Бронза и медь, в чем разница?

На протяжении тысячелетий бронза и медь были полезными металлами еще до появления алюминия и стали. До сих пор оба металла находят широкое применение в современной обрабатывающей промышленности. Оба металла в промышленности называют красными металлами, и в результате своего древнего существования они послужили отправной точкой для других металлов в виде сплавов. Однако бронза - это сплав меди, и отличить ее от меди бывает непросто. В связи с этим в данной статье мы рассмотрим медь и бронзу, чтобы провести сравнение и отличить их друг от друга. В статье подробно рассматриваются физические, химические, а также механические свойства меди и бронзы.

Для начала давайте разберемся, что такое бронза и медь.

Как уже было сказано, цель этой статьи - провести сравнение между бронзой и медью по различным свойствам. Но прежде чем мы перейдем к сравнению бронзы и меди, давайте разберемся, что такое бронза и медь.

Что такое бронза?

В понимании обывателя бронза - это просто результат добавления олова к меди, хотя в ее состав входит не только олово. Бронза была обнаружена примерно в 3500 году до нашей эры, прежде чем был разработан точный химический метод. Сегодня бронзой называют сплав меди, который был определен на основе легирующих элементов и рабочих свойств.

Бронза как сплав меди состоит из других легирующих элементов, помимо меди и олова, включая марганец, свинец, цинк, никель, сурьму, кремний и другие. Такой элементный состав бронзы отвечает за ее улучшение, и в результате дизайнеры в отрасли теперь имеют огромное разнообразие марок бронзы на выбор. Как следствие, типичная бронза хрупкая и имеет красновато-коричневый/золотистый цвет с низким коэффициентом трения при контакте с другими металлами.

Что такое медь?

Медь известна как самородный металл, который иногда встречается в природе в свободном виде. Артефакты из этого самородного металла были впервые обнаружены в первобытных районах, таких как индейцы Тихоокеанского Северо-Запада, которые известны с древности, датируемой примерно 5000 годом до нашей эры. В те древние времена медь использовалась для изготовления оружия, инструментов, а также для декоративных целей.

Сегодня медь находит широкое применение благодаря своей мягкости, ковкости и пластичности, а также очень высокой электро- и теплопроводности. Ее используют в строительных конструкциях, как проводник тепла и электричества, а также в качестве составляющей для получения сплавов других металлов. К таким сплавам относятся бронза, латунь, мельхиор и многие другие. Свежеоткрытый кусок меди имеет красновато-коричневую окраску.

Давайте сравним 17 различий между бронзой и медью

Бронза и медь: Элементный состав

Бронзу и медь можно отличить, проведя сравнение по их элементному составу. Для сравнения, медь - это цветной переходный металл, существующий в чистом виде. В отличие от бронзы, это металл природного происхождения, и он непосредственно пригоден для обработки. Помимо естественного происхождения, она может входить в состав других металлов, таких как бронза, в качестве легирующего элемента.

С другой стороны, бронза, которая является сплавом меди, состоит из меди (Cu) и олова (Sn) в качестве основного элементарного состава. Кроме основного состава, в зависимости от формы сплава, она содержит и другие элементы, в том числе:

• Никель (Ni)
• Свинец (Pb)
• Алюминий
• Фосфор (P)
• Сурьма
• Кремний (Si)
• Кобальт
• Сера (S)
• Цинк
• Хром

Бронза против меди: Устойчивость к коррозии

Чтобы отличить бронзу от меди, можно провести сравнение по уровню их устойчивости к коррозии. Бронза - сплав меди, который при контакте с воздухом окисляется, образуя защитный слой, называемый пестрой патиной. Такая реактивность объясняется содержанием меди, в результате чего поверхность бронзы не подвергается коррозии. Это особенно актуально для среды с соленой водой, отсюда и причина ее применения в морских деталях и лодочной арматуре. Однако при контакте бронзы с хлорными соединениями содержание меди в ней со временем постепенно разрушается. Этот процесс известен как "бронзовая болезнь".

С другой стороны, медь также может подвергаться окислению, образуя пеструю патину, предотвращающую коррозию. Поскольку оба металла не содержат железа, считается, что они обладают превосходной коррозионной стойкостью. В итоге бронза, естественно, более устойчива к коррозии, чем медь.

Бронза против меди: Электропроводность

Электропроводность металла - это мера количества тока, создаваемого целевой поверхностью материала. В основном в обрабатывающей промышленности медь является стандартом, по которому оцениваются электротехнические материалы. Это означает, что показатель электропроводности этих материалов выражается в относительном измерении по отношению к меди. Медь считается проводящей 100%, в то время как другие показатели проводимости выражаются как IACS - International Annealed Copper Standard.

С другой стороны, бронза, как утверждается, 15% обладает такой же электропроводностью, как и медь. Бронза состоит в основном из меди, но обладает низкой электропроводностью, что можно объяснить присутствием других легирующих элементов.

Бронза против меди: Теплопроводность

Теплопроводность - еще один показатель, по которому можно различать медь и бронзу. Это показатель того, как медь и бронза могут быть использованы в тепловых приложениях. В процессе измерения их теплопроводности определяется количество энергии и скорость, с которой эта энергия может быть передана. Для сравнения, бронза - это сплав меди, в то время как медь находится в форме.

Теплопроводность сплавов увеличивается с ростом температуры, в то время как теплопроводность чистых металлов остается неизменной при повышении температуры. Наибольшей теплопроводностью обладает бронза (229 - 1440 BTU-in/hr-ft²-°F), наименьшей - медь (223 BTU-in/hr-ft²-°F).

Бронза против меди: Температура плавления

Очень важно учитывать температуру плавления материала для проекта. Это связано с тем, что при плавлении материал, используемый в качестве компонента машины, может выйти из строя. В этот момент материал не может выполнять свои функции, поскольку он переходит из твердой формы в жидкое состояние.

Кроме того, если речь идет о материалах для формования, очень важно учитывать температуру плавления таких материалов. Это связано с тем, что чем ниже температура, тем более пластичным будет материал. Медь имеет самую высокую температуру плавления по сравнению с бронзой. Медь плавится при температуре 1084 оС, в то время как температура плавления бронзы колеблется в пределах 315 - 1080 °C.

Бронза против меди: твердость

Твердостью материала называется его устойчивость к локальной пластической деформации, возникающей при вдавливании на плоскую поверхность с заданной силой. Твердость материала может быть измерена с помощью шкалы твердости Бринелля, которая является одним из распространенных методов определения твердости. По этой шкале медь набирает 35 баллов, что ниже по сравнению с бронзой, у которой этот показатель колеблется от 40 до 420. Этот результат свидетельствует о том, что бронза намного тверже меди. В результате она более хрупкая, что делает ее более склонной к разрушению по сравнению с медью.

Если к проекту предъявляются высокие требования по обрабатываемости, то медь - идеальный выбор. Однако если износостойкость и прочность превышают требования к работоспособности, то бронза предпочтительнее меди.

Бронза против меди: Вес

Сравнение веса также является решающим фактором при выборе бронзы или меди для проекта. В ситуации, когда легкий вес является важным требованием для успешной реализации проекта, бронза кажется идеальным выбором. Удельный вес бронзы измеряется с помощью воды - в качестве базового удельного веса принимается значение 1. Согласно метрическим данным, плотность бронзы колеблется в пределах 7400-8900 кг/куб. м, что делает ее самой легкой из всех пар. С другой стороны, медь имеет плотность 8930 кг/куб. м, что делает ее самой тяжелой.

Бронза против меди: Долговечность

Долговечность материала определяется хорошей возобновляемостью, ремонтопригодностью в сочетании с техническим обслуживанием. Каждый долговечный материал должен быть способен адаптироваться к технологическим, техническим и дизайнерским изменениям. В свете этого бронза - твердый и прочный металлический материал, который нелегко поддается деформации. Она обладает высокой коррозионной стойкостью благодаря своей способности противостоять воде. С другой стороны, медь отличается большой гибкостью по сравнению с бронзой. Поэтому можно сказать, что бронза является более прочной и долговечной альтернативой меди.

Бронза против меди: Обрабатываемость

Обрабатываемость - это сравнительный балл, присваиваемый металлическим материалам для определения того, как они реагируют на механическую нагрузку. Такая обработка может включать штамповку, точение, фрезерование и многое другое. При сравнении обрабатываемости бронзы и меди медь показала более высокую обрабатываемость. Это может быть связано с твердостью бронзы. Бронза твердая и прочная, ее нелегко сгибать по сравнению с гибкой медью.

Кроме того, сплавы меди довольно хорошо поддаются обработке. В любом случае, если при выборе бронзы или меди для проекта стоит задача механической обработки, то, несомненно, медь - идеальный выбор.

Бронза против меди: Формуемость

Формоустойчивость - это способность материала подвергаться пластической деформации без повреждения при формовании. В этом отношении считается, что медь обладает исключительной формуемостью, что проявляется в ее способности производить проволоку микронного размера с минимальными отжигами для размягчения. Однако некоторые виды бронзы поддаются формованию, включая фосфористую бронзу PB1, которая может быть получена холодным формованием с использованием методов штамповки.

Бронза против меди: Свариваемость

Бронза и медь свариваются в соответствующих областях, а также могут быть соединены вместе с помощью оборудования MIG и сварки кремнистой бронзы. Из всех марок бронзы, пригодных для сварки, неэтилированная бронза демонстрирует низкую свариваемость, так как она трескается в напряженном состоянии. Этого можно избежать, используя SMAW.

С другой стороны, бескислородная и раскисленная медь легче поддается сварке. Предпочтительными методами сварки являются MIG и TIG, в то время как MMA и оксиацетиленовая сварка могут использоваться для ремонта прочных медных деталей.

Бронза против меди: Предел текучести

Пределом текучести материала называется напряжение, при котором в нем возникает заданное количество необратимых деформаций. Для сравнения, бронза имеет более высокий предел текучести, чем медь. В подтверждение этого утверждения можно сказать, что самый высокий предел текучести у бронзы составляет 69,0 - 800 МПа (10000 - 116000 фунтов на квадратный дюйм), в то время как у меди - 33,3 МПа (4830 фунтов на квадратный дюйм).

Бронза против меди: Прочность на разрыв

В современной индустрии многие производители считают прочность материала одним из решающих факторов при выборе одного материала вместо другого. Данный случай не является исключением - отсюда и одна из причин для такого сравнения. Сравнив эти два материала, мы обнаружили, что в ситуации, когда требуется прочность, бронза - идеальный выбор. Прочность бронзы на разрыв варьируется от 350 МПа до 635 МПа, в то время как прочность меди составляет 210 МПа.

Бронза против меди: Прочность на сдвиг

Прочность металла на сдвиг - это свойство, характеризующее сопротивление металла нагрузке на сдвиг до разрушения детали при сдвиге. Разрушение при сдвиге или сдвиговое действие, отражаемое пределом прочности при сдвиге, обычно происходит параллельно направлению силы, действующей на плоскость. В сравнении, бронза демонстрирует самую высокую прочность на сдвиг в диапазоне от 35000 до 47000 фунтов на квадратный дюйм. С другой стороны, медь демонстрирует самую низкую прочность на сдвиг (25000 фунтов на квадратный дюйм).

Бронза против меди: Цвет

Определить цвет бронзы и меди бывает непросто. Оба металла имеют красновато-коричневый цвет, но их можно различить. Красновато-коричневый цвет бронзы характеризуется тусклым золотом, в то время как свежая медь имеет розовато-оранжевый оттенок.

Бронза против меди: Цена

Поскольку бронза и медь могут быть разных сортов, их цена может отличаться. Однако, несмотря на то, что цена бронзы и меди может различаться в зависимости от сорта, медь, как правило, является самой дорогой при сравнении одинаковых материалов. Снижение цены на бронзу может быть связано с уменьшением содержания меди в медном сплаве.

Бронза и медь: Применение

Бронза

Бронза - это медный сплав, который существует в самых разных формах. Он находит огромное количество применений. Бронза используется в таких областях, как музыкальные инструменты, электрические контакты, а также для изготовления корабельных гребных винтов и подводных подшипников. Некоторые специфические подшипники изготавливаются из бронзы благодаря ее превосходному сопротивлению трению, твердости и износостойкости. В результате они используются для изготовления пружин, втулок автомобильных трансмиссий, подшипников для небольших электродвигателей и многого другого.

Из бронзы изготавливают молотки, киянки, гаечные ключи и другие прочные инструменты, поскольку при ударе о твердую поверхность они не дают искр. Бронза широко используется для производства бронзовой шерсти для деревообработки. Еще одно распространенное применение бронзы - литье бронзовых скульптур. В Древней Греции они считались высшей формой скульптурного искусства. Бронза существует в различных сплавах, и их свойства описаны ниже:

863 - марганцевая бронза

Этот вид бронзы широко используется в промышленности благодаря своей высокой прочности и коррозионной стойкости. Марганцевая бронза 863 является идеальным вариантом для тяжелых условий эксплуатации благодаря своей прочности и долговечности. Она находит широкое применение в строительстве и сельскохозяйственном оборудовании. Она применяется в производстве следующих изделий:

• Бронза для зубчатых колес
• Мостовые штыри
• Gibs Cams
• Подшипники нагрузки
• Компоненты гидравлического цилиндра
• Навинчивающиеся гайки
• Большие штоковые клапаны

907 Оловянная бронза

Этот бронзовый сплав известен своей качественной коррозионной стойкостью и находит применение в морской воде. Оловянистая бронза 907 хорошо поддается механической обработке, но при этом отлично работает в условиях износа и усталости. Этот сорт бронзы применяется в производстве

• Бронза для зубчатых колес
• Подшипники
• Морская арматура
• Втулки
• Компоненты насоса
• Поршневые кольца

917 Оловянная бронза

Оловянистая бронза 917 известна своей несущей способностью при медленном и неравномерном движении. При использовании она требует достаточной смазки и обладает высокой коррозионной стойкостью. Оловянная бронза 917 находит применение в следующих областях:

• Поворотные столы для мостов
• Колеса в червячных передачах
• Подшипники с низкой скоростью вращения и высокой нагрузкой
• Шестеренки
• Подвижные компоненты моста

955 Алюминиевая бронза

Среди самых прочных цветных сплавов, доступных в промышленности, - алюминиевая бронза 955. Она обладает огромным количеством преимуществ для своих пользователей, таких как высокая твердость и удлинение, превосходный предел прочности на сжатие и текучесть, коррозионная стойкость к морской воде, высокая термостойкость и многое другое. Алюминиевая бронза 955 является одной из самых востребованных свариваемых и обрабатываемых бронз. Она находит применение в следующих областях:

• Авиационные двигатели (седла, направляющие клапанов)
• Втулки
• Мешалки
• Бронза для зубчатых колес
• Компоненты шасси
• Черви
• Маринование (корзины/крючки)

954 Алюминиевая бронза

Этот вид бронзового сплава является чрезвычайно прочным и обладает превосходной коррозионной стойкостью среди всех марок. Благодаря этому он широко известен и используется в обрабатывающей промышленности. Алюминиевая бронза 954 обладает повышенной свариваемостью, высоким пределом текучести и растяжения, температурной прочностью и многим другим. Алюминиевая бронза 954 находит применение в следующих областях:

• Прямозубые шестерни
• Подшипники
• Маринование (корзины/крючки)
• Червяки и червячные передачи (низкая скорость/высокая прочность)
• Втулки
• Компоненты клапанов

Медь

Медь чаще всего используется в чистом виде, но в ситуациях, когда важна большая твердость, ее превращают в бронзу или латунь. Уже более двух столетий медная краска используется на корпусах лодок для борьбы с растительными обрастаниями и моллюсками. Кроме того, медь используется, хотя и в небольших количествах, для пищевых добавок и фунгицидов в сельском хозяйстве. Ниже перечислены основные области применения меди на производстве:

Провод и кабель

Как уже говорилось во второй главе, в разделе "Электропроводность", медь всегда используется в качестве стандарта для измерения электропроводности других проводящих материалов. Она обладает проводимостью 100%, в то время как другие проводящие материалы измеряются относительно меди.

В результате медь остается наиболее предпочтительным электропроводником в этом пространстве. Ее можно найти там, где медь используется для электропроводки, хотя она менее предпочтительна для воздушной передачи электроэнергии. В основном медь используется для передачи, распределения, производства электроэнергии, телекоммуникаций и электрических схем, силовой трансформатор, и большое разнообразие электрооборудования.

Электроника и сопутствующие устройства

Медь используется вместо алюминия в печатных схемах и интегральных платах благодаря своей превосходной проводимости. Медь также используется в теплоотводах и теплообменниках, поскольку она обладает превосходным свойством рассеивать тепло. Может использоваться в электромагнитах, катодно-лучевых трубках, вакуумных трубках, магнетронах в микроволновых печах и многом другом.

Электродвигатели

Медь всегда была востребована благодаря своей эффективности в электродвигателях. Увеличилось использование меди при производстве катушек, используемых в электродвигателях. На все потребление электроэнергии двигателем и системой, приводимой в действие двигателем, приходится от 43% до 46%. Это означает, что медь широко используется в этом пространстве.

Архитектура

С момента открытия меди она нашла применение в окладах, сводах, дверях, крышах, желобах, водосточных трубах, дверях, крышах, куполах, шпилях и многом другом. Это объясняется тем, что медь - прочный, коррозионностойкий, устойчивый к атмосферным воздействиям архитектурный материал.

В наши дни медь получила дополнительные преимущества: она используется для внутренней и наружной облицовки стен, деформационных швов зданий, экранирования радиочастот и многого другого. В архитектурных проектах медь используется в декоративных изделиях для внутренних помещений, включая перила, светильники, столешницы, ванные комнаты и многое другое.

Антимикробный

Еще одно впечатляющее применение меди - противомикробное. Она может быть преобразована в сплавы, обладающие антимикробной активностью. Примером ряда организмов, которые он может предотвратить, является Escherichia Coli. Детали, изготовленные из этого медного сплава, в основном используются в секторе здравоохранения при производстве надкроватных столиков, оборудования для фитнес-клубов, унитазов, раковин, ручек для торговых карт и т.д. Это применение можно найти в таких странах, как Великобритания, Япония, США, Китай, Корея, Австралия, Бразилия и многих других.

Используется в качестве антибиозащитного покрытия

Медь применяется для предотвращения роста многих форм жизни, в отношении которых говорят, что она биостатична. Благодаря своей биостатической природе медь используется для облицовки частей судна для защиты от балянусов и мидий. Медь обладает впечатляющей антимикробной активностью, поэтому ее часто используют для изготовления сетчатых материалов для предотвращения биообрастания.

Средства инвестирования

В наши дни медь используется в качестве средства инвестирования в связи с ее растущим применением в производственной сфере. Некоторые инвесторы хранят медь в виде металлических кругляков и слитков, а другие вкладывают средства в ее использование для производства солнечных батарей, турбинных двигателей и других возобновляемых источников энергии.

Сводная таблица

Как отличить бронзу от меди?

Бронзу и медь можно отличить по соответствующему цвету. Хотя это может оказаться непростой задачей, ее можно быстро решить.

• Чтобы отличить бронзу от меди, сначала очистите эти два металла, потому что на их поверхности может образоваться зеленоватый налет.
• После очистки становятся видны оригинальные металлы. Обратите внимание, что при чистке следует использовать коммерческие средства для чистки меди и бронзы, чтобы быть в безопасности.
• Поместите оба металла под белый свет или солнечные лучи. Это связано с тем, что и бронза, и медь имеют красновато-коричневую окраску, но разные оттенки
• Определите два металла - если вы обнаружите красноватый цвет, который характеризуется тусклым золотым оттенком, то это бронза. Если же красновато-коричневый металл характеризуется розовато-оранжевым цветом, то это медь.

Бронза и медь: F.A.Q

Реферат: Бронза и медь, что лучше для вашего проекта?

Умение отличать бронзу от меди поможет сэкономить гигантские средства. Это связано с тем, что использование неправильного металла для проекта может привести к катастрофе. Однако выбор лучшего металла между медью и бронзой зависит от требований вашего проекта. Тем не менее, если вы не уверены в правильности выбора, обратитесь за советом к специалисту.

Спасибо, что дочитали до этого места, мы уверены, что вы узнали много нового. Следите за дополнительной информацией в нашем блоге.