Bài 19: Hợp kim

Khái niệm

Hợp kim là vật thể có chứa nhiều nguyên tố kim loại hoặc giữa nguyên tố kim loại với nguyên tố phi kim và mang tính chất kim loại (dẫn nhiệt cao, dẫn điện, dẻo, dễ biến dạng, có ánh kim…).

Nguyên tố chủ yếu trong hợp kim là nguyên tố kim loại.

Ví dụ:

• Thép, gang là hợp kim của Fe và C
• Hợp kim sắt, hay còn gọi là hợp kim đen: hợp kim với thành phần chủ yếu là sắt với các nguyên tố khác
• Hợp kim màu, là hợp kim của các kim loại khác ngoài sắt. Trong số này có đồng thau, hợp kim nhôm, vàng tây…

Cấu tạo

Giống như kim loại, hợp kim có cấu tạo tinh thể.

Thường được cấu tạo bằng các tinh thể: tinh thể hỗn hợp, tinh thể dung dịch rắn và tinh thể hóa học

Tính chất

Tính chất của hợp kim phụ thuộc vào thành phần các đơn chất tham gia cấu tạo mạng tinh thể của hợp kim

• Hợp kim hơn hẳn kim loại nguyên chất về: độ cứng, độ bền cao hơn hẳn trong khi độ dẻo và độ dai vẫn đủ cao.
• Hợp kim có tính công nghệ khác nhau và phù hợp với từng điều kiện gia công: gia công áp lực ở trạng thái nóng và nguội, đúc, gia công cắt, nhiệt luyện… đảm bảo cho chế tạo sản phẩm có năng suất cao.
• Giá thành hạ hơn: không phải khử bỏ các tạp chất một cách triệt để như kim loại.

Ví dụ: thép (hợp kim của sắt) có độ bền vượt trội so với kim loại hợp thành của nó là sắt.

• Hợp kim không bị ăn mòn: Fe–Cr–Mn (thép inoc)…
• Hợp kim siêu cứng: W–Co, Co–Cr–W–Fe,…
• Hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp: Sn – Pb (thiếc hàn nóng chảy ở 210°C),…
• Hợp kim nhẹ, cứng và bền: Al–Si, Al–Cu–Mn–Mg

Ứng dụng

• Làm đồ trang sức, đúc tiền: hợp kim của Ag, Cu (vàng tây)
• Hợp kim đồng: thường thấy trong sản xuất các đường ống, dây cáp điện, nồi hay bộ tản nhiệt
• Chế tạo các chi tiết máy công nghiệp
• Trong kiến trúc xây dựng, cả nội thất và ngoại thất
• Hợp kim titan được sử dụng trong động cơ máy bay, các bộ phận, đai ốc và thiết bị hạ cánh