¿Qué es el bronce?
¿Qué es el Bronce y de qué está hecho?
El bronce es un tipo de aleación compuesta principalmente de cobre. Es una mezcla de cobre con otros elementos como estaño, aluminio, berilio, silicio, manganeso, cadmio, circonio, titanio, magnesio y hierro.
Todas las aleaciones de cobre, excepto el cobre puro y las series cobre-zinc (latón) y cobre-níquel (cobre blanco), pueden clasificarse como bronce.
La adición de otros elementos al cobre del bronce aumenta su resistencia y le confiere propiedades específicas. El bronce tiene una alta resistencia a la compresión y su alta elasticidad, resistencia al ablandamiento y resistencia a la corrosión y al desgaste lo convierten en un material útil para una variedad de aplicaciones. Aunque puede resultar difícil de procesar, estas propiedades han dado lugar a una amplia gama de usos para el bronce.
Tipos de bronce
¿Cuantos tipos de bronce hay?
El bronce se puede clasificar en varias categorías según sus elementos principales. Estos incluyen el bronce al estaño (incluido el bronce al estaño y al fósforo), bronce al aluminio, bronce al berilio, bronce al silicio, bronce al manganeso, bronce al cromo, bronce al cadmio, bronce al circonio, bronce al cromo circonio, bronce al titanio, bronce al magnesio y bronce al hierro, entre otros.
Bronce al estaño
El tipo de aleación a base de cobre que tiene el estaño como elemento principal se conoce como bronce al estaño. El bronce al estaño utilizado en el sector industrial suele contener entre un 3% y un 14% de estaño.
El bronce al estaño con menos del 5% de contenido de estaño es ideal para procesos de trabajo en frío. Por otro lado, el bronce al estaño con un contenido de estaño que oscila entre el 5% y el 7% es adecuado para el trabajo en caliente. Para aplicaciones de fundición, se prefiere el bronce al estaño con más del 10% de contenido de estaño.
El bronce al estaño se utiliza ampliamente en diversas industrias, incluidas la construcción naval, la química, la maquinaria y la instrumentación. Se utiliza principalmente para fabricar piezas resistentes al desgaste como cojinetes, casquillos de eje y componentes elásticos como resortes, así como piezas anticorrosión y antimagnéticas.
bronce de aluminio
El tipo de aleación a base de cobre que tiene el aluminio como elemento principal se conoce como bronce de aluminio. El bronce al aluminio tiene propiedades mecánicas superiores en comparación con el latón y el bronce al estaño.
En la práctica, el bronce de aluminio contiene entre un 5% y un 12% de aluminio, y un contenido de aluminio entre un 5% y un 7% proporciona la mejor plasticidad, lo que lo hace ideal para el trabajo en frío. Sin embargo, cuando el contenido de aluminio es superior al 7% al 8%, la resistencia de la aleación aumenta, pero su plasticidad disminuye significativamente. Por lo tanto, se utiliza principalmente en forma fundida o después de un trabajo en caliente.
En términos de resistencia al desgaste y a la corrosión, el bronce de aluminio supera al latón y al bronce de estaño en ácido atmosférico, agua de mar, ácido carbónico del agua de mar y la mayoría de los ácidos orgánicos.
El bronce de aluminio se puede utilizar para fabricar piezas de alta resistencia y resistentes al desgaste, como engranajes, manguitos de eje y engranajes helicoidales, así como elementos elásticos altamente resistentes a la corrosión.
Bronce berilio
El tipo de aleación de cobre que tiene el berilio como elemento principal se conoce como bronce al berilio. El contenido de berilio en el bronce de berilio suele oscilar entre el 1,7% y el 2,5%.
El bronce berilio se caracteriza por su alto límite elástico y límite de fatiga, excelente resistencia al desgaste y a la corrosión, buena conductividad y conductividad térmica, no magnetismo y ausencia de chispas al impactar.
Se utiliza principalmente para fabricar resortes críticos en instrumentos de precisión, engranajes de relojes, cojinetes y casquillos que funcionan a alta velocidad y alta presión, así como electrodos de soldadura, herramientas a prueba de explosiones, brújulas de navegación y otros componentes vitales.
bronce al silicio
El tipo de bronce que tiene el silicio como elemento principal se conoce como bronce al silicio. Además de silicio, el bronce al silicio utilizado en el sector industrial también contiene trazas de manganeso, níquel, zinc u otros elementos.
El silicio es una solución sólida unida a cobre, con una solubilidad máxima del 5,3% a 852°C, que disminuye a medida que disminuye la temperatura. Sin embargo, el efecto endurecedor del envejecimiento no es significativo y generalmente no se lleva a cabo ningún tratamiento térmico de fortalecimiento.
El contenido de silicio del bronce al silicio deformable oscila entre el 1% y el 4%. A medida que aumenta el contenido de silicio, puede aparecer una fase quebradiza, reduciendo la plasticidad de la aleación.
El bronce al silicio tiene un rango de temperatura de cristalización estrecho, buena fluidez y propiedades mecánicas más altas en comparación con el bronce al estaño. Puede utilizarse como sustituto del bronce al estaño en la industria de fabricación de maquinaria.
Bronce al manganeso
El bronce al manganeso es un tipo de aleación que tiene cobre como elemento base y manganeso como elemento principal de aleación. Los principales tipos de bronce al manganeso son el QMn1,5 (Cu-1,5Mn) y el QMn5 (Cu-5Mn), entre otros.
Bronce cromado
El bronce al cromo es un tipo de aleación de cobre que contiene entre un 0,4% y un 1,1% de cromo. El bronce al cromo se puede fortalecer mediante tratamientos de enfriamiento, envejecimiento o deformación en frío.
A la temperatura eutéctica de 1072°C, la solubilidad máxima del cromo en cobre es del 0,65%. A medida que disminuye la temperatura, la solubilidad sólida del cromo disminuye rápidamente y las partículas de cromo precipitan después de la solución sólida y los tratamientos de envejecimiento.
La adición de cromo mejora significativamente la temperatura de recristalización y la resistencia térmica de la aleación, pero disminuye ligeramente la conductividad del cobre. La conductividad de la varilla de bronce cromado tratada con solución es del 45% IACS, que aumenta al 80% IACS después del tratamiento de envejecimiento. La temperatura de reblandecimiento del bronce al cromo envejecido es de 400°C, el doble que la del cobre trabajado en frío.
Esta aleación se puede utilizar tanto en estado de fundición como de deformación. Cuando se agregan aluminio y magnesio como elementos de aleación de bronce al cromo, se forma una película de óxido densa y delgada en la superficie de la aleación de Cu-Cr que está firmemente unida al metal base, mejorando la resistencia a la oxidación a altas temperaturas y la resistencia al calor de la aleación. El contenido de aluminio y magnesio en la aleación generalmente no supera el 0,3%.
Bronce de cadmio
El bronce al cadmio es un tipo especial de bronce que tiene cadmio como principal elemento de aleación y, en ocasiones, se añade entre un 0,35% y un 0,65% de cromo. El cadmio y el cobre forman una solución sólida a altas temperaturas, pero la solubilidad sólida disminuye rápidamente a medida que disminuye la temperatura.
El bajo contenido de cadmio da como resultado un efecto de refuerzo débil sobre las partículas de la fase precipitada y, por lo tanto, la aleación no puede endurecerse mediante tratamiento térmico y sólo puede reforzarse mediante deformación en frío.
El bronce de cadmio tiene alta conductividad y conductividad térmica, buena resistencia al desgaste, rendimiento de reducción del desgaste y resistencia a la corrosión, así como un buen rendimiento de procesamiento. Se utiliza ampliamente en la fabricación de piezas conductoras, resistentes al calor y al desgaste para dispositivos eléctricos.
Es importante recalcar que la materia volátil del cadmio es tóxica y el material debe prepararse mediante métodos de fusión, prestando atención a las medidas de seguridad durante el proceso de fusión. El grado nacional de bronce al cadmio es QCd1. Está disponible en forma de placas, tiras, varillas y alambres.
Sus principales aplicaciones incluyen conmutadores de motores, elementos de conmutación, contactos de resorte, cavidades de guías de ondas, líneas de transmisión de alta resistencia, uniones y electrodos de soldadura por contacto, rodillos, entre otros.
Bronce Circonio
El bronce de circonio es un tipo especial de bronce que tiene circonio como principal elemento de aleación y, en ocasiones, se añade una pequeña cantidad de circonio para mejorar su resistencia. Los grados comunes de bronce de circonio son QZr0.2 y QZr0.4.
Tiene buena resistencia térmica y resistencia a la fluencia y mantiene buena plasticidad y conductividad a altas temperaturas. El bronce de circonio se produce mediante el método de fusión.
Se utiliza principalmente como piezas de soldadura por resistencia y materiales para electrodos de alta resistencia. El uso del bronce de circonio está cada vez más extendido en la industria siderúrgica debido a su alta conductividad, conductividad térmica y facilidad de procesamiento.
Bronce cromo circonio
El bronce de cromo y circonio es una aleación que tiene alta resistencia, dureza, conductividad eléctrica y conductividad térmica, así como buena resistencia al desgaste. Después del tratamiento de envejecimiento, su dureza, resistencia, conductividad eléctrica y conductividad térmica mejoran significativamente, lo que facilita la soldadura.
Se utiliza ampliamente en aplicaciones como conmutadores de motores, máquinas de soldadura por puntos, máquinas de soldadura por costura, electrodos para máquinas de soldadura a tope y otros componentes que requieren resistencia, dureza, conductividad y conductividad a altas temperaturas.
Como electrodo de chispa eléctrica, el bronce de cromo y circonio puede producir una superficie de espejo ideal con buen rendimiento vertical. Puede lograr efectos que son difíciles de lograr con cobre rojo puro, como el descamación, y es adecuado para materiales difíciles de mecanizar, como el acero de tungsteno.
Los grados de bronce al cromo-circonio incluyen C18150, C18200, C15000 y C15100.
Bronce Titanio
El bronce de titanio se refiere a una aleación de cobre que tiene titanio como principal elemento de aleación. Es un nuevo tipo de material elástico que tiene buena trabajabilidad, tanto en frío como en caliente. Mediante el tratamiento térmico, las propiedades del bronce titanio se pueden mejorar y fortalecer enormemente. Por ejemplo, su resistencia a la tracción se puede aumentar de 686 MPa a 1009 MPa.
El bronce titanio se utiliza en la fabricación de elementos elásticos de alta resistencia, alta elasticidad y alta resistencia al desgaste, interruptores eléctricos, elementos elásticos de relé, carcasas de membrana, diafragmas, engranajes, cojinetes, cojinetes y casquillos, entre otros. formas.
bronce de magnesio
El bronce al magnesio es un tipo de aleación de magnesio y cobre. El grado nacional de bronce al magnesio es QMg0.8. Es una aleación binaria de cobre y magnesio y se usa comúnmente como material conductor, como cables, y puede reemplazar al bronce cadmio en muchas aplicaciones.
El bronce de magnesio se suministra principalmente en forma de alambre y se utiliza principalmente para fabricar componentes conductores como antenas y cables de aviones.
bronce de hierro
El bronce ferroso es un tipo de bronce que tiene el hierro como elemento principal. Las aleaciones de cobre y hierro, también conocidas como hierro-bronce, están representadas en Estados Unidos por la aleación C19400.
Mediante tratamiento térmico, la precipitación del hierro en la aleación mejora su resistencia y resistencia al calor. La resistencia a la tracción en su estado endurecido puede alcanzar 415-485 MPa y su conductividad puede alcanzar el 60% IACS.
El bronce de hierro se usa ampliamente como material de estructura de conductores para circuitos integrados y está incluido en la norma ASTM B465-85 en los Estados Unidos. Esta norma también incluye las aleaciones C19200, C19500 y C19600, que tienen contenidos de hierro de 0,8% a 12%, 10% a 20% y 9% a 12%, respectivamente, y contenidos de fósforo de 0,01% a 0,04%, 0,01% a 0,35% y 0,25% a 0,35% respectivamente.
En China, el equivalente de la aleación C19400 es el bronce de hierro QFe2.5-0.1.
