3/5
1رای
این پســت برای شما مفیــد بود ؟
  • 5عالی بود
  • 3خوب بود
  • 2معمولی بود
  • 1بد بود

برنز یکی از آلیاژهای مس است که از ترکیبات مختلف در ساختار آن استفاده می ‌شود. معمولاً در صورت نیاز به فلزی با مقاومت بیشتر از مس، مقاوم در برابر خوردگی و برای ساخت اشیاء تزئینی، برنز یکی از گزینه ‌هایی است که در نظر گرفته می ‌شود. گوناگونی ترکیبات استفاده ‌شده در برنز (تفاوت نسبی و عناصر موجود در ترکیب) می ‌تواند تأثیر بسزایی بر خصوصیات هوازدگی آن داشته باشد. برنز “حقیقی” از میزان تقریبی 90% مس (Cu) و 10% قلع (Sn) ساخته ‌شده است. در مقاله قبل به بررسی تفاوت مفرغ و برنز پرداختیم در این مقاله قصد داریم به تفاوت های آلیاژ برنز با برنج اشاره کنیم.

تاریخچه آلیاژ برنز

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 سال ‌ها بعد، از این فلز برای ساخت مصنوعات مختلف استفاده نمی ‌شد. نسبت مس و قلع بسیار گوناگون است (از 67% تا 95% مس در آثار باستانی کشف‌ شده است). در یکی از دست ‌نوشته‌ های 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 اسلحه ‌های برنز استفاده می ‌شد. برخی فلزات برنزی مدرن کاملاً عاری از قلع هستند و در ترکیب آن ‌ها شاهد فلزات دیگری چون آلومینیوم، منگنز و حتی روی خواهید بود.

برنز چیست؟

به ‌طور کلی، آلیاژی از مس که شامل روی باشد، به‌عنوان “برنج” در نظر گرفته می ‌شود؛ با این ‌حال، وجود قلع (کمتر از 11%) در آلیاژهای مس یکی از نشانه‌های بارز “برنز” است. ترکیب برنز می ‌تواند 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 می ‌شود رنگ این فلز از سبز لیمویی تا قهوه‌ ای تیره متفاوت باشد. در مواجهه با هوا، برنز مستمراً در حال تغییر خواهد بود و با پشت سر گذاشتن مراحل مختلف، اکسیده و خورده می ‌شود. آغاز هر یک از این مراحل به عوامل گوناگونی بستگی دارد. برخی از این عوامل عبارت ‌اند از:

  • ترکیب برنز
  • پاتینه کردن و یا دیگر عملیات‌ های محافظتی که در زمان تولید بر فلز اعمال می ‌شوند.
  • آب ‌و هوا
  • مکان نصب و مدت ‌زمان تماس فلز با باران، خورشید و دیگر شرایط آب و هوایی
  • آلوده ‌کننده‌ های جوی
  • تمیزکاری و نگه ‌داری برنامه‌ ریزی ‌شده
  • مصالح مجاور از جمله مواد رسوبی

تفاوت برنز و برنج

معرفی انواع برنز

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 می ‌شود. هر یک از این فلزات، خصوصیات منحصر به ‌فردی به برنز می ‌دهند. در اینجا به برخی از متداول‌ ترین انواع برنز و خصوصیات آن ‌ها اشاره خواهیم کرد.

  • برنز آلومینیوم

با ترکیب 6 تا 12 درصد آلومینیوم به ترکیب اصلی مس- قلع می‌ توان برنزی تولید کرد که علاوه بر قدرت بیشتر، مقاومت بیشتری نیز در برابر خوردگی خواهد داشت؛ این آلیاژ مس را با نام برنز آلومینیوم می‌ شناسند. آلومینیوم یکی از عناصر پرمصرف در صنایع ساخت ‌و ساز و همچنین حوزه مکانیک است. برخی از ویژگی‌ های ارزشمند آلومینیوم عبارت‌اند از: بازتاب نامنظم بالا، ، ضریب انتشار حرارت ثانویه پایین و رسانای مناسب گرما و الکتریسیته. پس از ترکیب آلومینیوم با آلیاژ برنز، تمامی این ویژگی‌ ها به ترکیب جدید منتقل خواهند شد.

  • نقره نیکل

علی ‌رغم نام این فلز، نقره نیکل نیز نوعی برنز است که شامل برنز، قلع و نیکل می‌ شود و هیچ اثری از نقره در آن وجود ندارد. رنگ نقره ‌ای این فلز دلیل اصلی این نام‌ گذاری است. ظاهر کاملاً متفاوت این آلیاژ با دیگر محصولات برنزی یکی از دلایلی است که شناسایی اشیاء و محصولات برنزی را دشوار می ‌کند زیرا مصرف ‌کنندگان به رنگ قهوه ‌ای و مسی این فلز عادت دارند.

  • برنز فسفر

اضافه کردن مقدار اندکی فسفر به برنز می ‌تواند افزایش قابل‌ توجه استحکام و مقاومت این فلز شود. در بهترین موقعیت، مقدار نسبی 0.01 و 0.35 درصد فسفر را می‌ توان به برنز اضافه کرد تا علاوه بر افزایش قدرت فلز از شکننده شدن آن جلوگیری شود. هرچه مقدار فسفر بیشتر باشد، قدرت برنز نیز چندین برابر افزایش خواهد یافت. علاوه بر قدرت، فسفر موجب بهبود مقاومت فرسودگی، دوام و ضریب اصطکاک برنز می ‌شود. از این ‌رو، برنز فسفر یکی از گزینه‌ های بسیار مناسب برای موقعیت ‌هایی است که شاهد لغزش مستمر سطوح فلزی بر روی یکدیگر خواهید بود.

  • برنز سیلیکون

از ویژگی ‌های بارز سیلیکون می‌ توان به قابلیت ریخته‌ گری آن، ظاهر زیبا و مقاومت عالی در برابر خوردگی اشاره کرد و آن را به ‌عنوان یک عنصر آلیاژی کامل در نظر گرفت. علاوه بر این، سیلیکون کاملاً در برنز ترکیب می ‌شود. حتی 6% سیلیکون در آلیاژ برنز نیز می ‌تواند قابلیت ریخته ‌گری و شکل ‌گیری آن را به ‌شدت بهبود بخشد.

  • برنز منگنز

منگنز می ‌تواند علاوه بر افزایش سختی، باعث افزایش استحکام و قدرت برنز شود. در این صورت، برنز قادر به تحمل بارهای زیاد خواهد بود. با این‌ حال، قدرتی که به‌ واسطه ترکیب منگنز با برنز ایجاد شده است، برنز را به فلزی غیر حرارت پذیر تبدیل می ‌کند. از این‌ رو، برای استفاده از برنز منگنز نیازمند روش‌ های روغن ‌کاری مخصوص خواهید بود.

ویژگی‌ های آلیاژ برنز

عناصر آلیاژی مورداستفاده در برنز باعث ایجاد ویژگی‌ هایی خاص در این فلز خواهند شد. با این‌ حال، تمامی این برنزها خواص مشترکی دارند که تعیین ‌کننده کاربردهای مختلف فلز برنز هستند.

سختی 

با وجود اینکه برنز یکی از عناصر بسیار مناسب برای مجسمه ‌سازی است، این آلیاژ به ‌عنوان سخت ‌ترین آلیاژ مس در نظر گرفته می ‌شود. سختی برنز بر اساس ترکیب اولیه و عنصر آلیاژی اضافه ‌شده به این ترکیب تعیین می‌ شود. به ‌طورکلی، برنز قادر است فشار 35,000 تا 119,000 پوند بر اینج مربع (psi) را تحمل کند. سخت ‌ترین نوع برنز، برنز منگنز است که حداکثر فشار قابل ‌تحمل را تاب می ‌آورد.

دمای ذوب بالا

برخلاف دیگر آلیاژهای مس، برنز به‌ راحتی ذوب نمی‌ شود. برای ذوب برنز به حداقل 2000 درجه فارنهایت نیاز است. این ویژگی خارق ‌العاده برنز نشان‌ دهنده مدبر و کاردان بودن اجداد باستانی ماست. ایجاد این درجه حرارت برای ذوب برنز با استفاده از ابزار ابتدایی و قدیمی و تکرار مستمر این فرآیند از جمله دستاوردهای قابل ‌توجه نسل ‌های پیشین است.

مقاومت در برابر خوردگی

تمامی عناصر آلیاژی مورد استفاده در ساخت برنز، در برابر خوردگی مقاوم هستند. از این ‌رو، مقاومت بسیار خوب برنز نسبت به خوردگی یکی از ویژگی ‌های اصلی این فلز است. برخلاف آهن، استیل و برخی فلزات دیگر (ازجمله آلیاژ مونتز)، برنز به‌ راحتی خورده نمی‌ شود و حتی قادر است آب ‌شور را نیز تحمل کند (آب ‌شور، ده برابر بیشتر از آب معمولی باعث خوردگی می ‌شود). در این موقعیت، لایه ‌ای محافظتی بر سطح برنز تشکیل می ‌شود که از خوردگی بیشتر آن جلوگیری می ‌کند، این لایه را با نام پتینه می ‌شناسند. این ویژگی در میان تمامی آلیاژهای مس مشترک است.

کاربردهای آلیاژ برنز

از زمان کشف کاربردهای مختلف استیل و فلزات دیگر، کاربرد برنز با کاهش قابل ‌توجهی رو به‌ رو شده است. با این ‌حال، برنز به ‌گونه‌ای تکامل پیدا کرده است که از آن در کاربردهای دیگر نیز می‌ توان استفاده کرد. فلزکارانی که زندگی خود را صرف بررسی پتانسیل بی ‌نهایت این فلز کرده ‌اند، نقش بسزایی در پیشرفت روز افرون آن داشتند. در اینجا به برخی از کاربردهای متداول برنز اشاره خواهیم کرد.

  • هنر

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 می ‌گذارند. علی ‌رغم سنگینی و تراکم بالا، کار کردن با برنز بسیار ساده است و مجسمه‌ سازان می‌ توانند به‌راحتی ذوق هنری خود را به همگان نشان دهند.

در اغلب موارد، از برنز مجسمه‌ سازی برای ساخت مجسمه ‌های خارج از محیط استفاده می ‌شود. از آنجایی‌که ریخته‌ گری این فلز با سهولت انجام می ‌شود، تقریباً هیچ محدودیتی در اشکال و فرم ‌های به‌ دست ‌آمده از آن وجود ندارد. متداول ‌ترین اشکال ساخته ‌شده با برنز شامل پیکر انسان، مناظر، صحنه ‌های جنگی، حیوانات، اسلحه ‌ها، عناصر تزئینی (از جمله ستاره و گل و گیاه) و پلاک‌ های مختلف هستند.

  • ساخت‌ و ساز

در اغلب پروژه‌ های ساختمان ‌سازی امروز، استیل به ‌عنوان جایگزین برنز در نظر گرفته ‌شده است، با این‌حال، همچنان از برنز در برخی موارد استفاده می‌ شود. برای مثال، بسیاری از اجزای پل ‌های متحرک، چرخ محرک ‌های حلزونی و صفحه گردان پل‌ ها با استفاده از نوع خاصی از برنز تهیه می ‌شوند. علاوه بر این، از برنز برای ساخت ابزار ایمنی مدرن، از جمله چکش و آچار نیز استفاده می‌ شود. این ابزار معمولاً از استیل ساخته می ‌شوند، اما خطر آتش ‌سوزی و انفجار به ‌واسطه جرقه ‌های منتشر شده از ابزار فلزی باعث شد برنز جایگزین استیل شود.

معمولاً از برنز سازه ‌ای برای ساخت موارد زیر استفاده می ‌شود:

  • چهارچوب در و پنجره
  • بخش ‌های فلزی در و پنجره
  • صندوق پست و ناودانی
  •  پلیسه یا ریل
  • اثاثیه فلزی

در مقایسه با ظاهر پتینه مانند مجسمه‌ ها و تزئینات خارجی ساخته‌ شده با برنز، اجزای معماری به ‌گونه ‌ای طراحی می ‌شوند 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، امکان‌پذیر است.

  • طراحی دستگاه‌ ها

تعداد قابل ‌توجهی از اجزای دستگاه‌ های مختلف با استفاده از برنز ساخته می‌ شوند (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؛ این در حالی است که این ویژگی برای تهیه اجزایی حائز اهمیت است که محرک هستند و در سرعت‌ های بالا به روی یکدیگر می ‌لغزند.

تفاوت برنز و برنج

 تفاوت برنج و برنز

ترکیب متفاوت برنز و برنج موجب بروز ویژگی ‌ها و کاربردهای متفاوت برای این فلزات می ‌شود. برای مثال، مقاومت بیشتر برنز به خوردگی در تماس با آب ‌شور باعث می‌ شود این فلز برای ساخت اجزای کشتی ‌ها مناسب ‌تر از برنج باشد. این در حالی است که تراش ‌پذیری آسان و سهولت کار با برنج، آن را به فلز مناسب برای ساخت لوله ‌ها و تیرهای مختلف تبدیل کرده است. در جدول زیر به برخی از تفاوت‌ های اصلی میان این دو فلز اشاره‌ شده است.

برنز برنج
سختی بیشتر، شکنندگی بیشتر تراش ‌پذیری بهتر
نقطه ذوب 950 درجه سلسیوس نقطه ذوب 900 درجه سلسیوس
مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی (ازجمله خوردگی به ‌واسطه آب ‌شور) مقاومت مناسب در برابر خوردگی
مناسب برای ساخت برخی از سازه ‌های تزئینی (از جمله مجسمه، آلات موسیقی و غیره) مناسب برای ساخت تزئینات مختلف (به دلیل رنگ طلایی آن)
کشف: 3500 سال پیش از عصر معاصر کشف: 500 سال پیش از عصر حاضر

انتخاب آلیاژ مناسب برای دستیابی به بهترین نتیجه ممکن

برنز و برنج کاربردهای بسیار گسترده‌ای دارند (ازجمله ساخت اجزای تولیدی کارخانه‌ ها، نمونه محصول، ساخت جواهرات مختلف). آلیاژهای برنج حاوی مس و مقادیر مختلفی از روی هستند، در حالی ‌که برنز شامل مس و آلومینیوم، قلع، منگنز و یا فلزات دیگر می ‌باشد. با این ‌حال، برای انتخاب بهترین آلیاژ باید به چه نکاتی توجه کرد؟

در مرحله اول، انتخاب آلیاژ مناسب بر اساس هدف و موقعیت مورد نظر انجام می ‌شود. شما می ‌توانید با در نظر گرفتن هدف اولیه کاربرد موردنظر، مواد دیگری که به ‌طور منظم با آلیاژ در ارتباط خواهند بود، اولین قدم برای انتخاب آلیاژ مناسب را بردارید. سپس با حذف تمامی گزینه ‌های فرعی به بهترین و مناسب ‌ترین نوع برنز یا برنج برای هدف خود خواهید رسید. علاوه بر این، برای انتخاب برنج و برنز مناسب موارد دیگری نیز وجود دارند که در اینجا با برخی از آن‌ها آشنا خواهید شد.

  • مقاومت

برخی آلیاژها از جمله قلع، در مواجهه با آب و یا رطوبت هوا دچار خوردگی و زنگ‌زدگی نمی ‌شوند. آلیاژهای دیگر، از جمله برنز آلومینیوم و برنز سیلیکون مقاومت سایشی بیشتری دارند و در برابر خوردگی نیز مقاوم هستند.

  • قدرت

قدرت یکی از شاخص ‌های بسیار مهم برای بسیاری از تولیدکنندگان است. یکی از دلایل استفاده از برنج و برنز در خطوط تولیدی مربوط می ‌شود به مقاومت کششی بسیار عالی این آلیاژها در زمان کار سرد. مقاومت کششی برنج در زمان آنیل شدن، 53 Ksi (یا 365 Mpa) و در زمان نورد سرد، 88 Ksi (یا 607 Mpa) می ‌باشد. برنز فسفر نیز دارای مقاومت کششی 50 Ksi (یا 345 Mpa) در حالت آنیل و 92 Ksi (یا 635 Mpa) در زمان نورد سرد است. از کاربردهای آلیاژ برنج می توان به ورق برنج اشاره کرد.

  • رسانای گرما و حرارت

برای ساخت برخی محصولات خاص، از جمله لوازم‌ خانگی باید از آلیاژی استفاده شود که طبیعت رسانای آن موجب رد شدن و انتقال جریان‌ های الکتریکی و یا حرارت از ابزار شود. هر یک از آلیاژهای برنج و برنز، مقیاس استاندارد بین‌المللی مشخصی برای مقاومت الکتریکی دارند که نشان ‌دهنده سطح رسانایی آن‌ هاست. هرچه این مقیاس بیشتر باشد، رسانایی گرما و حرارت آلیاژ بهتر خواهد بود. سطح رسانایی برخی آلیاژهای برنج، برنزهای فسفر و برنج قلع از 25% تا 50% متغیر است.

جمع ‌بندی

برنز از جمله فلزاتی است که از ترکیب مس با عناصر آلیاژی دیگر، به‌ویژه قلع ساخته می ‌شود. امروزه برخی ترکیبات برنزی علاوه بر قلع، شامل آلومینیوم، سیلیکون، فسفر، منگنز و غیره نیز هستند. ترکیب مس با این عناصر آلیاژی باعث می ‌شود شاهد خواص منحصر به ‌فرد فلز آلیاژی در برنز تولید شده باشیم. با این ‌حال، برخی از ویژگی ‌های کلی برنز عبارت ‌اند از: رسانای خوب، شکل‌پذیری، نقطه ذوب بالا و استحکام. از سوی دیگر، برنج نیز یکی دیگر از آلیاژهای مس است. اصلی ‌ترین تفاوت میان برنج و برنز در نوع عنصر آلیاژی مورد استفاده در آن‌ هاست. عنصر آلیاژی اصلی برنز، قلع و عنصر آلیاژی برنج، روی در نظر گرفته می ‌شود.

3/5
1رای
این پســت برای شما مفیــد بود ؟
  • 5عالی بود
  • 3خوب بود
  • 2معمولی بود
  • 1بد بود
پیشنهاد می کنیم مطالعه کنید
0

سوالات و نظرات کاربران

نمایش موافق ترین ها
0

سوالات و نظرات کاربران

اختیاری

اشتراک گذاری

تماس 03135155000 03135156000 0