Литейные сплавы 

Литейные сплавы алюминий-медь-кремний

В отличие от деформируемых алюминиевых сплавов, литейные сплавы имеют намного большее содержание легирующих элементов.

Медь и кремний в алюминии

Из  всех литейных алюминиевых сплавов сплавы системы алюминий-медь-кремний имеют самое широкое применение. Эти сплавы обладают хорошими литейными свойствами. Сочетание кремния и меди позволяет применять термическую обработку для повышения механических свойств.

Количество в этих сплавах как меди, так и кремния изменяется очень широко. Поэтому в одних сплавах алюминий-медь-кремний преобладает медь, а в других – кремний.

В этих сплавах:

  • медь обеспечивает прочность, а
  • кремний повышает литейные свойства и снижает горячее растрескивание.

Сплавы алюминий-медь-кремний с содержанием меди более чем 3-4 % являются термически упрочняемыми. Однако обычно термическую обработку применяют только, если эти сплавы содержат также магний, который повышает их восприимчивость к термической обработке.

Сплавы с большим содержанием кремния (более 10 %) имеют низкое термическое расширение, что является преимуществом для изделий, работающих при повышенных температурах. Когда содержание кремния превышает 12-13 %, вплоть до 22 %, в сплаве присутствуют кристаллы первичного кремния. Когда эти кристаллы должным образом распределены, они обеспечивают сплаву высокую износостойкость. Из этих заэвтектических сплавов изготавливают, например,  автомобильные блоки цилиндров двигателей.

Влияние магния

Многие сплавы системы Al-Si-Cu содержат также магний: АЛ3, АЛ4М, АК5М2, АЛ5, АЛ5-1, АЛ6, АК7М2, Ак4М4, АЛ32. Это дает им высокую жаростойкость с рабочими температурами 250-275  ºС. Эти сплавы уступают сплавам Al-Si и Al-Si-Mg по литейным свойствам, коррозионной стойкости и герметичности. Не требуют модифицирования и кристаллизации под давлением.

Литейный алюминиевый сплав 380.0

Формула сплава: 8,5Si-3,5Cu

Химический состав:

  • медь: 3,0-4,0 %;
  • магний: 0,10 % макс.;
  • марганец: 0,50 % макс.;
  • кремний: 7,5-9,5 %;
  • железо: 2,0 % макс.$
  • никель: 0,50 % макс;
  • цинк: 3,0 % макс.;
  • олово: 3,5 % макс.;
  • другие: 0,50 % макс.;
  • алюминий: остальное.

Влияние примесей

Высокое содержание железа снижает пластичность. Содержание примесей может достигать относительно высоких значений прежде чем начнет проявляться их серьезное влияние.

Типичные механические свойства:

  • прочность на растяжение: 330 МПа;
  • предел текучести: 165 МПа;
  • относительное удлинение: 3 %;
  • коэффициент Пуассона: 0,33;
  • модуль упругости: 71,0 ГПа.

Физические свойства:

  • плотность: 2,71 г/см3;
  • температура ликвидус: 595 ºС;
  • температура солидус: 540 ºС.

Технологические свойства:

  • температура плавления: от 650 до 760 ºС;
  • температура разливки: от 635 до 705 ºС;
  • температура отжига для повышения пластичности: 260-370 ºС,
    выдержка – 8 часов, охлаждение с печью или на спокойном воздухе;
  • температура отпуска для снятия внутренних напряжений: 175-260 ºС,
    выдержка – 4-6 часов, охлаждение на спокойном воздухе.

Фазовые диаграммы алюминий-кремний и алюминий-медь

fazovaya-diagramma-alyuminiy-kremniyФазовая диаграмма алюминий-кремний

fazovaya-diagramma-alyuminiy-med
Фазовая диаграмма алюминий-медь

Источники:

Aluminum and Aluminum Alloys, ASM International, 1996

Aluminum Alloy Castings: Properties, Processes And Applications – J. Gilbert Kaufman, Elwin L. Rooy