I Kim loại màu

1.Vật liệu nhôm

 Đặc tính của nhôm:
• Tỉ trọng 2,7 kg/dm3 (≈1/3 của tỉ trọng sắt).
• Nhiệt độ nóng chảy thấp: ≈ 6600C.
• Dễ biến dạng, dễ hàn, dễ đúc.
Các loại nhôm:
Những loại hợp kim dẻo.
Nhôm nguyên chất chỉ được dùng ở những nơi cần có độ dẫn điện cao, thí dụ như dây điện cao thế ngoài trời.
Nhôm cắt gọt tự động được hợp kim với chì. Do đó chúng trở thành dễ gia công cắt gọt.
Thí dụ: EN-AW-Al Cu4PbMg-p ⇒ Hợp kim cắt gọt tự động sản xuất bằng phương pháp đúc liên tục có độ bền kéo cao
Hợp kim nhôm với Cu, Mn, Mg và Si cũng như với sự kết hợp của các nguyên tố hợp kim này tạo ra những tính chất đặc biệt như dễ biến dạng, độ bền kéo cao, dễ vuốt sâu hay sức bền chống lại ảnh hưởng của thời tiết (Hình 1, Hình 2).

Đặc tính và sự thích ứng các loại hợp kim khác nhau của nhôm có thể trích ra từ các sách tra cứu bảng. Một số loại hợp kim trong đó có tính tôi cứng được.
Thí dụ: EN AW-Al Cu4Mg1-z ⇒ Hợp kim dẻo cán kéo AlCuMg với độ bền cao.

Những loại hợp kim đúc:
Đa số những hợp kim đúc của nhôm trộn tới 12% silic. Chất này tác động nâng cao tính đúc, như thế cả những thiết kế có thành mỏng cũng được đúc dễ dàng (Hình 3). Chúng có độ bền cao và sức bền chống ăn mòn.

Thí dụ: EN AC-AlSi9 ⇒ Hợp kim đúc (AC) cho chi tiết thành mỏng có độ bền kéo cao.

Tôi biến cứng (toi ủ) hợp kim nhôm
Một số hợp kim Al có thể tôi được. Qua nhiệt luyện có chủ đích với sự thay đổi cấu trúc đưa đến việc gia tăng độ bền. Gia công tôi bao gồm ủ hòa đồng hợp kim (sự ủ dung dịch rắn) ở nhiệt độ khoảng 5000C, làm nguội đột ngột trong nước và ủ loại ra. Độ bền cuối cùng sẽ đạt được sau ít ngày.
Tên gọi của hợp kim nhôm
Vật liệu nhôm được gọi bằng một tên ngắn hoặc bằng một số vật liệu theo chuẩn EN 573. Tên ngắn gồm có mẫu tự EN AW-Al cho loại vật liệu dẻo và EN AC-Al cho loại vật liệu đúc (Hình 1 và Hình 2).

Tiếp theo là ký hiệu của nguyên tố hợp kim và đôi lúc có số chỉ hàm lượng bằng phần trăm. Sau cùng có thể có thêm phần chỉ tình trạng của vật liệu. Số vật liệu gồm có phần chữ gọi ở trên và một
số đếm. Thí dụ: EN AW 6060 (^ EN AW-Al MgSi)
2.Vật liệu Magiê
Magiê nguyên chất không được dùng làm vật liệu chế tạo, chỉ hợp kim mangiê được ứng dụng.
Gia công và ứng dụng Hợp kim nhồi dẻo manhê, thí dụ MgAl3Zn, có thể làm biến dạng bằng kỹ thuật ép liên tục và rèn khuôn và có thể được gia công có phoi với tốc độ cao. Vì phoi dễ cháy gây ra hỏa hoạn nên nếu có người ta phải dùng bình chữa cháy cấp độ cháy D, nhưng không được dùng nước để dập lửa. Manhê đúc , thí dụ GD-MgAl8Zn1, phù hợp cho các cấu kiện có thành mỏng như khung máy cưa xích (Hình 3) hay nắp đậy đầu quy lát. Trường hợp kết nối những bộ phận làm bằng hợp kim manhê với kim loại khác, phải chú ý tới khả năng bị ăn mòn qua tiếp xúc.

3.Vật liệu titan
Titan có độ bền kéo và độ dẻo như sắt, nhưng nhẹ hơn 40% với tỉ trọng 4,5 kg/dm3. Nhờ pha trộn hợp kim với Al hay nguyên liệu kim loại khác, độ bền kéo được nâng cao đáng kể. Thí dụ: TiAl6V4. Vì tỉ trọng thấp, độ bền kéo và độ dai cao cũng như sức bền chống ăn mòn tốt nên hợp kim titan được ứng dụng đặc biệt trong ngành hàng không và không gian (Hình 4).

 II Kim loại nặng ,hợp kim

1.Tên tắt của kim loại nặng
Những tên tắt của kim loại nặng gồm có ký hiệu hóa học của kim loại gốc, theo sau là ký hiệu của nguyên tố hợp kim và số liệu thông tin về hàm lượng bằng phần trăm (Hình 1). Đặt trước tên kim loại đúc có thể là mẫu tự ghi phương pháp đúc, thí dụ như G cho đúc khuôn cát, GD cho đúc bằng áp lực v. v. Đặt sau tên kim loại có thể là độ bền kéo, thí dụ như R420, tức là độ bền kéo là 420 N/mm2. Vật liệu đồng không hợp kim có tên ngắn đặc biệt. Thí dụ: Cu-DHP-R220. Ý nghĩa được giải thích phần dưới. Hợp kim đồng dẻo được đặt thêm một tên tắt bằng số (số vật liệu). Tên này gồm có các chữ CW và một số đếm (Hình 2). Có thể tiếp thêm một mẫu tự chỉ nhóm hợp kim.

2.Đồng và hợp kim đồng
 Đồng nguyên chất
Đặc tính và ứng dụng:
Đồng không hợp kim trong tình trạng được cán nóng vừa mềm vừa dễ kéo sợi. Qua tác động đập búa, ép hay kéo giãn (bị biến cứng nguội do gia công), đồng sẽ trở nên cứng và mềm trở lại khi nung nóng. Đồng có tính dẫn truyền cao cho nhiệt và điện, chỉ kém bạc. Đồng được dùng làm dây điện (Hình 3) và được sử dụng làm ống trao đổi nhiệt và làm lạnh trong ngành chế tạo máy và thiết bị. Quan trọng nhất là các loại đồng có thích hợp cho gia công hàn và hàn vảy. Ngoài ra kim loại đồng được dùng làm hợp kim.

Thí dụ: Cu-DHP-R220 ⇒ Đồng dùng để tạo thiết bị, khả năng dẫn nhiệt cao, độ bền kéo Rm=220 N/mm2.
Những hợp kim đồng - kẽm (đồng thau)
Những hợp kim đồng - kẽm (CuZn) có hàm lượng kẽm từ 5% đến 40%. Chúng không bị ăn mòn và sở hữu bề mặt có tính trượt. Ở hàm lượng kẽm thấp, thau mềm và dễ biến dạng, với hàm lượng kẽm cao chúng cứng hơn. Nhờ tác động biến cứng nguội, độ bền kéo có thể tăng lên đến khoảng 600 N/mm2. Hợp kim CuZn dễ biến dạng, đúc và cắt gọt. Bằng hợp kim này người ta sản xuất vỏ phụ tùng và trang bị phụ, vít không bị ăn mòn, những chi tiết tiện nhỏ (Hình 4). Hợp kim đồng - kẽm đôi lúc có chứa thêm những nguyên tố khác.

Thí dụ: CuZn36Pb3 ⇒ Hợp kim dẻo đồng - kẽm - chì với 36% kẽm và 3% chì; cho chi tiết tiện được gia công cắt gọt
tự động.

Hợp kim đồng - thiếc (hợp kim đồng đỏ pha thiếc)
Hợp kim CuSn có từ 2% đến 15% thiếc. Chúng không bị ăn mòn và có độ bền kéo cao, độ bền mài mòn và có đặc tính trượt tốt. Cùng với sự gia tăng hàm lượng thiếc, độ bền kéo và sức chống ăn mòn gia tăng theo. Qua biến cứng nguội (thí dụ như cán) chúng có thể gia tăng độ cứng như “độ cứng lò xo“ và do đó có một độ
bền kéo 750 N/mm2. Hợp kim CuSn được gia công làm vít xoắn, đai ốc trục, lò xo tiếp xúc, đường trượt và đường dẫn hướng cũng như bạc lót (Hình 1).

Thí dụ cho hợp kim đồng- thiếc:
CuSn8P ⇒ Hợp kim dẻo với đặc tính trượt rất tốt và độ bền mài mòn cao, thí dụ như cho ổ trượt có tải trọng
cao trong động cơ.
G-CuSn12Pb ⇒ Hợp kim đúc có thêm chì, độ bền mài mòn rất cao, với tính bền mòn ma sát, thí dụ như cho
ống lót ổ trượt (Hình 2).

Hợp kim đúc đồng-kẽm-thiếc
Hợp kim này cũng được gọi là đồng thau đỏ với tính dễ đúc, chịu ăn mòn, dễ gia công cắt gọt và có đặc tính trượt tốt. Chúng được dùng làm vỏ phụ tùng và vỏ máy bơm (Hình 3).

Thí dụ: G-CuSn6Zn4Pb2
Hợp kim đồng - nhôm
Những hợp kim này nổi bật vì độ bền kéo cao, độ dai và sức bền chống ăn mòn, đặc biệt đối với nước biển. Chúng được ưu tiên ứng dụng trong ngành đóng tàu và chế tạo thiết bị dùng trong môi trường nước biển và thiết bị hóa chất.
Thí dụ: CuAl7Si2 ⇒ Hợp kim bền trong môi trường nước biển dùng trong ngành đóng tàu.
CuAl10Fe3 Mn2 ⇒ Hợp kim dẻo với độ bền chống ăn mòn và mài mòn, thí dụ dùng làm bánh vít và chén sú páp.
Hợp kim đồng - nickel
Hợp kim đồng - nickel cứng như lò xo, dẫn điện tốt, chịu đựng ăn mòn và có ánh kim tương tự màu bạc. Chúng được dùng sản xuất công tắc điện đàn hồi, khóa, dụng cụ vẽ gạch, thiết bị kỹ thuật ống nước, vỏ bọc thiết bị, và “tiền xu”
(Hình 4).

Thí dụ: CuNi9Sn2 ⇒ Công tắc điện có tính đàn hồi Một điều đặc biệt là hợp kim CuNi44, cũng được gọi là constantan. Hợp kim này có điện trở không bị ảnh hưởng nhiệt độ và được dùng làm điện trở.

3.Hợp kim kẽm
Hợp kim kẽm chứa trước tiên là chất bổ sung nhôm và đồng, những chất phù hợp đặc biệt cho đúc áp lực các chi tiết thành mỏng, nhưng cũng được dùng làm khuôn thổi và khuôn vuốt sâu cho chất dẻo.
Thí dụ: G-ZnAl6Cu1 ⇒ Cho những vật đúc phức tạp.
4.Hợp kim thiếc
Những hợp kim thiếc quan trọng nhất chứa chì và được sử dụng làm chất hàn vảy mềm (chất hàn thiếc - chì) hay hợp kim đúc áp lực cho những chi tiết gia công nhỏ với kích thước rất chính xác.
Thí dụ GD-Sn80Pb ⇒ Thí dụ bánh xe răng trong đồng hồ nước.
5.Hợp kim nickel (kền)
Nickel có thể trộn với Cr, Mn, Mg, Al và Be thành hợp kim. Tùy theo kim loại thêm vào, ta sẽ được những
hợp kim có độ bền kéo cao, đàn hồi, chịu nhiệt độ cao và sức bền chống ăn mòn (Hình 1).

Thí dụ: NiCr22Mo9Nb ⇒ Thí dụ cho phụ tùng chịu nhiệt 4.5.2.4 Kim loại hợp kim
Nhiều kim loại không có ý nghĩa như là vật liệu chế tạo, thí dụ như crôm hoặc nickel, tuy nhiên là kim loại hợp kim chúng lại rất quan trọng (Bảng 1). Thí dụ như thép không gỉ trước hết có thành phần crôm và nickel, trong thép cắt gọt nhanh (thép gió) chứa thành phần vonfram, molybđen, vanađi và cobalt. Trong khi những kim loại nóng chảy nhiệt độ cao là crôm, nickel, vanađi, cobalt và mangan trước hết là cải thiện sức bền chống ăn mòn và cơ tính của thép, thì những kim loại có nhiệt độ nóng chảy cực đại là vonfram, tantan, molybđen và niobi (colombi) cải thiện độ bền nhiệt.

6.Kim loại quý
Thuộc vào kim loại quý trước hết là vàng, bạc và bạch kim, nhưng iriđi, rohdi (Rh), osmi và paladi cũng thuộc vào đấy. Trong ngành kỹ thuật vàng và bạc được dùng làm vật liệu truyền dẫn (điện) và tiếp xúc, bạch kim dùng làm cặp nhiệt điện và dụng cụ phòng thí nghiệm.