Nhôm EN AW-1350: Thành phần, Tính chất, Hướng dẫn Độ cứng & Ứng dụng

Tổng quan toàn diện

EN AW-1350 là hợp kim nhôm thuộc dòng 1xxx và được phân loại vào nhóm nhôm thương mại tinh khiết. Nhôm này đặc trưng bởi hàm lượng nhôm rất cao (thường ≥99.5%) với chỉ một lượng rất nhỏ các tạp chất phổ biến như silic, sắt và đồng.

Hợp kim này phát triển tính chất chủ yếu dựa vào sự hòa tan rắn và làm cứng biến dạng thay vì xử lý nhiệt kết tủa; nó không thể xử lý nhiệt để tăng cường mà chủ yếu được tăng cứng bằng cách làm lạnh biến dạng (cold work). Các đặc điểm chính gồm độ dẫn điện và dẫn nhiệt xuất sắc, khả năng chống ăn mòn vượt trội trong nhiều môi trường, tính tạo hình vượt trội, và khả năng hàn tốt mặc dù cơ tính tương đối thấp.

Các ngành công nghiệp điển hình sử dụng EN AW-1350 bao gồm phân phối điện (thanh cái, dây dẫn), thiết bị hóa chất và chế biến thực phẩm, kiến trúc, và phần cứng trao đổi nhiệt. Kỹ sư chọn EN AW-1350 khi đòi hỏi độ dẫn điện tối đa, chất lượng bề mặt và dễ dàng tạo hình được ưu tiên hơn sức bền cấu trúc tối đa, hoặc khi cần độ tinh khiết rất cao để đảm bảo tương thích điện hóa hoặc hóa học.

Hợp kim này được lựa chọn thay vì các hợp kim khác khi sự kết hợp giữa độ dẫn điện, khả năng chống ăn mòn và độ dẻo dai vượt trội so với các hợp kim tập trung vào độ bền cao hơn; nó thường được ưu tiên hơn các hợp kim dòng 6xxx hoặc 5xxx khi hiệu suất điện và tính tạo hình là các yếu tố thiết kế chính.

Biến thể nhiệt luyện

Nhiệt luyện	Cấp độ độ bền	Độ giãn dài	Tính tạo hình	Khả năng hàn	Ghi chú
O	Thấp	Cao	Xuất sắc	Xuất sắc	Hoàn toàn ủ mềm, dẻo tối đa và độ dẫn điện cao nhất
H12	Thấp – Trung bình	Trung bình	Rất tốt	Xuất sắc	Làm cứng biến dạng nhẹ cho ứng dụng kết cấu nhẹ
H14	Trung bình	Trung bình	Tốt	Xuất sắc	Nhiệt luyện thương mại phổ biến, cân bằng giữa độ bền và tính tạo hình
H16	Trung bình – Cao	Thấp hơn	Khá	Xuất sắc	Làm cứng biến dạng cao hơn cho tấm dùng trong các chi tiết tạo hình
H18	Cao	Thấp	Giới hạn	Xuất sắc	Làm cứng biến dạng mạnh, tính tạo hình hạn chế
H19	Rất cao	Rất thấp	Kém	Xuất sắc	Gần mức cứng biến dạng tối đa dành cho các biên dạng theo yêu cầu nhà cung cấp

Việc lựa chọn nhiệt luyện kiểm soát hiệu suất cơ học và điện thông qua lượng làm lạnh biến dạng được áp dụng. Trạng thái ủ mềm (O) được dùng khi độ phức tạp tạo hình hoặc độ dẫn điện là yếu tố quan trọng; trong khi các nhiệt luyện dòng H được sử dụng khi cần tăng dần độ bền với đánh đổi một phần độ dẻo và độ dẫn điện.

Thành phần hóa học

Nguyên tố	Khoảng %	Ghi chú
Al	Cân bằng (thường ≥99.5)	Thành phần chính; quyết định độ dẫn điện và khả năng chống ăn mòn
Si	≤0.15–0.25	Tạp chất rất nhỏ; làm giảm nhẹ độ dẫn điện khi có mặt
Fe	≤0.30–0.40	Tạp chất phổ biến; có thể tạo hợp kim bền ảnh hưởng độ bền và bề mặt
Mn	≤0.05–0.10	Rất thấp trong hợp kim này; không phải là nguyên tố làm cứng
Mg	≤0.05–0.10	Thường rất thấp; gần như không có khả năng làm cứng theo thời gian
Cu	≤0.05–0.10	Giữ rất thấp để bảo toàn độ dẫn điện và chống ăn mòn
Zn	≤0.05–0.10	Lượng vết; ảnh hưởng hạn chế ở mức thấp
Cr	≤0.05	Lượng vết; điều chỉnh nhỏ cấu trúc vi mô
Ti	≤0.03	Thường có với lượng vi hợp kim để tinh luyện hạt
Khác	Mỗi nguyên tố ≤0.05; tổng ≤0.15–0.20	Phần dư và vi hợp kim chủ đích được kiểm soát rất chặt

EN AW-1350 về cơ bản là nhôm tinh khiết cao với mức tạp chất được kiểm soát nghiêm ngặt. Hàm lượng nhôm rất cao đảm bảo độ dẫn điện và nhiệt cao, còn các nguyên tố dư chủ yếu ảnh hưởng đặc tính bề mặt, quá trình tái kết tinh, và khả năng hình thành các hạt hợp kim bền ảnh hưởng tới tạo hình và chất lượng bề mặt.

Đặc tính cơ học

Trong trạng thái ủ mềm O, EN AW-1350 có giới hạn bền và giới hạn chảy thấp với độ dẻo rất cao; độ bền kéo điển hình thấp so với các thép kết cấu, và độ giãn dài thường đủ cao cho các quá trình dập sâu và tạo hình phức tạp. Làm cứng biến dạng (nhiệt luyện dòng H) làm tăng giới hạn chảy và bền kéo đồng thời giảm độ giãn dài theo tỷ lệ có thể dự đoán được; mức độ làm lạnh biến dạng quyết định mức tăng của đặc tính cơ học.

Độ cứng ở trạng thái ủ mềm thấp và tăng khi nhiệt luyện H; vật liệu mềm hơn so với các hợp kim 5xxx và 6xxx nhưng vẫn duy trì độ dai va đập tốt. Khả năng chịu mỏi ở mức trung bình, phụ thuộc vào điều kiện bề mặt và ứng suất sinh ra do tạo hình; bề mặt nhẵn và tránh các rãnh sắc là quan trọng để bảo vệ tuổi thọ mỏi.

Độ dày và kích thước tấm ảnh hưởng lớn tới hiệu suất cơ học — các tấm mỏng dễ dàng cán nguội để đạt nhiệt luyện H cao hơn trong khi các tấm dày có hiệu quả làm cứng biến dạng thấp hơn và kích thước hạt lớn hơn sau xử lý.

Đặc tính	O/Ủ mềm	Nhiệt luyện chính (ví dụ H14)	Ghi chú
Giới hạn bền kéo	Thường thấp (khoảng ~50–90 MPa)	Trung bình (khoảng ~100–150 MPa)	Giá trị thay đổi tùy độ dày và mức làm lạnh biến dạng
Giới hạn chảy	Rất thấp (thường ≤30–40 MPa)	Trung bình (khoảng 60–110 MPa)	Giới hạn chảy tăng đáng kể theo nhiệt luyện H
Độ giãn dài	Cao (≥30–40% điển hình)	Trung bình (10–25%)	Làm lạnh biến dạng làm giảm độ giãn dài dần dần
Độ cứng	Thấp (mềm)	Tăng	Độ cứng tăng theo làm cứng biến dạng; giá trị HB/HRB phụ thuộc nhiệt luyện cụ thể

Đặc tính vật lý

Đặc tính	Giá trị	Ghi chú
Mật độ	~2.70–2.71 g/cm³	Đặc trưng cho hợp kim nhôm gần tinh khiết
Khoảng nhiệt chảy	~660 °C (điểm rắn/chảy gần nhôm tinh khiết)	Khoảng nhiệt chảy hẹp do hàm lượng Al cao
Độ dẫn nhiệt	~210–235 W/m·K	Rất cao; một ưu điểm của dòng 1xxx
Độ dẫn điện	~55–63 % IACS (tùy nhiệt luyện)	Độ dẫn điện cao ở trạng thái O; giảm nhẹ do làm lạnh biến dạng
Nhiệt dung riêng	~900 J/kg·K (0.9 J/g·K)	Giá trị điển hình gần nhiệt độ phòng
Hệ số giãn nở nhiệt	~23–24 µm/m·K (23–24 ×10⁻⁶/K)	Phù hợp với đặc tính giãn nở nhiệt của nhôm thông thường

Các hằng số vật lý phản ánh cấu trúc ma trận nhôm gần tinh khiết và ảnh hưởng nhiều đến lựa chọn ứng dụng: độ dẫn nhiệt và điện nằm trong số các giá trị tốt nhất của các hợp kim nhôm. Điểm nóng chảy tương đối hẹp và độ dẫn nhiệt cao cũng tác động đến các quyết định về hàn và xử lý nhiệt.

Dạng sản phẩm

Dạng	Độ dày/Kích thước điển hình	Hành vi độ bền	Nhiệt luyện phổ biến	Ghi chú
Tấm (Sheet)	0.1–6.0 mm	Tấm mỏng có thể làm cứng biến dạng lên các nhiệt luyện H	O, H12, H14, H16, H18	Phổ biến; dùng cho tạo hình và dải dẫn điện
Thép tấm dày (Plate)	>6 mm	Khả năng làm cứng biến dạng hạn chế ở tấm dày; thường mềm hơn	O, H112	Dùng cho chi tiết dày không kết cấu và bồn chứa
Đùn (Extrusion)	Các mặt cắt khác nhau	Độ bền phụ thuộc vào làm lạnh biến dạng sau đùn	O, H12, H14	Phù hợp cho các biên dạng cần độ dẫn và bề mặt tốt
Ống (Tube)	Đường kính ngoài từ nhỏ đến lớn	Hành vi tương tự tấm/tấm dày; giới hạn tạo hình phụ thuộc độ dày thành ống	O, H12, H14	Dùng cho bộ trao đổi nhiệt và các tiết diện kiến trúc
Thanh/Trục (Bar/Rod)	Đường kính lên đến nhiều chục mm	Có thể cung cấp dạng kéo để tăng cường độ bền	O, H12, H14	Dùng khi yêu cầu gia công cơ khí và độ dẫn điện

Hình dạng và độ dày quyết định nhiệt luyện và hiệu suất có thể đạt được. Tấm và đùn cho phép làm cứng biến dạng hiệu quả và dung sai kích thước chặt chẽ, trong khi tấm dày và các phần nặng thường được cung cấp ở trạng thái ủ mềm hoặc làm cứng nhẹ do giới hạn của quá trình làm lạnh biến dạng trên vật liệu dày.

Các Mác Tương Đương

Tiêu chuẩn	Mác	Khu vực	Ghi chú
AA / ASTM	1350	Hoa Kỳ	Tên hợp kim phổ biến ở Mỹ tương ứng với EN AW-1350
EN AW	1350	Châu Âu	Tên tiêu chuẩn châu Âu; hóa học tương đương AA1350
JIS	A1050 / A1050P	Nhật Bản	Các mác nhôm thương mại độ tinh khiết cao thường dùng ở Nhật Bản
GB/T	1350	Trung Quốc	Tiêu chuẩn Trung Quốc với thành phần hóa học tương đương chung

Bảng mác tương đương thể hiện quy ước đặt tên theo khu vực hơn là sự tương đương chính xác về hiệu năng; có thể có sự khác biệt nhỏ về giới hạn tạp chất, định nghĩa trạng thái nhiệt hay kiểm tra tại nhà máy giữa các tiêu chuẩn. Kỹ sư nên tham khảo bảng hóa học và cơ tính cụ thể để đối chiếu phù hợp trong các ứng dụng quan trọng.

Khả Năng Chống Ăn Mòn

EN AW-1350 có khả năng chống ăn mòn khí quyển rất tốt nhờ hàm lượng nhôm cao tạo màng bảo vệ ổn định Al2O3 trên bề mặt. Trong môi trường công nghiệp và nông thôn, hiệu suất của hợp kim này xuất sắc, có khả năng chống oxy hóa và hầu hết các hóa chất nhẹ khi không tiếp xúc với các hợp chất clorua mạnh hoặc axit ăn mòn.

Trong môi trường biển hoặc chứa clorua, hợp kim hoạt động khá tốt nhưng dễ bị ăn mòn điểm và khe hở hơn so với các hợp kim Al-Mg hoặc Al-Mn chuyên dùng cho môi trường biển; bề mặt và lớp phủ thường được sử dụng để cải thiện độ bền lâu dài. Rạn nứt ăn mòn ứng suất hiếm gặp ở lớp hợp kim này do độ bền thấp và không có quá trình làm cứng kết tủa, nhưng ứng suất còn lại và môi trường ăn mòn mạnh vẫn có thể gây ăn mòn cục bộ.

Cần lưu ý tương tác điện hóa khi ghép EN AW-1350 với thép không gỉ hoặc hợp kim đồng; tính nhôm có tính ôxi hóa cao có thể tạo điện cực anodic trong một số cặp đôi và cần dùng biện pháp bảo vệ hy sinh hoặc cách ly. So với các hợp kim nhóm 5xxx hoặc 6xxx, 1350 thường có khả năng chống ăn mòn tương đương hoặc cao hơn do ít thành phần hợp kim tạo các vị trí intermetallic hoạt động.

Tính Chất Gia Công

Khả năng hàn

Hàn EN AW-1350 khá đơn giản với các phương pháp nhiệt chảy như TIG và MIG nhờ hàm lượng hợp kim thấp và độ tinh khiết cao. Vật liệu bổ sung khuyến cáo là các loại nhôm có thành phần tương đương (ví dụ loại Al99.5) hoặc hợp kim Al-Si (ví dụ ER4043) khi cần cải thiện khả năng chảy và giảm nguy cơ nứt; lựa chọn vật liệu hàn cần cân nhắc độ dẫn điện và khả năng chống ăn mòn sau hàn. Nguy cơ nứt nóng thấp hơn các vật liệu hợp kim cao hơn, nhưng nhiệt hàn có thể làm thay đổi cục bộ tính cơ học do tái kết tinh và giảm độ bền gia công lạnh trong vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ).

Khả năng gia công cơ khí

Gia công tương tự các hợp kim nhôm mềm, dẻo: dễ gia công với lực cắt thấp và bề mặt phẩm chất tốt. Dụng cụ bằng carbide hoặc thép gió có góc nghiêng dương được ưu tiên để tránh gờ dính bavia; tốc độ cắt và ăn dao phải tối ưu theo trạng thái nhiệt và kích thước tiết diện để tránh bám dính. Mảnh phoi thường là dạng liên tục, cần chú ý thoát phoi tốt; sử dụng dầu bôi trơn hoặc khí nén giúp cải thiện bề mặt và tuổi thọ dụng cụ.

Khả năng tạo hình

Khả năng tạo hình là điểm mạnh nổi bật của EN AW-1350, đặc biệt ở trạng thái ủ mềm O, khi việc dập sâu và uốn cong phức tạp là phổ biến. Bán kính uốn nhỏ nhất khá lớn ở trạng thái O và giảm dần khi tăng cứng H; thông thường bán kính uốn lớn hơn được dùng cho các trạng thái nhiệt H16–H18 để ngăn ngừa nứt. Hiện tượng đàn hồi bật lại (springback) ở mức vừa phải và dễ dự đoán; kỹ sư công nghệ nên hiệu chỉnh dụng cụ theo trạng thái nhiệt và độ dày để đạt độ chính xác kích thước.

Hành Vi Xử Lý Nhiệt

EN AW-1350 không thể xử lý nhiệt theo chu kỳ giải pháp - lão hóa để tăng cường cơ tính. Việc kiểm soát tính chất chủ yếu dựa trên cấp độ biến dạng lạnh và ủ mềm: quá trình ủ mềm toàn phần dùng để phục hồi độ dẻo và độ dẫn điện sau gia công. Chu kỳ ủ thường (tái kết tinh) được thực hiện ở nhiệt độ khoảng 300–415 °C (tùy theo độ dày tiết diện) với làm nguội có kiểm soát; quá trình này hòa tan cấu trúc phiến biến dạng và đưa vi cấu trúc trở về trạng thái mềm O.

Do không có cơ chế làm cứng kết tủa, việc lão hóa nhân tạo không tạo được sự tăng đột biến về tính chất như các hợp kim nhóm 2xxx/6xxx/7xxx. Thiết kế và gia công phải dựa trên các giới hạn tính chất đạt được thông qua biến dạng cơ học và ủ mềm.

Hiệu Suất Ở Nhiệt Độ Cao

EN AW-1350 duy trì các tính chất cơ học cần thiết ở nhiệt độ trung bình nhưng mất dần độ bền khi nhiệt độ vượt khoảng 100–150 °C. Khả năng chống creep giới hạn so với các hợp kim nhôm có pha hợp kim nhằm phục vụ nhiệt độ cao; các tải trọng dài hạn ở nhiệt độ cao cần có hệ số an toàn lớn hơn. Sự oxy hóa nhôm tạo lớp oxit alumina mỏng bảo vệ tốt chống ăn mòn ở nhiệt độ cao, mặc dù sự thay đổi lớp oxit và sự khuếch tán ở nhiệt độ rất cao làm thay đổi hình thái bề mặt và điện trở tiếp xúc nhiệt.

Các mối hàn chịu nhiệt độ cao có thể bị mềm cục bộ ở vùng ảnh hưởng nhiệt và giảm độ dẫn điện; nhà thiết kế cần cân nhắc giảm hệ số cơ tính và điện cho các chi tiết tiếp xúc với điều kiện nhiệt độ biến động.

Ứng Dụng

Ngành	Ví dụ Chi Tiết	Lý Do Sử Dụng EN AW-1350
Điện	Thanh cái (busbar), dây dẫn, dải nhôm	Độ dẫn điện cao và dễ tạo hình
Hàng hải / Hóa chất	Lót bồn chứa, ống dẫn, phụ kiện	Khả năng chống ăn mòn và độ tinh khiết phù hợp hóa chất
Kiến trúc	Ốp mặt dựng, tấm trang trí	Bề mặt đẹp, chống ăn mòn và dễ tạo hình
Truyền nhiệt	Họng tản nhiệt, lá tản nhiệt	Độ dẫn nhiệt cao và khả năng tạo hình tốt
Thực phẩm / Bao bì	Thiết bị chế biến, vật chứa	Độ tinh khiết, chống ăn mòn và bề mặt vệ sinh

EN AW-1350 thường được chọn cho các chi tiết ưu tiên tính dẫn điện, chất lượng bề mặt và khả năng tạo hình hơn là cường độ cơ học tối đa. Sự phổ biến trong thiết bị điện và truyền nhiệt phản ánh sự cân bằng tối ưu giữa đặc tính nhiệt/điện và khả năng gia công.

Gợi Ý Lựa Chọn

Chọn EN AW-1350 khi các yêu cầu về dẫn điện hoặc nhiệt, độ dễ uốn và khả năng chống ăn mòn quan trọng hơn độ bền kết cấu cao. Hàm lượng hợp kim thấp làm nó trở thành lựa chọn kinh tế cho dây dẫn, bộ trao đổi nhiệt và các bộ phận kiến trúc tạo hình.

So với nhôm thương mại tinh khiết như 1100, EN AW-1350 thường có độ tinh khiết tương đương hoặc cao hơn một chút với khả năng tạo hình và dẫn điện giống nhau nhưng có thể khác nhau về dung sai nhà máy và giới hạn tạp chất; ưu thế là chỉ giảm nhẹ độ dẫn đổi lại tăng độ bền nhờ gia công lạnh kiểm soát. So với các hợp kim làm cứng bằng biến dạng như 3003 hoặc 5052, 1350 có độ bền thấp hơn nhưng thường dẫn điện tốt hơn và có phần phù hợp hơn với một số môi trường hóa học. So với các hợp kim có thể xử lý nhiệt như 6061 hoặc 6063, EN AW-1350 phù hợp hơn khi ưu tiên dẫn điện và tạo hình so với bền cực đại và khi muốn gia công đơn giản (biến dạng lạnh/ủ mềm) thay vì chu trình xử lý nhiệt phức tạp.

Tóm Tắt

EN AW-1350 vẫn giữ vị trí quan trọng vì kết hợp hiếm có giữa độ dẫn rất cao, khả năng chống ăn mòn xuất sắc và độ dễ tạo hình tuyệt vời trong một vật liệu kinh tế và dễ gia công. Với thiết kế ưu tiên hiệu năng điện hoặc nhiệt và yêu cầu tạo hình phức tạp, đây luôn là lựa chọn hàng đầu trong nhiều ngành công nghiệp.