NHƯỢC ĐIỂM KIM LOẠI NẤU CHẢY

1.      Phôi tốt:

Muốn có được phôi tốt thì điều kiện tiên quyết để có được chất lượng hàng đầu trong việc nấu chảy và đúc phôi được tóm tắt trong các điểm sau đây:

-          Tính đồng nhất của vật liệu trong mỗi thành phần của phôi

-          Cấu trúc phân tử giữ nguyên và đều đặn

-          Màu đồng nhất

Nếu các điêu kiện này không được tuân thủ nghiêm ngặt, phôi tạo ra sẽ xuất hiện một số khiếm khuyết

2.      Độ tinh khuyết của kim loại:

-          Nếu kim loại pha chế hợp kim vàng có chứa một số tạp chất thì tính năng pha chế của nó chắc chắn bị ảnh hưởng. Do đó, sự hiện diện của một lượng rất nhỏ chì, asen và antimon có thể tăng tính giòn của hợp kim, tạo vết nứt cho phôi. Chúng tập trung vào vùng xung quanh các hạt tinh thể và có tác động làm giảm nhiệt độ nóng chảy. Do đó, các hợp kim không thể chịu được các quá trình liên quan đến nhiệt độ cao, chẳng hạn như ủ và hàn (giòn lạnh). Mặt khác, các tạp chất cũng có thể làm phát sinh các hợp chất liên kết với kim loại gốc tại vùng xung quanh các hạt tinh thể, có thể dễ dàng gây ra những rạn nứt khi làm nguội (giòn lạnh). Đây là lý do tại sao, trong thành phần hợp kim, cần thiết sử dụng các kim loại có độ tinh khiết cao, đó là những kim loại được tinh chế từ quá trình điện phân.

-          Hơn nữa, trong khi thực hiện việc nấu chảy kim loại phải quan tâm đặc biệt, vì trong quá trình nấu chảy có thể lẫn các tạp chất không mong muốn làm tăng độ cứng và độ giòn cho phôi tấm hay phôi dây.

-          Điều này sẽ là tối ưu nếu bỏ đi một nửa hợp kim hiện tại và thay vào đó là một nửa khác của hợp kim mới.

3.      Sự bay hơi của các kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp:

-          Hiện tượng vật lý của sự bay hơi là sự chuyển đổi từ trạng thái lỏng sang trạng thái khí của một chất và thường xảy ra khi gần nhiệt độ sôi.

-          Tuy nhiên, một kim loại nóng chảy có thể bay hơi từng bước thậm chí thấp hơn nhiệt độ sôi dưới áp suất riêng và điều kiện nhiệt độ.

-          Theo vật lý: Mức độ bay hơi tăng lên khi nhiệt độ tăng lên. Trên lý thuyết thì đúng khi các kim loại có điểm nóng chảy tương tự, nhưng điều này không phải lúc nào cũng đúng: Trên thực tế, kẽm được sử dụng thường xuyên trong hợp kim vàng và hao hụt của kim loại này là cao trong quá trình bay hơi. Kẽm trong hợp kim vàng có tác dụng làm tăng độ mịn của vàng. Mặt khác, việc hao hụt quá nhiều kẽm trong nấu luyện gây thiệt hại về kinh tế cho thợ kim hoàn và việc thiếu thành phần kẽm trong hợp kim vàng cũng làm tăng độ giòn của vàng.

4.      Tạp chất ô-xít:

-          Trong quá trình nấu chảy, ô-xy và hy-dro có thể được hấp thụ ở dạng khí. Trong quá trình đông đặc, các khí này không thoát ra được, đọng lại trong khối tinh thể có thể làm gia tăng sự hình thành các lỗ hổng hình cầu hay ôxy có thể kết hợp với một kim loại nào đó tạo thành oxit như là một tạp chất không mong muốn. Điều này, gây rỗ bề mặt và có thể làm gia tăng sự phồng rộp trong quá trình cán, đặc biệt là sau khi ủ mềm: Trong quá trình cán, chổ phồng rộp có thể giãn ra và tức vỡ hay vẫn còn phồng lên. Nếu tiếp tục cán, có thể phá vỡ chổ phồng rộp và bóc tách dễ dàng bằng móng tay. Việc sử dụng các máy nấu chảy bằng cảm ứng, khi giảm áp suất hay hút chân không, có thể làm giảm hấp thu các chất khí.

-          Để tránh tạo bất kỳ oxít tạp chất, quá trình nóng chảy nên thực hiện càng nhanh càng tốt, vì ở nhiệt độ càng cao thì phản ứng hóa học giữa các chất khí và các kim loại càng mãnh liệt .

-          Cuối cùng, để khắc phục hiện tượng oxy hóa không có lợi, tốt nhất nên đặt kim loại gốc dưới đáy nồi nấu, như vậy chúng không dễ bị oxy hóa vì bao quanh chúng là những lớp vảy vàng nguyên chất.

5.      Nhiệt độ đúc:

-          Thậm chí, nhiệt độ đúc có thể ảnh hưởng đến chất lượng của các hợp kim nóng chảy. Trong thực tế, khi kim loại đạt đến điểm nóng chảy của nó, điều này nhận biết được khi bề mặt kim loại có sắc hồng và tinh khiết do sự hình thành của một loại tinh thể bán nguyệt phát sáng, từ đó có thể rót kim loại nóng chảy ra khỏi nồi nấu. Nếu để nhiệt độ quá cao thì trên bề mặt kim loại sẽ xuất hiện là một lớp xỉ tạp chất. Tốt nhất, nên để nhiệt độ của hợp kim nóng chảy luôn cao hơn so với điểm nóng chảy của hợp kim là 100⁰C.

-          Trước khi rót kim loại nóng chảy vào ống thạch cao hay khuôn để tạo phôi đúc, tốt nhất nên để kim loại nóng chảy nguội một vài giây.

-          Trong quá trình nấu chảy, nên tránh trao đổi khí  quá mức ở vùng nóng chảy. Do đó, không nên đặt lò nấu trong phòng thông thoáng để hạn chế quá trình oxy hóa của kim loại.

-          Lò nên lắp nắp lò có khả năng hút và truyền dẫn khí CO₂ được tạo ra trong quá trình nấu chảy theo đường ống khói. Nếu do hạn chế về vị trí hoặc chiều dài của ống khói dẫn đến không thoát được nhiều khói, tốt hơn nên sử dụng ống khói được gắn thiết bị hút bằng điện và trang bị thêm bộ lọc khí thải.

-          Trong quá trình nấu chảy, để nồi nấu rót vật liệu ra dễ dàng, nồi nấu nên được cấu  tạo có khả năng chịu nhiệt bằng gạch chịu lửa để chịu được sự bao mòn khi rót kim loại nóng chảy.

6.      Sự co rút kim loại:

Như đã đề cập, trong quá trình đông đặc, các hợp kim phải trải qua sự co rút về thể tích. Vì thế, trên bề mặt của phôi đông đặc sẽ hình thành lỗ trũng do co rút. Lỗ trũng này rộng ra khi nhiệt độ đúc cao. Ví dụ, đối với một thỏi bạc nguyên chất tương ứng có những thông số sau:

-          Nhiệt độ đúc là 1195⁰C thì sự co rút là 2,3%

-          Nhiệt độ đúc là 1092⁰C thì sự co rút là 1,1%

-          Nhiệt độ đúc là 1000⁰C thì sự co rút là 0,45%

Do đó, phần phía trên cùng theo chiều dọc của phôi đã đúc phải được loại bỏ trước khi cán, nếu không sẽ có sự chồng lớp được tạo ra trên tiết diện cán.

7.      Độ giòn:

Đối với phôi tấm bị giòn cho thấy trên các cạnh có nhiều vết nứt, đối với phôi dây bị giòn thì xuất hiện vết cắt hình chử V. Điều này chứng tỏ có gì sai trong quá trình nấu chảy, đối với phôi tấm, trong lần cán đầu tiên vẫn có thể cán được. Đối với phôi thanh, khi cán thị bị kẹt, hầu như khó di chuyển về phía trước và xu hướng gãy ngang do xuất hiện một vết nứt ở giữa.

8.      Bề mặt phôi xù xì:

Phôi đúc có bề mặt xù xì là do lòng khuôn đổ thảo không trơn láng có thể khắc phục bằng cách đun nóng khuôn trước với một ngọn lửa cho đến khi bắt đầu rót kim loại nóng chảy. Nói tóm lại giữ cho bề mặt phôi luôn ướt có nghĩa là bề mặt phôi không nguội nhanh khi tiếp xúc với lòng khuôn lạnh.