Metallo duttile Ottone: una digressione storica, proprietà di base, caratteristiche e foto della lega

L'ottone è un materiale metallico a base di rame e un componente legante di zinco. La lega può contenere elementi di piombo, ferro, nichel. A volte lo stagno è presente, ma in piccole quantità. Secondo la tavola metallurgica, l'ottone non appartiene al gruppo del bronzo.

Storia

L'elemento chimico zinco fu scoperto nel XVI secolo, ma il metallo giallo era ben noto all'umanità molti secoli prima di quel momento. Gli antichi popoli che vivevano nella regione meridionale del Mar Nero combinavano il rame con la smithsonite, il minerale di zinco, per ottenere una lega di ottone.

Durante il periodo del politico romano Augusto, l'ottone veniva chiamato "orychalk", che letteralmente significa "rame dorato". Il metallo giallo è simile all'oro, da esso venivano stampate antiche monete romane, venivano realizzati gioielli e oggetti per la casa.

Alla fine del XVIII secolo, lo scienziato inglese D. Emerson ottenne l'ottone legando il rame con lo zinco industriale. Ha brevettato il metodo e ha ricevuto un brevetto britannico. Nel XVIII secolo, prima dell'uso diffuso dell'ottone nella metallurgia, veniva utilizzato per contraffare l'oro nell'Europa occidentale e in Russia.

Le principali caratteristiche dell'ottone

L'ottone combina le proprietà positive e i vantaggi dei metalli compositi.I metallurgisti usano il materiale nell'industria per migliorare le proprietà dei metalli che sono collettivamente più forti che individualmente. Il metallo giallo ha resistenza ai processi di corrosione, maggiore resistenza e può rimanere a lungo in soluzioni acquose e alcaline senza danni.

Proprietà chimiche

La struttura dell'ottone è formata da due componenti classici: zinco, rame. Nella versione tradizionale, la percentuale di rame non supera il 70% e lo zinco - 30%. Sono stati sviluppati diversi gradi di ottone tecnologico, in cui il contenuto di zinco è inferiore, solo il 48%. Nell'industria siderurgica, quasi la metà di tutto lo zinco utilizzato viene recuperato dai rifiuti e dal riciclaggio.

Esistono due tipi di ottone con differenze nella struttura interna e nella composizione chimica:

• tipo alfa (monofase), contenuto di zinco 35%;
• di tipo alfa-beta (bifase), in una lega al 50% di zinco e al 6% di piombo.

L'ottone nelle caratteristiche esterne è simile ad alcune marche di bronzo, ma non appartiene ai materiali in bronzo.

La composizione di gradi speciali di leghe di ottone contiene stagno in piccole proporzioni. Viene utilizzato come componente di lega per migliorare le proprietà del metallo. Oltre allo stagno, la composizione chimica dell'ottone può contenere piombo, nichel, manganese e altri metalli che possono migliorare le caratteristiche del materiale.

Proprietà fisiche

Le caratteristiche dell'ottone dipendono da ulteriori elementi di lega aggiunti per migliorare i parametri di processo. Ad esempio, il valore della densità varia nell'intervallo 8300-8700 kg/m3.

Le principali proprietà fisiche dell'ottone sono:

• la capacità termica specifica quando riscaldata a 20 C è 0,377 kJ kg−1 K−1;
• resistenza elettrica specifica 0,07 * 10−6 Ohm·m;
• non è un ferromagnete, non acquisisce proprietà magnetiche se esposto a temperature critiche;
• il punto di fusione è in media di 900 gradi;
• elevata resistenza alla corrosione e alla distruzione;
• durevole;
• plastica,
• si presta bene alla forgiatura e alla lavorazione;
• resistente alle variazioni di temperatura.

L'ottone come conglomerato di diversi metalli ha una debole conduttività della corrente elettrica. I metalli compositi creano la distorsione dei reticoli cristallini. I campi di tensione risultanti formano la resistività. Il rame stesso è un eccellente conduttore di elettricità, quindi tutti i fili sono di rame.

Il punto di fusione di una lega di ottone dipende dalla percentuale di zinco. Più zinco c'è, più facile è fondere l'ottone.

Il metallo laminato in ottone è ben esposto alla saldatura ad arco e a gas. Ben lucidato, arrotolato. Resiste agli agenti atmosferici meglio del rame puro.

Aggiunte di bismuto e piombo alla lega di ottone riducono le proprietà elastiche del metallo, rendendolo fragile se esposto ad alte temperature (a 500 gradi).

Influenza degli elementi costitutivi

Per ampliare la gamma di utilizzo dell'ottone e migliorarne le proprietà, alla lega vengono aggiunti componenti leganti. Ogni elemento costitutivo ha un effetto specifico:

• il silicio abbassa il valore di durezza, rende il materiale meno durevole, ma resistente all'usura durante l'attrito prolungato;
• il manganese aumenta la forza e la resistenza alla corrosione;
• stagno, alluminio e ferro in piccole proporzioni vengono aggiunti alla lega insieme al manganese per migliorare i valori di resistenza;
• il piombo ha quasi cessato di essere aggiunto come elemento legante, riduce le proprietà meccaniche della lega, peggiora la duttilità, l'elasticità;
• il nichel aumenta la resistenza alla corrosione e rende possibile l'utilizzo del metallo in ambienti alcalini;
• alluminio, l'ossido di alluminio crea un rivestimento protettivo sulla superficie metallica, che impedisce ai processi ossidativi di avere un effetto distruttivo;
• lo stagno è un metallo leggero, la sua aggiunta migliora i parametri di robustezza e resistenza alla corrosione.

Una lega con stagno è ampiamente utilizzata per creare componenti per navi che operano costantemente in acqua di mare.

Metodi di produzione

L'ottone è uno di quei conglomerati che rispondono bene ai metodi di lavorazione: forgiatura, stampaggio. A basso punto di fusione, il metallo mostra buone proprietà di flusso, quindi è ampiamente utilizzato nelle fonderie.

Quando si scioglie l'ottone, lo zinco evapora attivamente.

Nell'industria metallurgica, l'ottone viene estratto in speciali contenitori refrattari (crogioli), in forni fusori, in cui il calore viene trasferito per irraggiamento dai prodotti gassosi della combustione del combustibile. Nei forni, la fusione avviene in breve tempo e con un consumo energetico economico.

Applicazioni in lega

Nei tempi antichi, l'ottone veniva utilizzato in gioielleria per la sua somiglianza con l'oro naturale. A causa della sua plasticità e della buona malleabilità per la forgiatura, le monete venivano stampate da esso, venivano realizzati gioielli e custodie.

Le leghe di ottone vengono migliorate aggiungendo altri componenti metallici al fine di migliorare le caratteristiche del metallo laminato ed espandere le possibilità del suo utilizzo in ambienti aggressivi (nella cantieristica navale, nelle officine chimiche).

In costruzione

Il metallo giallo si è da tempo affermato come materiale prezioso per la creazione di parti per impianti idraulici, tubi, elettrodomestici e per la costruzione di varie strutture. Realizzato in metallo giallo

• elementi di fissaggio (bulloni e dadi, tubi di derivazione, parti stampate);
• prodotti per strutture termotecniche, dispositivi, attrezzature, tubi del condensatore;
• parti idrauliche (rubinetti, giunti, tee, raccordi);
• ferramenta per mobili (maniglie per porte, graffette, cerniere per porte).

Le proprietà meccaniche, la resistenza all'umidità, la forza e il prezzo accessibile consentono l'uso del metallo giallo in vari campi senza temere che il materiale si rompa o si arrugginisca.

Applicazione in orologi e arte

Nell'industria orologiera l'ottone ha trovato un impiego particolarmente diffuso per le proprietà di flessibilità, duttilità e basso costo. I prodotti realizzati in metallo giallo sembrano presentabili e il meccanismo dell'orologio funziona in modo affidabile per molti anni. Il materiale non arrugginisce, non si ossida, resiste a una lunga permanenza in un ambiente umido, non soccombendo a processi corrosivi.

Nelle arti decorative, l'ottone è apprezzato per la sua capacità di creare pezzi di design con l'effetto della presenza dell'oro. Per creare gioielli, vengono utilizzate tali leghe di ottone bicomponenti ornamentali:

• verde (zinco 40%);
• tompak dorato (zinco 25%);
• giallo classico (zinco 33%).

L'ottone è una lega dalle caratteristiche uniche. Ampiamente utilizzato in quasi tutti i progetti utilizzati in condizioni ambientali difficili e ambienti aggressivi. I gioielli in ottone sembrano lussuosi e con la cura adeguata non perdono la loro bellezza per molti anni.

Foto in ottone