Ливарні алюмінієві сплави - Сплави на основі алюмінію
Хімічний склад та механічні властивості деяких промислових ливарних сплавів наведені у табл. 12.4. Вони маркуються літерами АЛ, що означає алюмінієві ливарні. Для ливарних алюмінієвих сплавів найбільш поширена класифікація за хімічним складом (Al - Si, Al - Си і Al - Mg).
Кращими ливарними властивостями мають сплави Al-Si (силуміни). Висока рідина, мала усадка, відсутність або низька схильність до утворення гарячих тріщин і хороша герметичність силумінів пояснюються наявністю великої кількості евтектики в структурі цих сплавів. У подвійних сплавах алюмінію з кремнієм евтектика складається з твердого розчину і кристалів практично чистого кремнію (рис. 12.5 а), в легованих силумінах (АЛ4 та ін) крім подвійний є потрійні і складніші евтектики.
Щільність більшості силумінів 2650 кг/м3 менше щільності чистого алюмінію (2700 кг/м3). Вони добре зварюються. Добре обробляються різанням лише силуміни, леговані міддю.
У подвійних силумінах зі збільшенням вмісту кремнію до евтектичного складу знижується пластичність та підвищується міцність. Поява у структурі сплавів великих кристалів первинного кремнію викликає зниження міцності та пластичності (рис. 12.6). Незважаючи на збільшення розчинності кремнію в алюмінії від 0,05% при 200 °С до 1,65% при евтектичній температурі, подвійні сплави не зміцнюються термічною обробкою. Це пояснюється високою швидкістю розпаду твердого розчину, який частково відбувається при гартуванні, а також великою схильністю до коагуляції стабільних виділень кремнію. Єдиним способом підвищення механічних властивостей цих сплавів є подрібнення структури шляхом модифікування.
Силуміни зазвичай модифікують натрієм, який у вигляді хлористих іфтористих солей вводять у рідкий сплав у кількості 2-3% від маси сплаву.
Модифікують як подвійні, і леговані силуміни, містять більше 5-6 % Si. Для легування силумінів часто використовують Mg, Си, Мп, Ti; рідше-Ni, Zr, Сг та ін. Розчиняючись в алюмінії, вони підвищують міцність і твердість силумінів. Крім того, мідь покращує оброблюваність різанням, титан має модифікуючу дію. Мідь і магній, володіючи змінною розчинністю в алюмінії, сприяють зміцненню силумінів при термічній обробці, як правило, що складається із загартування та штучного старіння. Температура гарту різних силумінів знаходиться в межах 515-535 ° С, температура старіння - в інтервалі 150-180 ° С. Грубо-кристалічна структура ливарних сплавів вимагає великих витримок при нагріванні під загартування (5-10 год) і за старіння (10 - 20 год).
З легованих силумінів середньої міцності найбільше застосування в промисловості знайшли сплави з добавками магнію (АЛ9), магнію та марганцю (АЛ4). Найбільше зміцнення викликає метастабільна фаза P'(Mg2Si). Леговані силуміни застосовують для середніх та великих литих деталей відповідального призначення: корпусів компресора, картерів, головок циліндрів.
Сплави системи Al-Mg (АЛ8, АЛ27) мають високу корозійну стійкість, міцність, в'язкість і хорошу оброблюваність різанням. Вони не містять у структурі евтектики з тієї ж причини, що і сплави системи Al-Cu, і характеризуються невисокими ливарними властивостями, зниженою герметичністю та, крім того, підвищеною чутливістю до домішок Fe, Si, які утворюють у цих сплавах нерозчинні фази, що знижують пластичність сплавів.
Для того щоб запобігти окисленню, плавці та розливу подвійних сплавів алюмінію з магнієм (АЛ8) необхідно вести під захиснимифлюсами. Легування подвійних сплавів Be, Ti, Zr усуває їх схильність до окислення і зростання зерна, а й гальмує природне старіння, що викликає зниження пластичності і в'язкості сплавів. Найкращі механічні властивості сплави А1-Mg набувають після гарту від 530 °С, коли весь магній знаходиться в твердому розчині.
Сплави систем Al-Mg застосовують для виготовлення деталей, що працюють в умовах високої вологості, судно-, літако-і ракетобудуванні. З них роблять деталі приладів, вилки шасі та хвостового оперення, штурвали та ін.