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Venne usato estesamente durante l'età del bronzo, per costruire attrezzi, armi, corazze e strumenti più resistenti e leggeri di quelli in pietra o in rame; ai metalli componenti veniva aggiunto, per lo più come impurità, anche arsenico, che contribuiva a rendere la lega ancora più dura. Un grande utilizzo del bronzo si ebbe nel 1800 a.C. in Sardegna, dove si colava e forgiava rame già dal 3000 a.C. Le fusioni restituiteci dalla ricerca archeologica consistono in oggetti votivi, navicelle nuragiche e statuette che rappresentano usi e costumi di tale periodo.
Questo bronzo primitivo era anche più resistente delle prime armi di ferro, per il fatto che il modo di forgiare l'acciaio di buona qualità sarebbe stato scoperto solo millenni dopo. Nonostante questo però, 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 avvenute 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.
Dall'inizio del XX secolo venne introdotto il silicio come principale legante del rame, e oggi la maggior parte del bronzo per usi industriali e artistici è in realtà una lega rame-silicio.
Descrizione
Composizione
Questa lega composta principalmente di rame (Cu), viene arricchita con stagno (Sn) fino all'8-9%, dando 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 i seguenti elementi:
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 e il 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.
Illustrazione di una fonderia per la produzione del bronzo.
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 meno duri e meno resistenti di esso. Sono però più elastici[senza fonte] e più resistenti alla corrosione, soprattutto da acqua di mare, e resistono alla fatica meglio di quanto faccia l'acciaio
Usi del bronzo
Immagine del profilo dell'imperatore romano Diocleziano da una moneta in 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: entro questi margini la resistenza all'usura e alla corrosione si accompagnano a una discreta coniabilità.
Per la fabbricazione di ingranaggi e organi di trasmissione si usano leghe con stagno dall'8 al 12%.
Cuscinetti e boccole, ruote a 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.
Campane cinesi biānzhōng in bronzo dai primi Stati Combattenti. Tomba del marchese Yĭ di ZēngUn'antica statuetta in bronzo esposta al museo del Louvre.
Nel Medioevo le vecchie tecniche antiche vennero riprese per la realizzazione di arredi sacri, campane e suppellettili sacre, oltre a grandi porte di impronta bizantina. Alla perfezione tecnica della fusione, durante il Rinascimento e il Manierismo si aggiunse la mirabile qualità artistica, che si distinse anche per le medaglie e i piccoli rilievi.
Durante il periodo Barocco abbondò l'ornamentazione di mobili e lampadari mentre nel successivo Rococò e fino a tutto l'Ottocento se ne è fatto largo uso, spesso utilizzando il bronzo dorato, per abbellire le porcellane.
Molto diffuso l'utilizzo del bronzo presso i musulmani, essendo proibito l'uso dei metalli nobili. Importante anche la produzione cinese e giapponese legata alla statuaria buddista, al vasellame e alle armi. Tipici dell'arte indiana i fornelli per pipe, oltre alle sculture sacre.
Il bronzo viene usato per la fabbricazione di piatti musicali. La percentuale di stagno utilizzata per questo utilizzo varia dall'8% al 20%. Nella storia dei piatti musicali la lega più utilizzata è quella al 20% di stagno. Tuttavia alcune aziende hanno introdotto sul mercato leghe diverse per adeguare lo strumento ai vari generi musicali. Ad esempio verso la fine degli anni 60 l'azienda svizzera Paiste ha commercializzato una linea di piatti con stagno all'8%, conferendone un suono in grado di "competere" maggiormente con gli strumenti "elettrici" (chitarre in particolare).
