Ορείχαλκος

Ορείχαλκος

Brass

Ορείχαλκος
Περικεφαλαία

- Ένα κράμα.

Ετυμολογία

Η ονομασία "Ορείχαλκος" σχετίζεται ετυμολογικά με την λέξη "χαλκός".

Περιγραφή

Ο ορείχαλκος είναι κράμα χαλκού – ψευδαργύρου που χρησιμοποιείται από την ελληνιστική εποχή μέχρι την σύχρονη σε πάρα πολλές εφαρμογές, μεταξύ άλλων και στην κατασκευή πνευστών μουσικών οργάνων (τα γνωστά «χάλκινα»).

Ο ορείχαλκος στην Αρχαιότητα

Ο ορείχαλκος της Αρχαιότητας ήταν συνήθως κράμ σε αναλογία χαλκού (90%) και κασσίτερου (10%).

Ο ορείχαλκος αναφέρεται σε ορισμένα αρχαία ελληνικά κείμενα, αλλά δεν είναι εξακριβωμένο κατά πόσο ο όρος αυτός ανταποκρίνονταν πράγματι σε κράμα χαλκού – ψευδαργύρου.

Ο Ησίοδος αναφέρει ότι ο Ηρακλής φορούσε περικνημίδες από ορείχαλκο. (Ησίοδος, Ασπίς Ηρακλέους, στ. 122–123).

Σε έναν Ομηρικό ύμνο, αναφέρεται ότι η Αφροδίτη έφερε ενώτια από ορείχαλκο και χρυσό. (Ομηρικοί Ύμνοι, 6, Εις Αφροδίτην, στ. 8–9).

Ο Πλάτων στον Κριτία αναφέρει οι κάτοικοι της μυθικής Ατλαντίδας γνώριζαν τον "εκ γης ωρυττόμενον» ορείχαλκο, που έλαμπε ως πυρ («πυρώδης») και ήταν το πολυτιμότερο μέταλλο μετά τον χρυσό. Στο ίδιο κείμενο αναφέρεται ότι τα τείχη της ακρόπολης και το εσωτερικό του ναού του Ποσειδώνα στην Ατλαντίδα ήταν επενδυμένα με ορείχαλκο (Πλάτων, Κριτίας, 114e, 116b-d, 119d).

Οι αναφορές στην αξία του μετάλλου, που στην εποχή του Κριτίου δεν υπήρχε πλέον, οδηγεί πολλούς στο συμπέρασμα πως ο ορείχαλκος του Πλάτωνα ήταν μάλλον κάποιο μυθικό υλικό ή κάποιο κράμα χαλκού–χρυσού.

Άλλωστε, στην Κόρινθο παρασκεύαζαν κράματα χαλκού με διαφορετικές αποχρώσεις, ένα εκ των οποίων το ονόμαζαν «ηπατίζον» επειδή το χρώμα του ήταν σκοτεινό ερυθρό ως του ήπατος (Πλίνιος ο Πρεσβύτερος, Historia Naturalis, 34.8).

Ο Στράβων, που έζησε στην Ρωμαϊκή Εποχή, είναι ο πρώτος που αναφέρει τον ψευδάργυρο ως μέταλλο που παρασκευάζονταν με «απόσταξη» μεταλλεύματος στην περιοχή της Β.Δ. Μικράς Ασίας κοντά στην Τροία, καθώς και τον ορείχαλκο ως κράμα χαλκού και ψευδάργυρου που παρασκευάζονταν με σύντηξη των δύο μετάλλων (Στράβων, Γεωγραφία, βιβλίο XIII, 1.56).

Ο ορείχαλκος αναφέρεται επίσης σε ιουδαϊκά κείμενα της ελληνιστικής εποχής καθώς και στο βιβλίο Περί θαυμασίων Ακουσμάτων}}, που αποδίδεται σε άγνωστο μιμητή του Αριστοτέλη. Στο τελευταίο, αναφέρεται πως ορείχαλκος παρασκευάζονταν στην Μαύρη Θάλασσα με την αναγωγή μεταλλευμάτων χαλκού μαζί με καδμεία. Η καδμεία ήταν είτε καλαμίνα, δηλαδή μετάλλευμα σμισθονίτη (ZnCO₃) και ημιμορφίτη (Zn₄Si₂O₇(OH)₂·H₂O) είτε οξείδια του ψευδαργύρου (ZnO με προσμίξεις οξειδίων του σιδήρου) που σχηματίζονταν σε χώρους καμίνευσης μεταλλευμάτων χαλκού, μολύβδου ή κασσίτερου.

Οι χώρες που αναφέρονται στην Αρχαιότητα ως πηγές των δύο μετάλλων είναι:

Οι περιοχές που βρισκόταν σε αφθονία ο χαλκός, ήταν

• κυρίως η Αλάσια (Alashiya), η οποία πήρε το σημερινό όνομα Κύπρος από το μέταλλο αυτό (cuprum, copper),
• η περιοχή της Τροίας,
• η Κιλικία
• η Ιβηρική Χερσόνησος και
• το σημερινό βορειοανατολικό Ιραν.

Οι πηγές του κασσίτερου στις παρα-Μεσόγειες χώρες υπήρχε σε πολύ μικρές ποσότητες (Κύπρος, Κιλικία, Ιταλία και Κελτική). Ο κασσίτερος σε μεγάλες ποσότητες, υπήρχε στην Βακτριανή και την Βρεττανία (Κασσιτερίδες νήσοι).

Σύσταση και ιδιότητες

Η περιεκτικότητα του ορείχαλκου σε ψευδάργυρο καθορίζει και τις ιδιότητες του μετάλλου. Για περιεκτικότητα σε ψευδάργυρο έως και 35% κ.β. περίπου, η φάση που δημιουργείται είναι ο α-Cu, δηλ. ένα στερεό διάλυμα Zn εντός Cu. Για περιεκτικότητα 32–39% κ.β. Zn, η φάση α συνυπάρχει με την φάση β, ενώ για περιεκτικότητα μεγαλύτερη από 39% κ.β. Zn δημιουργείται και η φάση γ, που είναι εύθραυστη.

Το χρώμα του ορείχαλκου αλλάζει επίσης αναλόγως με την περιεκτικότητά του σε ψευδάργυρο. Όταν η περιεκτικότητα σε ψευδάργυρο είναι χαμηλή, ο ορείχαλκος έχει ένα καφεκόκκινο χρώμα που πλησιάζει το κεραμιδί χρώμα του χαλκού. Για περιεκτικότητα σε Zn περίπου 30% κ.β., ο ορείχαλκος έχει το χρώμα του χρυσού, αλλά, για ακόμα πιο υψηλή περιεκτικότητα σε Zn, το χρώμα του γίνεται και πάλι καφεκόκκινο.

Οι ορείχαλκοι με Zn < 35% κ.β. (ορείχαλκοι α) παρουσιάζουν καλή μηχανική αντοχή και καλή αντοχή στην διάβρωση. Οι ορείχαλκοι με 32% κ.β. < Zn < 39% κ.β. (ορείχαλκοι α+β) έχουν ακόμα καλύτερη μηχανική αντοχή, μεγαλύτερη ελαστικότητα και μεγαλύτερη ολκιμότητα, αλλά κάπως μειωμένη αντοχή στην διάβρωση σε σύγκριση με τους ορείχαλκους α. Οι ορείχαλκοι με Zn > 39% κ.β. (ορείχαλκοι β) παρουσιάζουν μεγάλη μηχανική αντοχή, αλλά είναι ευκατέργαστοι μόνον εν θερμώ· σε χαμηλές θερμοκρασίες έχουν μικρή ολκιμότητα.

Ποιότητες και χρήσεις

Κοινές ποιότητες

Ο ορείχαλκος χρησιμοποιείται σε πάρα πολλές εφαρμογές: στην παραγωγή βαλβίδων και τριβείων (ρουλεμάν), στην παραγωγή σωλήνων χωρίς ραφή και άλλων εξαρτημάτων ύδρευσης, στην κατασκευή όπλων και εξαρτημάτων μηχανών, στην κατασκευή πνευστών μουσικών οργάνων, κ.ά.

Οι πιο κοινοί ορείχαλκοι είναι οι εξής:

• ορείχαλκος επιχρύσωσης (αγγλ., gilding 95%): Zn = 5,0% κ.β.
• εμπορικός μπρούντζος (αγγλ., commercial bronze): Zn = 10,0% κ.β.
• μπρούντζος κοσμηματοποιίας (αγγλ., jewelery bronze): Zn = 12,5% κ.β.
• ερυθρός ορείχαλκος (αγγλ., red brass): Zn = 15,0% κ.β.
• ορείχαλκος καλύκων (αγγλ., cartridge brass): Zn = 30,0% κ.β.
• μέταλλο Muntz (αγγλ., Muntz metal): Zn = 40,0% κ.β.

Ορείχαλκοι με περιεκτικότητα σε Zn > 15% κ.β., όταν βρεθούν σε στάσιμα όξινα νερά, παθαίνουν διάβρωση με αποψευδαργύρωση: ο περιεχόμενος ψευδάργυρος διαλύεται και το παραμένον μέταλλο γίνεται πορώδες και εύθραυστο. Ο ορείχαλκος επίσης παθαίνει εργοδιάβρωση όταν βρίσκεται υπό μηχανική καταπόνηση σε περιβάλλον που περιέχει αμμωνία, αμίνες ή υδράργυρο.

Η αποψευδαργύρωση αντιμετωπίζεται με την προσθήκη κασσίτερου στο κράμα. Οι κασσιτερούχοι ορείχαλκοι περιέχουν 2&ndash40% κ.β. Zn και 0,2–3,0% κ.β. Sn. Κασσιτερούχος ορείχαλκος είναι, π.χ., ο ορείχαλκος του Ναυαρχείου ή ναυτικός ορείχαλκος (αγγλ., admiralty brass/naval brass) περιέχει 30–40% κ.β. Zn και 1% κ.β. Sn. Επίσης, με προσθήκη μαγγανίου, βελτιώνεται η αντοχή του ορείχαλκου στην διάβρωση, γι' αυτό και μαγγανιούχοι ορείχαλκοι βρίσκουν εφαρμογή σε ναυπηγικές χρήσεις, π.χ. στην χύτευση προπελών.

Συχνά στους ορείχαλκους προστίθεται και μόλυβδος σε πολύ μικρό ποσοστό (< 3,5% κ.β.). Ο μόλυβδος δεν διαλύεται στις κύριες φάσεις του ορείχαλκου, αλλά δημιουργεί μικρά κατακρημνίσματα στα όρια των κρυστάλλων. Η παρουσία των κατακρημνισμάτων μολύβδου κάνει τον ορείχαλκο πιο ευκατέργαστο σε μηχανουργικές κατεργασίες.

Οι πυριτιούχοι ορείχαλκοι είναι ορείχαλκοι α φάσης (Zn < 20% κ.β.) στους οποίους έχει γίνει προσθήκη πυριτίου έως 6% κ.β. Οι ορείχαλκοι αυτοί είναι εξαιρετικά μεγάλης αντοχής και χρησιμοποιούνται για την κατασκευή πολύ ανθεκτικών βαλβίδων.

Μπρούντζος, ορείχαλκος και κρατέρωμα

Ο ορείχαλκος συγχέεται πολύ συχνά με τον μπρούντζο ή κρατέρωμα, που είναι κατά βάση κράμα χαλκού – κασσίτερου. Στα ελληνικά, ο όρος μπρούντζος ή μπρούτζος χρησιμοποιείται συχνά αδιακρίτως για ορείχαλκους και για κρατερώματα. Αλλά η ίδια σύγχυση υπάρχει και στα αγγλικά, όπου το κρατέρωμα αποκαλείται bronze και ο ορείχαλκος αποκαλείται brass.

Για παράδειγμα, ο «εμπορικός μπρούντζος» και ο «μπρούντζος κοσμηματοποιίας» δεν είναι κρατερώματα αλλά ορείχαλκοι (βλ. παραπάνω). Tο «αρχιτεκτονικό κρατέρωμα» (αγγλ., architectural bronze) είναι επίσης ορείχαλκος με 40% κ.β. Zn και 3% κ.β. Pb.

Αντιθέτως, ένα κρατέρωμα υψηλής αντοχής (10–14% κ.β. Sn, 2–3% κ.β. Zn, 0–0,8% κ.β. P), το οποίο χρησιμοποιούνταν στο παρελθόν για την κατασκευή πυροβόλων όπλων, ονομάζεται συχνά στα αγγλικά «ερυθρός ορείχαλκος» (red brass) δημιουργώντας έτσι σύγχυση με τον κοινό ερυθρό ορείχαλκο, που περιέχει 15% κ.β. Zn. (Το κρατέρωμα «ερυθρός ορείχαλκος» αποκαλείται επίσης και «μέταλλο όπλων» (αγγλ., gunmetal), οπότε αποφεύγεται η σύγχυση.)

Η σύγχυση ανάμεσα στον ορείχαλκο και τον μπρούντζο ή κρατέρωμα οφείλεται στο γεγονός ότι οι μεταλλουργοί διακρίνουν τα δύο μεταλλικά υλικά όχι τόσο με βάση την σύσταση, αλλά περισσότερο με βάση το χρώμα. Γενικότερα στην αγορά, ορείχαλκοι αποκαλούνται τα κράματα χαλκού με χρυσοκίτρινο χρώμα, ενώ μπρούντζοι ή κρατερώματα αποκαλούνται τα κράματα χαλκού με καφεκόκκινο χρώμα.

Τυποποίηση

Η τυποποιημένη κατά UNS αρίθμηση των ορείχαλκων είναι C1xxxx–C4xxxx και C66400–C69800.

Βιβλιογραφία

• J. R. Davis et al. (editors), Metals Handbook, vol. 2, Properties of Non-ferrous Alloys,10th edition, ASM International, Materials Park, Ohio, USA, pp. 216–402.
• Copper Development Association, "Brasses", 2007 (;).

Εσωτερική Αρθρογραφία

• κράμα
• χαλκός
• κρατέρωμα

Ιστογραφία

• Ομώνυμο άρθρο στην Βικιπαίδεια
• Ομώνυμο άρθρο στην Livepedia
• Χαλκόρ ΑΕ, «Ορείχαλκος» (φυσικές και μηχανικές ιδιότητες διαφόρων ποιοτήτων).
• Copper Development Association UK, "For Information on Copper and Copper Alloys" (Αγγλικά)

(εξαιρετική πηγή πληροφοριών).

• MatWeb: "Copper and Copper Alloys (Brass, Bronze)" (Αγγλικά)

.

• Canadian Copper & Brass Development Association (Αγγλικά)

, Πρότυπο:Fr.

Κίνδυνοι Χρήσης

Αν και θα βρείτε εξακριβωμένες πληροφορίες σε αυτήν την εγκυκλοπαίδεια ωστόσο, παρακαλούμε να λάβετε σοβαρά υπ' όψη ότι η "Sciencepedia" δεν μπορεί να εγγυηθεί, από καμιά άποψη, την εγκυρότητα των πληροφοριών που περιλαμβάνει. "Οι πληροφορίες αυτές μπορεί πρόσφατα να έχουν αλλοιωθεί, βανδαλισθεί ή μεταβληθεί από κάποιο άτομο, η άποψη του οποίου δεν συνάδει με το "επίπεδο γνώσης" του ιδιαίτερου γνωστικού τομέα που σας ενδιαφέρει." Πρέπει να λάβετε υπ' όψη ότι όλα τα άρθρα μπορεί να είναι ακριβή, γενικώς, και για μακρά χρονική περίοδο, αλλά να υποστούν κάποιο βανδαλισμό ή ακατάλληλη επεξεργασία, ελάχιστο χρονικό διάστημα, πριν τα δείτε. Επίσης, Οι διάφοροι "Εξωτερικοί Σύνδεσμοι (Links)" (όχι μόνον, της Sciencepedia αλλά και κάθε διαδικτυακού ιστότοπου (ή αλλιώς site)), αν και άκρως απαραίτητοι, είναι αδύνατον να ελεγχθούν (λόγω της ρευστής φύσης του Web), και επομένως είναι ενδεχόμενο να οδηγήσουν σε παραπλανητικό, κακόβουλο ή άσεμνο περιεχόμενο. Ο αναγνώστης πρέπει να είναι εξαιρετικά προσεκτικός όταν τους χρησιμοποιεί.

- Μην κάνετε χρήση του περιεχομένου της παρούσας εγκυκλοπαίδειας
αν διαφωνείτε με όσα αναγράφονται σε αυτήν

---

>>Διαμαρτυρία προς την wikia<<

- Όχι, στις διαφημίσεις που περιέχουν απαράδεκτο περιεχόμενο (άσεμνες εικόνες, ροζ αγγελίες κλπ.)

---