Ket cau han - Dinh Quang Nham PDF

Preview

Summary

BỘ CÔNG THƯƠNGTRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNGKHOA CƠ KHÍĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG MÔNKẾT CẤU HÀNGV: NGUYỄN HOÀNG BẢO HƯNGBÀI 1: VẬT LIỆU CHẾ TẠO KẾT CẤU HÀN1. TÍNH HÀN CỦA THÉP1.1. Khái niệm và phân loạia. Khái niệm: Tính hàn là khả năng hàn được các vật liệu cơ bản trong điều kiện chế tạo đó quy định t...

Description

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG KHOA CƠ KHÍ

ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG MÔN

KẾT CẤU HÀN

GV: NGUYỄN HOÀNG BẢO HƯNG

KẾT CẤU HÀN

BÀI 1: VẬT LIỆU CHẾ TẠO KẾT CẤU HÀN 1.1. TÍNH HÀN CỦA THÉP 1.1.1. Khái niệm và phân loại a. Khái niệm: - Tính hàn là khả năng hàn được các vật liệu cơ bản trong điều kiện chế tạo đó quy định trước nhằm tạo ra kết cấu thích hợp với thiết kế cụ thể và có tính năng tích hợp với mục đích sử dụng. Tính hàn được đo bằng 3 khả năng: + Nhận được mối hàn lành lặn khụng bị nứt. + Đạt được cơ tính thích hợp. + Tạo ra mối hàn có khả năng duy trì tính chất trong quá trình vận hành. b. Phân loại tính hàn: - Căn cứ vào tính hàn của các loại vật liệu của kết cấu hàn hện nay có thể chia thành bốn nhóm sau: + Vật liệu có tính hàn tốt: Bao gồm các loại vật liệu cho phép hàn được bằng nhiều phương pháp hàn khác nhau, chế độ hàn có thể điều chỉnh được trong một phạm vi rộng, không cần sử dụng các biện pháp công nghệ phức tạp (như nung nóng sơ bộ, nung nóng kèm theo, nhiệt luyện sau khi hàn.) mà vẫn đảm bảo nhận được liên kết hàn có chất lượng cao, có thể hàn chúng trong mọi điều kiện. Thép cácbon thấp và phần lớn thép hợp kim thấp đều thuộc nhóm này. + Vật liệu có tính hàn thoả mãn (hay còn gọi là vật liệu có tính hàn trung bình): so với nhóm trên , nhóm này chỉ thích hợp với một số phương pháp hàn nhất định, các thông số của chế độ hàn chỉ có thể dao động trong một phạm vi hẹp, yêu cầu về vật liệu hàn chặt chẽ hơn. Một số biện pháp công nghệ như nung nóng sơ bộ, giảm tốc độ nguội và sử lý nhiệt sau khi hàn, có thể được sử dụng. Nhóm này có một số thép hợp kim thấp, thép hợp kim trung bình. + Vật liệu có tính hàn hạn chế: Gồm những loại vật liệu cho phép nhận được các liên kết hàn với chất lượng mong muốn trong các điều kiện khắt khe về công nghệ và vật liệu hàn. Thường phải sử dụng các biện pháp sử lý nhiệt hoặc hàn trong những môi trường bảo vệ đặc biệt (khí trơ, chân không) chế độ hàn nằm trong một phạm vi rất hẹp. Tuy vậy, liên kết hàn vẫn có khuynh hướng bị nứt và dễ xuất hiện các khuyết tật khác làm giảm chất lượng sử dụng của kết cấu hàn.Nhóm này có các loại thép cácbon cao, thép hợp kim cao, thép đặc biệt (như thép chụi nhiệt, thép chụi mài mòn, thép chống rỉ). + Vật liệu có tính hàn xấu: Thường phải hàn bằng các công nghệ đặc biệt, phức tạp và tốn kém. Tổ chức kim loại mối hàn tồi, dễ bị nứt nóng và nứt nguội. Cơ tính và khả năng làm việc của liên kết hàn thường thấp hơn so với vật liệu cơ bản. Ví dụ phần lớn các loại gang và một số hợp kim đặc biệt. Trước đây, người ta nghĩ rằng có một số vật liệu không có tính hàn, tức là không thể hàn được. Tuy nhiên với sự phát triển của khoa học công nghệ hàn, ngày nay chúng ta có thể khẳng định rằng tất cả vật liệu đều có tính hàn dù chất lượng đạt được

Khoa Cơ khí – Bộ môn SCCK

GV: Nguyễn Hoàng Bảo Hưng

Trang 1

KẾT CẤU HÀN rất khác nhau. Sự xuất hiện các loại vật liệu mới, những loại liên kết hàn mới đòi hỏi chúng ta phải thường xuyên cập nhật kiến thức, nghiên cứu và hoàn thiện các công nghệ thích hợp để tạo ra các kết cấu hàn có chất lượng cần thiết. 1.1.2. Các nhân tố ảnh hưởng đến tính hàn a. Ảnh hưởng của Carbon - Carbon là nguyên tố hợp kim chính của hầu hết các lọai thép. Tăng hàm lượng carbon sẽ làm tăng tính biến cứng của vật liệu khi bị tác động nhiệt. Khi xét đến tính hàn chúng ta xét đến khả năng giảm thiểu các nguy cơ xuất hiện các vết nứt do biến cứng ở vùng ảnh hưởng nhiệt. (HAZ: Heat Affected Zone). + Xác định hàm lượng Carbon tương đương của thép hợp kim: - Khi xác định tính hàn thép hợp kim, chúng ta phải xét đế ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim có trong thép đến tính hàn. - Hàm lượng Carbon tương đương là chỉ số thể hiện các ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim đến tính hàn với giả định là các nguyên tố hợp kim sẽ tác động tương tự như tác động của sự gia tăng hàm lượng carbon trong thép. - Công thức tính CE như sau:

Mn Cr  Mo  V Ni  Cu (%)   6 5 15 Mn Si Ni Cr 15 Mo (%) CE  C      6 24 40 5 4 CE  C 

+ Trong đó: C, Mn, Cr, Mo, V, Ni, Cu... là thành phần hóa học của các nguyên tố đó có trong thép tính theo %.Thông qua giá trị CE có thể đánh giá tính hàn của thép thuộc loại nào. - Theo kinh nghiệm sản xuất người ta cũng có thể đánh giá gần đúng tính hàn của thép theo thành phần hoá học bằng cách so sánh tổng lượng các nguyên tố hợp kim (H.K(%) với hàm lượng của cácbon có trong thép C (%) như bảng sau: Tính hàn của thép theo % C

H.K(%) (Mn, SI, Cr, NI ...)

Tốt

Thoả mãn

Hạn chế

Xấu

< 1,0

< 0,25

0,25  0,35

0,35  0,45

> 0,45

1,0  3,0

< 0,20

0,20  0,30

0,30  0,40

> 0,4

>3,0

< 0,18

0,18  0,28

0,28  0,38

> 0,38

+ Thông số đánh giá nứt nóng: Hcs Đối với thép cácbon trung bình và hợp kim trung bình thì thông số đánh giá nứt nóng đựơc xác định bằng công thức:

Si Ni   C P  S   25 100  3 .10 Hcs   3Mn  Cr  Mo  V Khoa Cơ khí – Bộ môn SCCK

GV: Nguyễn Hoàng Bảo Hưng

Trang 2

KẾT CẤU HÀN - Trong đó: C, Mn, Cr, Mo, V, Ni,... là thành phần hóa học của các nguyên tố đó có trong thép kể cả các nguyên tố có hại như P, S. - Khi Hcs > 4 thì thép có thiên hướng nứt nóng khi hàn. Với thép độ bền cao và chiều dày lớn cần Hcs < 1,6 sẽ ít thiên hướng nứt nóng. - Dễ dàng nhận thấy lưu huỳnh được coi là nguyên nhân chính gây ra nứt nóng. Cácbon và phốt pho cùng với lưu huỳnh sẽ làm tăng mạnh khả năng nứt nóng. Mangan, crôm, môlipđen và vanađi có tác dụng cản trở lại sự nứt nóng. + Thông số đánh giá nứt nguội: Pl - Thông số đánh giá nứt nguội là thông số biểu thị sự ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim tới sự hình thành nứt nguội.

Pl  PCM 

HD K  (%) 60 40. 104

- Trong đó: PCM là thông số biểu thị sự biến dòn của vùng ảnh hưởng nhiệt. Đối với thép hợp kim thấp:

PCM  C     

Si Mn  Cr  Cu Ni V Mo  V     5B  30 20 60 10 15

K là hệ số cường độ cứng vững. HD là hàm lượng Hyđrô có trong kim loại mối hàn (ml/100g) Khi Pl ( 0,286 thì thép có thiên hướng tạo nứt nguội Để hạn chế hiện tượng nứt nguội cần phải giảm hàm lượng cácbon và hàm lượng Hyđrô trong kim loại mối hàn (ví dụ dùng thuốc hàn, que hàn không ẩm có chứa ít H 2) b. Ảnh hưởng của kết cấu và bề dày mối ghép:

- Bề dày tương đương (CJT) là chỉ số tính đến sự gia tăng bề dày do kết cấu mối ghép. Chúng ta biết rằng bề dày thép sẽ ảnh hưởng đến quá trình phân tán nhiệt hàn, có nghĩa là ảnh hưởng đến tốc độ nguội. Nói cách khác ảnh hưởng đến tính hàn của kết cấu. Công thức tính CJT như sau:

Khoa Cơ khí – Bộ môn SCCK

GV: Nguyễn Hoàng Bảo Hưng

Trang 3

KẾT CẤU HÀN

c. Ảnh hưởng của năng lượng hàn: - Các thông số hàn cũng gây ra các tác động đến chất lượng hàn, nghĩa là chúng có các ảnh hưởng nhất định đến tính hàn của thép và kết cấu. + Công thức tính năng lượng hàn như sau:

Trong đó: Q = Năng lượng hàn cho một đơn vị chiều dài (KJ/mm) E = Điện áp hồ quang (volts) I = Cường độ hàn (Amperes) V = Tốc độ hàn (mm/min) 1.1.3. Quy trình tổng quát để xác định tính hàn và yêu cầu nung sơ bộ + Bước 1: Xác định CE từ các thông tin biết được về thành phần hợp kim của mác thép sẽ được hàn. Tham khảo bảng 1.1 ứng với trị số CE tính toán để biết chỉ số tính hàn cần tham khảo. Tính hàn Carbon tương đương Tính hàn Carbon tương đương CE CE (CE)Tham khảo Chỉ số (CE)Tham khảo Chỉ số Dưới 0.30 1 0.55 < 0.60 7 =0.30 < 0.35 2 0.60 < 0.65 8 0.35 < 0.40

3

0.65 < 0.70

9

0.40 < 0.45

4

0.70 < 0.75

10

0.45 < 0.50

5

0.75 < 0.80

11

0.50 < 0.55

6

> 0.80

12

Bảng 1.1 * Lưu ý: Các chỉ số trên 12 (vd: 12A, 12B, 12C & 13) không có liên quan đến CE.

Khoa Cơ khí – Bộ môn SCCK

GV: Nguyễn Hoàng Bảo Hưng

Trang 4

KẾT CẤU HÀN + Bước 2: Dùng sơ đồ 1.1 để xác định bề dày tương đương (CJT) ứng với kết cấu hàn cụ thể.

Sơ đồ 1.1 + Bước 3: Dùng biểu đồ 1.1, để xác định tác động của kết cấu đến chỉ số tính hàn.

Khoa Cơ khí – Bộ môn SCCK

GV: Nguyễn Hoàng Bảo Hưng

Trang 5

KẾT CẤU HÀN + Bước 4: Có được chỉ số hàn và dựa vào năng lượng hàn tính toán tham chiếu lên biểu đồ 2 hoặc biểu đồ 3 để xác định xem có cần nung sơ bộ hay không và nếu nung sơ bộ thì sẽ nung với nhiệt độ bao nhiêu. * Lưu ý:

- Sơ đồ 2: khi que hàn/phương pháp hàn đáp ứng điều kiện giảm hấp thụ hydro; - Sơ đồ 3: dùng đối với các lọai que/phương pháp hàn không chú ý đến việc kiểm soát nồng độ hydro sẽ bị mối hàn hấp thụ.

Khoa Cơ khí – Bộ môn SCCK

GV: Nguyễn Hoàng Bảo Hưng

Trang 6

KẾT CẤU HÀN 1.1.4. Nung sơ bộ để cải thiện tính hàn của thép 1. Khi hàn thép carbon cao, hợp kim, nung sơ bộ làm chậm tốc độ nguội của mối

hàn và do đó ngăn chặn việc hình thành các cấu trúc luyện kim bất lợi cho cơ tính thép ở vùng ảnh hưởng nhiệt. 2. Nung sơ bộ làm giảm chênh lệch nhiệt độ ở các khu vực xung quanh vùng hàn, do đó làm giảm ứng suất nhiệt tác động lên mối hàn. 3. Nhiệt độ nung sơ bộ cần xác định theo yêu cầu ở hình Figure 2 hoặc 3. Nung quá cao gây ra lãng phí và biến dạng kết cấu, nung quá thấp sẽ không cải thiện được tính hàn như mong muốn. Ngòai ra còn phải chú ý đến việc giữ nhiệt giữa các lớp hàn để bảo đảm tính hàn được cải thiện triệt để. 4. Nung sơ bộ giúp cho quá trình thoát khí hydro khỏi vùng hàn được tăng cường, kết quả là nguy cơ nứt hydro được cải thiện đáng kể. 1.1.5. Gá đặt và hàn đính có vai trò quan trọng cho việc cải thiện cất lượng hàn

- Các khuyết tật hàn rất thường gặp có nguyên nhân là sự non kém tay nghề hoặc quy trình hàn không được tuân thủ. Các khuyết tật đó bao gồm:  Thiếu chảy, chồng mép  Thiếu ngấu  Nứt khi đông rắn  Bọt khí  Ngậm xỉ - Các khuyết tật trên hầu hết là do quá trình chuẩn bị mối hàn quá cẩu thả. Mặt khác, các giám sát hàn và thợ hàn đôi khi xem nhẹ tác động của nguyên công gá đặt và hàn đính. Kết quả là quá trình hàn không được thực hiện suôn sẽ, và trong nhiều trường hợp dẫn đến chất lượng hàn quá kém. Mối hàn được chuẩn bị tốt phải bảo đảm:  Góc hàn thíết kế hợp lý để tiết diện từng lớp hàn có tỉ lệ hợp lý giữa chiều cao và bệ rộng; tạo thuận lợi cho quá trình thoát khí và chống nứt khi đông rắn mối hàn.  Mép hàn được tẩy sạch để hạn chế bọt khí, ngậm xỉ.  Các mối hàn đính phải được thực hiện với cùng lọai que đắp, cùng phương pháp và qui trình hàn.  Các mối hàn đính phải chắc chắn và phân bố hợp lý để có thể chịu đượng được sự co rút, biến dạng do nhiệt sinh ra khi hàn.

Khoa Cơ khí – Bộ môn SCCK

GV: Nguyễn Hoàng Bảo Hưng

Trang 7

KẾT CẤU HÀN 1.1.6. Các nhóm vật liệu và chỉ số tính hàn

Chỉ số

Hướng dẫn

1&2

Tính hàn tốt có thể hàn với nhóm que AWS A5.1: E60XX or 70XX. Hoặc hàn MIG/MAG với dây ER70S-6 hoặc hàn dây thuốc (FCAW) ER70T không cần các biện pháp đặc biệt hoặc nung sơ bộ.

2A*

Thép nhóm này có tính hàn rất xấu do có hàm lượng lưu hùynh cao và có chứa chì, xu thế nứt nóng nghiêm trọng. Khi nhất thiết phải hàn có thể dùng que basic E7016 hoặc các que hàn austenite có hàm lượng Mangan cao

3&4

Tính hàn tốt như nhóm 1 & 2. Hàn GMAW hoặc FCAW được sử dụng khi các điều kiện công nghệ cho phép. Với bề dày tương đương ≥50mm, tốt nhất nên sử dụng que hàn hoặc cácphương pháp giảm hydro và có chế độ nung sơ bộ thoả đáng

3A* & 4A*

Các que hàn nhóm này đòi hỏi phải được phê chuẩn khi hàn kết cấu tàu. Nhóm này có thể hàn với các que hàn tương đương tiêu chuẩn Úc / New zealand AS/NZS1553.1: E41XX-2 or E48XX-2. Có thể dùng phương pháp GMAW với dây ER70-S6. Có thể dùng phương pháp hàn dây thuốc.

5&6

Nhóm thép hợp kim thấp có độ bền trung bình hoặc cao, Chọn que hàn có độ bền tương ứng, thành phần hóa học tương đương. Tốt nhất nên chọn nhóm thuốc basic (giảm hydro) hoặc dây hàn có cấp độ bền tương đương. Nên nung sơ bộ khi có yêu cầu.

5A*

Nhóm này cần lưu ý tính chịu ăn mòn do thời tiết, chọn que hàn có chứa đồng hoặc Nickel. Khi màu sắc khu vực mối hàn không là chỉ tiêu kỹ thuật có thể hàn như nhóm 5.

7, 8 & 9

Giống như nhóm 5 & 6. Dùng que hàn hoặc các qui trình giảm hydro với lưu ý là hàm lương carbon tương đương khá cao, nên khả năng biến cứng vùng ảnh hưởng nhiệt rất mạnh. Mối hàn phải bảo đảm có cơ tính tốt hơn kim lọai hàn. Cần tuân thủ nghiêm nhặt qui trình nung sơ bộ, giữ nhiệt giữa các lớp hàn và làm nguội chậm sau khi hàn. Nhằm hạn chế xu thế nứt hydro, que hàn phải được sấy và bảo quản theo hướng dẫn của nhà cung cấp.

7B*

Nhóm thép Chrom-Molybden và Molybden này phải hàn với nhóm E80XX-B2, hoặc dây hàn Autocraft Mn-Mo / CrMo1 khi áp dụng GMAW. Phải bảo đảm các yêu cầu này để bảo toàn độ bền rão và chống ăn mòn nhiệt hóa cho khu vực hàn. Phải sử dụng các qui trình hàn giảm hydro kết hợp với qui trình nung, giữ nhiệt thoả đáng. Làm nguội chậm hoặc xử lý nhiệt sau khi hàn.

*Chú thích Các ký tự bA, B & C cho biết là cần có các chú ý đặc biệt ngoài chỉ số CE vì sự hiện diện của lưu hùynh (S), hoặc chì ( Pb) hoặc các nguyên tố hợp kim nằm ngòai công thức tính CE

Khoa Cơ khí – Bộ môn SCCK

GV: Nguyễn Hoàng Bảo Hưng

Trang 8

KẾT CẤU HÀN

10 & 11

11A

Dùng các qui trình giảm hydro với các chú ý bảo đảm thành phần hợp kim và độ bền khi chọn kim lọai đắp. Que / Dây hàn cần sấy / bảo quản theo hướng dẫn để hạn chế xu thế nứt hydro. Giữ nhiệt độ nung sơ bộ thoả đáng, làm nguội chậm hoặc xử lý nhiệt sau khi hàn. Như nhóm 2A. Dùng que giảm hydro được sấy cẩn thận.

12

Dùng qui trình hàn giảm hydro.Tùy ứng dụng có thể sử dụng kim lọai đắp có độ bền thấp hoặc cao hơn kim lọai hàn. Nhóm thép này dễ biến cứng cần tuân thủ chặt chẽ qui trình nung sơ bộ, giữ nhiệt, kiểm soát tốc độ nguội và xử lý nhiệt ngay sau khi hàn.

12A*

Thép hợp kim lò xo: dùng que và qui trình giảm hydro để hàn, nhóm Exx16 thích hợp nhất. Cần sấy que kỹ. Nhiệt độ nung sơ bộ cao 250-300°C và giữ nhiệt giữa các lớp hàn với nhiệt độ không đổi. Sau khi hàn làm nguội chậm chi tiết trong vôi hoặc ủ cách nhiệt. Hàn khi que hàn đã được sấy nóng và có nhiệt độ 150 - 200°

12B*

Nhóm thép Chrom-Molybden này phải hàn với que E90XX –B3 hoặc dây hàn Autocraft CrMo2 khi hàn MIG/MAG. để bảo đảm tính chống rão và chống ăn mòn nhiệt hóa. Sử dụng các qui trình giảm hydro với các chú ý về nung sơ bộ, giữ nhiệt và làm nguội cũng như xử lý nhiệt sau khi hàn.

12C*

Nhóm thép dụng cụ đã được tôi, tính hàn rất xấu. Hạn chế hàn khi có thể. Khi cần hàn để sửa chữa tạm thời nên dùng các que hàn có hàm lượng nickel cao như Ferrocraft 18-Ni (E Ni-CI) hoặc dây thuốc Supre-Cor 5 sau khi đã ủ chi tiết. Nung nóng, giữ nhiệt và làm nguội chậm. Sau khi hàn phải xử lý nhiệt. Cần tham khảo hướng dẫn của nhà cung cấp thép khi hàn.

Khoa Cơ khí – Bộ môn SCCK

GV: Nguyễn Hoàng Bảo Hưng

Trang 9

KẾT CẤU HÀN 1.2. CÁC LOẠI VẬT LIỆU THƯỜNG DÙNG ĐỂ CHẾ TẠO KẾT CẤU HÀN 1.2.1

Nhôm và hợp kim nhôm dùng trong kết cấu hàn.

- Về phương diện sản xuất và ứng dụng, nhôm và hợp kim nhôm chiếm vị trí thứ 2 sau thép. Sở dĩ như vậy vì vật liệu này có các tính chất phù hợp với nhiều công dụng khác nhau, trong một số trường hợp đem lại hiệu quả kinh tế lớn, không thể thay thế được. a. Nhôm nguyên chất và phân loại hợp kim nhôm. * Đặc tính của Al nguyên chất: - Khối lượng riêng nhỏ (2,7g/cm3) gần bằng 1/3 thép. Chính vì ưu điểm này mà người ta ưu tiên sử dụng khi phải giảm nhẹ tối khối lượngcủa hệ thống hay kết cấu. - Tính chống ăn mòn nhất định trong khí quyển nhờ luôn có lớp màng oxit (Al 2O3) xít chặt bám chắc vào bề mặt. Để tăng tính chống ăn mòn trong khí quyển người ta làm cho lớp bảo bệ này dày lên bằng cách anod hoá. Nhờ đó nhôm và hợp kim nhôm có thể dùng trong xây dựng, trang trí nội thất mà khôngcần bảo vệ. - Dẫn điện cao: tuy bằng 62% của đồng nhưng do khối lượng riêng chỉ bằng 1/3 - Tính dẻo rất cao, dễ biến dạng dẻo nhất là khi kéo sợi, dây và cán mỏng thành tấm, lá băng, màng ép, ép chảy thành các thanh dài với các biên dạng. - Nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp (660 oC) một mặt làm dễ dàng cho nấu chảy khi đúc, nhưng cũng làm nhôm và hợp kim không sử dụng được ở nhiệt độ cao hơn 300-400 oC - Độ bền, độ cứng thấp, ở trạng thái ủ b=60Mpa, 0,2=20Mpa, HB25. Tuy nhiên có kỉêu mạng A1 nó có hiệu ứng hoá bền biến dạng lớn, nên đối với nhôm và hợp kim nhôm, biến dạng nguội với lượng ép khác nhau là biện pháp hoá bền thường dùng. - Để ký hiệu mức độ biến cứng đơn thuần (tăng bền nhờ biến dạng nguội) thường dùng các ký hiệu H1x, trong đó x là số chỉ mức tăng độ cứng (x/8)  1-mức tăng ít nhất (1/8)  2-mức tăng thêm 1/4  4-mức tăng thêm 1/2  8-mức tăng thêm 4/4 hay 100%, ứng với mức độ biến dạng =75%  9-mức tăng thêm tối đa (cứng nhất) ứng với mức độ biến dạng >75% - Như thế cơ tính của nhôm và hợp kim ở dạng bán thành phẩm phụ thuộc rất nhiều vào trạng thái biến dạng này. - Trong sản xuất cơ khí thường dùng các hợp kim nhôm qua nhiệt luyện và biến dạng dẻo có độ bền không thua kém gì thép cacbon.

Khoa Cơ khí – Bộ môn SCCK

GV: Nguyễn Hoàng Bảo Hưng

Trang 10

KẾT CẤU HÀN * Hợp kim nhôm và phân loại:

Hình 1.2: Giản đồ pha Al-nguyên tố hợp kim. - Để có độ bền cao, người ta phải hợp kim hoá nhôm và tiến hành nhiệt luyện. Vì thế hợp kim nhôm có vị trí khá quan trọng trong chế tạo cơ khí và xây dựng. - Khi đưa nguyên tố hợp kim vào nhôm (ở trạng thái lỏng) thường tạo nên giản đồ pha Al-nguyên tố hợp kim. Trong đó thoạt tiên (khi lượng ít) nguyên tố hợp kim sẽ hoà tan vào Al tạo nên dung dịch rắn thay thế  nền Al, khi vượt quá giới hạn hào tan (đường CF) sẽ tạo thêm pha thứ 2 (thường là hợp chất hoá học của 2 nguyên tố) sau đó khi vượt qua giới hạn hoà tan cao nhất (điểm C hay C’) tạo ra cùng tinh của dung dịch rắn và pha thứ 2 kể trên. Do vậy dựa vào giản đồ pha như vậy bất cứ hệ hợp kim nhôm nào cũng có thể được phân thành 2 nhốm lớn là biến dạng và đúc - Hợp kim Al biến dạng là hợp kim với ít hợp kim (bên trái điểm C,C’) tuỳ thuộc nhiệt độ có tổ chức hoàn toàn là dung dịch rắn nền nhôm nên có tính dẻo tốt, dễ dàng biến dạng nguội hay nóng. Trong loại này còn chia ra 2 phân nhóm là không và có hoá bền được bằng nhiệt. + Phân nhóm không hóa bền được bằng nhiệt luyện là loại chứa ít hợp kim hơn (bên trái F), ở mọi nhiệt độ chỉ có tổ chức là dung dịch rắn, không có chuyển biến pha nên không thể hoá bền được bằng nhiệt luyện, chỉ có thể hoá bền bằng biến dạng nguội mà thôi. - Phân nhóm này chứa các nguyên tố hợp kim như Si, Mn, Mg. Các nguyên tố này làm tăng độ bền thông qua sự hình thành các dung dịch đặc hoặc các pha phân tán. Trong các nguyên tố kể trên Mg là nguyên tố có hiệu quả cao nhất, do đó hợp kim Al-Mg có độ bền cao cả trong thạng thải ủ. Mọi hợp kim nhôm thuộc nhóm không thể nhiệt luyện được đều biến Khoa Cơ khí – Bộ môn SCCK

GV: Nguyễn Hoàng Bảo Hưng

Trang 11

KẾT CẤU HÀN cứng (kèm theo suy giảm tính dẻo) khi bị biến dạng ở trạng thái nguội. Hợp kim thuộc các hệ Al-Mg, Al-Mn đều dễ hàn. Sau khi ủ, chúng có thể trở lại cơ tính ban đầu. Hợp kim nhôm loại này nếu được hàn sau khi đã biến cứng nguội, có thể có độ bền vùng ảnh hưởng nhiệt thấp như của kim loại cơ bản sau khi ủ. Nhôm, hợp kim Al-Mg và hợp kim Al-Mn đều dễ hàn trong môi trường khí bảo vệ bằng cả điện cực nóng chảy lẫn điện cực không nóng chảy (riêng với hợp kim đúc Al-Si thì còn cần phải sử dụng các quy trình đặc biệt). + Phân nhóm hoá bền được bằng nhiệt luyện là loại chứa nhiều hợp kim hơn( từ điểm F đến C hay C’), ở nhiệt...