Добро пожаловать!
логин *:
пароль *:
     Регистрация нового пользователя

История металлопроизводства Южного Зауралья в эпоху бронзы Страница - 10

Мышьяковые бронзы

Изделия из мышьяковой бронзы синташтинской культуры, явившиеся предметом настоящего исследования, содержат низкие концентрации мышьяка — преимущественно до 1,5-2 %. В связи с этим мы не считаем необходимым подробно излагать методику изучения мышьяковых бронз различной степени легированности и остановимся лишь на методике изучения низколегированных сплавов.

Медно-мышьяковые сплавы относятся к категории бронз, которые реально не применяются в промышленности, так как выделяемые при плавлении и отжигах окислы мышьяка имеют высокую степень токсичности. Подробные данные об интерпретации структур в современном металловедении отсутствуют. Так, известно, что мышьяк значительно нейтрализует вредоносное действие примесей висмута и кислорода, уменьшает окисляемость меди, препятствуя образованию хрупких окислов [Смирягин, 1956, с. 17]. Присутствие в металле даже небольшого количества мышьяка заметно повышает его твердость, а также уменьшает линейную усадку меди [Равич, Рындина, 1984, с. 115-116].

В связи со скудостью сведений о мышьяковых бронзах чрезвычайно важными с точки зрения методики исследования древних медно-мышьяковых сплавов представляются экспериментальные работы И. Г. Равич и Н. В. Рындиной по созданию эталонов мышьяковых бронз различного состава [Равич, Рындина, 1984, с. 114-124]. Как и оловянные, мышьяковые сплавы в литом состоянии имеют дендритное строение и находятся в однофазном состоянии при концентрации мышьяка до 3 %. При 3 % Аб появляется неравновесная эвтектика в виде включений а-твердого раствора на фоне голубого соединения Си3Аэ, с повышением содержания мышьяка в металле увеличивается площадь, занимаемая эвтектикой. Авторы отмечают, что дендритная ликвация в сплавах медь — мышьяк более стойкая, нежели в оловянных бронзах. Она сохраняется в микроструктуре и после значительных степеней обжатия, и после длительных отжигов.

Мышьяковые бронзы с содержанием Аэ до 4-5 % можно подвергать холодной ковке с приложением высоких степеней деформации (до 70-80 %), при этом металл не растрескивается. Твердость металла в результате холодной ковки повышается до 200 кг/мм2 [Там же, с. 119]. При холодной ковке в микроструктурах металла появляется полосы скольжения и деформации, при степенях деформации 60-80 % структура приобретает волокнистый характер. Низколегированные мышьяковые бронзы достаточно пластичны и в горячем состоянии, при этом трещинообра-зование не наблюдается. Горячая ковка приводит к появлению полиэдров и двойников с сохранением дендритной ликвации. Как показали эксперименты, гомогенизация структуры металла происходит лишь в процессе многочасовых отжигов — до 24 часов — при температуре не ниже 650 °С [Там же, с. 120]. Скорее всего именно по причине сложности процесса гомогенизации сплавов с содержанием мышьяка свыше 3 %, в которых образуются включения эвтектики, а также в связи с достаточно быстро образующимся наклепом в процессе ковки, редко изготовляли орудия из металла, концентрация мышьяка в котором превышала 5 %. К тому же в процессе термообработки происходило улетучивание мышьяка и его содержание в металле уменьшалось.

Критерии разграничения холодной ковки с промежуточными отжигами и горячей ковки в мышьяковых бронзах неясны, поскольку сопутствующие красно - и хладноломкие примеси обычно содержатся в сотых или тысячных долях процента и не могут являться надежными индикаторами определения температурных режимов. По этой причине оперировать понятиями «холодная ковка с отжигами» или же «горячая ковка» можно только с большой долей условности. В связи с этим считаем возможным фиксировать ковку с нагревами при температуре с интервалами от начала рекристаллизации при 350 °С до интервала собирательной кристаллизации в пределах 400-700 °С. При определении порогов ковки исходили из размеров зерна. По результатам экспериментальных исследований И. Г. Равич, наличие полностью сформированной мелкозернистой структуры с диаметром зерен в пределах 0,01-0,035 мм свидетельствует об использовании ковки с нагревами при температуре 400-500 °С, более крупный размер кристаллов — от 0,035 и до 0,15 мм — указывал на температуру 600-700 °С2.

В синташтинских мышьяковых бронзах довольно часто встречались изделия, металл которых содержал значительные примеси цинка и железа. В связи с этим считаем необходимым остановиться на характеристике металла с повышенным содержанием этих элементов.

Цинк растворяется в меди, образуя а-твердый раствор цинка в меди. Растворимость цинка в меди при комнатной температуре равна 39 %, она не изменяется практически до 454 °С. Литейные свойства сплавов медь — цинк характеризуются малой склонностью к ликвации, хорошей жидкотекучестью, склонностью к образованию концентрированной усадочной раковины. Латунь легко поддается пластической деформации, поэтому из нее изготавливают катаный полуфабрикат — листы, ленты и т. д. Имеющие цвет золота, а-латуни применяются в современной промышленности для изготовления ювелирных и декоративных изделий (эти сплавы именуют еще томпаком) [Гуляев, 1977, с. 606-608; Двойные и многокомпонентные системы..., 1979, с. 64-66]. Кроме обычных латуней известны специальные: так, для улучшения обрабатываемости вводят свинец (1-2 %; автоматная латунь), для повышения сопротивления коррозии в морской воде — олово (морская латунь) [Гуляев, 1977, с. 608]. Бинарные латуни, тройные и четырехкомпонентные сплавы, состоящие из меди, цинка, олова, свинца, в литом виде имеют типичную дендритную структуру, что обусловлено высокой растворимостью цинка в меди.

 
  • Публикация расположена в следующей рубрике:
  •  

     

    Другие материалы по теме. Литература. История Беларуси.