برنز یکی از آلیاژهای مس است که از ترکیبات مختلف در ساختار آن استفاده میشود. معمولاً در صورت نیاز به فلزی با مقاومت بیشتر از مس، مقاوم در برابر خوردگی و برای ساخت اشیاء تزئینی، برنز یکی از گزینه‌هایی است که در نظر گرفته میشود. تفاوت ترکیبات مورد استفاده در برنز سبب تاثیر زیاد بر خواص هوازدگی آن دارد. در مقاله قبل به بررسی تفاوت مفرغ و برنز پرداختیم در این مقاله قصد داریم به تفاوت‌های آلیاژ برنز با برنج اشاره کنیم. جهت اطلاع از قیمت ورق برنج میتوانید به لینک مربوطه در سایت مرکزآهن مراجعه نمایید.
تاریخچه برنز به هزاران سال پیش باز می‌گردد و امروزه نیز این آلیاژ مس کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف دارد. برنز پیش از سال 3000 قبل از میلاد، تولید و تهیه شد؛ با این حال تا سال‌ها بعد، از این فلز برای ساخت مصنوعات مختلف استفاده نمی‌شد. نسبت مس و قلع بسیار گوناگون است (از 67% تا 95% مس در آثار باستانی کشف شده است).
در یکی از دست نوشته‌های یونانی از قرن 11 میلادی به آلیاژی با نسبت 1 پوند مس و 2 اونس قلع (نسبت 8 به 1) اشاره شده است؛ با گذر زمان از این نسبت تقریبی برای ساخت اسلحه‌های برنز استفاده می‌شد. برخی فلزات برنزی مدرن کاملاً عاری از قلع هستند و در ترکیب آن‌ها شاهد فلزات دیگری چون آلومینیوم، منگنز و حتی روی خواهید بود.
به طور کلی، آلیاژی از مس که شامل روی باشد، به‌عنوان "برنج" در نظر گرفته میشود؛ با این حال، وجود قلع (کمتر از 11%) در آلیاژهای مس یکی از نشانه‌های بارز "برنز" است. ترکیب برنز می‌تواند بسیار متغیر باشد. در حال حاضر، برنز مدرن، چه حاوی قلع باشد یا عاری از این فلز باشد، معمولاً شامل سیلیکون (Si)، منگنز (Mn)، آلومینیوم (Al)، روی (Zn) و فلزات دیگر است.
برنز "خام" تقریباً صورتی رنگ و یا به رنگ ماهی سالمون است؛ با این حال، به ندرت این فلز را در حالت خالص خواهید دید. در اغلب موارد، خوردگی و پتینه شدن برنز باعث میشود رنگ این فلز از سبز لیمویی تا قهوه‌ای تیره متفاوت باشد. در مواجهه با هوا، برنز مستمراً در حال تغییر خواهد بود و با پشت سر گذاشتن مراحل مختلف، اکسیده و خورده میشود. آغاز هر یک از این مراحل به عوامل گوناگونی بستگی دارد. برخی از این عوامل عبارت اند از:
همان طور که گفته شد، علاوه بر قلع از فلزات دیگری چون منگنز، آلومینیوم، نیکل، فسفر، سیلیکون، آرسنیک و یا روی نیز برای ساخت انواع مختلف برنز استفاده میشود. هر یک از این فلزات، خصوصیات منحصر به فردی به برنز می‌دهند. در اینجا به برخی از متداول‌‌ترین انواع برنز و خصوصیات آن‌ها اشاره خواهیم کرد:
با ترکیب 6 تا 12 درصد آلومینیوم به ترکیب اصلی مس-قلع می‌توان برنزی تولید کرد که علاوه بر قدرت بیشتر، مقاومت بیشتری نیز در برابر خوردگی خواهد داشت؛ این آلیاژ مس را با نام برنز آلومینیوم می‌‌شناسند. این فلز یکی از عناصر پرکاربرد در مختلف اعم از ساختمان سازی و همچنین حوزه مکانیک است.
برخی از ویژگیهای ارزشمند آلومینیوم عبارتند از: بازتاب نامنظم بالا، ضریب انتشار حرارت ثانویه پایین و رسانای مناسب گرما و الکتریسیته. پس از ترکیب آلومینیوم با آلیاژ برنز، تمامی این ویژگی‌ها به ترکیب جدید منتقل خواهند شد.
این آلیاژ خواص مکانیکی خوبی دارد و مقاومت بالایی در برابر خستگی دارد. به طور کلی، برنز منگنز برای قطعاتی که به مقاومت در برابر فشار، سایش و خستگی نیاز دارند، مناسب است.
این آلیاژ دارای مقاومت بالا در برابر خوردگی و اکسایش است. به همین دلیل، برنز نیکل برای کاربردهایی که با محیط‌های خورنده سر و کار دارند، مناسب است، مانند انواع شیرآلات و قطعات دریایی.
این برنز با افزودن فسفر به آن تشکیل میشود و دارای ویژگیهای خوبی مانند مقاومت در برابر سایش و خوردگی است. برنز فسفر به عنوان یک آلیاژ ساختمانی و در صنایعی که نیاز به مقاومت در برابر سایش دارند، استفاده میشود.
برنز سیلیکون مس با اضافه کردن سیلیکون به آن تشکیل میشود. این آلیاژ دارای مقاومت بالا در برابر سایش و فشار است و برای قطعاتی که در شرایط سخت و با مواد خورنده در تماس هستند، مانند قطعات ماشین آلات و قطعات پمپ، مناسب است.
احتمالاً یکی از کاربردهای اصلی برنز را در هنر، به ویژه به‌عنوان ماده اصلی برای مجسمه سازی مشاهده خواهید کرد. انقباض بسیار آرام برنز در زمان سرد شدن، آن را به فلز مورد علاقه مجسمه سازانی تبدیل کرده است که هنر خود را با استفاده از فلزات به نمایش می‌گذارند. برخلاف وزن بالا و تراکم زیاد این آلیاژ، کار با آن بسیار راحت بوده و یکی از گزینه‌های مطلوب برای مجسمه سازان است.
در اغلب موارد، از برنز مجسمه سازی برای ساخت مجسمه‌های خارج از محیط استفاده میشود. از آنجایی که ریخته‌‌گری این فلز با سهولت انجام میشود، تقریباً هیچ محدودیتی در اشکال و فرم‌های به دست آمده از آن وجود ندارد. متداول ترین اشکال ساخته شده با برنز شامل پیکر انسان، مناظر، صحنه‌های جنگی، حیوانات، اسلحه‌ها، عناصر تزئینی (از جمله ستاره و گل و گیاه) و پلاک‌‌های مختلف هستند.
در اغلب پروژه‌‌های ساختمان سازی امروز، استیل به عنوان جایگزین برنز در نظر گرفته شده است با این‌حال، همچنان از برنز در برخی موارد استفاده میشود. برای مثال، بسیاری از اجزای پل‌های متحرک، چرخ‌های محرک حلزونی و صفحه گردان پل‌ها با استفاده از نوع خاصی از برنز تهیه می‌شوند.
علاوه بر این از برنز برای ساخت ابزار ایمنی مدرن از جمله چکش و آچار نیز استفاده میشود. این ابزارها معمولاً از استیل ساخته می‌شوند، اما خطر آتش‌سوزی و انفجار به واسطه جرقه‌های منتشر شده از ابزار فلزی باعث شد برنز جایگزین استیل شود.
معمولاً از برنز سازه‌ای برای ساخت موارد زیر استفاده میشود:
در مقایسه با ظاهر پتینه مانند مجسمه‌ها و تزئینات خارجی ساخته شده با برنز، اجزای معماری به گونه‌ای طراحی می‌شوند که ظاهر طبیعی، صیقلی و "صورتی" مانند برنز خام را حفظ کنند. این امر تنها با پولیش و روغن کاری مستمر اجزای ساختمانی و تزئینی برنزی و یا استفاده از لاک های شفافی که باید در بازه های زمانی مشخص تمدید شوند، امکان پذیر است.
تعداد قابل توجهی از اجزای دستگاه‌های مختلف با استفاده از برنز ساخته می‌شوند (مانند چرخ دنده، بوش، یاتاقان، اجزای سوپاپ و حتی راهنماهای سوپاپ در موتورهای هواپیما) زیرا این فلز علاوه بر مقاومت حرارتی بسیار بالا، رسانای مناسبی برای الکتریسیته است و اصطکاک کمی دارد. تعداد اندکی از فلزات، کم اصطکاک هستند؛ اما این ویژگی برای تهیه اجزایی حائز اهمیت است که محرک هستند و در سرعت‌‌های بالا به روی یکدیگر می‌لغزند.