Статьи

Типичным силумином является сплав АЛ2 (АК12) с содержанием 10-13% Si. В литом состоянии он состоит в основном из эвтектики и некоторого количество избыточных кристаллов кремния. Механические свойства такого сплава очень низки: s в = 120 – 160 МПа при относительном удлинении d < 1% (таблица 2). Однако эти сплавы обладают очень важными свойствами, которые с трудом удается достичь в других более прочных сплавах: высокой жидкотекучестью, свариваемостью. Они имеют малую усадку при литье, в связи с чем становится низкой их склонность к образованию усадочных трещин. Силумины, вследствие малого различия по растворимости кремния при высокой и низкой температуре, практически не упрочняются термической обработкой, поэтому важнейшим методом улучшения его механических свойств является модифицирование. Модифицирование осуществляется обработкой жидкого силумина небольшими количествами металлического натрия или солями натрия. При модифицировании происходит значительное измельчение частичек эвтектической смеси, что связывают со способностью натрия обволакивать образовавшиеся зародыши кремния и тормозить их рост. Кроме того, в процессе модифицирования отмечено некоторое переохлаждение, соответствующее протеканию эвтектического превращения, а эвтектическая концентрация сдвигается вправо. Таким образом, заэвтектические сплавы, лежащие несколько правее эвтектической точки, после модифицирования оказываются доэвтектическими. Структура сплава после модифицирования оказывается состоящей из избыточных кристаллов a -твердого раствора и очень дисперсной, практически точечной эвтектики Таблица 1. Силумины

Марки силумина	Массовая доля, %
	основных компонентов		примесей, не более
	Алюминия	Кремний	Железа	Марганца	Кальция	Титана	Меди	Цинка
	Al	Si	Fe	Mn	Ca	Ti	Cu	Zn
АК12ч (СИЛ-1)	основа	10-13	0,50	0,4	0,08	0,13	0,02	0,06
АК12пч (СИЛ-0)	основа	10-13	0,35	0,08	0,08	0,08	0,02	0,06
АК12оч (СИЛ-00)	основа	10-13	0,20	0,03	0,04	0,03	0,02	0,04

Таблица 2 - Механические свойства силуминов

Марка сплава	Способ литья	Вид термической обработки	sв, МПа	d, %	НВ
			не менее
АК12(АЛ2)	ЗМ, ВМ, КМ К Д ЗМ, ВМ, КМ К Д	- - - Т2 Т2 Т2	147 157 157 137 147 147	4,0 2,0 1,0 4,0 3,0 2,0	50,0 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0
АК13(АК13)	Д	-	176	1,5	60,0
АК9ч(АЛ4)	З, В, К, Д К, Д, ПД КМ, ЗМ ЗМ, ВМ К, КМ З	- - Т1 Т6 Т6 Т6	147 147 196 225 235 225	2,0 2,0 1,5 3,0 3,0 2,0	50,0 50,0 60,0 70,0 70,0 70,0
АК5М(АЛ5)	З, В, К З, В К З, В З, В, К К	Т1 Т5 Т5 Т6 Т7 Т6	157 196 216 225 176 235	0,5 0,5 0,5 0,5 1,0 1,0	65,0 70,0 70,0 70,0 65,0 70,0
АК8М3ч (ВАЛ8)	К, ПД К, ПД Д Д Д З В З К	Т4 Т5 - Т5 Т2 Т5 Т5 Т7 Т7	343 392 294 343 215 345 345 270 295	5,0 4,0 2,0 2,0 1,5 1,0 2,0 1,0 2,5	90,0 110 75,0 90,0 60,0 90,0 90,0 80,0 85,0
АК12М2МгН (АЛ30)	К К	Т1 Т6	196 216	0,5 0,7	90,0 100,0

Механические свойства после модифицирования АЛ2 (АК12) составляют: s в = 170 - 220 МПа, при d = 3 – 12%. Обладая высокими литейными свойствами, силумины являются основным исходным материалом для создания технологичных и, в то же время, высокопрочных литейных алюминиевых сплавов, которые могут подвергаться упрочняющей термической обработке. При создании таких сплавов используют дополнительное легирование силуминов с целью образования в структуре силумина новых фаз, способных приводить к упрочнению при термической обработке. В качестве таких элементов применяют Mg, Cu и Mn. На основе такого легирования в настоящее время созданы и используются литейные алюминиевые сплавы: АЛ4 (9% Si, 0,25% Mg и около 0,4% Mn) и АЛ5 (5% Si, 1,2 Cu и 0,5% Mg). Прочность этих сплавов после закалки и старения оказывается выше 200-230 МПа при удлинении   2-3%. Эффект упрочнения сплавов при закалке и старении объясняется образованием при старении зон Гинье-Престона и промежуточных фаз сложного состава, отличающихся по составу и кристаллической решетке от равновесной, например Mg2Si, и когерентных с твердым раствором своими кристаллическими решетками.