+ All Categories

G5

Date post: 17-Nov-2015
Category:
Upload: claudiuss69
View: 4 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
Description:
Tehnic
14
2.6.1. ALUMINIUL ELEMENTAR Aluminiul este cel mai rãspândit metal în scoarţa terestrã iar printre elemente ocupã locul al treilea în urma oxigenului şi siliciului. Aluminiul cristalizeazã în sistemul cubic cu feţe centrate, cu urmãtoarele caracteristici principale: - constanta reţelei cristaline, la 25 °C 4,04958 Å; - raza atomicã 1,4286 Å; - raza ionicã 0,8598 Å; - distanţa interatomicã 2,8630 Å. Densitatea aluminiului solid, cât şi a celui topit scade odatã cu creşterea gradului de puritate, fiind de 2,705 g /cm 3 la 20 °C pentru aluminiul de puritate 99,5 %. La temperatura de topire, aluminiul în stare solidã are densitatea de 2,55 g / cm 3 , respectiv 2,382 g / cm 3 în stare lichidã, ceea ce corespunde la o contracţie volumicã de 6,6 % la solidificare. Aluminiul se topeşte la 660,24 °C şi fierbe la temperatura de 2056 °C. Deşi temperatura de topire este relativ joasã, pentru trecerea lui din stare solidã în stare lichidã se consumã, mai multã energie termicã decât în cazul altor metale, cu temperaturi mai ridicate de topire (cupru, oţel). Acest fenomen se datoreşte faptului cã are o cãldurã latentã de topire mare (circa 389 kJ / kg) şi o cãldurã specificã mare (929 J / kg °C). Proprietãţile chimice ale aluminiului. formeaza oxizi amfoteri. Aluminiul având afinitate mare faţã de oxigen în aer, chiar la temperaturã obişnuitã, se acoperã, cu uşurinţã, cu un strat de oxid, care protejeazã metalul de o oxidare ulterioarã Aluminiul reduce majoritatea oxizilor metalici Aluminiul protejat de stratul de aluminã este puţin atacat de acidul azotic, dar se dizolvã cu uşurinţã în acid clorhidric la fel ca şi în baze. Acidul clorhidric este dizolvantul normal al aluminiului: aluminiul de puritatea 99,5 % se dizolvã rapid cu degajare de cãldurã şi hidrogen. Acţiunea acidului sulfuric asupra aluminiului este mai puţin violentã decât a acidului clorhidric, fiind direct proporţional cu concentraţiile soluţiilor şi cu creşterea gradului de impurificare a aluminiului.
Transcript
  • 2.6.1. ALUMINIUL ELEMENTAR

    Aluminiul este cel mai rspndit metal n scoara terestr iar printre elemente ocup locul al

    treilea n urma oxigenului i siliciului.

    Aluminiul cristalizeaz n sistemul cubic cu fee centrate, cu urmtoarele caracteristici

    principale: - constanta reelei cristaline, la 25 C 4,04958 ;

    - raza atomic 1,4286 ;

    - raza ionic 0,8598 ;

    - distana interatomic 2,8630 .

    Densitatea aluminiului solid, ct i a celui topit scade odat cu creterea gradului de puritate,

    fiind de 2,705 g /cm 3 la 20 C pentru aluminiul de puritate 99,5 %. La temperatura de topire,

    aluminiul n stare solid are densitatea de 2,55 g / cm 3 , respectiv 2,382 g / cm 3 n stare lichid, ceea

    ce corespunde la o contracie volumic de 6,6 % la solidificare.

    Aluminiul se topete la 660,24 C i fierbe la temperatura de 2056 C.

    Dei temperatura de topire este relativ joas, pentru trecerea lui din stare solid n stare

    lichid se consum, mai mult energie termic dect n cazul altor metale, cu temperaturi mai

    ridicate de topire (cupru, oel). Acest fenomen se datorete faptului c are o cldur latent de topire

    mare (circa 389 kJ / kg) i o cldur specific mare (929 J / kg C).

    Proprietile chimice ale aluminiului. formeaza oxizi amfoteri.

    Aluminiul avnd afinitate mare fa de oxigen n aer, chiar la temperatur obinuit, se

    acoper, cu uurin, cu un strat de oxid, care protejeaz metalul de o oxidare ulterioar

    Aluminiul reduce majoritatea oxizilor metalici

    Aluminiul protejat de stratul de alumin este puin atacat de acidul azotic, dar se dizolv cu

    uurin n acid clorhidric la fel ca i n baze. Acidul clorhidric este dizolvantul normal al aluminiului:

    aluminiul de puritatea 99,5 % se dizolv rapid cu degajare de cldur i hidrogen.

    Aciunea acidului sulfuric asupra aluminiului este mai puin violent dect a acidului clorhidric,

    fiind direct proporional cu concentraiile soluiilor i cu creterea gradului de impurificare a

    aluminiului.

  • 2.6.1.1. Influena elementelor nsoitoare asupra structurii i

    proprietilor aluminiului

    O imagine, cu caracter general, asupra

    influenei elementelor nsoitoare (impuriti metalice,

    elemente de aliere, adaosuri de modificare) asupra

    proprietilor aluminiului (rezistena la rupere,

    alungire) ne ofer diagrama din figura 2.44.

    Fig. 2.44 Variaia caracteristicilor mecanice n sistemele

    binare aluminiu-element nsoitor, n funcie de

    solubilitatea maxim a acestuia n aluminiu.

    Aa cum se observ, rezistena la rupere a

    aliajelor pe baz de aluminiu crete odat cu

    solubilitatea limit a elementului de aliere n aluminiu.

    Aceste elemente de aliere determin durificarea

    soluiei solide pe baz de aluminiu cnd concentraia lor depete valoarea de 0,01 % atomice.

    Fierul este practic insolubil n aluminiul n stare solid, la temperatura eutectic - 655 C - se

    dizolv n proporie de 0,052 %, fig.2.45.

    Din studiul diagramei de echilibru a sistemului Al-Fe reiese c

    ntre aluminiu i fier se formeaz un compus intermetalic Al3

    Fe i un

    eutectic cu 1,8 % Fe, avnd temperatura de topire de 655 C.

    Fig. 2.45. Diagrama de echilibru termic pentru sistemul

    aluminiu-fier.

    Eutecticul fiind format din aluminiu i compusul Al3

    Fe, apare

    la un coninut de ordinul miimilor de procente de fier i se separ la limita grunilor de aluminiu.

    Att formarea eutecticului ct i apariia compusului Al3

    Fe acicular duc la scderea plasticitii. De

    aceea, n aluminiu i n majoritatea aliajelor sale, fierul este o impuritate nedorit, deoarece

    nrutete proprietile de turnare i proprietile mecanice, formnd faze fragile. Pentru

    diminuarea efectului negativ al acestei impuriti atunci cnd eliminarea sa este imposibil (folosirea

  • n ncrctur a unui metal de calitate inferioar, a metalelor vechi i deeuri), se recomand

    solidificarea rapid a piesei turnate care permite ca fazele bogate n acest element s se redistribuie

    avantajos n structur.

    Siliciul n lipsa fierului, mbuntete proprietile de turnare, caracteristicile fizico-

    mecanice i proprietile anticorosive ale aluminiului.

    Cuprul (pn la 5,6 %) mbuntete rezistena mecanic i prelucrabilitatea prin achiere a

    aluminiului, ns d proprieti de turnare sczute (fluiditate mic, tendin de segregare i formarea

    fisurilor la cald) i micoreaz mult proprietile anticorosive.

    Magneziul avnd o solubilitate destul de ridicat n aluminiu, mrete rezistena mecanic i

    rezistena la coroziune a acestuia, ns influeneaz negativ proprietile de turnare (fluiditatea,

    tendina de formare a fisurilor, segregaiilor etc.; totodat, micoreaz plasticitatea i mrete

    sensibilitatea fa de impuritile de fier i siliciu.

    Zincul se dizolv n aluminiu, fiind prezent n soluia solid ; el mbuntete

    prelucrabilitatea prin achiere, mrete rezistena mecanic, mai ales n prezena magneziului,

    cuprului, manganului, cromului, argintului, zirconiului, cobaltului etc., ns nrutete proprietile

    de turnare, rezistena la temperaturi nalte i la coroziune.

    Manganul este parial solubil n aluminiu, formnd un compus MnAl6

    cu 25,3 % Mn. Acest

    element nrutete proprietile de turnare i mai ales fluiditatea aluminiului, ns i mrete

    rezistena la coroziune, rezistena mecanic i parial rezistena la temperaturi nalte. Manganul

    nltur influena duntoare a fierului.

    Nichelul constituie pentru aluminiu i marea majoritate a aliajelor sale elementul cu aciune

    favorabil att pentru proprietile mecanice la temperaturi joase i nalte, ct i pentru rezistena la

    coroziune.

    Cobaltul a fost introdus pentru compensarea efectului negativ al fierului, fiind nlocuit prin

    mangan.

    Hidrogenul. Solubilitatea hidrogenului n aluminiul solid, la temperatura de topire este de

    0,036 cm 3 H2

    / 100 g aluminiu.

    Diagrama de echilibru termic pentru sistemul Al-H2

    este de tip gazo-eutectic, fig.2.47.

    Intervalul de temperatur pn la cristalizarea aliajului eutectic nu depete 1 C i temperatura de

    echilibru pentru gazo-eutectic este de 658,9 C. Pentru aprecierea solubilitii hidrogenului n

    aluminiul lichid respectiv solid au fost determinate urmtoarele relaii:

    lg[H] All = -2760

    T + 1,356 +

    1

    2 lg p H2 (2.31)

    lg[H] Als = -2080

    T + 0,652 +

    1

    2 lg p H2 (2.32)

  • unde: [H] - reprezint solubilitatea hidrogenului, n cm 3 H2

    / 100 g aluminiu;

    T - temperatura absolut;

    pH2

    - presiunea parial a hidrogenului deasupra metalului, n mmcolHg.

    Solubilitatea hidrogenului n aluminiu, n funcie de temperatur se prezint n figura 2.48.

    Fig. 2.47. Diagrama de echilibru termic

    pentru sistemul aluminiu-hidrogen.

    Oxigenul.

    Cu toat c oxidul de aluminiu are stabilitate mare, oxidarea aluminiului este dificil, chiar la

    temperatur nalt, n atmosfer de oxigen pur. Aceast comportare a aluminiului se datorete

    prezenei unei pelicule dense de Al2

    O3

    perfect impermeabile pentru gaze; grosimea aproximativ a

    peliculei este de 0,2 m, iar greutatea ei pe o suprafa de 1 cm 2 este de circa 0,1 mg, ceea ce

    corespunde densitii maxime a oxidului de aluminiu, 4,7 g / cm 3 .

    Sulful. Aluminiul la temperaturi nalte reacioneaz cu sulful, formnd combinaia Al2

    S3

    , care

    dac se pstreaz n aer se descompune cu formarea hidrogenului sulfurat.

    Din cauza stabilitii chimice insuficiente a acestei combinaii, aluminiul trebuie ferit

    ntotdeauna de influena sulfului. Totui, experienele au dovedit c sulfura de aluminiu nu se dizolv

    n aluminiu lichid, iar n aluminiu solid, pe msur ce se rcete, rmn numai cantiti att de mici de

    sulfur, nct nu poate avea nici o influen asupra proprietolor materialului metalic.

    Fig. 2.48. Dependena de temperatur a

    solubilitii hidrogenului n aluminiu.

  • 2.6.2. ALIAJELE ALUMINIULUI (Clasificare)

    Pentru clasificarea aliajelor de aluminiu, avnd n vedere marea lor diversitate, pot fi luate n

    considerare mai multe criterii, dintre care dou sunt mai importante:

    - tehnologiile de obinere a produselor: piese fasonate, profile, folii, tabl, srm;

    - proprieti i domenii de utilizare.

    Aliajele de aluminiu dup tehnologiile de obinere a produselor sunt grupate n patru

    categorii: - aliaje pentru turnare;

    - aliaje deformabile: - netratabile termic;

    - tratabile termic (domeniul lor fiind determinat

    de limita de saturaie a soluiei solide la temperatura eutecticului i de poziia liniei de solubilitate a

    fazei n exces n aluminiul solid);

    - prealiaje.

    Cele mai rspndite aliaje de aluminiu pentru turntorii sunt pe baza urmtoarelor sisteme:

    - aliaje Al-Si, binare sau mai complexe, aliate cu: Cu, Mg, Mn, Zn, Cr, Ti, Cd, B, Be, Mo,

    Ni etc;

    - aliaje Al-Cu, binare sau complexe, aliate cu: Mg, Zn, Ni, Mn, Cr etc;

    - aliaje Al-Mg, binare sau complexe, aliate cu:Mn, Cr etc;

    - aliaje Al-Zn, binare sau complexe, aliate;

    - aliaje Al-Fe.

    Din grupa aliajelor deformabile care nu se durific prin tratament termic fac parte

    urmtoarele sisteme:

    - aluminiul comercial (obinut n urma procesului de electroliz sau dup o operaie de

    rafinare) cu diferite grade de puritate;

    - aliaje Al-Mg care conin 1...5 % Mg, cu adaosuri de Cr, Mn, Ti, Li, Be, B individual sau

    mpreun, dar n cantiti care s nu depeasc 0,25...1 %;

    - aliajele Al-Mn care conin 1...4 % Mn, cu meninerea n limite bine precizate a

    coninutului de fier i siliciu i cu adaosul unor modificatori, n special titan i bor;

    - aliaje Al-Mn-Mg cu 1...3 %Mn, 1...4 Mg cu adaosuri de titan, bor, litiu, beriliu, crom;

    - aliaje Al-Ni-Fe;

    - aliaje Al-Sn-Ni-Cu cu 4...20 % Sn, 0,5...1,5 % Ni, 0,5...2,5 % Cu, cu sau fr adaosuri de

    plumb, magneziu, siliciu;

    - aliaje Al-Zn i Al-Zn-Mischmetal.

    Din grupa aliajelor deformabile care se durific prin tratament termic fac parte urmtoarele

    sisteme:

  • - Al-Cu-Mg, cu 1,5...6. % Cu, 0,2...1,8 % Mg, 0,8...1,2 % Mn, cu adaosuri de Ni, Fe, Si, Ti,

    Cr, V, Mo, In, Be, Li, Cd i Ag;

    - aliaje Al-Mg-Si cu 0,4...1,6 % Si, 0,4...1,2 % Mg, fiind prezente mici adaosuri de Cu,

    Mn, Cr;

    - aliaje Al-Cr-Zr sau Al-Cr-Fe;

    - aliaje Al-Be-Mg;

    - aliaje Al-Zn-Mg cu 3...9 % Zn, 0,5...4 % Mg, avnd ca elemente de aliere Mn, B, Be, Zr,

    V, Ti, mischmetal;

    - aliaje Al-Zn-Mg-Cu cu 3,5...9,5 % Zn, 0,5...4.% Mg, 0,5...3 % Cu i numeroase alte

    elemente de aliere;

    - aliaje Al-Mg cu 6...8. % Mg cu adaosuri de crom i alte elemente.

    Aliajele de aluminiu dup proprieti i domeniile de utilizare pot fi grupate n urmtoarele

    categorii:antifriciune, pentru pistoane, cu conductivitate electric bun, anticorosive, refractare,

    criogenice, pentru achiere pe strunguri automate, cu proprieti mecanice deosebite, pentru

    mbinri sudate, superplastice, cu memorie, magnetice, pentru turnarea sub presiune, n aeronautic,

    n construcia de autovehicole etc.

  • 2.6.2.1. ALIAJELE ALUMINIU - SILICIU

    Aliajele Al-Si cunoscute sub denumirea de siluminuri sunt cele mai importante materiale

    metalice pe baz de aluminiu, utilizate n turntorii. Siluminurile se caracterizeaz prin proprieti

    foarte bune de turnare, figura 2.50, i caracteristici mecanice satisfctoare, figura 2.51, n acelai

    timp au o rezisten bun la coroziune, se prelucreaz bine prin achiere i posed o sudabilitate

    bun. Nu sunt permeabile pentru lichide i gaze, sunt insensibile fa

    de fisurile la cald.

    Fig. 2.51. Dependena

    caracteristicilor mecanice ale aliajelor Al-Si

    de coninutul de siliciu.

    Siluminurile hipereutectice sunt

    folosite, mai ales, la turnarea pistoanelor

    de la motoarele cu ardere intern,

    deoarece siliciul determin micorarea valorii coeficientului dilataiei

    termice, figura 2.52.

    Aluminiul i siliciul sunt total miscibile n stare lichid i parial

    miscibile n stare solid fr s formeze compui intermetalici.

    Fig..2.52. Variaia coeficientului de dilataie termic

    funcie de coninutul de Si la aliajele Al-Si.

    Conform diagramei de echilibru a sistemului Al-Si,

    fig.2.53., ntre aceste elemente se formeaz un eutectic cu

    temperatura de topire de 577 C, cu un coninut de 11,7 % Si, i

    o soluie solid .

    Fig.2.50. Variaia fluiditii

    aliajelor Al-Si, n funcie de

    coninutul de siliciu.

  • Coninutul de siliciu n soluia solid variaz n funcie de temperatur. La temperatura

    eutectic solubilitatea siliciului n aluminiu este de 1,65 % , iar la temperatura mediului ambiant se

    micoreaz la 0,005 %.

    Fig. 2.53. Diagrama de echilibru termic a sistemului

    aluminiu-siliciu, cu diagramele Tammann.

    Aliajele Al-Si binare nu sunt ns practic

    durificabile prin tratament termic. Mrirea duritii

    i a rezistenei care se poate obine este prea mic,

    astfel nct nu se justific aplicarea lor.

    Aluminiul practic se dizolv puin n siliciu,

    acesta din urm rmnnd ca atare n componena

    structurii aliajelor, ca metal pur.

    S-a constatat, la aliajeele Al-Si uor

    hipereutectic, c n structura aliajului pe lng

    constituenii indicai de diagrama de echilibru

    termic (Si- proeutectic i eutectic) mai apare i

    soluia solid proeutectic. Aceast anomalie

    structural se datorete cristalizrii cvasieutectice.

  • 2.6.2.1.1. Cristalizarea cvasieutectic: La solidificarea n condiii de echilibru aliajele de compoziie

    neeutectic (hipoeutectice sau hipereutectice) prezint n microstructur alturi de constituentul

    eutectic i o cantitate de cristale proeutectice, calculabil cu regula segmenilor inveri din poziia

    aliajului n diagrama de echilibru termic.

    S-a demonstrat experimental c prin modificarea regimului termic de solidificare este posibil

    s se suprime formarea fazelor proeutectice i s se obin o structur n totalitate eutectic pentru

    aliaje de compoziie diferit de cea eutectic; asemenea structuri sunt numite cvasieutectice.

    Formarea structurii cvasieutectice n aliajele de compoziie neeutectic se realizeaz prin

    nglobarea fazei n exces n constituia eutecticului, cu modificarea corespunztoare a proporiei

    constituenilor.

    Lrgirea gamei de compoziii n care se obin structuri cvasieutectice este prezentat n figura

    2.54.a., sub forma regiunii haurate din diagrama de echilibru fazic. Aceast regiune reprezint zona

    de cretere eutectic cuplat.

    n cazul aliajelor Al-Si regiunea cu structur cvasieutectic se deplaseaz n totalitate n

    dreapta punctului eutectic, figura 2.54.b.

    Fig. 2.54. Structuri cvasieutectice: a.) cvasieutectic normal;

    b.) cvasieutectic anormal.

  • 2.6.2.1.3. Modificarea siluminurilor. Siliciul este unul dintre elementele de aliere cu mare

    eficacitate pentru aluminiu. Totui, la nceputul dezvoltrii produciei aliajelor cu coninut mare de

    siliciu s-au ntmpinat numeroase dificulti.

    n condiii normale de turnare (viteze moderate de solidificare) siliciul eutectic cristalizeaz

    acicular (lamelar). La formarea eutecticului cristalele de siliciu depunndu-se la limita cristalelor

    (dendritelor) de s. s. sub form de cristale aciculare vor afecta negativ proprietile siluminurilor

    att ca urmare a efectului de crestare ct i datorit fragilitii i duritii ridicate a acestei faze

    nemetalice.

    n eutecticul, s.s. + Si, faza Si nu este discontinu ci interconectat. Siliciul din eutectic se

    prezint sub form de plcue legate ntre ele prin puncte de contact. n interiorul fiecrei celule

    eutectice se gsete o singur dendrit de siliciu puternic ramificat. Ramurile dendritelor sunt

    formate din plcue care pornesc din centrul celulei i sunt orientate spre marginea ei. Astfel, la

    microscop sunt observate ramurile dendritelor ( plcuele) secionate sub diferite unghiuri de unde

    rezult aspectul acicular a siliciului. Spaiul dintre ramurile dendritei este ocupat de soluia solid

    eutectic.

    n acelai timp, n aliajele hipereutectice, siliciul primar, proeutectic, formeaz cristale mari,

    coluroase, poliedrice (de culoare gri-albstruie), materialul metalic devenind foarte fragil i pentru

    multe scopuri inutilizabil.

    Pentru a mbuntii proprietile mecanice i tehnologice ale siluminurilor, n primul rnd, se

    urmrete transformarea siliciului eutectic acicular, n siliciu globular. Aceast transformare se

    realizeaz prin modificarea condiiilor de formare i de cretere a cristalelor de siliciu.

    Cele mai bune rezultate, n acest sens, s-au obinut prin modificarea siluminurilor cu sodiu.

    Aceast tehnologie de modificare a fost introdus n anul 1920 de ctre Pacz Aladar i de atunci ea a

    devenit obligatorie la elaborarea siluminurilor de turntorie.

    Sodiul fiind superficial activ, fa de siliciul solid, face parte din a doua grup de modificatori i

    realizeaz o modificare de tipul III, n sensul finisrii eutecticului s.s. + Si (globulizrii siliciului din

    eutectic), figura 2.58.

  • Fig. 2.58. Structura siluminurilor:

    - nemodificate (I); - modificate cu sodiu(II).

    Modificarea cu sodiu nu acioneaz asupra germinrii siliciului ci doar asupra creterii lui.

    Absorbia difereniat a sodiului pe diferitele direcii de cretere a cristalului de siliciu

    determin ramificarea lui mai accentuat, deci mrirea ariei suprafeei pe care se produce ataarea

    (creterea) structurilor elementare de solid, ceea ce conduce la creterea vitezei de solidificare.

    Modificarea cu sodium acioneaz i asupra punctului eutectic din diagrama de echilibru

    termic n sensul deplasrii lui spre dreapta i n jos, figura 2.59.

    Fig. 2.59. Influena modificrii cu sodiu asupra

    diagramei de echilibru termic Al-Si.

    Modificarea optim se realizeaz cnd concentraia

    remanent a sodiului n aliajul supus modificrii variaz ntre

    0,01...0,02 %.

    Introducerea sodiului n aliajul lichid se realizeaz sub form de NaF.

  • Deoarece NaF se topete la o temperatur mult mai ridicat (995 C ) dect temperatura de

    elaborare a siluminurilor, introducerea ei n topitur se realizeaz sub forma unor amestecuri de

    fluoruri i cloruri de sodiu i de potasiu.

    Viteza mare de rcire (turnarea sub presiune i n cochil) are aceai influen asupra formei

    siliciului eutectic ca i modificarea cu sodiu. Aa se explic faptul c la turnarea sub presiune i la

    turnarea n cochil a pieselor cu perei subiri operaia de modificare cu sodiu nu mai este necesar.

    Este de menionat, c n prezena sodiului scade fluiditatea aliajului i crete tendina de

    formare a microretasurilor de contracie i a suflurilor.

    Pentru modificarea siliciului proeutectic din siluminurile hipereutectice (18...20 % Si) se

    folosete fosforul, introdus sub form de prealiaj cupru-fosforos (Cu +9...11 % P). Aciunea de

    modificare a fosforului se explic prin formarea compusului AlP, cu temperatura de topire de peste

    1500 C, care constituie germenii de cristalizare pentru siliciul primar, determinnd mrunirea

    cristalelor proeutectice, poliedrice precum i crererea lor ca numr.

    Este de menionat faptul c fosforul folosit la modificarea siliciului proeutectic din siluminurile

    hipereutectice acioneaz nefavorabil asupra modificrii siliciului eutectic, n sensul diminurii

    efectului de modificare a sodiului, figura 2.61.

    Fig. 2.61. Nomograma lui P. Noltig, pentru stabilirea

    caracteristicilor structurilor eutectice, la aliajele Al-Si, n

    funcie de coninuturile de sodiu i fosfor, n cazul turnrii:-

    1- n forme din amestec;

    2- n forme metalice.

  • 2.6.2.1.4. Influena elementelor nsoitoare asupra structurii i proprietilor siluminurilor.

    Fierul reprezint n multe situaii o impuritate nedorit n aliajele pe baz de aluminiu,

    deoarece duce la diminuarea caracteristicilor mecanice ale aliajului, figura 2.62.

    Fig. 2.62. Variaia caracteristicilor mecanice, n funcie de

    concentraia fierului, ntr-un aliaj Al- 7 % Si.

    Atunci cnd este imposibil eliminarea sa (folosirea

    metalelor vechi i a deeurilor n ncrctur), o solidificare

    rapid a piesei turnate, permite ca fazele bogate n acest

    element s se repartizeze avantajos n structur.

    Fierul prezent ca impuritate n aliajele binare Al-Si

    este limitat la 0,7 %, n cazul pieselor turnate n nisip i

    cochil, i la 1,7 % la turnarea sub presiune.

    n prezena fierului, la aliajele industriale pe baza

    sistemului Al-Si, se formeaz o serie de compui intermetalici de tipul Fe x Si z Al y i/sau Fe x Si z Al y Me w , cu compoziii chimice i forme foarte variate.

    Manganul este de regul prezent n siluminuri pentru a neutraliza influena negativ a fierului

    pe care l leag sub forma unui compus cuaternar mai greu fuzibil i mai puin duntor pentru

    proprietile materialului metalic.

    Cuprul. Adaosul de cupru pn la 5 % n aliajele Al-Si mrete apreciabil duritatea, rezistena

    la rupere i limita de curgere, mbuntind i prelucrabilitatea prin achiere. Cantitatea de cupru

    care nu se dizolv n aluminiu se va gsi sub form de CuAl2

    , iar n prezena magneziului, n

    combinaia Cu2

    Mg8

    Si6

    Al5

    .

    Magneziul, este cel mai important adaos n siluminuri, mrete rezistena acestora.

    Zincul ntr n soluia solid pe care o durific, contribuind alturi de alte elemente de aliere la

    mbuntirea caracteristicilor mecanice.

    Nichelul n siluminuri favorizeaz mbuntirea caracteristicilor mecanice, refractaritatea i

    micoreaz coeficientul de dilatare, fiind recomandat n special pentru aliajele destinate turnrii

    pistoanelor.

  • Cromul adugat n cantiti sub 0,5 % mbuntete refractaritatea i rezistena la coroziune

    a siluminurilor, iar dac este prezent fierul modific forma constituenilor, ameliornd caracteristicile

    mecanice la temperatura mediului ambiant.

    Sodiul, calciul, litiul, stroniul, potasiul, bariul, rubidiul, cesiul etc. sunt ageni modificatori

    pentru siluminuri, acionnd printr-un mecanism complex i cu eficacitate diferit att n cazul

    siluminurilor binare (hipo- i hipereutectice), ct i n cazul celor complexe.

    Titanul, borul, beriliul, zirconiul. molibdenul, wolframul, niobiul, tantalul, elemente din grupa

    lantanidelor, acioneaz pozitiv asupra caracteristicilor mecanice att la temperaturi normale, ct i la

    temperaturi nalte, ca urmare a aciunii lor de modificatori i n unele situaii de degazani.

    Stibiul prezent n aliajele din sistemul Al-Si conduce la realizarea efectului de modificare ca

    urmare a faptului c apare compusul AlSb care poate s ndeeplineasc rolul de centre de germinare

    mai ales dac acesta este adugat n proporie de 0.1...0,25 % Sb.

    n tehnic, la turnarea pieselor, s-au rspndit siluminurile complex aliate cu: Mg, Cu, Mn, Zn,

    Cr, Ni, Ti, Be etc.

    Siluminurile se caracterizeaz prin proprieti foarte bune de turnare i caracteristici mecanice

    satisfctoare.

    Aliajele Al-Si-Cu sunt larg folosite n turntorii pentru proprietile lor mecanice i de turnare

    foarte bune. Pot fi produse utilizndu-se la alctuirea ncrcturii cantiti mari de deeuri, metale

    vechi i nu necesit modificare. Aliajele Al-Si complexe cu cupru i magneziu au proprieti bune

    de turnare i caracteristici mecanice superioare, fiind utilizate pentru obinerea pieselor supuse la

    solicitri mari i temperaturi nalte.

    Compoziiile eutectice (cca. 12 % Si), turnate n forme metalice din font cenuie eventual

    modificat i miezuri din oel carbon sau oel refractar, au rezisten foarte bun la coroziune i sunt

    superioare precedentelor din punctul de vedere al fluiditii i compactitii.

    Siluminurile eutectice binare i cele complex aliate se folosesc la turnarea pieselor sub

    presiune. Aceast tehnologie de turnare permite folosirea n ncrctur a unor cantiti mari de

    aliaje secundare, deoarece viteza mare de solidificare ntlnit la aceast tehnologie de turnare

    asigur diminuarea influenei negative a fierului, prezent n proporii mai mari n aliajele secundare,

    prin cristalizarea fazelor cu coninut de fier sub forma unor compui intermetalici mai puin duntori

    att ca form ct i ca compoziie.


Recommended