Κρατέρωμα

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Αντίγραφο αρχαίου ελληνικού δίσκου φτιαγμένο από κρατέρωμα (5,7 kg). Γλυπτοθήκη του Μονάχου.

Το κρατέρωμα (κοινώς μπρούντζος ή μπρούτζος) είναι κράμα χαλκούκασσίτερου, αν και ο όρος χρησιμοποιείται και για πολλά άλλα κράματα χαλκού.

Συχνά το κρατέρωμα συγχέεται με τον ορείχαλκο, που είναι κατά βάση κράμα χαλκούψευδαργύρου. Η σύγχυση στην αδιάκριτη χρήση της λέξης μπρούντζος[1] τόσο για κρατερώματα όσο και για ορείχαλκους δεν γίνεται μόνον στα ελληνικά, αλλά και σε άλλες γλώσσες όπως π.χ. στα αγγλικά, όπου το κρατέρωμα αποκαλείται bronze και ο ορείχαλκος αποκαλείται brass. Αυτό συμβαίνει επειδή συνήθως η διάκριση γίνεται κυρίως με βάση το χρώμα: στην γλώσσα της αγοράς, «μπρούντζοι» ή «κρατερώματα» αποκαλούνται τα πιο καφεκόκκινα κράματα χαλκού, ενώ τα κράματα χαλκού με χρώμα κιτρινόχρυσο αποκαλούνται ορείχαλκοι.

Ιστορικά, το κρατέρωμα ανακαλύφθηκε πολύ πριν από τον ορείχαλκο. Το κρατέρωμα ανακαλύφθηκε γύρω στο 4000 π.Χ. στην Μεσοποταμία, ενώ ο ορείχαλκος ανακαλύφθηκε γύρω στο 2ο αι. π.Χ. από τους Ρωμαίους με την αναγωγή μεικτών μεταλλευμάτων χαλκούψευδαργύρου.

Το κρατέρωμα στην αρχαιότητα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αρχαιολογικές έρευνες στην Μικρά Ασία, την Μεσοποταμία και την Περσία δείχνουν ότι ο άνθρωπος έφτιαξε το πρώτο κρατέρωμα γύρω στο 4000 π.Χ. — τυχαία, όπως συνέβη με όλες τις πρώτες επιστημονικές ανακαλύψεις — όταν προσπάθησε να εξάγει χαλκό, του οποίου την παραγωγή και κατεργασία την γνώριζε ήδη, από μεταλλεύματα που περιείχαν και σημαντικό ποσοστό αρσενικού. Το αποτέλεσμα της αναγωγής αρσενικούχων χαλκομεταλλευμάτων ήταν η παραγωγή αρσενικούχου κρατερώματος με 2–3% κ.β. As[2].

Περίπου 2000 χρόνια αργότερα, γύρω στο 2000 π.Χ., πάλι στην Μεσοποταμία, ο άνθρωπος ανακάλυψε πως μπορούσε να παράγει ένα πιο ανθεκτικό κρατέρωμα με την ταυτόχρονη σύντηξη και αναγωγή μεταλλευμάτων χαλκού και κασσίτερου. Όμως τα ορυκτά του κασσίτερου δεν βρίσκονται στην φύση μαζί με ορυκτά του χαλκού. Τα μεταλλεύματα κασσίτερου για την πρώτη παραγωγή κρατερώματος στην Μεσοποταμία προήλθαν μάλλον από το σημερινό Αφγανιστάν, αν και ορισμένα αρχαία μεταλλεία κασσίτερου έχουν εντοπιστεί στην Μικρά Ασία[2].

Η έλλειψη μεταλλευμάτων κασσίτερου κατά την πρώιμη αρχαιότητα (1000 π.Χ.) οδήγησε Έλληνες και Φοίνικες εμπόρους μέχρι την Ιβηρική και τις μυθικές «Κασσιτερίδες νήσους» (Ηρόδοτος, Ἱστορίαι, ΙΙΙ.115.1–2). Κατά μία εκδοχή, οι Κασσιτερίδες νήσοι συμπίπτουν με την περιοχή της Κορνουάλης στο ΝΔ άκρο της Μεγάλης Βρετανίας όπου υπήρχαν τα πιο πλούσια κοιτάσματα κασσίτερου της Ευρώπης[3]. Εικάζεται επίσης ότι ο άνθρωπος εφηύρε τον σίδηρο, επειδή ο κασσίτερος και το κρατέρωμα είχαν γίνει δυσεύρετα και ακριβά. Μάλιστα, τα πρώτα αντικείμενα που κατασκεύασε ο άνθρωπος από σφυρήλατο σίδηρο ήταν ίσως πιο μαλακά από το κρατέρωμα. Αργότερα, με την ανακάλυψη του χάλυβα ο άνθρωπος μπόρεσε να φτιάξει αντικείμενα πιο σκληρά από το κρατέρωμα[4].

Ας σημειωθεί ότι ο όρος κρατέρωμα είναι και αυτός πολύ σπάνιος στα κείμενα της αρχαίας ελληνικής γραμματείας. Απαντάται στο Λεξικό του αλεξανδρινού γραμματικού Ησύχιου (5ος αι. μ.Χ.), ο οποίος ορίζει τα «κρατερώματα» ως «μίξις χαλκοῦ καὶ κασσιτέρου», χωρίς ωστόσο να δίνει περισσότερες πληροφορίες.

Σύσταση και ιδιότητες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το κοινό κρατέρωμα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το διάγραμμα φάσεων Cu–Sn (κρατέρωμα ή μπρούντζος).

Η περιεκτικότητα του κρατερώματος σε κασσίτερο καθορίζει και τις ιδιότητες του κράματος[5]. Για περιεκτικότητα έως 10,5% κ.β. Sn, η φάση που δημιουργείται είναι ο α-Cu, δηλ. ένα στερεό διάλυμα Sn εντός Cu. Για περιεκτικότητα 10,5–15% κ.β. Sn, δημιουργείται η φάση δ, που είναι εύθραυστη. Πάντως, για περιεκτικότητα μεγαλύτερη από 15% κ.β. Sn το κράμα γίνεται πιο εύτηκτο.

Στα συνήθη κρατερώματα, η περιεκτικότητα σε κασσίτερο κυμαίνεται από 0,5 έως 11% κ.β. Σ' αυτά τα κρατερώματα, συνήθως προστίθεται και φώσφορος από 0,01 έως 0,35% κ.β. για καλύτερη αντοχή στην μηχανική φθορά και για μεγαλύτερη σκληρότητα. Επίσης, στο κοινό κρατέρωμα (αγγλ., combro bronze) συχνά προστίθεται και μόλυβδος (έως 3% κ.β.). Ο μόλυβδος κατακρημνίζεται στα όρια των κόκκων α, οπότε το κράμα γίνεται πιο μαλακό στην κατεργασία. Η παρουσία του μολύβδου κάνει επίσης το κράμα πιο εύτηκτο[6].

Άλλα κρατερώματα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Εκτός από το κοινό κρατέρωμα (κράμα Cu–Sn), υπάρχουν και τα κρατερώματα («μπρούντζοι») αλουμινίου. Τα κρατερώματα αλουμινίου περιέχουν 9–12% κ.β. Al, και Fe και Ni έως 6% κ.β. συνολικά. Δεν περιέχουν κασσίτερο, αλλά μοιάζουν στο χρώμα με το κοινό κρατέρωμα.

Για περιεκτικότητα σε αλουμίνιο μικρότερη από 11% κ.β., η κύρια φάση του κράματος είναι ο α-Cu. Ο σίδηρος και το νικέλιο σχηματίζουν με τον αλουμίνιο την φάση κ και έτσι εμποδίζεται ο σχηματισμός της πιο σκληρής και εύθραυστης φάσης β. Το αποτέλεσμα είναι το κράμα να έχει υψηλή μηχανική αντοχή, καλή ολκιμότητα, καθώς και εξαιρετική αντοχή στην τριβή και την χημική διάβρωση. Η φάση β σχηματίζεται όταν το κράμα πάθει απότομη ψύξη, δηλαδή με «βαφή» που επιφέρει μαρτενσιτικό μετασχηματισμό. Σε μια τέτοια περίπτωση, απαιτείται επαναφορά για να διασπασθεί η φάση β σε φάση α και φάση κ[7].

Ο όρος μπρού(ν)τζος χρησιμοποιείται επίσης για κράματα χαλκούνικελίου (χαλκονικέλιο) και χαλκούπυριτίου (χαλκοπυρίτιο), καθώς και για ορισμένους τύπους ορείχαλκου («εμπορικός μπρούντζος», «μπρούντζος κοσμηματοποιίας», «αρχιτεκτονικός μπρούντζος», κ.ά.).

Χρήσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το κρατέρωμα χρησιμοποιείται στην γλυπτική, την κατασκευή μεγάλων χυτών αντικειμένων (π.χ. καμπάνες εκκλησιών, κανόνια, κ.λπ.), την νομισματοκοπία, την κατασκευή εξαρτημάτων μηχανών, την κατασκευή ελατηρίων, κ.ά.

Παλαιότερα, ένας τύπος κρατερώματος με ψευδάργυρο (10–14% κ.β. Sn, 2–3% κ.β. Zn, 0–0,8% κ.β. P), που στα αγγλικά ήταν γνωστό ως red brass ή gunmetal, χρησιμοποιούνταν στην κατασκευή όπλων επειδή είναι πολύ ανθεκτικό. Το κράμα αυτό, που στα ελληνικά έγινε γνωστό ως ερυθρός ορείχαλκος ή ορείχαλκος πυροβόλων, εξακολουθεί να χρησιμοποιείται στην γλυπτική, στην κατασκευή φθηνών ωρολογιών, κουμπιών, κ.λπ.

Σε σύγκριση με τους ορείχαλκους («εμπορικός μπρούντζος», κ.ά.), τα κρατερώματα παρουσιάζουν μεγαλύτερη αντοχή στην μηχανική φθορά και στην χημική διάβρωση. Ωστόσο τα κρατερώματα είναι πιο σκληρά και έχουν υψηλότερο κόστος αγοράς[8].

Μικροφωτογραφία κρατερώματος CuSn11 (11% Sn) με χαρακτηριστική δενδριτική δομή (μεγέθυνση 50 με 100 φορές περίπου).

Το κράμα που είναι γνωστό ως πιούτερ, λευκό μέταλλο Βίκερς ή βρετανικό μέταλλο (αγγλ. pewter, Vickers white metal, Britannia (sic) metal· γαλλ., peautre, métal blanc, laiton blanc, Britannium (sic)· γερμ., hartzinn, Britanniametall) και που χρησιμοποιούνταν στην κατασκευή οικιακών σκεών (κουτάλια, πιάτα, κ.λπ.), είναι σχεδόν καθαρός κασσίτερος (85–99% κ.β.) με μικρές προσμίξεις από αντιμόνιο (1–8% κ.β.) και χαλκό (0,35–3% κ.β.). Οι προσμίξεις προσδίνουν σκληρότητα στο κράμα. Παλαιότερα στο κράμα πιούτερ έβαζαν και μόλυβδο (έως και 15% κ.β.) για να διατηρεί το μέταλλο την λάμψη του. Σήμερα το κράμα πιούτερ χρησιμοποιείται για την παρασκευή μικρών διακοσμητικών αντικειμένων, ενώ αντί για μόλυβδο προστίθεται βισμούθιο, επειδή ο μόλυβδος προκαλεί σοβαρές ασθένειες στον άνθρωπο.

Τυποποίηση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η τυποποιημένη κατά UNS αρίθμηση των κρατερωμάτων είναι:

  • C5xxxx: Cu–Sn–P
  • C60600–C64200: Cu–Al
  • C64700–C66100: Cu–Si
  • C7xxxx: Cu–Ni

Βιβλιογραφία και άλλες σημειώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Η λέξη μπρούντζος προέρχεται από την ιταλική λέξη bronzo, η οποία με την σειρά της μάλλον προέρχεται από την περσική λέξη birinj, που σημαίνει χαλκός. Βλ. επίσης την ετυμολογία στα Λεξικά Ελληνικής Γλώσσας και στο Online Etymological Dictionary.
  2. 2,0 2,1 I. De Ryck, A. Adriaens and F. Adams, "An overview of Mesopotamian bronze metallurgy during the 3rd millennium BC", Journal of Cultural Heritage, vol. 6, pp. 261–268 (2005).
  3. H. Bourne, "The Phoenicians in West Europe: From Canaan to Cornwall and (?) Cork.", phoenicia.org, 2007(;).
  4. O. D. Sherby and J. Wadsworth, "Ancient blacksmiths, the Iron Age, Damascus steels, and modern metallurgy", Journal of Materials Processing Technology, vol. 117, no. 3, pp. 347–353 (2001). Βλ. επίσης [1].
  5. J. R. Davis et al. (editors), Metals Handbook, vol. 2, Properties of Non-ferrous Alloys,10th edition, ASM International, Materials Park, Ohio, USA, pp. 216–402.
  6. Copper Development Association, "Phosphor bronze", 2007(;).
  7. Copper Development Association, "Aluminum bronze", 2007(;).
  8. "How can I tell the difference between brass and bronze?", 2006.

Βλ. επίσης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Εξωτερικές συνδέσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Commons logo
Τα Wikimedia Commons έχουν πολυμέσα σχετικά με το θέμα