Литейные алюминиевые сплавы системы AL-Si. Силумины

 Типичными представителями литейных алюминиевых сплавов являются сплавы системы AL-Si, получившие название силумины. Наиболее распространен сплав АЛ2, содержащий 10-13% Si (рис. 1.7.), обладающий высокой коррозионной стойкостью. Литейные алюминиевые сплавы близки по составу к эвтектическому сплаву и поэтому отличаются высокими литейными свойствами, а отливки – большой плотностью.

Рис. 1.7. Диаграмма состояния Al-Si. Влияние модифицирования на кристаллизацию в системе Al-Si:

1 – без модифицирования; 2 – после модифицирования

Этот сплав содержит в структуре эвтектику a+b и первичные кристаллы кремния (рис. 1.8,а). Кремний при затвердевании эвтектики выделяется в виде грубых кристаллов игольчатой формы, которые играют роль внутренних надрезов в пластичном a-твердом растворе. Такая структура обладает низкими механическими свойствами: σ_в= 140МПа, при δ = 3 %.

Рис. 1.8. Микроструктура сплава АЛ2 (х340): а – до модифицирования; б – после модифицирования

Для измельчения структуры эвтектики и устранения избыточных кристаллов кремния силумины модифицируют натрием (0,05-0,08%) путем присадки к расплаву смеси солей 67% NaF и 33% NaCl. В присутствии натрия происходит смещение линий диаграммы состояния (рис.1.7) и заэвтектический сплав АЛ2 (11-13% Si) (рис. 1.7,1) становится доэвтектическим (рис. 1.7,2). В этом случае в структуре сплава вместо избыточного кремния появляются кристаллы a-твердого раствора (рис. 1.8,б). Эвтектика приобретает более тонкое строение и состоит из мелких кристаллов a-твердого раствора и кристаллов Si. В процессе затвердевания кристаллы кремния обволакиваются пленкой силицида натрия Na₂Si, который затрудняет их рост. Такие изменения структуры улучшают механические свойства сплава. После модифицирования свойства этого сплава следующие: σ_в= 180МПа, при δ = 8 %.Сплав АЛ2 не подвергают упрочняющей термической обработке.

  Доэвтектические сплавы АЛ4 и АЛ9 - силумины с пониженным содержанием кремния и дополнительно легированные магнием, что улучшает их механические свойства, могут упрочняться кроме модифицирования термической обработкой. Упрочняющей фазой служит Mg₂Si. При одновременном введении магния и меди могут образоваться фазы CuAl₂ и W(AlхMg₅Cu₄Si₄).

Средненагруженные детали из сплава АЛ4 подвергают только искусственному старению, а крупные нагруженные детали (корпуса компрессоров, картеры, блоки цилиндров двигателей) – закалке и искусственному старению. Отливки из сплава АЛ9, требующие повышенной пластичности, подвергают закалке, а для повышения прочности – закалке и старению

Сплавы AL-Si сравнительно легко обрабатываются резанием. Заварку дефектов можно производить газовой и аргонодуговой сваркой.