. 100% Độ thắt tiết diện tương đối ψ % : ψ % = 0
10.2.ĐỒNG VÀ HỢP KIM ĐỒNG 10.2.1.Đồng nguyờn chất :
CHƯƠNG 1 0: KIMLOẠI VÀ HỢP KIM MÀU
10.2.ĐỒNG VÀ HỢP KIM ĐỒNG 10.2.1.Đồng nguyờn chất :
Đồng là kim loại cú kiểu mạng lập phương tõm mặt, khụng cú đa hỡnh. Đồng nguyờn chất cú màu đỏ nờn cũn gọi là đồng đỏ. Đồng cú cỏc đặc điểm sau :
-Tớnh dẫn điện và dẫn nhiệt cao. Về tớnh dẫn điện chỉ đứng sau vàng và bạc.
-Chống ăn mũn tốt trong khớ quyển, nước, nước biển hay kiềm, axit hữu cơ do cú lớp ụ xyt Cu2O trờn bề mặt.
167
Hỡnh 10.4-Tổ chức tế vi silumin trước biến tớnh (a) và sau biến tớnh (b)
-Tớnh dẻo rất cao, dễ biến dạng núng, nguội đễ chế tạo thành cỏc bỏn thành phẩm. -Độ bền khụng cao lắm (σ b = 220MPa ) nhưng sau biến dạng dẻo tăng lờn đỏng kể (σ b = 425MPa ).
-Tớnh hàn khỏ tốt nhứng khi chứa nhiều tạp chất (đặc biệt là ụ xy) giảm đi mạnh. Tuy nhiờn đồng cũng cú một số nhược điểm :
-Khối lượng riờng lớn (γ = 8,94g/cm3)
-Tớnh gia cụng cắt gọt kộm do phoi quỏ dẻo khụng góy, để cải thiện thường cho thờm chỡ vào.
-Nhiệt độ núng chảy cao 1083oC, nhưng tớnh đỳc kộm, độ chảy loóng nhỏ.
Theo TCVN 1659-75 đồng nguyờn chất được ký hiệu Cu và cỏc số chỉ lượng chứa của nú trong đú.
Vớ dụ : Cu 99,99 cú 99,99%Cu Cu 99,80 cú 99,80%Cu
10.2.2.Phõn loại hợp kim đồng :
Trong kỹ thuật ớt sử dụng đồng nguyờn chất mà chủ yếu sử dụng hợp kim đồng. Hợp kim đồng được chia ra làm hai nhúm sau : la tụng và brụng.
La tụng (đồng thau) là hợp kim của đồng với nguyờn tố chủ yếu là kẽm. Brụng (đồng thanh) là hợp kim của đồng với cỏc nguyờn tố khỏc trừ kẽm .
1-La tụng :
La tụng được chia làm hai loại : la tụng đơn giản (chỉ cú đồng và kẽm) và la tụng phức tạp (cú thờm một số nguyờn tố khỏc). Theo TCVN 1659-75 quy định ký hiệu la tụng như sau : đầu tiờn là chữ L (chỉ la tụng) tiếp sau là ký hiệu Cu và cỏc nguyờn tố hợp kim. Số đứng sau cỏc nguyờn tố hợp kim chỉ hàm lượng của chỳng theo phần trăm. Vớ dụ : LCuZn30 la tụng cú 30%Zn, 70%Cu
LCuZn38Al1Fe1 la tụng cú38%Zn; 1%Al; 1%Fe; cũn lại Cu.
168
a-La tụng đơn giản : Trong thực tế dựng loại chứa ớt hơn 45%Zn nờn tổ chức của nú chỉ cú dung dịch rắn α và pha điện tử β .
α là dung dịch rắn của kẽm trong đồng cú mạng A1 chứa đến 39%Zn ở 454oC. Đõy là pha chủ yếu quyết định tớnh chất của la tụng. Khi hũa tan vào đồng kẽm làm tăng độ bền khỏ mạnh, nhưng khụng làm giảm nhiều độ dẻo của hợp kim. Độ dẻo cao nhất ứng với 30%Zn.
β là pha điện tử ứng với cụng thức CuZn ( N = 3/2), là pha cứng và dũn húa bền cho la tụng. Do vậy khụng dựng la tụng chứa cao hơn 45%Zn vỡ lỳc này tổ chức chỉ toàn là β' nờn rất dũn. Trong thực tế chỉ dựng loại dưới 40%Zn với hai loại la tụng một pha và la tụng hai pha.
La tụng một pha : thường chứa ớt hơn 35%Zn (LCuZn10) cú tớnh dẻo cao, được cỏn
nguội thành bỏn thành phẩm làm chi tiết mỏy qua dập sõu. La tụng với lượng kẽm nhỏ từ 5ữ 12% cú màu đỏ nhạt dựng để làm tiền xu, huy chương, khuy ỏo quần, dõy kộo (fecmơtuya) ...La tụng chứa 20%Zn (LcuZn20) cú màu vàng giống như vàng nờn thường làm trang sức. La tụng chứa khoảng 30%Zn (LCuZn30) cú độ dẻo cao dựng làm vỏ đạn cỏc loại. Cỏc la tụng một pha bền và rất dẻo nờn thường pha thờm 0,4 ữ 3%Pb để dễ cắt gọt.
La tụng hai pha : thường chứa 40%Zn cú tổ chức hai pha (α +β ) cú pha thờm chỡ để tăng tớnh gia cụng cắt. La tụng hai pha cứng , bền và ớt dẻo hơn so với loại một pha được cung cấp dưới dạng băng, ống, tấm để làm cỏc chi tiết mỏy cần độ bền cao.
b-La tụng phức tạp : Ngoài Cu và Zn ra cũn cho thờm cỏc nguyờn tố Pb (để tăng tớnh cắt gọt), Sn (tăng chúng ăn mũn trong nước biển), Al và Ni (để nõng cao giới hạn bền) như : LCuZn36Al3Ni2; LCuZn30Sn1; LCuZn40Pb1. La tụng phức tạp dựng làm cỏc chi tiết mỏy yờu cầu độ bền cao hơn, làm việc trong nước biển...
2-Brụng :
Là hợp kim của đồng với cỏc nguyờn tụ chủ yếu khụng phải là kẽm như Sn, Al, Be ...Theo TCVN 1659-75 chỳng được ký hiệu giống như la tụng, chỉ khỏc là thay chữ L ở đầu ký hiệu bằng chữ B (chỉ brụng).
1-Brụng thiếc : là hợp kim đồng với nguyờn tố chủ yếu là thiếc, là hợp kim đồng được sử dụng đầu tiờn. Giản đồ pha Cu-Sn rất phức tạp và cú nhiều pha. Hợp kim này khi đỳc
169
Hỡnh 10.6-Tổ chức tế vi của latụng 1 pha (a) và latụng 2 pha (b) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
thiờn tớch rất mạnh vỡ vậy thường dựng ớt hơn 15%Sn nờn chỉ cú hai pha : dung dịch rắn α và pha điện tử δ .Chỳng gồm hai loại : brụng thiếc biến dạng và đỳc. Đặc điểm của brụng thiếc là :
-Độ bền cao, độ dẻo tốt nờn thường dựng với lượng chứa từ 4ữ 8%Sn. -Tớnh đỳc tốt : ớt co (độ co <1%) , điền đầy khuụn cao.
-Chống ăn mũn cao, đặc biệt trong khớ quyển ẩm biển : 0,001mm/năm.
a-Brụng thiếc biến dạng : thường chứa ớt hơn 8%Sn tổ chức là dung dịch rắn α và hợp kim húa thờm P, Zn, Pb để nõng cao cơ tớnh, giảm ma sỏt và tăng tớnh gia cụng cắt. Cụng dụng : làm bạc lút, bỏnh răng (BCuSn4Zn4Pb4; BCuSn5Zn2Pb5).
b-Brụng thiếc đỳc : là loại chứa nhiều hơn 10%Sn hay với tổng lượng cỏc nguyờn tố hợp
kim lớn hơn 12%. Thường dựng cỏc loại sau : BCuSn10Zn2; BCuSn5Zn5Pb5. Cụng dụng: làm cỏc tượng đài, chuụng, phự điờu, họa tiết trang trớ...
2-Brụng nhụm :
Là hợp kim của đồng với nhụm là chủ yếu. Từ giản đồ pha Cu-Al ta thấy nhụm cú thể hũa tan tối đa vào đồng gần 10%. Tổ chức của nú chủ yếu là dung dịch rắn thay thế của Al trong Cu cú độ dẻo và khỏ bền. Khả năng chống ăn mũn cao trong nước biển và khớ quyển cụng nghiệp.
Brụng nhụm một pha (chứa 5ữ 9%Al) : BCuAl5, BCuAl7, BCuAl9Fe4 dựng làm bộ ngưng hơi, hệ thống trao đổi nhiệt, lũ xo tải dũng điện, chi tiết bơm, đồ dựng cho hải quõn, đỳc tiền xu...
Brụng nhụm hai pha (chứa lớn hơn 9,4%Al) : cú tổ chức là (α +β ) cú độ bền độ cứng cao hơn và cú thể nhiệt luyện được như BCuAl10Fe4Ni4 dựng làm bạc lút trục. 3-Brụng berili :
Là hợp kim của Cu với 2%Be (BCuBe2) cú giới hạn đàn hồi cao khụng thua kộm thộp đàn hồi (σ đh = 1000MPa), cú độ cứng và tớnh chống ăn mũn cao làm việc đến 300
ữ 340oC. Nú khụng phỏt ra tia lửa khi va đập nờn rất thuận tiện trong cụng nghiệp khai thỏc mỏ, làm cỏc thiết bị điện ở nhiệt độ cao...