BRONZO

BRONZO (VII, p. 928; XVI, p. 217; XX, p. 770; App. I, p. 321)

Classificazione dei bronzi. - Durante la seconda Guerra mondiale si sono sempre più affermati alcuni tipi di bronzi contenenti oltre lo stagno anche notevoli quantità di zinco (dal 2 all'8%) e talvolta di piombo fino al 3%. Questi bronzi speciali sono stati unificati anche in Italia. L'unificazione italiana dei varî bronzi allo stagno comuni e speciali prevede i seguenti tipi:

Bronzi comuni per getti. - Sono i bronzi classici: 1) per getti al 20% di stagno: per campane e per parti sollecitate ad attrito sotto forte pressione (cuscinetti per perni di base, specchi della saracinesca, ecc.); 2) per getti al 14% di stagno: per parti fortemente sollecitate all'usura (cuscinetti, ruote ad ingranaggi), parti soggette alle pressioni (anelli, stampi); 3) per getti al 10% di stagno: per macchine, armature, ingranaggi, apparecchi, ecc.

Bronzi allo stagno e zinco per getti. - Possono essere usati in luogo dei bronzi comuni allo stagno. Le norme UNI-1698-1700 contemplano i seguenti tipi (nell'ordine Cu, Sn, Zn, Pb): I, 81-7-8-4; II, 84-6-7-3; III, 86-8-6; IV, 88-10-4; V, 93-4-2-1. Per le caratteristiche meccaniche medie di questi bronzi e le applicazioni consigliate vedi tabella UNI già citata.

Bronzi speciali per getti. - Sotto questo nome possiamo comprendere quei bronzi ad alto tenore di piombo, contenenti talvolta nichel, che vengono per lo più usati per cuscinetti o per antifrizione. Le norme UNI 1698-1700 contemplano i seguenti tipi (nell'ordine Cu, Sn, Pb, Ni): I, 80-8-12; II, 86-10-4; III, 66-330-1; IV, 73-6-20-1; V, 76-8-15-1; VI, 84-7-8-1; VII, 80-10-7-3.

Per le caratteristiche meccaniche e le applicazioni dei singoli tipi rimandiamo alle tabelle delle norme UNI sopra ricordate.

Bronzi comuni per deformazione plastica. - Possono essere laminati e trafilati a freddo: sono usati generalmente per fili duri per molle e fili sottili ricotti per tele per cartiere, lastre e nastri per molle a spirale, ecc. Le norme UNI-2527 (tabella sperimentale) contemplano i seguenti tipi (nell'ordine Cu e Sn): I, 92-8; II, 93-7; III, 94-6; IV, 98-2; V, 99,8-0,2.

Bronzi speciali per deformazione plastica. - Sono per lo più usati per fili per molle e per conduttori elettrici a resistenza meccanica elevata. Le norme UNI-2527 (tabella sperimentale) contemplano i seguenti tipi:

Per le caratteristiche meccaniche e le applicazioni consigliate per i varî tipi di bronzi comuni e speciali per deformazione plastica rimandiamo alla tabella UNI-2527.

Proprietà fisiche. - La densità dei bronzi industriali varia a seconda del tenore di stagno da 8,82 a 8,9: in conseguenza di fenomeni di segregazione inversa si può scendere, nelle zone centrali di un getto, a valori più bassi (fino a 8,3). Il coefficiente di dilatazione termica per bronzi al 5÷10% di Sn fra 25 e 100° C varia da 17,1 a 17,6 × 10^-6 e fra 25 e 300° C da 17,8 a 19 × 10^-6. La conducibilità elettrica è fortemente influenzata dal tenore di Sn (vedi figura). La conducibilità termica per un bronzo al 10% di Sn varia fra 15 e 200° C da 0,099 a 0,131

Il ritiro lineare di solidificazione di un bronzo di composizione media è di circa 1,40÷1,60%.

Proprietà meccaniche. - I cristalli misti α (v. XX, p. 770, fig. 32), impartiscono alla lega plasticità e malleabilità e la rendono tanto meno fragile quanto più essi predominano: la soluzione δ impartisce invece durezza e resistenza all'usura. In conseguenza dei fenomeni di segregazione si possono avere, a seconda delle condizioni di raffreddamento dei getti, contenuti più o meno elevati di cristalli δ allo stato metastabile, e ciò spiega le dispersioni di valori delle caratteristiche meccaniche riscontrate talvolta allo stato greggio di colata. Nel bronzo da deformazione contenente in media 8% di stagno le caratteristiche meccaniche variano, a seconda del grado di deformazione o delle condizioni di ricottura, come segue:

Fusione e colata. - I bronzi allo stagno, lasciandosi fondere e colare con relativa facilità anche con mezzi primitivi, costituiscono anc0ra oggi la classica lega per getti. In questi ultimi tempi si è sempre più accentuata la tendenza ad usare in luogo di forni a nafta ed a coke forni elettrici ad induzione a frequenza di rete, che sono stati perfezionati e resi adatti anche per piccole fonderie artigiane.

Per la colata di pezzi a sezione anulare ed in parlicolare per cuscinetti si è delineata in questi ultimi anni la tendenza all'impiego di metodi di centrifugazione che nel frattempo hanno subito notevoli perfezionamenti.

Trattamenti termici. - Le caratteristiche meccaniche dei bronzi non subiscono particolari variazioni con trattamento termico di bonifica. In certi casi si rende necessario un trattamento termico di ricottura per omogeneizzare la struttura cristallina: accade infatti che la struttura dei bronzi greggi di fusione risulta frequentemente costituita da cristalli α a zone di concentrazione diversa, e che talvolta si separano dai liquidi arricchiti in stagno, dei cristalli primari β che si trasformano successivamente in cristalli δ anche quando il tenore di stagno della lega è inferiore al 13%: la ricottura di omogeneizzazione, mediante la quale si ottiene la struttura corrispondente all'equilibrio, si esegue riscaldando i getti a 500÷800° C per diverse ore (in certi casi e specie per le temperature più basse anche 48 ore). Nei bronzi laminati o trafilati a freddo (Sn 〈10%) si deve praticare una ricottura di addolcimento dopo ogni passaggio di deformazione: la temperatura di tale ricottura è di circa 550÷600° C e le modalità sono le stesse in uso per gli ottoni.

Lavorazioni meccaniche. - La lavorazione alle macchine utensili può essere condotta ad alte velocità di taglio specie per i tipi contenenti piombo. Solo i tipi a basso tenore di stagno (al disotto del 10%) si possono deformare plasticamente a freddo: la tendenza all'incrudimento è però molto forte ed il materiale deve esscre ricotto con maggior frequenza che non gli ottoni: il grado di deformazione praticamente ammissibile varia, a seconda dello spessore iniziale, dal 10 al 45%.

bronzi grafitati. - Un'applicazione della metallurgia delle polveri (v. in questa App.) che ha avuto un grande successo pratico è quella dei bronzi grafitati: vengono ottenuti da polveri di rame e stagno mescolate intimamente nelle dovute proporzioni con polvere di grafite (generalmente 88% di Cu, 10% di Sn, 2% di grafite) opportunamente compresse nella forma desiderata (generalmente anelli per bronzine, guarnizioni, ecc.) e sottoposte a trattamento finale di diffusione e di omogeneizzazione a circa 800° C. I cuscinetti di bronzo grafitato manifestano caratteristiche autolubrificanti in relazione alla tendenza che essi hanno ad assorbire l'olio lubrificante a causa della loro porosità ed a cederlo per effetto della pressione di esercizio.