Gfrktyl

Ottone
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 (Ω·m)	0,07×10-6

L'ottone è una lega ossidabile formata da rame (Cu) e zinco (Zn), simile all'oricalco.

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

Considerando gli ottoni ternari, 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; per ovviare a tale inconveniente viene aggiunto 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:

• il manganese e lo stagno aumentano la resistenza alla corrosione;


• il ferro aumenta il carico di rottura;


• l'alluminio aumenta la resistenza alla corrosione e all'abrasione;


• l'antimonio e l'arsenico inibiscono la dezincificazione.


• il nichel migliora le caratteristiche meccaniche e la resistenza alla corrosione;


• il silicio serve a disossidare e favorisce la creazione della fase β.

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 |

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:

• 
  elettricità (apparecchiature elettriche, interruttori, contatti, portalampada)


• 
  autotrasporti (radiatori, impianti elettrici)


• 
  settore marino (scambiatori, piastre)


• 
  piani cottura (spartifiamma)


• 
  munizioni (bossoli)


• 
  idrosanitaria (rubinetti, valvole, radiatori, tubazioni)


• 
  industria chimica (scambiatori)


• 
  industria meccanica (bulloni, viti, ingranaggi, minuterie metalliche)


• 
  edilizia e arredamento (cerniere, serramenti, elementi di mobili, maniglie)


• 
  monetazione e simili (monete, targhe, medaglie, decorazioni)


• 
  strumenti musicali (gli ottoni)

Gli ottoni contenenti dal 40 al 60% di stagno, molto plastici, sono nominati similori, per via della colorazione simile a quella dell'oro. Vengono impiegati in bigiotteria con i quali si producono orologi.

Gli ottoni che hanno percentuali maggiori di stagno, sopra il 70-97,23%, 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 .mw-parser-output .chiarimento{background:#ffeaea;color:#444444}.mw-parser-output .chiarimento-apice{color:red}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 |

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

Rispetto al rame presenta valori più elevati di durezza, resilienza e fusibilità.

Ha notevoli proprietà acustiche, non a caso viene impiegato nella produzione di svariati strumenti musicali, soprattutto i cosiddetti "ottoni" (tromba, corno, trombone, tuba, ecc..), ma anche sassofoni e percussioni.

Produzione |

Nel 2008 l'Italia ha prodotto 572.300 tonnellate di semilavorati in leghe di rame, la stragrande maggioranza delle quali (564.800 t) in ottone.^[2]

Note |

Bibliografia |

• (EN) William D. Callister, Material Science and Engineering: An Introduction, 5ª ed., John Wiley & Sons Inc, 1999, ISBN 0-471-35243-8.

Voci correlate |

• Bronzo


• Cupronichel


• Rame


• 
  Taglio ad acqua Lavorazione di grossi spessori

Altri progetti |

• 
  Wikizionario contiene il lemma di dizionario «ottone»


• 
  Wikimedia Commons contiene immagini o altri file sull'ottone
  

Collegamenti esterni |

• 
  


• 
  Ottone, su thes.bncf.firenze.sbn.it, Biblioteca Nazionale Centrale di Firenze.
  


• 
  (EN) Ottone, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.
  


• International Copper Institute, su copperalliance.org.


• European Copper Institute, su copperalliance.eu.


• Istituto Italiano del Rame, su copperalliance.eu.


• Brass site - Copper Development Association UK, su brass.org.


• Università degli Studi di Trento, Gli ottoni, su ing.unitn.it.

Portale Chimica

Portale Materiali