Ottone (lega)

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Ottone
Superficie dell'ottone al microscopio (ingrandimento: 400X).
Superficie dell'ottone al microscopio (ingrandimento: 400X).
Caratteristiche generali
Composizione leghe costituita principalmente da rame e zinco
Aspetto giallo-oro
Stato di aggregazione (in c.s.) solido
Cristallinità policristallino
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.) 8,4÷8,7 (8400-8700 kg/m3)
Temperatura di fusione (K) 1188÷1228 (915÷955 °C)[1]
c0p,m(J·kg−1K−1) 376
Coefficiente di dilatazione termica lineare (K-1) 20×10-6[1]
Conduttività termica (W/m·K) 120[1]
Resistività elettrica (O·m) 0,07×10-6

Gli ottoni sono leghe di rame (Cu) e zinco (Zn).

Bisogna distinguere tra ottoni binari, costituiti da rame e zinco, e ottoni ternari, in cui è presente un terzo elemento chimico caratterizzante la lega o altri ottoni quaternari in cui sono presenti altri elementi chimici.

Considerando gli ottoni binari, si parla di fase α quando il contenuto di zinco è inferiore al 36% circa; la struttura cristallina della lega ricalca quella del rame, cioè quella cubica a facce centrate. Questi ottoni hanno eccellente lavorabilità a freddo (imbutitura e stampaggio) e buona a caldo.

Gli ottoni α-β (dove la fase β è struttura cubica a corpo centrato) hanno un titolo di zinco oscillante tra il 36 e il 45%; sono facilmente lavorabili a caldo.

Le leghe con percentuali di Zn superiori al 45% non hanno interesse pratico.

La lavorabilità alle macchine utensili delle leghe binarie rame-zinco è buona, ma la tenacità provoca la formazione di trucioli molto lunghi; allora si aggiunge del piombo (Pb) che, insolubile ed estraneo alla struttura cristallina, si disperde ai bordi dei grani: così i trucioli diventano corti o addirittura polverosi e gli utensili subiscono un'usura e un riscaldamento minori, con conseguente miglioramento della qualità e della velocità della lavorazione. Gli ottoni al piombo sono denominati anche ottoni secchi.

Alla lega possono essere aggiunti altri elementi per ottenere determinate proprietà:

L'influenza degli elementi in lega può essere studiata attraverso i coefficienti di Guillet: cioè l'aggiunta di un terzo elemento in lega può essere considerata equivalente alla aggiunta o sottrazione di zinco. Per esempio, l'aggiunta di silicio (coeff. =10) equivale ad una quantità di zinco 10 volte maggiore: accade così che se ad un ottone binario Cu Zn 30 (a totale struttura α) viene aggiunto 1-2% di silicio, diventa a struttura totalmente β. Il nichel ha un coefficiente di equivalenza negativo, mentre quello del piombo è nullo, dal momento che, disponendosi ai bordi dei grani, non entra nel reticolo cristallino.

Usi[modifica | modifica sorgente]

Un rubinetto in ottone
Una scultura in ottone

L'ottone ha un campo di applicazioni talmente vasto che se ne può fare solo un elenco di massima.

I principali campi di utilizzo sono:

Gli ottoni contenenti dal 10 al 20% di zinco, molto plastici, sono nominati similori, per via della colorazione simile a quella dell'oro. Vengono impiegati in bigiotteria.

Gli ottoni che hanno percentuali maggiori di zinco, sopra il 25-30%, hanno caratteristiche meccaniche più elevate: vengono usati per parti di oggetti che necessitano resistenza meccanica. Quello al 28% viene usato per i bossoli dei cannoni e cartucceria; quello al 33%, ottimamente lavorabile, è raccomandato per i laminati destinati a pezzi imbutiti, molle e tubi.

L'ottone CuZn37 ha struttura α a freddo[vaghezza], β a caldo[vaghezza]: offre pertanto una facile lavorabilità a freddo e a caldo ed è utilizzato per la preparazione di barre e laminati trafilati.

L'ottone CuZn40 (ottone Muntz) è utilizzato per i pezzi finiti a caldo: barre di grande diametro, piastre tubiere, pezzi stampati.

Gli ottoni al piombo (CuZn38Pb2, CuZn39Pb2 e CuZn40Pb2 i più usati) sono impiegati per i pezzi lavorabili al tornio, come valvole e rubinetti.

La lega CuZn36Pb3 (free-cutting brass) è utilizzata come riferimento per la lavorabilità ad asportazione di truciolo, con un indice convenzionalmente pari a 100; tutte le altre leghe di rame hanno valori inferiori.

Tra gli ottoni speciali ricordiamo il CuZn28Sn1As, detto anche ottone ammiragliato, utilizzato in distillatori, condensatori, raccordi e nelle applicazioni marine in generale.

Il CuZn22Al2As è utilizzato negli scambiatori marini, che necessitano di alta resistenza alla corrosione e che lavorano con alta velocità di flusso.

Il CuZn19Sn viene usato per la produzione di strumenti musicali (gli ottoni).

Le monete da 10, 20 e 50 centesimi di euro sono in CuAl5Zn5Sn1 (lega nordic Gold o oro nordico), mentre la parte gialla delle monete da 1 e 2 euro è in CuZn20Ni5.

Gli ottoni sono adatti per la colata in sabbia e in conchiglia e la pressocolata, che si applica a getti di piccole e medie dimensioni.

Le leghe binarie rame-zinco sono adatte anche per le colate in getti: hanno un intervallo di solidificazione ristretto, quindi vi è un pericolo minore di rotture a caldo e porosità durante il ritiro per solidificazione.

Proprietà[modifica | modifica sorgente]

L'ottone è un materiale duttile, malleabile e ha una buona resistenza alla corrosione.

Rispetto al rame presenta valori più elevati di durezza, resistenza[quale? disambiguare] e fusibilità.

Ha notevoli proprietà acustiche, non a caso viene impiegato nella produzione di svariati strumenti musicali (tuba, trombone, ecc.).

Produzione[modifica | modifica sorgente]

Nel 2008 l'Italia ha prodotto 572.200 tonnellate di semilavorati in leghe di rame, la stragrande maggioranza delle quali (564.400 t) in ottone.[2]

Semilavorati (ottone) tonnellate %
Tubi 6.150 1,1
Lastre e nastri 38.250 6,7
Barre e profilati 517.300 90,4
Fili 2.700 0,5
Altre leghe 7.800 1,4

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ a b c Callister, op. cit., p. 767
  2. ^ Fonte: Assomet

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

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