'Ottone'è un termine generico che si riferisce a una vasta gamma di leghe di rame-zinco. In effetti, ci sono oltre 60 diversi tipi di ottone specificati dalle norme EN (norma europea). Queste leghe possono avere una vasta gamma di composizioni diverse a seconda delle proprietà richieste per una particolare applicazione. Gli ottoni possono anche essere classificati in vari modi, tra cui per le loro proprietà meccaniche, struttura cristallina, contenuto di zinco e colore.
Strutture di cristallo d'ottone
La distinzione essenziale tra i diversi tipi di ottoni è determinata dalle loro strutture cristalline. Questo perché la combinazione di rame e zinco è caratterizzata dalla solidificazione peritettica, un modo accademico per dirlo i due elementi hanno strutture atomiche diverse, facendole combinare in modi unici a seconda del rapporto di contenuto e temperature. A causa di questi fattori possono formarsi tre diversi tipi di struttura cristallina:
Alpha Brasses
Gli ottoni alfa contengono meno del 37% di zinco fuso in rame e prendono il nome dalla loro formazione di una struttura omogenea (alfa) di cristallo. La struttura del cristallo alfa si presenta quando lo zinco si scioglie in rame formando una soluzione solida di composizione uniforme. Tali ottoni sono più morbidi e più duttili delle loro controparti e, quindi, più facilmente lavorati a freddo, saldati, laminati, trafilati, piegati o brasati.
Il tipo più comune di ottone alfa contiene il 30% di zinco e il 70% di rame. Denominata ottone '70 / 30 'o' ottone a cartuccia '(lega UNS C26000), questa lega di ottone ha la combinazione ideale di resistenza e duttilità per essere trafilato a freddo. Ha anche una maggiore resistenza a corrosione rispetto all'ottone con maggior contenuto di zinco. Le leghe alfa sono comunemente utilizzate per realizzare elementi di fissaggio, come viti per legno, nonché per contatti a molla in prese elettriche.
Ottoni Alpha-Beta
Gli ottoni alfa-beta - noti anche come "ottoni duplex" o "ottoni per lavorazione a caldo" - contengono tra il 37-45% di zinco e sono costituiti sia dalla struttura a grana alfa che da una struttura a grana beta. L'ottone in fase beta è atomicamente più simile a quello dello zinco puro. Il rapporto tra fase alfa e fase beta in ottone è determinato dal contenuto di zinco, ma l'inclusione di elementi in lega come alluminio, silicio o stagno può anche aumentare la quantità di ottone in fase beta presente nella lega.
Più comune dell'ottone alfa, l'ottone alfa-beta è sia più duro che più forte e ha una duttilità a freddo inferiore rispetto all'ottone alfa. L'ottone alfa-beta è più economico a causa del maggiore contenuto di zinco, ma è più suscettibile alla corrosione da dezincificazione.
Mentre sono meno lavorabili degli alfa-ottone a temperatura ambiente, gli alfa-beta sono significativamente più lavorabili alle alte temperature. Anche quando è presente un piombo per migliorare la lavorabilità, tali ottoni sono resistenti alle crepe. Di conseguenza, l'ottone alfa-beta viene solitamente lavorato a caldo per estrusione, stampaggio o pressofusione.
Beta Brasses
Sebbene molto più raramente utilizzati degli alfa o degli alfa-beta, gli beta-beta formano un terzo gruppo della lega che contiene un contenuto di zinco superiore al 45%. Tali ottoni formano un cristallo a struttura beta e sono più duri e più forti degli ottoni sia alfa che alfa-beta. In quanto tali, possono essere solo lavorati a caldo o espressi. Contrariamente alla categorizzazione della struttura cristallina, l'identificazione delle leghe di ottone in base alle loro proprietà ci consente di considerare l'effetto della lega di metalli sull'ottone. Le categorie comuni includono:
- Ottone a lavorazione libera (piombo 3%)
- Ottoni ad alta resistenza (inclusioni di alluminio, manganese e ferro)
- Ottoni navali (~ 1% di stagno)
- Ottoni resistenti alla dezincificazione (inclusione dell'arsenico)
- Ottoni per lavorazione a freddo (ottone 70/30)
- Fusione di ottone (ottone 60/40)
I termini "ottone giallo" e "ottone rosso", spesso ascoltati negli Stati Uniti, vengono utilizzati anche per identificare determinati tipi di ottoni. L'ottone rosso si riferisce a una lega ad alto contenuto di rame (85%) che contiene stagno (Cu-Zn-Sn), noto anche come canna di fucile (C23000), mentre giallo l'ottone è usato per riferirsi a una lega di ottone con un contenuto di zinco più elevato (33% di zinco), facendo apparire l'ottone di un giallo dorato colore.