Tài liệu giáo trình vật liệu cơ khí, chương 10 docx

Chương 10: KIM LOẠI MÀU VÀ HP KIM MÀU I. ĐẶC ĐIỂM TÍNH CHẤT KIM LOẠI MÀU: - Độ nóng chảy không cao lắm nên có thể nấu luyện, đúc thành các chi tiết có hình dạng khác nhau. - Tính dẻo rất tốt nên có thể rèn, cán, dát, kéo, cắt gọt thành những hình dạng khác nhau. - Cơ tính khá cao, có khả năng chống mài mòn, ăn mòn cao. - Tính dẫn nhiệt, điện tốt. - Có cơ tính hóa học tốt không bò gỉ, dùng trong công nghiệp hóa học. II. ĐỒNG VÀ HP KIM ĐỒNG: 1. Đồng nguyên chất: - Kim loại màu đỏ, trọng lương riêng 8,93 G/cm 3 , nhiệt độ nóng chảy = 1083 0 C, có tinh thể lập phương, thể tâm. - Dẫn điện, nhiệt cao. - Bò oxi hóa ở nhiệt độ cao, bền trong không khí. - Dễ hòa tan trong Axit nitrít HNO 3 , H 2 SO 4 , HCL, bền trong dung dòch kềm. - Đồng nguyên chất kém bền và tính công nghệ kém nên ít dùng trong chế tạo máy mà dùng hợp kim đồng có tính gia công cắt tốt, tính đúc tốt. 2. Hợp kim đồng: a. Đồng thau: Là hợp kim đồng và kẽm. Với kẽm ≤ 45%. Nếu trong đồng chứa < 39%Zn thì đồng thau có cấu tạo 1 pha ( α) mềm và dẻo. Nếu (40-45)%Zn đồng có cấu tạo 2 pha ( α + β ) nó cứng và giòn hơn. - Phân biệt 2 loại đồng thau: Đồng thau có thể gia công áp lực và đồng thau đúc. - Đồng thau nhò nguyên (Cu + Zn) Ký hiệu: L + 2 số chỉ % đồng Ví dụ: L68 (68%Cu + 32%Zn). - Đồng thau đa nguyên (Cu + Zn + các nguyên tố khác như: Ni, Fe .) Ví dụ: LsiPb 80-3-3 Có 80%Cu, 3%Si, 3%Pb, 14% các tạp chất . b. Đồng thanh: Là hợp kim đồng có pha thêm Zn, Al, Si, Cr. - Đồng thanh dễ cắt gọt và chống mài mòn cao dùng chế tạo ổ trục. Ký hiệu: Br tiếp theo là ký hiệu các kim loại pha thêm. Ví dụ: BrSnP10-1 Thiếc 10%, P 1%, còn lại 89% Cu và các tạp chất. +Đồng thanh thiếc: Là loại dùng để đúc trong chế tạo máy. Sử dụng loại đồng thanh thiếc <10%Zn, nếu vượt quá sẽ giòn. Dùng làm chi tiết chòu ma sát, mài mòn làm hợp kim đỡ ma sát, làm các chi tiết của máy kéo. + Đồng thanh nhôm: Giống như đồng thanh thiếc có thêm Al, Fe, Mn, Ni nếu chứa nhiều nhôm rất giòn nên cho Fe, Mn, Ni cho đồng thanh nhôm bớt giòn và tăng độ bền. - Về độ chòu ăn mòn tốt hơn đồng thanh thiếc đặc biệt là trong nước biển cũng như nhiệt độ cao. - Đồng thanh nhôm co ngót lớn giây nứt khó hàn. c. Hợp kim đồng đặc biệt: - Đồng thanh Berili chứa 2-2,5%Berili có cơ tính cao dẫn điện, chòu ăn mòn, độ bền và độ đàn hồi cao. - Đồng thanh Titan chòu độ bền nhiệt cao có chứa 5%Ti. - Hợp kim đồng chì chòu mòn rất cao sử dụng làm các ổ trượt trong ngành chế tạo máy. III. NHÔM VÀ HP KIM NHÔM: 1. Nhôm: a.Các đặc tính của nhôm: - Có mạng lập phương diện tâm và không thay đổi hình thù theo nhiệt độ - Khối lượng riêng nhỏ 2,7g/cm 3 nên dùng rộng rãi trong chế tạo máy bay. - Tính chống ăn mòn cao (ăn mòn hóa học, ăn mòn điện hóa)do bề mặt có lớp màng ôxit Al 2 O 3 xít chặt có tính bảo vệ cao - Tính dẫn điện và dẫn nhiệt cao.(trọng lượng như nhau nhôm dẫn điện tốt hơn đồng) - Nhiệt độ nóng chảy thấp 660 0 c, dễ dàn nấu luyên nhưng không làm việc ở nhiệt độ cao và co ngót lớn khi đúc 6%. - Độ bền tương đối thấp nên trong chế tạo máy không dùng nhôm nguyên chất. - Tính dẻo cao nên dễ biến dạng ở trạng thái nguội và nóng. b. Các sốhiệu của nhôm: Kí hiệu A. chia làm 3 nhóm Nhóm có độ sạch đặc biệt A999 Nhóm có độ sạch cao A995, A99, A97, A95, Nhóm có độ sạch kỷ thuật A85, A8, A7, A6, A5, A0 c. Phân loại hợp kim nhôm *Hợp kim nhôm biến dạng +Không hóa bền được bằng nhiệt ( α): khi nung nóngvà làm nguội điều không có chuyển biến pha. + hóa bền được bằng nhiệt ( α+pha thứ hai): khi nung pha này hòa tan vào dung dòch rắn làm tăng độ bền. *Hợp kim nhôm đúc: Là loại hợp kim nhôm với thành phần nguyên tố hợp kim sao cho tổ chức của nó chứa chủ yếu là cùng tinh có tính đúc cao. HK nhôn đúc chứa lượng nguyên tố HK cao hơn nhôm biến dạng. *Hợp kim nhôm thiêu kết: là loại HK nhôm được chế tạo từ nguyên liệu ban đầu là bột ép và thiêu kết. *Hợp kim nhôm làm ổ trượt. 2. Đuara: Là hợp kim nhôm biến dạng điển hình được sử dụng rộng rãi. *Thành phần: Là hợp kim Al, Cu và Mg ba nguyên tố này quyết đònh tính chất cơ bản của nó. Tuy nhiên còn có Mn, Fe, Si -Fe, Si là tạp chất thông thường -Mn tăng độ chòu ăn mòn. -Mg tác dụng tốt đến nhiệt luyện và hóa già *Tổ chức: (Có tổ chức nhiều pha). Dung dòch rắn hòa tan vào Cu, Mg và các pha là hợp chất hóa học -Khi lượng Cu, Mg thấp coi Duara như hợp kim Al-Cu với pha hóa bền làCuAl 2 -Khi lượng Mg tăng cao ngoài CuAl 2 còn có pha CuMgAl 2 (S), CuMg 5 Al 5 (T) *Số hiệu Duara Д+số Д Chỉ sốhiệu Duara Số chỉ số thứ tự Vd: Д1, Д6, Д16, Д18 *Cơ tính: Duara có độ bền khá cao sau khi tôi và hóa già, chống ăn mòn kém do có các hợp chất hóa học  ăn mòn hóa học mạnh Cơ tính có độ bền cao, trọng lượng riêng nhẹ nên được sử dụng rộng rãi. 3. Silumin: Là hợp kim nhôm đúc quan trọng thường dùng là hợp kim Al và Si với Silic có từ 6-13% gọi là Silumin. Ngoài ra Silumin còn chứa Cu, Mg, Zn để có tính chảy loãng và độ co ngót nhỏ trong khi đúc. - Silumin có ký hiệu A  . IV. THIẾC, CHÌ, KẼM: 1. Thiếc: (0,0006% trong vỏ trái đất) - Thiếc (Sn) trọng lượng riêng γ = 7,3 G/cm 3 , nhiệt độ nóng chảy 232 0 C. - Có độ cứng thấp (5-8) AB, rất dẻo, độ dẻo tăng khi tăng nhiệt độ. - Thiếc pha lẫn với họp kim khác tạo thành babit để làm ổ trượt, ngoài ra còn sử dụng để hàn thiếc. Thiếc dùng để tràng (Ký hiệu: 01) Có 99,9%Sn còn lại 0,1% gồm Fe, Cu, Pb… Thiếc dùng để hàn (ký hiệu; 02) Có 99,56%Sn còn lại 0,44% là các tạp chất Fe, Cu, Pb… 2. Chì (Pb): - Chì có trọng lượng riêng γ = 11,34 G/cm 3 , nhiệt độ nóng chảy 327 0 C, ở nhiệt độ thấp dẫn điện tốt. - Chì mềm và dẻo, có tính chống phóng xa rất tốt, không bò ăn mòn đối với một số axit. - Chì có độ dẻo cao nên các ống chì và dây chì chế tạo bằng cách ép. Chì có lựcliên kết giữa các phần tử yếu nên không thể kéo sợi (bò đứt). - Các loại chì thường dùng là: + Chì C0 được sử dụng làm tấm cực của bình điện. + Chì C2 dùng để lát các bể, thùng chứa axit. + C3 dùng làm hợp kim chế tạo chữ in, dùng làm các áo chất tia phóng xã trong y học. 3. Kẽm (Zn): - Kẽm trọng lượng riêng γ = 7,14 cm 3 , độ nóng chảy 410 0 C. - Kẽm không bò gỉ trong không khí khô, nhưng bò ôxi hóa trong không khí ẩm, muối…bò ăn mòn axit mạnh. - Kẽm dễ gia công như: Cắt, ép, kéo, dập. - Sau khi gắng áp lực tinh thể kẽm nhỏ mòn lại, độ bền và độ dẻo tăng. - Kẽm dùng để mạ tăng thêm vẻ đẹp và chống mài mòn, kẽm pha đồng thau làm hợp kim đỡ ma sát. V. HP KIM Ổ TRƯT (babit): 1. Babit thiếc (Sn): Babit thiếc là loại babit kết hợp tốt nhất giữa cơ - lý tính và tính ít ma sát, chống ăn mòn cao nhưng chứa nhiều Sn (80-90)% đắc tiền. - Dùng cho các ổ trượt, ổ đỡ trục chân vòt, tuốc bin hơi. Ký hiệu: bằng chữ Б và tiếp theo là số chỉ lượng Sn ( Б88, Б83) - Ngoài ra không dùng babit thiếc chỉ có Sn-Artimon mà luôn luôn chứa một lượng Cu. Vì đưa đồng vào khi kết tinh tao nên xương, khung. Không chó pha kết tình tiếp theo nổi lên trên. 2. Babit chì – thiếc: Là hợp kim ổ trượt ngoài Pb và Sn còn có Sb (6-15)% và Cu (1-2)%. - Б16 có số lượng Sn, Sb cao 15-17% dùng trong điều kiện không và dập như ổ đỡ các đầu máy chạy điện, đầu máy hơi nước. - БC6 làm các ổ trượt cho động cơ xăng ôtô máy kéo… làm nghiên liệu trong điều kiện chạy tải trọng va đập. . BrSnP10-1 Thiếc 10% , P 1%, còn lại 89% Cu và các tạp chất. +Đồng thanh thiếc: Là loại dùng để đúc trong chế tạo máy. Sử dụng loại đồng thanh thiếc < ;10% Zn,. thành những hình dạng khác nhau. - Cơ tính khá cao, có khả năng chống mài mòn, ăn mòn cao. - Tính dẫn nhiệt, điện tốt. - Có cơ tính hóa học tốt không bò gỉ,