoorten, die elk bepaalde, vooraf gemodelleerde eigenschappen hebben.

Het gebruik van brons in het verleden

De eerste vermelding van een legering van koper en tin dateert uit het 4e millennium voor Christus. Deze technologische doorbraakhistorici geloven dat de beschaving van Mesopotamië in die tijd een leidende positie innam. Archeologische opgravingen in het zuiden van Iran getuigen van het wijdverbreide gebruik van brons voor de vervaardiging van pijlpunten, dolken, speren, bijlen en zwaarden. Onder de vondsten bevinden zich zelfs interieurartikelen, zoals meubels en spiegels, maar ook kannen, amforen, vazen en borden. Dezelfde legering werd gebruikt om oude munten te slaan en sieraden te maken.

Brons in de Middeleeuwen begint actief te worden gebruikt in Europa. Er worden zulke massieve objecten als kanonnen en kerkkoepels van gemaakt. In een latere periode, met de ontwikkeling van de werktuigbouwkunde, bleef zo'n veelzijdig metaal ook niet onopgemerkt. Het werd vooral gewaardeerd om zijn antifrictie- en anticorrosie-eigenschappen. Tegelijkertijd moet worden opgemerkt dat het eerder gebruikte materiaal enigszins afweek van het huidige brons. De samenstelling van de legering bevatte veel kleine onzuiverheden, waardoor de kwaliteit aanzienlijk achteruitging.

Chemische samenstelling van modern brons

Vandaag de dag is brons in de materiaalkunde een legering van twee metalen: koper en tin, die in verschillende verhoudingen kunnen worden gebruikt. Om het metaal de gewenste eigenschappen te geven, kunnen aan dit paar zink, fosfor, magnesium, lood en silicium worden toegevoegd. De aanwezigheid van willekeurige onzuiverheden met behulp van moderne technologieën is praktisch tot nul teruggebracht.

In de meeste gevallen wordt de verhouding koper tot tin in verhoudingen van 85 tot 15 procent als acceptabel beschouwd. aandelenreductiede tweede component onder het aangegeven merkteken geeft aanleiding tot een aantal problemen, waarvan de belangrijkste liquation is. Deze term wordt door metallurgen gebruikt om te verwijzen naar het proces van delaminatie van legeringen en de ongelijkmatige stolling ervan.

Invloed van de kleur van de legering op de kwaliteit ervan

Geïnformeerde mensen kunnen veel leren over een materiaal door alleen maar naar de kleur van brons te kijken. De compositie heeft rechtstreeks invloed op deze parameter. Zoals je zou kunnen raden, geeft koper de legering een rode tint. Daarom zal het verlagen van het percentage ten gunste van andere componenten een geleidelijke overgang van kleur naar zwakkere tonen betekenen.

Met de gebruikelijke balans van componenten (85% koper), wordt brons geel. Dit is de meest voorkomende variëteit die te vinden is. Een witte legering wordt verkregen na aanpassing van de verhouding tot een verhouding van 50:50. Maar om brons grijs te laten worden, is het noodzakelijk om de hoeveelheid koper te verminderen tot 35%.

Wat betreft de verandering in de praktische kenmerken van de legering bij het experimenteren met de samenstelling, is de situatie als volgt. De taaiheid van het materiaal is direct afhankelijk van het tingeh alte. Hoe kleiner het is, hoe kneedbaarder het brons zal zijn, maar deze bewering is slechts tot op zekere hoogte waar. Dus wanneer de 50%-markering is bereikt, wordt de legering weer zacht.

Brons in de kunst

Sterk en duurzaam materiaal, hoewel het een vrij laag smeltpunt en een goede vervormbaarheid heeft, kon niet anders dan creatieve mensen, in het bijzonder beeldhouwers, interesseren. Al in de V-IV eeuwen voor Christus in Griekenland werd het tot in het kleinste detail uitgewerkttechnologie voor het maken van bronzen beelden, die vandaag nog steeds relevant is.

Het bestaat uit het feit dat het beeld van brandwerend materiaal in eerste instantie wordt vervangen door was, die direct tijdens het gieten wordt vernietigd. Om dit te doen, moet volgens de tekening eerst een gipsmodel worden gemaakt en vervolgens een mal om te gieten. Het wasgeh alte smelt gewoon bij blootstelling aan temperatuur en brons komt ervoor in de plaats, dat afkoelt en hard wordt. Daarna blijft het alleen nog om te verwerken en tot perfectie te brengen.

Artilleriemetaal

Voor de vervaardiging van kanonnen en later ander militair materieel is altijd brons gebruikt. De samenstelling van de legering die voor deze doeleinden wordt gebruikt, bevat in de regel 90% koper en slechts 10% tin.

Dit komt door het feit dat het materiaal voor de gereedschappen zeer sterk moet zijn en een hoge scheurweerstand moet hebben. Het bronzen merk BrAZhMts10-3-1.5 bezit dergelijke kwaliteiten. Naast de hoofdcomponenten bevat het 1-2% mangaan, wat de wrijvings- en temperatuureigenschappen verbetert.

Kerkklokken maken

Het luiden van klokken moet melodieus zijn en het geluid moet het oor op grote afstand behagen. Vreemd genoeg, maar brons heeft zulke muzikale talenten. Om de klank van de bel te verbeteren, is deze gemaakt van een legering met een hoog tingeh alte (van 20 tot 22%). Soms wordt er ook wat zilver aan toegevoegd. Merken van brons, die worden gebruikt bij de vervaardiging van bellen en andere percussie-instrumenten,zijn volledig ongeschikt voor praktisch gebruik in andere industrieën. Dit komt doordat een dergelijke legering een fijnkorrelige structuur heeft en een verhoogde brosheid heeft.

Fosfor en aluminiumbrons

De eerste legering bestaande uit 90% koper, 9% tin en 1% fosfor werd in 1871 door Künzel gebruikt. Het werd fosforbrons genoemd en het materiaal vindt zijn toepassing vooral in de machinebouw. Hieruit worden verschillende machineonderdelen gegoten, die onderhevig zijn aan verhoogde wrijving. Fosfor is nodig om de elasticiteit te verhogen en de anticorrosie-eigenschappen te verbeteren. Het grote voordeel van dit metaal is dat het alle uitsparingen tijdens het gieten perfect opvult.

Aluminiumbrons, waarvan de samenstelling wordt gekenmerkt door een hoog kopergeh alte (tot 95%), lijkt qua uiterlijk sterk op goud. Naast schoonheid heeft het nog een aantal andere onmiskenbare voordelen. Door bijvoorbeeld 5% aluminium toe te voegen, is de legering bestand tegen langdurige blootstelling aan agressieve omgevingen zoals een hoge zuurgraad.

Als materiaal voor de vervaardiging van verschillende machineonderdelen heeft dit metaal bijna overal fosforbrons vervangen in papierfabrieken en de productie van buskruit vanwege de hogere scheurweerstand.

Silicium en mangaanbrons

Silicium wordt aan de legering toegevoegd om de elektrische geleidbaarheid te verhogen. Deze kwaliteit wordt gebruikt bij de productie van telefoondraden. De referentiesamenstelling van siliciumbrons is als volgt: 97,12% koper, 1,14% tin, 0,05% silicium.

De moeilijkstehet productieproces beschikt over een legering die mangaan bevat. De hele procedure verloopt in verschillende fasen. Eerst wordt ferromangan toegevoegd aan gesmolten koper. Vervolgens wordt, nadat het gespecificeerde temperatuurregime is gehandhaafd, tin toegevoegd en indien nodig zink. De Engelse firma Bronce Company vervaardigt verschillende soorten mangaanbrons met verschillende viscositeit en hardheid. Een dergelijke legering kan in bijna alle industrieën worden gebruikt.