Как отличить алюминий от силумина

Силумин — свойства, состав, температура плавления, применение

На магазинных прилавках все чаще попадаются изделия из силумина. Это могут быть сковородки, кастрюли, водопроводные краны и иные изделия. Этот материал получается искусственным путем, подробнее ответ на вопрос: силумин — что это, вы найдете в статье ниже.

Описание материала

Определение силумина несложно найти в википедии — это сплав на основе алюминия с добавлением кремния. При этом содержание дополнительного компонента колеблется в пределах от 4 до 22%, и основную часть составляет алюминий. Состав сплава силумин также содержит небольшое количество примесей иных металлов: меди, кальция, титана, железа, цинка, марганца и других.

Так как максимальное количество кремния до 22 %, то внешне его несложно отличить от настоящего металла. Он немного затемнен, поэтому напоминает чугун, но фактически распознать этот материал сумеет только человек с опытом.

Что такое силумин в реальной жизни, и где он встречается?

Характеристики силуминов

Одной из важнейших механических характеристик является микротвердость, для повышения которой в силуминах применяются следующие механизмы:

1) Улучшение структуры первичных кристаллов кремния (Уменьшение размеров, сфероидизация, равномерное распределение по объему сплава).

2) Уменьшение размера всех структурных компонент сплава, включая нерастворимые в матрице интерметаллиды (первичные кристаллы, эвтектики, вторые фазы)

3) Улучшение структуры эвтектики (Диспергирование, превращение дендритов в равноосные кристаллы)

4) Легирование магнием и медью

Для реализации этих механизмов в настоящее время применяются различные традиционные химико-термические методы:

1)Быстрое охлаждение расплава:

-применение конвективной теплопередачи (ультразвуковое распыление),

-контактного охлаждения (Способы «поршня и наковальни», «молота и наковальни»)

-литье в кокиль (литейный метод)

2)Увеличение числа зародышей для кристаллов кремния, а также измельчение частиц кремния путем химической модификации(чаще всего применяется в металлургии):

-Модифицирование натрием (0,006-0,012%), калием, литием, висмутом, сурьмой 0,1-0,3%, стронцием 0,01-0,05% (сурьма и стронций — модификаторы длительного действия), смесью солей (0,1% натрия и 2% смеси фтористого и хлористого натрия) в доэвтектических силуминах.

-Модифицирование фосфором 0,05-0,1% или серой в заэвтектических силуминах

Маркировка

Встречается другая маркировка: АЛ##, где:

• АЛ — алюминий литейный,
• ## — номер сплава.

Наиболее распространённые марки:

• АК12 — 12 % кремния, эвтектический сплав.
• АК9 — 9 % кремния.
• АК7Ц9 — 7 % кремния, 9 % цинка.

Общие сведения

Люди, не знающие о сплавах металлов, вряд ли понимают, что такое силумин. Силумин представляет собой смесь, в состав которой входит алюминий и кремний. Дополнительным компонентом, входящим в состав сплава, является кремний. Его может содержаться 4–22%. Остальную часть занимает алюминий. Материал силумин может дополняться различными вкраплениями других металлов.

Химические и физические свойства

Основные свойства силумина напрямую зависят от его состава. От посторонних вкраплений и процентного содержания кремния, меняются характеристики сплава. Химические и физические свойства:

1. Температура плавления силумина — 580 градусов.
2. Плотность — 3гр/см3.
3. Прочность силумина — это свойство определяет устойчивость сплава к активной эксплуатации и коррозийным процессам. На поверхности смеси образуется оксидная плёнка, которая защищает материал от воздействия факторов окружающей среды.
4. Пластичность сплава. Этот показатель отвечает за литейные свойства материала. У любого металла существует предел текучести.

Ключевые преимущества сплава, которые выделяют покупатели продукции силумина — это невысокая стоимость, износоустойчивость и малый относительный вес.

Маркировка

Силумин маркируется согласно международной системе ИСО, в которой устанавливаются определённые требования для сплавов:

1. АК 15 — буква «А» обозначает алюминий, а «К» — кремний. Цифра, указанная после аббревиатуры, обозначает процентное содержание дополнительного компонента.
2. АЛ 9 — буква «А» обозначает алюминий, а «Л» — литий. Как и в первом случае, цифра после аббревиатуры это процент дополнительного материала в составе сплава.

Дополнительно к обозначению основного и дополнительного компонента может добавляться ещё один материал с наивысшим процентным содержанием в составе сплава. Например существуют маркировки на которых написано «АК 15 Ц7». В составе смеси содержится алюминий, кремний и цинк. Два последних компонента занимают 15 и 7%, а алюминий занимает остальной объём.

Виды силумина

Классифицируется материал по 3 видам:

1. Доэктевтический. Характеризуется тем, что содержание кремния находится в пределах от 4 до 10% от основной массы. В этот состав также могут входить дополнительные элементы: марганец, медь или магний.
2. 2 вид — относится к более износоустойчивым, при этом содержание кремния около 20%.
3. Специальные сплавы с добавлением примесей иных металлов, к примеру, цинка или титана.

В зависимости от технических параметров в производственных процессах выполняются различные отливки.

Применение

Силумин – это сплав, обладающий повышенной хрупкостью, поэтому изделия из него при эксплуатации могут треснуть.

Для их восстановления применяют эпоксидный клей. Внешний вид восстановится, но использовать его при больших нагрузках не стоит. Для склеивания следует:

• обезжирить то место, на которое будет наноситься клей, дать подсохнуть;
• развести клей в соответствии с приложенной инструкцией и нанести на обезжиренную поверхность;
• плотно соединить сломанные части и забыть о них на сутки.

Ремонт сваркой

В некоторых случаях поврежденное изделие лучше подвергнуть сварке. Эту процедуру проводят самостоятельно в домашних условиях или обращаются к специалисту. При проведении работ температура материала повышается, вследствие этого на сплаве появляется оксидная пленка, препятствующая соединению частей изделия. Для устранения этих негативных явлений для сварки используют аргон, обеспечивающий защиту от отрицательных факторов. Для работы необходимо:

• подготовить неплавящиеся вольфрамовые электроды и припой для сварки конструкций из алюминия;
• обезжирить поверхность;
• изделие зафиксировать;
• разогреть поверхность до 220 градусов по Цельсию. Для отвода тепла свариваемую деталь положить на стальную прокладку;
• сварить шов, используя переменный ток;
• произвести обработку швов для эстетики внешнего вида.

Изделие готово к эксплуатации при небольших нагрузках.

Производство силумина

Изготовлением силумина занимаются не только крупные предприятия металлургической промышленности, но и частные лаборатории. Усовершенствование технологического процесса постоянно модернизируется.

1. Из руды добываются металлы для шихты, можно производить силумин из золы, которая остается после работ теплоэлектроцентралей. Зола восстанавливается способом электронизации и с помощью элемента — криолита. В шихте еще много иных примесей, которые не оказывают влияния на качественные характеристики сплава. Единственное — железо влияет на качество лигатуры, но если оно находится в пределах от 0,8 до 1,5%, то такое количество допускается и содержится в отходах после ТЭЦ, поэтому использование таких шлаков для изготовления продукции благотворно отражается на экологии.
2. В природе тоже встречаются соединения алюминия и кремния в бокситовой руде, но, согласно технологии, сплавы этих компонентов производятся искусственным путем, что способствует улучшению качества готовых изделий.

Что такое латунь

Материал внешне напоминает золото, но это соединение меди и цинка. Для улучшения эксплуатационных свойств в состав добавляют никель, железо, олово, свинец и иные ингредиенты. Примесей около 10%, а цинка от 30 до 35%.

• плотность 8500 кг/м;
• температура плавления от 880 до 950С;
• легко поддается обработке;
• износоустойчивость;
• вязкость;
• в зависимости от содержания преобладающего металла, бывает теплопроводной или пропускающей электричество.

Производимая продукция: проволока, фольга, прутья, металлические листы, трубы, арматура. Из нее выполняют украшения, фоторамки и значки. Стоимость изделий относительно невысокая, а срок эксплуатации длительный, при этом не утрачивается товарный вид.

Сравнение силумина и латуни

Силумин или латунь что лучше? По сравнению с латунью силумин является более хрупким материалом, но по ценовым характеристикам он дешевле.

У кранов и вентилей из силумина непродолжительный срок службы, они быстро ржавеют и при возникновении технической аварии могут быстро сломаться, что не исключает затопление нижних этажей. Приборы учета энергетических ресурсов с использованием элементов из этого материала также могут не выдержать параметров высокого давления и быстро придут в негодность

Материал силумин не выдерживает высокую температуру воды, срок эксплуатации водопроводных кранов не превышает года, на них постепенно образовываются микротрещины, что приводит к поломке устройства.

Для систем водоснабжения выбирать лучше всего изделия из латуни, хотя они и дороже, но выдерживают горячую воду и высокое давление.

Как отличить силумин от латуни? Чтобы отличить эти два материала следует обратить внимание на цвет изделия, из которого они изготовлены: из латуни – желтоватого цвета, а из силумина – белого. Причем по весу первый тяжелее второго.

Конструктивные изделия из силумина можно выбирать для иных целей, в случаях, если основная нагрузка приходится на другие элементы.

Совет! При выборе смесителей лучше не экономить, от этого зависит безопасность личная и окружающих.

Изделия из силумина сегодня пользуются спросом, так как они недорого стоят, а их внешний вид вполне эстетичен, но при выборе рекомендуется владеть знаниями об их предназначении.

Силумин — что это за сплав и где он применяется?

Сегодня крайне сложно будет найти сферу, в которой не используются алюминиевые сплавы. Отдельное внимание стоит обратить на силумин, который активно применяется при изготовлении различных элементов. В этой статье мы рассмотрим, как получают силумин и что это за материал.

Что такое силумин

Силумин – это сплав металла, изготавливаемый на базе алюминия. В целом, различные сплавы алюминия широко распространены в промышленности, точно так же, как и сплавы с содержанием свинца.

Формула силумина достаточно простая, основными компонентами являются алюминий и кремний, в зависимости от вида силумина содержания кремния в процентах может быть от 10 до 20. При этом, сплавы с добавлением кремния более прочные, чем алюминий со свинцовой добавкой.

Состав сплава

В зависимости от вида, силумин имеет различный состав. Наиболее часто встречаются следующие разновидности:

• сплав алюминия с кремнием, при этом кремния содержится около 10%;
• второй тип силумина обладает более высокой прочностью. Состав сплава содержит около 20% кремния;

Кроме того, в промышленности часто используются и другие алюминиевые сплавы:

• сплав алюминия с магнием и кремнием, часто применяемый для изготовления автомобильных кузовов;
• сплав алюминия с оловом, используется при производстве литых подшипников;
• алюминиево-магниевые сплавы применяются в агрессивной среде, например, при внешней отделке зданий.

Производство силумина

Металлургия постоянно развивается, появляются новые технологии, совершенствуются старые технические процессы. Существует два способа получить сплав – силумин:

• добыть металл для исходных материалов из руды, но такая смесь будет иметь большое количество посторонних примесей;
• при работе теплоэлектроцентралей в качестве отхода остаётся зола, из которой можно делать нужный сплав.

Кроме того, смесь алюминия и кремния иногда можно встретить в природе, в частности в бокситовой руде, но сделать качественный и пригодный для использования в производстве сплав можно только искусственным путём.

Свойства силумина

Силумин имеет свойства, которые сделали его очень популярным материалом на современном рынке. Он достаточно прочен и надёжен, а невысокая стоимость и удобство изготовления сложных элементов, часто делают этот материал незаменимым. Рассмотрим более подробно его свойства.

Химические свойства

Силуминовый сплав схож по своим химическим свойствам с чистым алюминием, всё зависит лишь от количества примесей. Например, в отличии от дюралюминия силумин не подвержен коррозии в условиях повышенной влажности, в том числе и морской воде.

Физические свойства

Силумин по своим физическим свойствам часто сравнивают с нержавейкой, но при этом он гораздо легче. Сплав обладает следующими физическими свойствами:

• прочность материала мало уступает стальным аналогам. Добиться соотношения небольшого веса и высокой прочности становится возможным более низкой по сравнению со сталью плотностью сплава;
• внешне силумин очень похож на чистый алюминий, цвет изделий – серый, а в разрезе – серебристый;
• материал обладает высокой текучестью, что позволяет изготавливать из него изделия сложной формы;
• температура плавления силумина – относительно невысокая, и составляет около 700 °С;
• вместе с отличной прочностью, силумин имеет высокую хрупкость;
• силумин не магнитится.

Механические свойства

Механические свойства напрямую зависят от химического состава сплава, и процесса его изготовления. Главными механическими характеристиками силумина можно считать:

• хрупкость, при обработке материал может крошиться;
• высокая плотность;
• невысокая микротвёрдость.

Литейные свойства

Алюминиево-кремниевые сплавы отлично подходят для изготовления литых изделий. При этом, материал обладает высокой удельной прочностью, небольшим весом и устойчивостью к коррозии. Дополнительным преимуществом является невысокая стоимость готового изделия.

Несмотря на явные преимущества у силумина есть и недостаток – повышенная газовая пористость, однако современные технологические процессы дают возможность устранить эту особенность в процессе литья.

Применение

Невысокая стоимость и хорошие характеристики материала сделали его очень популярным в различных сферах, начиная от бытовой техники и заканчивая авиастроением.

Авиастроение

Силумин получил широкое распространение в авиастроении благодаря небольшому весу и повышенной прочности. Характеристики материала позволяют использовать его в узлах и агрегатах, которые подвержены вибрациям и сильным ударам. В частности, из него может быть изготовлен корпус внутреннего прибора, кронштейны и другие важные элементы.

Авто и мото промышленность

Снижение веса автомобиля может значительно сказываться на общих характеристиках, не удивительно, что и тут высоко ценится соотношение веса и прочности силумина. Силумин применяется для изготовления кузовных элементов, картеров ДВС, в мототехнике его можно встретить даже в поршневых блоках.

Оружейное производство

В эту сферу промышленности силумин вошёл не так давно, но при этом, уже получило достаточно широкое распространение. В частности, из него делают пневматическое оружие, макеты и реплики боевого оружия, инвентарь для страйкбола и т.д.

Бытовые изделия

В быту также можно встретить изделия из силумина. Изделия могут быть самыми разнообразными, начиная от мясорубок, теплообменников и запчастей для бытовой техники, заканчивая кастрюлями, сковородками и прочей кухонной утварью.

Сантехнические изделия

Комплектующие для водопроводных систем, расположенных внутри помещения крайне редко подвергаются серьёзным ударным нагрузкам. Поэтому при изготовлении смесителей, переходников, фитингов и прочих деталей сантехники широко применяется силумин.

Другие сферы

Устойчивость к коррозии и морской воде даёт возможность применять материал в судостроении, для обшивки различных конструкций из стали. Некоторые марки силумина применяются в космической отрасли.

Маркировка

Маркироваться силумин может различными вариантами. Международная система ISO предъявляет к сплавам определённые требования. Рассмотрим некоторые марки в качестве наглядного примера:

• АК 15 . Буквы «А» и «К» соответствуют компонентам: алюминия и кремний соответственно. Цифра в свою очередь обозначает процентное содержание второго по важности компонента в сплаве;
• АЛ 9 . Буква «Л» в данном случае говорит о присутствии в составе лития.

Иногда к маркировке может добавляться процентное значение ещё одного компонента, который в большом количестве входит в состав сплава, например:

АК 15 Ц8. «Ц8» — означает что в сплаве содержится 8% цинка.

Для международного рынка создана система Алюминиевой Ассоциации. При применении этой системы используется четырёхзначных шифр, в котором первая цифра будет «4» (обозначает систему легирования), вторая цифра – несёт в себе порядковый номер модификации сплава, третья и четвёртая – это состав сплава и информация о его чистоте. В случае с применением опытной отливки, к маркировке добавляется «Х».

На территории постсоветского пространства для маркировки чаще используют ГОСТ, в этом случае сплавы также будут обозначаться четырёхзначным шифром, например, 1319. В это случае, цифра «1» стоящая вначале обозначает главный элемент – алюминий. Вторая цифра – говорит о системе легирования, а последующие о марке и модификации сплава.

Виды силуминов

Классифицировать силумин можно следующим образом:

• первый вид (доэктевтический), отличительной чертой является относительно небольшое содержание кремния, от 4 до 10%. При этом, в составе могут присутствовать дополнительные примеси;
• второй вид, содержит в составе около 20% кремния, что делает его более износоустойчивым;
• третий вид включает в семя специальные сплавы с добавлением цинка, титана или других металлов.

Отличие силумина от других металлов и сплавов

Что бы понять, что перед вами, силумин или сталь, достаточно запомнить и обратить внимание на несколько простых вещей:

• цвет, силумин отличается серым цветом поверхности и серебристым цветом на срезе. Запомнив это можно легко отличить его от меди, бронзы или латуни. Поверхность этих металлов имеет жёлтый или красноватый оттенок;
• магнитные свойства, силумин в отличии от стали не магнитится;
• вес, силумин имеет меньший вес, чем аналогичные стальные изделия.

Ремонт изделий из силумина

Силумин не отличается устойчивостью к ударным нагрузкам, следовательно, может быть подвержен разного рода механическим повреждениям. После ударов или падений на изделиях из силумина могут появляться трещины и сколы. Технология ремонта силумина имеет некоторые особенности.

Сварка

Варить силумин обычными электродами не получиться, т.к. при повышении температуры на поверхности изделия появляется оксидная плёнка, не дающая частям соединиться. Поэтому сварочные работы нужно производить с применением вольфрамовых электродов и специализированных припоев. Порядок работ:

• поверхность изделия обезжиривается и надёжно фиксируется;
• поверхность сплава нагревается до 220 °С, при этом для отвода тепла деталь помещается на стальную прокладку;
• выполняется сварной шов.

Сварочные работы, связанные с силумином, требуют определённых навыков и сноровки, без опыта выполнить сварной шов с первого раза скорее всего не получится.

Пайка

Изделий, которые не подвергаются нагрузкам можно ремонтировать при помощи пайки в домашних условиях. Работы можно производить мощным паяльником или газовой горелкой. Поверхность вокруг рабочей области желательно защитить металлическими накладками. В месте спаивания сплав нагревается до 600 °С. Для качественного результата требуется специальный припой (например, ER4043) и флюс (Castolin 190 Flux).

Клей для алюминия сегодня есть в свободной продаже, им можно ремонтировать детали, которые не подвергаются нагрузкам. Процесс склеивания прост:

• клей разводится до нужной консистенции;
• место склейки вычищается от грязи, обезжиривается;
• клей наносится на детали, после чего они соединяются и помещаются под давление на сутки.

Холодная сварка

Холодная сварка для силумина бывает двух типов:

• компоненты находятся в двух тюбиках, содержимое нужно смешать в соответствии с инструкцией;
• брусочек или пруток, который чем-то напоминает пластилин.

Перед применением холодной сварки, поверхность детали очищается и обезжиривается, удаляются лишние неровности и шероховатости. После подготовки поверхности трещина или скол заполняются холодной сваркой и соединяются с небольшим давлением. В данном случае не стоит использовать пресс или слишком сильно давить на изделие.

Как отличить алюминий от других металлов

Алюминий широко применяется в промышленности, строительстве, автомобилестроении и других областях деятельности. Его распространение обусловлено небольшой плотностью и устойчивостью к негативным факторам окружающей среды. Отличить алюминий от других металлов можно с помощью химического анализа. Не имея специализированного оборудования отличить металл от других можно несколькими способами.

Визуальный осмотр

Необходимо смотреть деталь. Алюминий отличается серовато белым цветом. При удалении с поверхности оксидной плёнки появляется характерный блеск. Таким образом можно легко отличить материал от меди, бронзы, латуни и т.д. Они имеют жёлтый или красный оттенок.

Устойчивость к механическому воздействию

Алюминий отличается пластичностью. При механическом воздействии он легко деформируется. Детали небольшой толщины можно сгибать под требуемым углом без применения специализированного оборудования.

Для проверки в домашних условиях необходимо попытаться изогнуть деталь руками. Если изделие деформируется без особых усилий, значит оно изготовлено из алюминия. Если для деформации требуется прилагать значительные физические усилия, это означает, что деталь изготовлена из другого материала.

Проверка плотности

Ещё одним способом проверки является определение плотности материала. Процедуру можно самостоятельно выполнить в домашних условиях. Для проведения вычислений потребуется наличие сосуда с мерной шкалой и весов. Проверку проводят в следующей последовательности:

1. Подготавливают отрезок материала небольшой величины. Размеры заготовки должны быть таковыми, чтобы она беспрепятственно поместилась в мерный сосуд;
2. Взвешивают металлическую заготовку. Лучше использовать весы с небольшой погрешностью. Подойдет электронное торговое или кухонное оборудование;
3. В сосуд набирают небольшое количество воды. Ее должно быть достаточно для полного погружения заготовки;
4. Фиксируют объем жидкости согласно отметкам на мерной шкале;
5. Погружают заготовку в воду и определяют ее объем. Для этого высчитывают разницу между показателями мерной шкалы до и после погружения;

Магнитные свойства

Алюминий отличается от меди и бронзы по цвету. Достаточно простым методом отличить алюминий в домашних условиях от стали или чугуна является проверка магнитных свойств образца. Чугун или сталь будут притягиваться к магниту.

Алюминий и силумин

Силумин представляет собой сплав из алюминия и кремния. При этом возможно добавление дополнительных компонентов. Сплав обладает более высокой степенью прочности. Отличием от алюминия является повышенная хрупкость состава. При попытке согнуть изделие произойдет его повреждение.

Силумин широко используется в промышленности благодаря легкости и повышенным прочностным характеристикам. Из него изготавливают большое количество деталей для водопроводов, автомобильные комплектующие и т.д.

Алюминий и дюраль

Дюраль используется в авиастроении, машиностроении и других областях деятельности. Материал представляет собой сплав и з алюминия, меди, магния и марганца. Особенностью сплава является повышенная прочность в совокупности с небольшим весом. Дюраль можно отличить в домашних условиях по нескольким признакам:

• Устойчивость к механическому воздействию. Дюраль можно использовать в местах, подвергающихся нагрузкам;
• Более глухой звук при постукивании металлическим предметом;
• Плотность материала около 2.77 – 2.79г/см 3 ;
• Наличие голубоватого оттенка при взаимодействии с азотной кислотой.

Еще одним достаточно простым способом отличить дюраль является сверление. При работе образующаяся стружка прилипает к сверлу.

Алюминий и нержавейка

Нержавейка отличается высокими прочностными показателями и устойчивостью к негативному воздействию влаги и агрессивных веществ. Это делает ее востребованной в разных областях деятельности. Нержавеющая сталь по своим характеристикам значительно отличается от алюминия. В связи с этим существует много способов отличить нержавейку. В домашних условиях это можно сделать следующим образом:

1. Удельная плотность материала. Нержавейка имеет более высокий показатель. Он составляет 7.5 – 8г/см 3 . Измерить показатель можно описанным выше методом;
2. Теплопроводность. Нержавейка нагревается гораздо дольше, чем алюминий. Достаточно просто проверить посуду из этих металлов. Вода в сосуде из нержавейки будет закипать дольше;
3. Устойчивость к механическому воздействию. Нержавейка выдерживает значительные механические нагрузки. При ударе образцом по металлу образуются искры;
4. Температура плавления. Расплавить нержавейку в домашних условиях без применения специализированной печи невозможно. При этом алюминий достаточно легко расплавить с использованием бытовой газовой горелки;
5. Устойчивость к воздействию агрессивных веществ. Необходимо обработать поверхность раствором медного купороса или калиевой гидроокисью. После обработки на нержавейке не останется следов, в отличии от алюминия. На нем образуются следы химического воздействия;

Таким образом, существует несколько способов для определения разницы между алюминием и нержавеющей сталью.