Il ruolo dei vari elementi additivi nella lega di alluminio

Silicio (Si)
Il silicio (Si) è l'ingrediente principale per migliorare la fluidità. La fluidità migliore si ottiene passando da uno stato eutettico a uno ipereutettico. Tuttavia, il silicio (Si) che cristallizza tende a formare punti duri, peggiorando le prestazioni di taglio. Pertanto, generalmente non è consentito superare il punto eutettico. Inoltre, il silicio (Si) può migliorare la resistenza alla trazione, la durezza, le prestazioni di taglio e la resistenza alle alte temperature, riducendo al contempo l'allungamento.
Magnesio (Mg) La lega alluminio-magnesio ha la migliore resistenza alla corrosione. Pertanto, ADC5 e ADC6 sono leghe resistenti alla corrosione. Il suo intervallo di solidificazione è molto ampio, quindi presenta fragilità a caldo e i getti sono soggetti a cricche, rendendo difficile la fusione. Il magnesio (Mg) è un'impurità nei materiali AL-Cu-Si, Mg2Si, che rende i getti fragili, quindi lo standard è generalmente entro lo 0,3%.

Ferro (Fe) Sebbene il ferro (Fe) possa aumentare significativamente la temperatura di ricristallizzazione dello zinco (Zn) e rallentare il processo di ricristallizzazione, nella fusione per pressofusione il ferro (Fe) proviene da crogioli di ferro, tubi a collo d'oca e utensili di fusione ed è solubile in zinco (Zn). Il ferro (Fe) trasportato dall'alluminio (Al) è estremamente piccolo e, quando supera il limite di solubilità, cristallizza come FeAl3. I difetti causati dal Fe generano principalmente scorie e galleggiano come composti di FeAl3. Il getto diventa fragile e la lavorabilità si deteriora. La fluidità del ferro influisce sulla levigatezza della superficie del getto.
Le impurità di ferro (Fe) generano cristalli aghiformi di FeAl3. Poiché la pressofusione viene raffreddata rapidamente, i cristalli precipitati sono molto fini e non possono essere considerati componenti nocivi. Se il contenuto è inferiore allo 0,7%, la sformatura non è facile, quindi un contenuto di ferro compreso tra lo 0,8 e l'1,0% è preferibile per la pressofusione. Se la quantità di ferro (Fe) è elevata, si formeranno composti metallici che daranno origine a punti duri. Inoltre, quando il contenuto di ferro (Fe) supera l'1,2%, la fluidità della lega si ridurrà, la qualità della fusione sarà compromessa e la durata dei componenti metallici nelle attrezzature di pressofusione sarà ridotta.

Nichel (Ni) Come il rame (Cu), tende ad aumentare la resistenza alla trazione e la durezza, e ha un impatto significativo sulla resistenza alla corrosione. Talvolta, il nichel (Ni) viene aggiunto per migliorare la resistenza alle alte temperature e al calore, ma ha un impatto negativo sulla resistenza alla corrosione e sulla conduttività termica.

Manganese (Mn) Può migliorare la resistenza alle alte temperature delle leghe contenenti rame (Cu) e silicio (Si). Se supera un certo limite, è facile generare composti quaternari Al-Si-Fe-P+o {T*T f;X Mn, che possono facilmente formare punti duri e ridurre la conduttività termica. Il manganese (Mn) può impedire il processo di ricristallizzazione delle leghe di alluminio, aumentare la temperatura di ricristallizzazione e raffinare significativamente il grano di ricristallizzazione. Il raffinamento dei grani di ricristallizzazione è dovuto principalmente all'effetto inibitorio delle particelle del composto MnAl6 sulla crescita dei grani di ricristallizzazione. Un'altra funzione di MnAl6 è quella di dissolvere l'impurità di ferro (Fe) per formare (Fe, Mn)Al6 e ridurre gli effetti nocivi del ferro. Il manganese (Mn) è un elemento importante delle leghe di alluminio e può essere aggiunto come lega binaria Al-Mn autonoma o insieme ad altri elementi di lega. Pertanto, la maggior parte delle leghe di alluminio contiene manganese (Mn).

Zinco (Zn)
In presenza di zinco (Zn) impuro, si manifesta fragilità ad alta temperatura. Tuttavia, se combinato con mercurio (Hg) per formare leghe HgZn2 resistenti, produce un significativo effetto rinforzante. La normativa JIS stabilisce che il contenuto di zinco (Zn) impuro debba essere inferiore all'1,0%, mentre le norme straniere possono consentire fino al 3%. Questa discussione non si riferisce allo zinco (Zn) come componente della lega, ma piuttosto al suo ruolo di impurità che tende a causare crepe nei getti.

Cromo (Cr)
Il cromo (Cr) forma composti intermetallici come (CrFe)Al7 e (CrMn)Al12 nell'alluminio, ostacolando la nucleazione e la crescita della ricristallizzazione e conferendo alla lega un certo effetto rinforzante. Può anche migliorare la tenacità della lega e ridurre la sensibilità alla criccabilità da corrosione sotto sforzo. Tuttavia, può aumentare la sensibilità alla tempra.

Titanio (Ti)
Anche una piccola quantità di titanio (Ti) nella lega può migliorarne le proprietà meccaniche, ma può anche diminuirne la conduttività elettrica. Il contenuto critico di titanio (Ti) nelle leghe della serie Al-Ti per l'indurimento per precipitazione è di circa lo 0,15% e la sua presenza può essere ridotta con l'aggiunta di boro.

Piombo (Pb), stagno (Sn) e cadmio (Cd)
Calcio (Ca), piombo (Pb), stagno (Sn) e altre impurità possono essere presenti nelle leghe di alluminio. Poiché questi elementi hanno punti di fusione e strutture diverse, formano composti diversi con l'alluminio (Al), con conseguenti effetti variabili sulle proprietà delle leghe di alluminio. Il calcio (Ca) ha una solubilità solida molto bassa nell'alluminio e forma composti CaAl4 con l'alluminio (Al), che possono migliorare le prestazioni di taglio delle leghe di alluminio. Piombo (Pb) e stagno (Sn) sono metalli a basso punto di fusione con bassa solubilità solida nell'alluminio (Al), il che può ridurre la resistenza della lega ma migliorarne le prestazioni di taglio.

L'aumento del contenuto di piombo (Pb) può ridurre la durezza dello zinco (Zn) e aumentarne la solubilità. Tuttavia, se piombo (Pb), stagno (Sn) o cadmio (Cd) superano la quantità specificata in una lega alluminio-zinco, può verificarsi corrosione. Questa corrosione è irregolare, si verifica dopo un certo periodo ed è particolarmente pronunciata in atmosfere ad alta temperatura e umidità.