Температура плавки бронзы

Температура плавления бронзы, меди, латуни

Если вас хоть раз волновал вопрос о температуре плавления бронзы, то данная статья именно для вас. Некоторые исторические данные дают право полагать, что первобытные люди имели в обиходе медь, но она была в самородках, которые иногда могли быть внушительных размеров.

Что такое медь?

Название «медь» (на латыни «Cuprum») происходит от названия острова Кипр, на котором и добывали этот металл древние греки. Ввиду того, что медь имеет не слишком высокую температуру плавления, медную руду или сами самородки в древности плавили на костре. А медь использовали в оружейном деле, а также для изготовления разных предметов обихода. По наличию и распространению в земной толще медь находится на 23 месте относительно иных элементов, однако люди начали применять ее еще в древние времена. Как правило, в природе медь встречается в соединениях сульфидных руд, самыми популярными из которых считаются медный колчедан и медный блеск.

Способы получения меди

Технологии для получения меди существуют разные. Но каждая отдельная технология имеет не один этап. Медь получают из руды. Как сказано выше, температура плавления меди давала возможность даже древним людям справляться с ее обработкой. Само примечательное то, что уже в древности люди сумели выработать способ получения и дальнейшего применения как чистой меди, так и сплавов.

Процесс плавления – это изменение состояния металла от твердого к жидкому. Именно для этого и использовали костер, а благодаря низкой температуре плавления можно было проделать эту процедуру без особых сложностей. Для получения сплавов в расплавленную медь добавляли олово. Его можно было получить, восстановив из специальной оловосодержащей руды (касситерит). Такой сплав получил название бронза, которая намного прочнее меди. Бронзу также использовали в древности для изготовления оружия.

А также можно было добыть из медной руды при помощи плавления более чистый металл. Все знают, что каждый металл имеет свою температуру плавления, которая в свою очередь зависит от того, какое количество примесей присутствует в руде. Например, медь, у которой температура плавления равняется 1083 °С, при смешивании с оловом образует новый материал – бронзу. А температура плавления бронзы составляет 930-1140°С, а разная температура потому, что зависит от того, сколько в ней содержится олова. Ну а если вам интересно узнать подробнее, например, какой имеет бронза цвет или какой имеет бронза состав, то эту информацию также можно найти в интернете.

Латунь

Например, латунь – это сплав цинка и меди с температурой плавления 900-1050°С. Когда металл нагревается и плавится, то кристаллические решетки начинают разрушаться. При процессе плавления температура метала постепенно повышается, а далее с определенной отметки становится постоянной, однако нагрев остается таким же. Вот в момент, когда температура останавливается на определенном значении, начинается процесс плавления. И в момент плавления металла температура остается на одном и том же значении, но когда металл полностью расплавлен, температура снова будет увеличиваться.

Такой процесс происходит относительно любого металла. Ну а в процессе охлаждения идет обратный процесс, а именно: сперва температура падает до того момента, пока металл не начнет затвердевать, а уже далее остается постоянной. Когда металл полностью затвердеет, температура снова начинает снижаться. Так ведут себя все металлы, изображая этот процесс графически, он будет иметь вид диаграммы с фазами, на которой четко будет видно состояние вещества на определенно температурной отметке.

Многие ученые пользуются такими фазовыми диаграммами в качестве главного инструмента для исследования процессов, происходящих с металлами при плавлении. Например, если уже расплавленный металл продолжать нагревать, то при достижении определенной температуре масса начнет кипеть. Например, медь кипит при температуре 2560 °С. Относительно металлов такой процесс также назвали кипением, поскольку по аналогии кипящей жидкости на его поверхности появляются пузыри газа.

Видео: Плавка меди в графитовом тигле

Бронза – температура плавления. Как делаются изделия из бронзы

Бронза представляет собой сплав из меди и другого дополнительного элемента, в качестве которого чаще всего выступает олово, свинец, алюминий или кремний. В зависимости от процентного показателя данных металлов, бронза может иметь разный цвет и дополнительные характеристики.

Немного истории

Бронза является фактически первым сплавом, который начало использовать человечество. В 3-м тысячелетии до н. э. мастера активно применяли медь для самых разных целей. Некоторые сорта руды содержали незначительный процент олова. При обработке данного материала люди заметили, что такая медь более плотная и твердая, чем обычная. Таким образом, это стало зарождением нового исторического и культурного периода, который известен сейчас как “эпоха бронзы”. Дальнейшие исследования привели к тому, что было открыто олово, которое начали специально добавлять в медь для получения качественного сплава для изготовления инструментов и украшений.

Металлургия бронзы качественно повысила производительность самых разных отраслей, которыми было занято человечество на тот момент. Плавление постепенно совершенствовалось, и люди начали изготавливать специальные каменные формы, в которых различные изделия можно было отливать многократно. Постепенно были изобретены закрытые формы, которые позволяли делать оружие и украшения со сложной конструкцией и рисунком.

Основные характеристики

Широкое применение данного материала определяется его базовыми показателями. Для бронзы характерны такие отличительные черты, как:

• высокая сопротивляемость коррозии;
• прочность;
• высокий уровень электро- и теплопроводности;
• повышенные показатели сопротивления износу;
• низкий коэффициент процесса трения;
• отличные показатели стойкости в морской воде, на открытом воздухе и в различных органических растворах;
• высокие показатели паростойкости;
• легкость в обработке.

Бронза, температура плавления которой составляет около 930-1100 градусов, имеет отличные показатели прочности и стойкости. Особенно если сравнивать ее с другими подобными сплавами.

Классификация бронзы

Несмотря на то что “эпоха бронзы” давно прошла, на сегодняшний день используются несколько вариантов данного материала. По составу сплав распределяют на следующие типы:

• безоловянный (не содержит олово);
• оловянный.

В первую группу дополнительно включают бериллиевый, алюминиевый, свинцовый и кремниецинковый типы.

1. Бериллиевая бронза – это самый стойкий и прочный сплав, который по своим базовым характеристикам превосходит даже сталь высокого уровня качества.
2. Кремниецинковый вид в расплавленном состоянии отличается высокими показателями текучести.
3. Свинцовая бронза – вид сплава, который обладает повышенной стойкостью и устойчивостью.
4. Алюминиевая бронза отличается от других типов стойкостью перед химическими раздражителями и негативными влияниями окружающей среды.

Что касается второго подвида бронзы, то оловянный тип на сегодняшний день считается самым распространенным в промышленности, несмотря на тот факт, что другие виды сплавов превосходят его по отдельным характеристикам.

Сферы использования бронзы

Применение данного сплава определяется его базовыми характеристиками. Достаточно часто в бронзу добавляют различные дополнительные составляющие, которые характерным образом меняют и дополняют ее особенности.

Что касается оловянного подвида сплава, то он применяется еще с древних времен. Особенно популярны были различные изделия из бронзы – украшения, статуэтки, предметы быта и др.

Чтобы повысить стойкость сплава перед коррозией, в него добавляют никель, цинк, фосфор и другие подобные элементы. Чаще всего такой материал используется для изготовления всевозможных инструментов для мореплаванья.

Алюминиевый и кремниецинковый виды применяются, как правило, для создания предметов искусства.

Плавление бронзы в домашних условиях

В современном мире изготавливается множество изделий на основе данного сплава. Для того чтобы сделать какое-либо украшение или изделие в домашних условиях, следует учитывать такие факторы, как основные характеристики, которыми обладает бронза, – температура плавления материала и др. В качестве вспомогательных устройств потребуются следующие вещи:

• тигель;
• щипцы;
• древесный уголь;
• печь с поддержкой необходимого диапазона температур;
• горн;
• готовая форма для заготовки;
• крюк.

Последовательность выполнения процесса

1. В тигель закладываются отдельные куски металла, а он сам помещается в печь. Потом устанавливается регулятор нагрева, и бронза, температура плавления которой зависит от ее составляющих элементов, начинает менять форму.
2. После этого тигель достается из печи при помощи крюка, а сам сплав заливается в подготовленную форму.
3. Бронза, температура плавления которой относительно невысокая, позволяет заменять муфельную печь автогеном или паяльной лампой.

Подобная последовательность подойдет и для работы с другими сплавами меди. Поскольку, например, температура плавления бронзы и латуни находится приблизительно в одном и том же диапазоне – 930-1140 и 880-950 градусов соответственно.

Меры предосторожности

Плавление металлов в домашних условиях совсем не означает, что это можно делать просто в жилом помещении без каких-либо ограничений. Для литья бронзы понадобится отдельная комната, выполняющая функции мастерской, которая должна быть оснащена всем необходимым для этого процесса оборудованием и средствами личной защиты. Мастерская обязательно должна быть оборудована рабочим огнетушителем, а в самом помещении не могут храниться легковоспламеняющиеся материалы и вещества.

Кроме этого, плавление бронзы считается достаточно травмоопасным занятием, поэтому выполнение всех необходимых этапов данной процедуры должно осуществляться только подготовленным человеком.

Особые моменты

Для отливки различных тонких металлических изделий предпочтение следует отдать латуни, поскольку она плавится гораздо легче, чем бронза. Что касается оборудования, то выбор лучше сделать в сторону тиглей из керамики и глины, поскольку они более подходят для работы с данным сплавом.

Относительно переплава старинной бронзы следует сказать, что при данной процедуре надо быть особенно внимательным, поскольку в ее составе может быть мышьяк.

Следует также учитывать количество примесей, которые имеет бронза. Температура плавления материала в зависимости от этого может значительно отличаться. Для оловянистого сплава показатели находятся в пределах 900-950 градусов, тогда как для безоловянистых нужно около 950-1080.

Бронза представляет собой сплав меди с добавлением различных цветных металлов. Данный материал отличается стойкостью, твердостью и устойчивостью к процессу коррозии. В прошлом бронза использовалась для изготовления различных орудий, украшений, оружия и скульптур, а в настоящее время к данному сплаву добавляют другие металлы для получения особых характеристик. Благодаря этому алюминиевая бронза используется при изготовлении различных деталей трубопроводов и самолетов, кремниевая – в мореходстве, а фосфорная – для различных пружин и деталей электротехнического оборудования.

Методы плавки цветных металлов: температура плавления, плотность и удельный объем

Температуру плавления металлов, которая изменяется от малейшего (-39 °С для ртути) до наибольшего (3400 °С для вольфрама), а также плотность металлов в твердом состоянии при 20 °С и плотности жидких металлов при температуре плавления приведены в таблице плавки цветных металлов.

Таблица 1. Плавки цветных металлов

твердого при 20 °С

Сварка и плавка цветных металлов

Сварка меди. Температура плавки металла Cu, почти в шесть раз превышает температуру плавки стали, медь интенсивно поглощает и растворяет различные газы, образуя с кислородом оксиды. Оксид меди II с медью образует эвтектику, температура плавления которой (1064°С) ниже температуры плавления меди (1083°С). При затвердевании жидкой меди эвтектика располагается по границам зерен, делает медь хрупкой и склонной к образованию трещин. Поэтому основной задачей при сварке меди является защита его от окисления и активное раскисление сварочной ванны.

Наиболее распространенное газовое сварки меди ацетиленокисневим пламенем с помощью горелок, которые в 1,5…2 раза мощнее горелки для сварки сталей. Присадочным металлом есть медные прутки, содержащие фосфор и кремний. Если толщина изделий более 5…6 мм, их сначала подогревают до температуры 250…300°С. Флюсами при сварке является прожаренная бура или смесь, состоящую из 70% буры и 30% борной кислоты. Чтобы повысить механические свойства и улучшить структуру наплавленного металла, медь после сварки проковывают при температуре около 200…300°С. Потом ее снова нагревают до 500-550°С и охлаждают в воде. Медь сваривают также электродуговым способом электродами, в струе защитных газов, под слоем флюса, на конденсаторных машинах, способом трения.

Сварка латуни. Латунь – это сплав меди с цинком (до 50%). Основное загрязнение при этом – испарение цинка, в итоге чего шов теряет свои качества, в нем возникают поры. Латунь, как и медь, в основном сваривают ацетиленовым окислительным пламенем, при котором на поверхности ванны создается пленка тугоплавкого оксида цинка, уменьшающая дальнейшее выгорание и испарение цинка. Флюсы используют такие же, как и при сварке меди. Они создают на поверхности ванны шлаки, которые связывают оксиды цинка и затрудняют выход паров из сварочной ванны. Латунь сваривают также в защитных газах и на контактных машинах.

Сварка бронзы. В большинстве случаев бронза – это литейный материал, поэтому

сварку применяют при исправлении дефектов или во время ремонта. Чаще всего применяют сварку металлическим электродом. Присадочным металлом является прутки того самого состава, что и основной металл, а флюсами или электродным покрытием – хлористые и фтористые соединения калия и натрия.

Сварка алюминия. Основными факторами, затрудняющими сварку алюминия, является низкая температура его плавления (658°С), большая теплопроводность (примерно в 3 раза выше теплопроводности стали), образование тугоплавких оксидов алюминия, которые имеют температуру плавления 2050°С, поэтому технология плавки цветных металлов, таких как медь или бронза, не подходит для плавки алюминия. Кроме того, эти оксиды слабо реагируют как с кислыми, так и основными флюсами, поэтому плохо удаляются из шва.

Чаще всего используют газовую сварку алюминия ацетиленовым пламенем. В последние годы значительно распространилось также автоматическая дуговая сварка металлическими электродами под флюсом и в среде аргона. При всех способах сварки, кроме аргонодуговой, применяют флюсы или электродные покрытия, в состав которых входят фтористые и хлористые соединения лития, калия, натрия и других элементов. Как присадочный металл при всех способах сварки используют проволоку или стержни того же состава, что и основной металл.

Алюминий хорошо сваривается электронным лучом в вакууме, на контактных машинах, электрошлаковым и другими способами.

Сварка сплавов алюминия. Сплавы алюминия с магнием и цинком сваривают без

особых осложнений, так же как и алюминий. Исключением является дюралюминий – сплавы алюминия с медью. Эти сплавы термически упрочняются после закалки и следующего старения. Когда температура плавки цветных металлов свыше 350°С в них происходит снижение прочности, которое не восстанавливается термической обработкой. Поэтому при сварке дюралюминия в зоне термического влияния прочность уменьшается на 40…50%. Если дюралюминий сваривать в защитных газах, то такое снижение может быть восстановлено термической обработкой до 80…90% по отношению к прочности основного металла.

Сварка магниевых сплавов. При газовой сварке обязательно применяют фторидные флюсы, которые в отличие от хлоридных не вызывают коррозии сварных соединений. Дуговая сварка магниевых сплавов металлическими электродами через низкое качество сварных швов до настоящего времени не применяется. При сварке магниевых сплавов наблюдается значительный рост зерна в около шовных участках и сильное развитие столбчатых кристаллов в сварном шве. Поэтому предел прочности сварных соединений составляет 55…60% предела прочности основного металла.

Таблица 2. Физические свойства промышленных цветных металлов

Общая характеристика латуни и бронзы, их состав и отличия

Латунь и бронза — два сплава, которые широко используются в промышленности и бытовой сфере. Внешне они довольно похожи, но имеют принципиально разные свойства и химический состав. Единственное, что в них общее — это наличие меди в качестве основного составляющего в сплаве. Человеку, далекому от промышленности, достаточно трудно на глаз отличить между собой предметы, изготовленные из бронзы и латуни, поэтому не лишней будет информация о характеристиках этих сплавов.

Общая характеристика бронзы

Бронза используется в разных сферах достаточно давно. Раньше сплав получали исключительно из меди и олова. Его еще назвали колокольным, т.к. именно из такого материала раньше делали колокола. Однако с развитием металлургии начали получать металл, в котором олово заменили на другие компоненты. Отсюда и пошли названия сплавов:

• алюминиевый:
• кремниевый;
• оловянный и т.д.

Как выглядит бронза

Применяемый химический состав бронзы, влияет не только на ее характеристики, но и на конечный цвет металла.

Характеристика латуни

Латунь является двойным или многокомпонентным сплавом на основе меди. В качестве составляющего компонента в ней выступает цинк. Иногда сплав дополняют никелем, свинцом, марганцем и т.д. В 19 веке латунный сплав использовался в качестве поддельного золота из-за характерного цвета металла. Из него делали ювелирные украшения и другие предметы быта.

Сегодня латунь используют для того, чтобы получить материал сталь-латунь. Он устойчив к коррозии, не истирается и довольно пластичный, несмотря на свою прочность и твердость.

Сравнительная характеристика и отличие металлов

В металлургической промышленности существуют четкие критерии отличия бронзы и латуни. Однако если человек не связан с данной сферой деятельности, он не сможет на глаз определить, какой перед ним материал. Сочетание меди с оловом или с цинком позволяет получить сплавы, обладающие различными свойствами и используемые в определенных областях.

Бронза и латунь имеют различные свойства и относятся к совершенно разным категориям. Первый сплав может быть оловянным или безоловянным, в то время как второй бывает двух- или многокомпонентным.

Бронзовый сплав состоит из олова, в который может добавляться свинец. От процентного содержания того или иного элемента, будет зависеть цвет металла. Основным добавочным элементом в латуни выступает цинк.

Бронза устойчива к воздействию химических и агрессивных составов. К тому же ее отрицательная реакция на соленую морскую воду дала возможность использовать сплав в судостроении и мореходстве. Латунь не может этим похвастаться, поэтому для придания ей улучшенных качеств, в сплав необходимо ввести дополнительные элементы. Кроме этого, у бронзы хорошие прочностные и антифрикционные характеристики, нежели у латуни. Это позволяет значительно расширить сферу применения сплава.

Большое содержание цинка в латуни придает сплаву разнообразную цветовую гамму от розово-красного оттенка, до золотисто-желтого. Это и обуславливает ее схожесть с благородным золотом.

Как выглядит латунь

Серебристо-белый цвет бронзы достигается за счет добавления в ее состав более 35% Sn. Сплав, содержащий от 85% меди, получается коричнево-красного цвета. Поскольку соединения с высоким вхождением примесей встречаются редко, то можно утверждать, что в основном латунь — это металл золотисто-желтого цвета, а бронза — ближе к красному, иногда темно-коричневая. Те ж цвета латуни и бронзы будут и на изломе предметов. Это и позволяет без труда отличить латунные изделия от бронзовых.

Из такого металла, как латунь, изготавливаются не только декоративные элементы, такие как мебельная фурнитура или художественные вещи для декора интерьер, но и главные детали, используемые в различных промышленных сферах.

Бронза и латунь имеют температуру плавления ниже, чем у чистой меди. Это дает возможность изготавливать из них различные изделия для домашнего использования. Очень красиво смотрится художественное литье из бронзы и латуни. Однако для этого необходимо иметь соответствующее оборудование и знать технологию и правила выполнения такой процедуры.

Нюансы спектрального сравнительного анализа

Из-за многообразия сплавов на основе меди сложно с точностью определить тип их соединения. Любой из способов отличить латунь и бронзу, даже самый действенный, не дает 100% гарантии. Если необходим точный ответ на вопрос, какой именно это сплав, то единственный путь к достоверному ответу — использование спектрального анализа. Можно обратиться в пункт приема металлолома, в котором может быть соответствующе оборудование.

Спектральный анализ позволяет определить химический состав сплава металла по его спектру. Кроме этого подобный метод имеет и другие преимущества:

• высокая чувствительность;
• точность получения результатов;
• изучение состава изделий из латуни и бронзы без разрушения их структуры;
• можно изучить состав даже на маленьком образце.

Для проведения спектрального анализа используют специальный инструмент — стилоскоп. Он предназначен для быстрой визуальной качественной и количественной оценки черных и цветных сплавов в видимой области спектра.

Методы отличия латуни от бронзы в домашних условия

Очень часто, когда находятся или приобретаются старые изделия из металла, на первый взгляд не понятно, из какого именно сплава они изготовлены. Визуально предметы из латуни и бронзы очень похожи. Однако есть несколько проверенных методов, которые помогут определить тот или иной сплав в домашних условиях.

Термическая обработка

Некоторые металлы очень чувствительны к высоким температурам. Например, для цинка критическими станут 600- 650 градусов. После такого воздействия он окислится. Зная это, можно отличить латунь от бронзы с помощью пламени горелки.

1. Если бронзу начать нагревать до указанной температуры, она быстро станет горячей, но ее цвет и механические характеристики останутся прежними. Если нагретый бронзовый предмет попытаться согнуть он может поломаться.
2. Латунь, содержащая в своем составе цинк, отреагирует на высокую температуру несколько иначе. Окисление цинка вызовет налет пепельного цвета на поверхности изделия. К тому же, после термообработки в 600 градусов, латунь станет пластичной, и образец из сплава при изгибании не сломается, а просто согнется.

Отличить латунь от бронзы можно при помощи термической обработки

Для использования данного метода проверки нужно будет подыскать мощную горелку, т.к. обычная конфорка от плиты или пламя костра не подойдут.

Химические методы

Воздействие на сплав химическими реактивами достаточно достоверный способ отличить бронзу от латуни. Однако для его осуществления нужно иметь специальное оборудование, азотную кислоту и некоторый опыт работы с такими веществами.

При отсутствии химических реактивов, можно применить раствор морской соли. При помещении в него латунной стружки, она поменяет свой внешний вид, а бронзовая останется такой же, как и была.

Использование магнита

Не все металлы одинаково реагируют на магнит. Некоторые прилипают к нему основательно, некоторые просто слегка приподнимаются, а есть и такие, которые остаются к нему равнодушными. Входящие в состав бронзы олово и свинец, способны притягиваться магнитом. Единственное, что для такой проверки понадобится довольно сильный магнит. Бронзовое изделия, после его воздействия, будет слегка подлипать к поверхности. На латунь магнит не окажет никакого воздействия.