Depuis des millénaires, l'homme expérimente divers métaux et en tire de plus en plus d'alliages à haute résistance. Pour cela, une variété d'éléments chimiques ont été utilisés. L'âge du bronze est une époque durant laquelle un alliage d'étain et de cuivre (CuSn6) est devenu populaire. Quel est ce matériau et pourquoi était-il si populaire ?
Histoire de l'âge du bronze
Grâce à l'amélioration du traitement des métaux comme le cuivre et l'étain, en 3000 av. l'âge du bronze a commencé. Elle se caractérise par la production active d'un alliage tel que le bronze, qui servait à fabriquer des outils et des bijoux.
Dans l'industrie métallurgique moderne, outre le cuivre et l'étain, des matériaux tels que l'aluminium, le phosphore, le plomb et le zinc sont également utilisés. Le nom lui-même vient du mot persan "berenj", qui se traduit par "cuivre".
On sait que le premier bronze a été fabriqué à partir de cuivre et d'arsenic et s'appelait arsenic. Cependant, en raison de sa toxicité, il est très rapidementchangé en étain. Sans surprise, les forgerons étaient souvent dépeints comme laids et mutilés. En fait, ça l'était. Un contact prolongé avec l'arsenic avait un très mauvais effet sur leur corps. Pour cette raison, un alliage de cuivre et d'étain est appelé bronze, car ce sont ces composants qui y sont le plus souvent présents.
Caractéristique du bronze
Nous savons tous qu'un métal comme le cuivre est très doux, ductile et absolument fragile. En même temps, il a une conductivité électrique et thermique très élevée. Un alliage d'étain et de cuivre est un matériau qui dépasse largement les caractéristiques de ces éléments chimiques séparément. En d'autres termes, le bronze a une dureté et une résistance élevées, mais en même temps, il est assez fusible.
La découverte de cet alliage a joué un grand rôle dans l'industrie métallurgique. Bien que de nombreux autres matériaux aient été inventés plus tard, il est encore aujourd'hui très populaire en raison de ses bonnes propriétés mécaniques.
La capacité du bronze à résister à la corrosion
L'une des propriétés les plus importantes d'un alliage est sa résistance à la corrosion. Cela est particulièrement vrai pour les compositions contenant une teneur importante en manganèse et en silicium (plus de 2%).
Il a été constaté que le bronze présente une résistance élevée à la corrosion au contact de l'eau (eau de mer et eau douce), des alcalis et acides concentrés, des sulfates et chlorures de métaux légers et des gaz secs (bronzes sans étain).
Bien sûr, en généralles propriétés de corrosion de l'alliage dépendent des éléments d'alliage. Ainsi, une forte teneur en plomb réduit la capacité de résistance à la corrosion, alors que le nickel augmente cette propriété.
Types de bronze
Les éléments d'alliage, qui peuvent entrer dans la composition de cet alliage, peuvent modifier considérablement ses propriétés, et le type de bronze en dépend également. De plus, l'étain peut être remplacé par d'autres éléments. Par exemple, BrAMTS-7-1 peut être déchiffré comme suit: 92 % de cuivre, 7 % d'aluminium, 1 % de manganèse. Cette marque de bronze ne contient pas d'étain et, de ce fait, a une haute résistance aux charges alternées. Il est utilisé pour fabriquer des boulons, des vis, des écrous et des pièces pour les installations hydrauliques.
Un autre exemple est le bronze de fonderie d'étain de la marque BrO10S10. Il contient jusqu'à 83 % de cuivre, 9 % d'étain, 8 % de plomb et jusqu'à 0,1 % de fer, de silicium, de phosphore et d'aluminium. Il est conçu pour les pièces qui fonctionnent sous des pressions spécifiques élevées, telles que les paliers lisses.
Malgré le fait que le bronze soit un alliage d'étain et de cuivre, dans certains cas, un élément chimique tel que Sn n'est pas utilisé. Un autre exemple de bronze sans étain est résistant à la chaleur. Pour sa fabrication, seuls le cuivre 98-99% et le cadmium 1-2% sont utilisés. Un exemple est la marque BrKd1. Il s'agit d'un bronze au cadmium résistant à la chaleur avec une résistance à la chaleur et une conductivité électrique élevées. Il peut être utilisé pour la fabrication de pièces de machines de soudage par résistance, de collecteurs de moteurs électriques et d'autres pièces fonctionnant à des températures élevées et nécessitant une bonneconductivité.
Un autre type d'alliage utilisé pour fabriquer des joints dans les roulements et les bagues automobiles est le bronze à l'étain usiné sous pression. Un alliage de cuivre et d'étain contient des éléments d'alliage tels que le plomb (4%), le zinc (4%), l'aluminium (0,002%), le fer (0,005%). La nuance d'acier est appelée BrOTsS4-4-4. C'est grâce au pourcentage de ces éléments chimiques que cet alliage peut être traité par pression et découpe. La couleur du bronze dépend aussi des impuretés. Ainsi, moins l'alliage contient de cuivre, moins la couleur est prononcée: plus de 90 % - rouge, jusqu'à 80 % - jaune, moins de 35 % - acier gris.
Bronze de travail
Comme mentionné précédemment, un alliage d'étain et de cuivre est un matériau assez durable. Il est difficile d'aiguiser, de couper et de travailler avec pression. En général, il s'agit d'un matériau de coulée à faible retrait - environ un pour cent. Et même malgré sa faible fluidité et sa tendance à la ségrégation, le bronze est utilisé pour réaliser des pièces moulées aux configurations complexes. Le casting d'art ne fait pas exception.
L'ajout d'éléments d'alliage à un alliage d'étain et de cuivre améliore ses propriétés et réduit son prix. Par exemple, l'alliage avec du plomb et du phosphore améliore le traitement du bronze, tandis que le zinc augmente sa résistance à la corrosion. À certaines fins, des alliages déformés sont fabriqués. Ils changent facilement d'apparence lors de l'utilisation du forgeage à froid.
Champ d'application
Bien sûr, l'utilisation du bronze ne perd pas sa popularité à notre époque. Souvenirproduits, objets décoratifs d'intérieur, décorations pour portails et portillons… De plus, l'alliage est utilisé pour la fabrication de ferrures (poignées, charnières, serrures) et d'appareils de plomberie (robinets, raccords, joints, robinetterie). Dans les zones industrielles, le bronze a également de vastes domaines d'utilisation. Ainsi, l'alliage de coulée est utilisé pour fabriquer des roulements, des bagues d'étanchéité, des bagues.
L'utilisation répandue du bronze est particulièrement affectée par ses propriétés corrosives. Pour cette raison, il est utilisé pour la fabrication de pièces de mécanismes qui fonctionnent en contact permanent avec l'eau. La grande élasticité de l'alliage permet d'en fabriquer des ressorts et des pièces d'instrumentation.
Fonte de bronze
Bien sûr, chaque alliage a ses avantages et ses inconvénients. Le bronze est un alliage composé de cuivre et d'étain, il tolère donc parfaitement toute refusion. Il peut être utilisé plusieurs fois à des fins complètement différentes. En revanche, si le bronze contient une grande quantité d'impuretés comme le magnésium, le silicium, l'aluminium, alors les propriétés mécaniques peuvent diminuer lors de la refusion.
Cela est dû au fait que les éléments d'alliage qui améliorent les caractéristiques du bronze sont oxydés lors de la fusion et forment des oxydes réfractaires, situés le long des limites du réseau cristallin. Ils rompent le lien entre les grains, rendant le bronze plus cassant.
Comment distinguer le bronze du laiton et du cuivre
L'une des questions les plus courantes est la différencecet alliage d'autres semblables en apparence. Bien sûr, dans l'industrie et avec l'aide de réactifs spéciaux, c'est assez simple. Mais que se passe-t-il si vous avez besoin de déterminer le matériel à la maison ?
Commençons par le fait que l'alliage est composé d'étain et de cuivre. Les masses de ces substances en pourcentage peuvent être différentes. Plus il y a de cuivre, plus la couleur sera brillante, mais en raison de la teneur en étain de l'alliage, il sera d'un ordre de grandeur plus lourd que, par exemple, le cuivre pur.
Si l'on compare le bronze au laiton, ce dernier a une teinte plus jaunâtre. Le cuivre lui-même est très ductile, mais les alliages à base de celui-ci sont assez élastiques et durs. Vous pouvez également déterminer quel matériau est devant vous en chauffant. Ainsi, dans le laiton, sous l'influence d'une température élevée, de l'oxyde de zinc est libéré et le produit acquiert une «plaque» cendrée. Mais le bronze, lorsqu'il est chauffé, ne changera pas ses propriétés.
Œuvres
Assez souvent, vous pouvez trouver diverses figurines et figurines en bronze. De nombreuses œuvres d'art ont été créées dans l'Antiquité et au Moyen Âge.
Les alliages contenant du cuivre et de l'étain sont utilisés pour fabriquer:
- Clôtures et portails, qui sont non seulement incroyablement beaux, mais aussi durables.
- Éléments de structures d'escalier.
- Souvenirs et compositions sculpturales.
- Luminaires décoratifs: appliques et lustres.
- Articles pour la décoration intérieure.
Pour pisser le nécessairecomposition, créez un modèle spécial de bois, de gypse ou de matériaux polymères - le soi-disant moulage. Les cavités de cette figure sont remplies d'argile et retirées après coulée. Après fabrication, la surface peut être plaquée d'or, de nickel, de chrome ou d'argent.
Il est très important de noter qu'en règle générale, un alliage d'étain et de cuivre sans éléments d'alliage est utilisé pour fabriquer des œuvres d'art. Cela est dû au fait que plus de tels composants sont présents dans le bronze, plus son retrait est important, ce qui affecte négativement la qualité et la forme du produit.
