قائمة سبائك النحاس

سبائك النحاس هي سبائك معدنية تحتوي على عنصر النحاس في تكوينها الأساسي، تتميز بقدرتها الكبيرة على مقاومة التآكل، أكثر أنواع سبائك النحاس شهرةً منذ القدم هي سبيكة البرونز التي تتكون من خلط القصدير مع النحاس، بينما يتم خلط الزنك مع النحاس للحصول على النحاس الأصفر، أصل الأسماء في السبائك يعود إلى اللغة اللاتينية القديمة وتعتبر غير دقيقة لذا يشار لها جميعها اليوم باسم سبائك النحاس خصوصًا في المتاحف.^[1]

تمثال قديم مصنوع من سبيكة نحاس يعود إلى 2100 عام ق.م الحقبة السومرية الحديثة، يصور «مسمار التكوين» للملك كوديا.

التركيب

التشابه بالشكل الخارجي للسبائك مع إمكانية استخدام عناصر مختلفة لصناعة كل منها يؤدي إلى الإلتباس في تصنيف المواد المضافة إليها، يوجد أكثر من 400 تركيب مختلف للنحاس وسبائكه لكن يمكن بشكل عام وضعها تصنيفها إلى عوائل رئيسية هي: النحاس، سبيكة عالية النحاس، النحاس الأصفر، البرونز، نحاس نيكلي، نحاس-نيكل-قصدير (نيكل فضي)، نحاس مرصص^{[الإنجليزية]}، وسبائك خاصة.

الجدول التالي يبين العناصر الداخلة في تركيب سبائك النحاس الأساسية شائعة الاستخدام في الصناعات الحديثة مع اسم كل منها، بينما الأنواع التاريخية التي تعود إلى العصر البرونزي تركيبها أكثر غموضًا لأن مخاليطها متغيرة.

تصنيف النحاس مع سبائكه

العائلة	العنصر الأساسي في التسبيك	نظام الترقيم الموحد UNS
سبائك نحاسية، نحاس أصفر	زنك (Zn)	C1xxxx–C4xxxx,C66400–C69800
برونز مفسفر	قصدير (Sn)	C5xxxx
برونز الألومنيوم	ألومنيوم (Al)	C60600–C64200
برونز السيليكون	سيليكون (Si)	C64700–C66100
نحاس نيكلي، نيكل فضي	نيكل (Ni)	C7xxxx

الخصائص الميكانيكية لسبائك النحاس الشائعة^[2]

الاسم	النسب المئوية للتراكيز	الشكل والحالة	حد المرونة ( الخضوع) (0.2% تباين، ksi)	قوة الشد (ksi)	الإستطالة لكل 2 بوصة (بالمئة)	الصلادة (مقياس برينل)	ملاحظات
نحاس (ASTM B1 وB2 وB3 وB152 وB124 وR133)	Cu 99.9	تلدين	10	32	45	42	صناعة العناصر الكهربائية
"	"	سحب على البارد	40	45	15	90	"
"	"	درفلة على البارد	40	46	5	100	"
معدن تذهيب[الإنجليزية] (ASTM B36)	Cu 95.0 وZn 5.0	درفلة على البارد	50	56	5	114	في العملات، وأغلفة الرصاصات
نحاس الخراطيش الأصفر (ASTM B14 وB19 وB36 وB134 وB135)	Cu 70.0 وZn 30.0	درفلة على البارد	63	76	8	155	مناسب للأعمال الباردة: المشعات، العناصر الصلبة، أغلفة الخراطيش.
برونز مفسفر (ASTM B103 وB139 وB159)	Cu 89.75 وSn 10.0 وP 0.25	معالجة حرارية	—	122	4	241	ذو خصائص زنبركية، وتتحمل إجهاد عالي
نحاس أصفر عالي (ASTM B36 وB134 وB135)	Cu 65.0 وZn 35.0	تلدين	18	48	60	55	مقاومة جيدة للتآكل
"	"	سحب على البارد	55	70	15	115	"
"	"	درفلة على البارد (HT)	60	74	10	180	"
برونز المنغنيز (ASTM 138)	Cu 58.5 وZn 39.2 وFe 1.0 وSn 1.0 وMn 0.3	تلدين	30	60	30	95	مطروقات
"	"	سحب على البارد	50	80	20	180	"
نحاس أصفر بحري (ASTM B21)	Cu 60.0 وZn 39.25 وSn 0.75	تلدين	22	56	40	90	مقاومة للتآكل الملحي
"	"	سحب على البارد	40	65	35	150	"
معدن منتز[الإنجليزية] (ASTM B111)	Cu 60.0 وZn 40.0	تلدين	20	54	45	80	أنابيب المكثفات الحرارية
برونز الألومنيوم (ASTM B169 Alloy A وB124 وB150)	Cu 92.0 وAl 8.0	تلدين	25	70	60	80	—
"	"	صلب	65	105	7	210	"
نحاس-بيريليوم (ASTM B194 وB196 وB197)	Cu 97.75 وBe 2.0 وCo or Ni 0.25	تلدين ومعالجة بالمحلول	32	70	45	B60 (روكويل)	استخدامات كهربائية، صمامات، مضخات، أدوات حقول النفط، تروس هبوط الطائرات، اللحام الآلي، صنع القوالب[3]
"	"	درفلة على البارد	104	110	5	B81 (روكويل)	"
نحاس أصفر سهل التشكيل	Cu 62.0 وZn 35.5 وPb 2.5	سحب على البارد	44	70	18	B80 (روكويل)	البراغي، الصواميل، عجلات مسننة، مفاتيح
نيكل فضي (ASTM B122)	Cu 65.0 وZn 17.0 وNi 18.0	تلدين	25	58	40	70	صناعة الأدوات
"	"	درفلة على البارد	70	85	4	170	"
نيكل فضي (ASTM B149)	Cu 76.5 وNi 12.5 وPb 9.0 وSn 2.0	سبك	18	35	15	55	سهل التشكيل، يستخدم في الحلي وأغراض السباكة [4]
نحاس نيكلي (ASTM B111 وB171)	Cu 88.35 وNi 10.0 وFe 1.25 وMn 0.4	تلدين	22	44	45	–	المكثف الحراري، أنباب المياه الملحية
"	"	سحب على البارد	57	60	15	–	"
نحاس نيكلي	Cu 70.0 وNi 30.0	مطروق (مشكل)	–	–	–	–	صناعة أجزاء المبادلات الحرارية، الصمامات
معدن الأونصة[5] (سبيكة النحاس C83600 وASTM B62) يعرف أيضًا بـ ("نحاس أحمر" أو "معدن التركيب")	Cu 85.0 وZn 5.0 وPb 5.0 وSn 5.0	سبك	17	37	25	60	—
نحاس المدافع(في الولايات المتحدة يسمى "نحاس أحمر")	Cu 80-90% وZn <5% وSn ~10% وعناصر أخرى <1%						—

الخصائص الميكانيكية لسبائك النحاس حسب "جمعية تطوير النحاس" (CDA)^[6]

العائلة	CDA	قوة الشد [ksi]		حد المرونة (حد الخضوع) [ksi]		الإستطالة (typ.) [%]	الصلادة [برينيل: 10 mm لـ500 kg]	إمكانية الشغل بالمكنة [YB = 100]
		Min.	Typ.	Min.	Typ.
نحاس أحمر (براص أحمر)	833		32		10	35	35	35
	836	30	37	14	17	30	50–65	84
	838	29	35	12	16	25	50–60	90
نحاس شبيه الأحمر (براص شبه احمر)	844	29	34	13	15	26	50–60	90
	848	25	36	12	14	30	50–60	90
برونز منغنيز	862	90	95	45	48	20	170–195†	30
	863	110	119	60	83	18	225†	8
	865	65	71	25	28	30	130†	26
برونز قصدير	903	40	45	18	21	30	60–75	30
	905	40	45	18	22	25	75	30
	907	35	44	18	22	20	80	20
برونز قصدير مرصص	922	34	40	16	20	30	60–72	42
	923	36	40	16	20	25	60–75	42
	926	40	44	18	20	30	65–80	40
	927	35	42		21	20	77	45
برونز قصدير عالي الترصيص	932	30	35	14	18	20	60–70	70
	934	25	32		16	20	55–65	70
	935	25	32	12	16	30	55–65	70
	936	33	30	16	21	15	79-83	80
	937	25	35	12	18	20	55–70	80
	938	25	30	14	16	18	50–60	80
	943	21	27		13	10	42–55	80
برونز الألومنيوم	952	65	80	25	27	35	110–140†	50
	953	65	75	25	27	25	140†	55
	954	75	85	30	35	18	140–170†	60
	955	90	100	40	44	12	180–200†	50
	958	85	95	35	38	25	150-170†	50
برونز السيليكون	878	80	83	30	37	29	115	40
† مقياس برينل عند حمل 3000 kg.

مقارنة معايير سبائك النحاس^[6]

العائلة	CDA	ASTM	SAE[الإنجليزية]	SAE بديل	فيدرالي	عسكري
نحاس أحمر (براص أحمر)	833
	836	B145-836	836	40	QQ-C-390 (B5)	C-2229 Gr2
	838	B145-838	838		QQ-C-390 (B4)
نحاس شبيه الأحمر (براص شبه احمر)	844	B145-844			QQ-C-390 (B2)
	848	B145-848			QQ-C-390 (B1)
برونز منغنيز	862	B147-862	862	430A	QQ-C-390 (C4)	C-2229 Gr9
	863	B147-863	863	430B	QQ-C-390 (C7)	C-2229 Gr8
	865	B147-865	865	43	QQ-C-390 (C3)	C-2229 Gr7
برونز قصدير	903	B143-903	903	620	QQ-C-390 (D5)	C-2229 Gr1
	905	B143-905	905	62	QQ-C-390 (D6)
	907		907	65
برونز القصدير المرصص	922	B143-922	922	622	QQ-C-390 (D4)	B-16541
	923	B143-923	923	621	QQ-C-390 (D3)	C-15345 Gr10
	926		926
	927		927	63
برونز القصدير عالي الترصيص	932	B144-932	932	660	QQ-C-390 (E7)	C-15345 Gr12
	934				QQ-C-390 (E8)	C-22229 Gr3
	935	B144-935	935	66	QQ-C-390 (E9)
	937	B144-937	937	64	QQ-C-390 (E10)
	938	B144-938	938	67	QQ-C-390 (E6)
	943	B144-943	943		QQ-C-390 (E1)
برونز الألومنيوم	952	B148-952	952	68A	QQ-C-390 (G6)	C-22229 Gr5
	953	B148-953	953	68B	QQ-C-390 (G7)
	954	B148-954	954		QQ-C-390 (G5)	C-15345 Gr13
	955	B148-955	955		QQ-C-390 (G3)	C-22229 Gr8
	958				QQ-C-390 (G8)
برونز السيليكون	878	B30	878

التركيب الكيميائي لسبائك النحاس^[6][7]

العائلة	CDA	AMS	UNS	Cu [%]	Sn [%]	Pb [%]	Zn [%]	Ni [%]	Fe [%]	Al [%]	أخرى [%]
نحاس أحمر (براص أحمر)	833		C83300	93	1.5	1.5	4
			C83400[8]	90			10
	836	4855B	C83600	85	5	5	5
	838		C83800	83	4	6	7
نحاس شبيه الأحمر (براص شبه احمر)	844		C84400	81	3	7	9
	845		C84500	78	3	7	12
	848		C84800	76	3	6	15
برونز المنغنيز			C86100[9]	67	0.5		21		3	5	Mn 4
	862†		C86200	64			26		3	4	Mn 3
	863†	4862B	C86300	63			25		3	6	Mn 3
	865	4860A	C86500	58	0.5		39.5		1	1	Mn 0.25
برونز القصدير	903		C90300	88	8		4
	905	4845D	C90500	88	10	0.3 حد أقصى	2
	907		C90700	89	11	0.5 حد أقصى	0.5 حد أقصى
برونز القصدير المرصص	922		C92200	88	6	1.5	4.5
	923		C92300	87	8	1 حد أقصى	4
	926	4846A	C92600	87	10	1	2
	927		C92700	88	10	2	0.7 حد أقصى
برونز القصدير عالي الترصيص	932		C93200	83	7	7	3
	934		C93400	84	8	8	0.7 حد أقصى
	935		C93500	85	5	9	1	0.5 حد أقصى
	937	4842A	C93700	80	10	10		0.7 حد أقصى
	938		C93800	78	7	15		0.75 حد أقصى
	943	4840A	C94300	70	5	25		0.7 حد أقصى
برونز الألومنيوم	952		C95200	88					3	9
	953		C95200	89					1	10
	954	4870B 4872B	C95400	85					4	11
			C95410[10]	85					4	11	Ni 2
	955		C95500	81				4	4	11
			C95600[11]	91						7	Si 2
			C95700[12]	75				2	3	8	Mn 12
	958		C95800	81				5	4	9	Mn 1
برونز السيليكون			C87200[13]	89							Si 4
			C87400[14]	83			14				Si 3
			C87500[15]	82			14				Si 4
			C87600[16]	90			5.5				Si 4.5
	878		C87800[17]	80			14				Si 4
			C87900[18]	65			34				Si 1
† التركيب الكيميائي يمكن أن يكون مغاير حسب خصائص المرونة الميكانيكية (الخضوع) المطلوبة.

النحاس الأصفر

المقالة الرئيسة: نحاس أصفر

تتكون سبيكة النحاس الأصفر (البراص) من النحاس والزنك، يمكن أن يتراوح تركيز الزنك في السبيكة من تراكيز مئوية قليلة حتى 40%، تظهر عادة بلون أصفر.

تكون السبيكة حساسة للانحلال الإنتقائي، تحت ظروف معينة يمكن أن ينحل الزنك وينفصل عن السبيكة بعملية تسمى (ازالة الزنك) ويتبقى من السبيكة تركيب إسفنجي متكون من النحاس، منها:

• الذهب النوردي

البرونز

المقالة الرئيسة: برونز

تتكون سبيكة البرونز من خلط النحاس مع عناصر أخرى، غالبًا يستخدم القصدير، لكن يمكن استخدام الألومنيوم أو السيليكون.

• برونز الألومنيوم سبيكة تتكون من نحاس مع نسبة من الألومنيوم تتراوح بين 5% و11% عادةً، كما يمكن في بعض الأحيان إضافة عناصر أخرى لها مثل الحديد والنيكل والمنغنيز والسيليكون لها حسب الرغبة، تكون السبيكة قوية جدًا ولها أعلى مقاومة للتآكل بين سبائك البرونز الأخرى، وتفاعلها ضعيف مع مركبات الكبريت، تستخدم بشكل أساسي في صناعات البيئة البحرية، يشكل الألومنيوم طبقة كاسية رقيقة على سطح المعدن.
• معدن الأجراس^{[الإنجليزية]}
• برونز مفسفر
• برونز نيكلي
• سبيكة المرايا المعدنية
• سبيكة تونغوم^{[الإنجليزية]}

سبائك المعادن النفيسة

في بعض الأحيان تظهر سبائك تتكون من خليط النحاس مع معادن نفيسة كالذهب والفضة، منها طبيعية التكوين ومنها صناعية.

الاسم	Cu [%]	Au [%]	Ag [%]	أخرى [%]
أوريكوبريد	†	†
أشتاداتو[الإنجليزية]	†	†	†	Fe† وHg† وSn† وZn†
بيلون	†		†	Hg†
فضة صينية[الإنجليزية]	58		2	17.5 Zn و11.5 Ni
برونز كورنثي	†	†	†
فضة نحاسية[الإنجليزية]	28		72
ديمالوي[الإنجليزية]	20		80	C (ألماس من النوع I)
إلكتروم والذهب الأخضر	6-23	75-80	0-15	0-4 Cd
ذهب رمادي	†	†		Mn†
غوانين[الإنجليزية]	25	56	18
هيباتيزون[الإنجليزية]	†	أثر	أثر
نِلّ	†	†		Pb sulfides†
بانشالوه[الإنجليزية]	†	†	†	Fe† وSn† وPb† وZn†
الذهب الأحمر والوردي	20-50	50-75	0-5
سبان جولد	18-19	76		5-6 Al
شاكودو	90-96	4-10
شيبويتشي[الإنجليزية]	40-77	0-1	23-60
فضة التبت[الإنجليزية]	†		†	Ni† وSn†
تومباغا	3-97	3-97
ذهب أبيض	†	†		Ni† وZn†
† كمية غير محددة

طالع أيضًا

• نحاس
• الجدول الدوري
• سبيكة
• سبائك الألومنيوم
• سبائك التيتانيوم
• أسطح لمس سبائك النحاس ومضادة للميكروبات