6. Nhận biết, giải thích, nêu cơng dụng cho các ký hiệu sau:
1.2. Đồng và hợp kim đồng
1.2.1. Đồng nguyên chất
a.. Các đặc tính của đồng nguyên chất
- Đồng là một trong những nguyên tố đầu tiên mà con người biết sử dụng. Trữ lượng đồng không lớn, khoảng 0,1% trọng lượng vỏ quả đất;
- Đồng là kim loại có màu đỏ, do đó đồng nguyên chất trong kỹ thuật còn được gọi là đồng đỏ;
- Đồng là kim loại khơng chuyển biến thù hình, chỉ có một kiểu cấu trúc mạng tinh thể là lập phương diện tâm với thông số mạng a = 3,608A0, đường kính nguyên tử là 2,56A0;
- Khối lượg riêng γ = 8,94g/Cm3; - Nhiệt độ nóng chảy 10830C;
-Tính dẫn điện và dẫn nhiệt rất cao. Nếu lấy độ dẫn điện và dẫn nhiệt của đồng làm chuẩn (100%) thì của các kim loại khác nhau như sau;
Cu Ag Al Mg Zn Ni Fe Độ dẫn điện% 100 106 62 39 29 25 17 Độ dẫn nhiệt% 100 108 56 41 29 15 17
- Tính chống ăn mịn tốt. Đồng có tính ổn định hố học cao trong nước thường, nước biển, khí quyển và cả các mơi trường hóa học: axit hữu cơ, kiềm… nó phản ứng với amơniăc, hồ tan trong axit sunfuric ở trạng thái nóng, trong axit nitric, axit clohyđric;
- Độ bền không cao nhưng tăng lên mạnh khi biến dạng nguội. Ở trạng thái đúc: бb = 160N/mm2, HB = 40, б0,2 = 35N/mm2, ở trạng thái biến dạng nguội: бb = 450N/mm2, HB =125, б0,2 = 400N/mm2;
- Độ dẻo cao: δ = 45%, dễ cán, kéo thành những tấm mỏng và sợi rất nhỏ, rất tiện dùng trong kỹ thuật;
- Có thể nhiệt luyện bằng cách ủ kết tinh lại. b. Ký hiệu đồng nguyên chất
Nga (Liên Xô cũ): ký hiệu đồng nguyên chất là chữ M và số tiếp theo chỉ mức độ tạp chất: M00 (99,99%Cu); M0 (99,95%Cu); M1 (99,90%Cu); M2 (99,70%Cu); M3 (99,50%Cu); M4 (99,00%Cu).
Việt Nam: TheoTCVN 1959 – 75 quy định đồng nguyên chất được ký hiệu bằng Cu và số tiếp theo biểu thị độ sạch của đồng, ví dụ Cu 99,99, có tổng lượng tạp chất là 0,01%
c.Công dụng của đồng.
- Đồng nguyên chất kỹ thuật làm vật dẫn điện - Chế tạo hợp kim đồng.
1.2.2. Hợp kim đồng
a. Phân loại
Cách phân loại truyền thống khá phổ biến ở nhiều nước: Nga, Pháp, các nước Đông Âu, Trung Quốc… là phân loại theo thành phần hóa học. Theo cách này hợp kim đồng chia làm hai nhóm chính:
* Đồng thau (la tơng) đồng thau lại được chia làm hai loại: + Đồng thau nhị nguyên (la tông đơn giản)
+ Đồng thau đa nguyên (La tông phức tạp) * Đồng thanh (Brông)
b.Các loại hợp kim đồng * Đồng thau (Latông) + Thành phần
- Đồng thau nhị nguyên (la tông đơn giản): chỉ có hai nguyên tố tham gia đồng và kẽm;
- Đồng thau đa ngun (la tơng phức tạp): ngồi đồng và kẽm còn chứa một số nguyên tố đặc biệt khác: Pb; Sn; Al; Ni.
Pb đưa vào latơng để tăng tính cắt gọt, Sn đưa vào latơng để tăng tính chống ăn mòn nước biển, Al; Ni đưa vào latơng để tăng cơ tính. Lượng kẽm trong la tơng 45%.
+ Tính chất
Tính chất của đồng thau phụ thuộc hồn tồn vào lượng kẽm: lượng Zn < 39% đồng thau có cấu trúc một pha α là dung dịch rắn thay thế của kẽm ở trong đồng. Ở nhiệt nhiệt độ thường, độ hòa tan của kẽm là 39% giá trị này hầu như không thay đổi cho đến nhiệt độ 4540C. Ở nhiệt độ cao 9020C chỉ còn 32%. Dung dịch rắn α là pha cơ bản trong tổ chức của mọi hợp kim la tơng, có độ dẻo cao, độ bền tốt.
Lượng kẽm =(39 ÷ 45)%, la tơng có cấu trúc hai pha (α + β), pha β thuộc loại pha trung gian nên có độ cứng và độ giịn cao.
Lượng kẽm > 45% trong hợp kim đồng kẽm sẽ xuất hiện các pha: γ( pha điện tử Cu5Zn8), ε (pha điện tử CuZn3), δ (pha chưa xác định), η (dung dịch rắn xen kẽ của Cu trong Zn). Tính chất của các pha(ε, δ, γ ) giống tính chất của hợp chất hố học nên dịn, độ bền và độ dai giảm.
+ Ký hiệu
Bảng 5.5: thành phần hố học và cơ tính của các latơng đơn giản (Г0CT15527 -70 và 17711 – 72) Số hiệu Cu% N/mmбb 2 N/mmб0,2 2 δ% HB Л90 88÷91 260 120 45 53 Л80 79÷81 320 120 52 55 Л70 69÷72 320 90 55 55 Л60 59÷62 380 160 25 77
Việt Nam hợp kim Cu và Zn có tên gọi là latơng được ký hiệu bằng chữ L, lần lượt là các chữ Cu,Zn (LCuZn).
- Latông đơn giản: sau LCuZn là số chỉ phần trăm Zn, ví dụ LCuZn30; - La tơng phức tạp: sau LCuZn là số chỉ phần trăm Zn, tiếp theo là các nguyên tố hợp kim và các số. Số đứng sau mỗi chữ chỉ hàm lượng % trung bình mỗi nguyên tố tương ứng, ví dụ LCuZn40Pb2;
Nga (Liên xơ cũ) hợp kim Cu và kẽm có tên gọi là đồng thau được ký hiệu
bằng chữ Л;
- Đồng thau nhị nguyên: sau Л là số chỉ phần trăm Cu, ví dụ Л68;
- Đồng thau đa nguyên: sau Л là các chữ cái và số chỉ phần trăm Cu và các nguyên tố hợp kim ,ví dụ ЛKC 80 - 3- 2.
+ Công dụng
- Đồng thau nhị nguyên (latông đơn giản):
Loại một pha có tính dẻo cao thường được cán nguội thành các bán thành phẩm: tấm, băng, ống… do chứa Zn là ngun tố rẻ lại có cơ tính tốt, các tính chất vật lý khơng khác đồng bao nhiêu, nên nó được dùng để thay thế cho đồng. Ngồi ra người ta cịn dùng loại một pha có số hiệu Л68, Л70 có cơ tính tổng hợp tốt nhất trong latơng để dập vỏ đạn, làm ống dẫn và các chi tiết dập sâu;
Loại hai pha có độ bền cao hơn nhưng lại kém dẻo nên thường được cán nóng các dạng tấm, băng, ống, dây để làm các chi tiết dập yêu cầu độ bền cao.
- Đồng thau đa nguyên (Latông phức tạp): chế tạo các chi tiết chống ăn mòn và chống mài mòn dùng cho các trang bị tầu thuỷ, chế tạo ổ trục, bánh răng.
*Đồng thanh (Brông)
+ Thành phần và phân loại
Đồng thanh là hợp kim của đồng với một số nguyên tố khác trừ kẽm. Người ta phân biệt các loại đồng thanh khác nhau theo nguyên tố hợp kim chủ yếu đưa vào: đồng thanh thiếc là hợp kim của Cu-Sn, đồng thanh nhôm là hợp kim của Cu-Al, đồng thanh chì là hợp kim của Cu-Pb, đồng thanh silic là hợp kim của Cu-Si, đồng thanh berini là hợp kim của Cu-Be.
+Tính chất
- Độ cứng, độ bền cao, hệ số ma sát nhỏ, khơng từ tính - Dễ hàn, dễ cắt gọt, tính đúc tốt
- Chống ăn mịn tốt
- Ngồi ra cơ tính của đồng thanh cịn phụ thuộc vào từng loại nguyên tố hợp kim chính.
+ Ký hiệu
Theo tiêu chuẩn Việt Nam: ở Việt Nam hợp kim đồng này được gọi là Brông, ký hiệu bắt đầu bằng chữ BCu tiếp theo là các chữ và số chỉ phần trăm của các nguyên tố hợp kim, còn lại là phần trăm của đồng, nguyên tố hợp kim chính đứng sau chữ BCu và gọi cho tên của Brơng, chữ Đ biểu thị tính đúc tốt;
Ví dụ: BCuSn10P2,5Đ ký hiệu này biểu thị Brơng thiếc có tính đúc tốt, Sn = 10%, P = 2,5%, Cu = 87,5%.
Theo tiêu chuẩn Nga (Liên Xô cũ): ở Nga hợp kim đồng này được gọi là đồng thanh, ký hiệu bắt đầu bằng chữ БP tiếp theo là các chữ và số chỉ phần trăm của các nguyên tố hợp kim, còn lại là phần trăm của đồng, nguyên tố hợp kim chính đứng sau chữ БP và gọi cho tên của đồng thanh;
Ví dụ: БP0Ф10- 1, ký hiệu này biểu thị đồng thiếc, Sn = 10%, P = 2,5%, Cu = 87,5%.
+ công dụng
- Brông thiếc: Brông thiếc thiếc là hợp kim của đồng với nguyên tố hợp kim chủ yếu là thiếc. Thường sử dụng hợp kim không quá 10% thiếc, nếu thiếc >10% thì sẽ dịn. Brơng thiếc rất ổn định trong khơng khí ẩm, hơi nước và nước biển, trong hơi nước quá nhiệt ở áp suất cao;
BCuSn8Zn4; BCuSn4Zn4Pb4 được dùng làm khung, bệ trong khí quyển hơi nước hay trong nước đặc biệt, làm bạc lót;
BCuSn10P2 chế tạo các chi tiết có độ bền cao (200 ÷ 250) MN/m2, chịu áp suất và tải trọng nặng;
BCuSn10P1 chế tạo các chi tiết có độ bền cao (250 ÷ 350) MN/m2 hệ số ma sát nhỏ như ổ đỡ, trục bánh vít.
- Brông nhôm: Brông nhôm là hợp kim của đồng với nguyên tố hợp kim
chủ yếu là nhôm, thường được dùng với các thành phần (5 ÷ 10) là nhơm. Đồng thanh nhơm có ưu điểm là độ bền cao, tính chống ăn mịn và mài mịn tốt, có thể nhiệt luyện;
BCuAℓ10Fe4Ni4; BCuAℓ10Fe3Mn1,5; BCuAℓ9Fe4 chế tạo ổ trượt, bánh răng, bạc lót, bệ trượt, xupapxả…
- Brông Berini: là hợp kim của đồng với nguyên tố hợp kim chủ yếu là
Berini, thường được dùng với các thành phần (1,5÷2)% là Berini. Brơng Berini có giới hạn bền và giới hạn đàn hồi cao, độ cứng và tính chống mài mịn cao, độ bền mỏi tốt.
- Brơng chì: là loại hợp kim đồng với nguyên tố chủ yếu là Pb (25 ÷ 30)%. Đồng thanh chì có tính chịu mài mịn cao;
Số hiệu: BCuPb30 dùng làm các ổ trượt trong chế tạo máy;
- Brông silic: là hợp kim của đồng với nguyên tố hợp kim chủ yếu là silic, thường được dùng với thành phần Si = 3% . Brơng silic có giá thành rẻ. Sau khi ủ có giới hạn bền kéo (200 ÷ 400)MN/m2, độ giãn dài tương đối (10 ÷ 20)%
Các số hiệu: BCuSi3Mn1; BCuSi3Pb1 Chế tạo các chi tiết thay thế cho đồng thanh thiếc.
Ở Mỹ thường dùng cách phân loại hợp kim đồng của CDA (copper Development Asso ciation), theo đó hợp đồng gồm hai nhóm: Hợp kim đồng biến dạng và hợp kim đồng đúc. Mỗi mác hợp kim được bắt đầu bằng chữ C và 5 số tiếp theo, trong đó số đầu tiên chỉ nguyên tố hợp kim chính, (xem bảng 5.6)
Bảng 5.6 Hợp kim đồng biến dạng Thành phần Mác hợp kim Trạng thái бb (MPa) Ứng dụng C1xxxx 99,3%Cu C10100 C11000 ủ Biến dạng nguội ủ 220 345 220 345 Ống dẫn, cáp nối, tấm bản cực Tấm che, chi tiết dẫn điện trong radio C2xxxx Hợp kim Cu-Zn C26000 ủ biến dạng 325 520 Vỏ radiato, bình chứa C3xxxx Hợp kim Cu-Zn-Pb Hợp kim đồng đúc C8xxxx Cu-Si; Cu-Zn-Sn-Pb C87200 C8300 Đúc Đúc 255 Ổ trượt, vỏ bơm van, vỏ bơm nước C9xxxx Cu-Fe-Al; Cu-Sn-Zn; Cu-Ni-Fe… C9540 C90300 C96400 Đúc Đúc Đúc 586 310 469 Ổ trượt, bánh răng ổ trượt, bánh răng van, thân bơm