CHƯƠNG 4: KIM LOẠI MÀU VÀ HỢP KIM MÀU
2. NHÔM VÀ HỢP KIM CỦA NHÔM
2.1. Nhôm nguyên chất.
2.1.1. Tính chất nhôm nguyên chất.
- Nhôm là một loại kim loại nhẹ có trọng lượng riêng là 2,7g/cm3, nhiệt độ nóng chảy 6600 C. Nhôm có cấu trúc mạng tinh thể lập phương diện tâm, thù hình này không thay đổi cho đến khi nguội ở nhiệt độ thường.
- Nhôm có độ dẻo cao, dễ kéo sợi, dễ dập thành sản phẩm, dễ nấu chảy, dễ đúc.
Để tăng thêm tính dẻo của nhôm ta ủ nhôm ở nhiệt độ 350 – 4100C.
- Nhôm có tính dẫn điện, nhiệt tương đối tốt (tính dẫn điện = 60% của đồng nguyên chất), nhôm rất bền vững không bị ăn mòn trong không khí, trong nước ngọt và trong axit Nitric vì mặt ngoài của nhôm có lớp nhôm ôxít (Al2O3) rất bền vững.
- Nhưng nhôm cũng có những nhược điếm sau: Nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp (6600C). Độ bền và độ cứng thấp, nhôm dễ bị phá hủy trong môi trường muối, axitclohyđric, axit sunphuaric và dung dịch kiềm. Nhôm có độ dẻo cao nhưng độ bền thấp, tính cắt gọt và tính đúc kém.
2.1.2. Ký hiệu.
- Theo tiêu chuẩn Việt Nam: Nhôm được ký hiệu bằng hai chữ Al và con số đứng đằng sau chỉ phần lẻ hàm lượng % của nhôm. Ví dụ: AL995 là nhôm có 99,995% nhôm nguyên chất.
- Theo kí hiệu của Nga (ΓOCT): Ký hiệu nhôm là chữ A, phía sau là các con số chỉ thành phần của nhôm: Ví dụ A-995 nghĩa là có 99,95% là nhôm còn lại là các nguyên tố khác.
- Kí hiệu ở Hoa kì, Nhật, các nước châu âu: Người ta dùng kí hiệu H1x, trong đó x chỉ mức độ tăng độ cứng (x/8)
1 - mức tăng ít nhất (1/8) 2 - Mức tăng thêm 1/4 (2/8) 4 - Mức tăng thêm 1/2 (4/8) 6 - Mức tăng thêm 3/4 (6/8)
8 - Mức tăng thêm 4/4 (100%), ứng với mức độ biến dạng bằng 75%.
Kí hiệu trên người ta quan tâm đến mức độ biến cứng đơn thuần (tăng bền nhờ biến dạng nguội). Vì vậy cơ tính của nhôm phụ thuộc rất nhiều vào trạng thái biến dạng này
2.1.3 Công dụng.
Nhôm nguyên chất được sử dụng trong kỹ thuật điện để thay thế cho đồng, như là dây dẫn điện, là bản cực các tụ điện, làm đinh tán… Ngoài ra nhôm còn sử dụng nhiều trong ngành hàng không. Nhôm nguyên chất ít sử dụng, mà sử dụng dưới dạng hợp kim nhôm.
Bảng 4-5. Thành phần hoá học và công dụng của một số loại nhôm theo ΓOCT Kí hiệu Thành phần
nhôm %
Công dụng
A - 995 99,995%
Làm tụ điện
A - 99 99,99%
A - 95 99,95%
A - 8 99,80
Dùng dàm dây dẫn điện
A - 7 99,70
A - 5 99,50 Dùng làm các dây nhôm, làm đinh tán, các ống nồi, thùng và dùng để đúc các sản phẩm khác
A – 0 99,0
2.2. Hợp kim nhôm.
Vì nhôm nguyên chất có một số nhược điểm cơ bản như trên nên trong công nghệ chế tạo người ta pha vào nhôm các nguyên tố kim loại để vẫn giữ được ưu điểm của nhôm, đồng thời tăng được cơ tính đáp ứng được các yêu cầu của chế tạo máy.
Hiện nay hợp kim nhôm có các loại sau:
2.2.1. Hợp kim nhôm biến dạng.
Loại này có tính dẻo cao, dễ gia công bằng áp lực, thường hàm lượng nguyên tố hợp kim thấp. Khi ở nhiệt độ cao nó tồn tại dưới dạng dung dịch rắn. Nếu làm nguội nhanh ta được loại hợp kim hoá bền.
- Ký hiệu: Theo TCVN 1659 – 75. Các nguyên tố cơ bản có mặt trong hợp kim được ký hiệu theo bảng hệ thống tuần hoàn Menđêleep, con số đứng sau nguyên tố nào chỉ hàm lượng % trung bình nguyên tố đó. Nếu hàm lượng <1% thì ký hiệu 0 đằng trước rồi đến phần thập phân mà không cần ghi dấu phẩy, sau cùng ký hiệu có chữ Z là biểu thị loại dẻo, dễ dập sâu, kéo sợi.
Ví dụ: AlMg1 là hợp kim nhôm biến dạng có hàm lượng Mg trung bình là 1%, còn lại các thành phần khác cho trong bảng phải dùng sổ tay để tra cứu.
AlMg06Z là hợp kim nhôm biến dạng có hàm lượng Mg trung bình là 0,6% và là hợp kim nhôm dẻo.
2.2.2. Duyara.
+ Là một trong những hợp kim nhôm biến dạng điển hình và là loại đặc biệt hoá bền được, có độ bền trung bình đến độ bền cao. Sau khi tôi, đạt được бb = 420 ÷ 470MN/m2 ngang với thép C30. Loại này có đặc tính chung là nhẹ, tính chống ăn mòn kém nhưng xử lý được bằng cách phủ lớp nhôm nguyên chất với chiều dày 4 – 8% đường kính dây hay chiều dầy của tấm, có độ bền rất cao.
a. Tính chất:
+ Là hợp kim của nhôm với Cu, Mg và Mn. Thành phần hóa học cơ bản gồm 2,5 - 6% là Cu, 0,4-2,8% Mg, 0,4-1% là Mn, còn lại là nhôm. Magiê và đồng làm tăng độ bền, còn Mangan làm tăng tính chịu ăn mòn của đuyara.
+ Đuyara được nhiệt luyện bằng cách: Tôi đuyara ở nhiệt độ 5000C trong nước, sau đó hoá già tự nhiên trong 4 ngày đêm (hoá già là quá trình nhiệt luyện làm thay đổi cấu trúc tinh thể và tính chất của hợp kim đã tôi. Quá trình đó diễn ra ở nhiệt độ thường gọi là hoá già tự nhiên. Nếu hoá già ở nhiệt độ cao gọi là hoá già nhân tạo).
b. Ký hiệu:
- Theo TCVN 1659- 75: Đuyara được ký hiệu bằng chữ D tiếp theo là con số chỉ số thức tự và số hiệu của 18 Đuyara dùng để tra cứu, cuối cùng là chữ Z (dẻo)
- Theo ký hiệu của Nga (ΓOCT): Đuyara có ký hiệu là chữ Д, con số đứng sau chỉ số thứ tự, số hiệu của Đuyara.
- Theo tiêu chuẩn của Hoa kì: Người ta kí hiệu bằng chữ AAxxxx trong đó:
1xxx- Nhôm sạch, 2xxx- Al- Cu- Mg, 3xxx- Al- Mn,...
c. Công dụng:
Do có độ bền cao và nhẹ nên đuyara được dùng nhiều trong chế tạo máy bay, tên lửa. Nó cũng được dùng nhiều trong công nghiệp dân dụng.
2.2.3. Hợp kim nhôm đúc (Silumin).
a. Tính chất:
+ Là hợp kim giữa nhôm với thành phần cơ bản là Silíc, ngoài ra còn có một lượng Cu, Mg, Zn.
+ Lượng Silic bằng từ 6- 13% được gọi là Silumin à hợp kim của nhôm với Si.
Đây là loại hợp kim nhôm đúc điển hình, loại này có tính đúc tốt, độ co ngót nhỏ.
b. Ký hiệu:
- Theo ký hiệu của Việt Nam: Hợp kim nhôm đúc được ký hiệu là các chữ ALĐ1, ALĐ2, ALĐ3, ...các số 1, 2, 3 ... dùng tra cứu theo thứ tự đã tìm được. Ví dụ: ALĐ2 tra bảng Si = 10-13%; ALĐ10 có Si = 4 - 6%; Cu = 5 – 7,5%;
Zn = 0,5%; Mg = 0,25-0,55%; Mn = 0,3%.
- Theo ký hiệu của Nga (ΓOCT): Người ta dùng chữ AЛ trong đó A là biểu thị là nhôm, Л biểu thị tính đúc, các con số tiếp theo chỉ thứ tự hợp kim nhôm tìm ra.
Có các mác hợp kim nhôm từ AЛ1 đến AЛ18.
+ Theo tiêu chuẩn của Hoa kì: Cũng giống như loại hợp kim nhôm biến dạng.
Trong đó 4xxxAl-Si; 6xxxAl-Mg- Si.
c. Công dụng.
Dùng để đúc các chi tiết máy hoặc những sản phẩm dùng trong các nghành công nghiệp cũng như trong đời sống.