Phân loại đồng và hợp kim đồng

Là kim loại quý được phát hiện và sử dụng từ thời thượng cổ (thời đại đồ đồng) và đóng vai trò quan trọng trong nền văn minh nhân loại.
Có nhiều tính chất quý báu: tính chống ăn mòn tốt, tính dẻo cao, dẫn nhiệt và dẫn điện rất tốt.

Phân loại đồng và hợp kim

Tương tự như nhôm, đồng và hợp kim của nó có thể phân chia thành đồng đỏ (đồng sạch), và hợp kim đồng.
Theo công nghệ chế tạo, đồng được phân chia làm hai nhóm: nhóm biến dạng, nhóm đúc.
Còn theo khả năng hóa bền bằng nhiệt luyện thì chia chúng ra làm: nhóm hóa bền được bằng nhiệt luyện và nhóm không hóa bền được bằng nhiệt luyện.
Cách phân chia thường dùng nhất là phân chia theo thành phần hóa học.

Đồng đỏ

Đồng nguyên chất có màu đỏ nên thường gọi là đồng đỏ, luyện bằng phương pháp điện phân có độ tinh khiết cao, đạt 99,9% Cu.
Là kim loại nặng: khối lượng riêng đồng (8.93 g/cm3).
Độ bền trung bình, độ dẻo cao, thường chỉ sử dụng để làm dây điện, thiết bị trao đổi nhiệt.
Độ chống ăn mòn rất tốt: có khả năng chống ăn mòn cao trong hầu hết các môi trường ăn mòn như không khí, nước biển, kiềm, axit hữu cơ nhưng bị ăn mòn trong các axit vô cơ mạnh.
Tính công nghệ: đồng đỏ rất dễ biến dạng dẻo, cán kéo, dập, dễ hàn, rất khó gia công cắt gọt, tính đúc kém.

Hợp kim Latông

Là hợp kim đồng với nguyên tố chính là Zn.
Được sử dụng rộng rãi nhất do cơ tính và tính công nghệ cao
Kí hiệu là LCu sau đó là Zn và các nguyên tố khác nếu có.
Các con số đứng sau mỗi kí hiệu chỉ hàm lượng trung bình theo phần trăm trọng lượng tương ứng của nó.
Ví dụ: LCuZn30 là Latông chứa 30%Zn, LcuZn20Pb1 là Latông chứa 20%Zn và 1Pb

Pha α khá dẻo và có khả năng hóa bền bằng biến dạng nguội cao.

Pha β là pha trung gian kiểu điện tử có kiểu mạng lập phương thể tâm, công thức CuZn.

Ở nhiệt độ thấp hơn 460ºC , pha β không trật tự có tính dẻo cao chuyển sang pha β’ có kiểu mạng trật tự, rất giòn.

Theo tổ chức tế vi ở nhiệt độ thường, Latông chia ra làm hai loại:

Một pha α có tổ chức chỉ gồm pha α chứa < 35% Zn.

Hai pha α+ β’ chứa > 35% Zn

Latông một pha (pha α, lượng kẽm từ 5-35%) có tính dẻo cao, màu sắc đẹp, dẻo, dễ biến dạng, dễ hàn, mạ và giá thành thấp nên được sử dụng rộng rãi nhất trong số các hợp kim đồng.
Tuy nhiên do tính dẻo nên Latông một pha khó gia công cắt gọt

Có độ bền và độ cứng cao, tính dẻo thấp (do có thêm pha điện tử β’ cứng và giòn), rất khó biến dạng nguội.
Để biến dạng dẻo, phải nung Latông hai pha lên trên 460ºC để pha β’ → pha β không trật tự có tính dẻo cao, dễ biến dạng (biến dạng nóng).
Thanh Latông (Cu-Zn) với hàm lượng kẽm từ 45% đến 55% là các hợp kim hàn, dùng để hàn vảy cho các chi tiết đồng hoặc chi tiết gang nên còn gọi là hàn thau.

Hợp kim Brông

Là hợp kim đồng với các nguyên tố Sn, Al, Pb, Be… (trừ Zn).
Tùy theo nguyên tố hợp kim đưa vào, brông được chia thành Brông thiếc (Cu-Zn), Brông nhôm(Cu-Al), Brông chì(Cu-Pb)…
Kí hiệu là BCu sau đó là các nguyên tố khác.
Các con số đứng sau mỗi kí hiệu chỉ hàm lượng trung bình theo phần trăm trọng lượng tương ứng của nó.
Ví dụ: BCuSn5 là Brông chứa 5%Sn.

Brông thiếc

Là hợp kim chủ yếu gồm Cu-Zn có giản đồ pha phức tạp gồm:
Pha α có tính dẻo cao, dễ biến dạng. Ở trạng thái cân bằng, pha α tồn tại với lượng Zn dưới 13.5%. Còn trong điều kiện nhiệt độ thường sau ủ, pha α tồn tại khi Brông chứa không quá 8% Zn.
Các pha β, δ, ε, η là các hợp chất điện tử, độ cứng cao nhưng giòn..

Trong công nghiệp thường dùng Brông thiếc chứa không quá 16%Zn.
Brông thiếc biến dạng thường chứa không quá 8% Zn, sau khi ủ có tính dẻo cao, dễ gia công biến dạng.
Brông thiếc đúc thường được hợp kim hóa thêm các nguyên tố Zn, Pb, Ni, P…giảm giá thành (do Zn rẻ hơn Sn), tăng tính chảy loãng, tăng cơ tính, tăng khả năng cắt gọt, làm nhỏ hạt.
Brông thiếc đúc có cơ tính kém hơn Brông thiếc biến dạng vì tồn tại các rỗ co, rỗ khí.
Được dùng để chế tạo lò xo, ống thổi, màng ngăn, bạc lót, bánh răng, đúc tượng, phù điêu…

Brông nhôm

Brông nhôm được ứng dụng ngày càng rộng rãi vì so với brông thiếc nó có nhiều mặt ưu việt hơn đặc biệt là tiết kiệm được thiếc vì thiếc rất đắt và hiếm.
Brông nhôm chia thành hai nhóm chính:
Một pha.
Hai pha.

Brông nhôm một pha (với 5~9%Al) được sử dụng khá rộng rãi để chế tạo bộ ngưng tụ hơi, hệ thống trao đổi nhiệt, lò xo tải dòng, chi tiết bơm, đồ dùng cho lính thủy (CDA 614), tiền xu (CDA 608).

Các brông nhôm chứa 10~13%Al được tôi và ram cao và có cơ tính cao.
Được dùng để chế tạo các chi tiết chịu mài mòn, chịu nhiệt độ cao như van xả, mặt bích, bánh răng…

Brông chì

Trong brông chì ngoài Pb còn có thể hợp kim hóa thêm các nguyên tố khác như Ni, Sn … với hàm lượng nhỏ.
Để giảm thiên tích, người ta dùng biện pháp khuấy đều trước khi rót khuôn và nguội thật nhanh vật đúc trong khuôn đúc.
Brông chì thường được sử dụng để làm các ổ trượt trong các động cơ ô tô, máy kéo với các mác sau: BCuPb30, BCuPb60Ni2,5