Роль различных присадок в алюминиевых сплавах

Кремний (Si)
Кремний (Si) является основным компонентом, улучшающим текучесть. Наилучшая текучесть достигается при переходе от эвтектического состояния к гиперевтектическому. Однако кристаллизующийся кремний (Si) склонен образовывать твёрдые точки, что ухудшает режущие свойства. Поэтому, как правило, не допускается превышение эвтектической точки. Кроме того, кремний (Si) может повышать прочность на разрыв, твёрдость, режущие свойства и прочность при высоких температурах, одновременно снижая относительное удлинение.
Магний (Mg). Алюминиево-магниевый сплав обладает лучшей коррозионной стойкостью. Поэтому сплавы ADC5 и ADC6 являются коррозионно-стойкими. Его интервал затвердевания очень широк, поэтому он обладает красноломкостью, а отливки склонны к образованию трещин, что затрудняет литье. Магний (Mg), как примесь в сплавах AL-Cu-Si, Mg2Si, делает отливки хрупкими, поэтому стандартное содержание обычно находится в пределах 0,3%.

Железо (Fe) Хотя железо (Fe) может значительно повышать температуру рекристаллизации цинка (Zn) и замедлять процесс рекристаллизации, при литье под давлением железо (Fe) поступает из железных тиглей, трубок S-образной формы и плавильных инструментов и растворяется в цинке (Zn). Железо (Fe), переносимое алюминием (Al), чрезвычайно мало, и когда железо (Fe) превышает предел растворимости, оно кристаллизуется в виде FeAl3. Дефекты, вызванные Fe, в основном образуют шлак и всплывают в виде соединений FeAl3. Отливка становится хрупкой, и обрабатываемость ухудшается. Жидкотекучесть железа влияет на гладкость поверхности отливки.
Примеси железа (Fe) приводят к образованию игольчатых кристаллов FeAl3. Поскольку литьё под давлением происходит быстро, выделившиеся кристаллы очень мелкие и не могут считаться вредными компонентами. При содержании менее 0,7% извлечение из формы затруднено, поэтому для литья под давлением лучше использовать содержание железа 0,8–1,0%. При большом содержании железа (Fe) образуются металлические соединения, образующие твёрдые точки. Более того, при содержании железа (Fe) более 1,2% снижается текучесть сплава, ухудшается качество отливки и сокращается срок службы металлических деталей оборудования для литья под давлением.

Никель (Ni), как и медь (Cu), имеет тенденцию повышать прочность на разрыв и твёрдость, а также оказывает значительное влияние на коррозионную стойкость. Иногда никель (Ni) добавляют для повышения жаропрочности и жаростойкости, но он отрицательно влияет на коррозионную стойкость и теплопроводность.

Марганец (Mn) Он может улучшить высокотемпературную прочность сплавов, содержащих медь (Cu) и кремний (Si). Если он превышает определенный предел, легко образуются четверные соединения Al-Si-Fe-P+o {T*T f;X Mn, которые могут легко образовывать твердые точки и снижать теплопроводность. Марганец (Mn) может предотвратить процесс рекристаллизации алюминиевых сплавов, повысить температуру рекристаллизации и значительно измельчить рекристаллизационное зерно. Измельчение рекристаллизационных зерен в основном происходит из-за тормозящего эффекта частиц соединения MnAl6 на рост рекристаллизационных зерен. Другая функция MnAl6 заключается в растворении примесного железа (Fe) с образованием (Fe, Mn)Al6 и снижении вредного воздействия железа. Марганец (Mn) является важным элементом алюминиевых сплавов и может добавляться в виде самостоятельного бинарного сплава Al-Mn или вместе с другими легирующими элементами. Поэтому большинство алюминиевых сплавов содержат марганец (Mn).

Цинк (Zn)
Присутствие примесного цинка (Zn) приводит к его высокотемпературной хрупкости. Однако в сочетании с ртутью (Hg) для образования прочных сплавов HgZn2 он оказывает значительное упрочняющее действие. Согласно японскому промышленному стандарту (JIS), содержание примесного цинка (Zn) должно быть менее 1,0%, в то время как зарубежные стандарты допускают до 3%. В данном случае речь идёт не о цинке (Zn) как компоненте сплава, а о его роли как примеси, способствующей образованию трещин в отливках.

Хром (Cr)
Хром (Cr) образует в алюминии интерметаллические соединения, такие как (CrFe)Al7 и (CrMn)Al12, которые препятствуют зарождению и росту рекристаллизации и обеспечивают некоторое упрочнение сплава. Он также может повысить вязкость сплава и снизить чувствительность к коррозионному растрескиванию под напряжением. Однако он может повысить чувствительность к закалке.

Титан (Ti)
Даже небольшое количество титана (Ti) в сплаве может улучшить его механические свойства, но также может снизить его электропроводность. Критическое содержание титана (Ti) в сплавах серии Al-Ti для дисперсионного твердения составляет около 0,15%, и его содержание можно снизить добавлением бора.

Свинец (Pb), олово (Sn) и кадмий (Cd)
В алюминиевых сплавах могут присутствовать кальций (Ca), свинец (Pb), олово (Sn) и другие примеси. Поскольку эти элементы имеют разные температуры плавления и структуру, они образуют различные соединения с алюминием (Al), что приводит к разному влиянию на свойства алюминиевых сплавов. Кальций (Ca) имеет очень низкую растворимость в твёрдом состоянии в алюминии и образует с алюминием (Al) соединения CaAl4, что может улучшить режущие свойства алюминиевых сплавов. Свинец (Pb) и олово (Sn) – легкоплавкие металлы с низкой растворимостью в твёрдом состоянии в алюминии (Al), что может снизить прочность сплава, но улучшить его режущие свойства.

Увеличение содержания свинца (Pb) может снизить твёрдость цинка (Zn) и повысить его растворимость. Однако, если содержание свинца (Pb), олова (Sn) или кадмия (Cd) в алюминиево-цинковом сплаве превышает допустимую норму, может возникнуть коррозия. Эта коррозия неравномерна, развивается с течением времени и особенно выражена в условиях высоких температур и влажности.