سلام به وب من خوش آمدید دوستان و همراهان عزیز از اینکه مهمان این وب هستید بسیار سپاسگزارم منتظر نظرات سازنده ی شما دوستان هستم
آمار مطالب
کل مطالب : 1738 کل نظرات : 132
آمار کاربران افراد آنلاین : 15 تعداد اعضا : 808
کاربران آنلاین
آمار بازدید بازدید امروز : 4,643 باردید دیروز : 1,914 گوگل امروز : 3 گوگل دیروز : 1 بازدید هفته : 6,557 بازدید ماه : 14,002 بازدید سال : 266,574 بازدید کلی : 5,122,387 
| عنوان | پاسخ | بازدید | توسط |
«ناصرحجازی»هفت سال بعدازفوت،بدهکارمالیاتی شد |
1 | 1215 | piskesvat |
|
ریخته گری پیوسته شمش |
3 | 2709 | mehran99 |
مشخصات فیزیکی مس
مس دارای شبکه کریستالی FCC بوده و تغیرات آلوتروپیک در آن وجود ندارد. در درجه حرارت ۱۰۸۳ درجه سانتیگراد ذوب شده و دانستیته در حدود ۸/۹ گرم بر سانتی متر مکعب دارد. مس دارای پارامتر شبکه ۳/۶ و قطر اتمی ۲/۵۵ آنگسترم می باشد؛ همچنین دارای مشخصات ریخته گری به شرح زیر می باشد:
۱- نقطه ذوب بالا نسبت به آلیاژ های غیر آهنی
۲- سیالیت کم
۳- اکسیداسیون بالا
۴- آلیاژ مس دارای دامنه انجماد طولانی و انجماد خمیری می باشد؛ به خصوص در آلیاژ های برنج که این دامنه انجماد خیلی طولانی است.
مس خالص و مس کم آلیاژ
در میان مواد مهندسی، فقط مس است که دارای ترکیب خوبی از هدایت الکتریکی و حرارتی بالا و استحکام، انعطاف پذیری، ماشین پذیری خوب همراه با مقاومت به خوردگی، اکسیداسیون، خزش و خستگی می باشد. سهولت جوشکاری و اتصال‌دهی یکی دیگر از خواصی است که مورد توجه قرار میگیرد. مهمترین علت استفاده از مس خالص، هدایت الکتریکی بالای آن است. برای دستیابی به بیشترین هدایت الکتریکی و حرارتی، مس باید عاری از هر گونه ناخالصی باشد. در مواردی که نیاز به استحکام و سختی بالا باشد، مس خالص به واسطه نرمی ذاتی کاربرد ندارد. برای مصارفی که هدایت الکتریکی خوب، استحکام بالا و خواص دمای بالا احتیاج است، آلیاژهای حاوی کروم یا بریلیم استفاده می‌گردند. اضافه کردن این عناصر به مس خالص باعث کاهش هدایت الکتریکی آن می‌شود؛ لذا آلیاژ برای رسیدن به حالت بهینه استحکام و هدایت الکتریکی باید تحت عملیات حرارتی قرار بگیرد. اضافه کردن نقره به مس خالص دمای نرم شوندگی مس را بالا برده ضمن اینکه اثر کمی بر هدایت الکتریکی دارد. نقره همچنین خواص مکانیکی مس بویژه مقاومت خزشی آن را بهبود می‌دهد. آلیاژهای مس به خاطر چنین خصوصیاتی کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف دارند. امّا به دلیل قیمت افزایش مس و دستیابی به مواد مطلوب ارزانتر و با روش های ساخت بهتر، روند استفاده از آن نزولی شده است. حدود ۷۵ درصد مس استخراج شده در صنایع الکتریکی برای انتقال الکتریسیته و بقیه آن به دلیل هدایت حرارتی خوبی که دارند در تجهیزاتی که انتقال حرارت در آنها موردنظر است و در صنایع دستی و هنری به دلیل رنگ و شکل‌پذیری خوب به کار می‌روند. اگر چه استحکام تسلیم بعضی از آلیاژهای مس بالا است ولی استحکام آنها نوعاً کمتر از آلیاژهای آلومینیم و منیزیم است. در عوض مقاومت خستگی، خزشی و سایشی آلیاژهای مس از آلیاژهای آلومینیم و منیزیم بهتر است.
آلیاژهای مس معمولاً غیر مغناطیس هستند. مس خالص معمولاً برای ساخت سیم ها و کابل ها، کنتاکت های برق و هرگونه وسیله‌ای که برای انتقال برق به کار می‌رود مصرف می‌شود. مس خالص علاوه بر قابلیت جوشکاری خوب به آسانی لحیم نرم (آلیاژ قلع ـ سرب) و لحیم سخت (آلیاژ مس ـ روی) نیز می‌شود.
عملیات حرارتی مس وآلیاژهای مس می‌تواند شامل عملیات یکنواخت‌سازی، تنش‌زدایی، حل‌سازی، رسوب سختی، کوئنچ و تمپر کردن باشد. در ۶ ASM Metals Handbook درخصوص این عملیات ها توضیحات کاملی ارائه کرده است.
آلیاژهای مس با ۱ تا ۶ درصد سرب از نوع آلیاژهای قابل ماشینکاری هستند و در ساخت قطعاتی که نیاز به ماشینکاری زیادی دارند استفاده می‌شود.
آلیاژهای مس (Copper Alloys)
آلیاژهای پایه مس در گروه‌های آلیاژی مختلف طبقه بندی می‌شوند. عناصر آلیاژی مفید که به مقدار کم اضافه می‌شوند شامل: آلومینیم، آرسنیک، بریلیم، کادمیم، کروم، کبالت، آهن، سرب، منگنز، نیکل، نایوبیوم، اکسیژن، فسفر، سیلیسیم، نقره، گوگرد، تلوریم، قلع، روی و زیرکونیم می‌باشند که ضمن افزایش استحکام مس بر خواص الکتریکی و حرارتی مس تأثیر منفی چندانی نخواهند داشت. آلیاژسازی از مس این امکان را بوجود می‌آورد که چند ویژگی مثل هدایت الکتریکی و حرارتی، استحکام و … همزمان در کنار هم در یک آلیاژ وجود داشته باشند. مس قابلیت آلیاژسازی با بسیاری از عناصر را دارد. روی، قلع، نیکل و آلومینیم رایج ترین عناصر آلیاژی بوده و آلیاژهای زیر را تشکیل می‌دهند:
مس با قلع: برنز مس با قلع و فسفر: فسفر برنز مس با آلومینیم: برنز آلومینیم مس با روی: برنج مس با قلع و روی: برنج سرخ (قلع دار) مس با نیکل: مس – نیکل مس با نیکل و روی: ورشو (نقره آلمانی)
این آلیاژها برحسب سیستم های مجازی که جامعه توسعه مس (C.D.A) طراحی کرده است، طبقه بندی می‌شوند. در این سیستم ها اعدادی از C100 تا C799 مشخص کننده آلیاژهای کار پذیر و اعدادی از C800 تا C999 مشخص‌کننده آلیاژهای ریختگی می باشند. این دو طبقه اساسی به گروه ها و زیرگروه های مختلف تقسیم شده اند:
آلیاژهای کار پذیر |
|
| C1xx | مس ها*، و آلیاژهای با درصد زیاد مس** |
| C2xx | آلیاژهای مس- روی ( برنج ها ) |
| C3xx | آلیاژهای مس- روی- سرب ( برنج های سرب دار) |
| C4xx | آلیاژهای مس- روی- قلع ( برنج های قلع دار) |
| C5xx | آلیاژهای مس- قلع ( برنز های فسفر ) |
| C6xx | آلیاژهای مس- آلومینیوم ( برنز های آلومینیوم )، آلیاژهای مس- سیلیسیم ( برنز های سیلیسیم )و آلیاژهای مس- روی … |
| C7xx | مس- نیکل و آلیاژهای مس- نیکل- روی ( نقره نیکل ) |
آلیاژهای ریختگی |
|
| C8xx | مس های ریختگی، آلیاژهای ریختگی با درصد زیاد مس، انواع برنج های ریختگی،آلیاژهای ریختگی برنز- منگنز، و آلیاژهای ریختگی مس- روی- سیلیسیوم |
| C9xx | آلیاژهای ریختگی مس- قلع، آلیاژهای مس- قلع- سرب، آلیاژهای مس- قلع- نیکل،آلیاژهای مس- آلومینیوم- آهن، و آلیاژهای مس- نیکل- آهن و مس- نیکل- روی |
| * «مس ها» حداقل ۹۹/۳ درصد مس دارند.** آلیاژهای با درصد زیاد مس بین ۹۶ تا ۹۹/۳ درصد مس دارند و در گروه های دیگر آلیاژهای مس قرار نمی‌گیرند. | |
هر دسته از این آلیاژها نیز بر حسب شرایط ترکیبی و عناصر آلیاژی می توانند عملیات حرارتی پذیر یا عملیات حرارتی ناپذیر باشند.
انواع برنج های کارپذیر فقط حاوی مس و روی می باشند و عناصر دیگر در حد ناخالصی در آنها وجود دارد. برنج های آلیاژی علاوه بر مس و روی حاوی عناصر دیگری نظیر سیلیسیم، آهن، قلع، سرب و… نیز هستند و بیشتر از طریق ریخته گری شکل می گیرند.
آلیاژ مس-روی (برنج)
برنج ها آلیاژهای مس و روی می باشند که نسبت آن دو در آلیاژ تعیین کننده نوع برنج با توجه به مورد استفاده آن است. همچنین براساس تغییرات ترکیبی و رنگ ظاهری به برنج زرد، برنج قرمز، برنج سرب، برنج سیلیسیم، برنج قلع و برنج های نیکلی (ور شو) تقسیم می شوند. برخی از انواع برنج ها برنز هم نامیده می شوند هرچند برنز آلیاژی از مس و قلع می باشد. از این فلز به خاطر کاربردهای خاص و شکل و رنگ آن در جاهای مختلفی استفاده می کنند، مثلاً در دکوراسیون به خاطر رنگ تقریباً طلایی رنگش، در مهمات جنگی، در جاهایی که به اصطکاک کم نیاز باشد (مثل مغزی قفل ها)، و مخصوصاً بخاطر خاصیت آکوستیکی در سازهای موسیقی (مثل هورن).
برنج رنگی تقریباً زرد دارد که شبیه به رنگ طلا است. برنج در برابر کدر شدن و لکه دار شدن هم مقاومت دارد، یعنی دیرتر اکسایش می یابد. برنج از مدتها پیش حتی قبل از تاریخ شناخته شده بود؛ در آن زمان که انسان هنوز فلز روی را نمی شناخت با ذوب کردن مس همراه با کالامین (سنگ معدن فلز روی) برنج تولید می کرد. برنج معمولاً قابلیت چکش خواری بیشتری نسبت به مس و روی دارد و تقریباً دمای ذوب آن بین ۹۰۰ تا ۹۴۰ درجه سانتیگراد است. البته سختی و نرمی آن می تواند با تغییر نسبت مخلوط مس و روی تغیر کند.
مس داخل برنج (از طریق اثر اولیگودینامیک) خاصیت میکروب کشی به آن می دهد. به همین خاطر از برنج به عنوان دستگیره و دیگر فلزات رایج در بیمارستان ها استفاده می کنند. امروزه تقریباً ۹۰ درصد از فلزات برنج بازیافت می شوند، چون فلز برنج خاصیت مغناطیسی کمی دارد و به راحتی می توان آن را از فلزاتی که معمولاً با آنها مخلوط می شود جدا کرد. بدین ترتیب برنج جدا شده را دوباره بازیافت می کنند. چگالی متوسط برنج ۸/۴ گرم بر سانتیمتر مربع است.
خواص فیزیکی
حد حلالیت روی در مس برابر ۳۲/۵ درصد در درجه حرارت انجماد و حدود ۳۵ درصد در درجه حرارت محیط می باشد؛ از این رو فاز محلول جامد α مهمترین شبکه میکروسکوپی موجود در آلیاژ برنج است و همانطور که در دیاگرم مس – روی نشان داده شده است، اکثر آلیاژهای برنج دارای دامنه انجماد بسیار کم بوده و وجود فلزات دیگر در مس عملاً باعث پایین آمدن نقطه ذوب می شود. هر قدر دامنه انجمادکمتر باشد، سیالیت آلیاژ بهتر خواهد بود ولی این امر معمولاً با زیاد شدن حجم انقباض متمرکز همراه است.
برنج ها از نقطه نظر شبکه محلول های جامد مس و روی دارای خواص زیر می باشند:
الف- محلول جامد α: این شبکه در دمای پایین چکش خوار است ولی چکش خواری آن در دمای بالا منوط به نداشتن سرب در آلیاژ است (به دلیل تشکیل سرب مذاب در دمای بالا)
ب- محلول جامدβ: در این شبکه وجود سرب کمتر مزاحم است و شبکه خاصیت چکش خواری خود را در دمای بالا حفظ می کند.
ج- محلول جامدγ: این شبکه سخت و شکننده است و خواص عمومی شبکه γ را دارد.
اگر مقدار فلز روی از ۵۰ درصد کمتر باشد آلیاژ در ناحیه β بوده و برای به وجود آمدن شبکه γ باید مقدار فلز روی از ۵۰ تجاوز کند. به همین دلیل مقدار فلز روی در برنج ها همواره کمتر از ۴۷ درصد است ورنگ برنج به مقدار روی بستگی دارد.
برنج اگر تنها از محلول جامدα تشکیل شده باشد در این صورت خواص مکانیکی آن با افزایش فلزروی بالا می رود، سپس با افزایش بیش از حد روی دوباره کاهش می یابد. اگر برنج از شبکه α و β تشکیل شده باشد شکل پذیری آن کاهش می یابد در حالی که سختی بطور پیوسته زیاد می شود.
ترکیب شیمیایی و کاربردهای خاص آلیاژهای منتخب مس – روی (برنج) |
||
| نام و شماره | ترکیب اسمی | مشخصات ساخت و کاربردهای خاص |
| ۲۱۰ برنج طلایی ۹۵% | ۹۵٫۰Cu, 5.0 Zn | برنج های غیر آلیاژی: قابلیت کارسرد عالی، قابلیت کارگرم خوب برای پولک زنی، لوله کاری، کشش، سوراخ کردن، پانچ کردن، برش، پیچ دادن، ریخته گری تحت فشار، استامپ کردن کاربردها: مدل ها، لباس ضدگلوله، فیوز، چاشنی، پلاک، پایه جواهرسازی در آب طلا کاری |
| ۲۲۰ برنج تجاری ۹۰% | ۹۰٫۰Cu, 10.0 Zn | مشخصات ساخت مثل آلیاژ مس ۲۱۰ به اضافه کله زنی و جا زدن و پرس گرمکاربردها: برنز حک کاری شونده، کارهای شبکه، پرده سینما، پرده های محافظ، سخت افزار دریایی فشرده، میخ و پرچ |
| ۲۲۶ برنج جواهرسازی ۸۷% | ۸۷٫۵Cu, 12.5 Zn | مشخصات ساخت مثل آلیاژ مس ۲۱۰ به اضافه دنده سازی غلتکی و درپوشیکاربردها: گوشه ها، کانالها، زنجیر ها، زینت آلات لباس، …، پایه برای آبطلا کاری |
| ۲۳۰ برنج قرمز ۸۵% | ۸۵٫۰Cu, 15.0 Zn | کارپذیری سرد عالی، کارپذیری گرم خوبکاربردها: محافظ های باران، هادی ها، حفره های اتصال، بندها، خاموش کننده های آتش، مبرد ها و لوله های مبدل حرارت، میله های پلمب، بدنه رادیاتور |
| ۲۴۰ برنج کم عیار ۸۰% | ۸۰٫۰Cu, 30.0 Zn | کارپذیری سرد عالی، مشخصات ساخت مثل مس ۲۳۰ کاربردها: ظروف باتری، دم آهنگری و آلات موسیقی، عقربه ساعت، خطوط پمپ، لوله های خم شدنی |
| ۲۶۰ برنج فشنگ ۷۰% | ۷۰٫۰Cu, 30.0 Zn | کارپذیری سرد عالی، مشخصات ساخت مثل آلیاژ مس ۲۳۰ بجز برای سکه زنیکاربردها: بدنه رادیاتور، و مخازن چراغ قوه، ته لامپ، چفت و بست، گیره ها، لوله و مفصل، مهمات، وسایل پلمب کردن، پین ها و پرچ ها |
| ۲۷۰ یا ۲۶۸برنج زرد | ۶۵٫۰Cu, 35.0 Zn | کارپذیری سرد عالی، مشخصات ساخت مثل آلیاژ مس ۲۳۰ کاربردها: مثل آلیاژ مس ۲۶۰ جز اینکه در مورد مهمات به کار نمی رود |
| ۲۸۰ برنج زرد | ۶۰٫۰Cu, 40.0 Zn | کارپذیری گرم و آهنگری عالی برای پولک زنی، شکل دادن و خم شدن، آهنگری گرم و پرس، کله زنی و جا زدن گرمکاربردها: معماری، و مهره های بزرگ، میله لحیم کاری، صفحات مبرد، لوله های مبدل حرارت، آهنگری گرم |
| ۴۴۳، ۴۴۴، ۴۴۵ | ۷۱٫۰Cu, 28.0 Zn, 1.0 Sn | کار سردپذیری عالی برای شکل دادن و خم شدنکاربردها: مبرد، لوله های مبدل حرارت صفحات مبرد، لوله های تقطیر، حلقه و بست |
| ۶۶۷ برنج منگنز | ۷۰٫۰Cu, 28.8 Zn, 1.2 Mn | کارپذیری سرد عالی، ساخته شده با استفاده از پولک زنی، خم شدن، شکل دادن، استامپکاربردها: محصولات برنج، جوشکاری نقطه ای، جوشکاری لب به لب و جوشکاری درزی |
| ۴۶۴ تا ۴۶۷ برنج دریایی | ۶۰٫۰Cu, 39.25 Zn, 0.75 Sn | کارپذیری، آهنگری گرم عالی، ساخته شده با استفاده از پولک زنی، آهنگری گرم، پرس، کله زنی و جازدنکاربردها: بست قورباغه ای هواپیما، گلوله ها، پیچ، سخت افزار دریایی، محورها، پرچ، سوپاپ بخار، صفحات مبرد، میله های جوشکاری |
| ۶۷۴ | ۵۸٫۵Cu, 36.5 Zn, 1.2 Al, 2.8 Mn, 1.0 Sn | قابلیت شکل پذیری گرم عالی، ساخته شده با روش آهنگری گرم و پرس، ماشینکاریکاربردها: بوش ها، دنده ها، میله های اتصال، محورها، صفحات سایشی |
| ۶۷۵ برنج منگنز، A | ۵۸٫۵Cu, 1.4 Fe, 39.0 Zn, 1.0 Sn, 0.1 Mn | قابلیت کارگرم عالی، ساخته شده با روش آهنگری گرم و پرس، کله زنی و جا زدن گرم کاربردها: دیسک ها، محور های پمپ، محور ها، گلوله ها، دسته و بدنه شیرها |
| ۶۸۷ برنج آلومینیم دارای آرسنیک | ۷۷٫۵Cu, 20.5 Zn, 2.0 Al, 1.0 As | قابلیت کارسرد عالی برای شکل دادن و خم شدنکابردها: مبرد، لوله های مبدل گرما و بخار، صفحات مبرد، لوله های تقطیر |
| ۶۸۸ | ۷۳٫۵Cu, 22.7 Zn, 3.4 Al, 0.40 Co | قابلیت شکل پذیری سرد و گرم عالی، ساخته شده با استفاده از پولک زنی، کشش، شکل دادن و خم شدن، برش و استامپ کردنکاربردها: سوئیچ ها، اتصالات، رله های قسمت های کشیده شده. |
| ۶۹۴ برنج قرمز سیلیسیومی | ۸۱٫۵Cu, 14.5 Zn, 4.0 Si | قابلیت شکل پذیری گرم عالی برای ساخت با روش آهنگری، عملیات ماشین پیچ.کاربردها: دسته شیر ها وقتی که مقاومت به خوردگی و استحکام بالا بحرانی می باشد.. |
کاربرد این آلیاژ در پزشکی
آلیاژ برنج یکی از آلیاژهای مورد تأیید طب سنتی است که بیشتر به شکل قاشق، سماور، کتری و قوری از دیرباز مورد استفاده قرار می گرفته است.
فلز روی به زینک(Zinc) مشهور است که در طب امروزه به عنوان یکی از نیازهای بدن مورد توجه قرار گرفته است و کمبود آن را عامل بیماریهای پوستی و گوارشی می دانند و قرصهای مکمل همچون قرص زینک برای بیماران تجویز می گردد که همچون دیگر قرصهای شیمیایی دارای عوارض می باشند. در طب سنتی برای جذب فلز روی و رفع نیاز بدن با استفاده از آلیاژ برنج که به غیر از فلز روی حاوی فلز مس (که آن هم برای بدن بسیار مفید و لازم می باشد)، سماور، کتری، قوری، قاشق و ظروف آشپزخانه تهیه می کردند تا با استفاده از آنها، نیاز بدن به این فلز مهم برطرف گردد و از عوارض کمبود آن در بدن پیشگیری گردد.
چند توصیه در مورد استفاده از ظروف و قاشق های برنجی
– برای استفاده اولیه از قاشق و ظروف برنجی قدیمی که خریداری نموده اید (نه ظروف نو)، آن ها را با سرکه و نمک و سیم ظرف شویی خشن خیلی خوب بشویید، به صورتی که هرگونه پلیسه و سیاهی و لک از بین برود.
– حتی الامکان پس از صرف غذا فوراً آنها را شسته و خشک کنید. دقت کنید این ظروف با غذاهای اسیدی مثل سرکه و ترشیجات به مدت طولانی در تماس نباشند، چرا که باعث کدر شدن و تغییر رنگ آن ها می شود.
– در صورت تغییر رنگ، با استفاده از محلول سرکه و نمک با سیم ظرف شویی آنرا براق نمایید.
تذکر:
فلز روی با آلیاژ روئی متفاوت است. ظروف روئی که در قدیم وجود داشته است آلیاژی از قلع و مس بوده که در حال حاضر تولید نمی شود و تمام ظروف به نام روحی یا روئی که در بازار هست از جنس آلومینیوم می باشند که پخت و پز در آنها باعث آزاد شدن مقدار زیادی یون آلومینیوم در غذا می شود و در دراز مدت زمینه ساز بسیاری از بیماری های مزمن مثل آلزایمر و پارکینسون و .. است.
برنج های مخصوص:
اگر به آلیاژ مس و روی سایر عناصر اضافه شوند به طورکلی خواص مکانیکی برنج بالا می رود. این نوع آلیاژها را برنج مخصوص می نامند و طبیعتاً نمی توان فقط ساختمان های ساده محلول جامد α و یا β+α را انتظار داشت.
فازهای β و ˊβ دارای سختی و مقاومت به سایش بالایی بوده و باعث افزایش استحکام و سختی آلیاژ می شوند. افزایش بیشتر روی در آلیاژ باعث تشکیل فاز گاما (Cu5ZnS ) می شود. این فاز فوق العاده شکننده بوده و باعث ایجاد ترک و کاهش خواص مکانیکی در آلیاژ می شود. وجود ناخالصی ها در برنج ها باعث تشکیل فاز های میانی Cu2ZnAl و Cu2ZnSn وCu5ZnMg می گردد. این فاز ها به شکل ناخالصی و آخال باعث کاهش خواص آلیاژ می شوند. عناصری مانند سرب، قلع، آهن، منگنز، نیکل و غیره در برنج همواره به عنوان عنصر آلیاژی یا عنصر ناخالصی حضور دارند. مقدار این عناصر هیچ گاه از حدود ۱-۲درصد تجاوز نمی کند.
آلیاژ مس و روی را برنج می گویند. بر حسب درصد روی در مس می توان برنج های متفاوتی را به دست آورد. هر چه درصد روی در مس افزایش یابد سختی و استحکام این آلیاژ بیشتر می شود و رنگ برنج از قرمز به زرد کم رنگ متمایل می شود. روی با نقطه ذوب ۴۱۹ درجه سانتیگراد و چگالی ۷/۱۴ گرم بر سانتی متر مکعب در مذاب مس با نقطه ذوب ۱۰۸۳ درجه سانتیگراد و وزن مخصوص ۸/۹ گرم بر سانتی متر مکعب معمولاً به صورت غیر همگن یا غیر یکنواخت قرار می گیرد که مشکل اساسی جدایش را به وجود می آورد . چون روی تا ۳۲ درصد می تواند در دمای محیط به صورت تک فاز α در مس وجود داشته باشد به آن برنج α می گویند که شامل یک ساختمان تک فازی از کریستال های محلول جامد روی و مس می باشد.
معمولاً برنج های α تجاری تا ۳۶ درصد روی دارند و به دو گروه تقسیم می شوند: برنج α زرد با ۲۰ الی ۳۶ درصد روی و برنج α قرمز با ۵ الی ۲۰ درصد روی.
در تهیه آلیاژهای برنج دو روش مورد استفاده قرار می گیرد:
۱- از هاردنر مس و روی استفاده نمود. لازم است در این روش مس را تحت فلاکس پوششی ذوب کرده و بعد هاردنر را در چند مرحله به مذاب وارد نمود.
۲- استفاده از روی خالص که لازم است مس را تحت فلاکس پوششی ذوب نموده، فوق گداز آن را پایین آورده و روی را در چند مرحله به مذاب وارد نمود و کاملاً آن را مخلوط کرد. از دیاگرام مس و روی می توان فهمید که دامنه انجماد برنج ها کوتاه بوده و سیالیت خوبی دارند.
برای ساخت برنج ۲۰ درصد روی لازم است. مس مورد نیاز را همراه با فلاکس پوششی که شیشه می باشد ذوب نموده و چون از روی خالص استفاده می شود بایستی فوق گداز را پایین آورده و این مقدار روی را در چندین مرحله ( معمولاً در ۳ نوبت مناسب است ) به مذاب وارد کنیم. به دلیل نقطه ذوب و وزن مخصوص متفاوت این دو فلز باعث جدایش این دو فلز از یکدیگر شده و پدیده جدایش را به وجود می آورند و لذا بایستی حتماً این مذاب را توسط ابزار خوب مخلوط نموده و اقدام به ذوب ریزی نمود.
برنج های آلیاژی
برنج های آلیاژی: برنج های مس – روی هستند که عناصری مانند قلع، آلومینیوم، سیلیسیوم، منگنز، نیکل و سرب به آنها اضافه شده است. افزایش مقدار کمی از عناصر آلیاژی ، مانند ۱ درصد سرب بر خواص مکانیکی برنج ها چندان مؤثر نیست. اما با افزایش چند عنصر مثلاً منگنز ، آهن و قلع ، برنج زرد به برنز منگنز تبدیل می شود و استحکام برنج زرد به طور چشمگیری افزایش می یابد. به دلیل این که برنز منگنز استحکام زیادی دارد بهتر است در شرایط گرم کار شود. افزودن سرب تا حدود ۳ درصد برای بهبود قابلیت ماشین کاری برنج عملاً بر استحکام و سختی برنج های سرب دار تأثیری نمی گذارد. با وجود این، شکل پذیری و در نتیجه قابلیت کارسرد برنج ها با افزایش سرب کاهش می یابد.
برنج کم آلیاژ ( ۵ – ۲۰% روی ، ۸۰ – ۹۵% مس ): با افزایش مقدار روی در این برنج ها ، استحکام، سختی و شکل پذیری آنها افزایش می یابد. رنگ آن ها از قرمز ، طلایی تا سبز زرد تغییر می کند. خواص کارگرم آن ها با خواص کارگرم مس تجاری قابل مقایسه است و می توانند در گستره ۷۳۰ تا ۹۰۰ درجه سانتیگراد کارگرم شوند. با وجود این، مقدار سرب آنها باید کمتر از ۰/۱ درصد نگه داشته شود تا از مشکلات کارگرم جلوگیری شود. برنج کم عیار در شرایط تابکاری شده در دمای اتاق شدیداً شکل پذیر و چکش خوار است، ازدیاد طول آنها ۴۵ تا ۵۰ درصد است و بنابراین می توانند با هر روش ساده ای کارسرد شوند.
برنج پر آلیاژ ( ۶۰ – ۸۰% مس، ۲۰ – ۴۰% روی ): این برنج ها به دلیل داشتن مقدار زیادی روی استحکام بیشتری دارند. شکل پذیری آن ها نیز با افزایش مقدار روی افزایش می یابد و در حدود ۳۰ درصد روی به حداکثر می رسد. وقتی که مقدار روی از ۳۶ درصد بیشتر می شود به علت وجود فاز β شکل پذیری آن آلیاژها به سرعت کاهش می یابد، ولی افزایش استحکام و سختی تا حدود ۴۵ درصد روی، ادامه می یابد.
برنج های سرب دار
سرب در مس مذاب در دمای زیاد محلول می باشد، اما سرب و مس در دمای اتاق درهم نامحلول اند. سرب خالص که با واکنش یوتکتیک به وجود می آید به صورت ذرات کروی در بین دندریت های مس توزیع می شود. به هنگام تغییر شکل، این ذرات کروی کشیده می شوند. برای بهبود قابلیت ماشین کاری مقدار کمی سرب ( ۰/۵ تا ۳ درصد) به انواع برنج اضافه می شود و این برنج ها را برنج های سرب دار می نامند.
برنج های آلومینیم قلع دار
افزایش ۱ درصد قلع به برنج فشنگ (۷۰Cu-30Zn) مقاومت آن را به خوردگی در آب دریا افزایش می دهد. این آلیاژ را در سال ۱۹۲۰، نیروی دریایی انگلیس برگزید و در نتیجه به نام « برنج دریایی » مشهور شد. بعد ها کشف شد که افزایش مقدار کمی آرسنیک ( تقریباً ۰/۰۴ درصد) موجب می شود که از یک پدیده عمومی خوردگی به نام « زدایش روی » تقریباً جلوگیری شود و بنابراین برنج دریایی آرسنیک دار به مدت طولانی در دیگ های بخار دریایی به کار می رفت. پس از مدتی کشف شد که جایگزین کردن قلع با آلومینیوم، برنجی را ایجاد می کند که یک لایه اکسیدی محافظ در سطح آن به وجود می آید. لایه نازک اکسید سخت آلومینیوم دار، آلیاژ را نسبت به برنج دریایی در برابر حملات آب با سرعت زیاد مقاوم تر می کند.
امروزه آلیاژ ۲Al – 20.5Zn – 77.5Cu ( برنج آلومینیم دار ) با افزایش آرسنیک برای جلوگیری از روی زدگی جایگزین برنج دریایی در دیگ بخار دریایی شده است. افزایش ۱ درصد قلع به برنج زرد (۴۰Zn – 60Cu) مقاومت به خوردگی آن را بهتر می کند و آلیاژی به نام برنج کشتی تشکیل می شود.
برنج سیلیسیم دار
این آلیاژها عموما دارای ۱ تا ۳ درصد سیلیسیم می باشند. انواع برنج های معمولی و برنج های آلیاژی در ساخت شیرها، اتصالات، پرچ، مخزن رادیاتورها، فیوز، لوازم لوله کشی، مهره ها وپیچ ها مورد مصرف دارند، در حالی که نوع نوردی آنها نیز به صورت ورق، لوله و…در ساخت تانک و مخازن، سماور، رادیاتور و… به کار می روند.
آلیاژ مس قلع( برنز)
وجود قلع در مس باعث افزایش استحکام و خواص مکانیکی می شود. حد حلالیت قلع در مس در فاز آلفا حدود ۱۳/۵ درصد است و در درجه محیط به مقادیر بسیار کوچک و صفر می رسد. قلع در مس فاز بین فلزی دلتا (Cu3Sn8) تشکیل می دهد. این فاز، فاز سختی بوده و باعث افزایش سختی آلیاژ می گردد. عموماً آلیاژ های مس- قلع کمتر از ۲۰ درصد قلع دارند. آلیاژ هایی که ۵ تا ۱۰ درصد قلع دارند دارای فاصله انجماد بسیار طولانی ۲۰۰ درجه سانتیگراد بوده و لذا انجماد خمیری دارند. یکی از آلیاژ های برنز، آلیاژ زنگ می باشد که دارای ۲۰ تا ۲۳ درصد قلع است و سختی و شکنندگی زیادی دارد. وجود سرب باعث افزایش خاصیت ماشین کاری می شود. وجود آلومینیم در آلیاژ های مس- قلع باعث افزایش سختی و شکنندگی این نوع آلیاژ ها شده و وجود آهن در آنها به ریز شدن شبکه کریستالی کمک می کند. آلیاژ های برنز در یاتاقان ها و در نقاطی که میزان خوردگی بالاست مانند اسکله ها و کشتی ها استفاده می شود. همچنین درجه حرارت ریخته گری برنز ۱۰۷۰ تا ۱۱۵۰ درجه سانتیگراد است. از مهمترین آلیاژهای این گروه می توان به آلیاژ ۹۵Cu-5Sn، ۹۰Cu-10Sn و ۸۵Cu-15Sn اشاره کرد. جذب اکسیژن در آلیاژ ۹۵Cu-5Sn باعث تشکیل SnO2 شده و این آلیاژ را شکننده می‌کند. یک عنصر اکسیژن زدا مثل روی لازم است تا از این عمل جلوگیری شود؛ لذا معمولاً این آلیاژ شامل ۲ درصد روی نیز می‌باشد. آلیاژ ۹۰- ۱۰ مس و قلع نیز عموماً شامل ۲ درصد روی می‌باشد که به gun metal نیز معروف است.
آلیاژ مس- نیکل (ورشو)
ورشو آلیاژی از مس و نیکل بوده، جلای فلزی بالایی دارد و عموماً در ساخت اشیاء هنری و در صنایع غذایی استفاده می شود. این آلیاژ به نقره آلمانی نیز معروف است.
دو نوع آلیاژ مهم مس- نیکل عبارتند از : آلیاژهای ۱۰- ۹۰ (۱۰ درصد نیکل) و آلیاژهای ۳۰- ۷۰ (۳۰ درصد نیکل).
آلیاژهای ۳۰- ۷۰ مستحکم تر بوده و در برابر آب دریا دارای مقاومت به خوردگی بیشتری می‌باشند. اما آلیاژهای ۱۰- ۹۰ ارزان تر بوده و دارای کاربردهای بیشتری اند. هر دو آلیاژ دارای عناصر آلیاژی مثل آهن و منگنز می‌باشند که البته درصد آنها در آلیاژ بسیار کم است ولی نقش مهمی در تعیین خواص آلیاژ ایفا می‌کنند؛ بطوریکه می‌توانند مقاومت به خوردگی آلیاژ را در آب دریا افزایش دهند. از دیگر ویژگی‌های مهم آلیاژهای مس- نیکل پایین بودن حساسیت مقاومت الکتریکی آنها نسبت به دما می‌باشد که از آنها برای تولید مقاومت‌های ویژه استفاده می‌شود. آلیاژهای مس- نیکل از مس مستحکم تر می‌باشند ولی نسبت به فولاد استحکام کمتری دارند. انعطاف پذیری، چقرمگی و شکل پذیری آنها بسیار عالی است؛ بطوریکه این آلیاژها حتی در دماهای پایین نیز از خود تردی نشان نمی‌دهند. آلیاژ ۳۰- ۷۰ اساساً دارای خواص غیر مغناطیسی بوده و حتی خواص مغناطیسی پایدار آن کمتر از مقدار واحد است. آلیاژ ۱۰- ۹۰ به دلیل آنکه دارای مقدار آهن بیشتری است، خاصیت فرو مغناطیسی بین ۰/۱ تا ۱/۲ را نشان می‌دهد که تغییرات آن در این بازه به شرایط عملیات حرارتی نهایی بستگی دارد.
آلیاژ مس- قلع- روی
عموماً با ۱۰درصد قلع و ۲۰ درصد روی مقاومت به خوردگی بالایی در آب دریا داشته و لذا در صنایع دریایی از آن استفاده می شود.
آلیاژ مس- سرب
حلالیت سرب در مس پایین بوده و حدود ۰/۰۰۲ درصد می باشد. وجود عناصری مانند قلع باعث افزایش حلالیت سرب در مس شده و حلالیت آن را تا ۰/۰۰۵ افزایش می دهد. سرب به دلیل وزن مخصوص بالایی که دارد تمایل به جدایی زیادی در آلیاژ دارد؛ لذا در حین ریخته گری باید عملیات مخلوط کردن و هم زدن انجام شود. سرب در اکثر برنج ها و برنز ها تا حدود ۲ درصد وجود دارد که باعث افزایش قابلیت ماشین کاری و روغن کاری می شود اما در آلیاژ های یاتاقان میزان سرب تا ۵۰ درصد افزایش پیدا می کند. معروف ترین آلیاژ مس- سرب آلیاژ با ۸۵ درصد مس، ۵ درصد روی، ۵ درصد سرب و ۵ درصد قلع است که معمولاً برای ساخت قطعات هیدرولیکی استفاده می شود. فوق گداز در آلیاژ های مس- سرب در حدود ۱۵۰ درجه سانتیگراد بوده و برای جلوگیری از رسوب در فاز مذاب می باشد.
فسفر برنز
برنزهای فسفر، آلیاژهای مس، قلع و فسفرند که گاهی روی نیز بعنوان اکسیژن زدا به آن اضافه می‌شود. ساختار این آلیاژها متشکل از ۳ فاز است:
۱- زمینه فاز آلفا شامل محلول جامد مس و قلع حل شده که فازی نرم است.
۲- فاز دلتا غنی از قلع که فازی سخت است.
۳- فاز میانی فسفید مس که سخت و شکننده است و در زمینه دلتا قرار دارد.
ساختار دو فازی این آلیاژها کاربردهای زیادی دارد. تافنس و سختی آلیاژ بسته به میزان قلع و فسفر متغیر است. این آلیاژها در مواردی که تافنس، مقاومت به سایش و سختی لازم است کاربرد دارند. همچنین از مقاومت به خوردگی خوبی در محیط های آبی مختلف برخوردارند.؛ بنابراین در ساخت ابزاری چون بوش ها، چرخ دنده ها، اجزاء کمپرسور هوا و موتورهای دیزل، اجزاء در ارتباط با محیط های آبی و … بکار می‌روند.
برنز آلومینیم
برنزهای آلومینیم دسته‌ای از آلیاژهای پایه مس هستند که در ترکیب آنها ۱۲-۶ درصد Al همراه با مقادیر متغیری آهن، منگنز، نیکل و سیلیسیم وجود دارد. حضور این عناصر آلیاژی باعث شده تا محدوده وسیعی از خواص مکانیکی نظیر انعطاف‌پذیری بسیار زیاد و استحکام فوق‌العاده بالا ( برنز منگنز ) در این دسته از آلیاژها قابل حصول باشد. اما نکته مهم در مورد خواص متعدد این آلیاژها، وابستگی شدید آنها به ترکیب شیمیایی است. به نحوی که تغییر جزیی در ترکیب شیمیایی باعث دگرگونی خواص آلیاژ می‌گردد. از این رو برای تولید محصولات این گروه از آلیاژهای پایه مس، کنترل دقیق ترکیب شیمیایی و روش تولید، بسیار مهم است.
برنز سیلیسیم
اغلب برنزهای سسیلیسیم بین ۱ تا ۳ درصد سیلیسیم دارند. در بعضی مواقع جهت بهبود خواص، مقادیر کمی منگنز و آهن اضافه می‌کنند. از ویژگی های برنزهای سیلیسیم مقاومت به خوردگی بالا و استحکام و تافنس نسبتاً بالا در مقایسه با فولاد است. مقاومت در برابر فرسایش و ارزانتر بودن آن در مقایسه با برنزهای قلع این دسته از آلیاژهای مس را متمایز می‌کند.
منبع:metallography.ir
