Kim loại được sử dụng chủ yếu ở dạng kim loại và hợp kim. Hợp kim thường cho những tính năng đặc biệt, đáp ứng nhiều nhu cầu mà riêng từng kim loại không thể có.
Có thể chia thành hai loại hợp kim cơ bản sau: hợp kim kim loại đen, hợp kim kim loại màu (kim loại màu).
Hợp kim kim loại đen là hợp kim cơ sở sắt với cacbon và các kim loại khác. Trong công nghiệp và trong đời sống hàng ngày nó có tên gọi là gang, thép. Trong trường hợp sắt chỉ chứa cacbon gọi là gang, thép cacbon. Trường hợp có thêm các kim loại khác - gang, thép hợp kim.
Hợp kim màu có rất nhiều loại. Trong công nghiệp và dân dụng thường dùng phổ biến một số hợp kim quan trọng sau:
1. Đồng thau:
Hợp kim đồng - kẽm (đồng từ 60 - 90%, kẽm từ 10 - 40%).
Đồng thau dễ đúc và dễ gia công. Đồng thau bền cơ học và ít bị ôxi hoá hơn so với đồng. Khi cho thêm silic và chì vào đồng thau làm tăng tính chống ăn mòn.
2. Đồng thanh:
Trước đây đồng thanh là hợp kim đồng - thiếc (đồng từ 80 - 94%), thiếc từ 6 -20 %). Ngày nay người ta sản xuất các loại hợp kim cơ sở đồng với các loại kim loại khác thay cho thiếc nhưng vẫn gọi là đồng thanh: đồng thanh nhôm, đồng thanh chì, đồng thanh mangan, đồng thanh berili, đồng thanh cadimi..Tên đứng sau đồng thanh là tên kim loại chủ yếu pha vào đồng.
Đồng thanh nhôm thường chứa 5 - 11% Al và có cho thêm sắt, mangan, niken. Đồng thanh này có tính cơ học cao đồng thời chống ăn mòn tốt.
Đồng thanh chì thường chứa 25 - 33% Pb, đôi khi cho thêm thiếc, kẽm và niken, được dùng chủ yếu để chế tạo ổ trục làm việc trong điều kiện áp suất cao và tốc độ trượt lớn.
Đồng thanh silic thường chứa 4 - 5% Si dùng làm vật liệu rẻ tiền thay thế đồng thanh thiếc. Người ta thường cho thêm kẽm, niken và mangan vào đồng thanh silic.
Đồng thanh berili chứa 1,8 - 2,3%Be, có độ cứng lớn sau khi tôi và có tính đàn hồi lớn, dùng để chế tạo lò xo.
Đồng thanh cađimi chứa tới 1%Cd. Đồng thanh này dùng để sản xuất các chi tiết trong thiết bị điện, phụ tùng nối ống dẫn hơi và ống dẫn nước trong máy hoá.
3. Silumin:
Hợp kim nhôm - silic. Đôi khi có thành phần phức tạp hơn. Hợp kim silumin chứa 10 - 13%Si, còn lại là nhôm. Hợp kim này về độ bền không kém thép, nhưng nhẹ hơn nhiều và có tính đúc cao. Silumin được ứng dụng rộng rãi trong ngành chế tạo máy và công nghiệp chế tạo ôtô.
4. Đuy-ra:
Đuy-ra là hợp kim nhôm có thành phần phức tạp, chứa 3,5 - 5,5%Cu, 0,5 -0,8% Mg, 0,6 - 0,7% Si và Mn. Hợp kim này được dùng phổ biến để chế tạo vỏ máy bay, ôtô và nhiều công dụng khác.
5. Babit
Hợp kim cơ sở thiếc, chì, kẽm và nhôm. Đây là hợp kim chống ma sát, có hệ số ma sát bé, chống mài mòn cao và có khả năng chống ăn mòn.
Trước đây babit chỉ là hợp kim cơ sở thiếc, thí dụ điển hình là hợp kim Б83(~83% Sn, 10 - 12% Sb và 5,5 - 6,5% Cu), nhưng do thiếc khan hiếm nên đã thay bằng các kim loại nói trên, tuy nhiên vẫn giữ tên gọi babit.
Babit được dùng để chế tạo ổ trục, máng đệm của động cơ điện,
, máy ép, máy kéo, ôtô, đầu máy và toa xe lửa.
6. Hợp kim hàn:
Có thể phân biệt thành hai loại:
- Hợp kim hàn mềm:
Hợp kim của thiếc - chì, loại thường dùng chứa 60 - 62%Sn, 38 - 40%Pb. Hợp kim này ngoài thiếc và chì còn có thể pha thêm antimon (0,5 - 6%Sb)
- Hợp kim hàn cứng:
Hợp kim của vàng - bạc - đồng (50 - 87,5% Au, 8,3 - 33,3%Ag, 4,2 - 16,7%Cu) và bạc - đồng - kẽm (60%Ag, 30%Cu, 10%Zn)
Hợp kim hàn được dùng rộng rãi để hàn, đặc biệt dùng trong chế tạo máy, thiết bị điện và điện tử, xây dựng.
7. Hợp kim trang sức:
Có thể phân thành hai loại:
- Hợp kim bạc - đồng (loại 1 : 95%Ag, 5%Cu và loại 2: 80%Ag, 20%Cu)
- Hợp kim vàng - đồng: loại 1( 92%Au, 8%Cu), loại 2 (84%Au, 16%Cu), loại 3 (75%Au, 25%Cu) và loại 4(58,3%Au, 41,7%Cu). Hợp kim vàng - đồng còn có tên gọi là vàng tây.
8. Hợp kim cứng:
Hợp kim cứng là hợp kim cơ sở cacbit vonfram (WC) hoặc cacbit titan (TiC) có pha thêm coban. Trong công nghiệp thường dùng hợp kim chứa 85 - 97% WC và 3 - 15% Co và hợp kim chứa 34 - 85% WC, 6 - 60%TiC và 6 - 9% Co. Hợp kim này được chế tạo bằng phương pháp luyện kim bột. Nó có tính đặc biêt: rất cứng và tính chịu mài mòn cao, thêm vào đó những tính chất này vẫn giữ được khi nung tới 900 - 1000oC.
Hợp kim cứng được dùng rộng rãi trong dụng cụ cắt và trong khoan mỏ.
GS.TSKH Đinh Phạm Thái
Có thể chia thành hai loại hợp kim cơ bản sau: hợp kim kim loại đen, hợp kim kim loại màu (kim loại màu).
Hợp kim kim loại đen là hợp kim cơ sở sắt với cacbon và các kim loại khác. Trong công nghiệp và trong đời sống hàng ngày nó có tên gọi là gang, thép. Trong trường hợp sắt chỉ chứa cacbon gọi là gang, thép cacbon. Trường hợp có thêm các kim loại khác - gang, thép hợp kim.
Hợp kim màu có rất nhiều loại. Trong công nghiệp và dân dụng thường dùng phổ biến một số hợp kim quan trọng sau:
1. Đồng thau:
Hợp kim đồng - kẽm (đồng từ 60 - 90%, kẽm từ 10 - 40%).
Đồng thau dễ đúc và dễ gia công. Đồng thau bền cơ học và ít bị ôxi hoá hơn so với đồng. Khi cho thêm silic và chì vào đồng thau làm tăng tính chống ăn mòn.
2. Đồng thanh:
Trước đây đồng thanh là hợp kim đồng - thiếc (đồng từ 80 - 94%), thiếc từ 6 -20 %). Ngày nay người ta sản xuất các loại hợp kim cơ sở đồng với các loại kim loại khác thay cho thiếc nhưng vẫn gọi là đồng thanh: đồng thanh nhôm, đồng thanh chì, đồng thanh mangan, đồng thanh berili, đồng thanh cadimi..Tên đứng sau đồng thanh là tên kim loại chủ yếu pha vào đồng.
Đồng thanh nhôm thường chứa 5 - 11% Al và có cho thêm sắt, mangan, niken. Đồng thanh này có tính cơ học cao đồng thời chống ăn mòn tốt.
Đồng thanh chì thường chứa 25 - 33% Pb, đôi khi cho thêm thiếc, kẽm và niken, được dùng chủ yếu để chế tạo ổ trục làm việc trong điều kiện áp suất cao và tốc độ trượt lớn.
Đồng thanh silic thường chứa 4 - 5% Si dùng làm vật liệu rẻ tiền thay thế đồng thanh thiếc. Người ta thường cho thêm kẽm, niken và mangan vào đồng thanh silic.
Đồng thanh berili chứa 1,8 - 2,3%Be, có độ cứng lớn sau khi tôi và có tính đàn hồi lớn, dùng để chế tạo lò xo.
Đồng thanh cađimi chứa tới 1%Cd. Đồng thanh này dùng để sản xuất các chi tiết trong thiết bị điện, phụ tùng nối ống dẫn hơi và ống dẫn nước trong máy hoá.
3. Silumin:
Hợp kim nhôm - silic. Đôi khi có thành phần phức tạp hơn. Hợp kim silumin chứa 10 - 13%Si, còn lại là nhôm. Hợp kim này về độ bền không kém thép, nhưng nhẹ hơn nhiều và có tính đúc cao. Silumin được ứng dụng rộng rãi trong ngành chế tạo máy và công nghiệp chế tạo ôtô.
4. Đuy-ra:
Đuy-ra là hợp kim nhôm có thành phần phức tạp, chứa 3,5 - 5,5%Cu, 0,5 -0,8% Mg, 0,6 - 0,7% Si và Mn. Hợp kim này được dùng phổ biến để chế tạo vỏ máy bay, ôtô và nhiều công dụng khác.
5. Babit
Hợp kim cơ sở thiếc, chì, kẽm và nhôm. Đây là hợp kim chống ma sát, có hệ số ma sát bé, chống mài mòn cao và có khả năng chống ăn mòn.
Trước đây babit chỉ là hợp kim cơ sở thiếc, thí dụ điển hình là hợp kim Б83(~83% Sn, 10 - 12% Sb và 5,5 - 6,5% Cu), nhưng do thiếc khan hiếm nên đã thay bằng các kim loại nói trên, tuy nhiên vẫn giữ tên gọi babit.
Babit được dùng để chế tạo ổ trục, máng đệm của động cơ điện,
6. Hợp kim hàn:
Có thể phân biệt thành hai loại:
- Hợp kim hàn mềm:
Hợp kim của thiếc - chì, loại thường dùng chứa 60 - 62%Sn, 38 - 40%Pb. Hợp kim này ngoài thiếc và chì còn có thể pha thêm antimon (0,5 - 6%Sb)
- Hợp kim hàn cứng:
Hợp kim của vàng - bạc - đồng (50 - 87,5% Au, 8,3 - 33,3%Ag, 4,2 - 16,7%Cu) và bạc - đồng - kẽm (60%Ag, 30%Cu, 10%Zn)
Hợp kim hàn được dùng rộng rãi để hàn, đặc biệt dùng trong chế tạo máy, thiết bị điện và điện tử, xây dựng.
7. Hợp kim trang sức:
Có thể phân thành hai loại:
- Hợp kim bạc - đồng (loại 1 : 95%Ag, 5%Cu và loại 2: 80%Ag, 20%Cu)
- Hợp kim vàng - đồng: loại 1( 92%Au, 8%Cu), loại 2 (84%Au, 16%Cu), loại 3 (75%Au, 25%Cu) và loại 4(58,3%Au, 41,7%Cu). Hợp kim vàng - đồng còn có tên gọi là vàng tây.
8. Hợp kim cứng:
Hợp kim cứng là hợp kim cơ sở cacbit vonfram (WC) hoặc cacbit titan (TiC) có pha thêm coban. Trong công nghiệp thường dùng hợp kim chứa 85 - 97% WC và 3 - 15% Co và hợp kim chứa 34 - 85% WC, 6 - 60%TiC và 6 - 9% Co. Hợp kim này được chế tạo bằng phương pháp luyện kim bột. Nó có tính đặc biêt: rất cứng và tính chịu mài mòn cao, thêm vào đó những tính chất này vẫn giữ được khi nung tới 900 - 1000oC.
Hợp kim cứng được dùng rộng rãi trong dụng cụ cắt và trong khoan mỏ.
GS.TSKH Đinh Phạm Thái