Bronzi

Il Bronzo è una lega rame-altro metallo, dove il metallo aggiuntivo può essere l'alluminio, nichel, berillio e stagno, anche se spesso il termine bronzo viene inteso come la lega rame - stagno.

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.
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.

Tipo di bronzo

Composizione

Applicazioni

Bronzi per semilavorati

CuSn4
CuSn8P

Molle, interruttori, connettori, applicazioni chimiche.

CuSn4Pb4Zn4

Cuscinetti a manicotto, parti di valvole, ingranaggi

CuSn3Zn9

Applicazioni elettriche

Bronzi per getti

CuSn10
CuSn11

Ingranaggi, bronzine, cuscinetti

CuSn11Pb2

Cuscinetti, bronzine, giranti di pompe

CuSn12

Cuscinetti e bronzine

CuSn12Ni2

Ingranaggi

CuSn5Zn5Pb5

Valvole, raccordi, flange, pompe



Anche se la denominazione bronzo dovrebbe riferirsi solo alle leghe rame-stagno, per comodità si è soliti chiamare bronzi anche quelle leghe caratterizzate dalla presenza di un altro metallo, anche se lo stagno non c'è oppure è componente minoritario.

Pertanto si parla di bronzi al silicio, al manganese, all'alluminio (detti anche cuprallumini), al berillio, al piombo e così via, mentre i bronzi propriamente detti sono chiamati bronzi comuni.

Campi di impiego

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.