Đúc kim loại màu

Kim loại đen được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp kỹ thuật vì tính ưu việt, phạm vi tính chất cơ học và chi phí thấp hơn.Tuy nhiên, kim loại màu cũng được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau vì các tính chất cụ thể của chúng so với hợp kim đen mặc dù giá thành thường cao.Các tính chất cơ học mong muốn có thể đạt được trong các hợp kim này bằng cách làm cứng gia công, làm cứng tuổi, v.v., nhưng không phải thông qua các quy trình xử lý nhiệt thông thường được sử dụng cho hợp kim đen.Một số vật liệu màu chính được quan tâm là nhôm, đồng, kẽm và magiê

1. Nhôm

Trong tất cả các hợp kim màu, nhôm và các hợp kim của nó là quan trọng nhất vì các đặc tính tuyệt vời của chúng.Một số đặc tính của nhôm nguyên chất mà nó được sử dụng trong ngành kỹ thuật là:

• 1) Độ dẫn nhiệt tuyệt vời (0,53 cal / cm / C)
• 2) Độ dẫn điện tuyệt vời (376 600 / ohm / cm)
• 3) Mật độ khối lượng thấp (2,7 g / cm)
• 4) Điểm nóng chảy thấp (658C)
• 5) Chống ăn mòn tuyệt vời
• 6) Nó không độc hại.
• 7) Nó có một trong những độ phản xạ cao nhất (85 đến 95%) và độ phát xạ rất thấp (4 đến 5%)
• 8) Nó rất mềm và dễ uốn do nó có các đặc tính sản xuất rất tốt.

Một số ứng dụng mà nhôm nguyên chất thường được sử dụng là trong vật liệu dẫn điện, vật liệu vây tản nhiệt, thiết bị điều hòa không khí, phản xạ ánh sáng và quang học, giấy bạc và vật liệu đóng gói.

Mặc dù có những ứng dụng hữu ích nêu trên, nhôm nguyên chất không được sử dụng rộng rãi vì những vấn đề sau:

• 1) Nó có độ bền kéo thấp (65 MPa) và độ cứng (20 BHN)
• 2. Rất khó hàn hoặc hàn.

Các tính chất cơ học của nhôm có thể được cải thiện đáng kể bằng cách tạo hợp kim.Các nguyên tố hợp kim chính được sử dụng là đồng, mangan, silic, niken và kẽm.

Nhôm và đồng tạo thành hợp chất hóa học CuAl2.Trên nhiệt độ 548 C nó tan hoàn toàn trong nhôm lỏng.Khi điều này được dập tắt và già hóa nhân tạo (giữ lâu ở 100 - 150C), một hợp kim cứng sẽ thu được.CuAl2, không già không có thời gian để kết tủa khỏi dung dịch rắn của nhôm và đồng và do đó ở vị trí không ổn định (siêu bão hòa ở nhiệt độ phòng).Quá trình lão hóa làm kết tủa các hạt rất mịn của CuAl2, làm tăng cường độ bền của hợp kim.Quá trình này được gọi là làm cứng dung dịch.

Các nguyên tố hợp kim khác được sử dụng là lên đến 7% magiê, lên đến 1. 5% mangan, lên đến 13% silic, lên đến 2% niken, lên đến 5% kẽm và lên đến 1,5% sắt.Bên cạnh đó, titan, crom và columbium cũng có thể được thêm vào với tỷ lệ phần trăm nhỏ.Thành phần của một số hợp kim nhôm điển hình được sử dụng trong đúc vĩnh cửu và đúc khuôn được cho trong Bảng 2. 10 cùng với các ứng dụng của chúng.Các tính chất cơ học mong đợi của các vật liệu này sau khi chúng được đúc bằng khuôn đúc vĩnh cửu hoặc đúc khuôn áp lực được thể hiện trong Bảng 2.1

2. Đồng

Tương tự như nhôm, đồng nguyên chất cũng được ứng dụng rộng rãi vì các đặc tính sau của nó

• 1) Độ dẫn điện của đồng nguyên chất cao (5,8 x 105 / ohm / cm) ở dạng tinh khiết nhất của nó.Bất kỳ tạp chất nhỏ nào cũng làm giảm độ dẫn điện một cách đáng kể.Ví dụ: 0. 1% phốt pho làm giảm độ dẫn điện đi 40%.
• 2) Nó có độ dẫn nhiệt rất cao (0. 92 cal / cm / C)
• 3) Nó là một kim loại nặng (khối lượng riêng 8,93)
• 4) Nó có thể dễ dàng được kết hợp với nhau bằng cách hàn
• 5) Nó chống lại sự ăn mòn,
• 6) Nó có một màu sắc dễ chịu.

Đồng nguyên chất được sử dụng trong sản xuất dây điện, thanh cái, cáp truyền tải, ống và đường ống tủ lạnh.

Các đặc tính cơ học của đồng ở trạng thái tinh khiết nhất của nó không tốt lắm.Nó mềm và tương đối yếu.Nó có thể được hợp kim hóa một cách có lợi để cải thiện các tính chất cơ học.Các nguyên tố hợp kim chính được sử dụng là kẽm, thiếc, chì và phốt pho.

Các hợp kim của đồng và kẽm được gọi là đồng thau.Với hàm lượng kẽm lên đến 39%, đồng tạo thành cấu trúc một pha (pha α).Những hợp kim như vậy có độ dẻo cao.Màu của hợp kim vẫn là màu đỏ với hàm lượng kẽm là 20%, nhưng sau đó nó trở thành màu vàng.Thành phần cấu trúc thứ hai được gọi là pha β xuất hiện từ 39 đến 46% kẽm.Nó thực sự là hợp chất liên kim loại CuZn là nguyên nhân làm tăng độ cứng.Độ bền của đồng thau càng tăng thêm khi thêm một lượng nhỏ mangan và niken vào.

Hợp kim của đồng với thiếc được gọi là đồng.Độ cứng và độ bền của đồng tăng lên khi hàm lượng thiếc tăng lên.Độ dẻo cũng giảm khi tỷ lệ thiếc tăng lên trên 5. Khi nhôm cũng được thêm vào (4 đến 11%), hợp kim tạo thành được gọi là đồng nhôm, có khả năng chống ăn mòn cao hơn đáng kể.Đồng đồng có giá tương đối đắt so với đồng thau do sự hiện diện của thiếc là một kim loại đắt tiền.

3. Các kim loại màu khác

Kẽm

Kẽm chủ yếu được sử dụng trong kỹ thuật vì nhiệt độ nóng chảy thấp (419,4 C) và khả năng chống ăn mòn cao hơn, tăng theo độ tinh khiết của kẽm.Khả năng chống ăn mòn là do sự hình thành của một lớp oxit bảo vệ trên bề mặt.Các ứng dụng chính của kẽm là mạ kẽm để bảo vệ thép khỏi bị ăn mòn, trong ngành in và đúc khuôn.

Nhược điểm của kẽm là tính dị hướng mạnh thể hiện trong điều kiện biến dạng, thiếu ổn định kích thước trong điều kiện lão hóa, giảm cường độ va đập ở nhiệt độ thấp hơn và dễ bị ăn mòn giữa các hạt.Nó không thể được sử dụng cho dịch vụ trên nhiệt độ 95 C vì nó sẽ làm giảm đáng kể độ bền kéo và độ cứng.

Nó được sử dụng rộng rãi trong khuôn đúc là vì nó yêu cầu áp suất thấp hơn, dẫn đến tuổi thọ khuôn đúc cao hơn so với các hợp kim đúc khuôn khác.Hơn nữa, nó có khả năng gia công rất tốt.Lớp hoàn thiện thu được bằng phương pháp phun kẽm thường đủ để đảm bảo cho bất kỳ quá trình xử lý nào tiếp theo, ngoại trừ việc loại bỏ tia chớp hiện diện trong mặt phẳng phân chia.

Magiê

Do trọng lượng nhẹ và độ bền cơ học tốt, hợp kim magiê được sử dụng ở tốc độ rất cao.Để có cùng độ cứng, hợp kim magie chỉ cần 37. 2% trọng lượng của thép C25 do đó tiết kiệm được trọng lượng.Hai nguyên tố hợp kim chính được sử dụng là nhôm và kẽm.Hợp kim magie có thể được đúc cát, đúc khuôn vĩnh cửu hoặc đúc khuôn.Các đặc tính của các thành phần hợp kim magiê đúc bằng cát có thể so sánh với các đặc tính của các thành phần đúc khuôn vĩnh cửu hoặc đúc khuôn.Các hợp kim đúc khuôn thường có hàm lượng đồng cao để cho phép chúng được chế tạo từ các kim loại thứ cấp để giảm chi phí.Chúng được sử dụng để chế tạo bánh xe ô tô, hộp tay quay, ... Hàm lượng càng cao thì độ bền cơ học của các hợp kim rèn bằng magiê như các thành phần cán và rèn càng cao.Hợp kim magiê có thể được hàn dễ dàng bằng hầu hết các quy trình hàn truyền thống.Một đặc tính rất hữu ích của hợp kim magiê là khả năng gia công cao của chúng.Chúng chỉ yêu cầu khoảng 15% điện năng để gia công so với thép cacbon thấp.