آلیاژهای مس

آلیاژهای مس آلیاژهای فلزی هستند که مس به عنوان مولفه اصلی آن است. آنها مقاومت بالایی در برابر خوردگی دارند. شناخته‌ترین نوع آن، برنز است که از قلع و مس ساخته شده ودر برنج، به جای قلع از روی استفاده می‌شود. هر دو این اصطلاحات غیر دقیق است، چرا که در گذشته به عنوان ظرف‌هایی در کلیسا استفاده می‌شده‌اند. امروزه اصطلاح آلیاژ مس به ویژه توسط موزه‌ها جایگزین می‌شود^[1]

ترکیب بندی

شباهت در شکل ظاهری آلیاژهای مختلف از یک عنصر، با وجود تشکیل شدن از ترکیبات متفاوت در هر آلیاژ، می‌تواندهنگام دسته‌بندی ترکیبات منجربه سردرگمی شود. تقریباً ۴۰۰ ترکیب مختلف از آلیاژ مس و مس وجود دارد که به راحتی دسته‌بندی می‌شوند، به عنوان مثال: مس، آلیاژهای با درصد مس بالا، برنج، برنز، نیکل مس، مس – نیکل – روی (نقره نیکل)، مس سرب و آلیاژهای ویژه. در جدول زیر عنصر اصلی در آلیاژ برای چهار نوع از رایج‌ترین آلیاژهای مورد استفاده در صنعت مدرن به همراه نام هرآلیاژ ذکر شده‌است. انواع تاریخی، مانند نمونه‌هایی که عصر برنز را توصیف می‌کنند، ملموس تر هستند زیرا مخلوط‌ها به‌طور کلی متغیر بودند.

طبقه‌بندی مس و آلیاژهای آن

خانواده	عنصر آلیاژ اصلی	شماره UNS
آلیاژهای مس، برنجی	روی (روی)	C1xxxx – C4xxxx, C66400 – C69800
برنز فسفر	قلع (Sn)	C5xxxx
برنزهای آلومینیومی	آلومینیوم (آل)	C60600 – C64200
برنزهای سیلیکون	سیلیکون (Si)	C64700 – C66100
کوپرنیکل، ابریشم نیکل	نیکل (نیکل)	C7xxxx

Mechanical properties of common copper alloys

نام	ترکیب اسمی (درصد)	شکل و شرایط	تنش تسلیم(۰٫۲٪ انحراف، ksi)	تنش کششی (ksi)	کرنش طولی در ۲ اینچ (درصد)	سختی (مقیاس برینل)	توضیحات
Copper (ASTM B1, B2, B3, B152, B124, R133)	Cu 99.9	آنیل شده	۱۰	۳۲	۴۵	۴۲	Electrical equipment, roofing, screens
"	"	Cold-drawn	۴۰	۴۵	۱۵	۹۰	"
"	"	Cold-rolled	۴۰	۴۶	۵	۱۰۰	"
Gilding metal (ASTM B36)	Cu 95.0, Zn 5.0	Cold-rolled	۵۰	۵۶	۵	۱۱۴	سکه ها، گلوله‌ها
Cartridge brass (ASTM B14, B19, B36, B134, B135)	Cu 70.0, Zn 30.0	Cold-rolled	۶۳	۷۶	۸	۱۵۵	Good for cold-working; radiators, hardware, electrical, drawn cartridge cases.
Phosphor bronze (ASTM B103, B139, B159)	Cu 89.75, Sn 10.0, P 0.25	Spring temper	—	۱۲۲	۴	۲۴۱	High fatigue-strength and spring qualities
Yellow or High brass (ASTM B36, B134, B135)	Cu 65.0, Zn 35.0	آنیل شده	۱۸	۴۸	۶۰	۵۵	مقاومت به خوردگی خوب
"	"	Cold-drawn	۵۵	۷۰	۱۵	۱۱۵	"
"	"	Cold-rolled (HT)	۶۰	۷۴	۱۰	۱۸۰	"
Manganese bronze (ASTM 138)	Cu 58.5, Zn 39.2, Fe 1.0, Sn 1.0, Mn 0.3	آنیل شده	۳۰	۶۰	۳۰	۹۵	Forgings
"	"	Cold-drawn	۵۰	۸۰	۲۰	۱۸۰	"
Naval brass (ASTM B21)	Cu 60.0, Zn 39.25, Sn 0.75	آنیل شده	۲۲	۵۶	۴۰	۹۰	مقاومت به خوردگی نمکی
"	"	Cold-drawn	۴۰	۶۵	۳۵	۱۵۰	"
Muntz metal (ASTM B111)	Cu 60.0, Zn 40.0	آنیل شده	۲۰	۵۴	۴۵	۸۰	لوله‌های کندانسور
Aluminium bronze (ASTM B169 alloy A, B124, B150)	Cu 92.0, Al 8.0	آنیل شده	۲۵	۷۰	۶۰	۸۰	—
"	"	سخت	۶۵	۱۰۵	۷	۲۱۰	"
Beryllium copper (ASTM B194, B196, B197)	Cu 97.75, Be 2.0, Co or Ni 0.25	Annealed, solution-treated	۳۲	۷۰	۴۵	B60 (Rockwell)	Electrical, valves, pumps, oilfield tools, aerospace landing gears, robotic welding, mold making
"	"	Cold-rolled	۱۰۴	۱۱۰	۵	B81 (Rockwell)	"
Free-cutting brass	Cu 62.0, Zn 35.5, Pb 2.5	Cold-drawn	۴۴	۷۰	۱۸	B80 (Rockwell)	Screws, nuts, gears, keys
Nickel silver (ASTM B122)	Cu 65.0, Zn 17.0, Ni 18.0	آنیل شده	۲۵	۵۸	۴۰	۷۰	Hardware
"	"	Cold-rolled	۷۰	۸۵	۴	۱۷۰	"
Nickel silver (ASTM B149)	Cu 76.5, Ni 12.5, Pb 9.0, Sn 2.0	Cast	۱۸	۳۵	۱۵	۵۵	Easy to machine; ornaments, plumbing
Cupronickel (ASTM B111, B171)	Cu 88.35, Ni 10.0, Fe 1.25, Mn 0.4	آنیل شده	۲۲	۴۴	۴۵	–	کندانسور، لوله‌های آب-نمک
"	"	Cold-drawn tube	۵۷	۶۰	۱۵	–	"
Cupronickel	Cu 70.0, Ni 30.0	Wrought	–	–	–	–	والوها، لوله‌های انتقال حرارت
Ounce metal Copper alloy C83600 (also known as "Red brass" or "composition metal") (ASTM B62)	Cu 85.0, Zn 5.0, Pb 5.0, Sn 5.0	Cast	۱۷	۳۷	۲۵	۶۰	—
Gunmetal (known as "red brass" in US)	Varies Cu 80-90%, Zn <5%, Sn ~10%, +other elements@ <۱٪

Mechanical properties of Copper Development Association (CDA) copper alloys^[2]

Family	CDA	Tensile strength [ksi]		Yield strength [ksi]		Elongation (typ.) [%]	Hardness [Brinell 10 mm-500 kg]	Machinability [YB = ۱۰۰]
		Min.	Typ.	Min.	Typ.
Red brass	۸۳۳		۳۲		۱۰	۳۵	۳۵	۳۵
	۸۳۶	۳۰	۳۷	۱۴	۱۷	۳۰	۵۰–۶۵	۸۴
	۸۳۸	۲۹	۳۵	۱۲	۱۶	۲۵	۵۰–۶۰	۹۰
Semi-red brass	۸۴۴	۲۹	۳۴	۱۳	۱۵	۲۶	۵۰–۶۰	۹۰
	۸۴۸	۲۵	۳۶	۱۲	۱۴	۳۰	۵۰–۶۰	۹۰
Manganese bronze	۸۶۲	۹۰	۹۵	۴۵	۴۸	۲۰	170–195†	۳۰
	۸۶۳	۱۱۰	۱۱۹	۶۰	۸۳	۱۸	225†	۸
	۸۶۵	۶۵	۷۱	۲۵	۲۸	۳۰	130†	۲۶
Tin bronze	۹۰۳	۴۰	۴۵	۱۸	۲۱	۳۰	۶۰–۷۵	۳۰
	۹۰۵	۴۰	۴۵	۱۸	۲۲	۲۵	۷۵	۳۰
	۹۰۷	۳۵	۴۴	۱۸	۲۲	۲۰	۸۰	۲۰
Leaded tin bronze	۹۲۲	۳۴	۴۰	۱۶	۲۰	۳۰	۶۰–۷۲	۴۲
	۹۲۳	۳۶	۴۰	۱۶	۲۰	۲۵	۶۰–۷۵	۴۲
	۹۲۶	۴۰	۴۴	۱۸	۲۰	۳۰	۶۵–۸۰	۴۰
	۹۲۷	۳۵	۴۲		۲۱	۲۰	۷۷	۴۵
High-leaded tin bronze	۹۳۲	۳۰	۳۵	۱۴	۱۸	۲۰	۶۰–۷۰	۷۰
	۹۳۴	۲۵	۳۲		۱۶	۲۰	۵۵–۶۵	۷۰
	۹۳۵	۲۵	۳۲	۱۲	۱۶	۳۰	۵۵–۶۵	۷۰
	۹۳۶	۳۳	۳۰	۱۶	۲۱	۱۵	۷۹–۸۳	۸۰
	۹۳۷	۲۵	۳۵	۱۲	۱۸	۲۰	۵۵–۷۰	۸۰
	۹۳۸	۲۵	۳۰	۱۴	۱۶	۱۸	۵۰–۶۰	۸۰
	۹۴۳	۲۱	۲۷		۱۳	۱۰	۴۲–۵۵	۸۰
Aluminium bronze	۹۵۲	۶۵	۸۰	۲۵	۲۷	۳۵	110–140†	۵۰
	۹۵۳	۶۵	۷۵	۲۵	۲۷	۲۵	140†	۵۵
	۹۵۴	۷۵	۸۵	۳۰	۳۵	۱۸	140–170†	۶۰
	۹۵۵	۹۰	۱۰۰	۴۰	۴۴	۱۲	180–200†	۵۰
	۹۵۸	۸۵	۹۵	۳۵	۳۸	۲۵	150-170†	۵۰
Silicon bronze	۸۷۸	۸۰	۸۳	۳۰	۳۷	۲۹	۱۱۵	۴۰
† Brinell scale with 3000 kg load

Comparison of copper alloy standards^[2]

Family	CDA	ASTM	SAE	SAE superseded	Federal	Military
Red brass	۸۳۳
	۸۳۶	B145-836	۸۳۶	۴۰	QQ-C-390 (B5)	C-2229 Gr2
	۸۳۸	B145-838	۸۳۸		QQ-C-390 (B4)
Semi-red brass	۸۴۴	B145-844			QQ-C-390 (B2)
	۸۴۸	B145-848			QQ-C-390 (B1)
Manganese bronze	۸۶۲	B147-862	۸۶۲	430A	QQ-C-390 (C4)	C-2229 Gr9
	۸۶۳	B147-863	۸۶۳	430B	QQ-C-390 (C7)	C-2229 Gr8
	۸۶۵	B147-865	۸۶۵	۴۳	QQ-C-390 (C3)	C-2229 Gr7
Tin bronze	۹۰۳	B143-903	۹۰۳	۶۲۰	QQ-C-390 (D5)	C-2229 Gr1
	۹۰۵	B143-905	۹۰۵	۶۲	QQ-C-390 (D6)
	۹۰۷		۹۰۷	۶۵
Leaded tin bronze	۹۲۲	B143-922	۹۲۲	۶۲۲	QQ-C-390 (D4)	B-16541
	۹۲۳	B143-923	۹۲۳	۶۲۱	QQ-C-390 (D3)	C-15345 Gr10
	۹۲۶		۹۲۶
	۹۲۷		۹۲۷	۶۳
High-leaded tin bronze	۹۳۲	B144-932	۹۳۲	۶۶۰	QQ-C-390 (E7)	C-15345 Gr12
	۹۳۴				QQ-C-390 (E8)	C-22229 Gr3
	۹۳۵	B144-935	۹۳۵	۶۶	QQ-C-390 (E9)
	۹۳۷	B144-937	۹۳۷	۶۴	QQ-C-390 (E10)
	۹۳۸	B144-938	۹۳۸	۶۷	QQ-C-390 (E6)
	۹۴۳	B144-943	۹۴۳		QQ-C-390 (E1)
Aluminium bronze	۹۵۲	B148-952	۹۵۲	68A	QQ-C-390 (G6)	C-22229 Gr5
	۹۵۳	B148-953	۹۵۳	68B	QQ-C-390 (G7)
	۹۵۴	B148-954	۹۵۴		QQ-C-390 (G5)	C-15345 Gr13
	۹۵۵	B148-955	۹۵۵		QQ-C-390 (G3)	C-22229 Gr8
	۹۵۸				QQ-C-390 (G8)
Silicon bronze	۸۷۸	B30	۸۷۸

در جدول زیر ب ترکیب شیمیایی آلیاژهای مختلف مس پرداخته بررسی شده‌است.

Chemical composition of copper alloys^[2][3]

Family	CDA	AMS	UNS	Cu [%]	Sn [%]	Pb [%]	Zn [%]	Ni [%]	Fe [%]	Al [%]	Other [%]
Red brass	۸۳۳		C83300	۹۳	۱٫۵	۱٫۵	۴
			C83400[4]	۹۰			۱۰
	۸۳۶	4855B	C83600	۸۵	۵	۵	۵
	۸۳۸		C83800	۸۳	۴	۶	۷
Semi-red brass	۸۴۴		C84400	۸۱	۳	۷	۹
	۸۴۵		C84500	۷۸	۳	۷	۱۲
	۸۴۸		C84800	۷۶	۳	۶	۱۵
Manganese bronze			C86100[5]	۶۷	۰٫۵		۲۱		۳	۵	Mn 4
	862†		C86200	۶۴			۲۶		۳	۴	Mn 3
	863†	4862B	C86300	۶۳			۲۵		۳	۶	Mn 3
	۸۶۵	4860A	C86500	۵۸	۰٫۵		۳۹٫۵		۱	۱	Mn 0.25
Tin bronze	۹۰۳		C90300	۸۸	۸		۴
	۹۰۵	4845D	C90500	۸۸	۱۰	0.3 max	۲
	۹۰۷		C90700	۸۹	۱۱	0.5 max	0.5 max
Leaded tin bronze	۹۲۲		C92200	۸۸	۶	۱٫۵	۴٫۵
	۹۲۳		C92300	۸۷	۸	1 max	۴
	۹۲۶	4846A	C92600	۸۷	۱۰	۱	۲
	۹۲۷		C92700	۸۸	۱۰	۲	0.7 max
High-leaded tin bronze	۹۳۲		C93200	۸۳	۷	۷	۳
	۹۳۴		C93400	۸۴	۸	۸	0.7 max
	۹۳۵		C93500	۸۵	۵	۹	۱	0.5 max
	۹۳۷	4842A	C93700	۸۰	۱۰	۱۰		0.7 max
	۹۳۸		C93800	۷۸	۷	۱۵		0.75 max
	۹۴۳	4840A	C94300	۷۰	۵	۲۵		0.7 max
Aluminium bronze	۹۵۲		C95200	۸۸					۳	۹
	۹۵۳		C95200	۸۹					۱	۱۰
	۹۵۴	4870B 4872B	C95400	۸۵					۴	۱۱
			C95410[6]	۸۵					۴	۱۱	Ni 2
	۹۵۵		C95500	۸۱				۴	۴	۱۱
			C95600[7]	۹۱						۷	Si 2
			C95700[8]	۷۵				۲	۳	۸	Mn 12
	۹۵۸		C95800	۸۱				۵	۴	۹	Mn 1
Silicon bronze			C87200[9]	۸۹							Si 4
			C87400[10]	۸۳			۱۴				Si 3
			C87500[11]	۸۲			۱۴				Si 4
			C87600[12]	۹۰			۵٫۵				Si 4.5
	۸۷۸		C87800[13]	۸۰			۱۴				Si 4
			C87900[14]	۶۵			۳۴				Si 1
† Chemical composition may vary to yield mechanical properties

برنج آلیاژی از مس است که با روی ساخته شده‌است. برنج‌ها معمولاً به رنگ زرد هستند. مقدار روی می‌تواند از مقدار خیلی کم‌تا ۴۰ درصد متغیر باشد؛ و تا زمانی که زیر ۱۵٪ نگه داشته شود، مقاومت در برابر خوردگی مس به‌طور قابل توجهی کاهش نمی‌یابد.

برنجها می‌توانند در شرایط خاص نسبت به شستشوی انتخاب خوردگی حساس باشند، هنگامی که روی از آلیاژ جدا می‌شود (دزد زدایی)، یک ساختار مس اسفنجی را بوجود می‌آورد.

• طلای شمالی

برنز

برنز آلیاژ مس و چند فلز دیگر است که اغلب از قلع ساخته شده اما آلومینیوم و سیلیکون هم در آن وجود دارند.

• برنزهای آلومینیومی آلیاژهای مس و آلومینیوم هستند. مقدار آلومینیوم بیشتر بین ۵ تا ۱۱ درصد است. گاهی اوقات آهن، نیکل، منگنز و سیلیکون هم به آن اضافه می‌شوند. آنها از استحکام و مقاومت به خوردگی بالاتری نسبت به برنزهای دیگر به خصوص در محیط دریایی برخوردار بوده و نسبت به ترکیبات گوگرد دار واکنش پذیری کمی دارند. آلومینیوم یک لایه غیرفعال نازک روی سطح فلز تشکیل می‌دهد.
• فلز بل
• برنز فسفر
• برنزهای نیکل، به عنوان مثال نقره نیکل و کاپرونیکل
• فلز اسپکولوم
• UNS C69100

گرانبهای فلزی

فلز مس اغلب با فلزات گران بها مانند طلا (Au) و نقره (Ag) آلیاژ می‌شود.

نام	مس [٪]	طلا [٪]	نقره [٪] یوهراهولعتو [٪]
آئوروکپرید	†	†
اشتاداتو	†	†	†	Fe †، Hg †، Sn †، Zn
بیلون	†		†	HG†
نقره چینی	۵۸		۲	۱۷٫۵ روی، ۱۱٫۵ نیکل،
برنز Corinthian	†	†	†
CuSil	۲۸		۷۲
Dymalloy	۲۰		۸۰	C (الماس نوع I)
الکتروم، طلای سبز	۶–۲۳	۷۵–۸۰	۰–۱۵	۰–۴ سی دی
طلای خاکستری	†	†		من †
گوانان	۲۵	۵۶	۱۸
هپاتیزون	†	پی‌گیری	پی‌گیری
نیلو	†	†		سولفید سرب †
پانچاله	†	†	†	Fe †، Sn †، Pb †، Zn †،
طلای گل رز، قرمز و صورتی	۲۰–۵۰	۵۰–۷۵	۰–۵
اسپانگولد	۱۸–۱۹	۷۶		۵–۶ آل
شکودو	۹۰–۹۶	۴–۱۰
Shibuichi	۴۰–۷۷	۰–۱	۲۳–۶۰
نقره تبت	†		†	Ni †، Sn †
تامپاگا	۳–۹۷	۳–۹۷
طلای سفید	†	†		نیکل Z، روی †

جستارهای وابسته

• روکش فلزی مس
• آلیاژهای مس در آبزی پروری
• سطوح لمسی از آلیاژ ضد میکروبی
• Lubaloy C41100

منابع

1. British Museum, "Scope Note" for "copper alloy"
2. Industrial Investment Castings - Franklin Bronze, retrieved 2009-09-07
3. Brass and Bronze Alloys, archived from the original on 25 August 2009, retrieved 2009-09-08.
4. UNS C83400, retrieved 2009-09-08.
5. UNS C86100, retrieved 2009-09-08.
6. UNS C95410, retrieved 2009-09-08.
7. UNS C95600, retrieved 2009-09-08.
8. UNS C95700, retrieved 2009-09-08.
9. UNS C87200, retrieved 2009-09-08.
10. UNS C87400, retrieved 2009-09-08.
11. UNS C87500, retrieved 2009-09-08.
12. UNS C87600, retrieved 2009-09-08.
13. UNS C87800, retrieved 2009-09-08.
14. UNS C87900, retrieved 2009-09-08.

کتابشناسی - فهرست کتب

• Erik Oberg, Franklin D. Jones and Holbrook L. Horton (1992). Machinery's Handbook (24 ed.). New York: Industrial Press Inc. p. 501. ISBN 0-8311-2492-X.

پیوند به بیرون

• آزمون‌ها و استانداردهای خوردگی: کاربرد و تفسیر
• انجمن توسعه مس