Thông số kỹ thuật hợp kim nhôm
Có hơn 300 hợp kim rèn với 50 loại phổ biến. Chúng thường được nhận dạng bằng một hệ thống bốn chữ số có nguồn gốc từ Hoa Kỳ và hiện được chấp nhận trên toàn cầu. Phần dưới đây mô tả hệ thống dành cho hợp kim rèn. Hợp kim đúc có ký hiệu tương tự và sử dụng hệ thống năm chữ số.
Tên gọi hợp kim nhôm rèn
Nhôm thường được hợp kim hóa với đồng, kẽm, magiê, silic, mangan và liti. Các phụ gia nhỏ của crôm, titan, zirconi, chì, bitmut và niken cũng được thêm vào, và sắt luôn có mặt với số lượng nhỏ.
Có hơn 300 hợp kim rèn với 50 loại được sử dụng phổ biến. Chúng thường được nhận dạng bằng một hệ thống bốn chữ số có nguồn gốc từ Hoa Kỳ và hiện đã được chấp nhận trên toàn cầu. Bảng 1 mô tả hệ thống dành cho hợp kim rèn. Hợp kim đúc có các ký hiệu tương tự và sử dụng hệ thống năm chữ số.
- Thành phần hợp kim Không có (_00%+ Nhôm) - 1XXX
- Hợp kim đồng - 2XXX
- Mangan - Nguyên tố hợp kim - 3XXX
- Silic trong hợp kim - 4XXX
- Thành phần hợp kim Magiê - 5XXX
- Hợp kim Magie + Silic - 6XXX
- Kẽm hợp kim - 7XXX
- Liti/Khác - 8XXX
Đối với hợp kim nhôm biến dạng không hợp kim được chỉ định là 1XXX, hai chữ số cuối cùng biểu thị độ tinh khiết của kim loại. Chúng tương đương với hai chữ số cuối cùng sau dấu thập phân khi độ tinh khiết của nhôm được biểu thị đến gần 0.01 phần trăm. Chữ số thứ hai chỉ ra các sửa đổi trong giới hạn tạp chất. Nếu chữ số thứ hai là zero, nó biểu thị nhôm không hợp kim có giới hạn tạp chất tự nhiên và các số từ 1 đến 9 chỉ ra các tạp chất riêng lẻ hoặc các nguyên tố hợp kim. Đối với các nhóm từ 2XXX đến 8XXX, hai chữ số cuối cùng xác định các hợp kim nhôm khác nhau trong nhóm. Chữ số thứ hai chỉ ra các sửa đổi hợp kim. Số thứ hai là zero biểu thị hợp kim gốc và các số nguyên từ 1 đến 9 chỉ ra các sửa đổi hợp kim liên tiếp.
Ngoại lệ duy nhất đối với điều này là khi khách hàng đặt một cấp vật liệu mà tiêu chuẩn vật liệu Trung Quốc, Anh, Châu Âu hoặc Quốc tế hiện hành yêu cầu mức của một hoặc nhiều chất này vượt quá giới hạn quy định trong GB/T 26572. Trong những trường hợp như vậy, vật liệu sẽ chứa một giá trị của mỗi chất đó phù hợp với yêu cầu của tiêu chuẩn vật liệu có liên quan.
Tính chất vật lý
Mật độ
Nhôm có mật độ chỉ bằng khoảng một phần ba thép hoặc đồng, khiến nó trở thành một trong những kim loại nhẹ có sẵn trên thị trường. Tỷ lệ bền chắc trên trọng lượng cao thu được làm cho nó trở thành vật liệu kết cấu quan trọng, cho phép tăng tải trọng hoặc tiết kiệm nhiên liệu, đặc biệt là cho các ngành công nghiệp vận tải.
Sức mạnh
Nhôm nguyên chất không có độ bền kéo cao. Tuy nhiên, việc bổ sung các nguyên tố hợp kim như mangan, silic, đồng và magie có thể làm tăng các đặc tính cường độ của nhôm và tạo ra một hợp kim có các đặc tính phù hợp với các ứng dụng cụ thể. Nhôm rất phù hợp với môi trường lạnh. Nó có ưu điểm hơn thép ở chỗ độ bền kéo của nó tăng lên khi nhiệt độ giảm trong khi vẫn giữ được độ dẻo dai. Ngược lại, thép trở nên giòn ở nhiệt độ thấp.
Khả năng chống ăn mòn
Khi tiếp xúc với không khí, một lớp nhôm oxit hình thành gần như ngay lập tức trên bề mặt nhôm. Lớp này có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Nó kháng khá tốt với hầu hết các axit nhưng kém hơn với kiềm.
Độ dẫn nhiệt
Độ dẫn nhiệt của nhôm cao gấp khoảng ba lần thép. Điều này làm cho nhôm trở thành vật liệu quan trọng trong cả các ứng dụng làm mát và sưởi ấm như bộ trao đổi nhiệt. Kết hợp với đặc tính không độc hại, đặc tính này cho phép nhôm được sử dụng rộng rãi trong các dụng cụ nấu ăn và đồ dùng nhà bếp.
Độ dẫn điện
Cùng với đồng, nhôm có độ dẫn điện cao đủ để sử dụng làm dây dẫn điện. Mặc dù độ dẫn điện của hợp kim dẫn điện thông dụng (1350) chỉ khoảng 62% so với đồng ủ, nó chỉ bằng một phần ba trọng lượng và do đó có thể dẫn gấp đôi lượng điện khi so sánh với đồng cùng trọng lượng.
Khả năng phản xạ
Từ tia cực tím đến tia hồng ngoại, nhôm là một chất phản xạ tuyệt vời của năng lượng bức xạ. Độ phản xạ ánh sáng nhìn thấy khoảng 80% có nghĩa là nó được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị chiếu sáng. Các đặc tính phản xạ tương tự làm cho nhôm trở thành vật liệu cách nhiệt lý tưởng để bảo vệ chống lại tia nắng mặt trời vào mùa hè, đồng thời cách nhiệt chống mất nhiệt vào mùa đông.
Các tính chất điển hình của nhôm
| Tài sản | Giá trị |
| Số nguyên tử | 13 |
| Khối lượng nguyên tử (g/mol) | 26.98 |
| Valence | 3 |
| Cấu trúc tinh thể | FCC |
| Điểm nóng chảy (oC) | 660.2 |
| Điểm sôi (oC) | 2480 |
| Nhiệt Dung Riêng Trung Bình (0-100oC) (cal/g.oC) | 0.219 |
| Độ dẫn nhiệt (0-100oC) (cal/cms.oC) | 0.57 |
| Hệ số giãn nở dài (0-100oC) (x10-6/oC) | 23.5 |
| Điện trở suất ở 20oC μΩ.cm | 2.69 |
| Tỷ trọng (g/cm3) | 2.6898 |
| Mô đun đàn hồi (GPa) | 68.3 |
| Tỷ số Poisson | 0.34 |
Tính chất cơ học
Nhôm có thể bị biến dạng nặng mà không bị hỏng. Điều này cho phép nhôm được gia công bằng cách cán, ép đùn, kéo sợi, gia công và các quy trình cơ khí khác. Nó cũng có thể được đúc với dung sai cao. Hợp kim hóa, gia công nguội và xử lý nhiệt đều có thể được sử dụng để điều chỉnh các đặc tính của nhôm. Độ bền kéo của nhôm nguyên chất khoảng 90 MPa nhưng có thể tăng lên đến hơn 690 MPa đối với một số hợp kim có thể xử lý nhiệt.
Đặc tính cơ học của các hợp kim nhôm được chọn
| Hợp kim | Nóng giận | Giới hạn chảy 0.2% (MPa) | Độ bền kéo (MPa) | Độ bền cắt (MPa) | Kéo dài A5 (%) | Độ cứng Vickers (HV) |
| AA1050A | H12 | 85 | 100 | 60 | 12 | 30 |
| H14 | 105 | 115 | 70 | 10 | 36 | |
| H16 | 120 | 130 | 80 | 7 | - | |
| H18 | 140 | 150 | 85 | 6 | 44 | |
| O | 35 | 80 | 50 | 42 | 20 | |
| AA2011 | T3 | 290 | 365 | 220 | 15 | 100 |
| thứ sáu | 300 | 395 | 235 | 12 | 115 | |
| AA3103 | H14 | 140 | 155 | 90 | 9 | 46 |
| O | 45 | 105 | 70 | 29 | 29 | |
| AA4015 | O | 45 | 110-150 | - | 20 | 30-40 |
| H12 | 110 | 135-175 | - | 4 | 45-55 | |
| H14 | 135 | 160-200 | - | 3 | - | |
| H16 | 155 | 185-225 | - | 2 | - | |
| H18 | 180 | 210-250 | - | 2 | - | |
| AA5083 | H32 | 240 | 330 | 185 | 17 | 95 |
| O/H111 | 145 | 300 | 175 | 23 | 75 | |
| AA5251 | H22 | 165 | 210 | 125 | 14 | 65 |
| 24 giờ | 190 | 230 | 135 | 13 | 70 | |
| H26 | 215 | 255 | 145 | 9 | 75 | |
| O | 80 | 180 | 115 | 26 | 46 | |
| AA5754 | H22 | 185 | 245 | 150 | 15 | 75 |
| 24 giờ | 215 | 270 | 160 | 14 | 80 | |
| H26 | 245 | 290 | 170 | 10 | 85 | |
| O | 100 | 215 | 140 | 25 | 55 | |
| AA6063 | O | 50 | 100 | 70 | 27 | 85 |
| T4 | 90 | 160 | 11 | 21 | 50 | |
| thứ sáu | 210 | 245 | 150 | 14 | 80 | |
| AA6082 | O | 60 | 130 | 85 | 27 | 35 |
| T4 | 170 | 260 | 170 | 19 | 75 | |
| thứ sáu | 310 | 340 | 210 | 11 | 100 | |
| AA6262 | thứ sáu | 240 | 290 | - | 8 | - |
| T9 | 330 | 360 | - | 3 | - | |
| AA7075 | O | 105-145 | 225-275 | 150 | 9 | 65 |
| thứ sáu | 435-505 | 510-570 | 350 | 5 | 160 |
Tiêu chuẩn Nhôm
Tiêu chuẩn BS1470 cũ đã được thay thế bởi chín tiêu chuẩn EN. Các tiêu chuẩn EN được trình bày trong bảng dưới đây.
Tiêu chuẩn Trung Quốc về Nhôm
| Tiêu chuẩn | Phạm vi |
| GB/T 3880.1 | Các điều kiện kỹ thuật cho giao nhận tấm, lá và dải nhôm và hợp kim nhôm rèn (kiểm tra chung, yêu cầu giao nhận). |
| GB/T 3880.2 | Tính chất cơ học của tấm, lá và dải nhôm cán nóng và hợp kim nhôm. |
| GB/T 3880.3 | Kích thước và dung sai đối với tấm, lá và dải nhôm và hợp kim nhôm rèn (bao gồm dung sai độ dày, chiều rộng, chiều dài và hình dạng cho sản phẩm cán nóng và cán nguội trong một tiêu chuẩn, thay vì phân chia EN 485-3 / 485-4). |
| GB/T 16475 (thông dụng) | Các ký hiệu trạng thái cho nhôm rèn và hợp kim nhôm (hệ thống ký hiệu của Trung Quốc tương ứng với T4, T6, H14, v.v.; vai trò tương tự như EN 515). |
| GB/T 3190 | Thành phần hóa học của nhôm rèn và hợp kim nhôm (xác định các dòng hợp kim như 1050, 3003, 5052, 6061, 7075, v.v.; bao gồm chức năng phần “hóa học” của EN 573-3). |
- Các tiêu chuẩn CN khác với tiêu chuẩn cũ BS1470 ở các điểm sau:
- Thành phần hóa học – không đổi.
- Hệ thống đánh số hợp kim – không thay đổi.
- Các ký hiệu nhiệt luyện cho hợp kim xử lý nhiệt hiện nay bao phủ một phạm vi rộng hơn các trạng thái nhiệt đặc biệt. Tối đa bốn chữ số sau chữ T đã được giới thiệu cho các ứng dụng không tiêu chuẩn (ví dụ: T6151).
- Các loại khuôn mẫu cho hợp kim không thể xử lý nhiệt – Các loại khuôn mẫu hiện có không thay đổi nhưng các loại khuôn mẫu giờ đây được xác định toàn diện hơn về cách chúng được tạo ra. Khuôn mẫu mềm (O) hiện là H111 và một khuôn mẫu trung gian H112 đã được giới thiệu. Đối với hợp kim 5251, các loại khuôn mẫu hiện được hiển thị dưới dạng H32/H34/H36/H38 (tương đương với H22/H24, v.v.). H19/H22 & H24 hiện được hiển thị riêng biệt.
- Tính chất cơ học – vẫn tương tự như các số liệu trước đây.% Giới hạn chảy 0.2 giờ đây phải được ghi trên chứng chỉ thử nghiệm.
- Dung sai đã được thắt chặt ở các mức độ khác nhau.
Xử lý nhiệt
- Hàng loạt xử lý nhiệt có thể được áp dụng cho hợp kim nhôm:
- Đồng nhất hóa – quá trình loại bỏ sự phân tách bằng cách gia nhiệt sau khi đúc.
- Ủ - dùng sau gia công nguội để làm mềm các hợp kim bị biến cứng khi gia công nguội (loại 1XXX, 3XXX và 5XXX).
- Kết tủa già hóa hoặc tôi tiết (hợp kim 2XXX, 6XXX và 7XXX).
- Xử lý nhiệt dung dịch trước khi hóa già hợp kim hóa rắn kết tủa.
- Sấy để làm khô sơn phủ
- Sau khi xử lý nhiệt, một hậu tố được thêm vào các số hiệu.
- Hậu tố F có nghĩa là “như được chế tạo”.
- O có nghĩa là “sản phẩm rèn đã ủ”.
- T có nghĩa là sản phẩm đã được “xử lý nhiệt”.
- W có nghĩa là vật liệu đã qua xử lý hóa bền dung dịch.
- H chỉ các hợp kim không xử lý nhiệt được “gia công nguội” hoặc “làm cứng do biến dạng”.
- Các hợp kim không thể tôi luyện là các hợp kim thuộc nhóm 3XXX, 4XXX và 5XXX.
Quy cách xử lý nhiệt cho nhôm và hợp kim nhôm
| Thuật ngữ | Phạm vi |
| T1 | Được làm nguội từ quy trình tạo hình ở nhiệt độ cao và ủ tự nhiên. |
| T2 | Được làm nguội từ quá trình tạo hình ở nhiệt độ cao, gia công nguội và hóa già tự nhiên. |
| T3 | Đã xử lý nhiệt dung dịch, làm việc nguội và hóa già tự nhiên đến tình trạng ổn định đáng kể. |
| T4 | Xử lý bằng nhiệt dung dịch và hóa bền tự nhiên đến trạng thái ổn định đáng kể. |
| T5 | Được làm nguội từ một quy trình tạo hình ở nhiệt độ cao và sau đó ủ nhân tạo. |
| thứ sáu | Nung nóng luyện và sau đó làm già nhân tạo. |
| T7 | Đã qua xử lý hóa già/ổn định hóa nhiệt luyện. |
Tôi luyện kim
Các hợp kim không thể xử lý nhiệt có thể điều chỉnh tính chất bằng cách gia công nguội. Cán nguội là một ví dụ điển hình.
Các thuộc tính đã điều chỉnh này phụ thuộc vào mức độ biến dạng nguội và liệu quá trình biến dạng có được tiếp theo bởi bất kỳ quá trình ủ hoặc xử lý nhiệt ổn định nào hay không.
Danh pháp mô tả các phương pháp xử lý này sử dụng một chữ cái, O, F hoặc H theo sau là một hoặc nhiều số. Như đã nêu trong bảng dưới đây, số đầu tiên đề cập đến điều kiện làm việc và số thứ hai đề cập đến mức độ tôi luyện.
Tên hợp kim không xử lý nhiệt
| Thuật ngữ | Mô tả |
| H1X | Làm việc chai sạn |
| H2X | Cứng hóa do làm việc và ủ một phần |
| H3X | Độ cứng đã tăng do làm việc và ổn định bằng xử lý nhiệt độ thấp |
| H4X | Rèn nguội và tôi bằng lò |
| HX2 | Tứ nguyệt cứng - mức độ làm việc |
| HX4 | Nửa cứng - mức độ làm việc |
| HX6 | Chín phần mười cứng - mức độ làm việc |
| HX8 | Vất vả - mức độ làm việc |
Temper Codes cho Tấm
| Mã | Mô tả |
| H112 | Các hợp kim có một số tôi luyện từ quá trình định hình nhưng không có sự kiểm soát đặc biệt về độ cứng do biến dạng dẻo hoặc xử lý nhiệt. Có áp dụng một số giới hạn về độ bền. |
| H321 | Độ cứng hóa được gia công nhỏ hơn mức cần thiết cho một quá trình ủ H32 được kiểm soát. |
| H323 | Một phiên bản H32 được chế tạo đặc biệt để cung cấp khả năng chống nứt do ăn mòn ứng suất chấp nhận được. |
| H343 | Một phiên bản của H34 đã được chế tạo đặc biệt để chống ăn mòn ứng suất một cách chấp nhận được. |
| H115 | Tấm giáp. |
| H116 | Lớp temper chống ăn mòn đặc biệt. |
