Bronz

Bronz je slitina mědi s cínem, ale kromě cínu se přidává i zinek, olovo, železo, stříbro, nověji i mangan aj.(kromě zinku, kdy se slitina nazývá mosaz). V obecném slova smyslu je to však slitina mědi a cínu.

Cínový bronz

Cínový bronz obsahuje nejvýše 20 % cínu, přičemž součet (Cu + Sn) má být nejméně 99 %. Cínové bronzy používané technicky mají cínu méně.

Slitiny obsahující až asi 16 % Sn se skládají při 520 °C z tuhého roztoku α. Pod touto teplotou se rozpustnost cínu v mědi zmenšuje, pod 500 °C však nenastávají téměř žádné změny. Vlivem značného rozpětí mezi likvidem a solidem nastává při normálním chladnutí značné odlučování v krystalech α, a vyrovnání struktury difuzí se dosáhne jen dlouhodobým žíháním při 550 °C až 750 °C. Slitiny obsahující méně než 10 % cínu (asi do 8 % cínu) lze zpracovat tvářením, slitiny s deseti nebo více procenty cínu se zpracovávají litím. Měrná hmotnost technicky použitelných tvářených cínových bronzů je asi 8,8 kg/dm3, u bronzů litých asi 8,6 kg/dm3.

Elektrická vodivost je malá, neboť cín ji značně snižuje. U bronzů s 5 % cínu je asi 10 m/Ωmm2, u bronzů s 15 % Sn asi 5 m/Ωmm2. Odolnost cínových bronzů proti korozi je dobrá, téměř jako u mědi. Cínové bronzy se používají ve slévárenství a na výrobu kluzných ložisek.

Tvářený cínový bronz

Tvářené cínové bronzy mívají nejčastěji 6–9 % cínu. Při výrobě bronzu dochází často k oxidaci (okysličení), což se nepříznivě projevuje na jejich vlastnostech a je dobré nežádoucí kyslík odstranit. Odkysličují se obvykle fosforem (bronz fosforový), nejčastěji fosforovou mědí P—Cu (42 3018 asi s 10 % P). Stačí přísada několika setin procenta. Nejlepší vlastnosti má fosforový bronz, který má po odkysličení co nejméně fosforu. Jen tam, kde se požaduje co největší tvrdost a odolnost proti opotřebení (pružiny, trubky na ložisková pouzdra apod. ), může být až asi 0,3 % fosforu. Plechy a pásy se válcují za tepla z desek, jejichž obsah fosforu smí být nejvýše 0,15 %. Proto je vhodnější válcování za studena.

Hliníkový bronz

Hliníkový bronz obsahuje nejčastěji 5 % Al. Hliník zvětšuje pevnost a tvrdost. Je-li hliníku asi do 9 %, rozpouští se v mědi a struktura slitiny se skládá pouze z krystalů α. Při větším obsahu Al vznikají také křehké krystaly γ‘ (Cu9Al4) a slitina je tvrdší a křehčí. Na vlastnosti hliníkových bronzů se strukturou složenou z krystalů (α+γ‘) má značný vliv rychlost chladnutí.

Tvářená slitina Cu—Al 5 má měrnou hmotnost asi 8,2 kg/dm3 a elektrickou vodivost asi 7 m/mm2. Je velmi odolná proti korozi, žáru odolává asi do 800 °C. Kromě podvojných slitin se používají i hliníkové bronzy s dalšími přísadovými prvky. Mají vysokou odolnost proti kyselinám a louhům, používají se proto v agresivním prostředí. Vyrábějí se z nich také potrubí a kohouty pro přehřátou páru.

Manganový bronz

Manganové bronzy se užívají hlavně jako materiály na měřicí odpory. Manganinové odpory se hodí proto na nejpřesnější měřicí odpory (etalony, kompenzační měření apod. ) i k měření malých hodnot napětí. Umělým stárnutím se odstraní vliv tváření za studena a do­sáhne se ustálení struktury. Umělé stárnutí spočívá v ohřevu na 400 °C po dobu 1 hodiny v neutrálním ovzduší (v argonu nebo dusíku) za vyššího tlaku. Tímto opatřením se má omezit vypařování manganu z povrchu drátu, které se začíná projevovat již od 350 °C. Po pomalém vychladnutí se drát moří, aby se odstranila povrchová vrstva ochuzená o mangan, a pak se drát uloží na několik měsíců. Tímto novějším způsobem umělého stárnutí se získá ještě menší hodnota teplotního činitele odporu než při starším způsobu umělého stárnutí (ohřev na 140 °C po 24 hodin).

Niklový bronz

Jako odporové slitiny na měřicí odpory se používají také bronzy niklové. Je to především konstantan (Cu—Ni 45—Mn, podle ČSN 42 3065). Měrný elektrický odpor konstantanu se ve značném teplotním rozsahu mění velmi nepatr­ně, a to tak, že ho zpočátku poněkud ubývá. Teplotní součinitel elektrického odporu mezi 0 a 100 °C je asi 5×10–5.

Nejvyšší teplota při použití konstantanu nemá přesáhnout 500 °C. Konstantan se používá zejména na různé regulační a méně náročné měřicí odpory. Je též materiálem na termoelektrické články, neboť má proti mědi velkou termoelektrickou sílu 40 V/°C. Pro tuto vlastnost však nelze konstantanu použít v přístrojích na přesné měření velmi malých elektrických napětí.

Olověný bronz

Olověné bronzy jsou slitiny mědi s olovem, jehož bývá nejvýše asi 38 %. a popř. s dalšími kovy, hlavně s cínem; někdy se přidává i Ni, Zn nebo Mn, které mají zlepšit stejnoměrnost struktury. Olověné bronzy slouží hlavně jako kovy ložiskové. V tuhém stavu je rozpustnost olova v mědi nepatrná a pro značný rozdíl měrných hmotností obou kovů může nastat odměšování olova. U ložiskových kovů se požaduje, aby v pevné základní měděné hmotě bylo olovo jemně rozptýleno. Z olověných bronzů se buď odlévají celé ložiskové pánve nebo se jimi vylévají pánve ocelové. Olověné bronzy s přísadou cínu a až 10 % Pb se hodí jak na vylévání opěrných ocelových pánví, tak na odlitky celých pánví, kdežto olověných bronzů bez cínu, s 20 až 40 % Pb, dá se použít jen na vylévání opěrných ocelových pánví. Vylévané pánve, obvykle tenkostěnné, s velmi tenkou výstelkou z olověného bronzu. Jsou lepší než plnostěnné, neboť spojují velkou pevnost ocelové opěrné pánve s dobrými kluznými vlastnostmi olověného bronzu a kromě toho se uspoří neželezné kovy. Pánve vylité olověným bronzem se používají pro velmi namáhaná ložiska, kde je měrný tlak větší než 100 kp/cm2. Nejvyšší přípustné měrné tlaky jsou 300 až 400 kp/cm2, někdy i více, největší obvodové rychlosti do 10 m/s.

Červený bronz

Červené bronzy jsou slitiny mědi, cínu, zinku a často též olova, které zlepšuje obrobitelnost. Jsou určeny na výrobu odlitků používaných tam, kde se nehodí šedá litina pro malou odolnost proti korozi.

Beriliové bronzi

Typický materiál pro výrobu nemagnetických korozivzdorných pružin,nejiskřících nástrojů i při výrobě ložisek.

Výhoda – po rozpouštěcim žíhání a ochlazení ve vodě se dají dobře tvarovat a tvarově hotové vytvrzovat. Rozpustnost berylia v mědi je omezená, při teplotě 866 0C je 2,7% Be. Změna rozpustnosti dovoluje precipitační vytvrzování. Největši význam mají slitiny s obsahem berylia kolem 2%.