: Do cĩ tính thấm tơi cao hơn nên thép hợp kim cĩ độ bền cao hơn hẳn thép các
CHƯƠNG 1 0: KIMLOẠI VAÌ HỢP KIM MAÌU
Trong chương này ta sẽ nghiên cứu các hợp kim khơng phải trên cơ sở sắt đĩ là các loại màu chiếm số lượng lớn trong các nguyên tố kim
1-Nhơm
khối lượ
ưng nhưng khối lượng riêng chưa đến 1/3 đồng thì khi trong cùng điều kiện làm û bằng một nửa dây đồng và bị nung nĩng ít hơn.
-Tính dẻo rất cao : rất dễ biến dạng dẻo khi kéo sợi, dây, dát thành tấm, băng, lá, màng, ép thành các thanh dài cĩ biên dạng phức tạp.
-Nhiệt độ nĩng chảy thấp (657OC). -Đơ ền, độ cứng thấp.
Các loại nhơm nguyên chất được ký hiệu theo TCVN như sau : đứng đầu là ký hiệu hố học của nhơm, tiếp sau đĩ là số chỉ hàm lượng nhơm.
Ví dụ : Al 99,999 chứa 99,999%Al Al 99,98 chứa 99,98%Al.
2-Phân loại hợp kim nhơm :
Trong kỹ thuật hầu như khơng sử dụng nhơm nguyên chất mà chủ yểư dụng hợp kim nhơm. Hợp kim nhơm được phân ra làm hai nhĩm : hợp kim nhơm đúc và hợp kim nhơm bi ûng.
a-Hợp kim nhơm biến dạng : là các hợp kim chứa một lượng ít các nguyên tố hợp kim cĩ thành phần nằm bên trái điểm b trên giản đồ pha. Để sản xuất các sản phẩm từ nhĩm hợp kim này người ta dùng phương pháp biến dạng. Chúng được chia ra làm hai phân nhĩm nhỏ : khơng hĩa bền được bằng nhiệt luyện và hĩa bền được bằng nhiệt luyện.
ợp kim nhơm biến dạng khơng hĩa bền được bằng nhiệt luyện : gồm các hợp kim cĩ thành phần nằm bên trái điểm a. Các hợp kim này cĩ tổ chức là dung dịch rắn ở mọi nhiê độ, khơng cĩ chuyển biến pha nên khơng thể hĩa bền được bằng nhiệt luyện. Muốn ho bền chúng chỉ duy nhất bằng biến dạng nguội.
hợp kim màu. Như đã biết kim
loại. Tuy nhiên ở đây ta chỉ khảo sát các kim loại màu thơng dụng nhất : nhơm, đồng. kẽm, magiê, titan...
10.1.NHƠM VAÌ HỢP KIM NHƠM :
Về phương diện sản xuất và sử dụng thì nhơm và hợp kim của nĩ chiếm vị trí thứ hai sau thép. Vật liệu này cĩ các tính chất rất phù hợp với nhiều cơng dụng khác nhau, trong một số trường hợp đem lại hiệu quả kinh tế lớn và khơng thể thay thế được.
10.1.1.Khái niệm và phân loại :mmmmm
nguyên chất :
Nhơm là nguyên tố cĩ mạng tinh thể lập phương tâm mặt, cĩ màu sáng bạc. Nhơm cĩ các đặc điểm sau :
-Khối lượng riêng nhỏ (2,70 g/cm3) : chỉ bằng khoảng 1/3 thép. Do vậy làm giảm ng kết cấu, chi tiết, được sử dụng rộng rãi trong hàng khơng, vận tải...
-Cĩ tính chống ăn mịn nhất định trong khí quyển : do luơn cĩ lớp màng ơxyt (Al2O3) sít chặt trên bề mặt cĩ tính bảo vệ cao.
-Cĩ tính dẫn điện cao : tính dẫn điện kém hơn vàng, bạc, đồng. Độ dẫn điện bằng 62% đơ
việc dây nhơm nhe
ü b
ến da
-H
ût ïa
-Hợp kim nhơm biến dạng hĩa bền được bằng nhiệt luyện : gồm các hợp kim cĩ thành
ø hĩa bền được bằng nhiệt
ên tố hợp kim, các số đứng sau
n0,6Ni1Đ 12%Si; 2%Cu; 1%Mg; 0,6%Mn; 1%Ni; cịn lại
ì Al. Chữ Đ chỉ hợp kim nhơm đúc.
AlCu5Mg1Ni3Mn0,2Đ 5%Cu; 1%Mg; 3%Ni; 0,2%Ni cịn lại Al
phần nằm bên phải điểm a, ở nhiệt độ thường cĩ tổ chức hai pha là dung dịch rắn và pha thứ hai. Khi nung nĩng đến nhiệt độ cao hơn giới hạn bão hịa pha thứ hai hịa tan hết vào dung dịch rắn (cĩ chuyển biến pha) nên cĩ thê
luyện.
Theo TCVN 1659-75 ký hiệu hợp kim nhơm biến dạng như sau : đầu tiên là ký hiệu của nguyên tố nhơm tiếp sau là ký hiệu các nguy
Hình 10.1-Phân loại hợp kim nhơm
nguyên tố hợp kim chỉ lượng chứa của chúng theo phần trăm.
Ví dụ : AlCu4,4Mg0,5Mn0,8 4,4%Cu; 0,5%Mg; 0,8%Mn; cịn lại Al
AlCu4,4Mg1Fe1,5Mn0,6 4,4%Cu; 1%Mg; 1,5%Fe; 0,6%Mn; cịn lại Al
b-Hợp kim nhơm đúc : Gồm các hợp kim chứa khá nhiều các nguyên tố hợp kim, cĩ thành phần nằm bên phải điểm b. Các hợp kim này cĩ nhiệt độ nĩng chảy thấp hơn, cĩ tổ chức cùng tinh nên tính đúc cao. Do chứa nhiều pha thứ hai (chủ yếu là hợp chất hĩa học) nên khá giịn, khơng thể biến dạng dẻo được, khả năng hĩa bền bằng nhiệt luyện khơng đáng kể. Chế tạo sản phẩm chủ yếu bằng phương pháp đúc.
Theo TCVN 1659-75 hợp kim nhơm đúc ký hiệu như hợp kim nhơm biến dạng chỉ khác là ở cuối ký hiệu cĩ thêm chữ Đ để chỉ là hợp kim đúc.
Ví dụ : AlSi12Cu2Mg1M la
AlSi7Mg0,3Đ 7%Si; 0,3%Mg cịn lại Al
Ngồi hai loại hợp kim nhơm thơng dụng trên cịn cĩ loại hợp kim nhơm thiêu kết ược chế tạo bằng luyện kim bột. Bằng cách pha nguyên liệu dưới dạng bột theo thành hần quy định và thiêu kết thành sản phẩm.
0.1.2.Hợp kim nhơm biến dạng :
Ta chỉ nhiên cứu hợp kim nhơm hĩa bền được bằng nhiệt luyện vì chúng cĩ vai trị uan trọng trong ngành vật liệu.
-Hợp kim nhốm với 4% Cu :
Hợp kim nhơm với 4% đồng là cơ sở của hầu hết các hợp kim nhơm biến dạng. Từ iản đồ pha Al-Cu ta thấy rằng đồng hịa tan khá nhiều trong nhơm ở nhiệt độ cao
,65% tại 548oC) nhưng lại giảm rất mạnh khi hạ nhiệt độ (cịn 0,5% ở nhiệt độ ường). Lượng đồng dư thừa được tiết ra dưới dạng hợp chất hĩa học CuAl2II (ký hiệu II ể chỉ hợp chất này được hình thành từ trạng thái rắn).
Ở nhiệt độ thường tổ chức cân bằng của hợp kim là dung dich rắn đ p 1 q 1 g (5 th đ
D
chứa 0,5%Cu à một lượng nhỏ CuAl2II (khoảng 7%) cĩ độ cứng và độ bền thấp thấp (200MPa). Khi vnung nĩng đến cao hơn đường giới hạn hịa tan (520oC) pha CuAl2II hịa tan hết vào
D
và chỉ cịn lại một pha là dung dịch rắn của nhơm chứa 4%Cu. Khi làm nguội nhanh sau
ê ưng ở nhiệ
đĩ pha CuAl2II khơng kịp ti út ra nên ta cĩ dung dịch rắnD quá bão hịa đơ t độ thường độ bền tăng lên một ít (250 y 300MPa) và tương đối dẻo. Nhưng sau khi tơi từ 5 đến 7 ngày độ bền và độ cứng đạt được giá trị cao nhất (đến 400MPa). Hiện tượng này
Nếu sau khi tơi ta tiến hành nung nĩng thì thời gian đạt độ cứng gọi là hĩa già tự nhiên.
và bền sẽ rút ngắn lại nhưng giá trị sẽ thấp hơn. Nhiệt độ nung càng tăng thì thời gian đạt độ bền , độ cứng sẽ càng rút ngắn nhưng giá trị của chúng càng thấp.Quá trình này gọi là hĩa già nhân tạo.
