Temperatura topnienia brązu – ile wynosi?

Ostatnia aktualizacja 13 marca 2023 przez Redakcja

Brąz to popularny stop miedzi z innymi metalami, taki jak cynk, cyna, nikiel i/lub aluminium. Jego stosowanie jest powszechne w przemyśle metalurgicznym, sztuce i architekturze. Temperatura topnienia brązu jest jednym z kluczowych parametrów, które decydują o jego właściwościach i zastosowaniach. W tym artykule przyjrzymy się bliżej temu, czym jest temperatura topnienia brązu, jakie czynniki na nią wpływają i jakie są sposoby jej mierzenia.

Czym jest temperatura topnienia brązu?

Temperatura topnienia brązu to punkt, w którym brąz zaczyna przechodzić ze stanu stałego w płynny. Brąz jest stopem miedzi i cyny, a jego temperatura topnienia zależy od procentowego udziału tych metali w stopie oraz innych czynników.

Właściwości brązu, takie jak wytrzymałość, odporność na korozję i plastyczność, są ściśle związane z jego punktem topnienia, co czyni go ważnym materiałem konstrukcyjnym w różnych dziedzinach, takich jak metalurgia, inżynieria mechaniczna czy sztuka.

Jaka jest temperatura topnienia brązu?

Temperatura topnienia brązu zależy od proporcji składników i może się różnić w zależności od konkretnego rodzaju brązu. Ogólnie jednak temperatura topnienia brązu wynosi około 900-1084°C.

Stop brązu	Temperatura topnienia
Brąz archeologiczny	ok. 900°C
Brąz żółty	880-1030°C
Brąz fosforowy	900-1000°C
Brąz mosiężny	850-1050°C
Brąz stopowy z cynkiem	875-1050°C
Brąz stopowy z ołowiem	960-990°C
Brąz stopowy z aluminium	890-1050°C

Warto jednak pamiętać, że dokładne temperatury topnienia mogą się różnić w zależności od składu chemicznego stopu oraz warunków, w jakich jest ogrzewany.

Czynniki wpływające na temperaturę topnienia brązu

Czynniki wpływające na temperaturę topnienia brązu są podobne do tych, które wpływają na temperaturę topnienia innych metali i stopów. Oto niektóre z czynników, które wpływają na temperaturę topnienia brązu:

1. Skład chemiczny: temperatura topnienia brązu zależy od składu chemicznego stopu. Im większa zawartość miedzi w stopie, tym wyższa jest temperatura topnienia.
2. Domieszki: domieszki innych pierwiastków mogą wpłynąć na temperaturę topnienia brązu. Na przykład dodatek cynku zmniejsza temperaturę topnienia brązu.
3. Czystość: czystszy brąz ma wyższą temperaturę topnienia.
4. Prędkość ogrzewania: szybsze ogrzewanie zwykle prowadzi do wyższej temperatury topnienia.
5. Ciśnienie: zmiana ciśnienia może wpłynąć na temperaturę topnienia brązu.
6. Proces produkcji: różne procesy produkcyjne mogą prowadzić do różnych temperatur topnienia.

Wszystkie te czynniki wpływają na temperaturę topnienia brązu, a ich wpływ zależy od konkretnego przypadku.

Jak zmierzyć temperaturę topnienia brązu?

Mierzenie temperatury topnienia brązu może być dokonane przy użyciu kilku różnych metod.

1. Metoda termoelektryczna – wykorzystuje parę termoelektryczną między metalowymi drutami wtopionymi w próbkę brązu i porównuje ją z parą termoelektryczną generowaną przez druty referencyjne, które są w kontakcie z lodem i wrzącą wodą.
2. Metoda pyrometryczna – stosowana w przypadku wysokich temperatur, wykorzystuje promieniowanie emitowane przez próbkę brązu w temperaturze topnienia i mierzy je przy użyciu specjalnego detektora promieniowania.
3. Metoda termicznej analizy różnicowej (DTA) – polega na pomiarze różnicy temperatur między próbką a próbką referencyjną podczas podgrzewania. Ta różnica temperatury jest zarejestrowana w funkcji temperatury i wskazuje na punkt topnienia.
4. Metoda termicznej analizy różnicowej skaningowej (SDTA) – to ulepszona wersja DTA, która mierzy zmiany ciepła swobodnego w próbce w zależności od temperatury, podczas gdy próbka i materiał referencyjny są podgrzewane.
5. Metoda kalorymetryczna – wykorzystuje zmiany ciepła swobodnego podczas topnienia, których wartość jest proporcjonalna do ilości ciepła wymaganego do rozpuszczenia próbki brązu.

Wszystkie te metody pozwalają na precyzyjny pomiar temperatury topnienia brązu.

Zastosowanie stopów brązu o wysokim punkcie topnienia

Stop brązu jest szeroko stosowany w przemyśle, ze względu na swoje właściwości, takie jak dobra przewodność cieplna i elektryczna, trwałość oraz łatwość obróbki. Jednak w przypadku zastosowań, w których wymagana jest wyższa odporność na wysokie temperatury, stosuje się stopy brązu o wysokim punkcie topnienia. Przykłady takich stopów to:

• Stop brązu z aluminium (Aluminium Bronze) – zawiera 5-11% aluminium i charakteryzuje się wysoką wytrzymałością mechaniczną i odpornością na korozję w środowiskach chemicznych, a także wysokim punktem topnienia (około 1000°C).
• Stop brązu z cynkiem (Muntz Metal) – zawiera około 60% miedzi i 40% cynku. Ma wiele zastosowań, takich jak elementy morskie, zawory, kolumny destylacyjne, a także części elektryczne. Stop ten charakteryzuje się wysoką odpornością na korozję, dobra wytrzymałością mechaniczną oraz wysokim punktem topnienia (około 900°C).
• Stop brązu z cynkiem i niklem (Nickel Silver) – zawiera około 60% miedzi, 20-30% cynku i 5-20% niklu. Ten stop charakteryzuje się doskonałymi właściwościami antykorozynymi, odpornością na zużycie i wytrzymałością, a także wysokim punktem topnienia (około 1100°C).
• Stop brązu z żelazem (Phosphor Bronze) – zawiera około 0,1-0,4% żelaza, 0,01-0,35% fosforu, 4-9% cynku i pozostałą część miedzi. Stop ten charakteryzuje się dobrymi właściwościami antykorozyjnymi wytrzymałością mechaniczną, a także wysokim punktem topnienia (około 1000°C).

Wysoka odporność na temperatury oraz inne właściwości tych stopów brązu sprawiają, że są one szeroko stosowane w przemyśle lotniczym, chemicznym, motoryzacyjnym, a także w produkcji sprzętu laboratoryjnego.