Le bronze est une composition d'alliage. La composition chimique du bronze

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Beaucoup de gens ne connaissent le bronze que par le fait que des sculptures et des monuments en sont coulés. En fait, ce métal est injustement privé de l'attention populaire. Après tout, ce n'est pas en vain que dans l'histoire de l'humanité il y a même eu un âge du bronze - toute une époque pendant laquelle l'alliage a occupé une position dominante. C'est l'un des rares matériaux utilisés à la fois dans l'industrie et l'art. Les qualités que possède un alliage de cuivre et d'étain sont tout simplement indispensables dans de nombreuses industries. Il est utilisé dans la fabrication d'outils, dans la construction mécanique, la fonte des cloches d'église, etc. Dans le même temps, il existe aujourd'hui un grand nombre de nuances de métaux, chacune ayant certaines propriétés pré-modélisées.

L'utilisation du bronze dans le passé

La première mention d'un alliage de cuivre et d'étain remonte au 4e millénaire av. Cette percée technologiquecroient les historiens, a permis à la civilisation de la Mésopotamie de prendre une position de leader à cette époque. Les fouilles archéologiques menées dans le sud de l'Iran témoignent de l'utilisation généralisée du bronze pour la fabrication de pointes de flèches, de poignards, de lances, de haches et d'épées. Parmi les trouvailles, il y a même des objets d'intérieur, tels que des meubles et des miroirs, ainsi que des cruches, des amphores, des vases et des assiettes. Le même alliage a été utilisé pour frapper des pièces de monnaie anciennes et fabriquer des bijoux.

Le bronze au Moyen Âge commence à être activement utilisé en Europe. Des objets aussi massifs que des canons et des dômes d'église en sont fabriqués. Plus tard, avec le développement de l'ingénierie mécanique, un métal aussi polyvalent n'est pas passé inaperçu. Il était apprécié principalement pour ses propriétés anti-friction et anti-corrosion. Dans le même temps, il convient de noter que le matériau utilisé auparavant était quelque peu différent de celui qu'est le bronze aujourd'hui. La composition de l'alliage contenait de nombreuses impuretés mineures, dégradant considérablement sa qualité.

Composition chimique du bronze moderne

Aujourd'hui, en science des matériaux, le bronze est un alliage de deux métaux: le cuivre et l'étain, qui peut être utilisé dans diverses proportions. Pour donner au métal les qualités recherchées, du zinc, du phosphore, du magnésium, du plomb et du silicium peuvent être ajoutés à ce couple. La présence d'impuretés aléatoires à l'aide des technologies modernes est pratiquement réduite à zéro.

Dans la plupart des cas, le rapport cuivre/étain dans des proportions de 85 à 15 % est considéré comme acceptable. réduction de la partle deuxième composant en dessous de la marque indiquée pose un certain nombre de problèmes, dont le principal est la liquéfaction. Ce terme est utilisé par les métallurgistes pour désigner le processus de délaminage de l'alliage et sa solidification inégale.

Influence de la couleur de l'alliage sur sa qualité

Les personnes averties peuvent en apprendre beaucoup sur un matériau rien qu'en regardant la couleur du bronze. La composition affecte directement ce paramètre. Comme vous pouvez le deviner, le cuivre donne à l'alliage une teinte rouge. Par conséquent, réduire son pourcentage en faveur d'autres composants signifiera une transition progressive de la couleur vers des tons plus sombres.

Avec l'équilibre habituel des composants (85 % de cuivre), le bronze jette du jaune. C'est la variété la plus répandue. Un alliage blanc est obtenu après ajustement du rapport à un rapport de 50:50. Mais pour que le bronze devienne gris, il faut réduire la quantité de cuivre à 35 %.

En ce qui concerne le changement des caractéristiques pratiques de l'alliage lors de l'expérimentation de sa composition, la situation est la suivante. La ductilité du matériau dépendra directement de la teneur en étain qu'il contient. Plus il est petit, plus le bronze sera malléable, mais cette affirmation n'est vraie que jusqu'à une certaine limite. Ainsi, lorsque la barre des 50 % est atteinte, l'alliage redevient mou.

Le bronze dans l'art

Matériau solide et durable, tout en ayant un point de fusion assez bas et une bonne ductilité, ne pouvait qu'intéresser les créatifs, en particulier les sculpteurs. Déjà aux V-IV siècles avant JC en Grèce, il a été élaboré dans les moindres détailstechnologie pour la fabrication de statues en bronze, qui est toujours d'actualité aujourd'hui.

Il consiste dans le fait que la statue en matériau résistant au feu est initialement remplacée par de la cire, qui est détruite directement lors du moulage. Pour ce faire, selon le dessin, il faut d'abord fabriquer un modèle en plâtre, puis un moule à couler. La teneur en cire fond simplement lorsqu'elle est exposée à la température, et le bronze prend sa place, qui refroidit et durcit. Après cela, il ne reste plus qu'à traiter et à perfectionner.

Métal d'artillerie

Pour la fabrication de canons, et plus tard d'autres équipements militaires, le bronze a toujours été utilisé. La composition de l'alliage utilisé à ces fins contient généralement 90 % de cuivre et seulement 10 % d'étain.

Cela est dû au fait que le matériau des outils doit être très solide et avoir une résistance élevée à la déchirure. La marque de bronze BrAZhMts10-3-1.5 possède de telles qualités. En plus des composants principaux, il contient 1 à 2 % de manganèse, ce qui améliore les caractéristiques anti-friction et de température.

Fabrication de cloches d'église

Le tintement des cloches doit être mélodique, et son son doit plaire à l'oreille à grande distance. Curieusement, mais le bronze a de tels talents musicaux. Pour améliorer le son de la cloche, celle-ci est réalisée dans un alliage à forte teneur en étain (de 20 à 22%). Parfois, de l'argent y est également ajouté. Les marques de bronze, qui servent à la fabrication des cloches et autres instruments à percussion,sont totalement inadaptés à une utilisation pratique dans d'autres industries. Cela est dû au fait qu'un tel alliage a une structure à grains fins et une fragilité accrue.

Phosphore et bronze d'aluminium

Le premier alliage composé de 90 % de cuivre, 9 % d'étain et 1 % de phosphore a été utilisé par Künzel en 1871. Il s'appelait bronze phosphoreux et le matériau a trouvé son application principalement dans l'ingénierie mécanique. Diverses pièces de machine en sont coulées, qui sont soumises à un frottement accru. Le phosphore est nécessaire pour augmenter l'élasticité et améliorer les propriétés anti-corrosion. Le principal avantage de ce métal est qu'il remplit parfaitement tous les recoins lors de la coulée.

Le bronze d'aluminium, dont la composition se caractérise par une forte teneur en cuivre (jusqu'à 95%), ressemble beaucoup à l'or. En plus de la beauté, il présente un certain nombre d'autres avantages indéniables. Par exemple, l'ajout de 5 % d'aluminium permet à l'alliage de résister à une exposition à long terme à des environnements agressifs tels qu'une acidité élevée.

En tant que matériau pour la fabrication de diverses pièces de machines, ce métal a presque universellement remplacé le bronze phosphoreux dans les papeteries et la production de poudre à canon en raison de sa plus grande résistance à la déchirure.

Silicium et bronze au manganèse

Le silicium est ajouté à l'alliage pour augmenter la conductivité électrique. Cette qualité est utilisée dans la production de fils téléphoniques. La composition de référence du bronze au silicium est la suivante: 97,12 % de cuivre, 1,14 % d'étain, 0,05 % de silicium.

Le plus difficilele processus de production bénéficie d'un alliage contenant du manganèse. L'ensemble de la procédure se déroule en plusieurs étapes. Tout d'abord, le ferromangan est ajouté au cuivre fondu. Ensuite, après avoir maintenu le régime de température spécifié, de l'étain est ajouté et, si nécessaire, du zinc. La société anglaise Bronce Company fabrique plusieurs nuances de bronze au manganèse de viscosité et de dureté différentes. Un tel alliage peut être utilisé dans presque toutes les industries.