Что такое силуминовый сплав

Силумин — свойства, состав, температура плавления, применение

На магазинных прилавках все чаще попадаются изделия из силумина. Это могут быть сковородки, кастрюли, водопроводные краны и иные изделия. Этот материал получается искусственным путем, подробнее ответ на вопрос: силумин — что это, вы найдете в статье ниже.

Описание материала

Определение силумина несложно найти в википедии — это сплав на основе алюминия с добавлением кремния. При этом содержание дополнительного компонента колеблется в пределах от 4 до 22%, и основную часть составляет алюминий. Состав сплава силумин также содержит небольшое количество примесей иных металлов: меди, кальция, титана, железа, цинка, марганца и других.

Так как максимальное количество кремния до 22 %, то внешне его несложно отличить от настоящего металла. Он немного затемнен, поэтому напоминает чугун, но фактически распознать этот материал сумеет только человек с опытом.

Что такое силумин в реальной жизни, и где он встречается?

Характеристики силуминов

Одной из важнейших механических характеристик является микротвердость, для повышения которой в силуминах применяются следующие механизмы:

1) Улучшение структуры первичных кристаллов кремния (Уменьшение размеров, сфероидизация, равномерное распределение по объему сплава).

2) Уменьшение размера всех структурных компонент сплава, включая нерастворимые в матрице интерметаллиды (первичные кристаллы, эвтектики, вторые фазы)

3) Улучшение структуры эвтектики (Диспергирование, превращение дендритов в равноосные кристаллы)

4) Легирование магнием и медью

Для реализации этих механизмов в настоящее время применяются различные традиционные химико-термические методы:

1)Быстрое охлаждение расплава:

-применение конвективной теплопередачи (ультразвуковое распыление),

-контактного охлаждения (Способы «поршня и наковальни», «молота и наковальни»)

-литье в кокиль (литейный метод)

2)Увеличение числа зародышей для кристаллов кремния, а также измельчение частиц кремния путем химической модификации(чаще всего применяется в металлургии):

-Модифицирование натрием (0,006-0,012%), калием, литием, висмутом, сурьмой 0,1-0,3%, стронцием 0,01-0,05% (сурьма и стронций — модификаторы длительного действия), смесью солей (0,1% натрия и 2% смеси фтористого и хлористого натрия) в доэвтектических силуминах.

-Модифицирование фосфором 0,05-0,1% или серой в заэвтектических силуминах

Маркировка

Встречается другая маркировка: АЛ##, где:

• АЛ — алюминий литейный,
• ## — номер сплава.

Наиболее распространённые марки:

• АК12 — 12 % кремния, эвтектический сплав.
• АК9 — 9 % кремния.
• АК7Ц9 — 7 % кремния, 9 % цинка.

Общие сведения

Люди, не знающие о сплавах металлов, вряд ли понимают, что такое силумин. Силумин представляет собой смесь, в состав которой входит алюминий и кремний. Дополнительным компонентом, входящим в состав сплава, является кремний. Его может содержаться 4–22%. Остальную часть занимает алюминий. Материал силумин может дополняться различными вкраплениями других металлов.

Химические и физические свойства

Основные свойства силумина напрямую зависят от его состава. От посторонних вкраплений и процентного содержания кремния, меняются характеристики сплава. Химические и физические свойства:

1. Температура плавления силумина — 580 градусов.
2. Плотность — 3гр/см3.
3. Прочность силумина — это свойство определяет устойчивость сплава к активной эксплуатации и коррозийным процессам. На поверхности смеси образуется оксидная плёнка, которая защищает материал от воздействия факторов окружающей среды.
4. Пластичность сплава. Этот показатель отвечает за литейные свойства материала. У любого металла существует предел текучести.

Ключевые преимущества сплава, которые выделяют покупатели продукции силумина — это невысокая стоимость, износоустойчивость и малый относительный вес.

Маркировка

Силумин маркируется согласно международной системе ИСО, в которой устанавливаются определённые требования для сплавов:

1. АК 15 — буква «А» обозначает алюминий, а «К» — кремний. Цифра, указанная после аббревиатуры, обозначает процентное содержание дополнительного компонента.
2. АЛ 9 — буква «А» обозначает алюминий, а «Л» — литий. Как и в первом случае, цифра после аббревиатуры это процент дополнительного материала в составе сплава.

Дополнительно к обозначению основного и дополнительного компонента может добавляться ещё один материал с наивысшим процентным содержанием в составе сплава. Например существуют маркировки на которых написано «АК 15 Ц7». В составе смеси содержится алюминий, кремний и цинк. Два последних компонента занимают 15 и 7%, а алюминий занимает остальной объём.

Виды силумина

Классифицируется материал по 3 видам:

1. Доэктевтический. Характеризуется тем, что содержание кремния находится в пределах от 4 до 10% от основной массы. В этот состав также могут входить дополнительные элементы: марганец, медь или магний.
2. 2 вид — относится к более износоустойчивым, при этом содержание кремния около 20%.
3. Специальные сплавы с добавлением примесей иных металлов, к примеру, цинка или титана.

В зависимости от технических параметров в производственных процессах выполняются различные отливки.

Применение

Повышенный производственный интерес к силумину обусловлен главным образом обладанием такими свойствами как высокая жидкотекучесть, низкий удельный вес и низкой склонностью к образованию усадочных раковин.

По этим причинам силумин активно применяется в следующих сферах:

• В самолетостроении силумин марок АЛ2 используется при изготовлении деталей, не подверженных механическим и термическим нагрузкам. Из АЛ9 и АЛ34 производят узлы более ответственного назначения. В частности, сюда относятся поршни галлейного охлаждения, насосы и прочее.
• В судостроении силумин применяется в качестве обшивки стальных и чугунных конструкций. Возможно это благодаря устойчивости силумина к агрессивному воздействию морской воды.
• В космической отрасли сплавы силумина используются в производстве приборов, детали которых требуют от материала наличие низкого коэффициента линейного расширения и низкого значения плотности.- В автомобилестроении активно применяется силумин АЛ34 для изготовления картеров двигателей внутреннего сгорания и других корпусных деталей, работающих при большом внутреннем давлении.
• Силумин служит материалом для изготовления фитингов трубопровода. Смесители, переходники, ниппеля, накидные гайка — это неполный список деталей, где используются сплавы силумина.

Ремонт изделий из силумина

Силумин – это сплав, обладающий повышенной хрупкостью, поэтому изделия из него при эксплуатации могут треснуть.

Для их восстановления применяют эпоксидный клей. Внешний вид восстановится, но использовать его при больших нагрузках не стоит. Для склеивания следует:

• обезжирить то место, на которое будет наноситься клей, дать подсохнуть;
• развести клей в соответствии с приложенной инструкцией и нанести на обезжиренную поверхность;
• плотно соединить сломанные части и забыть о них на сутки.

Ремонт сваркой

В некоторых случаях поврежденное изделие лучше подвергнуть сварке. Эту процедуру проводят самостоятельно в домашних условиях или обращаются к специалисту. При проведении работ температура материала повышается, вследствие этого на сплаве появляется оксидная пленка, препятствующая соединению частей изделия. Для устранения этих негативных явлений для сварки используют аргон, обеспечивающий защиту от отрицательных факторов. Для работы необходимо:

• подготовить неплавящиеся вольфрамовые электроды и припой для сварки конструкций из алюминия;
• обезжирить поверхность;
• изделие зафиксировать;
• разогреть поверхность до 220 градусов по Цельсию. Для отвода тепла свариваемую деталь положить на стальную прокладку;
• сварить шов, используя переменный ток;
• произвести обработку швов для эстетики внешнего вида.

Изделие готово к эксплуатации при небольших нагрузках.

Производство силумина

Изготовлением силумина занимаются не только крупные предприятия металлургической промышленности, но и частные лаборатории. Усовершенствование технологического процесса постоянно модернизируется.

1. Из руды добываются металлы для шихты, можно производить силумин из золы, которая остается после работ теплоэлектроцентралей. Зола восстанавливается способом электронизации и с помощью элемента — криолита. В шихте еще много иных примесей, которые не оказывают влияния на качественные характеристики сплава. Единственное — железо влияет на качество лигатуры, но если оно находится в пределах от 0,8 до 1,5%, то такое количество допускается и содержится в отходах после ТЭЦ, поэтому использование таких шлаков для изготовления продукции благотворно отражается на экологии.
2. В природе тоже встречаются соединения алюминия и кремния в бокситовой руде, но, согласно технологии, сплавы этих компонентов производятся искусственным путем, что способствует улучшению качества готовых изделий.

Что такое латунь

Материал внешне напоминает золото, но это соединение меди и цинка. Для улучшения эксплуатационных свойств в состав добавляют никель, железо, олово, свинец и иные ингредиенты. Примесей около 10%, а цинка от 30 до 35%.

• плотность 8500 кг/м;
• температура плавления от 880 до 950С;
• легко поддается обработке;
• износоустойчивость;
• вязкость;
• в зависимости от содержания преобладающего металла, бывает теплопроводной или пропускающей электричество.

Производимая продукция: проволока, фольга, прутья, металлические листы, трубы, арматура. Из нее выполняют украшения, фоторамки и значки. Стоимость изделий относительно невысокая, а срок эксплуатации длительный, при этом не утрачивается товарный вид.

Сравнение силумина и латуни

Силумин или латунь что лучше? По сравнению с латунью силумин является более хрупким материалом, но по ценовым характеристикам он дешевле.

У кранов и вентилей из силумина непродолжительный срок службы, они быстро ржавеют и при возникновении технической аварии могут быстро сломаться, что не исключает затопление нижних этажей. Приборы учета энергетических ресурсов с использованием элементов из этого материала также могут не выдержать параметров высокого давления и быстро придут в негодность

Материал силумин не выдерживает высокую температуру воды, срок эксплуатации водопроводных кранов не превышает года, на них постепенно образовываются микротрещины, что приводит к поломке устройства.

Для систем водоснабжения выбирать лучше всего изделия из латуни, хотя они и дороже, но выдерживают горячую воду и высокое давление.

Как отличить силумин от латуни? Чтобы отличить эти два материала следует обратить внимание на цвет изделия, из которого они изготовлены: из латуни – желтоватого цвета, а из силумина – белого. Причем по весу первый тяжелее второго.

Конструктивные изделия из силумина можно выбирать для иных целей, в случаях, если основная нагрузка приходится на другие элементы.

Совет! При выборе смесителей лучше не экономить, от этого зависит безопасность личная и окружающих.

Изделия из силумина сегодня пользуются спросом, так как они недорого стоят, а их внешний вид вполне эстетичен, но при выборе рекомендуется владеть знаниями об их предназначении.

Бижутерные сплавы и мифы. Сталь, титановый, монель, шпиатр, бронза, аллой, силумин

Сталь. Сплав железа с углеродом с добавлением легирующих элементов. Благодаря добавкам сталь приобретает высоко коррозионные свойства, а значит, этот сплав нейтрален к человеку: не вызывает аллергии, не вступает в реакцию с потом человека, не меняет свои свойства под воздействием соленой воды и солнца.

Иногда на бирках винтажных украшений можно встретить надпись surgical steel — хирургическая сталь. Из неё делали всевозможные швензы для серёжек. Если у Вас аллергия на многие металлы, то здесь вы можете не сомневаться — от таких серёжек её не будет!

Фото из личного архива.

Полированный сплав стали очень красивый, обладает матовым блеском. Он прочный и не поддается деформации, коррозии, химическим повреждениям. Современные украшения из стали лаконичны и по своему роскошны. Особенно популярны украшения из стали для мужчин.

Украшения из стали не требуют особого ухода, они практически вечны. Стоимость таких украшений не назовёшь низкой.

Сейчас многие именитые дизайнеры дома моды выпускают коллекции украшений со сталью. Современный тренд.

Сталь из недрагоценных металлов, поэтому я на всех основаниях отнесла в статью о бижутерных сплавах.

Винтажное ожерелье-чокер и серьги от Bulgari. Золото, сталь.

Титан и титановый сплав. Для созданию украшений применяют титановый сплав или же почти чистый титан (99,98%). Сплав крепок как сталь, но легче его на 45%. Он не вызывает аллергии. Даже те люди, которые столкнулись с непереносимостью изделий из золота или серебра, могут без проблем носить украшения из титана.

Ювелирные дизайнеры практически не работали с титаном до конца 90ых годов. Это очень прочный металл и попросту не было технической возможности формировать его в изделия. Прочный и сложный для работы = долговечность и износостойкость для потребителя. Спустя годы покупатели оценили такую характеристику титановых украшений. Как мы знаем, ювелирные изделия из золота и серебра легко царапаются от ежедневного ношения, тогда как с титановыми изделиями этого не происходит. Из-за своей твердости титановые кольца не теряют форму.

При нагревании титана или воздействии на него электрическим током, металл высвобождает оксиды и меняет свой цвет. В зависимости от температуры и длительности времени нагрева титана цвета варьируются от желтого и розового до красного, фиолетового и даже черного. Благодаря этому мы можем любоваться украшениями самых разных фантастических оттенков, возникших не благодаря окрашиванию, а порожденных свойствами металла. В сочетании с золотом сплав приобретает приятный соломенный оттенок.

В начале экспериментирования с титаном было почти невозможно купить титановые изделия. Спрос превышал предложение. В 90ых в России на них возросла востребованность у мужского пола. Казалось, что мужчины хотели подчеркнуть свою брутальность самым прочным и крепким металлом.

Сегодня титановые украшения популярны и доступны во многих ювелирных магазинах. Есть мастера-ювелиры, отдающие предпочтение в работе с титаном и титановыми сплавами.

Можно ли назвать ювелирными изделиями титановые украшения? Я говорю — нет.

Титан не драгметалл. И пусть украшения из его сплава делает ювелир и они продаются в ювелирных магазинах, я отнесла его в статью к бижутерным сплавам. Цена титана на данный момент составляет около 6 долларов за килограмм, в зависимости от чистоты. Цена на украшения из титанового сплава разнятся. Есть очень дорогостоящие, они инкрустированы и декорированы ценными материалами или драгоценными камнями, имеют сплав с золотом или другими драгоценными металлами.

В настоящее время можно подобрать украшения с титаном на любой вкус и кошелёк.

Монель. По сути, в наши дни это несколько сплавов. Название «монель» является запатентованной торговой маркой в 1906 году, принадлежащей Special Metals Corporation. Сплав создан Дейвидом Брауном, главным металлургом International Nickel Co. и назван в честь президента компании Эмброуза Монеля. Тот, изначальный сплав, состоял: 63% никеля, 32% меди, 2,5% железа, 2,5% марганца. Сейчас есть другие запатентованный варианты. Монель 400, монель 405, монель K500 и т. д.

По сравнению со сталью, монель сложен в обработке, так как закаливается при более высоких температурах при малых скоростях и малых подачах. Некоторые из сплавов немагнитны.

Я специально включила монель в эту статью, т. к. есть версии среди продавцов, что из него делают бижутерию. Дешёвую бижутерию, на которую у многих аллергия. Никель — аллерген, а в основе монеля никель. Отсюда и досужие домыслы.

Из монеля не делают бижутерию. Из неё производят фурнитуру для молний, пряжки, идентификационные метки для военных, оправу для очков. Пожалуй, это всё, что можно хоть как-то соотнести к миру моды и женской красоты.

Шпиатр или шпиат. Название пришло из польского языка (szpeat — «смесь»). Под этим названием обозначен не один какой-то конкретный сплав, а обобщённое название сплавов различных цветных металлов: меди, цинка, никеля, олова; иногда — цинка с добавлением свинца и железа. К сожалению, не каждый может дать точное определение самому слову “шпиатр”. Его используют в разговоре, но точного рецептурного обозначения сплава не существует.

Самое распространённое понятие значения слова «шпиатр» — это цинк и различные цинковые сплавы, применявшиеся в художественной промышленности 19го — первой трети 20го века в качестве заменителей бронзы. Главное отличие сплава шпиатра от бронзы — наличие в сплаве цинка и никеля. Мастера, создающие предметы искусства из бронзы всегда искали более дешёвые металлы, которые помогут улучшить текучесть сплава и заработать на продаже подделки. В 19ом веке российские и зарубежные мастера методом проб и ошибок выяснили, что цинк прекрасно подходит к бронзе. Цинк был намного дешевле меди и никак не ухудшал сплав. Благодаря этому открытию многие мастера разбогатели, продавая поддельные бронзовые предметы.

Мастеров спустя время разоблачили, т. к. предметы, в которых было больше цинка, чем меди со временем стали терять свой привлекательный цвет. Вещи темнели и покрывались налётом.

Бронзовые подделки встречались чаще в Германии и Франции. У нас на родине цинка было не много, поэтому мастерам приходилось привозить его из-за границы, что существенно влияло на конечную стоимость предмета. В сороковые года 19го века французские умельцы нашли способ, как улучшить цинковые сплавы. С тех пор по всей Европе со стремительной скоростью стали распространятся предметы из шпиатра. Даже появился термин «фальшивая бронза».

Среди коллекционеров ходят разговоры, якобы среди бижутерии 19го века можно встретить поддельное серебро из шпиатра и поэтому я посчитала необходимым включить его в эту статью. Я встречала предметы утвари и посуду 19го века из такого поддельного серебра. Украшения никогда. Т. к. шпиатр очень хрупкий и непрочный сплав, теряющий быстро свою привлекательность, то можно сделать вывод — это очередной миф.

Современные производители в производстве украшений шпиатр не используют.

Бронза. Сплав меди, обычно с оловом в качестве основного компонента, но к бронзам также относят медные сплавы с алюминием, кремнием, бериллием, свинцом и другими элементами, за исключением цинка (это латунь) и никеля (это мельхиор). Традиционную оловянную бронзу человек научился выплавлять ещё в начале бронзового века.

Именно с тех древних времён и начались первые украшения — украшения из бронзы. Исторически первой бронзой был сплав меди с мышьяком — так называемая мышьяковая бронза. По своим свойствам мышьяковая бронза не уступала оловянной, а по разнообразию сортов, пригодных для тех или иных видов хозяйственной деятельности — от ответственных деталей до ювелирных изделий превосходила её.

Бронзовые предметы и украшения VIII—VII веков до н. э. найденные на территории Московской области.

Повсеместное вытеснение к концу бронзового века мышьяковой бронзы другими видами, в том числе оловянной, было связано сразу с несколькими причинами. Основные — токсичность, дороговизна мышьяка.

Алюминиевая бронза благодаря красивому золотисто-жёлтому цвету и высокой коррозионной стойкости до сих пор применяется для изготовления бижутерии и монет. Прочность алюминиевой бронзы увеличивается при помощи специальной термической обработки.

Современные бронзовые украшения

Встречали в описании украшений фразы «в стиле винтаж»? Это украшение, как правило, если подороже сделано из бронзы, а если подешевле из силумина. О силумине напишу ниже.

Аллой. Alloy в переводе с английского означает сплав, то есть сплав вообще. По некой сложившейся традиции слово аллой применяется для обозначения материала, применяемого для изготовления корпусов часов. Бижутерный сплав — обобщённое название для бижутерии, аллой — для корпуса часов. Цинково-алюминиевый сплав часовщики называют аллой.

Притом, сплав будет не в самых дешёвых часах, которые продаются «на вес», а в часах среднего ценового сегмента из магазинов. Цена этих часов будет обусловлена пропорциями металлов в аллое и способом изготовления. Цинково-алюминиевый аллой — легкий и мягкий, легко царапается и быстро изнашивается, поэтому требует защитно-декоративного покрытия.

Некоторые продавцы бижутерии для обозначения любого материала серебристого цвета пишут аллой. Верно ли это? Я считаю, что такое определение имеет место быть. Это просто подмена понятия — сплав. И если вы читаете на зарубежных международных площадках в описании украшения alloy — это указывает на любой состав в сплаве, но имейте ввиду, что он может быть далеко не самым лучшим.

Силумин. Сплав на основе алюминия с добавлением кремния, могут присутствовать в незначительном количестве другие металлы. Некоторые силумины модифицируются добавками натрия или лития. Для выполнения конкретно поставленных задач изготавливают специальные сплавы силуминов, добавляя тот или иной металл. По сравнению с чисто алюминием силуминовые сплавы обладают большей прочностью и износоустойчивостью, но имеют огромный минус — хрупкость и пористость.

Из силумина делают бижутерию. Вся копеечная бижутерия — 100% из силумина. Если вы имели дело с украшением, от которого без особого труда можно отломить часть (или она в прямом смысле отламывается сама), можно с уверенностью сказать, что оно из силумина. Возвращаясь к описанию бижутерии на международных торговых площадках хочу предупредить, вы там не встретите слова silumin. Он как любой не ювелирный и не дорогой сплав будет обозначен alloy.

Наверняка, среди моих читателей найдётся хоть один человек, который приносил к ювелиру ремонтировать украшение и в ответ слышал небрежное: «Это не поддаётся пайке и склейке. Украшение из силумина!»

Мне говорили об этом знакомые, единожды я сама столкнулась с такой ситуацией. И я задалась вопросом, можно ли починить изделие из силумина? В компетентных источниках написано: «При поломке изделия из силумина его можно починить с помощью эпоксидной смолы, клея для алюминия или аргоновой сварки». В теории можно, на практике никто не берётся. Ювелиры точно этого не делают.

В двух статьях я рассмотрела основные сплавы, которые относятся к бижутерии. На самом деле их гораздо больше. Многие из них отличаются лишь соотношением основных металлов. Некоторые сплавы используются, как основной материал украшения, другие же в качестве припоя, застежки, покрытия. Следующую статью планирую посвятить многочисленным покрытиям, которые используются в украшениях.

Силумин

Силуми́н — сплав алюминия с кремнием. Химический состав — 4-22 % Si, основа — Al, незначительное количество примесей Fe, Cu, Mn, Ca, Ti, Zn, и некоторых других. Некоторые силумины модифицируются добавками натрия или лития. Добавка всего 0,05% лития или 0,1% натрия позволяет увеличить содержание кремния в эвтектическом сплаве до 14%. Сплав Al-Si (силумины) обладают наилучшими литейными свойствами. В двойных сплавах Al-Si эвтектика состоит из твердого раствора и кристаллов практически чистого кремния. В легированных силуминах (АК9ч) помимо двойной эвтектики имеются тройные и более сложные эвтектики. В двойных силуминах с увеличением содержания кремния до эвтектического состава снижается пластичность и повышается прочность.

Содержание

Маркировка

АК##@@, где А — алюминий, К — кремний, ## — процентное содержание кремния в сплаве, @@ — другие химические элементы, содержащиеся в сплаве (если имеются).

Встречается другая маркировка: АЛ##, где АЛ — алюминий литейный, ## — номер сплава.

Наиболее распространенные марки АК12 — 12 % кремния, эвтектический сплав АК9 — 9 % кремния АК7Ц9 — 7 % кремния, 9 % цинка

Механические свойства

Силумины устойчивы к коррозии во влажной атмосфере и морской воде, по сравнению с алюминием обладают бо́льшей прочностью и износоустойчивостью.

Применение

Применяются для литья деталей в авто-, мото- и авиастроении (напр. картеров, блоков цилиндров, поршней), и для производства товаров народного потребления (напр. теплообменников, мясорубок).

См. также

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Силумин» в других словарях:

СИЛУМИН — легкие литейные сплавы Al (основа) с Si (3 13%, иногда до 26%) и некоторыми др. элементами (Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Изготовляют детали сложной конфигурации, главным образом в авто и авиастроении … Большой Энциклопедический словарь

СИЛУМИН — см. Алюминиевые сплавы. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 … Морской словарь

силумин — сущ., кол во синонимов: 2 • альпакс (1) • сплав (252) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

СИЛУМИН — общее название группы лёгких литейных сплавов на основе алюминия, содержащих от 4,5 до 14% кремния, а также некоторые др. элементы; обладают кислото и коррозионной стойкостью, по своей прочности соизмеримы со сталью, но значительно легче её.… … Большая политехническая энциклопедия

Силумин — [silumin] общее название группы литейных сплавов на основе Al, содержащего 4 13 % Si, в некоторых марках до 23 %; обладают повышенной коррозионной стойкостью во влажной и в морской атмосферах. Эвтектический силумин (11,7 % Si), известный как… … Энциклопедический словарь по металлургии

силумин — (лат. sil(ex) кремень + алюминии) общее название группы легких литейных сплавов на основе алюминия, содержащих кремний (силиций) от 4,5 до 14%, а также магний (до 0,6%), марганец (до 0,5%), железо (до 1%), в отдельных случаях медь, цинк; обладают … Словарь иностранных слов русского языка

СИЛУМИН — (от латинского silicium кремний и aluminium алюминий) общее название группы литейных сплавов на основе Al, содержащих 10 13% Si, а также некоторые примеси (Fe, Mn, Ca, Ti, Cu, Zn). Обладает относительно хорошими механическими свойствами в… … Металлургический словарь

силумин — лёгкие литейные сплавы Al (основа) с Si (3 13%, иногда до 26%) и некоторыми другими элементами (Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Изготовляют детали сложной конфигурации, главным образом в авто и авиастроении. * * * СИЛУМИН СИЛУМИН, легкие литейные сплавы … Энциклопедический словарь

силумин — siluminas statusas T sritis chemija apibrėžtis Al lydinys su 3–26% Si, 1–4% Cu, 0,2–1,3% Mg, 0,2–0,9% Mn, kartais su 2–4% Zn, 0,8–2% Ni, 0,1–0,4% Cr, 0,05–0,3% Ti ir kitais priedais. atitikmenys: angl. silumin rus. силумин … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Силумин — (от лат. Silicium кремний и Aluminium алюминий) общее название группы литейных сплавов на основе алюминия, содержащих кремний (4 13%, в некоторых марках до 23%). В зависимости от желательного сочетания технологических и эксплуатационных… … Большая советская энциклопедия

Силумин — м. Сплав алюминия с кремнием, обладающий кислотоупорностью, высокими литейными свойствами; применяется в машиностроении и химической промышленности. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

ПРОМЫШЛЕННЫЕ СПЛАВЫ

В данной главе рассматриваются особенности структуры и свойства стандартных литейных алюминиевых сплавов России, которые приведены в ГОСТе 1583—93. Именно эти сплавы и их зарубежные аналоги, прежде всего американские, являются на сегодняшний день основными промышленными сплавами на алюминиевой основе для получения фасонного литья. Полные сведения об их составах представлены в приложении 1. Здесь рассмотрены фазовые составы и основные свойства всех стандартных российских сплавов. Гарантируемые значения временного сопротивления, относительного удлинения и твердости, определенные в ГОСТе 1583—93 для соответствующих состояний, приведены в приложении 3.

В России с 1989 г. действует единая система обозначений стандартных литейных сплавов, которая содержит буквы основных легирующих компонентов и их концентрации, что позволяет легко оценить средний состав сплава (см. приложение 1). Кроме того, многие марки содержат буквы «ч» и «пч», которые определяют чистоту по примесям, а некоторые — также букву «л» для отличия от деформируемых сплавов, имеющих такую же маркировку (например АМгбл). Однако при этом следует иметь в виду, что отсутствие букв «ч» и «пч» не всегда означает высокое содержание примесей. Например, сплав АК8л допускает в два раза меньшее содержание железа, чем сплав АК7ч. Старая система обозначений, использовавшаяся в СССР (АЛ), была беспорядочной (АЛ7 — система А1—Си, АЛ8 — система А1—Mg; АЛ9 — система А1—Si) и поэтому здесь не рассматривается.

Для маркировки литейных алюминиевых сплавов в США (и во многих других странах) принята трехзначная система (плюс дополнительная цифра после точки). Первая цифра определяет базовую систему легирования: 4 — двойные силумины, 3 — легированные силумины, 2 — алюминиево-медные сплавы, 5 — магналии.

Вместе с тем следует отметить, что кроме стандартных существует множество относительно новых промышленных сплавов ограниченного потребления, маркировка которых может быть весьма специфической.

Силумины

Общая характеристика силуминов

Основную группу литейных алюминиевых сплавов составляют силумины (сплавы с кремнием в количестве 4—22 %), на долю которых приходится более 90 % производства всех отливок, что связано с их технологичностью при использовании практически всех видов литья. Подробная информация о применении силуминов разных марок содержится в справочниках.

Важнейшими характеристиками силуминов, определяющими их технологичность, области применения, являются механические, коррозионные и литейные свойства. Все они определяются химическим составом и структурой силуминов. Структура, в свою очередь, формируется в зависимости от условий плавки, кристаллизации и последующей термической обработки. Ниже будут последовательно рассмотрены основные закономерности влияния состава и структуры на механические, коррозионные и литейные свойства стандартных силуминов, марки и состав которых приведены в приложении 1.

Силумины по своей природе являются гетерофазными сплавами, содержание кремния в алюминиевой матрице не превышает 1—1,5 %, а большая его часть входит в состав фаз кристаллизационного происхождения, прежде всего кремниевого твердого раствора — (Si). Основными легирующими элементами в силуминах (после кремния) являются медь и магний, реже цинк и никель. Все эти элементы способствуют повышению прочности и твердости, но снижают в той или иной степени показатели пластичности силуминов. Кроме алюминиевой матрицы и (Si) в силуминах часто присутствуют избыточные фазы, содержащие железо, медь, магний и марганец, реже другие элементы, в частности никель и бериллий. Влияние каждого из этих элементов рассмотрено ниже.

Содержание кремния находится в пределах 4—22 %, этот диапазон можно условно разделить на три части: 4—9,

10—13 и 14—22 %, что согласно двойной диаграмме А1—Si соответствует доэвтектическим, эвтектическим и заэвтектическим силуминам. В соответствии с принятой в данном пособии классификацией силумины относятся к сплавам 2—4 групп. Нижний предел по кремнию (4 %) обусловлен достижением необходимого уровня литейных свойств за счет достаточно узкого эффективного интервала кристаллизации. Верхний предел связан с обеспечением минимального уровня пластичности, поскольку кремниевая фаза отличается хрупкостью.

Концентрация магния, как правило, составляет 0,2—0,6 % и редко превышает 1 %, что вытекает из диаграммы состояния А1—Si—Mg. Нижний предел обусловлен достижением достаточного дисперсионного упрочнения за счет вторичных выделений метастабильных фаз (3′ и (3″ (Mg₂Si), а верхний должен обеспечивать невысокую объемную долю образуемых магнием эвтектических фаз, в частности Mg₂Si, для достижения заданной пластичности. Среди всех легирующих элементов и примесей магний обладает наиболее сильным эффектом влияния на механические свойства состаренных силуминов, поэтому допустимый диапазон концентраций часто находится в очень узких пределах (например, для отливок силумина АК9пч он составляет всего 0,07 %). Оптимальная концентрация магния зависит как от содержания других элементов, так и от режима термообработки.

Введение меди позволяет добиться наибольшего упрочнения силуминов в литом состоянии, поэтому ее концентрация может достигать 7—8 %, т. е. в сплавах типа АК5М7 меди больше, чем самого кремния. Однако вводить медь в количестве более 4—5 % нецелесообразно, так как ее предельная растворимость в (А1) составляет чуть более 4 %. В то же время Си-содержащие фазы эвтектического происхождения оказывают отрицательное влияние на пластичность и другие механические свойства. После старения медь, растворенная в (А1), образует вторичные выделения. При использовании режима Тб это, как правило, метастабильные фазы 0′, 0″ и Q’. При совместном легировании силуминов добавками Си и Mg оптимальная концентрация меди составляет 1—3 %.

При содержании цинка до 12 % (что соответствует его максимальному значению в цинковых силуминах) он практически полностью растворяется в (А1) (в небольшом количестве может растворяться и в других фазах), при этом его упрочняющее влияние сравнительно слабое. Как легирующий элемент цинк мало перспективен, но в качестве допустимой примеси такое его количество позволяет существенно расширить возможности выплавки силуминов из вторичного сырья.

В силуминах железо обычно является примесью и полностью входит в состав одной из фаз эвтектического или первичного происхождения, которые, как правило, оказывают отрицательное влияние на механические свойства. Степень влияния железистых фаз существенно зависит от морфологии, размера и распределения частиц, что наряду с требованиями к свойствам определяет допустимое содержание железа в промышленных силуминах. Оно может быть как очень строгим (менее 0,1 % при литье в землю ответственных отливок), так и почти свободным (при литье под давлением допускается до 2 % Fe. Наиболее вредными являются иглообразные включения фазы Al₅FeSi ((3), особенно в виде первичных кристаллов. Для многих фаз эвтектического происхождения характерна более благоприятная скелетообразная морфология (при наличии добавки марганца в ряде случаев при достаточно быстрой кристаллизации тонкодифференцированная). Примером служит фаза Al₈Fe₂Si из тройной системы А1—Si—Fe, которая в результате неравновесной кристаллизации иногда может присутствовать в составе малокремнистых силуминов. Самой лучшей является глобулярная морфология, которая может быть получена при добавлении в сплавы бериллия. В силуминах, содержащих более 0,5 % Mg, даже небольшое количество железа (начиная с ОД—0,15 %) часто приводит к образованию четверного соединения Al₈FeMg₃Si₆.

В системе А1—Si—Fe—Мп марганец образует фазу Al₁₅(FeMn)₃Si₂, которая в составе эвтектик, так же как и фаза Al₈Fe₂Si, характеризуется скелетообразной морфологией. Наличие марганца позволяет избежать появления иглообразных включений фазы Al₅FeSi. Однако суммарное количество Мп + Fe не должно превышать 1—1,5 (в зависимости от содержания кремния), так как в противном случае резко увеличивается риск появления крупных скоплений первичных кристаллов фазы Al₁₅(FeMn)₃. Следует отметить, что в силуминах (в отличие от магналиев и сплавов А1—Си) концентрация марганца в алюминиевой матрице мала. Типичная концентрация марганца в силуминах (в качестве добавки или примеси) обычно не превышает 0,5 %.

Добавка никеля связывает железо в соединение Al₉FeNi, эвтектические включения которого в зависимости от состава сплава и скорости охлаждения при затвердевании могут иметь различную морфологию: скелетную, тонкодифференцированную и компактную (обычно овальную). Первичные кристаллы этого соединения из-за грубой морфологии нежелательны. В случае приготовления сплавов из первичных материалов высокой чистоты никель образует фазу Al₃Ni, что вытекает из диаграммы состояния А1—Si—Ni. Эта фаза обычно входит в состав эвтектик, в частности (А1) + (Si) + Al₃Ni. При совместном присутствии Ni и Си возможно образование одного из двух соединений: Al₆Cu₃Ni и Al₃(Ni, Cu)₂, что приводит к обеднению алюминиевых матриц медью, даже после закалки. При концентрации никеля, как минимум до 4 включительно (если Fe