Bronz

Bronz je zliatina medi s cínom, ale okrem cínu sa pridáva aj zinok, olovo, železo, striebro, novšie aj mangán a iné (okrem zinku, kedy sa zliatina nazýva mosadz). Vo všeobecnom slova zmysle je to však zliatina medi a cínu.

Cínový bronz

Cínový bronz obsahuje najviac 20 % cínu, pričom súčet (Cu + Sn) má byť najmenej 99 %. Cínové bronzy používané technicky majú cínu menej.

Zliatiny obsahujúce až asi 16 % Sn sa skladajú pri 520 °C z tuhého roztoku α. Pod touto teplotou sa rozpustnosť cínu v medi zmenšuje, pod 500 °C však nenastávajú takmer žiadne zmeny. Vplyvom značného rozpätia medzi likvidom a solídom nastáva pri normálnom chladnutí značné odlučovanie v kryštáloch α, a vyrovnanie štruktúry difúzií sa dosiahne len dlhodobým žíhaním pri 550 °C až 750 °C. Zliatiny obsahujúce menej ako 10 % cínu (asi do 8 % cínu) je možné spracovať tvarovaním, zliatiny s desiatimi alebo viac percentami cínu sa spracovávajú liatím. Merná hmotnosť technicky použiteľných tvárnených cínových bronzov je asi 8,8 kg/dm3, pri bronzoch zliatinových asi 8,6 kg/dm3.

Elektrická vodivosť je malá, pretože cín ju značne znižuje. Pri bronzoch s 5 % cínu je asi 10 m/Ωmm2, pri bronzoch s 15 % Sn asi 5 m/Ωmm2. Odolnosť cínových bronzov proti korózii je dobrá, takmer ako pri medi. Cínové bronzy sa používajú v zlievárenstve a na výrobu klzných ložísk.

Tvárnený cínový bronz

Tvárnené cínové bronzy mávajú najčastejšie 6–9 % cínu. Pri výrobe bronzu dochádza často k oxidácii (okysličeniu), čo sa nepriaznivo prejavuje na ich vlastnostiach a je dobré nežiaduce kyslík odstrániť. Odkysličujú sa obvykle fosforom (bronz fosforový), najčastejšie fosforovou meďou P—Cu (42 3018 asi s 10 % P). Stačí prísada niekoľkých stotín percenta. Najlepšie vlastnosti má fosforový bronz, ktorý má po odkysličení čo najmenej fosforu. Len tam, kde sa požaduje čo najväčšia tvrdosť a odolnosť proti opotrebovaniu (pružiny, rúrky na ložiskové puzdrá a pod.), môže byť až asi 0,3 % fosforu. Plechy a pásy sa valcujú za tepla z dosiek, ktorých obsah fosforu smie byť najviac 0,15 %. Preto je vhodnejšie valcovanie za studena.

Hliníkový bronz

Hliníkový bronz obsahuje najčastejšie 5% Al. Hliník zväčšuje pevnosť a tvrdosť. Ak je hliníka asi do 9 %, rozpúšťa sa v medi a štruktúra zliatiny sa skladá iba z kryštálov α. Pri väčšom obsahu Al vznikajú aj krehké kryštály γ‘ (Cu9Al4) a zliatina je tvrdšia a krehkejšia. Na vlastnosti hliníkových bronzov so štruktúrou zloženou z kryštálov (α+γ‘) má značný vplyv rýchlosť chladnutia.

Tvárnená zliatina Cu—Al 5 má mernú hmotnosť asi 8,2 kg/dm3 a elektrickú vodivosť asi 7 m/mm2. Je veľmi odolná proti korózii, žiaru odoláva asi do 800 °C. Okrem podvojných zliatin sa používajú aj hliníkové bronzy s ďalšími prísadovými prvkami. Majú vysokú odolnosť proti kyselinám a lúhom, používajú sa preto v agresívnom prostredí. Vyrábajú sa z nich aj potrubia a kohúty pre prehriatu paru.

Mangánový bronz

Mangánové bronzy sa používajú hlavne ako materiály na meracie odpory. Manganinové odpory sa hodia preto na najpresnejšie meracie odpory (etalóny, kompenzačné merania a pod.) aj na meranie malých hodnôt napätia. Umelým starnutím sa odstráni vplyv tvarovania za studena a dosiahne sa ustálenie štruktúry. Umelé starnutie spočíva v ohreve na 400 °C po dobu 1 hodiny v neutrálnom ovzduší (v argóne alebo dusíku) za vyššieho tlaku. Týmto opatrením sa má obmedziť vyparovanie mangánu z povrchu drôtu, ktoré sa začína prejavovať už od 350 °C. Po pomalom vychladnutí sa drôt morí, aby sa odstránila povrchová vrstva ochudobnená o mangán, a potom sa drôt uloží na niekoľko mesiacov. Týmto novším spôsobom umelého starnutia sa získa ešte menšia hodnota teplotného činiteľa odporu ako pri staršom spôsobe umelého starnutia (ohrev na 140 °C po 24 hodín).

Niklový bronz

Ako odporové zliatiny na meracie odpory sa používajú aj bronzy niklové. Je to predovšetkým konštantán (Cu-Ni 45-Mn, podľa ČSN 42 3065). Merný elektrický odpor konštantánu sa v značnom teplotnom rozsahu mení veľmi nepatrne, a to tak, že ho spočiatku trochu ubúda. Teplotný súčiniteľ elektrického odporu medzi 0 a 100 °C je asi 5×10–5.

Najvyššia teplota pri použití konštantánu nemá presiahnuť 500 °C. Konštantán sa používa najmä na rôzne regulačné a menej náročné meracie odpory. Je tiež materiálom na termoelektrické články, pretože má proti medi veľkú termoelektrickú silu 40 V/°C. Pre túto vlastnosť však nemožno konštantánu použiť v prístrojoch na presné meranie veľmi malých elektrických napätí.

Olovený bronz

Olovené bronzy sú zliatiny medi s olovom, ktorého býva najviac asi 38 %. a príp. s ďalšími kovmi, hlavne s cínom; niekedy sa pridáva aj Ni, Zn alebo Mn, ktoré majú zlepšiť rovnomernosť štruktúry. Olovené bronzy slúžia hlavne ako kovy ložiskové. V tuhom stave je rozpustnosť olova v medi nepatrná a pre značný rozdiel merných hmotností oboch kovov môže nastať odmiešavanie olova. U ložiskových kovov sa požaduje, aby v pevnej základnej medenej hmote bolo olovo jemne rozptýlené. Z olovených bronzov sa buď odlievajú celé ložiskové panvice alebo sa nimi vylievajú panvice oceľové. Olovené bronzy s prísadou cínu a až 10% Pb sa hodia ako na vylievanie oporných oceľových panvíc, tak na odliatky celých panvíc, kým olovených bronzov bez cínu, s 20 až 40 % Pb, dá sa použiť len na vylievanie oporných oceľových panvíc. Vylievané panvice, obvykle tenkostenné, s veľmi tenkou výstelkou z oloveného bronzu. Sú lepšie ako plnostenné, pretože spájajú veľkú pevnosť oceľovej opornej panvice s dobrými klznými vlastnosťami oloveného bronzu a okrem toho sa usporia neželezné kovy. Panvice vyliate oloveným bronzom sa používajú pre veľmi namáhané ložiská, kde je merný tlak väčší ako 100 kp/cm2. Najvyššie prípustné merné tlaky sú 300 až 400 kp/cm2, niekedy aj viac, najväčšie obvodové rýchlosti do 10 m/s.

Červený bronz

Červené bronzy sú zliatiny medi, cínu, zinku a často tiež olova, ktoré zlepšuje obrobiteľnosť. Sú určené na výrobu odliatkov používaných tam, kde sa nehodí šedá liatina pre malú odolnosť proti korózii.

Beriliové bronzy

Typický materiál na výrobu nemagnetických nehrdzavejúcich pružín, neiskriacich nástrojov aj pri výrobe ložísk.

Výhoda – po rozpúšťacom žíhaní a ochladení vo vode sa dajú dobre tvarovať a tvarovo hotové vytvrdzovať. Rozpustnosť berýlia v medi je obmedzená, pri teplote 866 0C je 2,7% Be. Zmena rozpustnosti dovoľuje precipitačné vytvrdzovanie. Najväčší význam majú zliatiny s obsahom berýlia okolo 2%.