188 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что прочнее железо или бронза

ltraditionalist

VIRTUEАЛЬНЫЙ ПАРНИЧОК

ВЕРТОГРАД, СИРЕЧЬ: ЦВЕТНИК ДУХОВНЫЙ

Почему железо победило бронзу?

Известно, что римляне, бывшие некогда в буквальном смысле отбросами цивилизованного общества, в конце концов «заклевали» это самое общество. Я имею в виду победу римлян над этрусками. Римляне неблагодарно покорили народ, который некогда помог Риму гордо подняться из болот и научил его почти всему, что со временем позволило ему стать властелином мира и долгие века продержаться на недосягаемой для других народов высоте.

Обычно по этому поводу пишут, что латинские воины были вооружены копьями с железными наконечниками, что давало им неизмеримые преимущества перед этрусками, которые упрямо цеплялись за традиции и не желали расставаться с куда менее эффективными в бою наконечниками копий из мягкой бронзы. Та же самая ситуация сложилась и в противостоянии культурных микенцев с дикими, косматыми племенами дорийцев. Там тоже стальной клинок победил бронзовый.

На первый взгляд кажется, что оружие из железа более «прогрессивное» по сравнению с оружием из бронзы. Но, на самом деле, это не так. Дело в том, что технологически бронзу лить сложнее, чем метал, что не удивительно: там смешивается два металла. И технологи утверждают, что невозможно заниматься лигированием меди оловом, не освоив технологию более простого литья обычного железа. Это как если бы мы сначала изобрели сенсорный телефон, а лишь потом — обычный кнопочный телефон. К тому же добывать бурый железняк значительно проще, чем медь. Он более распространён и легко доступен. А уж про олово и говорить нечего: как говорит Вики, олово было очень дорогим материалом в древности из-за своей труднодоступности.

Говоря о бронзовом веке, мы не отдаем себе отчета в том, насколько непросто давалась людям эта самая бронза. Ни Египет, ни шумерская, ни этрусская цивилизация самостоятельно бронзу создать не могли. Богатых рудами гор и лесов, которые можно перевести на топливо, не было ни в Египте, ни у шумеров, ни у этрусков. Поэтому первая обнаруженная археологами бронза появляется в местах, которые никак не выглядят очагами цивилизации, – это современные Сербия и Румыния, около 2500 года до н.э. Вскоре после этого бронза появляется также в Анатолии (современная восточная Турция), на Кавказе и в Китае. Меди в горах Европы и Азии – в Карпатах, в современной Анатолии, на Синае, на Кипре (от имени острова происходит латинское название меди «cuprum») было много. Меди было достаточно и в горных районах Китая. А вот олово – металл редкий. И ещё практически в каменном веке появляется международное разделение труда и торговля, да какого размаха! [1]

Китайские металлурги закупают оловянные руды в современных Камбодже и Таиланде; в Европе первая оловянная разработка обнаруживается в современных чешских Рудных горах; вскоре после этого олово начинают добывать кельты современных британского Корнуолла и Девона и французской Бретани. Корнуоллское олово – основной источник бронзы расцвета бронзового века от Балтики до Египта. Со временем появляется и стандартный слиток металла в форме бычьей шкуры, который легко грузить на судно или на вьючное животное. В 1982 году в море близ турецкого Улу-Буруна был найден древний корабль (ок. 1300 г. до н.э.) с полным набором материалов для бронзового литья: десять тонн меди, тонна олова и 150 амфор смолы терпентинной фисташки для изготовления литейных форм.

Значит — технологически — добыча и транспортировка олова и меди, плавка и ковка бронзовых предметов являются ничуть не менее «прогрессивными», чем изготовление предметов из железа. А по качеству первые железные мечи не шли ни в какое сравнение с мечами бронзовыми. Они были не лучше, а значительно хуже бронзовых. Только к VIII веку до н.э. наши предки научились получать железо достаточного качества, чтобы делать оружие, способное сравниться с бронзовым (впервые это, по-видимому, произошло на территории современной Испании). Никакого «прогресса» здесь не наблюдается. «Прогресс» лишь заключается в массовости и доступности изготовления железного оружия. И на смену бронзе приходит железо как более примитивный материал. Варвары побеждают не потому, что владеют более совершенным оружием, а только потому, что на одного воина с бронзовым мечом нападают десять с железными мечами. Десять человек, даже с самыми тупыми мечами, легко забьют одного.

Гомер называет железо «многотрудным», потому что в древности основным методом его получения был сыродутный процесс: перемежающиеся слои железной руды и древесного угля прокаливались в специальных печах (горнах – от древнего «Horn» – рог, труба, первоначально это была просто труба, вырытая в земле, обычно горизонтально в склоне оврага). В горне окислы железа восстанавливаются до металла раскаленным углем, который отбирает кислород, окисляясь до окиси углерода, и в результате такого прокаливания руды с углем получалось тестообразное кричное (губчатое) железо. Крицу очищали от шлаков ковкой, выдавливая примеси сильными ударами молота. Первые горны имели сравнительно низкую температуру – заметно меньше температуры плавления чугуна, поэтому железо получалось сравнительно малоуглеродистым. Чтобы получить крепкую сталь, приходилось много раз прокаливать и проковывать железную крицу с углем, при этом поверхностный слой металла дополнительно насыщался углеродом и упрочнялся. И хотя это требовало больших трудов, изделия, полученные таким способом, были существенно более крепкими, чем бронзовые.

Этруски были самыми активными металлургами во всём Центральном Средиземноморье. О колоссальных масштабах производства однозначно свидетельствуют шлаковые кучи, которые до сих пор сохранились в некоторых местах в окрестностях Популонии. Но эттрусская металлургия была связана с импортом олова; для торговли же требуется мир. По всей видимости, арийская экспансия сильно затруднила торговые операции; шахты по добыче олова и торговые пути пришли в запустение; и тогда-то, вынужденно, люди стали ковать «многотрудное» железо. Варвары принялись за это дело охотно, ибо они не ведали ничего лучшего; а рафинированные этруски так и не смогли заставить себя перейти с бронзы на варварский металл. К тому же, бронза была для них священна, потому что являлась атрибутом древней религии, из бронзы изготавливались ритуальные предметы. А железо было запретным: вследствие своей относительной новизны оно олицетворяло зло.

Вот, собственно, в этом и заключается основная причина поражения этрусков: они не желали менять лучшее на худшее, не желали приспосабливаться к обстоятельствам, к «духу времени». Пусть варвары куют своё «многотрудное» железо, а мы — не варвары. Железо победило бронзу потому, что это более простой, примитивный, «варварский» материал.

Да и религия этрусков говорила им, что «ничто не вечно под луной». Учение Тага внушило этрусским вождям, что все события истории предрешены и спасения от судьбы нет и не может быть [2]. Довольствуясь верой в то, что «у каждого народа есть свой определённый срок существования», этруски полагали, что им предназначено прожить восемь секул, т. е. эр. Согласно Плутарху, «последним годом восьмого секула» был 88 год до Р. Х. Именно в этом году почти все этруски стали гражданами Рима.

—————————————- —————————————- —————————————- —————————————- ——
[1] Археологические раскопки последних десятилетий показали, что в неолите появились города на основе «горнодобывающего» промысла. Таков, например, город Чатал-Хуюк в Южной Анатолии, существовавший в VII тысячелетии до н. э. На площади в 32 акра располагались дома с плоскими крышами, разделенные узкими улочками, взбегавшими по склону холма к подножию потухших вулканов Караджидаг и Гасандаг. Жители древнейшего города занимались скотоводством, земледелием и охотой, но основой их существования была добыча на склонах соседних вулканов обсидиана — прекрасного материала для оружия. Это «стратегическое сырье» каменного века, по-видимому, очень высоко ценилось, о чем свидетельствуют спрятанные про запас под полами домов куски лучшего обсидиана.

[2] Немногочисленные фрагменты учения Тага, дошедшие до нас в трудах греческих и латинских авторов, свидетельствуют о том, что этрусская вера в судьбу, или рок, была тесно связана с разработанным в Этрурии «особым методом счёта времени». Прямо как у индейцев майя!

Бронза – мягкий металл? Иван Семьян, Игорь Горащук. Ученые против мифов 6-5

Ни один из форумов Ученые против мифов не обходится без испытания древних орудий. На этот раз проверку на сцене прошли каменные и бронзовые топоры.

Доклад: Бронза – мягкий металл? Рубим известняк и пробиваем сталь.

— Иван Семьян — археолог, руководитель Центра экспериментальной археологии Археос, реконструктор древних технологий

— Игорь Горащук — к.и.н., Начальник группы археологии ВолгоНИИгипрозем, специалист по палеотехнологиям Центра Археос

Видео-заставка: Сергей Кривоплясов, Рустам Сафаргалиев, Влад Константинов

Музыка: Дмитрий Денисов

Дизайн: Ирина Фролова

«Кругляк»: Михаил Кодрик

Дубликаты не найдены

А я ведь говорил, что железо навязали маркетологи!

Сразу же инфа для тех, кто сейчас будет говорит: «бронза?! Сталь?! Да быть такого не может!»

Я спрашивал у Ивана, какой сплав использовался. На форуме использовалась аутентичная оловянистая бронза. Современный её аналог — БрОФ6,5-0,15. Характеристики металла здесь:

Кому лень разбираться, её физические свойства без термообработки близки к современным дешёвым конструкционным сталям. Здесь нет никакой невероятной магии, обыкновенная физика материалов.

Я не технарь по образованию. Если Вам не сложно объясните пожалуйста, есть ли какие принципиальные схемы или правила в металлургии (или химии, может быть) когда смешав казалось бы несколько мягких металлов+неметаллов и проведя манипуляции с температурной обработкой в результате получался материал превышающий по показателям твердости каждый исходный элемент. Потому что сталь от чугуна отличается всего несколькими процентами углерода, а характеристики конечного продукта очень отличаются.

Или рецептура сплавов образовалась методом проб и ошибок. Т.е. интересно как человек дошел до понимания процесса.

Я не материаловед, и тем более не металлург. Я фрезеровщик и могу судить лишь о конечных свойствах металла и их разницы.

Почему чугун и сталь отличаются? Потому что есть порог растворимости углерода и он находится на рубеже в 2,14%. Это в нашем мозгу 1% является крошечной долей, а в металлургии это уже существенная цифра. Вот пример:

03Х18Н11 — 0,3% углерода, 18% хрома, 11% никеля. Это обыкновенная нержавейка. Используется для азотистой среды.

08Х18Н10 — на пол процента больше углерода и на процент меньше никеля, а у нас уже жаростойкая нержавейка. Используется в химических средах с температурой до 600 градусов.

А мы ведь крапулечку состав поменяли.

Про термообработку вроде всё ясно. Термичка способна значительно улучшить или ухудшить материал. Закалка добавляет твёрдости и при этом хрупкости материалу. Неправильный отпуск и геометрия детали поплывёт, а напряжение возрастёт. Всё, приехали, материал на переплавку.

Как до этого дошли? Что-то методом ненаучного тыка. С термообработкой скорее всего так и было. А вот отпуск уже может быть именно логическим умозаключением. Отпустил так — получил твёрдый и хрупкий предмет, соответственно иной процесс должен привести к другим результатам: отпустил плавнее — получил не такой уж и твёрдый, но прочный материал.

Что касается вашего первого вопроса, то это к химикам или материаловедам. Я не знаю, как из двух мягких материалов без термички получается твёрдый сплав. Но факт существования современных безоловянистых алюминевых сплавов бронзы твёрже чугуна имеется.

Читать еще:  Чем отрезать защитное стекло

насчет 03Х18Н11 ошибаетесь, не обыкновенная она

только в названии

Это не «название», это классификация.

даладна? 08Х18Н10 и 03Х18Н11 отличия сможете рассказать кроме названия в классификации и в составе, не утруждайтесь. последняя даже лучше будет для жаропрочки т.к. меньше углерод, а 1 никеля особо не влияет, поищи диаграмму железо-никель

Вот как-то механических свойств для одинаковых условий в одинаковых источниках я не нашёл. Но нашёл рекомендации к использованию:

Для стали 08Х18Н10Т (подобно сталям 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т и 08Х18Н10) допускается эксплуатация при температурах от -269 до 600 °С

без ограничения давления

Сталь 03Х18Н11 рекомендуется для работы в азотной кислоте концентрации до 70 % при температуре кипения и концентрации 45-80 % — при 80-140 °С, в аммиачной селитре, адипиновой кислоте, а также в средах, содержащих нитрозные газы, при температуре выше 80 °С.

Или рецептура сплавов образовалась методом проб и ошибок. Т.е. интересно как человек дошел до понимания процесса.

Если совсем коротко — да, методом проб и ошибок, всё на практике. Просто по опыту знали, что с того рудника железо хуёвое и не куётся, а с этого — вроде получше.

Понимание процесса началось только в 18 веке. А конкретно по сталям и чугунам начал двигать материаловедение Аносов лет 200 назад.

Спасибо, мил человек!

Бронза сплав металлов.

1. Мне кажется, что переход от бронзы к стали обусловлен не столько истощением запасов олова, сколько некоторым развитием технологий, поскольку температура плавления меди и олова намного ниже температуры плавления железа.

2. Я не металлург и не химик, возможно меня поправят — древние люди физически не могли получить мягкое железо, потому как плавление производилось не в герметичных условиях и материалом для печей служил каменный или древесный уголь, при сжигании которого высвобождается значительное количество летучего углерода, соответственно на выходе должна была получаться уже сталь, а не железо.

3. Совершенно не раскрыта тема получения бронзы — каким образом таки научились сплавлять эти два металла? То ли действительно методом проб и ошибок, то ли в одном месте выходило две жилы — с медью и с оловом и вместе сплавили. Опять же пропорции.

4. Я думаю, что если бы они из меди чекан выплавили, то тонколистовую сталь он бы тоже пробил с легкостью. В эксперименте с медным наконечником не было ни рычага, ни массы инструмента, т.е. такой же наконечник из бронзы от удара рукой сталь бы тоже не пробил.

5. Ну и по поводу твердости металлов и сплавов — все ведь относительно. Медь и бронза мягче стали, но тверже натрия, например. Эксперимент был какой-то странный. Наверно для зрелищности.

6. Последнее соображение. Наверно к тому времени, как научились выплавлять сталь, это стало быстрее и в целом элементарно экономически выгоднее, потому как тогдашние массовые продукты сталелитейного производства едва ли выигрывали по прочности у бронзы.

Самые прочные металлы в мире: топ-10

Можете ли вы представить, что произошло, если бы наши предки не обнаружили важные металлы, такие как серебро, золото, медь и железо? Наверное, мы бы до сих пор жили в хижинах, используя камень в качестве основного инструмента. Именно крепость металла сыграла важную роль в формировании нашего прошлого и теперь работают как основа, на которой мы строим будущее.

Некоторые из них очень мягкие и буквально тают в руках, как самый активный металл в мире. Другие — настолько твердые, что их невозможно согнуть, поцарапать или сломать без применения спецсредств.

А если вам интересно, какие металлы самые твердые и прочные в мире, мы ответим на этот вопрос, учитывая различные оценки относительной твердости материалов (шкала Мооса, метод Бринелля), а также такие параметры как:

  • Модуль Юнга: учитывает эластичность элемента при растяжении, то есть способность объекта к сопротивлению при упругой деформации.
  • Предел текучести: определяет максимальный предел прочности материала, после которого он начинает проявлять пластичное поведение.
  • Предел прочности при растяжении: предельное механическое напряжение, после которого материал начинает разрушаться.

10. Тантал

У этого металла сразу три достоинства: он прочный, плотный и очень устойчив к коррозии. Кроме того, этот элемент относится к группе тугоплавких металлов, таких как вольфрам. Чтобы расплавить тантал вам придется развести огонь температурой 3 017 °C.

Тантал в основном используется в секторе электроники для производства долговечных, сверхмощных конденсаторов для телефонов, домашних компьютеров, камер и даже для электронных устройств в автомобилях.

9. Бериллий

А вот к этому металлическому красавцу лучше не приближаться без средств защиты. Потому что бериллий высокотоксичен, и обладает канцерогенным и аллергическим действием. Если вдыхать воздух, содержащий пыль или пары бериллия, то возникнет заболевание бериллиоз, поражающее легкие.

Однако бериллий несет не только вред, но и благо. Например, добавьте всего 0,5 % бериллия в сталь и получите пружины, которые будут упругими даже если довести их до температуры красного каления. Они выдерживают миллиарды циклов нагрузки.

Бериллий применяют в аэрокосмической промышленности для создания тепловых экранов и систем наведения, для создания огнеупорных материалов. И даже вакуумная труба Большого Адронного Коллайдера сделана из бериллия.

8. Уран

Это естественное радиоактивное вещество очень широко распространено в земной коре, но сконцентрировано в определенных твердых скальных образованиях.

Один из самых твердых металлов в мире имеет два коммерчески значимых применения — ядерное оружие и ядерные реакторы. Таким образом, конечной продукцией урановой промышленности являются бомбы и радиоактивные отходы.

7. Железо и сталь

Как чистое вещество железо не такое твердое по сравнению с другими участниками рейтинга. Но из-за минимальных затрат на добычу оно часто комбинируется с другими элементами для производства стали.

Сталь — это очень прочный сплав из железа и других элементов, таких как углерод. Это наиболее часто используемый материал в строительстве, машиностроении и других отраслях промышленности. И даже если вы не имеете к ним никакого отношения, то все равно используете сталь каждый раз, когда режете продукты ножом (если он, конечно, не керамический).

6. Титан

Титан — это практически синоним прочности. Он обладает впечатляющей удельной прочностью (30-35 км), что почти вдвое выше, чем аналогичная характеристика легированных сталей.

Будучи тугоплавким металлом, титан обладает высокой устойчивостью к нагреву и истиранию, поэтому является одним из самых популярным сплавов. Например, он может быть легирован железом и углеродом.

Если вам нужна очень твердая и при этом очень легкая конструкция, то лучше чем титан металла не найти. Это делает его выбором номер один для создания различных деталей в авиа- и ракетостроении и судостроении.

5. Рений

Это очень редкий и дорогой металл, который хотя и встречается в природе в чистом виде, обычно идет «довеском»-примесью к молибдениту.

Если бы костюм Железного человека был сделан из рения, он мог бы выдержать температуру в 2000 ° C без потери прочности. О том, что стало бы с самим Железным человеком внутри костюма после такого «фаер-шоу» мы умолчим.

Россия — третья страна в мире по природным запасам рения. Этот металл используется в нефтехимической промышленности, электронике и электротехнике, а также для создания двигателей самолетов и ракет.

4. Хром

По шкале Мооса, которая измеряет устойчивость химических элементов к царапинам, хром находится в пятерке лучших, уступая лишь бору, алмазу и вольфраму.

Хром ценится за высокую коррозионную стойкость и твердость. С ним легче обращаться, чем с металлами платиновой группы, к тому же он более распространен, поэтому хром является популярным элементом, используемым в сплавах, таких, как нержавеющая сталь.

А еще один из прочнейших металлов на Земле используется при создании диетических добавок. Конечно, вы будете принимать внутрь не чистый хром, а его пищевое соединение с другими веществами (например, пиколинат хрома).

3. Иридий

Как и его «собрат» осмий, иридий относится к металлам платиновой группы, и по внешнему виду напоминает платину. Он очень твердый и тугоплавкий. Чтобы расплавить иридий, вам придется развести костер температурой выше 2000 °C.

Иридий считается одним из самых тяжелых металлов на Земле, а также одним из самых устойчивых к коррозии элементов.

2. Осмий

Этот «крепкий орешек» в мире металлов относится к платиновой группе и обладает высокой плотностью. Фактически это самый плотный природный элемент на Земле (22,61 г/см3). По этой же причине осмий не плавится до 3033 ° C.

Когда он легирован другими металлами платиновой группы (такими как иридий, платина и палладий), он может использоваться во многих различных областях, где необходимы твердость и долговечность. Например, для создания емкостей для хранения ядерных отходов.

1. Вольфрам

Самый прочный металл, который только есть в природе. Этот редкий химический элемент также самый тугоплавкий из металлов (3422 ° C).

Впервые он был обнаружен в форме кислоты (триоксида вольфрама) в 1781 году шведским химиком Карлом Шееле. Дальнейшие исследования привели двух испанских ученых — Хуана Хосе и Фаусто д’Эльхуяра — к открытию кислоты из минерала вольфрамита, из которого они впоследствии изолировали вольфрам с помощью древесного угля.

Помимо широкого применения в лампах накаливания, способность вольфрама работать в условиях сильной жары делает его одним из наиболее привлекательных элементов для оружейной промышленности. Во время Второй мировой войны этот металл сыграл важную роль в инициировании экономических и политических отношений между европейскими странами.

Вольфрам также используется для изготовления твердых сплавов, а в аэрокосмической промышленности — для изготовления ракетных сопел.

Таблица предела прочности металлов

МеталлОбозначениеПредел прочности, МПа
СвинецPb18
ОловоSn20
КадмийCd62
АлюминийAl80
БериллийBe140
МагнийMg170
МедьCu220
КобальтCo240
ЖелезоFe250
НиобийNb340
НикельNi400
ТитанTi600
МолибденMo700
ЦирконийZr950
ВольфрамW1200

Сплавы против металлов

Сплавы представляют собой комбинации металлов, и основной причиной их создания является получение более прочного материала. Наиболее важным сплавом является сталь, которая представляет собой комбинацию железа и углерода.

Чем выше прочность сплава — тем лучше. И обычная сталь тут не является «чемпионом». Особенно перспективными представляются металлургам сплавы на основе ванадиевой стали: несколько компаний выпускают варианты с пределом прочности до 5205 МПа.

А самым прочным и твердым из биосовместимых материалов на данный момент является сплав титана с золотом β-Ti3Au.

jorik101 › Блог › Свойства и классификация бронзовых сплавов.

Для тех кто интересуется свойствами бронз разных марок выкладываю эту статейку. Материал для шатунных втулок я подбирал исходя из описанных ниже данных.

Классификация бронзовых сплавов
Бронзами называются сплавы на основе меди, в которых основными легирующими элемен-тами являются олово, алюминий, железо и другие элементы (кроме цинка, сплавы с которым относятся к латуням). Маркировка бронз состоит из сочетания «Бр», букв, обозначающих основ-ные легирующие элементы и цифр, указывающих на их содержание.
По химическому составу бронзы классифицируются по названию основного легирующего элемента. При этом бронзы условно делят на два класса: оловянные (с обязательным присут-ствием олова) и безоловянные.
По применению бронзы делят на деформируемые, технологические свойства которых допускают производство проката и поковок, и литейные, используемые для литья. В то же время многие бронзы, из которых производится прокат, используются и для литья.
Химический состав и марки бронзовых сплавов определены в следующих ГОСТах:
Литейные: оловянные в ГОСТ 613-79, безоловянные в ГОСТ 493-79.
Деформируемые: оловянные в ГОСТ 5017-2006, безоловянные в ГОСТ 18175-78
Многообразие бронз отражает приведенная ниже таблица. В ней представлены практически все деформируемые и часть литейных бронз. Бронзы, используемые исключительно как литейные, помечены «звездочкой». В дальнейшем будут рассматриваться преимущественно деформируемые бронзы. Структура бронзовых сплавов кратко рассмотрена в — Структура и свойства сплавов.

Модуль упругости Е разных марок меняется в широких пределах: от 10000 (БрОФ, БрОЦ) до 14000 (БрКН1-3, БрЦр). Модуль сдвига G меняется в пределах 3900-4500. Эти величины сильно зависят от состояния бронзы (литье, прокат, до и после облагораживания). Для нагартованных лент наблюдается анизотропия по отношению к направлению прокатки.
Обрабатываемость резанием практически всех бронз составляет 20% (по отношению к ЛС63-3). Исключение составляют оловянно-свинцовые бронзы БрОЦС с очень хорошей обраба-тываемостью ( 90% для БрОЦС5-5-5).
Ударная вязкость меняется в широких пределах, в основном она меньше, чем для меди (для сопоставимости результатов все значения приведены для литья в кокиль):

Сопротивление серебряной бронзы (медь легированная серебром до 0.25%) такое же как у чистой меди, но такой сплав имеет большую температуру рекристаллизации и малую ползучесть при высоких температурах.
Низкое удельное сопротивление имеют низколегированные бронзовые сплавы БрКд, БрМг, БрЦр, БрХ. Величина электропроводности имеет существенное значение для бронз, используемых для изготовления коллекторных полос, электродов сварочных машин, для пружинящих электрических контактов. Приведенные значения являются ориентировочными, т.к. на величину сопротивления оказывает влияние состояние материала. Особенно сильно оно может измениться под влиянием облагораживания (в сторону уменьшения, это касается БрХ, БрЦр, БрКН, БрБ2 и др.). Например электросопротивление БрБ2 до и после облагораживания составляют 0.1 и 0.07 мкОм*м.
Теплопроводность большинства бронз существенно ниже теплопроводности меди и ниже теплопроводности латуней (значения приведены в кал/cм*с*С):

Высокую теплопроводность имеют низколегированные бронзы. Облагораживание улучшает теплопроводность. Высокая теплопроводность особенно важна для обеспечения отвода тепла в узлах трения и в электродах сварочных машин. Низкая теплопроводность облегчает процесс сварки бронзовых деталей.

Механические свойства бронзового проката

Если из всего разнообразия латуней массово производится прокат только двух марок (ЛС59-1 и Л63), то для массового производства полуфабрикатов из бронзы используется значительно большее количество марок. Бронзовый прокат включает в себя круги, трубы, проволоку, ленты, полосы и плиты.
Бронзовые круги

Бронзовые круги выпускаются прессованными, холоднодноформированными и методом непрерывного литья. Способ производства и диапазон производимых диаметров определяется технологическими свойствами конкретной бронзы. В таблице указано соответствие между марками бронз, диаметром прутка и способом производства.

Общее представление об основных механических свойствах бронзовых кругов дает следующая гистограмма.

Непрерывнолитые круги.
Методом непрерывного литья массово производятся БрОЦС5-5-5, БрАЖ9-4, реже БрОФ10-1 и БрАЖМц10-3-1.5. В изделиях, полученных этим способом, отсутствуют дефекты, характерные для литья в кокиль или песчаную форму. Поэтому по своим свойствам непрерывнолитые полуфабрикаты существенно превосходят отливки в кокиль и близки к прессованным полуфабрикатам.
Круги из БрОЦС5-5-5 и БрОФ10-1 имеют относительно гладкую поверхность, нарушаемую неглубокими вмятинами от тянущего устройства. Круги этих марок производятся только непрерывнолитым способом.
Круги из БрАЖ и БрАЖМц, полученные методом непрерывного литья, могут иметь на поверхности опоясывающие трещины глубиной до 1 мм. По твердости, прочности и пластичности непрерывнолитые круги незначительно уступают прессованным, антифрикционные свойства у них практически одинаковы, а стоимость их существенно ниже. При необходимости качественные круги больших диаметров (свыше 100 мм) и короткой длины можно отливать методом центробежного литья.

Прессованные и холоднодеформированные круги.
Они производятся по ГОСТ 1628-78, а также ГОСТ 6511-60 (БрОЦ4-3), ГОСТ10025-78 (БрОФ6.5-0.15 и БрОФ7-0.2) и ГОСТ 15835-70 (БрБ2) и многочисленным ТУ.

Массово производятся и имеются в свободной продаже прессованные круги из БрАЖ9-4 диаметром 16-160 мм.
Доступны также круги из БрАЖМц10-3-1.5, БрАЖН10-4-4 и БрАЖНМц9-4-4-1, но они значительно дороже. Прессованные круги других марок выпускаются под заказ.

Холоднодеформированные (тянутые) круги выпускаются в разном состоянии поставки диаметром до 40 мм. На гистограмме представлены данные для прутков из БрОЦ4-3. БрКМц3-1, БрОФ7-0.2 (твердое состояние), БрАМц9-2 (полутвердое состояние) и прутков БрБ2 в состояниях «М» и «Т» Следует отметить, что холоднодеформированные круги производятся под заказ и являются большим дефицитом.

Бронзовые трубы и заготовки для втулок
Прессованные трубы общего назначения производятся из БрАЖМц10-3-1.5, БрАЖН10-4-4 (ГОСТ 1208-90). Трубы специального назначения выпускаются из других марок по различным ТУ. Методом непрерывного литья выпускаются трубные заготовки из БрОЦС5-5-5, БрАЖ9-4, БрАЖМц10-3-1.5. Механические свойства труб практически совпадают с таковыми для соответствующих кругов.
Заготовки для втулок отливаются в кокиль или методом центробежного литья. При этом чаще используются марки БрАЖ9-4, БрОЦС5-5-5, БрОФ10-1, БрОЦ10-2.

Особенности свойств различных бронзовых сплавов

Выбор бронзы для использования в конкретных целях не определяется только величинами ?в и НВ, которые отражают лишь часть механических свойств. Выбор той или иной марки производится с учетом всего комплекса физических, механических, технологических и антифрикционных свойств, коррозионной стойкости, поведения при высоких или низких температурах и т.д. Ниже в таблице сопоставлены свойства и марки бронзовых сплавов.

Бронзы очень широко используются в качестве антифрикционных материалов. К числу бронз, которые импользуются в качестве антифрикционных материалов относится большинство оловянных (кроме БрОЦ4-3) бронз, а из безоловянных — БрАМц, БрАЖ, БрАЖМц, БрАЖН. Эти бронзы применяются главным образом для изготовления 1) опор подшипников скольжения, 2) колес (венцов) червячных передач и 3) гаек в передачах «винт-гайка».

Анти-фрикционные свойства составляют отдельную группу свойств и не связаны напрямую с их механическими свойствами. Антифрикционные свойства определяются свойствами поверхностного слоя, тогда как механические свойства определяются объемными свойствами материала.
Это неочевидное утверждение можно проиллюстрировать на примере двух бронз — БрС30 и БрАЖ9-4 при их использовании в подшипниках скольжения. БрС30 существенно уступает бронзе БрАЖ9-4 по всем механическим показателям (прочность, твердость, относительное удлиение). Однако, именно она применяется в особо ответственных подшипниках, допускающих высокие скорости и высокие нагрузки ( в т.ч. ударные).

Поэтому при выборе бронзы для использования в узлах трения учитывают прежде всего антифрикционные, а затем — механические свойства. Для этих целей массово используются круги и полые заготовки БрАЖ9-4 и БрАЖМц10-3-1.5 БрОЦС5-5-5, БрОФ10-1. Для направляющих используются катаные полосы из БрАМц9-2 и плиты (литые и отфрезерованные) из БрАЖ9-4 и БрОЦС5-5-5.
Критерии выбора той или иной марки бронзы зависят от вида узла трения и условий его работы. Для наиболее распространенных случаев общие рекомендации могут быть следующими.

Подшипники скольжения.
При скоростях скольжения > 5-6 м/с предпочтительно применять БрОФ10-1. При скоростях 8-12 м/с применяется БрОФ10-1. При скоростях 4-10 м/с применяется БрОЦС5-5-5. При скоростях

Дисперсионное твердение изделий, изготовленных из термоупрочняемых бронз (БрБ2, БрХ, БрХЦр, БрКН) и сплавов (МНМц20-30) существенно повышают показатели прочности и твердости в сравнении с исходным материалом поставки. Наибольший эффект от облагораживания имеют изделия из бериллиевых бронз.

ПРИМЕНЕНИЕ БРОНЗОВЫХ СПЛАВОВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРУЖИН
Упругие свойства бронзовых сплавов

Для изготовления пружин используются материалы с высоким пределом упругости и минимальным уровнем неупругих явлений (упругий гистерезис, низкий уровень релаксации и др.).
Для изготовления пружин и пружинящих деталей используются ленты, прутки и проволока из БрКМц3-1, БрОФ6.5-0.15, БрОФ7-0.2, БрОЦ4-3, бериллиевых бронз. Высокая пластичность этих бронз даже в твердом состоянии позволяет использовать для навивки пружин не только проволоку, но и прутки диаметром до 10-15 мм.
В зависимости от вида пружины на её материал действуют нормальные (сжатие-растяжение) или касательные напряжения. Жесткость пружины определяется модулем упругости E или модулем сдвига G соответственно. Область допустимых нагрузок тем больше, чем больше соответствующий предел упругости (текучести), но при расчетах допустимые нагрузки и деформации рассчитывают по пределу прочности при растяжении с учетом расчетных коэффициентов.
В таблице представлены свойства лент из БрОФ, БрОЦ, БрКМц (в твердом состоянии) и БрБ2 (после дисперсионного твердения из состояния «Т»).

Для изготовления плоских пружин используется также лента из БрА7. Её параметры (ГОСТ 1048-79) практически совпадают с таковыми для бронзы БрКМц, но БрА7 отличается очень высоким пределом ползучести.
После изготовления пружин из облагораживаемых материалов (бериллиевые бронзы и сплав МНМц20—20) производится их дисперсионное твердение.
Технологический процесс изготовления винтовых цилиндрических пружин из материалов этой группы включает следующие основные операции: закалка, навивка заготовок, разрезка длинных заготовок на отдельные пружины, обработка торцов пружин, дисперсионное твердение. Процесс изготовления плоских пружин включает: резку материала на ленты требуемой ширины, закалку, штамповку пружин, дисперсионное твердение.
В результате такой термообработки повышается твердость, упругость, износостойкость и значительно повышается усталостная прочность материала пружин.


ПРИМЕНЕНИЕ БРОНЗОВЫХ СПЛАВОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОДОВ И ПРОВОДНИКОВ ТОКА
Электродные и проводящие сплавы

Среди многочисленных марок бронз выделяется группа сплавов с малым (0.3 – 1%) содержанием легирующих элементов. Они отличаются тем, что обладают практически такой же электро- и теплопроводностью, как и чистая медь, но при этом они имеют большую твердость, предел текучести, износостойкость, предел усталости, и сохраняют работоспособность до более высоких температур за счет повышенной (по сравнению с чистой медью) температуры начала рекристаллизации.
К таким сплавам относятся:
Кадмиевые бронзы (Cd: 0.9-1.2%) — прутки, ленты и коллекторные полосы.
Хромокадмиевые бронзы (Cd: 0.2-0.5%, Cr: 0.35-0.65%) — прутки
Магниевые бронзы (Мg: 0.3-0.8%) — коллекторные полосы и проволока.
Серебряные бронзы (Ag до 0.25%) – прутки, проволока, полосы.
Хромистые бронзы (Cr: 0.5 – 1.0) – прутки, плиты, полосы для коллекторных пластин, проволока.
Циркониевые (Zr: 0.2 – 0.7%) – коллекторные полосы, трубы, полосы
Хромисто-циркониевые бронзы – прутки, плиты

Эти бронзы имеют два основных применения.
1. Использование в производстве силовых подвижных контактов (контактные кольца, коллекторные пластины). Здесь в первую очередь важна высокая износостойкость, а также работоспособность при повышенных температурах.
2. Для изготовления электродов сварочных машин. Электродные сплавы должны иметь высокую температуру размягчения, высокую твердость и предел текучести в области рабочих температур (500 — 700 С).

На рисунке (Б) показано изменение твердости меди, кадмиевой и хромистой бронз с повышением температуры. Видно несомненное преимущество БрХ при высоких температурах. Ещё лучшие результаты имеют БрХЦр, БрБНТ и другие сплавы, но их применение ограничивается высокой ценой и доступностью.
На соседнем рисунке (А) видна принципиальная разница между облагораживаемой хромистой бронзой с одной стороны и обычной бронзой (БрКд) или медью с другой.

Отжиг холоднодеформированных прутков из меди или БрКд уменьшает твердость. При температурах выше температуры рекристаллизации разрушается текстура и металл разупрочняется. В то же время в БрХ при 400оС происходит дисперсионное твердение и его твердость после отжига, наоборот, возрастает. Если бы дисперсионное твердение не происходило, то твердость уменьшалась бы по пунктирной кривой (происходило бы разупрочнение). Это означает, что после изготовления электродов из сплавов типа БрХ, БрХЦр, они должны быть соответствующим образом термообработаны для улучшения их физико-механических свойств.

История добычи металлов. Бронза и железо. Базовая версия

отсюда
История украшений тесно переплетена с историей «приручения» металлов. В первую очередь в неолитической технологической революции сыграло роль появление металлических орудий труда и оружия — собствено, с тех пор люди и гибнут за металл. Однако ювелирное искусство было не менее важой частью развития культуры, а его история была тесно связана с историей религии. 5 тысяч лет назад не только Ближний Восток, но и Европа были уже достаточно плотно населены, а войны, миграции и торговля определяли наличие постоянных связей между различными георгафическими регионами. Попытаемся изложить краткую хронологию истории металлургии в базовой версии.

Освоение бронзы, сплава меди и олова, — двольно сложный процесс. Нужно было иметь два вида руды и уметь создавать температуру 1084’C для плавки меди (олово плавится при температуре 232’C). Древнейшие археологические находки из бронзы сделаны в Европе, на территории Сербии и Румынии, в Анатолии, на Кавказе и в Китае. Затем бронза появляется на территории Баварии, Испании и Италии.

Египетские бусины из метеоритного железа возрастом 5 тысяч лет

Самые первые бронзовые изделия делают из меди с добавлением мышьяка или из полиметаллических руд — в которых одноременно находятся и медь и олово. Собствено, месторождений меди было очень много — на Синае, в Анатолии, в горах Европы и Азии, в частности в Карпатах, на Кипре (название меди «cuprum» происходит от названия этого острова), в горах Китая. А вот месторождения олова встречаются редко. Поэтому олово становится одним из первых предметов торговли.

Китайцы закупают олово в Камбодже и Таиланде, первые разработки олова в Европе происходят в чешских Рудных горах, их добывают кельты на территории нынешнего британского Корнуолла и Девона и Бретани во Франции. Около Уль-Бруна (современная Турция) в 1982 году найден древний корабль со всем необходимым для бронзового литья — 10 тонн меди, тонна олова и 150 амфор смолы терпентинной фисташки для литейных форм. А вблизи острова Родос на дне Средиземного моря археологи обнаружили греческое судно с металлоломом, затонувшее более 3 тысяч лет назад.

Торговля ведется морскими и речными путями. Поэтому большое значение приобретают как технологии изготовления инструментов, так и судов, которыми особенно в этот период славится Египет и Междуречье. Знаменитым в древности экспортом становятся также египетские бусы из стекла — одного из первых искусственных материалов, наряду с бронзой. Египетские бусы находят в Шотландии, на Балтике и даже на Урале. Примерно в это же время хетты изобретают железо, хотя, возможно, впервые оно появляется в Таиланде. Хетты тщательно оберегают свои технологии, железо там ценится дороже золота и запрещено к вывозу из страны.

Затем в этой более-менее гармоничной системе происходит кризис, который в 12 веке до н.э. затронул средиземноморские цивилизации — Микены, Крит, Хеттское царство, Египет. Хатусса, столица хеттов, разрушена и государство прекращает свое существование. Население сокращается, материальная культура становится примитивной. Среди версий возможной катастрофы — развитие железной металлургии на Балканах и нашествие данайцев, ахейцев, этрусков. сардов, филистимлян и прочих «народов моря», вооруженных более совершенным оружием. Или катастрофический взыв вулкана Тера-Санторин, падение метеорита в Индийский океан или затопление Черного моря в результате таяния лендников — Потоп, одним словом. Еще версия — огромные миграции голодных людей с севера на юг, вызванные похолоданием. Каждые полторы тысячи лет Атлантический океан вызывает цилические периоды похолодания и потепления (цикл Бонда). Климат портится не только в Европе, но и в Африке и на Ближнем Востоке. В 1109 до н.э. году произошло мощное извержение вулкана Гекла. Эта катастрофа коснулась Средиземноморья, Индию и Китай она не затронула.

В результате медь и олово становятся дефицитными материалами, люди перешли на железо. Железо было известно много тысяч лет, в основном железно-никелевые метеориты и самородное железо. Первоначально его ковали, как и золото, поэтому первыми железными предметами были украшения, как например, бусы из железа в Египте. Из метеоритного железа был сделан кинжал Тутанхамона. Но это железо и инструменты 3 -2 тысячелетий до н.э. были слишком мягкими.

Египетские «космические» бусины из некрополя Герзеха (3200 г. до н.э) в Египте. Группа ученых из Университета колледжа Лондона в Катаре под руководством Тило Ререна доказала, что бусины сделаны из метеоритного железа, результаты были опубликованы в Journal of Archaeological Science. Чтобы не повредить бусины их сканировали при помощи потоков нейтронов и гамма-лучей, высокое содержание никеля, кобальта, фосфора и германия доказывало, что железо имело не рудное происхождение, а метеоритное. Кроме того, древние египтяне применяли для производства бусин не резьбу и сверление, а ковку и неоднократный обжиг. Железо превращали в пластинки толщиной 1-2 мм, сворачивали в цилиндрики длиной 1,5 — 1,7 см. В центре просверливали отверстие для нанизывания на нить. Такая технология требовала большого мастерства, поскольку метеоритное железо твердый, но при этом хрупкий материал. Бусины были частью ожерелья вместе с другими бусинами из золота и драгоценных камней. Хранятся в музе Университетского колледжа Лондона. Исследования показали, что древние люди могли обрабатывать железо задолго до начала производства его из руды. Фото бус отсюда. Подробнее здесь. PDF статьи здесь

Ситуация изменилась после открытия нового способа обработки железа — сыродутного (кричная металлургия). Железная руда смешивалась с древесным углем, в печь мехами накачивался воздух — температура не достигала 1539’C, при которой железо начинает плавиться, но достаточно высокой — 800-1000″С, чтобы железо начинало восстанавливаться из окислов. Полученая масса — крица, проковывалась, в результате удалялись шлаки и железо делалось прочнее + закалка в холодной воде. К VIII в до н.э. люди начали делать оружие из железа такого же качества, как и бронзовое. Произошло это, по-видимому, в Испании. После этого происходит переход от бронзового века к железному, а металлургический процесс в таком виде существовал до начала 19 века, когда появилась доменная металургия и горячее литье.

Читайте также о хеттском железе и украшениях здесь
Иточники: здесь и здесь

передача сгутв о ювелирном икусстве и металлах

uCrazy.ru

Навигация

МИНИ ЧАТ

Всем трям! Как оно?

А Погрем уже не первую ночь на сайт лазит. Здорово, старичелло!

Спасибо! И Вам всего хорошего!
Хорош веселиться, нужно работать!

Привет всем! Пусть у всех всё будет хорошо!

Доброе утро!

хера сее какого дядьку к нам занесло

Завтра ж на работу! Пора выполз ать из запоя, братцы

8 января 2020 11:25
HP

фи ацтой, денди рулит

7 января 2020 21:19
Михась

Слушай,Юджин,мне тут в голову пришла одна мысль.

Пойти чё ли в Мост Вантед погонять чё ли.
Не проящусь.

Ну че сразу алкаш?
Просто стоит без дела хороший вискарь..

У нас в ЯРЧЕ вискарь хороший по распродаже..
Вот и пью

7 января 2020 19:28
Михась

Алкаш,чё ещё скажешь.

Привет. Молодец!
А я вискарь херачу..

7 января 2020 19:26
Михась

Здорова Юджин,с Рождеством тебя!Я жив и даже трезв.

Чатлане, привет!
Кто как жив?
Все целы?

7 января 2020 19:07
Михась

7 января 2020 18:28

ЛУЧШЕЕ ЗА НЕДЕЛЮ

ОПРОС

СЕЙЧАС НА САЙТЕ

КАЛЕНДАРЬ

Сегодня день рождения

Когда настал железный век, часть I. Бронза не сдает позиции

При изготовлении орудий труда и оружия железо предпочтительнее бронзы. Это знает каждый современный человек. Так ему рассказали в школе. Также со школы большинство представляет, что переход с одной металлургической технологии на другую проходил скачкообразно. Нашли, научились, преобразовали мир. Хотя, конечно, в чистом виде этого никогда не наблюдалось. Долгое время вообще бронза и железо сосуществовали вместе и вполне успешно конкурировали. В конечном итоге, даже сегодня какие-то инструменты мы продолжаем изготавливать из медных сплавов. А что говорить про людей прошлого, у которых не было наших знаний и технологических умений. Они только нарабатывали базу знаний, которой мы сегодня пользуемся.

Тут важно понимать два момента. Железо считается одним из самых распространенных элементов в природе. И если уж нет под боком Магнитки, долины Рура, Шведских гор или еще какого-то серьезного месторождения руды, то всегда имеется болотная руда. А вот меди так просто не накопаешь. Ее месторождения точечные даже сегодня. Следовательно, она всегда дороже железа.

Для современного человека железо в обработке проще: нагрел, отковал, термически обработал. Бронзу каждый раз придется плавить. Но при получении все с точностью до наоборот. При использовании примитивной оснастки, которая имелась в распоряжении наших предков, с медью управляться выходило проще.

По табличным данным медь плавится при 1085 градусах Цельсия, а олово – и вовсе при 232. Многовато для простого костра, но вполне достижимо при использовании древесного угля и принудительного дутья. При этом необязательно даже наличие мехов – иные народы и сегодня в Африке управляются просто дуя по очереди через трубку в нижней части печи.

С железом сложнее. Для его плавки потребуется достичь уже 1539 градусов. И этот порог долгое время оставался недостижим для людских технологий. Правда, на древесном угле удавалось восстанавливать этот металл из окислов (то есть из руды), но на выходе получали пористую структуру с огромным количеством шлаков. Поэтому полученную крицу приходилось долго охаживать молотами потяжелее, чтобы сварить кузнечной сваркой металл и вышибить из него все ненужные примеси. Так что по итогу непосредственное получение железа из руды выходило даже дороже, чем добыча меди.

Железо получили и впервые надумали применять в Уре (это в Месопотамии) и в Египте, но там предпочитали брать метеоритное железо. Его можно сразу ковать, восстанавливать заранее не надо. Это IV тысячелетие до нашей эры. Во II тысячелетии хаты, почти сразу завоеванные хеттами, сообразили как получить кричное железо из руды. Все эти страсти кипели на территории современной Турции.

Минус первого железа был в крайне ужасном качестве. Часто бронзовое оружие имело даже большую прочность, да к тому же медные сплавы лучше сопротивляются коррозии. Так что неудивительно, что к новой технологии какое-то время не особо присматривались.

Бронзовые изделия ценились. Их часто использовали как аналог платежных средств. Известны клады в Европе, состоящие из заготовок бронзовых топоров. Примерно такие же находят на землях скифов, но там предпочитали наконечники стрел. Любопытно, что эти изделия даже не обрабатывали окончательно – они высоко котировались и так, сами по себе.

Но в какой-то момент весь этот цветной металл разом обесценился, и иной раз даже выбрасывался владельцами – видимо, потрясение оказалось слишком сильным. Тут-то археологи поняли, что ценности в мире резко поменялись – настал век железный. Уже без всяких оговорок.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector
ПнВтСрЧтПтСбВс
12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728293031