Nhôm EN AW-1200: Thành phần, Tính chất, Hướng dẫn xử lý nhiệt & Ứng dụng

Tổng quan toàn diện

EN AW-1200 là một phần của dòng hợp kim nhôm rèn 1xxx, đại diện cho nhôm thương mại gần như tinh khiết với hàm lượng nhôm tối thiểu thường khoảng 99,0%. Dòng 1xxx đặc trưng bởi hàm lượng hợp kim rất thấp và được phân loại là không thể xử lý nhiệt; độ bền cơ học đạt được chủ yếu thông qua hiện tượng làm cứng biến dạng (làm cứng bằng biến dạng) thay vì làm cứng kết tủa.

Những nguyên tố hợp kim chính và tạp chất trong EN AW-1200 bao gồm sắt và silic là các tạp chất chính, với mức độ rất nhỏ của đồng, mangan, magie, kẽm, crom và titan. Các nguyên tố vi lượng này ảnh hưởng đến tính dễ tạo hình, độ dẫn điện và cấu trúc hạt nhưng không tạo ra các pha làm cứng đáng kể như các hệ hợp kim.

Đặc điểm nổi bật của EN AW-1200 là độ dẫn điện và dẫn nhiệt tuyệt vời, khả năng chống ăn mòn rất tốt trong nhiều môi trường, độ dẻo và khả năng tạo hình vượt trội ở trạng thái ủ mềm, cùng khả năng hàn xuất sắc. Độ bền cơ học thấp so với các loại nhôm hợp kim, nhưng sự mềm mại và tính gia công cao làm cho hợp kim này phù hợp khi yêu cầu chính là tạo hình, dẫn điện hoặc liên kết.

Các ngành công nghiệp phổ biến sử dụng EN AW-1200 bao gồm điện và điện tử (bus bars, lá mỏng, đầu nối), thiết bị xử lý hóa chất, linh kiện kiến trúc, bao bì và màng nhôm, cũng như một số bộ phận vận tải nơi ưu tiên khả năng chống ăn mòn và tạo hình hơn là độ bền cao. Kỹ sư lựa chọn EN AW-1200 khi ưu tiên dẫn điện cao, khả năng tạo hình vượt trội, chi phí thấp và gia công đơn giản hơn là đạt đỉnh độ bền cơ học.

Biến dạng (Temper)

Temper	Mức độ bền	Độ giãn dài	Khả năng tạo hình	Khả năng hàn	Ghi chú
O	Thấp	Cao	Xuất sắc	Xuất sắc	Hoàn toàn ủ mềm, đạt độ dẻo và dẫn điện tối đa
H12	Thấp–Trung bình	Trung bình	Rất tốt	Xuất sắc	Làm cứng một phần bằng biến dạng, giữ được khả năng tạo hình tốt
H14	Trung bình	Trung bình	Tốt	Xuất sắc	Temper bán cứng thương mại phổ biến cho độ bền vừa phải
H16	Trung bình–Cao	Thấp hơn	Khá	Xuất sắc	Temper cho độ bền cao hơn với độ dẻo giảm
H18	Cao	Thấp	Hạn chế	Xuất sắc	Làm cứng biến dạng nặng, giới hạn khả năng tạo hình
H22	Thấp–Trung bình	Trung bình	Rất tốt	Xuất sắc	Ổn định bằng xử lý nhiệt sau làm lạnh
H24	Trung bình	Trung bình	Tốt	Xuất sắc	Làm cứng biến dạng và ủ một phần để ổn định tính chất
H26	Trung bình–Cao	Thấp hơn	Khá	Xuất sắc	Tăng độ bền cao hơn qua làm lạnh nhiều hơn
H111	Thấp–Trung bình	Tốt	Rất tốt	Xuất sắc	Làm lạnh nhẹ với các tính chất được kiểm soát

Temper của EN AW-1200 điều chỉnh độ bền chủ yếu thông qua mức độ làm lạnh áp dụng trong quá trình gia công. Vật liệu đã ủ mềm (O) cung cấp độ dẻo tốt nhất và độ dẫn điện cao nhất, trong khi các temper dòng H đánh đổi độ dẻo và tính tạo hình để tăng cường độ bền kéo và độ bền chảy thông qua làm cứng biến dạng.

Khả năng hàn giữ ở mức xuất sắc trên các temper do hợp kim về cơ bản là nhôm tinh khiết, nhưng phải lưu ý khả năng hồi phục biến dạng lạnh và sự làm mềm cục bộ quanh vùng ảnh hưởng nhiệt khi hàn khi lựa chọn temper cho các chi tiết uốn tạo hình hoặc chịu tải.

Thành phần hóa học

Nguyên tố	Phạm vi %	Ghi chú
Al	Cân bằng (~99,0)	Nguyên tố chính; phần còn lại sau tạp chất.
Si	≤ 0,30 (thông thường 0,03–0,15)	Tạp chất còn lại trong quá trình sản xuất; có thể cải thiện nhẹ tính lưu động.
Fe	≤ 0,60 (thông thường 0,20–0,50)	Nguyên tố tạp lớn nhất; ảnh hưởng vừa phải đến cấu trúc hạt và độ bền.
Mn	≤ 0,05	Rất thấp; hiệu ứng làm cứng không đáng kể ở mức này.
Mg	≤ 0,03	Tối thiểu, không tạo hiện tượng làm cứng kết tủa trong hợp kim này.
Cu	≤ 0,05	Mức thấp; có thể giảm nhẹ khả năng chống ăn mòn nếu có mặt.
Zn	≤ 0,05	Chỉ vết; không có tác dụng làm cứng đáng kể.
Cr	≤ 0,05	Vết, có thể ảnh hưởng đến độ ổn định hạt trong gia công.
Ti	≤ 0,03	Thường dùng làm tinh chỉnh hạt; có mặt với hàm lượng dấu vết.
Khác	≤ 0,15 tổng	Bao gồm các tạp khác như Ni, V, Sn, v.v.

Hiệu năng của EN AW-1200 chủ yếu phụ thuộc vào hàm lượng nhôm rất cao; các nguyên tố tạp này được kiểm soát ở mức tối đa thấp để đảm bảo tính dẫn điện và dẫn nhiệt vẫn cao, đồng thời giữ được độ dẻo. Các phụ gia hoặc tạp chất vết ảnh hưởng đến quá trình tái kết tinh, kích cỡ hạt và bề mặt khi cán và tạo hình, nhưng không tạo ra hiện tượng làm cứng kết tủa như ở các hợp kim dòng 2xxx–7xxx.

Đặc tính cơ học

EN AW-1200 thể hiện tính chất kéo đặc trưng của nhôm thương mại gần tinh khiết: độ bền kéo tương đối thấp với độ giãn dài lớn khi ở trạng thái ủ mềm và tăng cường độ bền dự đoán được khi làm lạnh. Độ bền chảy thấp ở trạng thái O nhưng tăng đáng kể và có thể kiểm soát khi chuyển sang temper H, cho phép thiết kế điều chỉnh tính chất thông qua biến dạng lạnh. Độ giãn dài cao ở temper O (thường vượt 20–30% tùy độ dày) và giảm khi mức độ làm cứng biến dạng tăng lên.

Độ cứng của EN AW-1200 thấp so với các dòng hợp kim; giá trị độ cứng Brinell điển hình nằm trong khoảng 20 HB thấp ở trạng thái ủ mềm và tăng nhẹ khi ở các temper H. Hiệu suất chịu mỏi chấp nhận được cho nhiều ứng dụng chu kỳ nhưng kém hơn so với nhôm làm cứng lạnh hoặc hợp kim; độ bền mỏi cải thiện với làm lạnh nhưng bị giới hạn do không có làm cứng kết tủa. Độ dày và gauge ảnh hưởng đến các kết quả đo cơ học: các gauge mỏng thường cho độ bền biểu kiến cao hơn do ảnh hưởng làm cứng mặt và biến dạng lạnh trong gia công.

Tính chất	Trạng thái O/Ủ mềm	Temper chính (ví dụ H14)	Ghi chú
Độ bền kéo	~60–110 MPa	~110–160 MPa	Giá trị thay đổi tùy độ dày và temper chính xác; các temper H tăng gần gấp đôi độ bền so với O.
Độ bền chảy	~25–60 MPa	~70–120 MPa	Độ bền chảy tăng theo làm lạnh; giá trị rất thấp ở trạng thái O.
Độ giãn dài	~25–40%	~8–20%	Độ dẻo cao ở trạng thái O; giảm dần theo làm cứng biến dạng.
Độ cứng	~15–30 HB	~30–45 HB	Độ cứng tổng thể thấp; tăng theo mức độ làm lạnh.

Đặc tính vật lý

Tính chất	Giá trị	Ghi chú
Mật độ	2,71 g/cm³	Tiêu chuẩn cho nhôm; hữu ích trong tính toán khối lượng và độ cứng.
Nhiệt độ nóng chảy	~650–660 °C	Quanh điểm nóng chảy pha đơn, gần với nhôm tinh khiết.
Độ dẫn nhiệt	~220–240 W/m·K (ở 20 °C)	Rất cao, gần nhôm tinh khiết; xuất sắc cho các ứng dụng tản nhiệt.
Độ dẫn điện	~55–63 % IACS	Độ dẫn điện cao, phù hợp cho dây dẫn và bus bars.
Nhiệt dung riêng	~0,90 kJ/kg·K (0,214 kcal/kg·°C)	Khả năng hấp thụ nhiệt tốt, có ích trong thiết kế nhiệt.
Hệ số giãn nở nhiệt	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Giãn nở nhiệt đặc trưng của nhôm; phải tính đến trong lắp ráp.

Đặc tính vật lý của EN AW-1200 phản ánh thành phần gần như tinh khiết và làm cho hợp kim hấp dẫn trong quản lý nhiệt và các ứng dụng điện. Thiết kế tận dụng tính dẫn điện hoặc kết cấu nhẹ sẽ có lợi từ sự kết hợp mật độ thấp, độ dẫn nhiệt/điện cao và hệ số giãn nở nhiệt dễ kiểm soát của hợp kim này.

Do điểm nóng chảy và hành vi oxy hóa của hợp kim gần tương tự nhôm tinh khiết, các quy trình gia công như hàn, hàn thiếc, hoặc hàn hơi theo thực hành đã được thiết lập cho nhôm tinh khiết; việc lựa chọn flux và chuẩn bị bề mặt chính xác là điều cần thiết để có mối nối tối ưu.

Dạng Sản Phẩm

Dạng	Độ dày/Kích thước điển hình	Đặc tính cơ lý	Điều kiện nhiệt luyện phổ biến	Ghi chú
Tấm	0.15 mm – 6 mm	Độ bền thay đổi theo nhiệt luyện và tỷ lệ biến dạng nguội	O, H12, H14, H24	Thông dụng cho ốp mặt, lá mỏng và tấm kiến trúc
Đĩa (Plate)	>6 mm – trên 30 mm	Gia tăng độ bền do biến dạng nguội thấp hơn ở tấm dày	O, H22	Mặt cắt dày giữ độ bền thấp trừ khi được cán nhiều lần
Đùn (Extrusion)	Hồ sơ đến mặt cắt lớn	Độ bền phụ thuộc vào gia công nguội tiếp theo	O, H111, H14	Đùn dùng cho khung, thanh dẫn điện, và kết cấu kiến trúc
Ống	Ống thành mỏng và thành dày	Cơ tính điển hình tương đương tấm cùng điều kiện nhiệt luyện	O, H16, H18	Được tạo bằng cán và hàn hoặc sản xuất liền mạch
Thanh/Que (Bar/Rod)	Nhiều đường kính khác nhau	Độ bền chịu ảnh hưởng bởi kéo/gia công nguội	O, H12, H14	Dùng làm thanh dẫn điện, chi tiết chế tạo và bulông đai ốc

Tấm và sản phẩm mỏng là dạng phổ biến nhất của EN AW-1200 nhờ khả năng tạo hình và dẫn điện cao. Đĩa và tiết diện kết cấu được dùng khi cần khả năng chống ăn mòn hoặc dễ dàng hàn, trong khi yêu cầu độ bền vừa phải. Đùn và thanh kéo có thể cung cấp ở các loại nhiệt luyện giữ nguyên khả năng tạo hình hoặc tạo độ bền tăng cứng cơ học hữu ích cho các chi tiết lắp ráp.

Khác biệt trong quá trình gia công (giảm cán, ủ, làm nguội kiểm soát) ảnh hưởng mạnh mẽ đến bề mặt hoàn thiện, cấu trúc hạt và tính chất theo hướng. Việc chỉ định rõ nhiệt luyện, độ dày và quy trình tạo hình dự kiến từ đầu giúp nhà máy cung cấp sản phẩm đáp ứng yêu cầu tạo hình và ghép nối với ít phải gia công lại sau đó.

Mác Tương Đương

Tiêu chuẩn	Mác	Khu vực	Ghi chú
AA	1200	Quốc tế / Mỹ	Nhôm tinh khiết thương mại hầu như nguyên chất 1200; tương đương EN AW-1200.
EN AW	1200	Châu Âu	Định danh tiêu chuẩn EN cho hợp kim rèn tương tự.
JIS	A1200 / A1050 tương đương	Nhật Bản	JIS có các mác nhôm tinh khiết tương tự; cần xác nhận chính xác thành phần và ký hiệu.
GB/T	1A00 (ví dụ: sê-ri 1200)	Trung Quốc	Tiêu chuẩn Trung Quốc phân loại nhôm tinh khiết thương mại tương tự; kiểm tra thông số cụ thể.

Các ký hiệu tương đương đều phản ánh cùng loại vật liệu cơ bản—nhôm tinh khiết thương mại với giới hạn tạp chất tương tự—nhưng tiêu chuẩn các vùng có thể khác về mức giới hạn tạp chất tối đa, yêu cầu chứng nhận và nhiệt luyện có sẵn. Kỹ sư cần kiểm tra số hiệu tấm/đĩa tiêu chuẩn và chứng chỉ hóa học cơ học từ nhà cung cấp khi thay thế mác qua vùng lãnh thổ.

Khả Năng Chống Ăn Mòn

EN AW-1200 có khả năng chống ăn mòn khí quyển xuất sắc nhờ lớp oxit nhôm ổn định và bảo vệ bề mặt. Trong hầu hết môi trường nông thôn và đô thị, hợp kim hoạt động rất tốt, chống ăn mòn đồng đều và nhiều chất ô nhiễm phổ biến.

Trong môi trường biển và giàu chloride, các hợp kim 1xxx thể hiện khả năng chống ăn mòn tổng thể tốt nhưng dễ bị ăn mòn điểm trong điều kiện chloride cô đặc, đứng yên. Việc không chứa đồng và các nguyên tố hợp kim hoạt động giúp giảm nguy cơ ăn mòn cục bộ so với một số hợp kim dòng 2xxx hoặc 7xxx.

Ứng suất ăn mòn nứt (SCC) hiếm gặp trong nhôm tinh khiết thương mại như EN AW-1200 vì không có pha kết tủa thúc đẩy SCC; tuy nhiên, nhà thiết kế nên tránh ứng suất kéo dư và tiếp xúc điện hóa với kim loại quý hơn mà không cách điện. Tương tác điện hóa với thép không gỉ, đồng hoặc titan sẽ khiến EN AW-1200 ở phía anot và làm tăng tốc độ ăn mòn nếu không được cách điện.

So với các họ hợp kim khác: hợp kim 1xxx có khả năng chống ăn mòn thuần kim loại và dẫn điện vượt trội, dòng 3xxx/5xxx cung cấp độ bền tương đương hoặc cao hơn với khả năng chống ăn mòn tốt, còn hợp kim 6xxx/7xxx có độ bền cao hơn nhưng thường đi kèm với nguy cơ tăng ăn mòn cục bộ nhất định.

Tính Chất Gia Công

Khả năng hàn

EN AW-1200 dễ dàng hàn bằng các phương pháp fusion phổ biến như TIG và MIG/MAG, cũng hỗ trợ hàn tiếp xúc và hàn điểm. Do gần như nguyên chất, hiện tượng nứt nóng gần như không xảy ra, nhưng vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) có thể bị giảm cứng cơ học và cần xử lý cơ hoặc nhiệt sau hàn để đảm bảo ổn định kích thước. Vật liệu đắp có hàm lượng hợp kim cao hơn (vd 4043, 5356) thường dùng để nâng cao cơ tính mối hàn đồng thời giữ tính dẫn điện và chống ăn mòn chấp nhận được.

Khả năng gia công cơ khí

Khả năng gia công của EN AW-1200 ở mức trung bình đến tốt nhưng thấp hơn một số hợp kim nhôm dễ cắt do tính dẻo dai và tố chất bám dính khi ở trạng thái ủ mềm. Dao cắt nên có góc nghiêng dương, mũi cacbua sắc và bộ phận phá mảnh phù hợp để kiểm soát phoi dài và dính. Tốc độ cắt cao kết hợp chiều sâu cắt nhỏ và làm mát bằng khí hoặc dung dịch phù hợp cải thiện chất lượng bề mặt và tuổi thọ dụng cụ.

Khả năng tạo hình

Khả năng tạo hình là điểm mạnh chính của EN AW-1200; trạng thái O cho phép bán kính uốn nhỏ, kéo sâu, quay tròn và uốn cong phức tạp với độ hồi mềm thấp. Bán kính uốn tối thiểu phụ thuộc vào nhiệt luyện và độ dày nhưng thường khoảng 1–2× độ dày cho trạng thái O; các trạng thái H yêu cầu bán kính lớn hơn và cần tính toán bù độ hồi mềm kỹ hơn. Quy trình tạo hình nhiều lần xen kẽ ủ trung gian là thực hành chuẩn xác khi tạo hình chi tiết hình học phức tạp.

Hành Vi Xử Lý Nhiệt

EN AW-1200 không thuộc nhóm hợp kim có thể xử lý nhiệt; nó không phản ứng với xử lý dung dịch và lão hóa như các dòng hợp kim 2xxx–7xxx. Sự tăng cường độ bền đạt được thông qua gia công cơ học (cán nguội, kéo hoặc uốn) kết hợp các quá trình ổn định tự nhiên về sau.

Ủ mềm (ủ đầy đủ sang trạng thái O) được thực hiện bằng cách gia nhiệt trong khoảng 300–400 °C trong thời gian kiểm soát rồi làm nguội từ từ hoặc trong lò, giúp phục hồi tính dẻo dai và dẫn điện bằng tái kết tinh. Chuyển đổi nhiệt luyện dòng H được thực hiện qua sự phối hợp biến dạng lạnh và nhiệt ổn định thấp tùy chọn để thiết lập cơ tính và kiểm soát ứng suất dư.

Hiệu Suất Ở Nhiệt Độ Cao

EN AW-1200 mất dần độ bền khi tăng nhiệt độ hoạt động do cường hóa hòa tan rất thấp và không có cơ chế tăng cứng do lão hóa. Với ứng dụng kết cấu liên tục, nhà thiết kế thường giới hạn nhiệt độ vận hành dưới khoảng 100–150 °C để tránh giảm đáng kể giới hạn chảy và độ cứng. Việc chịu nhiệt độ cao ngắn hạn được chấp nhận nhưng dẫn đến làm mềm và có thể gây tăng trưởng hạt.

Quá trình oxy hóa nhôm ở nhiệt độ làm việc tạo lớp màng oxit mỏng bảo vệ giảm oxy hóa tiếp theo, nhưng nguy cơ nổi vảy do oxy hóa nhiệt không đáng lo ngại trong phạm vi nhiệt độ vận hành điển hình của hợp kim này. Ở vùng ảnh hưởng nhiệt mối hàn, có thể xuất hiện làm mềm cục bộ và nhiệt độ cao kéo dài cũng có thể gia tăng biến dạng creep ở các tiết diện mỏng khi chịu tải liên tục.

Ứng Dụng

Ngành	Ví dụ Chi Tiết	Lý Do Sử Dụng EN AW-1200
Ô tô	Lớp lót, chắn nhiệt, trang trí	Khả năng tạo hình và chống ăn mòn xuất sắc cho các chi tiết không chịu tải kết cấu
Hàng hải	Ống dẫn, ốp mặt, thiết bị phụ không chịu lực	Khả năng chống ăn mòn và dễ gia công trong môi trường chứa muối
Hàng không vũ trụ	Chi tiết phụ không quan trọng, tạo dáng khí động	Độ bền trên trọng lượng tốt cho các chi tiết chịu tải nhẹ và khả năng tạo hình cao
Điện tử	Thanh dẫn điện, tản nhiệt, chắn sóng EMI	Dẫn điện và dẫn nhiệt cao hỗ trợ thiết kế nhiệt và điện hiệu quả
Đóng gói & Thực phẩm	Giấy bạc, lon, hộp đựng	Độ tinh khiết cao, khả năng chống ăn mòn và tính trơ tiếp xúc thực phẩm

EN AW-1200 được lựa chọn khi yêu cầu ưu tiên dẫn điện hoặc dẫn nhiệt, khả năng chống ăn mòn, và dễ tạo hình hơn là độ bền kết cấu cao. Tổ hợp tính chất này hỗ trợ đa dạng các chi tiết bán kết cấu và phi kết cấu trong nhiều ngành khác nhau.

Gợi Ý Lựa Chọn

EN AW-1200 là lựa chọn hàng đầu khi ưu tiên cao về dẫn điện, khả năng tạo hình tối đa, mật độ thấp và khả năng chống ăn mòn vượt trội trong khi không yêu cầu độ bền kéo cao. Chỉ định trạng thái O khi cần kéo sâu hoặc tạo hình phức tạp; chọn các trạng thái H khi cần tăng cường độ bền và ổn định kích thước ở mức vừa phải.

So với nhôm tinh khiết thương mại như 1100, EN AW-1200 có độ dẫn điện và tính tạo hình tương tự nhưng có thể có giới hạn tạp chất hơi khác nhau; các kỹ sư thiết kế đánh đổi sự khác biệt tối thiểu về dẫn điện để có nhà cung cấp cụ thể. So với các hợp kim làm cứng bề mặt phổ biến như 3003 hoặc 5052, EN AW-1200 có độ bền thấp hơn nhưng thường có độ dẫn điện tốt hơn và khả năng chống ăn mòn tương đương, do đó được ưu tiên khi yêu cầu dẫn điện là yếu tố quan trọng. So với các hợp kim có thể xử lý nhiệt như 6061 hoặc 6063, EN AW-1200 cung cấp độ dẻo và độ dẫn điện vượt trội nhưng độ bền cực đại thấp hơn nhiều; lựa chọn EN AW-1200 khi ưu tiên tạo hình, dễ kết nối hoặc dẫn điện hơn là hiệu suất cơ học cao.

Tóm tắt cuối

EN AW-1200 vẫn giữ vị trí quan trọng vì kết hợp những điểm mạnh truyền thống của nhôm tinh khiết thương mại—độ dẫn điện và dẫn nhiệt cao, khả năng tạo hình xuất sắc, cùng khả năng chống ăn mòn bền vững—cùng với khả năng gia công đơn giản và nguồn cung phổ biến. Đối với các ứng dụng ưu tiên dẫn điện, tạo hình hoặc chống ăn mòn hơn là độ bền cao, EN AW-1200 mang lại hiệu suất ổn định và phương án sản xuất kinh tế.