›
›

Bài giảng Vật liệu kim loại - Chương 6: Hợp kim màu

ppt 35 trang phuongnguyen 3380
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Vật liệu kim loại - Chương 6: Hợp kim màu", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pptbai_giang_vat_lieu_kim_loai_chuong_6_hop_kim_mau.ppt

Nội dung text: Bài giảng Vật liệu kim loại - Chương 6: Hợp kim màu

  1. CHƯƠNG 6 HỢP KIM MÀU Từ khóa: Non-ferrous Alloy; Aluminium Alloy; Silumin; Bronze; Brass
  2. 0. Mở đầu • KL & hợp kim màu đắt và ít được sử dụng hơn gang, thép • KL & hợp kim màu thông dụng: nhôm, đồng, kẽm, chì, thiếc • KL & hợp kim màu không thông dụng: Ta, Au, Ag, Se, Te
  3. 0. Mở đầu • Theo đặc tính: - Nhẹ: Li, K, Na, Mg, Al, Ti - Nặng: Fe, Ni, Mn, Sn, Zn, Cu, Pb - Quý: Au, Ag, Pt, Pd, Rh - Hiếm: Mo, W, V, Ta, Se, In - Phóng xạ: U, Th
  4. 1. Hợp kim nhôm • Mới có lịch sử khoảng 100 năm • Có trữ lượng cao nhất (khoảng 2 lần sắt) • Nhẹ, tương đối bền • Tính chống ăn mòn cao
  5. 1.1. Nhôm nguyên chất 1.1.1. Tính chất • Không có chuyển biến thù hình (lpdt) • Khối lượng riêng nhỏ: = 2,7 kg/dm3 → được sử dụng nhiều trong hàng không • Tính chống ăn mòn cao: nhờ lớp màng Al2O3 sít chặt trên bề mặt • Dẫn điện tốt (bằng 65% Cu) và dẫn nhiệt tốt • Nhiệt độ nóng chảy thấp: 6600C; tính đúc kém do độ co ngót lớn 2 • Độ bền thấp: b=60N/mm ; độ cứng thấp: 25HB • Độ dẻo cao • Tính gia công cắt gọt kém
  6. 1.1.2. Tạp chất trong nhôm • Sắt: làm giảm mạnh độ dẻo và tính chống ăn mòn của nhôm • Oxit nhôm (Al2O3): - Bền vững, nằm lơ lửng trong nhôm lỏng - Làm giảm độ bền, độ chảy loãng và khả năng điền đầy khuôn khi đúc • Khí: đặc biệt là hydro tạo thành rỗ khí, dễ khuếch tán và tích tụ lại gây nứt tế vi
  7. 1.1.3.Các mác nhôm nguyên chất Tham khảo tiêu chuẩn GOST (Nga) • Nhôm có độ sạch đặc biệt: A999 (Al>99,999%) • Nhôm có độ sạch cao: A995 (Al> 99,995%), A99, A97, A95 • Nhôm có độ sạch kỹ thuật: A85 (Al> 99,85%), A8, A7, A6, A5, A0 (Al> 99%). Dùng làm các chi tiết và kết cấu không chịu tải, nhẹ, chống ăn mòn cao: thùng chứa, ống dẫn, khung cửa
  8. 1.2. Phân loại HK nhôm • Hợp kim nhôm đúc: - Tổ chức chủ yếu: cùng tinh → tính đúc tốt - Thường chứa lượng nguyên tố hợp kim cao
  9. 1.2. Phân loại HK nhôm • Hợp kim nhôm biến dạng: - Tổ chức chủ yếu: dung dịch rắn và không chứa cùng tinh → dễ biến dạng - 2 nhóm: hóa bền được bằng nhiệt luyện và không hóa bền được bằng nhiệt luyện
  10. 1.3. Ký hiệu HK nhôm theo TCVN • Bắt đầu bằng Al • Tiếp theo: ký hiệu các nguyên tố hợp kim • Các số đứng sau chỉ hàm lượng các nguyên tố đó theo % • Nếu là HK nhôm đúc: thêm chữ Đ ở cuối • Thí dụ: - AlCu4,4Mg0,5Mn0,8 - AlSi7Mg0,3Đ
  11. 1.4. Hợp kim nhôm đúc 1.4.1. Silumin • Thường sử dụng hệ hợp kim: Al – Si • Thành phần cùng tinh: 11,7% Si
  12. 1.4.1. Silumin Số Hàm lượng các nguyên tố, % Ghi hiệu chú Si Mg Mn Cu Zn Ti Sn AL2 10-13 - - - - - - Chi tiết AL4 8-10,5 0,17-0,30 0,25-0,50 - - - - đúc AL9 6,0-8,0 0,2-0,4 - - - - - AL10 4,0-6,0 0,25-0,55 0,30 5,0-7,5 0,5 - - AL17 3,0-5,0 - 0,2-0,6 1,5-3,5 4,0-7,0 - - AL25 11-13 0,8-1,3 0,3-0,6 1,5-3,0 0,5 0.05- 0,02 piston 0,2 AL26 20-22 0,4-0,7 0,4-0,8 1,5-2,5 0,3 - - AL30 11-13 0,8-1,3 0,2 0,8-1,5 0,2 - 0,01
  13. 1.4.2. Các hợp kim nhôm đúc khác • HK Al – Cu: 4 – 5% Cu • HK Al – Mg: 9,5 – 11,5% Mg
  14. 1.5. Hợp kim nhôm biến dạng 1.5.1. HK không hóa bền được bằng nhiệt luyện • Độ bền không cao (vẫn cao hơn nhôm nguyên chất nhiều) • Tính dẻo cao • Chống ăn mòn tốt • Thường dùng làm các chi tiết biến dạng dẻo sâu
  15. 1.5.1. HK không hóa bền được bằng nhiệt luyện • Hợp kim Al – Mn: - Mn< 1,5% - Có độ bền và tính chống ăn mòn tốt hơn nhôm nguyên chất
  16. Hợp kim Al – Mg • Mg < 1,4% • Khối lượng riêng nhỏ, độ bền cao, độ dẻo cao • Chống ăn mòn kém hơn nhôm nguyên chất
  17. 1.5.2. HK hóa bền được bằng nhiệt luyện • Đây là nhóm HK nhôm quan trọng nhất • Là vật liệu kết cấu được sử dụng rộng rãi • Cơ sở: HK Al – 4% Cu
  18. Hợp kim Al – 4% Cu • Độ hòa tan của đồng trong nhôm ( ): - 5480C: 5,65% - 00C: 0,5% • Làm nguội chậm, do quá bảo hòa trong , Cu tiết ra ở dạng CuAl2II
  19. Hợp kim Al – 4% Cu • Nung nóng HK ở nhiệt độ cao hơn CD (khoảng 5200C), CuAl2II hòa tan vào • Làm nguội nhanh trong nước: DDR quá bảo hòa Cu (độ bền không cao) • Hóa già (bảo quản ở nhiệt độ thường trong 5 – 7 ngày): độ bền tăng mạnh
  20. Đuara • Được sử dụng rộng rãi • Thành phần hóa học: - Al – 1%Mg – 4%Cu – Mn – Si – Fe - Mg: làm tăng hiệu quả của tôi – hóa già - Mn (0,3-0,9%): làm tăng tính chống ăn mòn - Si, Fe: tạp chất thông thường trong nhôm • Cơ tính sau khi tôi + hóa già: - b= 420-470 MPa (cao hơn thép CT38) - = 15-25% (cao)
  21. 2. Đồng 2.1. Đồng nguyên chất 2.1.1. Tính chất • Có màu đỏ→ đồng nguyên chất còn gọi là đồng đỏ • Mạng: lpdt; không có chuyển biến thù hình • Khối lượng riêng: 8,94 kg/dm3 ;Nhiệt độ nóng chảy: 10830C • Dẫn điện, dẫn nhiệt rất tốt • Chống ăn mòn tốt trong nước ngọt, nước biển, khí quyển, axit hữu cơ, kiềm • Bị ăn mòn trong amoniac, H2SO4, HNO3, HCl • Độ bền thấp nhưng tăng mạnh ( 3 lần) khi biến dạng nguội • Dẻo, dễ cán, kéo; dễ hàn • Tính đúc kém do độ chảy loãng kém
  22. 2.1.2. Các mác đồng nguyên chất • Theo GOST: chữ đầu M; số tiếp theo: mức độ lẫn tạp chất - M00 (99,99% Cu) - M0 (99,95% Cu) - M1 (99,9% Cu) - M2 (99,7% Cu) - M3 (99,5% Cu) - M4 (99% Cu) • Tạp chất có hại: Pb, Bi, ôxy
  23. 2.2. Phân loại hợp kim đồng • Các NTHK thường dùng: Zn, Sn, Al, Mn, Ni, Be có tác dụng nâng cao độ bền mà không làm xấu tính dẻo • Phân loại về công nghệ: - HK đồng biến dạng - HK đồng đúc • Phân loại về khả năng hóa bền bằng nhiệt luyện: - hóa bền được - không hóa bền được
  24. 2.2. Phân loại hợp kim đồng • Theo thành phần hóa học (thường sử dụng): - Latông (đồng thau, brass): HK của đồng với kẽm - Brông (đồng thanh, bronze): HK của đồng với các nguyên tố khác trừ kẽm
  25. 2.3. Ký hiệu HK đồng theo TCVN • Đối với La tông: - Bắt đầu bằng L - Tiếp theo: ký hiệu các nguyên tố hợp kim - Các số đứng sau chỉ hàm lượng các nguyên tố đó theo % - Thí dụ: LCuZn40 • Đối với Brông: - Bắt đầu bằng chữ B - Thí dụ: BCuSn4Zn3
  26. 2.4. Latông 2.4.1. Latông đơn giản • HK hai nguyên Cu – Zn (Zn<45%) • Các pha trong hệ Cu – Zn: 1. Dung dịch rắn : - Độ hòa tan max của Zn ở T thường: 39% - Zn nâng cao đồng thời cả độ bền và dẻo của HK Cu 2. Pha : - Là pha điện tử với Zn= 46-50% - Độ bền cao; độ dẻo rất thấp
  27. 2.4.1. Latông đơn giản • GOST: chữ L + số tiếp theo chỉ %Cu • Latông 1 pha ( ): - Tính dẻo cao → cán nguội thành tấm, ống - L96, L90: màu đỏ nhạt, tính chất gần giống Cu - L85, L80 (bề ngoài giống vàng, còn gọi là thau)
  28. 2.4.1. Latông đơn giản - L70, L68: cơ tính tổng hợp cao, dẻo nhất → dập nguội làm vỏ đạn, ống dẫn - L63: độ bền cao nhất • Latông 2 pha ( + ): - Độ bền cao hơn nhưng độ dẻo thấp hơn loại 1 pha - Thường cán nóng ở nhiệt độ cao hơn 4680C - L60: các chi tiết dập nóng yêu cầu độ bền cao
  29. 2.4.2. La tông phức tạp • Ngoài Cu, Zn, còn có thêm các nguyên tố khác để cải thiện một số tính chất • Pb, Sn, Ni, Al • Pb: - Làm tăng tính cắt gọt - LPb59-1 (59%Cu, 1%Pb, Zn: còn lại) - Làm các chi tiết đúc (không biến dạng)
  30. 2.4.2. La tông phức tạp • Sn: - Làm tăng tính chống ăn mòn trong nước biển - LSn70-1(70%Cu, 1%Sn): ống, chi tiết máy của tàu biển • Al, Ni: - Làm tăng độ bền - LAlNi59-3-2 (59%Cu, 3%Al, 2%Ni)
  31. 2.5. Brông (đồng thanh) • HK của Cu với các nguyên tố khác trừ Zn • Cu-Sn: đồng thanh thiếc • Cu-Al: đồng thanh nhôm
  32. 2.5.1. Đồng thanh thiếc • Là HK trên cơ sở Cu – Sn (Sn<15%) • Brông thiếc biến dạng: - Sn<8% - Có thể có thêm: P, Zn, Pb - Br.SnZn8-4: khung, bệ trong môi trường hơi nước - Br.SnZnPb4-4-4: bạc lót - Br.SnZnNi5-2-5: bánh răng
  33. 2.5.1. Đồng thanh thiếc • Brông thiếc đúc: - Sn>6-8% - Br.Sn10, Br.SnP10-1, Br.SnZn10-2, Br.SnZnPb5-5-5 : ổ trục, bạc lót
  34. 2.5.2. Đồng thanh nhôm • 5 – 10%Al • Độ bền cao, chống mài mòn, chống ăn mòn cao • Có thể nhiệt luyện • Br.Al5, Br.Al7: có thể biến dạng, độ bền cao. Dùng làm các chi tiết làm việc trong nước biển • Br.Al10: tính đúc tốt, bền cao, có thể nhiệt luyện
  35. • Đồng thanh chì • Đồng thanh Silic • Đồng thanh berili