Khái quát chung.

HỆ THỐNG PHÂN LOẠI NHÔM HỢP KIM – Nhôm là sương sống của ngành công nghiệp hàng không, thường hỗ trợ trong chế tạo dụng cụ nấu ăn và đóng gói, sử dụng trong chế tạo thép hạng cao và là chất nền linh hoạt cho sơn. Nhôm là kim loại nhẹ và hấp dẫn, nó thể hiện một cấp độ cao khả năng chống chịu ăn mòn trong môi trường thông thường. Tính chất của một sản phẩm nhôm thực tế tùy thuộc vào hợp kim lựa chọn sao cho phù hợp. Hiểu biết những hợp kim là chìa khóa để sử dụng nhôm hiệu quả nhất.

Hệ thống bốn kí tự định nghĩa hợp kim nhôm rèn

Như là một bước tiến lớn trong liên kết nhôm và hợp kim nhôm sản xuất trên cơ sở quốc tế, nhiều quốc gia đã nhất trí chấp nhận phân loại 4 kí tự số này cho thành phần hợp kim rèn. Hệ thống được cung cấp bởi Aluminuum Association (AA), Washington USA, Tiêu chuẩn châu âu được tham chiếu cho hợp kim sẽ được định nghĩa với chữ kí tự đầu EN và AW được xuất bản bởi European Normative Aluminium Wrought alloys.

Các ký hiệu định danh là:

1XXX Aluminium of 99,00% minimum purity and higher: Dành cho nhôm tinh khiết
2XXX Copper: Hợp Kim Nhôm + Đồng
3XXX Manganese: Hợp Kim Nhôm + Mangan
4XXX Silicone: Hợp Kim Nhôm + Silic
5XXX Magnesium: Hợp Kim Nhôm + Magie
6XXX Magnesium and Silicon: Hợp Kim Nhôm + Magie + Silic
7XXX Zinc: Hợp Kim Nhôm + Kẽm
8XXX Other elements: Các loại cao cấp khác
9XXX Unused series: Chưa được định danh và đưa vào sử dụng

Nhóm 1XXX : Trong nhóm này dùng cho nhôm tinh khiết 99,00% và lớn hơn, hai chữ cuối trong 4 kí tự cho biết phần trăm nhỏ nhất của nhôm. Ví dụ, 1070 cho biết nhôm tinh khiết 99,70%. Kí tự thứ hai cho biết sự thay đổi trong giới hạn tinh khiết hoặc các nguyên tố hợp kim. Nếu kí tự thứ hai là 0 thì nó cho biết nhôm thuần khiết có giới hạn tạp chất tự nhiên; số nguyên từ 1-9 cho biết sự kiểm soát đặc biệt của một hoặc nhiều tạp chất riêng rẻ hoặc các nguyên tố được hợp kim. Ví dụ, 1145 cho biết nhôm tinh khiết thấp nhất là 99,45% với với kí tự 1 cho biết sự kiểm soát đặc biệt của sắt và silicon.

Nhóm 2XXX tới 8XXX: Trong những nhóm này hai số kí tự cuối không có ý nghĩa đặc biệt nhưng chỉ phục vụ để xác định những hợp kim khác nhau trong nhóm. Kí tự thứ hai cho biết sự thay đổi hợp kim; nếu nó là 0 nó cho biết là hợp kim gốc.

Hệ thống phân loại hợp kim nhôm

Các hình bên dưới thể hiện mối quan hệ giữa tính chất và đặc tính của những nhóm hợp kim khác nhau. Chẳng hạn nhôm tạp chất tự nhiên có độ bền kéo khoảng 70 Mpa so với 700 Mpa và trên cho nhiều seri 7XXX.

Hợp kim nhôm rèn dạng phôi đúc được gia công cơ khí bằng quá trình như cán, kéo, dập hoặc rèn. Những hợp kim đó rơi vào một vài nhóm; mỗi nhóm được phân biệt bởi một thành phần hợp kim chính, và được làm rõ hơn sau đây. Tất cả các hợp kim rèn được chia thêm thành hai nhóm chung là hợp kim “xử lý nhiệt” và “không xử lý nhiệt”.

Nhôm tinh khiết

Hệ thống EN EN AW-1xxx ví dụ: 1200

Nhôm tinh khiết thương mại (99,0%) mềm, rễ kéo và ít có giá trị trong kết cấu, nhưng khi chiết nó thường chứa tới 1,5% tạp chất; chủ yếu là sắt và silicon. Điều này có một ảnh hưởng đáng kể lên tính chất của kim loại, để độ cứng hơn nữa đạt được trong quá trình cán, nhôm tinh khiết thương mại có một cấp độ bền kéo hữu ích và được được sản suất thông dụng ở dạng tấm. Nó rất rễ kéo ở điều kiện tôi luyện, khả năng chống chị ăn mòn tuyệt vời và là lí tưởng cho sử dụng trong công nghiệp thực phẩm và hóa chất. Nó được cán thành lá mỏng để sử dụng trong thực phẩm, đóng gói bánh kẹo và thuốc lá.

Hợp kim nhôm – đồng

Hệ thống EN EN AW – 2xxx ví dụ: 2014

Ngoài nhôm ra thì trong hợp kim này đồng là nguyên tố chủ yếu, những hợp kim này đòi hỏi xử lý nhiệt để đặt được tính chất cơ học tối ưu, mà có thể vượt trội hơn thép mềm.

Một ví dụ điển hình là 2014, thành phần gồm:

Cu Si Mn Mg

4,0-4,58 0,6-0,9% 0,4-1,2% 0,5-0,9%

Với tính chất độ kéo đặc trưng là 460 Mpa.

Nhóm hợp kim này khi thêm Pb (X2030) hoặc Pb + Bi (2011) cho khả năng cơ học tốt nhất nhưng đó là xu hướng cần tránh bởi vì nó tiềm tàng sự nhiễm bẩn tạp chất. Những hợp kim đặc trưng trong nhóm này là 2017, 2024, 2014 X2030 và 2011. Nhìn chung hợp kim này bị giới hạn khả năng tạo hình nguội, vượt trội trong điều kiện tôi luyện, và chống chịu ăn mòn kém hơn các hợp kim khác; bởi vậy chúng thường được mạ để bảo vệ trước môi trường xâm thực. Ngoài ra chúng cũng khó hàn. Những hợp kim trong nhóm này sử dụng thực tể cho ứng dụng máy bay và ngành quân đội.

Hợp kim nhôm – mangan

Hệ thống EN EN AW – 3xxx ví dụ: 3004

Khi thêm xấp xỉ 1% mangan sẽ làm tăng độ bền xấp xỉ 10-15% tương đương 1200, mà không làm mất độ dẻo. Đây là hợp kim có thể không cần xử lí nhiệt, có thể tìm được nhiều ứng dụng cần độ bền kéo lớn hơn 1200 và không bị ăn mòn. Hợp kim được sử dụng chủ yếu trong lĩnh vực như tấm lợp mái (3105 + 3103) và panen xe cộ.

Hợp kim nhôm – silicon

Hệ thống EN EN AW 4xxx ví dụ: 4043

Silicon có thể được thêm vào hợp kim nhôm với lượng vừa đủ để tạo điểm nóng chảy thấp hơn. Với lí do này hệ thống hợp kim này được sử dụng toàn bộ cho dây hàn và hợp kim chất độn hàn cứng, nơi mà điểm nóng chảy đòi hỏi cần thấp hơn kim loại gốc.

Hợp kim nhôm – magie

Hệ thống EN EN AW 5xxx ví dụ 5056

Dãy hợp kim này không có khả năng xử lý nhiệt và biểu hiện sự kết hợp tốt nhất của độ bền cao cùng với khả năng chống chịu ăn mòn. Dãy này ngoài ra cũng biểu hiện khả năng hàn tốt nhưng khi lượng Mg vượt quá 3% có khuynh hướng giảm độ chống chịu ăn mòn, tùy thuộc vào nhiệt độ sử dụng và nhiệt độ hoạt động. Ưng dụng: thùng áp suất, tay vịn xe cộ, cấu trúc tàu biển, tháp phản ứng hóa học.

Hợp kim nhôm – magie – silicon

Hệ thống EN EN AW – 6xxx ví dụ 6063

Nhóm hợp kim có khả năng xử lý nhiệt này sử dụng kết hợp cả magie và silicon để làm cho nó có khả năng xử lí nhiệt. Những hợp kim này đạt được độ bền lớn nhất của chúng, cùng với khả năng chống chịu ăn mòn tốt. Nhữn hợp kim tiêu biểu trong nhóm này gồm 6061, 6063, và 6082 được sử dụng cho những ứng dụng kết cấu xây dựng, và những ứng dụng vận chuyển mặt đất.