برنج (Brass Alloy) :

برنج ها آلیاژهای مس و روی Cu-Zn می باشند كه براساس تغییرات تركیبی و رنگ ظاهری به برنج زرد وبرنج قرمز وبرنج سرب،برنج سیلیسیم،برنج قلع،برنجهای نیكلی(ور شو)تقسیم می شوند.

خواص فیزیكی:

حد حلالیت روی در مس برابر5/32% در درجه حرارت انجماد و در حدود35% در درجه حرارت محیط می باشد از این رو فاز محلول جامد α مهمترین شبكه میكروسكوپی موجود در آلیاژ برنج است.و همانطور كه در دیاگرم مس وروی نشان داده شده استاكثر آلیاژهای برنج دارای دامنه انجماد بسیار كم بوده ووجود فلزات دیگر در مس عملاً باعث پائین آمدن نقطه ذوب می شود و هر قدر دامنه انجمادكمتر باشد،سیالیت آلیاژ بهتر خواهد بود ولی این امر معمولاً با زیاد شدنحجم انقباض متمركزهمراه است ….

و كاملاً برای ریخته گری مناسب می باشند واز نقطه نظر شبكه محلولهای جامد مس و روی دارای خواص زیر می باشند:

الف)محلول جامد α : این شبكه در سرما چكش خوار می باشد ولی چكش خواری آن در گرما منوط به نداشتن سرب در آلیاژ است(به دلیل تشكیل سرب مایع در گرما)

ب)محلول جامد β :در این شبكه وجود سرب كمتر مزاحم می باشد وشبكه خاصیت چكش خواری خود ار در گرما حفظ می كند.

ج)محلول جامدγ : این شبكه سخت و شكننده است و خواص عمومی شبكه γ را دارد

اگر مقدار فلز روی از 50%كمتر ابشد آلیاژ در ناحیه β بوده وبرای به وجود آمدن شبكه γباید مقدار فلز روی از 50%تجاوز كند.به همین دلیل مقدار فلز روی در برنج ها مواره كمتر از 47%است ورنگ برنج به مقدار روی بستگی دارد.

اگر برنج تنها از محلول جامدα تشكیل شده باشد در این صورت خواص مكانیكی با افزایش فلزروی بالا می رود سپس با افزایش بیش از حد روی دوباره كاهش می یابد.اگر برنج از شبكه α و β تشكیل شده باشد مقدار درصد تغییر شكل به كم شدن ادامه می دهد در حالیكه سختی پیوسته زیاد می شود.

تاثیر روی در محلول جامد α در جدول زیر آورده شده است:

دسته بندی آلیاژهای مس:

آلیاژهای مس مانند آلومینیم به دو دسته آلیاژهای كارپذیر(نوردی)وریختگی تقسیم می گردند.هر دسته از این آلیاژها نیزبر حسب شرایط تركیبی وعناصر آلیاژی می توانند عملیات حرارتی پذیر یا عملیات حرارتی ناپذیر باشند.

انواع برنجهای كارپذیر(نوردی)فقط حاوی مس وروی می باشند وعناصردیگردرحد ناخالصی در آنها وجود دارد وبرنجهای آلیاژی علاوه بر مس و روی حاوی عناصر دیگری نظیر سیلیسم،آهن،

قلع،و سرب و… نیز هستند وبیشتر از طریق ریخته گری شكل می گیرند.

برنجهای مخصوص:

اگر به آلیاژ مس وروی سایر عناصر اضافه شوند به طوركلی خواص مكانیكی برنج بالا می رود واین نوع آلیاژها را برنج مخصوص می نامند.و بالطبع نمی توان فقط ساختمانهای ساده محلول جامد α ویا β+α را انتظار داشت.

عناصری مانند سرب،قلع،آهن،منگنز،نیكل وغیره دربرنج همواره به عنوان عنصر آلیاژی یا عنصر ناخالصی حضور دارند.ومقدار این عناصر هیچگاه از حدود 2-1% تجاوز نمی كند.

آلیاژ مس و روی را برنج می گویند. بر حسب درصد روی در مس می توان برنجهای متفاوتی را به دست آورد. هر چه درصد روی در مس افزایش یابد سختی و استحكام این آلیاژ بیشتر می شود و رنگ برنج از قرمز به زرد كم رنگ متمایل می شود. روی با نقطه ذوب C? 419 و چگالی 14/7 گرم بر سانتی متر مكعب در مذاب مس با نقطه ذوب C’1083 و وزن مخصوص 9/8 گرم بر سانتی متر مكعب معمولاً به صورت غیر همگن یا غیر یكنواخت قرار می گیرند كه مشكل اساسی جدایش را به وجود می آورد . چون روی تا 32% می تواند در دمای محیط به صورت تك فازیα در مس وجود داشته باشد به آن برنج α میگویند كه شامل یك ساختمان تك فازی كریستالهای محلول جامد روی و مس می باشد. معمولاً برنجهای α تجارتی تا 36% روی دارند و به دو گروه تقسیم می شوند :

برنج α زرد كه شامل 20 الی 36% روی می باشدو برنج α قرمز كه شامل 5 الی 20% روی می باشد.

در تهیه آلیاژهای برنج می توان دو روش را مورد استفاده قرار داد:

1-از هاردنر مس و روی استفاده نمود. لازم است در این روش مس را تحت فلاكس پوششی ذوب كرده و بعد هاردنر را در چند مرحله به مذاب وارد نمود.

2-استفاده از روی خالص كه لازم است مس را تحت فلاكس پوششی ذوب نموده فوق گداز آن را پایین آورده و روی را در چند مرحله به مذاب وارد نموده و كاملاً آن را مخلوط نمود. از دیاگرام مس و روی می توان فهمید كه دامنه انجماد برنجها كوتاه و سیالیت خوبی دارند.

برای ساخت برنج 20% روی لازم است مس مورد نیاز را همراه با فلاكس پوششی كه 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 3 نوبت مناسب است ) به مذاب وارد كنیم. به دلیل نقطه ذوب و وزن مخصوص متفاوت این دو فلز كه نقطه مس C”1083 و چگالی آن 9/7 گرم بر سانتی متر مكعب می باشد و روی با نقطه ذوبC” 419 و وزن مخصوص 14/7 گرم بر سانتی متر مكعب باعث جدایش این دو فلز از یكدیگر 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.

انواع برنج:

برنج دریاسالار : شامل 30% روی همراه با 1% قلع

برنج آلفا : شامل كمتر از35% روی، كه از آن می توان برای كارهایی با فشار بالا، ضربه و سرد استفاده كرد. ساختار كریستالی این نوع برنج FCC است .

برنج بتا : شامل 45% تا 50% روی كه سختی و مقاومت بیشتری نسبت به گرما و فشار و ضربه دارد.

برنج آلفاـبتا : شامل 35% تا 45% روی مناسب برای گرما

برنج آلومینیومی : كه شامل آلومینیوم است و مقاومت زیادی در برابر خوردگی دارد كه از آن در ساخت سكه های اروپایی استفاده می كنند .

برنج آرسنیكی : شامل آرسنیك. آلومینیوم است كه در ساخت دیگ‌های بخار كاربرد دارد .

برنج فشنگی : شامل 30% روی

برنج معمولی : شامل 37% روی، ارزان و مناسب برای كارهای بدون گرما (سرد)

برنج عالی : شامل 35% روی و 65% مس، با قابلیت انعطاف پذیری بالا، استفاده شده در ساخت فنر و پیچ ها.

برنج سربی : همان برنج آلفاـبتا همراه با مقداری سرب است.

برنج پست : شامل20% روی است، با رنگ زرد نزدیك به طلا

برنج دریایی : شبیه به برنج دربا سالار با 40% روی و 1% قلع

برنج سفید: شامل بیش از50% روی ، بسیار شكننده

برنج طلایی : كه نرم ترین فلز برنج است با95% مس و 5% روی كه در ساخت مهمات جنگی كاربرد دارد.

ویژگیهای مهم آلیاژ:

از این فلز به خاطر كاربردهای خاص و شكل و رنگ آن در جاهای مختلفی استفاده می كنند: در دكوراسیون به خاطر رنگ تقریباً طلایی رنگش
در مهمات جنگی در جاهایی كه به اصطكاك كم نیاز باشد (مثل مغزی قفلها)
مخصوصاً بخاطر خاصیت آكوستیكی در سازهای موسیقی (مثل هورن)
برنج رنگی تقریباً زرد دارد كه شبیه به رنگ طلا است.
برنج در برابر كدر شدن و لكهدار شدن هم مقاومت دارد، یعنی دیرتر اكسایش می یابد.
برنج از مدتها پیش حتی قبل از تاریخ شناخته شده بود؛ در آن زمان كه انسان هنوز فلز روی را نمی شناخت با ذوب كردن مس همراه با كالامین (سنگ معدن فلز روی) برنج تولید می كرد.
برنج معمولاً قابلیت چكشخواری بیشتری نسبت به مس و روی دارد و تقریباً دمای ذوب آن بین 900 تا 940 درجه سانتیگراد است . البته سختی و نرم بودن آن می تواند با تغییر نسبت مخلوط مس و روی تغیر كند.مس داخل برنج (از طریق اثر اولیگودینامیك) خاصیت میكروبكشی به آن میدهد. بههمین خاطر از برنج به عنوان دستگیره و دیگر فلزات رایج در بیمارستانها استفاده میكنند. امروزه تقریباً 90% از فلزات برنج بازیافت می شوند، چون فلز برنج خاصیت مغناطیسی كمی دارد و به راحتی می توان آن را از فلزاتی كه معمولاً با آنها مخلوط می شود جدا كرد. بدین ترتیب برنج جدا شده را دوباره بازیافت می كنند.چگالی متوسط برنج 4و8گرم بر سانتیمتر مربع است .

كاربرد این آلیاژ در مصارف عمومی:

در طب سنتی برای جذب فلز روی و رفع نیاز بدن با استفاده از آلیاژ برنج كه به غیر از فلز روی حاوی فلز مس (كه آن هم برای بدن بسیار مفید و لازم می باشد)، سماور، كتری، قوری، قاشق و ظروف آشپزخانه تهیه می كردند تا با استفاده از آنها، نیاز بدن به این فلز مهم برطرف گردد و از عوارض كمبود آن در بدن پیشگیری گردد.

– برای استفاده اولیه از قاشق و ظروف برنجی قدیمی كه خریداری نموده اید (نه ظروف نو)، آنرا با سركه و نمك و سیم ظرف شوئی خشن خیلی خوب شسته، به صورتی كه هرگونه پلیسه و سیاهی و لك از بین برود.

– حتی الامكان پس از صرف غذا فوراً آنها را شسته و خشك كنید. دقت كنید این ظروف با غذاهای اسیدی مثل سركه و ترشیجات به مدت طولانی در تماس نباشند، چرا كه باعث كدر شدن و تغییر رنگ آن می شود.

– در صورت تغییر رنگ، با استفاده از محلول سركه و نمك با سیم ظرف شوئی آنرا براق نمایید.تذكر:

فلز روی با آلیاژ روئی متفاوت است. ظروف روئی كه در قدیم وجود داشته است آلیاژی از قلع و مس (Cu+Sn) می باشد كه در حال حاضر تولید نمی شود و تمام ظروف به نام روحی یا روئی كه در بازار هست از جنس آلومینیوم می باشند كه پخت و پز در آنها باعث آزاد شدن مقدار زیادی یون آلومینیوم در غذا می شود كه در دراز مدت زمینه ساز بسیاری از بیماریهای مزمن مثل آلزایمر و پاركینسون و .. است.

برنز (Bronze Alloy) :

برُنز، آلیاژی از مس و قلع می‌باشد. از تركیب مس با عناصری همچون قلع ، آلومینیوم ، منگنز و یا فسفر تولید می شود. آلیاژ هایی كه اساساً از مس و قلع تشكیل شده ‌اند، برنزهای قلع ‌دار نامیده می‌شوند. از آنجا كه به منظور اكسیژن زدایی هنگام ریخته گری، فسفر به این آلیاژها افزوده می‌شود، برنزهای قلع ‌دار با نام تجاری « برنزهای فسفردار » نیز شناخته می‌شوند. این آلیاژها خواص مطلوبی مثل استحكام زیاد، مقاومت به سایش و مقاومت خوبی به خوردگی در آب دریا دارند.

این آلیاژ در زمانهای قدیم در ایران بنام مفرغ مشهور بوده است اما از لحاظ كلی برنز به آلیاژهای مس به علاوه یك عنصر غیر از روی اطلاق می شود.

برنزهای مس – قلع كارشده

برنزهای كارشده مس- قلع كه 1.25 تا 10% قلع دارند، برنزهای فسفردار نامیده می‌شوند. زیرا این آلیاژها معمولاً تا حدود 0.1% فسفر دارند، كه برای بهبود قابلیت ریخته گری و اكسیژن زدایی به آن ها افزوده می‌شود. اگر پس از اكسیژن‌ زدایی مقداری فسفر باقی بماند تركیب سخت Cu3P تشكیل می‌شود كه استحكام و سختی برنز قلع‌ دار را افزایش می‌دهد. برنزهای قلع‌دار كارشده محكم‌ تر از برنج‌ ها هستند، مخصوصاً در شرایط كارسرد شده و مقاومت بیشتری به خوردگی دارند. جدول زیر تركیب شیمیایی، خواص مكانیكی و كاربردهای خاص آلیاژهای منتخب برنزهای قلع‌ دار را مشخص می‌كند. ریزساختار برنز فسفردار ( 8Sn – %92Cu% ) در شرایط تابكاری شده در شكل رو به رو آمده است و شامل دانه‌ های تبلور مجدد یافته و هم‌ محور محلول جامد α است.

برنزهای مس – قلع ریخته ‌شده

مقدار زیاد قلع، بیشتر از حدود 10%، آلیاژهای مس- قلع را كار ناپذیر می‌كند، ولی آلیاژهای ریختگی كه تا 16Sn% داشته باشند برای ساخت قطعات مستحكم یاتاقان و چرخ ‌دنده به‌ كار می‌رود. برای اطمینان از ریخته‌ گری سالم، چرخ‌دنده ها اغلب به روش “ریخته گری گریز از مركز” انجام می‌شود. برای یاتاقان ‌ها حدود 10Sn% معمول است، البته برای بهبود شكل پذیری و تناسب سطح یاتاقان مقادیر متغیری سرب اضافه می‌شود.

كاربرد برنز در فشنگ :

فشنگ ها دارای یك پوكه هستند كه مرمی ، باروت و چاشنی را در یك واحد مستقل یكپارچه می كند. فشنگ یكی از مهمترین بخش های اسلحه های گرم به شمار می رود. فشنگ یك واحد مستقل كاملا آب بندی شده و یكپارچه شده است.

پوكه ( Case ) :

پوكه جایگاهی است كه در آن عمل انفجار باروت صورت گرفته و باعث رانش ود و در نتیجه ساچمه ها می شود. پوكه ها از نظر طولی اندازه های مختلفی دارند. بدنه پوكه در هنگام شلیك به جان لوله چسبیده و باعث آبندی شدن و جلوگیری از خروج گاز باروت از ته لوله می شود. وجود هر گونه عیب و ایرادی در پوكه باعث اختلال در آب بندی لوله و فرار گاز باروت و منجر به حادثه می شود.

پایه پوكه ( base ) وظیفه نگهداری چاشنی را دارد و قسمت برنزی آن دارای زه است كه باعث می شود فشنگ در محل معین خود در جان لوله توقف كرده و همچنین برای كشیدن فشنگ از جان لوله و بیرون آوردن آن استفاده می شود. درون پوكه در قسمت ته آن یك پایه وجود دارد كه قسمتی از بدنه چاشنی را نگه داشته و به قدرت كلی پوكه كمك می كند. از نظر جنس مواد ، پایه بیرونی همه پوكه ها از جنس برنز بوده و در جنس بدنه و پایه داخلی با هم تفاوت دارند ( به جز پوكه های تمام برنزی قدیمی ) پوكه ها در چند نوع مختلف مقوائی ، پلاستیكی با پایه داخلی مقوا و پلاستیكی موجود هستند. در ته پوكه محل قرار گرفتن چاشنی قرار دارد و دور پایه آن با استوانه برنزی پوشیده شده است.

وجود قلع در مس باعث افزایش استحكام و خواص مكانیكی می شود حد حلالیت قلع در مس در فاز آلفا حدود 13.5 درصد است و در درجه محیط مقادیر بسیار كوچك و صفر می رسد.

قلع در مس تشكیل فاز بین فلزی دلتا را می دهد Cu3Sn8 این فاز ، فاز سختی بوده و باعث افزایش سختی آلیاژ می شود عموما آلیاژ های مس قلع زیر 20 درصد قلع دارند و آلیاژ هایی كه 5 تا 10 درصد قلع دارند دارای فاصله انجماد بسیار طولانی 200درجه و لذا انجماد خمیری دارند یكی از آلیاژ های برنز آلیاژ زنگ می باشد كه دارای 20 تا 23 درصد قلع می باشد و سختی و شكنندگی زیاد دارد وجود سرب باعث افزایش خاصیت ماشین كاری می شود وجود آلومینیم در آلیاژ های مس قلع باعث افزایش سختی و شكنندگی این نوع آلیاژ ها می شود و همچنین وجود آهن در تركیب شیمیایی این نوع آلیاژ ها به ریز شدن شبكه كریستالی كمك می كند .

آلیاژ های برنز در یاتاقان ها و نقاطی كه میزان خوردگی بالا می باشد استفاده می شود مانند اسكله ها و كشتی ها همچنین درجه حرارت ریخته گری برنز 1070 تا 1150 درجه می باشد.

حمل و نقل:

كلیه اشكال اصلی حمل و نقل برای اجرای نقش‌های حیاتی‌شان به مس وابسته‌اند. از آلیاژهای مس-نیكل بر روی بدنه‌های قایق‌ها و كشتی‌ها برای كاهش پوسیدگی ناشی از آب دریا استفاده می‌شود و بدین طریق مقدار آب‌نشینی كشتی‌ها كاسته شده و مصرف سوخت بهبود می‌یابد.

ظروف، مخازن، لوله‌هایی كه در معرض آب دریا هستند، پروانه كشتی‌ها، سكوهای نفتی و ایستگاه‌های برق ساحلی همگی به مقاومت مس در برابر خوردگی نیازمندند.

بعلت مقاومت بالای مس در مقابل خوردگی، از این فلز به وفور در صنایع غذایی و شیمیایی استفاده می شود. در مهندسی مكانیك، با تولید كننده های ابزارهای دقیق، در ساخت خودرو و كشتی سازی، كاربرد فراوان دارد. گرایش به سمت كاربرد مس در ساختمان سازی بعنوان ماده نصب، دیوار سازی و سقف سازی رو به فزونی است. در مهندسی هیدرولیك، مس در گرفتن روزنه های سدها، دریچه سد (مسیل) و پل ها كاربرد دارد.

با ورود به قرن جدید و تغییر شیوه های رزمی در میادین جنگ ؛خوانواده ی جدیدی از مسلسل های دستی معرفی شده كه به اختصار (personal defense weapon) یا pdw سلاح دفاع شخصی خوانده میشوند.از ویژگی های اصلی این گروه نوظهور میتوان به سبكی؛نواخت تیر بالا و سرعت دهانه ی بیشتر و ضریب كشندگی قابل قبول اشاره كرد.

كارخانه ی هكلر اند كوخ بعنوان یكی از پیشگامان طراحی و ساخت سلاح های كارامد دست به طراحی و ساخت مسلسل دستی مدرن mp7 زده تا با دستی پر وارد قرن 21 شود.به جرات میتوان گفت كه تاكنون در ساخت هیچ سلاحی همانند mp7 به وفور از پلاستیك استفاده نشده.نوع پلاستیكی كه در ساخت قبضه و روپوش لوله این سلاح به كار رفته از ضریب مقاومت بالایی در برابر ضربه و حرارت برخوردار است.اسكلت اصلی این سلاح از جنس فولاد ساخته شده و برای افزایش استحكام و كاهش هر چه بیشتر وزن سلاح ساختمان ان به شكل نردبانی طراحی شده.

بیشتر گلوله های معمولی از جنس فلز سرب ساخته شده و با ورق مس روكش میشوند ولی گلوله های این سلاح كه وزن انها 1/6 گرم است از جنس فولاد ساخته شده و با ورق برنز روكش میشوند.علت بكار گیری فلز فولاد در ساخت گلوله های این سلاح افزایش توانایی این گلوله در نفوذ در انواع زره سبك بوده است.

منبع: استاندارد کالا