6.3. Литейные алюминиевые сплавы

В качестве литейных используются двух и многокомпонентные сплавы на основе систем «алюминий кремний», «алюминиймагний», «алюминиймедь». Сплавы алюминия с кремнием, называемые силуминами, содержат от 6 до 13% кремния, а их структура состоит из твердого раствора кремния в алюминии и эвтектики (см. рис. 6.1). Благодаря большому количеству эвтектики силумины отличаются высокими литейными свойствами, а отливкибольшой плотностью и герметичностью.

Отличительной особенностью структуры силуминов является игольчатое строение эвтектики у немодифицированных сплавов (см. альбом микроструктур). Обладая высокой хрупкостью, кремний игольчатой формы способствует зарождению и распространению трещин, из-за чего прочностные свойства сплавов с такой структурой низкие. Чтобы изменить форму кристаллов кремния на более благоприятную, перед разливкой в формы сплав модифицируют введением в него натрия в виде хлористых и фтористых солей. После модифицирования кремний кристаллизуется в форме мелкодисперсных частиц, что значительно улучшает свойства сплавов (см. альбом микроструктур).

Двойной силумин (сплав АЛ2) очень слабо упрочняется при термообработке (закалке и старении). Чтобы повысить эффект упрочнения, сплавы алюминия с кремнием дополнительно легируют магнием до 0,8%, медью до 4,5%, цинком до 14,0%. Это сплавы АЛ3, АЛ4, АЛ5, АЛ9, АЛ11. Превращения при термообработке, приводящие к их упрочнению, описаны ниже.

Сплавы алюминия с магнием – магналии (АЛ8, АЛ23, АЛ27) – и алюминия с медью (АЛ7, АЛ19) обладают плохими литейными свойствами, т.к. в их структуре не содержится эвтектики и они затвердевают в широком интервале температур (рис. 6.1). Однако они обладают такими ценными качествами, как высокая коррозионная стойкость, большая удельная прочность, хорошая обрабатываемость резанием (сплавы с магнием), высокая прочность, твердость и ударная вязкость (сплавы с медью). Для получения мелкозернистой структуры в отливках в сплавы добавляют небольшие количества (десятые доли процента) титана и циркония, для уменьшения окисления магния – до 0,1% бериллия, для повышения жаропрочности – до 1,0% марганца. Структура этих сплавов в литом состоянии состоит из твердого раствора алюминия и интерметаллидных включений, располагающихся по границам зерен (см. альбом микроструктур). Перед обработкой резанием отливки подвергают упрочняющей термообработке – закалке и старению.

Химический состав и механические свойства наиболее применяемых литейных сплавов приведены в табл. 6.1.

Таблица 6.1.

Химический состав и механические свойства наиболее

применяемых литейных сплавов

Марка сплава	Содержание элементов (Al – остальное), %					Механические свойства					Примечание
	Si	Mg	Cu	Mn M	Прочие	σв	σо2		δ	НВ, МПа
						МПа			%
АЛ2	10 - 13					130 180		20 80	2 6	500 500	Литой в песчаную форму , Модифицированный
АЛ4	8 - 10	0,17 – 0,3		0,2 - 0,5		260		200	4	750	Литой в песчаную форму, модифицированный, закаленный и состаренный
АЛ9	6 - 8 8	0,2 – 0,4				220		120	2	500	Литой под давлением
АЛ23	--	6 - 7		-	0,05- 0,15 Ti 0,02- 0,1 Be 0,05- 0,2 Zr	300		150	13	840	Закаленный и состаренный
АЛ7			4 - 5			260		200	3	700	Закаленный и состаренный