Литейные алюминиевые сплавы

Алюминиевые сплавы

Используемые в производстве сварных и сварно-литых изделий, характеризуются литейными свойствами, к которым относят жидкотекучесть, газопоглощение, усадку и ликвацию. На литейные свойства сплавов оказывает влияние целый ряд факторов, начиная от температурного интервала его кристаллизации и заканчивая физическими свойствами применяемой для отливки формы. При меньшем промежутке времени, затрачиваемом на процесс кристаллизации жидкого сплава, обеспечиваются его лучшие текучие свойства. В результате этого при застывании отливки образуется меньше горячих микротрещин и пустот. В заэвтектических и эвтектических сплавах при плохой жидкотекучести появляется вероятность образования холодных трещин.

Алюминиево-магниевые сплавы

Содержание магния в таких сплавах варьируется от 9,5% до 11,5%. Это в 2 раза больше, нежели в деформируемых сплавах. Высокая прочность сплавов достигается благодаря сохранению большого количества Mg в твердом растворе. При температуре 300°С в сплаве растворяется 6,7% Mg. Магний, который не растворился, находится в структуре и образует в α-фазе соединение Al3Mg2 и в β-фазе - Mg5Al8.

Дополнительной прочности это не придает, но снижает пластические свойства сплава. Оптимальные характеристики алюминиево-магниевых сплавов обеспечиваются путем закалки в масле при температуре, равной 430±5°С, на протяжении 12-20 часов. Для улучшения пластических свойств сплава уменьшают процентное содержание в нем кремния и железа, и добавляют цирконий и титан. При наличии примесей марганца, железа и кремния в сплаве образуются интерметаллические соединения, входящие в состав двойных и более сложных фаз.

При литье алюминиево-магниевых сплавов на поверхности образуется пористая пленка, что свидетельствует о высоком содержании газов в заготовке. Чтобы этого избежать, необходимо еще до отливки произвести дегазацию и рафинирование расплава.

Алюминиево-медные сплавы

Алюминиевые литейные сплавы, легированные медью, не настолько интересны. Большое практическое применение нашли алюминиевые сплавы, легированные такими элементами, как медь, кремний, железо, магний, никель. Сплавы такого состава используют для производства поршней ДВС. Причем их изготавливают не только из литейных сплавов, но и из деформируемых, обрабатывая давлением.

Для литейного производства поршней используют сплавы с добавкой кремния, полученные в доэвтектической и заэвтектической фазах. При кристаллизации поршневых сплавов на поверхности выделяются соединения Cu35NiAl6 и CuMn2Al12, образующие жаропрочный каркас, что очень важно в месте расположения первой канавки под компрессионным кольцом. Таким образом при температуре, достигающей 350°С, обеспечивается высокая износостойкость и длительная прочность деталей ДВС.

Алюминиево-кремниевые сплавы (силумины)

Силумины - это сплавы, содержащие в своем составе алюминий и кремний. Возможны также небольшие добавки меди и марганца. Структура силуминов представлена -твердым раствором и эвтектикой, существующей при температуре 577°С и содержащей 12,5% кремния. В твердом растворе при этой же температуре растворяется еще 1,6% Si. Небольшая добавка натрия улучшает процесс кристаллизации, но в таком случае следует избегать наличия примесей магния. Возможно также введение в сплав фосфора. Силумины, имеющие в своем составе только алюминий и кремний, при термической обработке не упрочняются. Введение небольшого количества магния в сплав силумина позволит термически его упрочнить. Небольшое присутствие железа оказывает на силумин отрицательное воздействие, которое можно уменьшить, добавив в сплав марганец. Железо с кремнием образует хрупкие пластинчатые соединения. Марганец в сочетании с железом образует менее хрупкие кристаллические соединения. Легирование силумина медью и магнием позволяет добиться лучших результатов в термическом упрочнении.