Eisen in Aluminiumgusslegierungen

Die wichtigsten Einflussfaktoren von Eisen

  1. Eisen ist die Hauptverunreinigung, was für die geringe Zähigkeit herkömmlicher Aluminiumlegierungen verantwortlich ist.
  2. Eisenphase, das sich in siliziumreichen Aluminiumlegierungen aus der Flüssigkeit bildet, ist β-FeSiAl5.
  3. β-FeSiAl-Teilchen werden üblicherweise als nadelförmig oder nadelförmig bezeichnet, obwohl es eigentlich Platten sind.
  4. Zusätze in Manganlegierung in Menge, gleich dem halben Eisengehalt, ändere die β-FeSiAl-Phase in die α-FeSiAl-Phase mit der chemischen Formel (Fe,Mn)3Und2Al15. Diese Phase ist nicht mehr nadelartig, so etwas wie ein Drehbuch. Sie ist nicht so schlimm, wie eine Nadel, obwohl es immer noch eine Versprödungsphase bleibt (Abb. 2).

zhelezo-v-liteynom-Aluminium-PlatteBild 1 – β-FeSiAl-Nadeln

zhelezo-alyuminievyy-splav-a357Bild 2 – α-FeSiAl-Partikel – weniger schädlich, als β-FeSiAl-Nadeln. Legierung A357

Abkühlgeschwindigkeit und Größen von β-FeSiAl-Nadeln

  1. Die Länge der β-FeSiAl-Nadeln ist eine Funktion der Abkühlgeschwindigkeit. Maß für die Abkühlgeschwindigkeit ist der interdendritische Abstand im Legierungsgefüge. Je höher die Kühlrate, desto kleiner ist der interdendritische Abstand.
  2. Mit zunehmendem Eisengehalt in der Legierung nimmt auch die Länge der β-FeSiAl-Nadeln zu (Abb. 3).

zhelezo-liteynye-aluminievye-splavyBild 3 – Abhängigkeit der Länge von β-FeSiAl-Nadeln vom interdendritischen Abstand sekundärer Dendriten (Quelle – Biswal et al.)

β-FeSiAl-Nadeln und mechanische Eigenschaften

  1. Das Vorhandensein von β-FeSiAl-Nadeln in der Mikrostruktur von Aluminiumlegierungen verringert ihre mechanischen Eigenschaften.
  2. Vor allem β-FeSiAl-Nadeln reduzieren die Zähigkeitseigenschaften von Aluminiumlegierungen, insbesondere die Zähigkeit von Sekundärlegierungen mit hohem Eisengehalt (Abb 4).

fig4Bild 4 – Vergleich der mechanischen Eigenschaften der Legierung A357 mit einem hohen (0,093 %) und niedrig (0,055 %) Eisengehalt (Quelle: F. Haupt, Alcán)

Eine Quelle: Europäischer Aluminiumverband, 2002