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Desde tiempos inmemoriales, la humanidad ha minado el bronce. Muchas excavaciones arqueológicas, en las que se encontraron los artefactos más antiguos, el bronce, confirman la propagación de esta aleación en el pasado lejano.
Fue utilizado tanto para fines militares, como para la fabricación de armas frías, cañones y núcleos para ellos, y para la creación de hermosas obras de arte, joyas y esculturas.
Historia
Uno de los lugares más famosos donde se encontraron artículos de bronce estaba ubicado en el área del río Kuban. En este lugar, el arqueólogo Nikolai Veselovsky en 1897 excavó la llamada cultura Maikop, que existió en la segunda mitad del cuarto milenio antes de Cristo.
Los artefactos de bronce encontrados en las carretillas de Maikop estaban hechos principalmente de cobre y arsénico, por lo que se cree que históricamente las primeras fueron tales aleaciones, llamadas bronces de arsénico .
No era inferior en sus propiedades al cobre, estaño o aleaciones de plomo, e incluso las superaba en una serie de características . Fue ampliamente utilizado en varios campos de la actividad humana de aquellos tiempos, a partir de la fabricación de piezas importantes y terminando con la joyería.
Composición de bronce
El bronce es una aleación de cobre con metales como el estaño, el aluminio, el plomo, el berilio y los no metales: arsénico, silicio y fósforo. Además, tales aleaciones se pueden dopar adicionalmente con fósforo, zinc, manganeso, hierro y níquel.
La composición del bronce depende del grado de la aleación y se indica en su designación. Por ejemplo, la composición de la aleación etiquetada con BrAMts7-1, incluye 7% de aluminio, 1% de manganeso y 92% de cobre .
Por lo tanto, el componente principal de este metal es el cobre (del 35% al 90% o más). El segundo componente puede ser arsénico, estaño o berilio, plomo, aluminio, silicio y otros componentes. Para darle propiedades especiales a la aleación se pueden agregar componentes adicionales - zinc, hierro, níquel, manganeso, fósforo y otros.
Características y propiedades de bronce
Las propiedades básicas de todas las aleaciones de bronce son la plasticidad y la dureza. Dependiendo de la proporción de componentes básicos y adicionales, puede obtener una amplia variedad de nuevas propiedades. Además, la cantidad de cobre en la aleación determina su color.
Por lo tanto, se obtendrá bronce de oro si la aleación contiene aproximadamente un 85% de cobre, y reducir su cantidad a un 50% dará como resultado una aleación de color plateado. Reducir la cantidad de cobre al 35% y por debajo dará como resultado la producción de bronce gris e incluso negro en la salida, y un aumento en la cantidad de cobre al 90% y por encima dará lugar a la formación de bronce rojo.
Una de las marcas más antiguas de aleaciones de bronce es la campana de bronce, que todavía se utiliza hoy en día para lanzar campanas. Contiene 20% de estaño y 80% de cobre. Su desventaja es el aumento de la fragilidad debido a la presencia de un alto contenido de estaño en la aleación.
Como se mencionó anteriormente, las más utilizadas son las aleaciones de cobre y estaño con la adición de una pequeña cantidad de otros componentes. El uso generalizado de tales aleaciones se debe principalmente a razones históricamente establecidas que llevaron a la eliminación del bronce arsénico de la producción.
Estas razones son las siguientes:
- desarrollo a lo largo de muchos siglos de depósitos de tenanita y otros minerales descoloridos ricos en cobre y arsénico. Tales minerales eran más convenientes para la fabricación de bronce arsénico, ya que no se depositaban muy profundamente, lo que abarataba el proceso de producción en comparación con otras fuentes de cobre y arsénico;
- la alta toxicidad de la producción de dicho bronce, causada por la presencia de arsénico en los depósitos, que inevitablemente condujo a la pérdida de salud y una mayor capacidad para trabajar con metalúrgicos y herreros experimentados;
- la inadecuación de la chatarra metalúrgica y los productos de bronce arsénico roto para su posterior fusión en un metal largo. En el mejor de los casos, tales productos se usaban para hacer joyas o piezas no críticas.
Las aleaciones de cobre y estaño que reemplazaron los bronces de arsénico, aunque eran más caras, eran económicamente preferibles, ya que el desarrollo del transporte tirado por caballos y el establecimiento de vínculos comerciales entre ciudades y países llevaron a un aumento de las importaciones de bronce no arsénico.
Tipos de bronce y características.
El desarrollo de la producción industrial a gran escala en general condujo al hecho de que los bronces de estaño se convirtieron en el tipo de bronce más extendido. Y solo en los últimos cien años, este tipo comenzó a desplazar las aleaciones de cobre con sustitutos del estaño, como el aluminio, el silicio y, especialmente, el bronce de berilio.
Así, existen los siguientes tipos:
- sin estaño Incluye bronce, en el que los segundos componentes son aluminio, silicio, berilio y otros metales y no metales. Cada uno de estos componentes le confiere propiedades especiales. Por ejemplo, el aluminio le da a la aleación propiedades antifricción mejoradas y alta resistencia a la corrosión, el berilio aumenta la resistencia y la dureza, y el silicio y el zinc mejoran su fluidez y resistencia a la abrasión;
- lata Aleación de cobre-estaño, en la que predomina el cobre. Es uno de los primeros dominados por el hombre. Posee alto, en comparación con cobre puro, dureza y durabilidad, y también más fusible. En tales aleaciones, el estaño es siempre el segundo después del cobre y el componente principal de la aleación.
Los terceros en número son componentes adicionales tales como arsénico, zinc y plomo . Debido a la muy baja contracción, este metal está destinado principalmente a la fundición, ya que es difícil trabajar con presión, corte y afilado. Incluso la tendencia a la segregación y la baja fluidez no interfieren con el uso de esta aleación para la fabricación de piezas fundidas de configuración compleja, incluso en piezas de arte.
El bronce con la adición de zinc se llama "Admiralty " y se utiliza para la fabricación de piezas que tienen contacto frecuente o constante con el agua de mar (construcción naval). Esta característica se debe al hecho de que el zinc le da a la aleación una mayor resistencia a la corrosión en este ambiente.
Sin embargo, para dar resistencia a la corrosión del bronce en agua salada, se enriquece cada vez más con aluminio y níquel . Dichas aleaciones, a menudo denominadas "marinas", se utilizan para fabricar elementos de plataformas petroleras que operan en las plataformas marinas y oceánicas.
Para dar a las características adicionales de bronce, pequeñas cantidades de fósforo, plata, zinc, arsénico, manganeso y otros componentes se alean en él . Por lo tanto, la introducción de una pequeña cantidad de plata aumenta la conductividad eléctrica del bronce y lo hace comparable a la conductividad eléctrica del cobre.
Aplicaciones y etiquetado.
Hay tablas especiales en las que hay marcas y descripciones de todas las aleaciones de bronce producidas por la industria. Sin embargo, incluso sin referirse a dichas tablas, es posible determinar el tipo y la composición química, si sabe qué significa la etiqueta.
Mediante un simple etiquetado, puedes averiguar su composición. Su rasgo característico en la designación son las letras "Br", que significa "Bronce ".
Además, siguen las letras que indican, además del cobre, la presencia de los componentes correspondientes. Estos símbolos de letras establecidos por los documentos reglamentarios son los siguientes: A - aluminio, B - berilio, K - silicio, F - hierro, H - níquel, Mz - manganeso, Mg - magnesio, C - plomo, O - estaño, T - titanio, F - fósforo, C - zinc.
Después de los símbolos de letras, los guiones van seguidos de números que indican el porcentaje de cada componente (después del cobre). Y también, se usan símbolos en los que el porcentaje de contenido de un componente en particular se indica después de cada letra. Para averiguar el contenido de cobre, debe restar el porcentaje de todos los componentes del 100%.
Estos son ejemplos de marcas y su decodificación: Bro5C6S5: una aleación de bronce en la que el contenido de estaño es del 5%, zinc: 6%, plomo: 5%, cobre: 84%; BrО3Ц8С4Н1 - contenido de estaño - 3%, zinc - 8%, plomo - 4%, níquel - 1%, cobre - 84%; BrO10F1 - contenido de estaño - 10%, fósforo - 1%, cobre - 89%; BrB2 - contenido de berilio - 2%, cobre - 98%; BrAZHMts10−3−1.5 - contenido de aluminio - 10%, hierro - 3%, manganeso - 1.5%, cobre - 85.5%; BrAZhN 10−4−4 - el contenido de aluminio - 10%, hierro - 4%, níquel - 4%, cobre - 82%.
Debido a sus diversas propiedades, este metal encuentra la aplicación más amplia en varios campos. Los siguientes productos están hechos de él:
- elementos decorativos (lámparas, estatuillas, candelabros, ceniceros, rejillas, barandas y otras decoraciones);
- diversos accesorios (cerraduras, manijas, bisagras de parche, grifos, grifos y otras tuberías);
- Partes de máquinas y mecanismos (casquillos, sellos, engranajes, rodamientos, partes de equipos que funcionan bajo el agua);
- Piezas para equipos de alta precisión, instrumentos de navegación, esquemas de automóviles;
- numerosos accesorios (codos, ángulos, adaptadores, acoplamientos, tees, etc.);
- En una pequeña cantidad de joyas.
El bronce es ampliamente utilizado en tecnología de cohetes e ingeniería mecánica, aviación y construcción naval . A partir de ella se hacen objetos de arte altamente artístico para teatros, salas y palacios, esculpen monumentos y esculturas.
Debido al desarrollo de la metalurgia, este metal adquiere todas las propiedades nuevas e inusuales que son inaccesibles para herreros y metalúrgicos del pasado. Inventado por los antiguos, la fusión continúa sirviendo a la humanidad y progresando regularmente durante muchos, muchos siglos.