Nhôm 1250: Thành phần, Tính chất, Hướng dẫn nhiệt độ xử lý & Ứng dụng

Tổng Quan Toàn Diện

Hợp kim 1250 thuộc nhóm hợp kim nhôm 1xxx, được phân loại là các loại nhôm thương mại tinh khiết với hàm lượng nhôm tối thiểu thường trên 99%. Dòng 1xxx đặc trưng với lượng pha hợp kim rất thấp; 1250 là một trong những ký hiệu có độ tinh khiết cao hơn trong loạt này và được sử dụng khi yêu cầu dẫn điện và dẫn nhiệt cao cùng khả năng chống ăn mòn xuất sắc.

Các nguyên tố hợp kim chính trong 1250 thực chất là các tạp chất và nguyên tố vết như silic, sắt, đồng, mangan, magiê, kẽm, crom và titan ở mức rất thấp. Tăng cường cơ tính chủ yếu thông qua quá trình làm cứng biến dạng nguội (cứng làm việc) chứ không phải từ xử lý kết tủa, do đó 1250 không thể xử lý nhiệt mà dựa vào biến dạng nguội có kiểm soát (các kiểu nhiệt độ H) để đạt độ bền cao hơn.

Đặc tính chính gồm có dẫn điện và dẫn nhiệt rất cao, khả năng chống ăn mòn khí quyển và hóa học xuất sắc, độ tạo hình vượt trội ở các trạng thái mềm, và độ hàn tốt với xu hướng nứt nóng thấp. Các ngành công nghiệp sử dụng 1250 phổ biến gồm điện (thanh dẫn điện, dây dẫn), thiết bị trao đổi nhiệt và quản lý nhiệt, thiết bị chế biến hóa chất, kiến trúc và ứng dụng trang trí nơi đòi hỏi bề mặt đẹp và khả năng chống ăn mòn cao.

Kỹ sư chọn 1250 thay vì các hợp kim khác khi ưu tiên dẫn điện và tạo hình tối đa, và không chấp nhận lượng hợp kim cao hơn (để đạt độ bền cực đại) do đánh đổi về dẫn điện hoặc chống ăn mòn. Hợp kim này được lựa chọn khi cần cân bằng giữa độ bền thấp nhưng độ dẻo dai, hoàn thiện bề mặt và khả năng chống ăn mòn tốt nhằm tối ưu chi phí vòng đời hoặc quy trình gia công.

Các Biến Thể Nhiệt Độ

Trạng Thái	Cấp Độ Bền	Độ Dãn Dài	Khả Năng Tạo Hình	Khả Năng Hàn	Ghi Chú
O	Thấp	Cao	Tuyệt vời	Tuyệt vời	Ủ mềm hoàn toàn, độ dẻo dai và dẫn điện tối đa
H12	Thấp-Trung bình	Trung bình-Cao	Rất tốt	Rất tốt	Cứng làm việc nhẹ, giữ được khả năng tạo hình tốt
H14	Trung bình	Vừa phải	Tốt	Rất tốt	Cứng khoảng một phần tư; phổ biến cho chi tiết đã tạo hình cần giới hạn chảy cao hơn
H16	Trung bình-Cao	Trung bình-Thấp	Trung bình	Rất tốt	Cứng nửa cứng; dùng khi cần độ cứng bổ sung
H18	Cao	Thấp	Trung bình-Kém	Rất tốt	Cứng hoàn toàn; dùng cho ứng dụng giống lò xo và yêu cầu ổn định hình dạng

Các biến thể nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến cân bằng giữa độ bền và độ dai của 1250; trạng thái mềm O tối ưu khả năng kéo dãn và dẫn điện trong khi các trạng thái H tăng cường độ bền bằng cách gia tăng mật độ khuyết tật tinh thể. Kỹ sư thường chọn O cho các ứng dụng kéo sâu hoặc điện và chọn H14–H18 cho các chi tiết cần ổn định kích thước hoặc có tính chất cơ học cần thiết do làm nguội.

Thành Phần Hóa Học

Nguyên Tố	Phạm Vi %	Ghi Chú
Si	≤ 0.25	Tạp chất phổ biến; ảnh hưởng độ chảy khi đúc nhưng rất nhỏ trong nhôm rèn 1250
Fe	≤ 0.40	Tạp chất thường gặp có thể tạo hợp kim giữa kim loại và hơi làm giảm độ dai
Mn	≤ 0.05	Có mặt ở mức vết; ảnh hưởng tăng cường rất ít
Mg	≤ 0.03	Rất thấp; không đủ để tạo kết tủa làm cứng
Cu	≤ 0.05	Giữ ở mức thấp để bảo toàn khả năng chống ăn mòn và dẫn điện
Zn	≤ 0.03	Chỉ vết; tránh tăng Zn để giảm nguy cơ giòn hóa
Cr	≤ 0.03	Vết có thể giúp tinh chỉnh cấu trúc hạt trong quá trình gia công
Ti	≤ 0.03	Thường dùng làm tinh chỉnh hạt với lượng nhỏ khi đúc/ép
Khác	≤ 0.15 tổng	Các tạp chất còn lại; tổng các nguyên tố chưa xác định giữ ở mức tối thiểu theo tiêu chuẩn

Chữ ký hóa học của 1250 chủ yếu là nhôm với chỉ lượng rất nhỏ các nguyên tố hợp kim, do đó tính chất cơ học được quy định bởi độ tinh khiết và làm nguội. Lượng nhỏ Fe và Si tạo các hạt hợp kim vi mô ảnh hưởng đến quá trình tái kết tinh, phát triển hạt và tăng cường cục bộ, nhưng không hình thành pha tăng cứng nhờ xử lý nhiệt.

Tính Chất Cơ Học

Hành vi kéo căng của 1250 mang đặc điểm của nhôm thương mại tinh khiết: độ bền kéo tối đa từ thấp đến vừa phải với độ dãn đồng đều xuất sắc ở trạng thái ủ mềm và giảm dần độ dai khi tăng cường biến dạng nguội. Giới hạn chảy thấp ở trạng thái O và tăng lên theo các trạng thái nhiệt độ H, tuy nhiên tỷ số giới hạn chảy trên giới hạn bền kéo vẫn khiến vật liệu chảy sớm hơn so với các hợp kim nhôm hợp kim cao hơn.

Độ dãn dài ở trạng thái O thường vượt 20–35% tùy độ dày và quy trình, trong khi các trạng thái H14–H18 giảm độ dãn còn một chữ số đối với trạng thái cứng nhất. Độ cứng thấp ở trạng thái O (mềm, dễ bị trầy xước) và tăng lên theo mức độ làm cứng biến dạng; giá trị độ cứng Brinell điển hình từ giữa 15 đến giữa 35 khi tăng trạng thái nhiệt.

Hiệu suất chịu mỏi ở mức trung bình, phụ thuộc lớn vào hoàn thiện bề mặt, ứng suất dư từ quá trình tạo hình và hình dạng chi tiết; làm nguội có thể tăng cường chịu mỏi bằng cách tạo cấu trúc khuyết tật cản trở quá trình khởi tạo vết mỏi xoay chiều. Ảnh hưởng độ dày là đáng kể: vật liệu rất mỏng (tờ mỏng) thường có độ bền biểu kiến cao hơn do làm cứng lăn, trong khi tiết diện dày tiệm cận tính chất vật liệu rèn ủ và có khả năng chịu lỗi cục bộ tốt hơn.

Tính Chất	Trạng Thái O/Ủ	Ví Dụ Trạng Thái Chính (H14/H18)	Ghi Chú
Độ Bền Kéo	~60–110 MPa	~110–180 MPa	Phạm vi rộng tùy độ dày và mức độ làm cứng biến dạng
Giới Hạn Chảy	~10–40 MPa	~70–150 MPa	Trạng thái H tăng giới hạn chảy đáng kể qua làm cứng biến dạng
Độ Dãn Dài	~20–35%	~3–15%	Trạng thái O có độ dẻo tuyệt vời; H18 có thể khá giòn khi tạo hình
Độ Cứng	HB 15–25	HB 25–45	Độ cứng tăng cùng với làm biến dạng nguội; giá trị tùy phương pháp đo

Tính Chất Vật Lý

Tính Chất	Giá Trị	Ghi Chú
Mật Độ	2.70 g/cm³	Điển hình cho nhôm tinh khiết; dùng trong tính toán thiết kế nhẹ
Phạm Vi Nhiệt Độ Nóng Chảy	~660 °C (nhiệt độ lỏng toàn phần)	Nhiệt độ nóng chảy nhôm tinh khiết; tạp chất nhỏ không ảnh hưởng nhiều vùng đông đặc
Độ Dẫn Nhiệt	~210–235 W/m·K	Cực cao trong các kim loại kết cấu; lý tưởng cho thiết bị tản nhiệt và trao đổi nhiệt
Độ Dẫn Điện	~34–36 MS/m (~60% IACS)	Độ dẫn điện cao so với các hợp kim nhôm khác
Nhiệt Dung Riêng	~900 J/kg·K	Có khả năng giữ nhiệt tốt cho quản lý nhiệt
Hệ Số Giãn Nở Nhiệt	~23–24 µm/m·K	Mức giãn nở trung bình-cao; quan trọng trong thiết kế mối ghép đa vật liệu

Hồ sơ tính chất vật lý của 1250 hỗ trợ các ứng dụng chính: quản lý nhiệt và dẫn điện nơi yêu cầu độ dẫn cao và trọng lượng thấp. Mật độ và giãn nở nhiệt cần được kiểm soát trong các cụm chi tiết đa vật liệu, và độ dẫn nhiệt cao được duy trì tốt ngay cả sau biến dạng nguội vừa phải.

Dạng Sản Phẩm

Dạng	Độ Dày/Kích Thước Tiêu Chuẩn	Hành Vi Độ Bền	Trạng Thái Nhiệt Thường Dùng	Ghi Chú
Tấm	0.2–6.0 mm	Độ bền tăng theo cán và làm cứng nhẹ	O, H12, H14	Sử dụng rộng rãi cho lớp phủ, tấm và bộ trao đổi nhiệt
Phiến	>6.0 mm	Tiệm cận tính chất vật liệu ủ mềm khối lượng lớn trừ khi cán nguội	O	Ít phổ biến hơn tấm do độ bền thấp
Thanh đùn	Chiều dài profile lên đến vài mét	Tốt nhất ở trạng thái O hoặc làm việc nhẹ; có thể nhạy cảm với lão hóa nếu có tạp chất	O, H12	Đùn hữu ích nhờ độ dẻo và hoàn thiện bề mặt tốt
Ống	Đường kính thành mỏng đến trung bình	Độ bền phụ thuộc quá trình tạo thành thành ống; dạng hàn hoặc đúc liền	O, H14	Sử dụng trong trao đổi nhiệt và ống kiến trúc
Thanh tròn/Thép cây	Đường kính lên đến 200 mm	Thường cung cấp ở trạng thái ủ mềm hoặc nửa cứng cho tiện/gia công	O, H14	Phổ biến cho chi tiết gia công cần dẫn điện

Sự khác nhau trong quy trình quyết định các trạng thái nhiệt và kích thước có sẵn; cán tấm giúp định hướng cấu trúc hạt và hoàn thiện bề mặt ưu tiên trong khi đùn cho phép các mặt cắt phức tạp nhưng phải kiểm soát chặt chẽ tạp chất. Ứng dụng phù hợp với dạng sản phẩm: tấm cho vỏ bọc và cánh tản nhiệt, đùn cho profile kết cấu và thanh dẫn điện, ống cho trao đổi nhiệt và dẫn chất.

Các Mác Tương Đương

Tiêu Chuẩn	Mác	Khu Vực	Ghi Chú
AA	1250	Hoa Kỳ	Chỉ định trực tiếp trong một số danh sách lịch sử và thương mại; cơ bản là hợp kim sê-ri 1xxx có độ tinh khiết cao
EN AW	1250A / tương đương 1050A	Châu Âu	Chỉ định EN cho sê-ri 1xxx (1050A / 1200 series) có tính chất chồng lấn; mã 1250 được dùng trực tiếp trong một số chuỗi cung ứng
JIS	Tương đương A1050 / A1100	Nhật Bản	JIS thường liệt kê A1050/A1100 là các mác thương mại tinh khiết với tính chất tương đồng; 1250 được quy đổi chức năng cho nhiều ứng dụng
GB/T	Tương đương 1250 hoặc 1050	Trung Quốc	Tiêu chuẩn Trung Quốc có các phân lớp tinh khiết sê-ri 1xxx; số hiệu mác có thể khác nhưng tương đương chức năng tồn tại

Các tiêu chuẩn khu vực và tên mác thương mại có thể khác nhau và sự tương đương một đổi một đôi khi chỉ mang tính tham khảo; người dùng nên kiểm tra độ tinh khiết, giới hạn tạp chất và yêu cầu tính chất cơ học thay vì chỉ dựa vào số hiệu mác. Yêu cầu về bề mặt, các trạng thái tôi luyện có sẵn và chứng nhận độ dẫn điện thường quyết định lựa chọn hơn nhãn mác danh nghĩa.

Khả Năng Chống Ăn Mòn

Trong môi trường khí quyển, 1250 thể hiện khả năng chống ăn mòn tổng thể xuất sắc nhờ lớp màng oxit nhôm bảo vệ hình thành tự phát trên bề mặt. Độ tinh khiết cao giảm thiểu sự dị kỳ galvanic và các tế bào cục bộ, nên tốc độ ăn mòn đều thường thấp ở cả môi trường đô thị lẫn nông thôn.

Trong môi trường biển và chứa chloride, 1250 hoạt động tốt cho các bộ phận không chịu tải trọng cấu trúc và chịu áp lực nhẹ, mặc dù khả năng chống ăn mòn lỗ rỗ hơi kém hơn một chút so với một số hợp kim 5xxx và 6xxx khi tiếp xúc với nước biển ăn mòn dưới ứng suất cơ học. Ăn mòn do ứng suất nứt hiếm gặp ở các hợp kim tinh khiết thương mại như 1250; mối lo ngại chính trong môi trường chloride là hiện tượng ăn mòn cục bộ xung quanh các điểm nhiễm bẩn hoặc tiếp xúc kim loại khác loại.

Cần lưu ý tương tác galvanic khi 1250 được ghép nối với kim loại quý hơn như thép không gỉ hoặc đồng; vì đây là kim loại kém quý hơn nên sẽ ăn mòn ưu tiên khi có điện giải. So với các sê-ri hợp kim cao hơn (2xxx, 7xxx), 1250 có khả năng chống ăn mòn tốt hơn nhưng độ bền cơ học thấp hơn nhiều, trong khi hợp kim 5xxx (chứa Mg) cho sự cân bằng giữa độ bền và khả năng chống ăn mòn có thể vượt trội hơn 1250 trong một số ứng dụng cấu trúc biển.

Tính Chất Gia Công

Khả năng hàn

1250 có tính hàn tốt với các phương pháp fusion phổ biến (TIG, MIG, hàn điện trở) nhờ hàm lượng hợp kim thấp và tính dẻo cao. Nguy cơ nứt nóng thấp hơn so với các sê-ri hợp kim nhôm cao hơn và sự làm mềm vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) không phải là vấn đề nghiêm trọng do hợp kim không thể xử lý nhiệt; tuy nhiên, lựa chọn vật liệu hàn cần cân nhắc độ dẫn và tương thích chống ăn mòn của mối hàn. Với các mối hàn yêu cầu điện hoặc nhiệt quan trọng, dùng vật liệu hàn có độ dẫn và tính cơ học phù hợp, đồng thời kiểm soát nhiệt lượng để giảm biến dạng.

Khả năng gia công cơ khí

1250 tinh khiết thương mại có khả năng gia công ở mức trung bình; dễ bị dính và kéo gợn hơn các hợp kim có độ bền cao hơn, phoi có thể dài và liên tục nếu không dùng dao có rãnh phá phoi hoặc phương pháp cắt gián đoạn. Nên dùng dao cacbua có góc nghiêng dương và khả năng thoát phoi tốt, tốc độ cắt cần tối ưu để tránh tạo lớp bám và bề mặt gia công kém. Do lực cắt thấp vì độ bền thấp, có thể dùng tốc độ tiến dao cao nhưng mài mòn dao có thể tăng do dính và mài mòn ma sát.

Độ dẻo uốn

Khả năng tạo hình xuất sắc ở trạng thái O và các trạng thái làm việc nhẹ, cho phép kéo sâu, dập phức tạp và uốn nhiều với bán kính uốn nhỏ so với các hợp kim nhôm có độ bền cao hơn. Bán kính uốn tối thiểu được khuyến nghị nhỏ khi ở trạng thái O — thường được biểu diễn là R/t ≤ 1–2 cho các khúc uốn đơn giản tùy thuộc dụng cụ và điều kiện bề mặt — trong khi các trạng thái H14–H18 cần bán kính uốn lớn hơn và có thể cần gia nhiệt hoặc ủ trung gian cho các hình dạng phức tạp. Làm lạnh tăng độ bền nhưng giảm độ giãn dài và tăng độ hồi đàn, do đó phải cân bằng trạng thái cuối cùng với quá trình tạo hình.

Hành Vi Xử Lý Nhiệt

Là hợp kim không tôi luyện, 1250 không đáp ứng với xử lý qua dung dịch và lão hóa nhân tạo để tăng độ bền nhờ kết tủa pha cứng; cấu trúc vi mô thiếu các nguyên tố hợp kim để hình thành các pha tăng cứng. Vì vậy, điều chỉnh độ bền được thực hiện thông qua mức biến dạng cơ học (các trạng thái H) và chu kỳ ủ kết tinh lại để làm mềm vật liệu khi cần thiết.

Các chu trình nhiệt điển hình gồm ủ hoàn toàn ở nhiệt độ gần 350–400 °C cho các sản phẩm cán để phục hồi tính dẻo, theo sau là làm nguội có kiểm soát để tránh tăng trưởng hạt quá mức. Các chu trình lạnh và ủ lặp lại cho phép nhà sản xuất tùy chỉnh độ bền và dẻo cho các yêu cầu tạo hình hoặc sử dụng cụ thể, và việc tinh luyện hạt bằng cách thêm một lượng nhỏ titan hoặc các chất tinh luyện khác trong quá trình đúc hoặc nấu chảy có thể cải thiện độ đồng đều cơ học.

Hiệu Suất Ở Nhiệt Độ Cao

1250 giữ được tính chất cơ học sử dụng được ở nhiệt độ hơi cao, nhưng độ bền giảm dần với nhiệt độ và không khuyến cáo dùng cho các ứng dụng chịu tải trên khoảng 150–200 °C. Khả năng chống trượt (creep) bị giới hạn do hàm lượng hợp kim thấp; phơi nhiễm lâu dài ở nhiệt độ trung bình làm tăng tốc quá trình phục hồi và làm mềm, đặc biệt ở các trạng thái H lấy độ bền từ cấu trúc lệch chỗ.

Sự oxy hóa ở nhiệt độ cao giới hạn trong việc tạo thành alumina, có tính bảo vệ trong nhiều môi trường, nhưng chịu nhiệt độ cao lâu dài có thể gây giòn hóa và tăng trưởng hạt làm giảm độ dai. Vùng ảnh hưởng nhiệt quanh mối hàn có thể trải qua thay đổi cấu trúc vi mô, nhưng vì 1250 không tôi luyện nên không có hiện tượng làm mềm vùng HAZ điển hình như hợp kim tôi luyện; tuy nhiên, chu trình nhiệt có thể làm giảm ứng suất và giảm các tính chất tăng cứng do biến dạng lạnh.

Ứng Dụng

Ngành	Ví Dụ Bộ Phận	Lý Do Sử Dụng 1250
Điện Tử	Thanh cái, dải dẫn điện	Độ dẫn điện cao và bề mặt hoàn thiện tốt
Hàng Hải	Vây trao đổi nhiệt, tấm bọc	Khả năng chống ăn mòn khí quyển xuất sắc và độ dẻo tạo hình cao
Hàng Không Vũ Trụ	Phụ kiện không kết cấu, tấm đệm	Độ dẫn điện cao và khối lượng riêng thấp cho ứng dụng nhiệt và điện
Điện Tử	Chân tản nhiệt, bộ phân phối nhiệt	Độ dẫn nhiệt đặc biệt và dễ gia công

1250 được sử dụng rộng rãi khi tính dẫn điện và khả năng tạo hình quan trọng hơn yêu cầu về độ bền cấu trúc cao. Sự kết hợp mật độ thấp, độ dẫn nhiệt/điện cao và khả năng chống ăn mòn xuất sắc làm cho nó là lựa chọn bền bỉ cho các bộ phận điện, quản lý nhiệt và kiến trúc nơi hợp kim nặng sẽ không phù hợp.

Gợi Ý Lựa Chọn

1250 là lựa chọn thực tế khi ưu tiên tối đa độ dẫn điện hoặc nhiệt, độ dẻo và khả năng chống ăn mòn xuất sắc, đồng thời yêu cầu độ bền cấu trúc chỉ ở mức vừa phải. So với nhôm tinh khiết thương mại 1100, 1250 thường có độ dẫn tương đương nhưng có thể khác về giới hạn tạp chất — lựa chọn dựa trên chứng nhận độ dẫn, các trạng thái tôi luyện có sẵn và kiểm soát nhà cung cấp thay vì chỉ dựa vào tên mác.

So với các hợp kim làm cứng cơ như 3003 hoặc 5052, 1250 đánh đổi độ bền thấp hơn lấy độ dẫn và khả năng chống ăn mòn tổng thể tốt hơn; chọn 1250 khi độ dẫn hoặc tạo hình quan trọng hơn giới hạn chảy. So với các hợp kim tôi luyện như 6061 hoặc 6063, 1250 cung cấp độ dẫn và khả năng tạo hình tốt hơn nhưng độ bền tối đa thấp hơn; ưu tiên khi tính dẫn, bề mặt hoặc khả năng chống hóa chất quan trọng hơn độ bền cơ học.

Khi chọn 1250, cần cân nhắc nhu cầu về khả năng tạo hình ủ mềm và độ dẫn với các trạng thái và chiều dày tấm có sẵn, đồng thời kiểm tra các yêu cầu về mỏi, trượt hoặc nhiệt độ cao có nằm trong giới hạn của hợp kim hay không.

Tóm Tắt Cuối

Hợp kim 1250 vẫn duy trì vị thế quan trọng nhờ cung cấp sự kết hợp xuất sắc giữa độ dẫn điện và nhiệt cao, khả năng chống ăn mòn tốt và độ dẻo ưu việt trong vật liệu có khối lượng riêng thấp, dễ dàng hàn và gia công. Với các ứng dụng cần độ dẫn, chất lượng bề mặt và tính dẻo làm trọng tâm thiết kế, 1250 là giải pháp kỹ thuật hiệu quả về chi phí và đáng tin cậy.