آلیاژ مس و روی
برنج
Brass

برنجها آلیاژهای مس و روی می باشند که براساس تغییرات ترکیبی ورنگ
ظاهری به برنج زرد وبرنج قرمز وبرنج سرب،برنج سیلیسیم،برنج قلع،برنجهای نیکلی(ور شو)تقسیم می شوند.


خواص فیزیکی:

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 شبکه میکروسکوپی موجود در آلیاژ برنج است.و همانطور که در دیاگرم مس وروی نشان داده شده استاکثر آلیاژهای برنج دارای دامنه انجماد بسیار کم بوده ووجود فلزات دیگر در مس عملاً باعث پائین آمدن نقطه ذوب می شود و هر قدر دامنه انجمادکمتر باشد،سیالیت آلیاژ بهتر خواهد بود ولی این امر معمولاً با زیاد شدنحجم انقباض متمرکزهمراه است ....
کاملاً برای ریخته گری مناسب هستند .

برنج ها از نقطه نظر شبکه محلولهای جامد مس و روی دارای خواص زیر می باشند:

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

ب)محلول جامد β :در این شبکه وجود سرب کمتر مزاحم می باشد وشبکه خاصیت چکش خواری خود ار در گرما حفظ می کند.

ج)محلول جامدγ:این شبکه سخت و شکننده است و خواص عمومی شبکه γ را دارد

اگر مقدار فلز روی از 50%کمتر ابشد آلیاژ در ناحیه βبوده وبرای به وجود آمدن شبکه γباید مقدار فلز روی از 50%تجاوز کند.به همین دلیل مقدار فلز روی در برنج ها مواره کمتر از 47%است ورنگ برنج به مقدار روی بستگی دارد.

اگر برنج تنها از محلول جامدα تشکیل شده باشد در این صورت خواص مکانیکی با افزایش فلزروی بالا می رود سپس با افزایش بیش از حد روی دوباره کاهش می یابد.اگر برنج از شبکه α و β تشکیل شده باشد
مقدار درصد تغییر شکل به کم شدن ادامه می دهد در حالیکه سختی پیوسته زیاد می شود.

دسته بندی آلیاژهای مس:

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

انواع برنجهای کارپذیر(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 شکل می گیرند.

برنجهای مخصوص:

اگر به آلیاژ مس وروی سایر عناصر اضافه شوند به طورکلی خواص مکانیکی 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،نیکل وغیره دربرنج همواره به عنوان عنصر آلیاژی یا عنصر ناخالصی حضور دارند.ومقدار این عناصر هیچگاه از حدود 2-1% تجاوز نمی کند.
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 استحکام این آلیاژ بیشتر می شود و رنگ برنج از قرمز به زرد کم رنگ متمایل می شود. روی با نقطه ذوب C 419 و چگالی 14/7 گرم بر سانتی متر مکعب در مذاب مس با نقطه ذوب C1083 و وزن مخصوص 9/8 گرم بر سانتی متر مکعب معمولاً به صورت غیر همگن یا غیر یکنواخت قرار می گیرند که مشکل اساسی جدایش را به وجود می آورد . چون روی تا 32% می تواند در دمای محیط به صورت تک فازیα در مس وجود داشته باشد به آن برنج α میگویند که شامل یک ساختمان تک فازی کریستالهای 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 که شامل 20 الی 36% روی می باشدو برنج α قرمز که 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 فلاکس پوششی ذوب کرده و بعد هاردنر را در چند مرحله به مذاب وارد نمود.
2-استفاده از روی خالص که لازم است مس را تحت فلاکس پوششی ذوب نموده فوق گداز آن را پایین آورده و روی را در چند مرحله به مذاب وارد نموده و کاملاً آن را مخلوط نمود. از دیاگرام مس و روی می توان فهمید که دامنه انجماد برنجها کوتاه و سیالیت خوبی دارند.

برای ساخت برنج 20% روی لازم است مس مورد نیاز را همراه با فلاکس پوششی که 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 کنیم. به دلیل نقطه ذوب و وزن مخصوص متفاوت این دو فلز که نقطه مس C1083 و چگالی آن 9/7 گرم بر سانتی متر مکعب می باشد و روی با نقطه ذوبC 419 و وزن مخصوص 14/7 گرم بر سانتی متر مکعب باعث جدایش این دو فلز از یکدیگر 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.



ترکیب شیمیایی و کاربردهای خاص آلیاژهای منتخب مس - روی (برنج)
نام و شماره
درصد ترکیب اسمی
مشخصات ساخت و کاربردهای خاص
210برنج طلایی 95%
95.0 Cu5.0 Zn
برنج های غیر آلیاژی.قابلیت کارسرد عالی، قابلیت کارگرم خوب برای پولکزنی، لولهکاری، کشش، سوراخ کردن،پانچ کردن، برش، پیچ دادن، ریختهگری تحت فشار، استامپ کردنکاربردها: [Only Registered and Activated Users Can See Links. Click Here To Register...] ها، مدلها، لباس ضدگلوله، فیوز، چاشنی، پلاک، پایه جواهرسازی در آبطلا کاری
220برنج تجاری 90%
90.0 Cu10.0 Zn
مشخصات ساخت مثل آلیاژ مس 210 به اضافه کلهزنی و جا زدن، ...، [Only Registered and Activated Users Can See Links. Click Here To Register...] و پرس گرم.کاربردها: برنز حککاری شونده، کارهای شبکه، پرده سینما، پردههای محافظ،سختافزار دریایی فشرده، میخ و پرچ.
226برنج جواهرسازی 87%
87.5 Cu12.5 Zn
مشخصات ساخت مثل آلیاژ مس 210 به اضافه دنده سازی غلتکی و درپوشیکاربردها: گوشه ها، کانالها، زنجیر ها، زینتآلات لباس، ...، پایه برای آبطلا کاری
230برنج قرمز 85%
85.0 Cu15.0 Zn
کارپذیری سرد عالی، کارپذیری گرم خوب.کاربردها: محافظ های باران، هادی ها، حفره های اتصال، بندها، خاموشکننده های آتش،مبرد ها و لوله های مبدل حرارت، میله های پلمب، بدنه رادیاتور.
240برنج کمعیار 80%
80.0 Cu30.0 Zn
کارپذیری سرد عالی، مشخصات ساخت مثل مس 230.کاربردها: ظروف باتری، دم آهنگری و آلات موسیقی، عقربه ساعت،خطوط پمپ، لوله های خمشدنی.
260برنج فشنگ 70%
70.0 Cu30.0 Zn
کارپذیری سرد عالی، مشخصات ساخت مثل آلیاژ مس 230 بجز برای سکهزنی.کاربردها: بدنه رادیاتور، و مخازن چراغ قوه، ته لامپ، چفت و بست،گیرهها، لوله و مفصل، مهمات، وسایل پلمب کردن، پین ها و پرچ ها.
270 یا 268برنج زرد
65.0 Cu35.0 Zn
کارپذیری سرد عالی، مشخصات ساخت مثل آلیاژ مس 230.کاربردها: مثل آلیاژ مس 260 جز اینکه در مورد مهمات بهکار نمیرود.
280برنج زرد
60.0 Cu40.0 Zn
کارپذیری گرم و آهنگری عالی برای پولکزنی، شکل دادن و خم شدن،آهنگری گرم و پرس، کلهزنی و جا زدن گرمکاربردها: معماری، [Only Registered and Activated Users Can See Links. Click Here To Register...] و مهره های بزرگ، میله لحیمکاری، صفحات مبرد،لوله های مبدل حرارت، آهنگری گرم
443، 444، 445
71.0 Cu28.0 Zn1.0 Sn
کار سردپذیری عالی برای شکل دادن و خم شدنکاربردها: مبرد، لوله های مبدل حرارت صفحات مبرد، لوله های تقطیر، حلقه و بست.
667برنج منگنز
70.0 Cu28.8 Zn1.2 Mn
کارپذیری سرد عالی، ساخته شده با استفاده از پولکزنی، خم شدن،شکل دادن، استامپ، [Only Registered and Activated Users Can See Links. Click Here To Register...].کاربردها: محصولات برنج جوشکاری نقطهای، جوشکاری لب به لب و جوشکاری درزی.
464 تا 467برنج دریایی
60.0 Cu39.25 Zn0.75 Sn
کارپذیری آهنگری گرم عالی، ساخته شده با استفاده از پولکزنی،آهنگری گرم، پرس، کلهزنی و جازدنکاربردها: بست قورباغهای هواپیما، گلولهها، پیچ، سختافزار دریایی، محورها،پرچ، سوپاپ بخار، صفحات مبرد، میله های جوشکاری.
674
58.5 Cu36.5 Zn1.2 Al2.8 Mn1.0 Sn
قابلیت شکلپذیری گرم عالی، ساخته شده با روش آهنگری گرم و پرس، ماشینکاری.کاربردها: بوشها، دندهها، میلههای اتصال، محورها، صفحات سایشی
675برنج منگنز، A
58.5 Cu1.4 Fe39.0 Zn1.0 Sn0.1 Mn
قابلیت کارگرم عالی، ساخته شده با روش آهنگری گرم و پرس، کلهزنی و جا زدن گرمکاربردها: دیسکهای [Only Registered and Activated Users Can See Links. Click Here To Register...]، محور های پمپ، محور ها، گلوله ها، دسته و بدنه شیرها
687برنج آلومینیمدارای آرسنیک
77.5 Cu20.5 Zn2.0 Al1.0 As
قابلیت کارسرد عالی برای شکل دادن و خم شدنکابردها: مبرد، لولههای مبدل گرما و بخار، صفحات مبرد، لولههای تقطیر
688
73.5 Cu22.7 Zn3.4 Al0.40 Co
قابلیت شکلپذیری سرد و گرم عالی، ساختهشده با استفاده از پولکزنی، کشش،شکل دادن و خم شدن، برش و استامپ کردن.کاربردها: [Only Registered and Activated Users Can See Links. Click Here To Register...]ها، سوییچ ها، اتصالات، رله های قسمت های کشیده شده.
694برنج قرمز سیلیسیومی
81.5 Cu14.5 Zn4.0 Si
قابلیت شکلپذیری گرم عالی برای ساخت با روش آهنگری، عملیات ماشینپیچ.کاربردها: دسته شیر ها وقتی که مقاومت به خوردگی و استحکام بالا بحرانی میباشد.


ویژگیهای مهم آلیاژ

از این فلز به خاطر کاربردهای خاص و شکل و رنگ آن در جاهای مختلفی استفاده می کنند: در دکوراسیون به خاطر رنگ تقریباً طلایی رنگش

در مهمات جنگی
در جاهایی که به اصطکاک کم نیاز باشد (مثل مغزی قفلها)

مخصوصاً بخاطر خاصیت آکوستیکی در سازهای موسیقی (مثل هورن)


برنج رنگی تقریباً زرد دارد که شبیه به رنگ طلا است. ب

رنج در برابر کدر شدن و لکهدار شدن هم مقاومت دارد، یعنی دیرتر اکسایش می یابد. ب
رنج از مدتها پیش حتی قبل از تاریخ شناخته شده بود؛ در آن زمان که انسان هنوز فلز روی را نمی شناخت با ذوب کردن مس همراه با کالامین (سنگ معدن فلز روی) برنج تولید می کرد.

برنج معمولاً قابلیت چکشخواری بیشتری نسبت به مس و روی دارد و تقریباً دمای ذوب آن بین ۹۰۰ تا ۹۴۰ درجه سانتیگراد است . البته سختی و نرم بودن آن می تواند با تغییر نسبت مخلوط مس و روی تغیر کند.
مس داخل برنج (از طریق اثر اولیگودینامیک) خاصیت میکروبکشی به آن میدهد. بههمین خاطر از برنج به عنوان دستگیره و دیگر فلزات رایج در بیمارستانها استفاده میکنند. امروزه تقریباً ۹۰٪ از فلزات برنج بازیافت می شوند، چون فلز برنج خاصیت مغناطیسی کمی دارد و به راحتی می توان آن را از فلزاتی که معمولاً با آنها مخلوط می شود جدا کرد. بدین ترتیب برنج جدا شده را دوباره بازیافت می کنند.چگالی متوسط برنج ۸٫۴ گرم بر سانتیمتر مربع است .



کاربرد این آلیاژ در پزشکی

آلیاژ برنج یکی از آلیاژهای مورد تایید طب سنتی است که بیشتر به شکل
قاشق، سماور، کتری و قوری از دیرباز مورد استفاده قرار می گرفته است.
برنج آلیاژی از مس و روی (Cu+Zn) می باشد و این فلز روی با آلیاژ روئی متفاوت است. فلز روی به زینک (zinc) مشهور است که در طب امروزه به عنوان یکی از نیازهای بدن مورد توجه قرار گرفته است و کمبود آن را عامل بیماریهای پوستی و گوارشی می دانند و قرصهای مکمل همچون قرص زینک برای بیماران تجویز می گردد که همچون دیگر قرصهای شیمیایی دارای عوارض می باشند.
در طب سنتی برای جذب فلز روی و رفع نیاز بدن با استفاده از آلیاژ برنج که به غیر از فلز روی حاوی فلز مس (که آن هم برای بدن بسیار مفید و لازم می باشد)، سماور، کتری، قوری، قاشق و ظروف آشپزخانه تهیه می کردند تا با استفاده از آنها، نیاز بدن به این فلز مهم برطرف گردد و از عوارض کمبود آن در بدن پیشگیری گردد.



چند توصیه در مورد استفاده از ظروف و قاشقهای برنجی:

-
برای استفاده اولیه از قاشق و ظروف برنجی قدیمی که خریداری نموده اید (نه ظروف نو)، آنرا با سرکه و نمک و سیم ظرف شوئی خشن خیلی خوب شسته، به صورتی که هرگونه پلیسه و سیاهی و لک از بین برود.
- حتی الامکان پس از صرف غذا فوراً آنها را شسته و خشک کنید. دقت کنید این ظروف با غذاهای اسیدی مثل سرکه و ترشیجات به مدت طولانی در تماس نباشند، چرا که باعث کدر شدن و تغییر رنگ آن می شود.
- در صورت تغییر رنگ، با استفاده از محلول سرکه و نمک با سیم ظرف شوئی آنرا براق نمایید.
تذکر:

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