По-високата чистота не винаги е по-добра: Защо Silicon Metal 553 превъзхожда 421 в специфични приложения за леене

В глобалната леярска и металургична търговия продължава да съществува често срещано погрешно схващане: по-висока-чистотасилициев метал= по-добра производителност при кастинг. Много чуждестранни купувачи по подразбиране използват премиум класове катосилициев метал 421(Si По-голямо или равно на 99,0%, Fe По-малко или равно на 0,4%, Al По-малко или равно на 0,2%, Ca По-малко или равно на 0,1%), като се приеме, че по-стриктният контрол на примесите дава превъзходни резултати. Но в-реалното леярско производство-особено за големи-обеми отливки с общо-предназначение и определени процеси на алуминиева/желязна сплав-стандартен-классилициев метал 553(Si по-голямо или равно на 98,5%, Fe по-малко или равно на 0,5%, Al по-малко или равно на 0,5%, Ca по-малко или равно на 0,3%) често осигурява по-стабилно качество на леене, по-добра толерантност на процеса и по-ниски общи разходи.

Класовете метален силиций се определят от максималните граници на три критични примеси: Fe (желязо), Al (алуминий), Ca (калций) -трите цифри съответстват директно на тези граници (×0,1%). По-долу е стандартното международно сравнение на спецификациите:

Критични въздействия на примесите върху отливките

Желязо (Fe):Образува твърди, крехки интерметални фази (напр. Al₅FeSi) в алуминиеви сплави-може да намали удължението, но подобрява устойчивостта на износване и стабилността на запълване на матрицата в отливките с дебели-профили.
Алуминий (Al):Реагира с азот, за да образува AlN включвания, причинявайки крехкост на стоманата; в алуминиевите сплави пречиства зърната, но може да създаде оксидни филми, ако се-контролира прекалено много.
Калций (Ca):Най-въздействащата разлика-Ca отравя Sr/Na модификаторите в Al-Si сплави, нарушава инокулацията в сферографитен чугун и образува шлакови включвания. Si553 има 3 пъти по-висок Ca от Si421 (0,3% срещу 0,1%).

2.1 Големи-обемни алуминиеви отливки

Слабостта на Silicon 421:

Свръх{0}}ниското ниво на Al (0,2%) и Ca (0,1%) прави реактивността на стопилката прекалено чувствителна. Малки температурни колебания или незначително замърсяване от стопилка причиняват непостоянно усъвършенстване на зърното, порьозност на свиване и лошо запълване на матрицата-, което води до по-високи проценти на скрап в масовото производство.

Предимството на Silicon 553:

Малко по-високо съдържание на Al (0,5%) действа като естествен рафинер на зърното, стабилизирайки втвърдяването и намалявайки горещите пукнатини в тънкостенни, сложни отливки.
Умереният Ca (0,3%) не отравя напълно модификаторите в стандартните Al-Si сплави-с подходящо добавяне на Sr (10–15% повече от 421), ефектът на модификация остава стабилен и икономиите на разходи за 553 далеч надвишават разходите за допълнителни модификатори.
По-добра течливост на стопилката и запълване на матрицата: Балансираният профил на примеси намалява повърхностното напрежение, подобрява запълването на кухините за сложни части и намалява пропуските.

2.2 Отливки от сив чугун и сферографитен чугун

Слабостта на Silicon 421:

Изключително нисък Са (0,1%) осигурява недостатъчно места за нуклеация по време на инокулация. Това води до недостатъчно-инокулиране, неравномерно образуване на графитни люспи/сфери и непостоянни механични свойства (твърдост, якост на опън) в партидите-особено при дебели-чугунени отливки.

Предимството на Silicon 553:

По-висок Ca (0,3%) действа като допълнителен инокулант, насърчавайки равномерно утаяване на графит и намалявайки склонността към охлаждане (образуване на бяло желязо) в дебели секции.
Балансираните Fe/Al примеси не увреждат морфологията на графита в стандартните степени на желязо-те стабилизират ефекта на инокулация и удължават времето за избледняване на инокулацията, критично за големи леярски линии с дълги цикли на изливане.
Няма нужда от допълнителни инокуланти: Естественият профил на примеси на металния силиций клас 553 намалява необходимото добавяне на специализирани инокуланти, опростявайки процеса и намалявайки разходите.

2.3 Ценово-чувствителни, не-критични структурни отливки

За отливки, при които повърхностното покритие и ултра{0}}високите механични свойства не са критични (напр. строителни скоби, не-безопасни автомобилни компоненти), първокласната чистота на силициевия метал 421 се губи:
Силициевият метал 421 струва 8–15% повече от 553 (поради по-стриктните процеси на топене и пречистване).
553 силициев метал отговаря на всички изисквания за производителност за тези приложения-няма измерима разлика в качеството на крайното отливане, но значително подобрение на маржа.

Силициевият метал от клас 421 остава правилният избор само за високо{1}}прецизни-критични приложения за леене, където-предизвиканите от примеси дефекти са неприемливи:
 Високо{0}}здрави алуминиеви сплави (A356, A357 за аерокосмически/автомобилни безопасни части):Свръх{0}}ниското ниво на Al/Ca предотвратява крехките включвания на AlN и осигурява пълна модификация на Sr{1}}, която е критична за висока устойчивост на удължение и умора.
 Изключително{0}}тънки-стенни отливки (по-малки или равни на 2 mm, корпуси за електроника):Минималните примеси предотвратяват оксидни включвания и осигуряват безупречно покритие на повърхността за анодиране/боядисване.
 Отливки от-специална стомана и суперсплав с висока чистота:Необходим е строг контрол на Fe/Al/Ca, за да се изпълнят стандартите за аерокосмически/медицински материали.