a) Giản đồ trạng thỏi và tổ chức của Silumin
Hỡnh 2.2 đưa ra giản đồ trạng thỏi hai nguyờn Al-Si. Theo giản đồ trạng thỏi, độ hũa tan cực đại của Si trong Al là 1,65% ở 570ºC. Lượng Si hũa tan giảm dần theo nhiệt độ, khi nhiệt độ bằng nhiệt độ phũng thỡ giỏ trị này rất nhỏ, khụng đỏng kể. Giữa Al và Si khụng tạo thành hợp chất. Khi hàm lượng Si trong nhụm bằng 12,5% sẽ cú điểm cựng tinh. Silumin được phõn chia thành hai loại cơ bản là silumin đơn giản và silumin phức tạp. Silumin đơn giản thành phần chỉ gồm cú Al và Si. Silumin phức tạp được hợp kim húa thờm một số cỏc nguyờn tố hợp kim khỏc như Cu, Mg, Mn… Trong cụng nghiệp sử dụng hợp kim silumin cú hàm lượng Si dao động trong khoảng 5-20%, song phổ biến hơn cả vẫn là silumin trước cựng tinh dựng để đỳc thõn mỏy khuụn cỏt và khuụn kim loại, silumin cựng tinh thường dựng trong đỳc ỏp lực cao, silumin sau cựng tinh cú thể dựng để đỳc piston.
Hỡnh 2.2 Giản đồ trạng thỏi hợp kim Al – Si
Hỡnh 2.3 đưa ra cỏc vựng tổ chức khỏc nhau của hợp kim silumin. -α là dung dịch đặc của nhụm hũa tan ớt Si
-[α + cựng tinh(α +Si)] : Hợp kim silumin trước cựng tinh. Cựng tinh cú độ bền cao hơn α nhưng kộm dẻo hơn.
-Cựng tinh (α + Si) :gồm cú những hạt Si trờn nền α.
-Sau cựng tinh [Si1 + (α+Si)]. Cỏc tinh thể Si1 được tiết ra đầu tiờn ngay khi cú chuyển biến từ pha lỏng sang pha rắn. Hạt Si1 thụ to kết tinh ở dạng khối đa diện chỉ xuất hiện khi lượng Si trong hợp kim lớn hơn 12%. Hạt Si này rắn, giũn, làm cơ tớnh giảm nhiều nhưng lại tăng tớnh chống ma sỏt.
Hỡnh 2.3 Tổ chức của hợp kim silumin b ) Tớnh chất của Silumin:
Cơ tớnh của hợp kim: Cơ tớnh của hợp kim Al-Si khụng cao, %Si tăng thỡ độ bền tăng nhưng độ dẻo giảm. Khi hàm lượng Si tăng đến 11,6% thỡ độ bền và độ dẻo bắt đầu giảm. Do đú hợp kim chứa nhiều Si chỉ dựng cho đỳc mà khụng dựng cho gia cụng biến dạng.
c) Tớnh đỳc:
Độ chảy loóng và khả năng điền đầy khuụn đỳc, nú phụ thuộc vào hàm lượng của Si, khi thành phần Si tăng tới 12,5% thỡ tớnh đỳc tăng, độ kớn khớt cao, ớt bị nứt. Hợp kim chứa 12,5% Si là dễ đỳc nhất. tuy nhiờn cơ tớnh của hợp kim lại giảm. Vỡ vậy, phải dựng cỏc biện phỏp làm nhỏ hạt để tăng cơ tớnh cho hợp kim. Silumin dự cú khoảng đụng nhỏ, dễ đỳc nhưng khi đỳc cần chỳ ý chống rỗ ngút tập trung.
Hợp kim Silumin khụng chứa Cu cú tớnh chống ăn mũn tốt trong hầu hết cỏc
phản ứng húa học. Chỉ trong dung dịch kiềm mới cú phản ứng của Si và Al với
kiềm.
e) Tớnh chịu mài mũn:
Tớnh chịu mài mũn của Silumin rất tốt, đặc biệt đối với hợp kim sau cựng tinh. Trong hợp kim này, những hạt Si thụ cứng sẽ được phõn bố đều và mịn do ảnh hưởng của chất biến tớnh. Theo nghiờn cứu thỡ tớnh chịu mài mũn của hợp kim cú hàm lượng Si lớn (20-25%) thỡ cao gấp 10 lần so với thộp khụng hợp kim và cú thể so sỏnh với bề mặt của thộp biến cứng (thộp tụi). Tuy nhiờn chỉ cú thể dựng hợp kim Al-Si làm ổ trục khi cú hợp kim húa một lượng thiếc đỏng kể.
f) Khả năng gia cụng cắt gọt:
Khả năng gia cụng cắt gọt của silumin rất kộm, bởi vỡ những hạt Si thụ cứng nằm trờn nền mềm cú khuynh hướng bào mũn dụng cụ cắt rất nhanh.
g) Tớnh chất lý học:
Lượng Si trong hợp kim càng lớn thỡ dẫn nhiệt càng tăng và gión nở nhiệt của hợp kim càng giảm. Silic làm giảm đỏng kể sự gión nở nhiệt và giảm nhiều khi thờm cỏc nguyờn tố khỏc ngoại trừ Mg. Thờm Mg cú khuynh hướng tăng sự gión nở nhiệt đụi chỳt. Hệ số gión nở của hợp kim tại nhiệt độ dưới 0 cũng thấp hơn 10-20%
so với hệ số gión nở trong Al sạch. Nếu vật liệu được chế tạo bằng phương phỏp
luyện kim bột , chứa tới 50% Si, thậm chớ cú hệ số gión nở cũn thấp hơn.
Độ dẫn điện dao động trong khoảng (1,2-1,6).10-2 giỏ trị nhỏ hơn ứng với hợp kim đỳc trong khuụn kim loại hoặc hợp kim được nhiệt luyện nhằm giữ lại Si, Cu hoặc Mg trong dung dịch đặc.