Классическая бронза – это сплав меди и олова, вероятно, самый древний сплав, известный человеку.

Первая, удачная в отношении состава, бронза была получена эмпирически литейщиками древнего Египта, которым бронза стала известна на рубеже 2500-3000 лет до нашей эры. Они практически определили оптимальные составы для бронзовых изделий различного назначения. Процентное содержание меди и олова в египетской бронзе таково:

В технологическую эпоху этим составам было найдено серьезное обоснование. Холодной обработке давлением подлежит бронза с содержанием олова до 6%, горячей обработке давлением – до15%. Значит, египтяне нож могли упрочнять в холодную, кинжал ковали в горячую, наконечник стрелы получали литьем.
В настоящее время мы знаем, почему это так, а не иначе, потому что умеем определять механические свойства (рис.1). При 5-6% олова бронза наиболее пластична и имеет достаточно высокую прочность.

Рисунок 1. Механические свойства бронзы: 1 – предел прочности (в кг/мм2), 2 – относительное удлинение (в %).

Это понятно при анализе диаграммы состояния. Диаграмма состояния медь-олово достаточно сложна (рис.2). Она представляет собой комбинацию нескольких перитектических диаграмм. Поэтому в системе Cu-Sn существует довольно много различных фаз.
1. α-твердый раствор олова в меди;
2. Олово, поскольку растворимости меди в олове меньше 0,01%;
3. -твердый раствор на базе электронного соединения Cu₅Sn;
4. δ -- электронное соединение Cu₃₁Sn₈;
5.  - твердый раствор на базе химического соединения меди и олова. Кристаллическая структура его не установлена;
6. ε – электронное соединение Cu₃Sn;
7.  - химическое соединение CuSn.

Рисунок 2. Диаграмма состояния медь-олово

При 5-6 % олова бронза состоит из твердого раствора; он наиболее пластичен. При 15% олова есть не так много δ – эвтектоида, и бронзу можно обрабатывать давлением в горячую. Ну а если олова больше, то сплав становится слишком хрупким, и ковать его нельзя никак. Значит, изделие можно получить только литьем.

Самая простая литая бронза имеет фазовые составляющие: α-твердый раствор и эвтектоид α+ δ (Cu₃₁Sn₈). На рис. 3 показана структура бронзы с 14,87% Sn и структура эвтектоида.

а	б

Рисунок 3. Структура бронзы с 14,87% Sn (а), эвтектоид α+ δ (б)

Бронза БрОФ10-1 содержит 10% олова и 1% фосфора. Фосфор вводится в бронзу в количестве до 1% как раскислитель, чтобы не дать образоваться оксиду олова SnO, который охрупчивает сплав. Макроструктура литой бронзы БрОФ10-1 представлена на рис.4; видны макрозерна и дендриты внутри них.

Рисунок 4. Макроструктура бронзы при увеличении 100.

При небольшом увеличении (рис. 5, а-в) видны разнотравящиеся дендриты α-твердого раствора и (α+ δ) - эвтектоид. Все, что имеет цвет оранжевый, синий, желтый – это участки дендритов. Просто они травятся по-разному из-за дендритной ликвации; об этом явлении написано на этом сайте в разделе «О металлах и неметаллах». Сам эвтектоид выглядит белым или голубым; но есть и еще кое-что. На рис. 5 г стрелкой обозначено включение соединения Cu3P (фосфид меди), имеющее голубую окраску, которое формируется в данных сплавах при содержании фосфора более 0,2%. На рис.6 показано более крупное включение эвтектоида с включением фосфида меди. На рис. 7 показаны дендриты фосфида меди, лежащие сверху на включении эвтектоида. Резкость наведена на фосфид.

а	б
в	г

Рисунок 5. Структура бронзы

Рисунок 6. Фазы в бронзе БрОФ10-1.

Рисунок 7. «Скелетик» фосфида меди