Miedź (Cu)
Rozpuszczenie miedzi (Cu) w stopach aluminium poprawia właściwości mechaniczne i wydajność cięcia. Jednak zmniejsza się odporność na korozję i zwiększa się podatność na pękanie na gorąco. Miedź (Cu) jako domieszka ma ten sam efekt.
Wytrzymałość i twardość stopu można znacznie zwiększyć, jeśli zawartość miedzi (Cu) przekroczy 1,25%. Jednakże wytrącanie się Al-Cu powoduje skurcz podczas odlewania ciśnieniowego, a następnie jego rozszerzanie, co powoduje niestabilność wymiarów odlewu.
Magnez (Mg)
Niewielka ilość magnezu (Mg) jest dodawana w celu zapobiegania korozji międzykrystalicznej. Gdy zawartość magnezu (Mg) przekroczy określoną wartość, płynność pogarsza się, a kruchość cieplna i udarność ulegają zmniejszeniu.
Krzem (Si)
Krzem (Si) jest głównym składnikiem poprawiającym płynność. Najlepszą płynność można osiągnąć w stanie od eutektycznego do hipereutektycznego. Jednak krystalizujący krzem (Si) ma tendencję do tworzenia twardych punktów, co pogarsza wydajność cięcia. Dlatego generalnie nie dopuszcza się przekroczenia punktu eutektycznego. Ponadto krzem (Si) może poprawić wytrzymałość na rozciąganie, twardość, wydajność cięcia i wytrzymałość w wysokich temperaturach, jednocześnie zmniejszając wydłużenie.
Magnez (Mg) Stop aluminium i magnezu charakteryzuje się najwyższą odpornością na korozję. Dlatego ADC5 i ADC6 są stopami odpornymi na korozję. Zakres krzepnięcia jest bardzo szeroki, co powoduje kruchość na gorąco, a odlewy są podatne na pękanie, co utrudnia odlewanie. Magnez (Mg) jako domieszka Mg2Si w materiałach AL-Cu-Si powoduje kruchość odlewu, dlatego standardowa wartość wynosi zazwyczaj 0,3%.
Żelazo (Fe) Chociaż żelazo (Fe) może znacząco podwyższyć temperaturę rekrystalizacji cynku (Zn) i spowolnić proces rekrystalizacji, w procesie topienia odlewów ciśnieniowych żelazo (Fe) pochodzi z żelaznych tygli, rurek giętkich i narzędzi do topienia i jest rozpuszczalne w cynku (Zn). Żelazo (Fe) przenoszone przez aluminium (Al) jest niezwykle małe i gdy żelazo (Fe) przekroczy granicę rozpuszczalności, krystalizuje jako FeAl3. Wady spowodowane przez Fe najczęściej generują żużel i unoszą się w postaci związków FeAl3. Odlew staje się kruchy, a obrabialność pogarsza się. Płynność żelaza wpływa na gładkość powierzchni odlewu.
Zanieczyszczenia żelazem (Fe) powodują tworzenie się igłowatych kryształów FeAl³. Ponieważ odlew ciśnieniowy jest szybko schładzany, wytrącone kryształy są bardzo drobne i nie można ich uznać za szkodliwe składniki. Jeśli zawartość żelaza jest mniejsza niż 0,7%, trudno ją wyjąć z formy, dlatego zawartość żelaza na poziomie 0,8–1,0% jest lepsza do odlewania ciśnieniowego. Przy dużej zawartości żelaza (Fe) tworzą się związki metali, tworząc twarde punkty. Ponadto, gdy zawartość żelaza (Fe) przekracza 1,2%, zmniejsza to płynność stopu, pogarsza jakość odlewu i skraca żywotność metalowych elementów w urządzeniach do odlewania ciśnieniowego.
Nikiel (Ni) Podobnie jak miedź (Cu), wykazuje tendencję do zwiększania wytrzymałości na rozciąganie i twardości, co ma znaczący 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 w wysokiej temperaturze stopów zawierających miedź (Cu) i krzem (Si). Jeśli przekroczy pewną granicę, łatwo jest wytworzyć 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 zapobiec procesowi rekrystalizacji stopów aluminium, zwiększyć temperaturę rekrystalizacji i znacznie rozdrobnić ziarno rekrystalizacji. Rozdrobnienie ziaren rekrystalizacji wynika głównie z hamującego wpływu cząstek związku MnAl6 na wzrost ziaren rekrystalizacji. Inną funkcją MnAl6 jest rozpuszczanie domieszek żelaza (Fe) w celu utworzenia (Fe, Mn)Al6 i zmniejszenia szkodliwego wpływu żelaza. Mangan (Mn) jest ważnym pierwiastkiem stopów aluminium i może być dodawany jako samodzielny stop binarny Al-Mn lub razem z innymi pierwiastkami stopowymi. Dlatego większość stopów aluminium zawiera mangan (Mn).
Cynk (Zn)
Obecność zanieczyszczonego cynku (Zn) powoduje kruchość w wysokich temperaturach. Jednak w połączeniu z rtęcią (Hg) w celu utworzenia wytrzymałych stopów HgZn₂, zapewnia on znaczny efekt wzmocnienia. Norma JIS stanowi, że zawartość zanieczyszczonego cynku (Zn) powinna być mniejsza niż 1,0%, podczas gdy normy zagraniczne dopuszczają do 3%. Niniejsza dyskusja nie dotyczy cynku (Zn) jako składnika stopu, lecz jego roli jako zanieczyszczenia, które może powodować pęknięcia w odlewach.
Chrom (Cr)
Chrom (Cr) tworzy w aluminium związki międzymetaliczne, takie jak (CrFe)Al7 i (CrMn)Al12, hamując zarodkowanie i wzrost rekrystalizacji oraz zapewniając pewne wzmocnienie stopu. Może również poprawić wytrzymałość stopu i zmniejszyć podatność na pękanie korozyjne naprężeniowe. Może jednak zwiększyć podatność na hartowanie.
Tytan (Ti)
Nawet niewielka ilość tytanu (Ti) w stopie może poprawić jego właściwości mechaniczne, ale może również obniżyć jego przewodność elektryczną. Krytyczna zawartość tytanu (Ti) w stopach serii Al-Ti dla utwardzania wydzieleniowego wynosi około 0,15%, a jej obecność można zmniejszyć poprzez dodatek 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 różne temperatury topnienia i strukturę, tworzą one różne związki z aluminium (Al), co wpływa na właściwości stopów aluminium w różnym stopniu. Wapń (Ca) charakteryzuje się bardzo niską rozpuszczalnością w stanie stałym w aluminium i tworzy związki CaAl4 z aluminium (Al), co może poprawić właściwości skrawania stopów aluminium. Ołów (Pb) i cyna (Sn) to metale o niskiej temperaturze topnienia i niskiej rozpuszczalności w stanie stałym w aluminium (Al), co może obniżyć wytrzymałość stopu, ale poprawić jego właściwości skrawania.
Zwiększenie zawartości ołowiu (Pb) może zmniejszyć twardość cynku (Zn) i zwiększyć jego rozpuszczalność. Jeśli jednak zawartość ołowiu (Pb), cyny (Sn) lub kadmu (Cd) przekroczy określoną wartość w stopie aluminium z cynkiem, może wystąpić korozja. Korozja ta jest nieregularna, pojawia się po pewnym czasie i jest szczególnie nasilona w warunkach wysokiej temperatury i wilgotności.
Czas publikacji: 09-03-2023