Bronzo
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Il Bronzo è una lega rame-stagno, anche se spesso questo termine viene esteso anche a una serie di leghe a base di rame in cui lo stagno non è l'elemento aggiuntivo principale o addirittura non è presente.
Lo stagno aggiunto fino al 8-9% dà luogo a leghe con buone caratteristiche meccaniche e grande resistenza alla corrosione: queste leghe sono ancora lavorabili plasticamente e si possono laminare, estrudere, forgiare, stampare e trafilare. Aumentando ulteriormente il tenore di stagno, la durezza raggiunge livelli tali da consentire solo pezzi ottenuti per fusione, chiamati anche getti.
A livello industriale si arriva a produrre bronzi con tenori fino al 30% di stagno. Il diagramma di equilibrio rame-stagno è piuttosto complicato.
In genere i bronzi contengono sempre elementi aggiunti oltre allo stagno:
- Il fosforo disossida e aumenta la durezza; nei bronzi al fosforo vi è un tenore dello 0,4-0,8%.
- Il piombo viene aggiunto in tenori compresi tra l'1 al 5%. Esso rimane confinato ai bordi dei grani rendendo così più facile la lavorazione alle macchine utensili. Se invece il piombo raggiunge percentuali molto più elevate (dal 10 al 30%) la lega presenta un particolare comportamento alla frizione: per questo sono impiegate per i cuscinetti.
- Lo zinco viene usato come disossidante.
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[modifica] Storia
Venne usato estesamente durante l'età del Bronzo: durante questo periodo storico, cui diede perfino il nome, venne usato per costruire attrezzi, armi, corazze e strumenti più resistenti e leggeri di quelle in pietra o in rame; ai metalli componenti veniva aggiunto, perlopiù come impurità, anche arsenico, che contribuiva a rendere la lega ancora più dura.
Questo bronzo primitivo era anche più resistente delle prime armi di ferro, dal momento che il modo di forgiare ghisa e acciaio di buona qualità sarebbe stato scoperto solo millenni dopo. Nonostante tutto, l'età del bronzo cedette il passo all'età del Ferro, dal momento che le spedizioni di stagno attraverso il Mar Mediterraneo cessarono durante le grandi migrazioni di popolazioni che ebbero luogo nel periodo dal 1200 al 1100 a.C., rendendo estremamente difficile trovare la materia prima necessaria e causando un forte aumento dei prezzi di questo materiale. Il bronzo venne perciò usato solo per oggetti di particolare pregio, mentre per molti scopi il più debole ferro dolce era sufficientemente resistente da prenderne il posto. Per esempio, gli ufficiali dell'esercito romano avevano spade di bronzo, mentre i semplici fanti dovevano accontentarsi di spade di ferro.
Dall'inizio del XX secolo venne introdotto il silicio come principale legante del rame, ed oggi la maggior parte del bronzo per usi industriali ed artistici è in realtà una lega rame-silicio.
[modifica] Tecnologia
Le leghe a base di rame hanno punto di fusione più basso rispetto all'acciaio, e sono più facilmente prodotte a partire dai loro costituenti. Hanno una densità superiore in media del 10% a quella dell'acciaio (alcuni tipi di bronzo contenenti molto alluminio o silicio possono essere meno densi), ma tutti i vari tipi di bronzo sono comunque più morbidi e meno resistenti di esso. Sono però più elastici e più resistenti alla corrosione, soprattutto da acqua di mare, e resistono alla fatica meglio di quanto faccia l'acciaio: sono anche dei migliori conduttori di calore ed elettricità. Una lega a base di rame costa più dell'acciaio, ma meno di una equivalente lega a base di nichel.
[modifica] Usi del bronzo
I bronzi vengono usati per numerose applicazioni. Per le monete e le medaglie si usa un contenuto di stagno variabile tra il 3 e l'8 per cento: in questo range la resistenza all'usura e alla corrosione si accompagnano ad una discreta coniabilità.
Per la fabbricazione di ingranaggi ed organi di trasmissione si usano leghe con stagno dall'8 al 12%.
Cuscinetti e boccole, ruote ad ingranaggi sollecitati a forti pressioni necessitano di un tenore di stagno superiore al 14%, così come gli apparecchi idraulici per alte pressioni.
Le leghe con il 20% e più di stagno sono quelle che vengono utilizzate per parti sollecitate per attrito sotto forte pressione, come i cuscinetti. Anche le campane hanno un alto contenuto di stagno (19-22%). Sopra il 30% di stagno la lega diventa fragile e non ha interesse industriale.
Il bronzo è molto usato dagli scultori per le loro opere, perché molte leghe di bronzo hanno l'insolita e molto utile proprietà di espandersi lievemente poco prima di solidificare, riempiendo ogni minimo vuoto dello stampo che le contiene. Questo permette, nella scultura finita, di rendere perfettamente ogni minimo dettaglio del lavoro dell'artista.
Il bronzo ha inoltre un attrito molto basso con altri metalli, cosa che lo rese prezioso nella fabbricazione di palle di cannone, visto che quelle di ferro tendevano a grippare all'interno della canna. Oggi questa caratteristica lo rende utile in piccoli motori elettrici per cuscinetti a sfera, bronzine e spazzole.
Il bronzo è anche utilizzato per la produzione di alcuni strumenti musicali, come piatti per la batteria e orchestra e altri strumenti quali trombe e sax.
