Какие сплавы называют силуминами

Силуми́н — сплавалюминия с кремнием. Химический состав — 4-22 % Si, основа — Al, незначительное количество примесей Fe, Cu, Mn, Ca, Ti, Zn, и некоторых других.

Лучшими литейными свойствами обладают сплавы Аl-Si (силумины). Высокая жидкотекучесть, малая усадка, отсутствие или низкая склонность к образованию горячих трещин и хорошая герметичность силуминов объясняются наличием большого количества эвтектики в структуре этих сплавов.

Плотность большинства силуминов 2650 кг/м3, т.е. меньше плотности чистого алюминия (2700 кг/м3). Они хорошо свариваются.
Механические свойства зависят от химического состава, технологии изготовления (модифицирования, способа литья и т.д.), а также термической обработки. В двойных силуминах с увеличением содержания кремния до эвтектического состава снижается пластичность и повышается прочность. Появление в структуре сплавов крупных кристаллов первичного кремния вызывает снижение прочности и пластичности . Несмотря на увеличение растворимости кремния в алюминии от 0,05% при 200°С до 1,65% при эвтектической температуре, двойные сплавы не упрочняются термической обработкой. Это объясняется высокой скоростью распада твердого раствора, который частично происходит уже при закалке, а также большой склонностью к коагуляции стабильных выделений кремния. Единственным способом повышения механических свойств этих сплавов является измельчение структуры путем модифицирования.

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.

Силумин — марка

Силумин марки А Л 5 ( 4 5 — 5 5 % Si, 0 35 — 0 60 % Mg, 1 0 — 1 5 % Си) обладает достаточно хорошими литейными свойствами, не требует модифицирования и кристаллизации в автоклаве. Благодаря присутствию меди обладает теплостойкими свойствами. [1]

Силумин марки СИЛ-0 предназначается для приготовления сплавов специального назначения и для сплава АЛ-4 при отливке деталей в землю. [2]

Возможность эмалирования силумина марок АЛ4 и АЛ9 исследована автором: изучалось влияние методов подготовки поверхности и нанесения эмали ( шликерный и во взвешенном слое) на качество покрытия и прочность его сцепления с металлом. [3]

Необходимое количество приготовленной лигатуры и столько-же силумина марки СИЛ-0 или АЛ2 загружаются в графитовый, керамический или чугунный тигель и совместно расплавляются. Флюс растворяет окисную пленку и повышает жидкотекуЧесть припоя. [4]

Отливки из всех алюминиевых сплавов, за исключением силуминов марок АЛ2 и АЛИ, подвергаются упрочняющей термической обработке. [5]

Эта фреза, используемая ( о — 612 м / мин, s 1180 мм / мин), при обработке силумина марки АЛ2, на ленинградском заводе Кинап позволила уменьшить машинное время в 2 раза по сравнению с обычными быстрорежущими пазовыми фрезами. [6]

На рис. 136 приведена левая часть диаграммы состояния алюминий — кремний. Силумины имеют состав, близкий к эвтектическому, и поэтому обладают высокими литейными свойствами. Широкое распространение получил силумин марки АЛ2, содержащий 10 — 12 % кремния. [8]

Силумины, содержащие менее 10 — 12 % Si, обладают пониженными литейными свойствами и меньшей прочностью, поэтому их упрочняют введением меди и магния. Эти сплавы называются специальными силуминами и их можно успешно подвергать термической обработке. К ним относятся силумины марок АЛ4, АЛ5, АЛ9 и АЛЮ. [9]

Скорость образования оксидных пленок доходит до 1 мкм / мин. Необходимо механическое перемешивание электролита. Напряжение тока возрастает во время роста толщины оксидной пленки с 25 — 30 до 50 — 80 в. На силумине марки АЛ2 пленка имеет темно-серый цвет, на сплавах типа АМг — золотисто-коричневый и на дюралях типа Д1 — зелено-голубой. [10]

Скорость образования оксидных пленок доходит до 1 мкм / мин. Необходимо механическое перемешивание электролита. Напряжение тока возрастает во время роста толщины оксидной пленки с 25 — 30 до 50 — 80 В. На силумине марки АЛ-2 пленка имеет темно-серый цвет, на сплавах АМГ — золотисто-коричневый и на дюралях типа Д1 — зелено-гол убой. Пленки обладают высокой эластичностью, хорошей коррозионной стойкостью и надежными электроизоляционными свойствами. [11]

Кислотостойкими являются и антихлоры ( кремнемолибденовые чугуны с 3 4 % Мо), особенно в растворах соляной к-ты. Хромистые чугуны марок Х28Л и Х34Л стойки к воздействию кислотокоррозионных сред при повышенных т-рах. Введение меди повышает кислотостойкость хромистых чугунов в восстановительных средах. Монелъ-металл стоек в соляной ( до 15 %) и плавиковой к-тах, если доступ воздуха ограничен. Сплавы никеля с молибденом ( марок ЭИ-460, ЭИ-461, ЭП-495, ЭП-496, ЭП-567, ЭП-375) отличаются исключительно высокой стойкостью в концентрированных серной, фосфорной и соляной к-тах при повышенной т-ре. Сплав инконель стоек в разбавленной ( до 5 %) соляной к-те, а также в серной, плавиковой и фосфорной к-тах при обычной т-ре. Алюминий, вследствие самопассивации в окислительных средах, отличается стойкостью в концентрированных серной и азотной, а также в органических к-тах. Сплавы алюминия с кремнием и медью марок АЛ-4, АЛ-4Б и силумины марок СИЛ-1 , СИЛ-2 более стойки в кислотной среде ( особенно в азотной к-те), чем чистый алюминий. Титан стоек в растворах разбавленных к-т ( серной, соляной, органических), в азотной к-те и царской водке при повышенной т-ре; кислотостойкость его повышается при добавлении палладия, молибдена и тантала. Тантал исключительно кислотостоек в широких пределах концентраций реагентов и т-р — в соляной к-те до т-ры 110 s С, в азотной и серной — до т-ры 175 С, в фосфорной к-те — до т-ры 180 С. На него не действуют царская водка, хромовая смесь, хлористая, хлорноватая и азотная к-ты, бромистый водород. [12]

Не на слуху, но на виду. В быту появляется все больше предметов из силумина. Это и краны, и кастрюли со сковородками. Список не полный. Но, ему мы уделим внимание в отдельной главе. Пока же, разберемся, что такое силумин. Судя по предметам, из него изготавливаемым, это сплав . Узнаем, чего и с чем.

Что такое силумин?

Сплав силумин основан на алюминии . Его в составе материала около 90%. Остаток приходится на кремний . В более известном дюралюминии в лигатуру входят уже медь , марганец и магний .

Так что, у алюминия в металлургии несколько ипостасей. Сегодня внимание силумину. Наличие кремния в нем читается из названия. Взято «Си» от научного имени элемента . В таблице Менделеева он записан силициумом. К алюминию примешивается, главным образом, для упрочнения.

Максимальное содержание кремния в силумине равно 15%. Поэтому, внешне сплав сложно отличить от чистого металла. У кремния такой же белесый цвет . Есть незначительное затемнение, больше напоминающее чугун . Правда, внимание на этот нюанс обращают, как правило, лишь профессионалы, скупщики лома .

Плотность кремниевой составляющей силумина выше, чем у алюминия, равна 3,2 грамма на кубический сантиметр. Значит, и вес силициума больше. Однако, в масштабах 15-процентной лигатуры кремний влияет на вес алюминия незначительно. Сплав остается легким и светлым. Общая плотность материала не достигает 3-ех граммов на сантиметр в кубе.

Свойства силумина

Алюминий «Силумин» сравнивают по свойствам с нержавеющей сталью . Герой статьи легче нее. Это одно из немногих отличий и безусловный плюс. В остальном, материал силумин почти столь же прочен и устойчив к коррозии. От разрушения сплав защищает оксидная пленка, образующаяся на поверхности в окислительных средах, то есть, в присутствии кислорода.

Удельная прочность силумина – это отношение его твердости к плотности. У сплава алюминия с кремнием показатель близок к 15-ти. У сталей он, как правило, не превышает 17-ти.

Разница незначительна, при этом, масса материалов отличается. Учитывая, что удельная прочность показывает, насколько надежной будет конструкция при заданном весе, силумин выигрывает.

Выигрывает силумин и по пластичности. Сплав легко повторяет самые сложные формы, заполняя их равномерно. В итоге, литье силумина упрощается, а значит, и удешевляет процессы производства.

Именно поэтому на соединение алюминия и кремния сделали ставку китайцы . Из силумина они делают бюджетные версии многих бытовых товаров. Часть из них низкопробные, а часть уступает прототипам лишь в цене . Откуда такая разница?

Силумин свойства имеет, зависящие рот марки сплава и соблюдения технологии его производства. Основных маркировок у материала 5. Это: АЛ2, АЛ3, АЛ4, АЛ5 и АЛ9.

Однако, по цифровым обозначениям можно догадаться, что есть и другие. У каждой есть плюсы и минусы. Далеко не везде состав силумина ограничивается лишь алюминием и кремнием.

Порой, и марганец с магнием добавляют. Иногда, ничего не примешивают, а попросту, не избавляются от изначально присутствующих в шихте примесей. В этом случае, металл силумин получается загрязнен железом , кальцием , цинком .

Вот и возникают нарекания к качеству сплава и его подходящести для той, или иной сковороды. Однако, есть отрасли, где производители не ведут подобных игр с силумином. Риски слишком велики. Вместо гневных отзывов домохозяек можно нарваться на людские смерти и государственные выговоры.

Применение силумина

Применение силумин нашел еще и в областях машино — и авиастроения. Ставка на сплав алюминия с кремнием сделана благодаря его легкости. Для воздушных кораблей она является залогом подъема в небо, маневренности.

Для обычных авто вес становится одной из категорий ценообразования. За тяжесть приходится доплачивать. К тому же, массивные машины разбивают дорожное покрытие. Забота об его качестве заставляет промышленников и автомобилистов использовать силумин для производства деталей двигателей, поршней, цилиндров и корпусов.

Все чаще сплав используют оружейники. Так, сварка силумина стала основной фазой производства пневматических винтовок таких брендов , как Cuno Melcher, Umarex, Stalker, Crosman и Walther.

Из сплава алюминия с кремнием указанные бренды делают, как минимум, ствольные коробки, а порой, и все узлы винтовок. В новом исполнении они стали легче и проще в обращении.

Силумин – состав крепкий, но хрупкий, и это – главный минус материала. Изделия из него не желательно ронять. Винтовку приходится аккуратно класть на землю, прислонять к дереву.

Авто может отправиться на солидный ремонт после небольшого удара. Кастрюля, по неосторожности кинутая ребенком , трескается. Вероятность, конечно, не 100-процентная, но должна держаться в голове .

Несмотря на определенные риски, плавление силумина заказывают для генераторов газотурбинных установок. Они состоят из пластинчатых теплообменников.

Температура плавления силумина в 670 градусов позволяет такое применение материала. А вот в космос сплав алюминия с кремнием не пустишь. В ракетостроении нужны металлы, выдерживающие жар в тысячи градусов.

Производство силумина

Купить силумин предлагают не только крупные металлургические предприятия, но и небольшие лаборатории. Последние проводят эксперименты по усовершенствованию производства сплава.

Стандартный способ его получения – смешение алюминия с кремнием и их совместная переплавка. Металлы для шихты добывают из руды. Заглянем в «Банк Патентов» и узнаем, что получить силумин можно, так же, на основе золы, остающейся на ТЭЦ страны в качестве отхода производства.

Зола от бурого угля может быть восстановлена. Нужны лишь электролизер и криолит . В присутствии последнего осуществляется реакция. Не секрет, что кроме кремния с алюминием в золе масса иных компонентов.

Интересно, что они почти не влияют на качество сплава, не значительны. Многовато в золе лишь железа. Однако, его присутствие в силумине допускается в качестве лигатуры. Феррум по ГОСТам разрешен в количестве 0,8-1,5%. Примерно столько и есть в отходах ТЭЦ.

Если промышленники возьмут на вооружение новый метод производства силумина, будет искоренено давнишнее противоречие. Оно заключается в предписанном природой дуэте алюминия и кремния.

Элементы изначально находятся рядом, к примеру, в бокситовой руде. Однако промышленники сначала тратят деньги на выделение каждого металла в отдельности, чтобы потом вновь потратиться на их сплавление в силумин.

Работа с золой упростит и удешевит производство, а заодно, послужит на благо экологии. Мелкая взвесь в воздухе от работы ТЭЦ донимает жителей многих городов.

Цена силумина

Цена силумина в гранулах – около 80 рублей за кило. Если брать полуфабрикат, к примеру, чушку, отдашь 130-180 рублей. Для большинства марок сплава цена одинакова. Другой вопрос, готовая продукция.

Здесь стоимость может значительно отличаться от себестоимости. Так, силуминовый казан диаметром около 30-ти сантиметров стоит более 1 000 рублей. Однорычажный смеситель из сплава алюминия с кремнием оценивают примерно в 1 500.

За гидрораспределитель из силумина просят около 8 000 рублей. За счетчик газа дают в районе 2 000-3 500. За 4 000 получится купить вибрационный насос, а за 45 рублей – наконечник для него.

В общем, из силумина делают почти все, что можно изготовить из металла. Так что, не помешает и запомнить имя материала, и изучить его сильные, слабые стороны.