Augstāka tīrība ne vienmēr ir labāka: kāpēc silīcija metāls 553 pārspēj 421 konkrētos liešanas lietojumos

Pasaules liešanas un metalurģijas tirdzniecībā joprojām pastāv izplatīts nepareizs priekšstats: augstāka-tīrībasilīcija metāls= labāka apraides veiktspēja. Daudzi ārzemju pircēji pēc noklusējuma izvēlas augstākās klases, piemēram,silīcija metāls 421(Si ir lielāks vai vienāds ar 99,0%, Fe mazāks vai vienāds ar 0,4%, Al mazāks vai vienāds ar 0,2%, Ca mazāks vai vienāds ar 0,1%), pieņemot, ka stingrāka piemaisījumu kontrole nodrošina izcilus rezultātus. Bet reālajā-pasaules lietuvju ražošanā-īpaši liela-apjoma, vispārējas nozīmes-lējumu un noteiktu alumīnija/dzelzs sakausējuma procesu-standarta{10}}klaseisilīcija metāls 553(Si ir lielāks vai vienāds ar 98,5%, Fe mazāks vai vienāds ar 0,5%, Al mazāks vai vienāds ar 0,5%, Ca mazāks vai vienāds ar 0,3%) bieži nodrošina stabilāku liešanas kvalitāti, labāku procesa toleranci un zemākas kopējās izmaksas.

Silīcija metālu kategorijas nosaka trīs kritisko piemaisījumu maksimālās robežas: Fe (dzelzs), Al (alumīnijs), Ca (kalcijs)-trīs cipari tieši atbilst šīm robežām (×0,1%). Zemāk ir standarta starptautisko specifikāciju salīdzinājums:

Kritisku piemaisījumu ietekme uz liešanu

Dzelzs (Fe):Alumīnija sakausējumos veido cietas, trauslas intermetāliskas fāzes (piem., Al₅FeSi)-var samazināt pagarinājumu, bet uzlabo nodilumizturību un veidņu pildījuma stabilitāti biezu -profilu lējumos.
Alumīnijs (Al):Reaģē ar slāpekli, veidojot AlN ieslēgumus, izraisot tērauda trauslumu; alumīnija sakausējumos, tas attīra graudus, bet var izveidot oksīda plēves, ja to kontrolē pārmērīgi{0}}.
Kalcijs (Ca):Visietekmīgākā atšķirība-Ca saindē Sr/Na modifikatorus Al-Si sakausējumos, izjauc kaļamā čuguna inokulāciju un veido izdedžu ieslēgumus. Si553 ir 3 reizes lielāks Ca nekā Si421 (0,3% pret 0,1%).

2.1. Alumīnija lējumi ar lielu{1}}apjomu

Silicon 421 vājums:

Īpaši zems Al (0,2 %) un Ca (0,1 %) padara kausējuma reaktivitāti pārāk jutīgu. Nelielas temperatūras svārstības vai neliels kausējuma piesārņojums izraisa nevienmērīgu graudu rafinēšanu, saraušanās porainību un sliktu veidņu piepildījumu,{4}}kā rezultātā masveida ražošanā palielinās metāllūžņu daudzums.

Silicon 553 priekšrocības:

Nedaudz augstāks Al (0,5%) darbojas kā dabisks graudu rafinētājs, stabilizējot sacietēšanu un samazinot karsto plaisāšanu plānsienu, sarežģītos lējumos.
Mērens Ca saturs (0,3%) pilnībā nesaindē modifikatorus standarta Al-Si sakausējumos-ar atbilstošu Sr pievienošanu (par 10–15% vairāk nekā 421), modifikācijas efekts paliek stabils, un izmaksu ietaupījumi par 553 ievērojami pārsniedz papildu modifikatora izmaksas.
Labāka kausējuma plūstamība un veidņu piepildīšana: līdzsvarotais piemaisījumu profils samazina virsmas spraigumu, uzlabojot sarežģītu detaļu dobumu aizpildīšanu un samazinot nepareizas darbības.

2.2. Pelēkā čuguna un kaļamā čuguna lējumi

Silicon 421 vājums:

Īpaši zems Ca saturs (0,1%) nodrošina nepietiekamas nukleācijas vietas inokulācijas laikā. Tas izraisa nepietiekamu-inokulāciju, nevienmērīgu grafīta pārslu/sfēru veidošanos un nekonsekventas mehāniskās īpašības (cietība, stiepes izturība) visās partijās-īpaši bieza-profila dzelzs lējumos.

Silicon 553 priekšrocības:

Augstāks Ca (0,3%) darbojas kā papildu inokulants, veicinot vienmērīgu grafīta nogulsnēšanos un samazinot atdzišanas tendenci (baltā dzelzs veidošanos) biezās daļās.
Līdzsvaroti Fe/Al piemaisījumi nekaitē grafīta morfoloģijai standarta dzelzs kategorijās,{0}}tie stabilizē inokulācijas efektu un pagarina inokulācijas izbalēšanas laiku, kas ir būtiski lielām liešanas līnijām ar gariem liešanas cikliem.
Nav nepieciešami papildu inokulanti: 553. klases silīcija metāla dabīgais piemaisījumu profils samazina nepieciešamo specializēto inokulantu pievienošanu, vienkāršojot procesu un samazinot izmaksas.

2.3. Izmaksu-jutīgi, ne-kritiski strukturālie lējumi

Lējumiem, kuriem virsmas apdare un īpaši augstas mehāniskās īpašības nav būtiskas (piemēram, konstrukcijas kronšteini, ne-drošas automobiļu sastāvdaļas), 421. klases silīcija metāla augstākās kvalitātes tīrība tiek zaudēta.
421 silīcija metāls maksā par 8–15% vairāk nekā 553 (sakarā ar stingrākiem kausēšanas un attīrīšanas procesiem).
553 silīcija metāls atbilst visām šo lietojumu veiktspējas prasībām-nav izmērāmu galīgās liešanas kvalitātes atšķirības, taču ievērojams starpības uzlabojums.

421. klases silīcija metāls joprojām ir pareizā izvēle tikai augstas klases-precizitātes-kritiskām liešanas vajadzībām, kur piemaisījumu-izraisīti defekti ir nepieņemami:
 Augstas -izturības alumīnija sakausējumi (A356, A357 kosmosa/automobiļu drošības daļām):Īpaši zems Al/Ca saturs novērš trauslus AlN ieslēgumus un nodrošina pilnīgu Sr modifikāciju-, kas ir ļoti svarīgas augstai pagarinājuma un noguruma izturībai.
 Īpaši-plānas-sienu lējumi (mazāki vai vienādi ar 2 mm, elektronikas korpusi):Minimālie piemaisījumi novērš oksīdu ieslēgumus un nodrošina nevainojamu virsmas apdari anodēšanai/krāsošanai.
 Augstas-tīrības pakāpes speciālā tērauda un supersakausējuma lējumi:Lai atbilstu kosmosa/medicīnas materiālu standartiem, ir nepieciešama stingra Fe/Al/Ca kontrole.