Visoka tehnička škola strukovnih studija
Zrenjanin
Nastavni predmet
: Tehnički materijali
Studijski program
: Procesno i poljoprivredno mašinstvo
Legure aluminijuma koje se koriste u
automobilskoj industriji
- Seminarski rad -
Predmetni nastavnik:
Student:
mr Robert Molnar dipl.inž. Mladen Brajić 14/07-4
1. Pojam i vrste legura
Osnovne karakteristike Aluminijuma (Al):
Gustina (kg/dm
3
)
2,7
Temp. topljenja (
C)
663
Električna otpornost (mm
2
m
-1
)
0,0278
Važna karakteristika aluminijuma i njegovih legura je njihova mala gustina (2,65 - 2,8 kg/dm
3
).
Druga dobra svojstva su otpornost na koroziju, toplotna i električna provodljivost,
nemagnetičnost i obradivost.
Čisti aluminijum (99,0 do 99,8% Al) ima vrlo slaba mehanička svojstva pa se retko oblikuje
livenjem. Upotrebljava se u slučajevima kada se zahteva naročito dobra električna ili toplotna
provodljivost (npr. rotori elektromotora) ili otpornost na koroziju (hemijska, prehrambena
industrija).
Aluminijum spada u grupu lakih metala, gustina mu je 2,7 g/cm
3
,
3 puta je lakši od čelika.
Postojan je u atmosferi suvog i vlažnog vazduha, nije korozivan jer lako oksidira stvarajući pri
tome tanku kompaktnu oksidnu koru debljine 10 –15 µm koja ga štiti od daljnje oksidacije. Kao
većina metala dobar je provodnik toplote, plastičan je i lako se oblikuje. U čistom obliku nema
dobre mehaničke osobine tako da se vrlo retko industrijski koristi.
Stvarna industrijska primena aluminijuma je u stvari u njegovim Al-legurama. Dakle
aluminijumu se dodaju drugi elementi koji mu poboljšavaju svojstva, pre svega mehaničke
osobine (čvrstoću, tvrdoću, žilavost) i tehnološke osobine (obradivost, sposobnost oblikovanja i
livenja).
Ti legirajući elementi koji se dodaju najčešće su: Silicijum (Si), Magnezijum (Mg), Bakar (Cu),
Mangan (Mn), Titan (Ti) i dr.
Legiranjem aluminijuma dobiju se legure koje imaju znatno bolja mehanička i druga svojstva od
čistog aluminijuma. Pored glavnih elemenata za legiranje (silicijum, bakar i magnezijum),
posebna svojstva legure postižu se dodacima drugih elemenata (Mn, Ni, Cr, Ti, Sn, B, Be, P).
3
Ove legure su obično eutektičkog sastava i odlične su za livenje (za geometrijski komplikovane
odlivke). Legure imaju dobra mehanička svojstva, otporne su na koroziju, mogu se zavarivati.
Nadeutektičke legure (do 25% Si) imaju stabilna svojstva na povišenim temperaturama (za
klipne prstenove). Dodatkom magnezijuma dobiju se legure kojima se mehanička svojstva mogu
poboljšati starenjem (dozrevanjem). Dodatkom bakra povećava se tvrdoća i otpornost na
habanje, ali oslabi njihova otpornost na koroziju.
Tabela 1. Hemijski sastav Al-legura-
2
Oznaka
Važniji elementi, %
Mn
Mg
Si
Cu
drugo
Al Si 12
0,3-0,5
11-13,5
Al Si 12 Cu
0,3-0,5
11-13
0-1,5
Al Si 10 Mg
0,3-0,6
0,25-0,40
9-11
Al Si 10 Mg
Cu
0,3-0,6
0,2-0,4
8,5-10,5
0,5
Al Si 12 Ni 12
Cu Mg
0,7-1,3
11-13
0,5-1,5
2,0-3,0 Ni
Al Si 8 Cu 3
0,50
7,5-9,5
3-4
Al Si 5 Cu 3
0,50
4-6
2-4
Al Mg 7
7-8
Al Mg 4
4-5
Al Cu 10 Mg
0,2-0,5
9-11
Al Cu 5 Mg Ti
0,2-0,4
4-5
0,2-0,5 Ti
Al Cu 4 Mg 1
Ni 2
1,3-1,7
3,8-4,2
1,8-2,3 Ni
Al Zn 5 Mg 1
Cr
1-1,5
0,4-0,6 Cr
4,0-6,0 Zn
Al SI 12
0,2-0,7
do 0,5
11-13
Al Si 8
0,2-0,7
do 0,5
6-10
Al Si 8 Cu 3
do 0,5
7,5-10,5
3-4
Al Mg 8
0,2-0,7
6-10
2
Hrvoje Pozar, Metali u tehnici, Jugoslovenski neksikografski zavod „Miroslav Krleža“, Zagreb, 1989, Str. 56.
4
2.2. Legure aluminijuma za livenje
Legure aluminijuma za livenje dele se u pet grupa:
I grupa – legure aluminijuma sa silicijumom (silumini)
II grupa – legure aluminijuma sa silicijumom i bakrom
III grupa – legure aluminijuma sa bakrom
IV grupa – legure aluminijuma sa magnezijumom: odlikuju se visokim mehaničkim
svojstvima i velikom otpornošću prema koroziji, koriste se za izradu lakih odlivaka za
transportne mašine
V grupa – legure aluminijuma sa drugim komponentama u koje pored nabrojanih spadaju
i nikl, cink, titan.
Slika 2. Struktura legura aluminijuma sa različitim legirajućim elemntima-
4
Bakar se u duraluminijumu nalazi u obliku jedinjenja (CuAl
2
), a silicijum u jedinjenju sa
magnezijumom (Mg
2
Si). Ta jedinjenja, na normalnoj temperaturi, nalaze se najvećim delom na
granicama zrna legure, a delimično i u obliku čvrstog rastvora u kristalima aluminijuma. Kada se
ova legura zagreje do 500
0
C počinju procesi difuzije, pri čemu se jedinjenja šire po celokupnoj
masi legure i rastvaraju se u mreži kristala aluminijuma – struktura sa usitnjenim zrnima.
Jedinjenja su difundovala u zrnca aluminijuma i čestice jedinjenja nisu više na granicama zrna –
takva legura je plastična i može se obrađivati deformacijom. Ako se legura u takvom stanju
(čvrstog rastvora) naglo ohladi u vodi sobne temperature, dolazi do kaljenja legure. Kaljenjem se
zarobljavaju čestice legirajućih elemenata Cu, Mg, Si u mrežicama kristala aluminijuma. To
stanje nije stabilno, jer se čestica jedinjenja odmah posle kaljenja povlače iz mrežica (suprotno
procesu difuzije) i grupišu se unutar zrna.
Najpoznatije legure aluminijuma za livenje su silumini i koriste se u automobilskoj i
avioindustriji. Otporne su prema dejstvu korozije, imaju zadovoljavajuća mehanička svojstva i
4
Ahmet Hadžipašić, Materijali u mašinstvu, Zenica, 2000. Str. 34.
6
