در عملیات ریخته گری هر عنصر مطابق با خواص اصلی خود تاثیرات گوناگونی در قطعه تولید شده به روش ریخته گری ایجاد می‌نماید، در ذیل به بخشی از خواص عناصر مختلف در آلومینیوم اشاره می شود.
بیسموت
قابلیت ماشینکاری را در مقادیر بالاتر از 0.1% در آلیاژ‌های ریختگی آلومینیم بهبود می‌بخشند.
بر (Boron)
با سایر فلزات ترکیب شده و بورید‌ها را تشکیل میدهد. نظیر TiB2 و Al2. برید تیتانیم محل‌های جوانه زائی پایداری به همراه TiAl3 به منظور اصلاح دانه‌ها در مذاب آلومینیم ایجاد می‌کند. برید‌های فلزی عمر ابزار‌های ماشینکاری را کاهش داده و در اندازه‌های بزرگ تشکیل آخال‌هایی را داده که تاثیر قابل ملاحظه‌ای بر خواص مکانیکی و انعطاف پذیری آلیاژ می‌گذارد.
در غلظت‌های بالای بر، به سرباره شده در کوره کمک کرده و چسبیدن ذرات و افزایش احتمال آخال‌ها را در پی‌دارد. اگر چه افزودن بر، به آلیاژ‌های آلومینیم حاوی عناصر پریتکتیک خلوص و هدایت حرارتی را در روتور‌های الکتریکی ( Rotor) ریختگی بهبود می‌بخشد.
گروه‌های بالتر آلیاژ‌های روتور که تیتانیم و وانادیم بیش از حد دارند. از بر به عنوان جمع آوری و رسوب دهنده این عنصر به منظور بهبود مشخصات الکتریکی آن‌ها استفاده میشود. ( بخش ریخته‌گری روتور‌ها در همین فصل مشاهده کنید)
کادمیم
در غلظت‌های بالاتر از 0.1% قابلیت ماشینکاری را بهبود می‌بخشد. باید در نظر داشت که اطلاع داشتن از تبخیر آن در 767 درجه سانتی گراد مهم است.
کلسیم
یک اصلاح کننده ساختار ضعیف است. حلالیت هیدروزن را افزایش داده و اغلب باعث حفره‌های ریخته گری در غلظت‌های کم میشود. غلظت کلسیم بالاتر از 0.005% تاثیر مضری بر چکش خواری آلیاژ‌های آلومینیم – منیزیم دارد.
کرم
افزودن کرم هغلب در مقادیر کم در دما‌های محیط موجب پیر شدن ( Ageing) و نا پایداری حرارتی ترکیب شیمیائی شده که موجب جوانه زنی و رشد دانه‌ها میشود. کرم اغلب موجب تشکیل ترکیب Cr Al شده که محدودیت قابل توجهی در انحلال حالت جامد گردیده و بنابراین تمایل به رشد را کاهش میدهد. سرباره و لجن اغلب حاوی آهن، منگنز و کرم که اغلب در ترکیبات دایکست موجود می‌باشد در ریخته گری ثقلی به ندرت دیده میشود. کرم مقاومت به خوردگی را بهبود بخشیده (در آلیاژ‌های معین) و در مقادیر بالاتر حساسیت به کوئنچ را افزایش میدهد.
مس
اولین و مهمترین عنصر آلیاژی آلومینیم بوده که اغلب بین 4 تا 10 درصد می‌باشد. مس به طور قابل توجهی استحکام و سختی را در قطعات به حالت ریختگی و عملیات حرارتی شده افزایش میدهد. آلیاز‌های حاوی 4 تا 6 درصد مس شدیداً به عملیات حرارتی پاسخ می‌دهند. مس، مقاومت به خوردگی معمولی را کاهش داده و در ترکیبات خاص و حساسیت به خوردگی تنشی را نیز کاهش داده و قابلیت ریخته گری را کاهش میدهد.
آهن
مقاومت به گرم ترک شدن را بهبود بخشیده و تمایل به چسبیدن به قالب و یا جوش خوردن به قالب را در دایکست کاهش میدهد. افزوده شدن میزان آهن با کاهش نسبی انعطاف پذیری همراه است. واکنش آهن باعث تشکیل هزاران فاز نا محلول در مذاب آلومینیم می‌گردد که متداول‌ترین آن‌ها؛ FeAl، FeMnAl6 ،αAlFeSi می‌باشند. این فاز‌های نامحلول باعث تمایل به بهبود استحکام مخصوصاً در دما‌های بالا می‌شوند. با افزایش میزان فاز‌های نا محلول ناشی از افزایش آهن، خصوصیات دیگر ذوب نظیر سیالیت و توانایی تغذیه شوندگی کاهش می‌یابد. آهن به همراه منگنز، کرم و دیگر عناصر موجب تشکیل لجن میشود.
سرب
در مقدار 0.1% جهت بهبود قابلیت ماشینکاری به آلیاژ‌های ریختگی آلومینیم افزوده میشود.
منیزیم
اساس افزایش استحکام و سختی در آلیاژ‌های عملیات حرارتی پذیر Al-Si بوده و معمولاً در آلیاژ‌های پیچیده تر Al-Si حاوی مس، نیکل و عناصر دیگر به همان اهداف فوق افزوده میشود. سخت کنندگی فاز Mg2Si یک حد انحلال نشان را نشان میدهد که در حدود 0.7% Mg می‌باشد که نه افزایش استحکام اضافه تری اتفاق می‌افتد و هم نرم شدن زمینه اتفاق می‌افتد. در گروه آلیاژ‌های Al-Si مقدار افزودن Mg جهت افزایش استحکام در محدوده 0.07% – 0.04% می‌باشد. ( بخش Premium Casting را در همین فصل مشاهده کنید.)
آلیاز‌های دوتائی Al-Mg به طور گسترده‌ای در کاربرد‌هایی که درخشندگی سطح تمام شده و مقاومت به خوردگی بالا را به همراه وجود همزمان استحکام و نشکن بودن نیاز دارند، بکار میروند. محدوده عمومی‌منیزیم 4 تا 10 % بوده و در بیش از 7% عملیات حرارتی پذیر می‌باشند. نا پایداری و پیرشوندگی در دمای اتاق تشویق کننده عملیات حرارتی در مقادیر بالاتر منیزیم می‌باشد.
منگنز
به طور معمول به عنوان یک ناخالصی در بیشتر آلیاز‌های ثقلی به حساب آمده و در سطح پایینی نگه داشته میشود. منگنز یک عنصر آلیاژی مهم در آلیاز‌های کارپذیر آلومینیم بوده در حالی که در شمش‌هایی که به منظور ذوب مجدد و ریخته گری بکار میروند می توانند، سطح بالاتری از منگنز را داشته باشند. در عدم حضور کارسختی منگنز نقش مفیدی در قطعات ریختگی آلومینیم ندارد. شواهدی موجود است که مقادیر بالئی از MnAl6 در صورت حضور مقدار بالاتر از 0.5% منگنز که موجب ناسالم شدن قطعه ریختگی میشود. منگنز می‌تواند باعث تغییر واکنش آلیاز به پرداخت شیمیائی و آندایزینگ شود.
جیوه
ترکیباتی که حاوی جیوه می‌باشند به منظور استفاده در آند‌های فدا شونده، در سیستم‌های حفاظت کاتدی، بکار می‌رود به ویژه در محیط‌های دریائی. استفاده از این آلیاژ‌های الکترونگاتیو بسیار شدید که در محیط‌های دریائی غیر فعال نمی‌شوند به دلایل زیست محیطی بشدت محدود شده است.
نیکل
به همراه مس به منظور بهبود خواص در دما‌های بالا بکار می‌رود. این عنصر همچنین باعث کاهش ضریب انبساط حرارتی میشود.
فسفر
به شکل AlP3 به عنوان جوانه زا برای اصلاح فاز سیلیسیم‌های اولیه در آلیاژ آلومینیم – سیلیسیم‌هایپر یوتکتیک میشود. در غلظت‌های PPm ( قسمت در میلیون) فسفر باعث درشت تر شدن ساختار در آلیاژ‌های AL-Si هیپو یوتکتیک میشود. فسفر تاثیر اصلاح کننده‌های متداول نظیر سدیم و استرانسیم را کاهش میدهد.
سیلیسیم
تاثیر برجسته سیلیسیم در آلیاژ‌های آلومینیم بهبود مشخصات ریخته گری آلیاژ‌ها می‌باشد افزودن سیلیسیم به آلومینیم به طور بسیار جالبی باعث بهبود سیالیت، مقاومت به گرم ترک شدن و مشخصات تغذیه کنندگی میشود. بیشترین ترکیب شیمیائی که در قطعات ریختگی بکار میروند گروه آلیاژ‌های آلومینیم- سیلیسیم می‌باشند. محدوده آلیاژ‌های تجاری هیپو یوتکتیک و هیپر یوتکتیک تا حدود 25% سیلیسیم می‌باشند. معمولاً محدوده بهینه مقدار سیلیسیم را می‌توان با توجه به روش ریخته گری به صورت زیر ذکر کرد. برای فرآیند‌های با سرعت‌های آهسته ( نظیر گچ، دقیق و ماسه) محدوده 5 تا 7 درصد، برای قالب‌های دائمی7 تا 9 درصد و برای ریخته گری تحت فشار 8 تا 12% می‌باشند. مبنای این توصیه‌ها بر ارتباط بین سرعت سرد شدن و سیالیت و تاثیر درصد یوتکتیک بر تغذیه کنندگی می‌باشد. مقدار سیلیسیم همچنین همراه با کاهش وزن مخصوص و ضریب انبساط حرارتی می‌باشد.
نقره
به مقدار محدود در آلیاژ‌های به طور ویژه مستحکم به مقدار 0.5 تا 1% افزوده میشود. نقره به رسوب سختی و مقاومت به خوردگی تنشی کمک می‌کنند.
سدیم
ساختار یوتکتیک آلومینیم – سیلیسی را اصلاح می‌کند، حضور آن در آلیاژ‌های آلومینیم – منیزیم باعث تردی میشود. تاثیر متقابل سدیم و فسفر کاهش اصلاح کنندگی ساختار یوتکتیک و کاهش اصلاح ساختار در سیلیسیم‌های اولیه می‌باشد.
دیدگاه خود را ثبت کنید
میخواهید به بحث بپیوندید؟مشارکت رایگان.