Rola różnych dodatków w stopie aluminium

Krzem (Si)
Krzem (Si) jest głównym składnikiem poprawiającym płynność. Najlepszą płynność można osiągnąć od eutektyki do nadeutektyki. Jednakże krystalizujący krzem (Si) ma tendencję do tworzenia twardych punktów, co pogarsza jakość cięcia. Dlatego generalnie nie wolno przekraczać punktu eutektycznego. Ponadto krzem (Si) może poprawić wytrzymałość na rozciąganie, twardość, wydajność skrawania i wytrzymałość w wysokich temperaturach, jednocześnie zmniejszając wydłużenie.
Magnez (Mg) Stop aluminiowo-magnezowy ma najlepszą odporność na korozję. Dlatego ADC5 i ADC6 są stopami odpornymi na korozję. Jego zakres krzepnięcia jest bardzo duży, dlatego charakteryzuje się kruchością na gorąco, a odlewy są podatne na pękanie, co utrudnia odlewanie. Magnez (Mg) jako zanieczyszczenie materiałów AL-Cu-Si, Mg2Si powoduje, że odlew jest kruchy, więc standard mieści się zazwyczaj w granicach 0,3%.

Żelazo (Fe) Chociaż żelazo (Fe) może znacznie podnieść temperaturę rekrystalizacji cynku (Zn) i spowolnić proces rekrystalizacji, podczas topienia odlewów ciśnieniowych żelazo (Fe) pochodzi z żelaznych tygli, rurek typu „gęsia szyja” i narzędzi do topienia, oraz jest rozpuszczalny w cynku (Zn). Żelazo (Fe) przenoszone przez aluminium (Al) jest niezwykle małe i gdy żelazo (Fe) przekroczy granicę rozpuszczalności, krystalizuje jako FeAl3. Wady powodowane przez Fe powodują głównie powstawanie żużla i upłynniania się w postaci związków FeAl3. Odlew staje się kruchy, a obrabialność pogarsza się. Płynność żelaza wpływa na gładkość powierzchni odlewu.
Zanieczyszczenia żelazem (Fe) będą wytwarzać igłowe kryształy FeAl3. Ponieważ odlew ciśnieniowy jest szybko chłodzony, wytrącone kryształy są bardzo drobne i nie można ich uważać za szkodliwe składniki. Jeśli zawartość jest mniejsza niż 0,7%, nie jest łatwo wyjmować z formy, więc zawartość żelaza wynosząca 0,8-1,0% jest lepsza w przypadku odlewania ciśnieniowego. Jeśli występuje duża ilość żelaza (Fe), utworzą się związki metali, tworząc twarde punkty. Co więcej, gdy zawartość żelaza (Fe) przekracza 1,2%, zmniejszy to płynność stopu, pogorszy jakość odlewu i skróci żywotność elementów metalowych w urządzeniach do odlewania ciśnieniowego.

Nikiel (Ni) Podobnie jak miedź (Cu) ma tendencję do zwiększania wytrzymałości na rozciąganie i twardości, co ma istotny wpływ na odporność na korozję. Czasami dodaje się nikiel (Ni) w celu poprawy wytrzymałości w wysokich temperaturach i odporności na ciepło, ale ma to negatywny wpływ na odporność na korozję i przewodność cieplną.

Mangan (Mn) Może poprawić wytrzymałość wysokotemperaturową stopów zawierających miedź (Cu) i krzem (Si). Jeśli przekroczy pewną granicę, łatwo wygenerować czwartorzędowe związki Al-Si-Fe-P+o {T*T f;X Mn, które mogą łatwo tworzyć twarde punkty i zmniejszać przewodność cieplną. Mangan (Mn) może zapobiegać procesowi rekrystalizacji stopów aluminium, zwiększać temperaturę rekrystalizacji i znacznie rozdrobnić ziarno rekrystalizacyjne. Rozdrobnienie ziaren rekrystalizacyjnych wynika głównie z utrudniającego działania cząstek związku MnAl6 na wzrost ziaren rekrystalizacyjnych. Inną funkcją MnAl6 jest rozpuszczanie zanieczyszczonego żelaza (Fe) w celu utworzenia (Fe, Mn)Al6 i zmniejszanie szkodliwego działania żelaza. Mangan (Mn) jest ważnym pierwiastkiem stopów aluminium i można go dodawać jako samodzielny stop binarny Al-Mn lub razem z innymi pierwiastkami stopowymi. Dlatego większość stopów aluminium zawiera mangan (Mn).

Cynk (Zn)
Jeśli obecny jest zanieczyszczony cynk (Zn), będzie on wykazywał kruchość w wysokiej temperaturze. Jednakże w połączeniu z rtęcią (Hg) w celu utworzenia mocnych stopów HgZn2 daje znaczny efekt wzmacniający. JIS przewiduje, że zawartość zanieczyszczonego cynku (Zn) powinna być mniejsza niż 1,0%, podczas gdy normy zagraniczne dopuszczają do 3%. Ta dyskusja nie odnosi się do cynku (Zn) jako składnika stopu, ale raczej do jego roli jako zanieczyszczenia, które ma tendencję do powodowania pęknięć w odlewach.

Chrom (Cr)
Chrom (Cr) tworzy w aluminium związki międzymetaliczne, takie jak (CrFe)Al7 i (CrMn)Al12, utrudniając zarodkowanie i rozwój rekrystalizacji oraz zapewniając pewne działanie wzmacniające stop. Może również poprawić wytrzymałość stopu i zmniejszyć wrażliwość na korozję naprężeniową. Może jednak zwiększyć czułość hartowania.

Tytan (Ti)
Nawet niewielka ilość tytanu (Ti) w stopie może poprawić jego właściwości mechaniczne, ale może również zmniejszyć jego przewodność elektryczną. Krytyczna zawartość tytanu (Ti) w stopach serii Al-Ti do utwardzania wydzieleniowego wynosi około 0,15%, a jego obecność można zmniejszyć dodatkiem boru.

Ołów (Pb), cyna (Sn) i kadm (Cd)
W stopach aluminium mogą występować wapń (Ca), ołów (Pb), cyna (Sn) i inne zanieczyszczenia. Ponieważ pierwiastki te mają różną temperaturę topnienia i strukturę, tworzą z aluminium (Al) różne związki, co powoduje różny wpływ na właściwości stopów aluminium. Wapń (Ca) ma bardzo niską rozpuszczalność w postaci stałej w aluminium i tworzy z aluminium (Al) związki CaAl4, które mogą poprawić wydajność cięcia stopów aluminium. Ołów (Pb) i cyna (Sn) to metale o niskiej temperaturze topnienia i niskiej rozpuszczalności w postaci stałej w aluminium (Al), co może obniżyć wytrzymałość stopu, ale poprawić jego właściwości skrawania.

Zwiększanie zawartości ołowiu (Pb) może zmniejszyć twardość cynku (Zn) i zwiększyć jego rozpuszczalność. Jeśli jednak zawartość ołowiu (Pb), cyny (Sn) lub kadmu (Cd) przekroczy określoną ilość w stopie aluminium: cynk, może wystąpić korozja. Korozja ta jest nieregularna, pojawia się po pewnym czasie i jest szczególnie wyraźna w atmosferach o wysokiej temperaturze i dużej wilgotności.