Stop zwany mosiądzem jest wytwarzany ze stopu miedzi i cynku. Jednocześnie wiele właściwości stopu, na przykład gęstość mosiądzu, jego plastyczność, przewodność elektryczna i inne, różnią się od procentu tych czystych metali. Oprócz metali nieszlachetnych stop zawiera inne pierwiastki, które wpływają na uzyskanie specjalnych właściwości mosiądzu niezbędnych do określonego zastosowania.

Tło historyczne

Według informacji historycznych pierwszymi metalami używanymi przez człowieka były miedź i złoto. Oba metale są bardzo miękkie w stanie czystym, więc ich użycie w życiu człowieka jest dość ograniczone. W szczególności miedź była używana przez starożytnych ludzi od momentu, gdy zaczęli używać ognia, a od czasów Cesarstwa Rzymskiego metal ten zaczął być intensywniej wykorzystywany do produkcji rur, broni wojskowej, biżuterii do posągów i do innych celów.

Aby poprawić właściwości czystych metali, na przykład większą twardość i wytrzymałość, wpadł na pomysł, aby mieszać je z czasem. Tak więc około 3500 rpne w Mezopotamii uzyskano brąz - stop miedzi z cyną, który miał wysoką odporność na korozję i był trwalszy niż każdy czysty metal oddzielnie. Ze względu na te właściwości brąz zaczął być wykorzystywany do produkcji broni i narzędzi.

Około 1400 rpne odkryto mosiądz - stop cynku i miedzi, który wykazywał doskonałą odporność na odkształcenie, miał wysoką ciągliwość w niskich i wysokich temperaturach oraz miał wysoką odporność na korozję i zużycie mechaniczne. Jednak jego zastosowanie stało się powszechne dopiero w 250 rpne wraz z rozpoczęciem produkcji monet w Imperium Rzymskim.

Od tego czasu użycie mosiądzu zaczęło się odbywać w wielu różnych dziedzinach działalności człowieka, od broni po biżuterię. W XV wieku zaczął być wykorzystywany do produkcji instrumentów astronomicznych, a wraz z nadejściem druku stop zaczął być aktywnie wykorzystywany w poligrafii. Od połowy XVI wieku w Europie śruby i nakrętki są wykonane głównie z mosiądzu, miedzi i brązu. Stop ten był używany do produkcji zegarków, aw XVII wieku w Holandii mosiądz został użyty do stworzenia teleskopu optycznego.

Skład i właściwości stopu

Proporcje metali w stopie mogą się znacznie różnić, co wpływa na tworzenie materiału o pożądanych właściwościach. W stopach przemysłowych procent cynku jest zawsze poniżej 50%. Skład określa następujące właściwości materiału:

  • topliwość;
  • zdolność formowania;
  • plastyczność;
  • zdolność stemplowania;
  • umiejętność obróbki

W niskich temperaturach mosiądz może być wykorzystywany do wykonywania blach o różnych grubościach lub do ciągnienia drutu. Gęstość mosiądzu i temperatura topnienia również zależą od składu. Zasadniczo ciężar właściwy mosiądzu wynosi od 8, 4 g / cm3 do 8, 7 g / cm3, a temperatura topnienia wynosi od 900 ° C do 940 ° C.

Czysta miedź ma gęstość 8, 96 g / cm3 i temperaturę topnienia 1084 ° C, a czysty cynk ma gęstość 7, 14 g / cm3 i temperaturę topnienia 420 ° C, to znaczy te dwie właściwości mosiądzu są zbliżone do właściwości miedzi, ze względu na jej większy względny ilości stopu w porównaniu do cynku.

Głównie wyroby mosiężne są używane jako ozdoby dekoracyjne ze względu na ich wygląd i połysk, podobne do złota. Stop ten jest również stosowany w urządzeniach wymagających małego tarcia między częściami roboczymi, na przykład w zamkach i różnych zaworach. Stop znajduje zastosowanie w urządzeniach elektrycznych, a także ze względu na swoje właściwości akustyczne jest wykorzystywany do produkcji niektórych instrumentów muzycznych, takich jak rury i dzwonki.

Ludzkość zna mosiądz od czasów prehistorycznych, nawet przed odkryciem samego cynku. Początkowo stop ten został uzyskany przez zmieszanie miedzi i minerału hemimorfitowego, który jest naturalnym źródłem cynku. Kopalnia hemimorfitu została otwarta we wsi we współczesnych Niemczech. Ta kopalnia funkcjonowała w czasach Cesarstwa Rzymskiego. W procesie mieszania miedzi i hemimorfitu w wysokiej temperaturze cynk jest uwalniany z tego minerału i stapiany z miedzią.

Fizyczne właściwości mosiądzu obejmują następujące cechy:

  • możliwość obróbki w niskich i wysokich temperaturach;
  • wysoka odporność na procesy utleniania i korozji, nawet w agresywnym środowisku;
  • wysoka odporność na zużycie;
  • wysoka przewodność elektryczna;
  • przydatność do wielokrotnego przetwarzania;
  • zdolność do zachowania swoich właściwości przy wystawieniu na działanie wysokich temperatur.

Rodzaje mosiądzu

Rodzaje mosiądzu różnią się między sobą różną zawartością cynku. Wyróżnia się trzy główne grupy w zależności od procentu cynku w stopie:

  • Pierwsza grupa z procentem cynku poniżej 34%.
  • Druga grupa z procentem cynku od 33 do 44%.
  • Stopy trzeciej grupy zawierają ponad 42% cynku i mają ograniczone zastosowanie.

Klasyfikacja stopów

Zgodnie z tym podziałem na grupy, w zależności od zawartości cynku, wprowadza się następującą klasyfikację zwykłego mosiądzu:

  • Czerwone stopy . Są one głównie stosowane w branży jubilerskiej ze względu na ich wygląd (mosiądz może wyglądać jak złoto). Materiał zawierający 10% cynku jest podobny do brązu, dlatego jest stosowany jako jego imitacja; 15% cynku nadaje materiałowi czerwonawy kolor, stop ten jest stosowany w chłodnicach samochodowych; stop z 20% cynku ma dobry ekstrakt, dlatego jest stosowany do produkcji rur.
  • Żółte materiały . Cynk w nich zawiera od 25% do 35%. Stosuje się je głównie do wkładek i sprężyn.
  • Alfa beta mosiądz o stosunku cynku od 36 do 42% . Są mniej plastyczne niż czerwony i żółty mosiądz, dlatego nie są wykorzystywane do produkcji płyt w niskich temperaturach. Stopy alfa-beta poddawane są obróbce mechanicznej w wysokich temperaturach, dlatego w XIX wieku były stosowane w niektórych konstrukcjach okrętowych.

Niektóre stopy nazywane są stopami specjalnymi, na przykład stop podobny. Similor składa się w 80% z miedzi i 20% z cynku. Inne specjalne materiały to „metal Prince Albert” (miedź 86%, cynk 14%), „chrysocol” (82% miedź, 6% cynk, 6% cyna).

Oprócz podstawowych pierwiastków w skład mosiądzu wchodzą inne pierwiastki w minimalnych ilościach, więc stopy te są plastyczne i ciągliwe w niskich temperaturach, a niektóre materiały są ciągliwe w żadnej temperaturze. Wszystkie rodzaje tego materiału stają się kruche w pobliżu temperatury topnienia.

Dzięki cynkowi mosiądz jest twardszy niż czysta miedź. Jednocześnie stop jest łatwiejszy do obróbki na różnych obrabiarkach, łatwiej jest bić i topić produkty. Ponadto stop jest odporny na proces utleniania w warunkach soli, a jego plastyczność umożliwia wytwarzanie cienkich blach. Plastyczność zależy od trzech czynników: temperatury, struktury i składu, a nawet minimalne ilości innych pierwiastków mogą znacznie zmienić tę fizyczną właściwość stopu.

Zdolność obróbki mosiądzu jest znacznie zwiększona przez dodanie do niej niewielkiej ilości ołowiu. Ten pierwiastek praktycznie nie rozpuszcza się w nim i tworzy kuliste cząsteczki, co znacznie ułatwia proces obróbki. Ponadto ołów jest dobrym środkiem smarnym ze względu na niską temperaturę topnienia, fakt ten znacznie zmniejsza zużycie narzędzia tnącego podczas obróbki materiału. Mosiądz praktycznie nie jest poddawany obróbce cieplnej; stosuje się jedynie procesy wyżarzania rekrystalizacyjnego i homogenizacyjnego.

Specjalne materiały

Za materiały z mosiądzu uważa się materiały, w których oprócz miedzi i cynku w niewielkich ilościach dodaje się inne elementy w celu nadania im odpowiednich właściwości. Najpopularniejsze specjalne staniki są następujące:

  • z dodatkiem aluminium;
  • dodatek żelaza zwiększa twardość i sztywność stopu w porównaniu ze standardowym mosiądzem;
  • dodatek ołowiu nadaje materiałowi odporność mechaniczną i zwiększa zdolność do przetwarzania;
  • dodatek manganu zwiększa wytrzymałość materiału i zmniejsza jego plastyczność i plastyczność;
  • dodatek cyny nadaje materiałowi wytrzymałość podczas pracy okapu, jednocześnie zwiększając jego odporność na korozję. W tym przypadku istnieją dwa dobrze znane stopy: „admirał metalu”, który ma wysoką odporność na korozję, dlatego jest stosowany jako rura kondensatorów; „Mosiądz morski” - zawiera w swoim składzie 40% cynku i jest szeroko stosowany w słodkiej i słonej wodzie;
  • dodatek krzemu (tzw. bronsil) zwiększa odporność na korozję i jest stosowany do produkcji zaworów, pomp i przekładni;
  • złożony mosiądz z dodatkiem różnych pierwiastków, co daje mu wysoką odporność na utlenianie i kawitację, dlatego jest częścią śmigieł statku.

Obszary zastosowania

Zastosowanie mosiądzu obejmuje szeroki zakres dziedzin działalności człowieka. Tak więc złoty kolor stopu doprowadził do jego zastosowania w biżuterii i różnych elementach dekoracyjnych. Jest również stosowany w przemyśle kotłowym, w produkcji sprzętu wojskowego i amunicji, w produkcji drutów i rur kondensatorów, zacisków elektrycznych i banknotów.

Ze względu na swoją odporność na zniszczenie w słonej wodzie metal jest wykorzystywany do produkcji wyposażenia dla różnych statków morskich, a jego właściwości akustyczne pozwalają na tworzenie instrumentów dętych: rur i akordeonów. Ze względu na swoje właściwości bakteriobójcze stop służy do produkcji klamek do drzwi w szpitalach i szpitalach.

Jeśli mówimy o zastosowaniu jako wystroju, powinniśmy podkreślić produkcję lamp, lamp, gzymsów i biżuterii. Tego rodzaju rzeczy są produkowane głównie w krajach Europy Wschodniej, na terytorium krajów WNP, a także w wielu krajach arabskich i niektórych krajach azjatyckich.

Jedną z interesujących właściwości mosiądzu, która jest niezwykła dla metali, jest brak iskier podczas mechanicznego oddziaływania na produkt. Ta unikalna cecha umożliwia wykorzystanie materiału jako naczyń do przechowywania i transportu łatwopalnych cieczy.

Ze względu na łatwość obróbki, wysoką odporność na zużycie i niską cenę, materiał ten jest wykorzystywany do produkcji różnych zaworów. Ze względu na wysoką odporność na korozję i kawitację mosiądz wykorzystywany jest do produkcji śrub okrętowych. Materiał ten jest również wykorzystywany do produkcji niektórych części nowoczesnych komputerów.

Kategoria:

Technologia