Силумін - це Силумін: опис, хімічні властивості та застосування

В даний час практично у всіх галузях використовується сплав з алюмінію. Його застосовують всюди, починаючи від виробництва посуду, і до виготовлення запчастин для автомобілів.

Силумін

Почати варто з того, що існує кілька різних сплавів, в яких використовується алюміній. Однак саме цей вважається найбільш затребуваним серед інших. Силумін - це наступний щабель після алюмінію. Отримують його за допомогою сплаву кремнію, доданого в цей хімічний елемент. Поєднання цих двох елементів забезпечує отриманий сплав підвищеною твердістю, а також підвищеною стійкістю до зношування деталей, отриманих із сплаву.


Зміст кремнію в таких сплавах коливається від 4 до 22%. Також варто сказати, що можуть додаватися ще деякі елементи. До них відносять мідь, цинк, титан, залізо або кальцій. Також відомо, що до складу силуміну входить від 5 до 14% силіцій.

Властивості силуміну

Важливо, що силумін - це всі сплави, які були отримані на основі кремнію і алюмінію, але необхідно розуміти, що не всі кінцеві матеріали володіють одними і тими ж властивостями. Потрібно знати, що з підвищенням відсотка вмісту кремнію, підвищується підсумкова міцність матеріалу, але при цьому зростає і його крихкість. До основних переваг, які можна виділити у цього сплаву відносять:

Висока міцність.

Малий фізичний вагу.

Висока стійкість матеріалу до зносу.

Стійкість до корозії.

Одна з важливих переваг - це ціна силуміну, яка вважається досить низькою. Припустимо, кухонне приладдя з цього матеріалу коштують від 250 р. до 2000-3000 р.

Усі ці переваги сукупності і змогли забезпечити високу популярність даного матеріалу.


Недолік у цього матеріалу лише один - це його підвищена крихкість. Якщо говорити про механічному впливі, то силумін здатний витримати високі навантаження, проте якщо, наприклад, упустити виріб з цього сплаву, то воно, швидше за все, трісне. Також варто відзначити, що температура плавлення силуміну не надто висока - всього 580 градусів за Цельсієм.

Маркування

Так як силумін - це сплав алюмінію і кремнію, а також всього лише одна з його різновидів, то була розроблена спеціальна маркіровка, яка дозволяє швидко і легко визначити відсотковий вміст компонентів, а також, які саме хімічні елементи використовувалися при виготовленні сплаву. Для того щоб поставити маркування на сплав силуміну, використовують літерні і цифрові позначення. Приміром, АК12 або ж АК9Ц7. Перша буква завжди вказує на вміст алюмінію в сплаві, а друга на вміст кремнію. Цифри говорять про те, яке саме відсоткове співвідношення цього хімічного елемента в силумине. В даному випадку це 12%. Так як можуть додаватися й інші елементи, їх літера також вказується. У другому прикладі показана маркування алюмінію, кремнію - До 9% і цинку - Ц 7%. Також важливо відзначити, що сплав володіє підвищеною текучістю в розплавленому стані, а також хорошою зварюваністю. Якщо враховувати, що температура плавлення силуміну всього 580 градусів за Цельсієм, то це можна віднести до списку переваг матеріалу.

Види силуміну

Найчастіше говорять про те, що силумін - це сплав алюмінію і кремній. Однак це не зовсім вірне твердження. Таку назву носять сплави, в яких вміст елемента, як кремній, знаходиться в районі 12-13%. Таку групу сплавів прийнято називати евтектичними, нормальними або ж звичайними силуминами. Однак є ще одна класифікація цього матеріалу.

Перший вид сплаву називається доэвтектическим. Характерною особливістю цієї групи є те, що вміст кремнію в процентному співвідношенні всього від 4 до 10% від загальної кількості. Крім того, можуть бути додані такі елементи, як магній, марганець або мідь.

Група зносостійких силумінів - вміст кремнію підвищується до 20% від загальної кількості сплаву.

Для виконання конкретно поставлених завдань виготовляють спеціальні сплави силумінів, приміром, цинковистий.

Властивості нормальних силумінів

Перша група силумінів з алюмінію - це евтектичні. Їх міцнісні параметри досить малі, однак перевага цього типу в іншому. Вона володіють гарними ливарними параметрами. Матеріали з такого сплаву застосовуються в лиття тонкостних виробів, які в майбутньому будуть застосовуватись в середовищі підвищеної вібрації або під дією ударних навантажень. Також важливо відзначити, що при литті цієї групи сплавів, до неї можуть бути пред'явлені такі вимоги, як подовження мікроструктури. Щоб виконати цю вимогу, необхідно при операції лиття в кокіль або ж у форму модифікувати силумін натрієм. Також важливо відзначити, що високою стійкістю до впливу на сплав агресивного середовища мають тільки ті, які характеризуються високою чистотою складу. Іншими словами, в таких матеріалах має бути мінімальний вміст різноманітних домішок, таких як залізо та інші.

Групи сплавів

Існує кілька груп, на які поділяється силумін. Цей поділ здійснюється за застосування цього матеріалу для різних цілей. Евтектический силумін, який має маркування АК12 тобто всього лише 12% вмісту кремнію, а також не зміцнюється термічною обробкою і не утворюється усадкової міцності, рекомендується використовувати для виготовлення герметичних деталей приладів або агрегатів невисокою навантаженості.
В якості прикладу доэвтектического силуміну можна взяти сплав АК9ч. Для його виготовлення вже застосовується гартування при температурі 530 градусів з часом витримки від 2 до 6 годин. Після цього йде процес охолодження матеріалу в гарячій воді і активізують процес старіння при температурі 175 градусів, який триває протягом 15 годин. Застосування силуміну цієї групи здійснюється для виготовлення навантажених і великогабаритних деталей. Третя група сплавів - це високолегированний заэвтектический силумін, маркування якого АК21М2. Належність цього матеріалу - поршнева група сплавів. Цей матеріал призначається для роботи в середовищі з підвищеними температурами, так як виділяється підвищеною жароміцністю, високим коефіцієнтом зносостійкості.

Ремонт

Так може статися, що з'являться тріщини або ж розломи на деталях з цього сплаву, тобто можливість проведення ремонтних робіт. Найчастіше для проведення цього типу робіт застосовують спеціальну речовину - епоксидний клей. Проте в тому випадку, якщо деталь повинна буде експлуатуватися в середовищі з підвищеними навантаженнями, краще всього використовувати зварювання. Однак необхідно враховувати склад сплаву, так як далеко не всі вони здатні витримати температуру роботи зварювального апарату, деякі з них можуть просто розплавиться.

Зварювання

Ремонт силуміну в домашніх умовах за допомогою аргонодугового зварювання вважається найбільш простим спосіб. Однак всі визнають, що кращим рішенням для ремонту деталей все ж буде звернутися до професіоналів, але і самостійна зварювання також цілком реальна. Важливо відзначити, що робота аргонодугового зварювання повинна здійснюватися в середовищі інертних газів. Найчастіше для досягнення цієї мети використовують безпосередньо аргоновий газ, проте в деяких випадках можливе використання суміші аргону з гелієм. Також важливо відзначити, що після проведення зварювальних робіт по ремонту деталей із силуміну, всі зварювальні шви необхідно піддати обробці. Після цієї процедури шви будуть практично непомітні.