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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.

Bronzo

Metalli costituenti	Lega
Rame
Rame + zinco	Ottone
Rame + stagno	Bronzo
Rame + stagno + fosforo	Bronzo al fosforo
Rame + stagno + zinco	Bronzo per cannoni
Rame + alluminio	Bronzo all’alluminio
Rame + nichel	Cupro-nichel
Rame + zinco + nichel	Argento al nichel
Rame + silicio	Bronzo al silicio
Rame + berillio	Bronzo al berillio
Metalli costituenti	Lega

Alla lega possono essere aggiunti altri elementi per ottenere determinate proprietà:

• il manganese e lo stagno aumentano la resistenza alla corrosione;
• il ferro aumenta il carico di rottura;
• l'alluminio aumenta la resistenza alla corrosione e all'abrasione;
• l'antimonio e l'arsenico inibiscono la dezincificazione ^[1].
• il nichel migliora le caratteristiche meccaniche e la resistenza alla corrosione;
• il silicio serve a disossidare.

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 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.

L’importanza storica delle leghe di rame risulta chiaramente dall’impulso che il bronzo, lega Cu-Sn, ha impresso alla civilizzazione nell’età del bronzo.

Probabilmente, senza l’intervento concorrenziale del ferro, al bronzo sarebbe poi succeduto l’ottone, lega Cu-Zn.
Le leghe di rame hanno due applicazioni principali:

1. come metalli resistenti alla corrosione;
2. come materiali adatti alla conduzione elettrica.

Nel primo i bronzi, ancora una volta, svolgono ed hanno svolto un ruolo importante soprattutto in ambiente marino; è invece recente lo sviluppo, per gli stessi scopi, delle leghe Cu-Ni.
Nel secondo caso è invece sempre preferibile il rame puro in quanto tutti i possibili leganti intervengono in senso negativo sulla conducibilità elettrica.
Le leghe di rame non presentano la possibilità degli acciai, per quanto riguarda l’introduzione di modifiche strutturali ottenibili con trattamenti termici.
L’unica eccezione è costituita dai bronzi al berillio(Cu + Be dal 2 al 6%) che presentano nel diagramma di stato un eutettoide ^[1] simile a quello del sistema Fe-C.
Le leghe di rame presentano quindi la possibilità di veder miglioratele loro caratteristiche meccaniche esclusivamente con un opportuno dosaggio degli leganti o con l’incrudimento ^[2].
Le leghe di rame si presentano in genere monofasiche, con un reticolo fcc proprio del rame.

Le leghe (parte chimica):

Analisi delle leghe

Dal punto di vista analitico le leghe vengono sottoposte a diversi tipi di prove atte a rilevarne le caratteristiche compositive, nonché la loro attitudine a determinate applicazioni.
Queste prove possono essere di tipo tecnologico, strutturistico e chimico.

Prove tecnologiche

Queste prove vengono condotte su provini metallici di forme e dimensioni standardizzate ed i risultati relativi vengono quantificati medianti apparecchi di registrazione automatici.
Si hanno così dei dati importantissimi che permettono di trarre conclusioni circa l’idoneità della lega per certe applicazioni.
Seguono alcune tra le più importanti prove.

Resistenza alla trazione

Il provino metallico, di forma cilindrica, viene sottoposto ad uno sforzo di trazione progressivamente crescente in direzione del suo asse. Contemporaneamente il registratore traccia la curva che esprime l’allungamento subito dal provino, in funzione dei carichi applicati.
L’esame di tale curva rivela l’esistenza di una prima fase in cui il provino ha un comportamento elastico, in base al quale viene calcolato il modulo di elasticità.
Segue un periodo in cui le deformazioni acquistano un carattere permanente, cui corrisponde il carico di snervamento; infine il provino si spezza e si può quindi calcolare il suo carico di rottura.

Resistenza alla compressione

Si sottopone il provino metallico ad un carico di compressione, progressivamente crescente, registrando le deformazioni subite in funzione del carico applicato, fino a rottura.

Resistenza alla flessione

Si sottopone il provino metallico ad un carico flettente sino a rottura, registrando, come al solito, le deformazioni subite in funzione del carico.

Resistenza all'urto

Questa prova viene eseguita in modi diversi: ad esempio si può colpire il provino con una mazza azionata automaticamente, in modo che la rottura avvenga con un unico colpo.
Il lavoro necessario per produrre la rottura viene letto sul quadrante dello strumento e prende il nome di resilienza. Essa misura, in un certo senso, la fragilità del provino.

Durezza

La durezza viene determinata mediante la misura delle deformazioni superficiali del provino, in seguito a sollecitazione prodotta da una punta di forma appropriata (a sfera, a piramide, a cono).

Prove strutturistiche

Queste prove mirano principalmente ad evidenziare i componenti strutturistici delle leghe, allo scopo di fornire un quadro più completo sulla costituzione della lega, che la sola analisi chimica non può dare.
Esse vengono effettuate mediante esame, micrografico, eseguito con microscopio ottico od anche elettronico, su provini opportunamente preparati. Si eseguono le seguenti operazioni fondamentali:

• Pulitura del campione
  Il provino da esaminare viene dapprima spianato su una faccia, la quale successivamente è sottoposta a sgrossamento con tele a smeriglio ed a pulitura con paste abrasive finissime.
  Molto efficace è anche la pulitura elettrolitica.
  In ogni caso si ottiene una superficie perfettamente speculare.
• Attacco chimico
  Ha lo scopo di evidenziare sulla superficie così preparata, le caratteristiche strutturali che sono l’oggetto di tali prove.
  L’azione del reattivo può essere di tipo diverso; ad esempio potrà sciogliere più velocemente certi costituenti rispetto ad altri, oppure potrà depositarsi selettivamente su alcuni di essi od ossidarne la superficie, conferendo loro certe colorazioni caratteristiche.
• Esame micrografico
  Viene eseguito mediante apposito microscopio che permette l’osservazione del campione e la contemporanea registrazione fotografica (microscopio metallografico).
  L’esame è fatto per riflessione, con ingrandimenti che variano tra poche decine di diametri, fino a oltre i mille.
  In alcuni casi potrà essere richiesta l’illuminazione a contrasto di fase o quella in luce polarizzata.
  I componenti strutturistici della lega si rivelano in questo modo con aspetto caratteristico, che ne permette l’identificazione.
• Prove chimiche
  Vengono incluse in questo gruppo tutte le prove eseguite indifferentemente con metodi chimici o fisici, aventi lo scopo comune di stabilire la composizione chimica della lega.
  Come è noto, queste prove si avvalgono di numerosi metodi di analisi tra cui quelli ottici in assorbimento ed in emissione, quelli polarografici e quelli chimici tradizionali.
  Questi ultimi sono caratterizzati da una buona precisione, ma presentano l’inconveniente di non essere sempre applicabili a bassissime concentrazioni e di richiedere talvolta un tempo considerevole.
• Metodi polarografici
  Si prestano particolarmente per la determinazione di tracce.
  Il tempo da essi richiesto è speso principalmente per la preparazione della soluzione da polarografare, che in qualche caso può risultare laboriosa.
• Metodi colorimetrici e spettrofotometrici
  Sono applicabili con ottimi risultati, sia nell’analisi di tracce che di macroquantità. La determinazione è in sé rapidissima, ma ciò che talvolta può richiedere molto tempo è la preparazione delle soluzioni in esame e di riferimento.
  I metodi suddetti comportano sempre l’attacco chimico del metallo, in quanto la misura viene poi effettuata in soluzione.
• Metodi spettrografici e quantometrici
  Si ha l’indiscutibile vantaggio di operare sul campione metallico tal quale senza particolare lavori di preparazione ( analisi non distruttiva); inoltre, nella versione a lettura diretta, la durata di un’analisi completa, di un numero a piacere di elementi, è al massimo di qualche minuto.
  Questo fatto, unitamente alla possibilità di esaminare elementi in qualsiasi concentrazione e con buona precisione , fa sì che i metodi e di emissione risultino tra i più congeniali per l’analisi dei metalli.
• Campionamento
  Ad eccezione delle determinazioni spettrografiche che vengono eseguite su campioni di lega in blocchetti, gli altri metodi di determinazione richiedono che il campione sia portato in soluzione.
  Si procede perciò all’attacco chimico che viene condotto sulla lega allo stato di suddivisione grossolana (trucioli, polvere, ecc.).
  Per le leghe molto fragili si può procedere ad una prima frantumazione, seguita da polverizzazione in apposito mortaio. Più spesso si usano trucioli metallici ottenuti con piallatrici, trapani, torni ed altre macchine.
  È importantissimo che l’utensile sia stato preventivamente sgrassato con etere e sia costruito con acciaio ad elevata durezza ad esempio Cr-W, o al Cr-W-Co. Le leghe molto dure, ma non sufficientemente fragili da essere polverizzate, dovranno preventivamente essere ricotte.
  È inoltre consigliabile far lavorare la macchina a velocità ridotta.
  Poiché il campione deve al solito rispecchiare la composizione media del prodotto in esame, si dovranno prelevare trucioli da punti diversi del pezzo. Raccogliendo i medesimi sia in superficie che in profondità.