ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ(Θ)

Transcript

1 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ(Θ) Ενότητα 1: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Ανθυμίδης Κωνσταντίνος Διδάκτορας Μηχανολόγος Μηχανικός ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΕ 1

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

3 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Κεντρικής Μακεδονίας» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

4 Ενότητα 1 XYΤΕΥΣΕΙΣ - ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ Ανθυμίδης Κωνσταντίνος Διδάκτορας Μηχανολόγος Μηχανικός 4

5 Περιεχόμενα ενότητας 1. Παρασκευή Χαλκού 2. Ιδιότητες του Χαλκού 3. Εφαρμογές του Χαλκού 4. Τα Κράματα του Χαλκού 5. Ορείχαλκοι 6. Εφαρμογές των Ορείχαλκων 7. Ιδιότητες των Ορείχαλκων 5

6 Σκοποί ενότητας 6

7 Ο Χαλκός ήτανε το πρώτο μέταλλο που χρησιμοποιήθηκε από τον άνθρωπο για την κατασκευή σκευών, εργαλείων και όπλων. Εκτιμάται ότι ο χαλκός έγινε γνωστός περίπου το π.χ., πιθανόν επειδή απαντάται ως αυτοφυής και δεν απαιτεί μεταλλουργική διαδικασία για την παρασκευή του σε καθαρή μορφή. Τα πιο γνωστά ορυχεία χαλκού στην αρχαιότητα ήταν στην Κύπρο, γι αυτό αργότερα οι Ρωμαίοι ονόμασαν τον χαλκό «cyprium», και αργότερα cuprum, από αυτές τις λέξεις προήλθε και η σύγχρονη ονομασία του στην αγγλική, που είναι copper. Η Ελληνική ονομασία «Χαλκός» προήλθε από την λέξη χάλκη που θα πει πορφυρός, λόγω του χρώματος του. Καθαρός Χαλκός 7

8 Αυτοφυής χαλκός. Το χημικό στοιχείο Χαλκός (συμβολίζεται Cu) είναι ένα μέταλλο (μέταλλα είναι μια μεγάλη κατηγορία χημικών στοιχείων που εμφανίζουν ορισμένες κοινές ιδιότητες, όπως είναι η λάμψη, η υψηλή ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα, ο σχηματισμός ελασμάτων (ελατά) και συρμάτων (όλκιμα)), με ατομικό αριθμό (αριθμός των πρωτονίων του πυρήνα ενός ατόμου του) 29 και ατομικό βάρος (ισούται με τη μάζα σε γραμμάρια που περιέχει ένα mol ατόμων του στοιχείου) 63, mol ατόμων είναι η ποσότητα ενός στοιχείου που περιέχει 6, άτομα του στοιχείου. 8

9 Έχει θερμοκρασία τήξης 1.084,6 C. Σημείο τήξης ή θερμοκρασία τήξης, ή ακόμα και θερμοκρασία μετάβασης, διεθνές σύμβολο Tm (εκ του αγγλικού όρου Temperature melting), ονομάζεται η θερμοκρασία στην οποία αλλάζει φάση μια καθαρή ουσία (χημικό στοιχείο ή χημική ένωση), μεταβαίνοντας από την στερεά κατάσταση στην υγρή κατάσταση, φαινόμενο που ονομάζεται τήξη. Έχει θερμοκρασία βρασμού 2567 C. Θερμοκρασία βρασμού (ζέσης) ονομάζεται η θερμοκρασία εκείνη στην οποία η τάση ατμών των κορεσμένων ατμών κάποιου υγρού εξισώνεται με την πίεση στην επιφάνεια του υγρού. Με πιο απλά λόγια, είναι η θερμοκρασία κατά την οποία ένα υγρό μεταβαίνει από την υγρή στη αέρια κατάσταση με την διαδικασία του βρασμού. Έχει κοκκινωπό χρώμα και είναι όλκιμος (δηλαδή μπορεί να συρματοποιηθεί εύκολα) και ελατός (δηλαδή μπορεί να μετατραπεί σε έλασμα (αγγλ. lamina) δηλαδή λεπτό μεταλλικό φύλλο). Ανευρίσκεται αυτοφυής στην Φύση, ωστόσο σήμερα τα κοιτάσματα αυτοφυούς χαλκού είναι είτε περιορισμένα είτε μη οικονομικά εκμεταλλεύσιμα. Κυριότερα ορυκτά του χαλκού είναι ο Χαλκοπυρίτης (Cu2S), ο Χαλκοσίνης, o Βορνίτης, ο Κυπρίτης, ο Μαλαχίτης και ο Αζουρίτης (τα δύο τελευταία είναι ημιπολύτιμοι λίθοι). 9

10 Ο χαλκοπυρίτης (αγγλ. chalcopyrite) είναι ορυκτό του χαλκού και αποτελεί ένα από τα κυριότερα μεταλλεύματά του. Είναι ευρέως διαδεδομένος ανά τον κόσμο και η διάδοσή του αυτή τον κάνει να αποτελεί το κυριότερο μετάλλευμα χαλκού, παρά τη χαμηλή περιεκτικότητα του ορυκτού σε μέταλλο συγκριτικά με άλλα ορυκτά του, όπως ο Βορνίτης. Κυριότερα κοιτάσματά του ανευρίσκονται σε ορισμένες Πολιτείες των ΗΠΑ, στον Καναδά, στην Αυστραλία, στην Χιλή, στο Περού και σε όλο το μήκος των Άνδεων. Χαλκοπυρίτης 10

11 Ο Βορνίτης είναι και αυτός ορυκτό του χαλκού, όπως ήδη αναφέρθηκε. Απαντάται ευρέως σε ολόκληρο τον κόσμο. Το χρώμα του είναι, αρχικά, χαλκέρυθρο, αλλά σε επαφή με τον ατμοσφαιρικό αέρα μεταβάλλεται σε σκούρο πορφυρό έως σκούρο γκρίζο με έντονους επιφανειακούς ιριδισμούς. Από χημικής πλευράς σε ορισμένους βορνίτες ανευρίσκονται, ως προσμίξεις, άργυρος, γερμάνιο, βισμούθιο και ίνδιο. Ο βορνίτης χρησιμοποιείται ως μετάλλευμα του χαλκού. Ο Βορνίτης 11

12 Ο Κυπρίτης (αγγλ. cuprite) είναι ορυκτό του χαλκού, με χημικό τύπο Cu2O. Αποτελεί δευτερεύον μετάλλευμα του χαλκού. Το ορυκτό πήρε το όνομά του το 1845 από την λατινική λέξη Cuprum (= χαλκός), επειδή το μέταλλο αυτό είναι το κύριο συστατικό του. Κυριότερες εμφανίσεις του είναι στην Ρωσία (Ουράλια όρη), στην Ναμίμπια, στο Κογκό, στις ΗΠΑ, στην Χιλή, στο Μεξικό και στην Αυστραλία. Στην Ελλάδα ανευρίσκεται σχεδόν σε όλα τα μεταλλεία της ευρύτερης περιοχής του Λαυρίου. 12

13 Ο Μαλαχίτης είναι ορυκτό του χαλκού. Χημικά χαρακτηρίζεται ως ανθρακικός χαλκός. Έχει ζωηρό πράσινο χρώμα, στο οποίο οφείλει το όνομά του: Ονομάστηκε από το φυτό μαλάχη (κοινώς μολόχα), καθώς έχει παρόμοιο χρώμα με τα φύλλα του. Από Μαλαχίτη κατασκευάζονται αντικείμενα όπως σταχτοδοχεία, βάσεις ανθοδοχείων, κοσμηματοθήκες και άλλα αντικείμενα διακόσμησης. Χρησιμοποιείται, επίσης, και στην κοσμηματοποιία, όπου, συνήθως, "δένεται" με άργυρο. Απαντάται σε πολλά μέρη του κόσμου, ωστόσο οι πολύτιμες και ημιπολύτιμες παραλλαγές του προέρχονται κυρίως από τα Ουράλια όρη στην Ρωσία (από τα μεγαλύτερα κοιτάσματα παγκοσμίως), στην περιοχή Τσουμέμπ Ναμίμπια (όπου σχημάτιζε τον αποκαλούμενο "πράσινο λόφο" (Green Hill)), στο Ζαΐρ, στην Αυστραλία και στην Αριζόνα των ΗΠΑ. Χώρες με μεγάλη παραγωγή μαλαχίτη είναι, επίσης, η Νότια Αφρική, η Γερμανία, η Ρουμανία, η Χιλή, το Μεξικό. Στην Ελλάδα ανευρίσκεται στα μεταλλεία Λαυρίου. Μαλαχίτης 13

14 Παρασκευή Χαλκού Συνήθως παρασκευάζεται με φρύξη μεταλλεύματος θειούχου χαλκού (Χαλκοπυρίτης (Cu2S)), οπότε παράγεται οξείδιο του χαλκού, το οποίο αντιδρά με τον θειούχο και δίνει καθαρό χαλκό: 2Cu2S + 3O2 2Cu2O + 2SO2 2Cu2O + Cu2S 6Cu + SO2 Η φρύξη του μεταλλεύματος μοιάζει με την κοινή ξήρανση. Ωστόσο, η ξήρανση γίνεται σε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες για να απομακρυνθεί το νερό που περιέχει το μετάλλευμα. Η φρύξη γίνεται σε πιο υψηλές θερμοκρασίες. Ο παραγόμενος χαλκός δεν έχει μεγάλο βαθμό καθαρότητας. Γι' αυτό υφίσταται ηλεκτρόλυση, οπότε η καθαρότητα φθάνει το 99,9%, ενώ στο ηλεκτρόδιο επικάθονται σίδηρος και άργυρος. 14

15 Ιδιότητες του Χαλκού Είναι μέταλλο με χαρακτηριστικό χρώμα (ερυθρό του χαλκού) και χαρακτηριστική μεταλλική λάμψη. Είναι επίσης μαλακό υλικό, δύστηκτο (σ.τήξεως 1084,6 C, σημείο βρασμού 2567 C), ιδιαίτερα ελατός και όλκιμος, πολύ καλός αγωγός της θερμότητας και του ηλεκτρισμού. Δεν εμφανίζει μαγνητικές ιδιότητες. Οι σημαντικότερες ιδιότητες του Χαλκού είναι οι εξής: α)εξαιρετική ηλεκτρική αγωγιμότητα (καλός αγωγός του ηλεκτρισμού). Είναι το πλέον αγώγιμο υλικό μετά τον άργυρο. β)υψηλή θερμική αγωγιμότητα (καλός αγωγός της θερμότητας). γ)ανθεκτικότητα έναντι της ατμοσφαιρικής διάβρωσης. Με την επίδραση παραγόντων της ατμόσφαιρας (π.χ. υγρασίας) σχηματίζει στην επιφάνειά του προστατευτική στοιβάδα χρώματος καφέ πρασίνου. δ)πλαστικότητα δηλαδή είναι ευκολοδιαμόρφωτος τόσο εν ψυχρώ όσο και εν θερμώ. ε)σχετικά καλή μηχανική αντοχή (όριο διαρροής, αντοχή σε εφελκυσμό, επιμήκυνση θραύσης). Στον ατμοσφαιρικό αέρα καλύπτεται αρχικά από οξείδιό του, το οποίο, με το διοξείδιο του άνθρακα μετατρέπεται σε ανθρακικό χαλκό, προσδίνοντάς του πρασινωπό χρώμα. 15

16 Εφαρμογές του Χαλκού Η βιομηχανία ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών ειδών κάνει ευρεία χρήση χαλκού, από τον οποίο κατασκευάζει πάσης φύσεως αγωγούς (καλώδια), ηλεκτρονικά εξαρτήματα, όπως πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων, πηνία, ηλεκτρομαγνήτες πάσης φύσεως για ηλεκτροκινητήρες και γεννήτριες κτλ. Παλαιότερα, αλλά και σήμερα κάποιες φορές για λόγους αισθητικής προτίμησης, κατασκευάζονταν σφυρήλατα και άλλα μαγειρικά σκεύη από χαλκό (κοινώς μπακίρια). Στην κατασκευή κτιρίων χρησιμοποιείται για στέγες και σωληνώσεις. Στις εφαρμογές του σε σωληνώσεις στα κτίρια περιλαμβάνονται εκτός από αυτές μεταφοράς θερμού ή ψυχρού νερού οικιακής χρήσης υπό πίεση, επίσης οι σωληνώσεις κεντρικής θέρμανσης, οι σωληνώσεις θέρμανσης δαπέδων καθώς και οι σωληνώσεις φυσικού αερίου ή φωταερίου. Όπως επίσης και για την αντικεραυνική προστασία με συστήματα κλοβού ή ακίδας. Κατασκευή ηλεκτρικών αγωγών, μετασχηματιστών, γεννητριών και εν γένει ηλεκτρικών εξαρτημάτων. Χρησιμοποιείται για την παραγωγή συγκολλήσεων (χαλκοκολλήσεις). Ως υλικό των σωληνώσεων εναλλακτών θερμότητας θέρμανσης ψύξης. Για την κατασκευή αντικειμένων τέχνης, όπως χάλκινα αγάλματα. 16

17 17

18 18

19 19

20 Κατασκευή ηλεκτρικών αγωγών, μετασχηματιστών, γεννητριών και εν γένει ηλεκτρικών εξαρτημάτων: 20

21 Χρησιμοποιείται για την παραγωγή συγκολλήσεων (χαλκοκολλήσεις) : 21

22 Ως υλικό των σωληνώσεων εναλλακτών θερμότητας θέρμανσης ψύξης: 22

23 Για την κατασκευή αντικειμένων τέχνης, όπως χάλκινα αγάλματα: 23

24 Τα Κράματα του Χαλκού Κράματα ονομάζονται τα στερεά μίγματα δύο ή περισσοτέρων μετάλλων σε διάφορες αναλογίες. Τα σημαντικότερα κράματα του Χαλκού είναι τα εξής: 1) Ορείχαλκοι ονομάζονται έτσι τα κράματα Χαλκού (Cu) Ψευδαργύρου (Zn) 2) Μπρούντζοι ονομάζονται έτσι τα κράματα Χαλκού (Cu) Κασσίτερου (Sn) 3) Χαλκοαλουμίνια ονομάζονται έτσι τα κράματα Χαλκού (Cu) Αλουμινίου (Al) 4) Χαλκονικέλια ονομάζονται έτσι τα κράματα Χαλκού (Cu) Νικελίου (Ni) 5) Χαλκόβηρύλλια ονομάζονται έτσι τα κράματα Χαλκού (Cu) Βηρυλλίου (Be) 6) Χαλκοπυρίτια ονομάζονται έτσι τα κράματα Χαλκού (Cu) Πυριτίου (Si) 24

25 Ορείχαλκοι Oνομάζονται τα κράματα Χαλκού (Cu) με τον Ψευδάργυρο (Zn).Το χημικό στοιχείο Ψευδάργυρος (Zincum) είναι ένα μέταλλο με ατομικό αριθμό (αριθμός των πρωτονίων του πυρήνα ενός ατόμου του) 30 και ατομικό βάρος (ισούται με τη μάζα σε γραμμάρια που περιέχει ένα mol ατόμων του στοιχείου) 65,38.Έχει θερμοκρασία τήξης (θερμοκρασία στην οποία αλλάζει φάση ένα χημικό στοιχείο ή μία χημική ένωση, μεταβαίνοντας από την στερεά κατάσταση στην υγρή κατάσταση) 419,58 C και θερμοκρασία βρασμού (θερμοκρασία κατά την οποία ένα υγρό μεταβαίνει από την υγρή στη αέρια κατάσταση) 907 C. Το σύμβολό του είναι Zn. Ο Ψευδάργυρος είναι γνωστός επίσης και ως τσίγκος, από το γερμανικό zink (αγγλικά zinc, ιταλικά zinco). Ο Ψευδάργυρος είναι σκληρός και εύθραυστος στις περισσότερες θερμοκρασίες αλλά γίνεται ελατός (δηλαδή μπορεί να μετατραπεί σε έλασμα, δηλαδή λεπτό μεταλλικό φύλλο) μεταξύ 100 και 150 C. Άνω των 210 C, το μέταλλο γίνεται και πάλι εύθραυστο δηλαδή μπορεί να καταστραφεί με ένα χτύπημα (έχει μικρή αντοχή στα κρουστικά φορτία). Ο Ψευδάργυρος είναι καλός αγωγός του ηλεκτρισμού. Ο Ψευδάργυρος αποτελεί περίπου 75 ppm (μέρη στο εκατομμύριο - parts per million) της επιφάνειας της γης, κάνοντάς τον το 24ο αφθονότερο στοιχείο σε αυτή. Ο Ψευδάργυρος. 25

26 Ο Σφαλερίτης, που είναι μια μορφή σουλφιδίων (ενώσεων Ψευδαργύρου με Θείο) του Ψευδάργυρου, είναι το ορυκτό του μετάλλου αυτού στο οποίο υπάρχει ο Ψευδάργυρος σε μεγαλύτερη συγκέντρωση, καθώς περιέχει Ψευδάργυρο σε ποσοστό 60-62%. Σε παγκόσμια κλίμακα το 95% του Ψευδαργύρου προέρχεται από επεξεργασία του ορυκτού Σφαλερίτη. Υπάρχουν ορυχεία Ψευδαργύρου σε πολλές περιοχές του πλανήτη και κυρίως στην Κίνα (παρήγαγε το 29% της παγκόσμιας παραγωγής Ψευδαργύρου για το 2010), στην Αυστραλία και στο Περού. 26

27 Χρήσεις κατά της διάβρωσης: Ο ψευδάργυρος συνήθως χρησιμοποιείται ως αντιδιαβρωτική επικάλυψη. Η επικάλυψη με ψευδάργυρο, που χρησιμοποιείται στο σίδηρο ή το χάλυβα για να προστατεύσει τα μέταλλα από τη διάβρωση (γαλβάνισμα αγγλ. GALVANIZING), είναι η πιο γνωστή μορφή που χρησιμοποιείται ο ψευδάργυρος κατά αυτόν τον τρόπο. Το 2006 στις Ηνωμένες Πολιτείες, το 56% (773 κιλοτόνοι) του μεταλλικού ψευδάργυρου χρησιμοποιήθηκε για αυτού του είδους την επικάλυψη, ενώ παγκοσμίως το 47% χρησιμοποιήθηκε για αυτόν το λόγο. 0 θερμός γαλβανισμός (εμβάπτιση σε τηγμένο μέταλλο) χρησιμοποιείται σχεδόν αποκλειστικά στη βιομηχανική παρασκευή κατασκευαστικών, βιομηχανικών και οικιακών υλικών, τα οποία χρειάζονται ισχυρή επίστρωση μετάλλου. Όταν, όμως, απαιτείται να καλυφθούν ενώσεις, συγκολλήσεις, ή λεπτές και μικρές κατασκευές - και ιδιαίτερα όπου υπάρχουν αυστηρές προδιαγραφές σχετικά με τις διαστάσεις- η ηλεκτρολυτική επιψευδαργύρωση προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα. Επιψευδαργυρωμένα μεταλλικά προϊόντα. 27

28 Ο Ψευδάργυρος συνήθως χρησιμοποιείται σε μορφή κράματος με άλλα στοιχεία. Πολλά κράματα περιέχουν ψευδάργυρο, συμπεριλαμβανομένου του ορείχαλκου, που είναι κράμα ψευδάργυρου και χαλκού, όπως αναφέραμε ήδη. Άλλα μέταλλα που είναι γνωστό ότι σχηματίζουν κράματα με τον ψευδάργυρο είναι το αργίλιο, το αντιμόνιο, το βισμούθιο, ο χρυσός, ο σίδηρος, ο μόλυβδος, ο υδράργυρος, ο άργυρος, ο κασσίτερος, το μαγνήσιο, το κοβάλτιο, το νικέλιο, το τελλούριο και το νάτριο. Το πιο σημαντικό όμως κράμα του Ψευδαργύρου είναι, όπως είπαμε, ο Ορείχαλκος. 28

29 Ο Ορείχαλκος (Βrass) είναι κράμα χαλκού ψευδαργύρου που χρησιμοποιείται από την ελληνιστική εποχή μέχρι και τις ημέρες μας σε πάρα πολλές εφαρμογές. Υπάρχουν αναφορές σε αρχαιοελληνικά λογοτεχνικά κείμενα για χρήση του Ορείχαλκου και πριν τον 4ο αιώνα π.χ. Ο Ησίοδος (ο δεύτερος μεγαλύτερος ποιητής της αρχαιότητας μετά τον Όμηρο), ο οποίος έζησε τον 8ο αιώνα π.χ. αναφέρει στο έργο του «Ασπίς Ηρακλέους» ότι ο Ηρακλής φορούσε κνημίδες από ορείχαλκο. Πάντως είναι στα ελληνιστικά χρόνια που ο Στράβων (αρχαίος Έλληνας ιστορικός, γεωγράφος και φιλόσοφος, 63 π.χ. 23 μ.χ.), πρώτος αναφέρει τον Ορείχαλκο ως κράμα χαλκού και ψευδάργυρου, που παρασκευάζονταν με σύντηξη των δύο μετάλλων (Στράβων, Γεωγραφία, βιβλίο XIII). 29

30 Ο Ορείχαλκος είναι το πλέον χρησιμοποιούμενο κράμα μη σιδηρούχων βαρέων μετάλλων. Τα Μη Σιδηρούχα Μεταλλικά Υλικά δηλαδή αυτά που δεν περιέχουν στο κράμα τους Σίδερο (Fe), όπως άλλωστε φαίνεται και από την ονομασία τους, χωρίζονται και αυτά σε δύο μεγάλες κατηγορίες τα Ελαφρά και τα Βαρέα. Κριτήριο για την καταχώρηση των μη σιδηρούχων μεταλλικών υλικών στις δύο παραπάνω κατηγορίες είναι η πυκνότητά τους. Πιο συγκεκριμένα εάν η πυκνότητα ενός Μη σιδηρούχου μεταλλικού υλικού είναι μικρότερη από 5kg/dm3 τότε αυτό κατατάσσεται στην κατηγορία των ελαφρών και το αντίστροφο. Το Αλουμίνιο (Al) έχει μικρή πυκνότητα δηλαδή το πηλίκο της μάζας του προς τον όγκο του είναι 2,7g/cm3, ενώ αντίθετα η πυκνότητα του Χαλκού (Cu) είναι πολύ μεγαλύτερη (8,9g/cm3). Ως εκ τούτου το Αλουμίνιο και τα κράματά του κατατάσσονται στα ελαφρά μη σιδηρούχα μεταλλικά υλικά, ενώ ο Χαλκός και τα κράματά του στα βαρέα μη σιδηρούχα μεταλλικά υλικά. Το ποσοστό του Ψευδαργύρου στον Ορείχαλκο μπορεί θεωρητικά να φτάσει το 68 % κατά βάρος (κ.β.), στην πράξη όμως δεν υπερβαίνει το 45% κατά βάρος, διότι άλλως το κράμα γίνεται τόσο ψαθυρό ώστε από τεχνικής πλευράς καθίσταται άχρηστο. Οι ορείχαλκοι με Zn < 35% κ.β. (ορείχαλκοι α) παρουσιάζουν καλή μηχανική αντοχή και καλή αντοχή στην διάβρωση. Το χρώμα του ορείχαλ-κου 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. 30

31 Εφαρμογές των Ορείχαλκων Ο Ορείχαλκος χρησιμοποι-είται 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. Για διακοσμητικούς και καλλιτεχνικούς σκοπούς λόγω του εντυπωσιακού κίτρινου μεταλλικού του χρώματος και της στυλβώτητάς τους (γυαλάδα). Χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία ηλεκτρικών ειδών, διότι αν και έχουν μικρότερη αγωγιμότητα από τον καθαρό Χαλκό, είναι φθηνότεροι από αυτόν. Στη ναυπηγική βιομηχανία διότι είναι ανθεκτικοί στη διάβρωση από το θαλασσινό νερό. Αξίζει να σημειωθεί ότι οι Ορείχαλκοι κοστίζουν λιγότερο από τον καθαρό Χαλκό λόγω του ότι ο Ψευδάργυρος έχει μικρότερη εμπορική αξία από το Χαλκό, αυτός είναι ένας επιπλέον λόγος για την χρήση τους. 31

32 Ιδιότητες των Ορείχαλκων 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 του Cu. Για μεγαλύτερη περιεκτικότητα Zn, η φάση α συνυπάρχει με την φάση β, ενώ για ακόμα μεγαλύτερη περιεκτικότητα Zn δημιουργείται και η φάση γ, που είναι εύθραυστη. Οι Ορείχαλκοι με Zn < 35% κ.β. (ορείχαλκοι α) παρουσιάζουν καλή μηχανική αντοχή και καλή αντοχή στην διάβρωση. Οι ορείχαλκοι με μεγαλύτερη περιεκτικότητα Zn (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 ακόμα μεγαλύτερη περιεκτικότητα Zn (ορείχαλκοι β) παρουσιάζουν μεγάλη μηχανική αντοχή, αλλά είναι ευκατέργαστοι μόνον εν θερμώ ενώ σε χαμηλές θερμοκρασίες έχουν μικρή ολκιμότητα. Οι Ορείχαλκοι με περιεκτικότητα σε Ψευδάργυρο (Zn) 5 39 % κ.β. διακρίνονται από καλή πλαστικότητα, από % κ.β. διακρίνονται από μέτρια πλαστικότητα, ενώ από % κ.β. διακρίνονται από κακή πλαστικότητα δηλαδή είναι εύθραυστοι. Τη μέγιστη πλαστικότητα εμφανίζουν οι Ορείχαλκοι με περιεκτικότητα σε Ψευδάργυρο (Zn) 30 % κ.β., ενώ τη μέγιστη μηχανική αντοχή (όριο διαρροής, αντοχή σε εφελκυσμό, επιμήκυνση θραύσης) εμφανίζουν οι Ορείχαλκοι με περιεκτικότητα σε Ψευδάργυρο (Zn) 43 % κ.β.. 32

33 Τον καλύτερο συνδυασμό πλαστικότητας και μηχανικών ιδιοτήτων παρουσιάζουν οι Ορείχαλκοι με περιεκτικότητα σε Ψευδάργυρο (Zn) 40 % κ.β.. 33

34 Τέλος Ενότητας 34