Sferoidalny metal Mosiądz - dygresja historyczna, podstawowe właściwości, charakterystyka i zdjęcia stopu

Mosiądz to materiał metaliczny na bazie miedzi i składnika stopowego cynku. Stop może zawierać pierwiastki ołowiu, żelaza, niklu. Czasami cyna jest obecna, ale w małych ilościach. Według tabeli metalurgicznej mosiądz nie należy do grupy brązów.

Fabuła

Pierwiastek chemiczny cynk został odkryty w XVI wieku, ale żółty metal był dobrze znany ludzkości wiele wieków wcześniej. Starożytne ludy zamieszkujące południowy region Morza Czarnego łączyły miedź ze smithsonitem, czyli rudą cynku, w celu uzyskania stopu mosiądzu.

W czasach rzymskiego polityka Augusta mosiądz nazywano „orychalkiem”, co dosłownie oznacza „złotą miedź”. Żółty metal jest podobny do złota; drukowano z niego starożytne rzymskie monety, wytwarzano biżuterię i artykuły gospodarstwa domowego.

Pod koniec XVIII wieku angielski naukowiec D. Emerson uzyskał mosiądz poprzez stopienie miedzi z przemysłowym cynkiem. Opatentował metodę i otrzymał brytyjski patent. W XVIII wieku, zanim mosiądz rozpowszechnił się w metalurgii, był używany do fałszowania złota w Europie Zachodniej i Rosji.

Główne cechy mosiądzu

Mosiądz łączy pozytywne właściwości i zalety metali kompozytowych.Metalurdzy wykorzystują ten materiał w przemyśle do poprawy właściwości metali, które są wspólnie mocniejsze niż indywidualnie. Żółty metal ma odporność na procesy korozyjne, zwiększoną wytrzymałość i może przebywać w roztworach wodnych i alkalicznych przez długi czas bez uszkodzeń.

Właściwości chemiczne

Strukturę mosiądzu tworzą dwa klasyczne składniki – cynk, miedź. W wersji tradycyjnej udział miedzi nie przekracza 70%, a cynku - 30%. Opracowano kilka gatunków mosiądzu technologicznego, w których zawartość cynku jest mniejsza, tylko 48%. W przemyśle stalowym prawie połowa całego cynku jest odzyskiwana z odpadów i recyklingu.

Istnieją dwa rodzaje mosiądzu różniące się budową wewnętrzną i składem chemicznym:

• typ alfa (jednofazowy), zawartość cynku 35 proc.;
• typu alfa-beta (dwufazowy), ze stopu 50% cynku i 6% ołowiu.

Mosiądz w cechach zewnętrznych jest podobny do niektórych marek brązu, ale nie należy do materiałów z brązu.

Skład specjalnych gatunków stopów mosiądzu zawiera cynę w małych proporcjach. Jest stosowany jako składnik stopowy poprawiający właściwości metalu. Oprócz cyny skład chemiczny mosiądzu może zawierać ołów, nikiel, mangan i inne metale, które mogą poprawić właściwości materiału.

Właściwości fizyczne

Właściwości mosiądzu zależą od dodatkowych pierwiastków stopowych dodawanych w celu poprawy parametrów procesu. Na przykład wartość gęstości waha się w przedziale 8300-8700 kg/m3.

Główne właściwości fizyczne mosiądzu to:

• ciepło właściwe po podgrzaniu do 20 C wynosi 0,377 kJ kg-1 K-1;
• specyficzna rezystancja elektryczna 0,07 * 10-6 Ohm m;
• nie jest ferromagnesem, nie nabiera właściwości magnetycznych pod wpływem temperatur krytycznych;
• średnia temperatura topnienia 900 stopni;
• wysoka odporność na korozję i zniszczenie;
• wytrzymały;
• Plastikowy,
• dobrze nadaje się do kucia i obróbki;
• odporny na zmiany temperatury.

Mosiądz jako konglomerat kilku metali ma słabe przewodnictwo prądu elektrycznego. Metale kompozytowe powodują zniekształcenia sieci krystalicznych. Powstałe pola napięciowe tworzą rezystywność. Sama miedź jest doskonałym przewodnikiem elektryczności, więc wszystkie przewody są miedziane.

Temperatura topnienia stopu mosiądzu zależy od procentowej zawartości cynku. Im więcej cynku, tym łatwiej stopić mosiądz.

Mosiądz walcowany jest dobrze narażony na spawanie łukowe i gazowe. Dobrze wypolerowany, walcowany. Odporny na warunki atmosferyczne lepiej niż czysta miedź.

Dodatki bizmutu i ołowiu do stopu mosiądzu zmniejszają właściwości sprężyste metalu, czyniąc go kruchym pod wpływem wysokich temperatur (do 500 stopni).

Wpływ elementów składowych

Aby rozszerzyć zakres zastosowań mosiądzu i poprawić jego właściwości, do stopu dodaje się składniki stopowe. Każdy element składowy ma określony efekt:

• krzem obniża wartość twardości, czyni materiał mniej trwałym, ale odpornym na zużycie podczas długotrwałego tarcia;
• mangan zwiększa wytrzymałość i odporność na korozję;
• do stopu dodaje się cynę, aluminium i żelazo w małych proporcjach wraz z manganem w celu poprawy wartości wytrzymałościowych;
• ołów prawie przestał być dodawany jako pierwiastek stopowy, zmniejsza właściwości mechaniczne stopu, pogarsza plastyczność, elastyczność;
• nikiel zwiększa odporność na korozję i umożliwia stosowanie metalu w środowisku alkalicznym;
• aluminium, tlenek glinu tworzy na powierzchni metalu powłokę ochronną, która zapobiega destrukcyjnemu działaniu procesów utleniających;
• cyna jest metalem lekkim, jej dodatek poprawia parametry wytrzymałościowe i odporność na korozję.

Stop z cyną jest szeroko stosowany do tworzenia elementów statków, które stale pracują w wodzie morskiej.

Metody produkcji

Mosiądz to jeden z tych konglomeratów, które dobrze reagują na metody obróbki - kucie, tłoczenie. W niskiej temperaturze topnienia metal wykazuje dobre właściwości płynięcia, dlatego jest szeroko stosowany w odlewniach.

Podczas topienia mosiądzu cynk aktywnie odparowuje.

W przemyśle metalurgicznym mosiądz wydobywa się w specjalnych ogniotrwałych pojemnikach (tyglach), w piecach topialnych, w których ciepło jest przenoszone przez promieniowanie z gazowych produktów spalania paliwa. W piecach topienie odbywa się w krótkim czasie i przy oszczędnym zużyciu energii.

Zastosowania stopów

W czasach starożytnych mosiądz był używany w jubilerstwie ze względu na jego podobieństwo do naturalnego złota. Ze względu na swoją plastyczność i dobrą ciągliwość do kucia drukowano z niego monety, wykonywano biżuterię i etui.

Stopy mosiądzu są ulepszane poprzez dodawanie innych składników metalowych w celu polepszenia właściwości walcowanego metalu i poszerzenia możliwości jego zastosowania w środowiskach agresywnych (w przemyśle stoczniowym, w zakładach chemicznych).

W budowie

Żółty metal od dawna jest cennym materiałem do tworzenia części do instalacji wodno-kanalizacyjnych, rur, urządzeń i do budowy różnych konstrukcji. Wykonany z żółtego metalu

• elementy złączne (śruby i nakrętki, odgałęzienia, elementy tłoczone);
• produkty do konstrukcji ciepłowniczych, urządzeń, wyposażenia, rur skraplaczy;
• części hydrauliczne (baterie kranowe, złączki, trójniki, kształtki);
• okucia meblowe (klamki, zszywki, zawiasy drzwiowe).

Właściwości mechaniczne, odporność na wilgoć, wytrzymałość oraz przystępna cena pozwalają na wykorzystanie żółtego metalu w różnych dziedzinach bez obawy, że materiał się zawali lub zardzewieje.

Zastosowanie w zegarkach i sztuce

W przemyśle zegarmistrzowskim mosiądz znalazł szczególnie szerokie zastosowanie ze względu na elastyczność, plastyczność i niski koszt. Produkty wykonane z żółtego metalu prezentują się reprezentacyjnie, a mechanizm zegara działa niezawodnie przez wiele lat. Materiał nie rdzewieje, nie utlenia się, wytrzymuje długie przebywanie w wilgotnym środowisku, nie ulega procesom korozyjnym.

W rzemiośle dekoracyjnym mosiądz jest ceniony za możliwość tworzenia designerskich elementów z efektem obecności złota. Do tworzenia biżuterii stosuje się takie ozdobne dwuskładnikowe stopy mosiądzu:

• zielony (cynk 40%);
• złoty tompak (cynk 25%);
• klasyczna żółć (cynk 33%).

Mosiądz to stop o unikalnych właściwościach. Szeroko stosowany w prawie wszystkich konstrukcjach stosowanych w trudnych warunkach środowiskowych i środowiskach agresywnych. Biżuteria mosiężna wygląda luksusowo, a przy odpowiedniej pielęgnacji nie traci swojego piękna przez wiele lat.

Zdjęcia z mosiądzu