Possibilities of Fe-RICH phases elimination with using heat treatment in secondary Al-Si-Cu cast alloy

Posibilidades de eliminación de fases Fe-RICH mediante tratamiento térmico en aleación secundaria de fundición Al-Si-Cu

Las propiedades mecánicas de la aleación de fundición Al-Si-Cu dependen en gran medida de las morfologías, el tipo y la distribución de las segundas fases. En el material experimental AlSi9Cu3 se observaron fases tipo esqueleto - Al₁₅(FeMn) ₃Si₂ y agujas - Al₅FeSi. La morfología de las fases ricas en Fe se vio afectada por la aplicación de dos tipos de tratamiento térmico, T4 y T6, que provocaron cambios positivos en las propiedades mecánicas, especialmente en la resistencia a la tracción; en el estado de fundición R_m = 211 MPa, en el óptimo T4 (515 °C/ 4 horas) R_m = 273 MPa y en el óptimo T6 (515 °C/ 4 horas con envejecimiento artificial 170 °C/ 16 horas) R_m = 311 MPa.

INTRODUCCIÓN

Las aleaciones de aluminio son materiales de sustitución ideales para el automóvil gracias a su buena conformabilidad, su buena resistencia a la corrosión y al desgaste, su elevada relación resistencia/rigidez/peso, su baja densidad y dilatación térmica y sus posibilidades de reciclado [1-3].

Debido a la creciente producción de aleaciones de fundición de aluminio secundarias (recicladas), es necesario un estricto control de sus microestructuras. Las adiciones de Cu, Fe, Mn, Mg y Zn producen muchas fases intermetálicas durante la solidificación en las aleaciones Al-Si-Cu [2,4,5-8]. Para la fundición a presión, se añade Fe para aumentar la resistencia al desgarro en caliente y reducir la adherencia de la matriz. Taylor [8] informó de que a medida que aumentan los niveles de Fe, disminuye la ductilidad de las aleaciones basadas en Al-Si. Esto suele ir acompañado de una disminución de la resistencia última a la tracción. El efecto perjudicial del hierro sobre la ductilidad se debe a dos razones principales [9-13]: (1) el tamaño y la densidad numérica de las fases intermetálicas que contienen hierro (en particular β-fase - Al₅FeSi) aumenta con el contenido de hierro. (2) a medida que aumenta el nivel de hierro, aumenta la porosidad, y este defecto también repercute en la ductilidad. En las aleaciones de tipo Al-Si-Cu, sin embargo, el Fe demostró tener el efecto más perjudicial sobre las propiedades del material de todas las impurezas comunes. Estos parámetros pueden verse afectados con el tratamiento químico, el endurecimiento por solución sólida y el endurecimiento por precipitación [14-18].

La aleación y su tratamiento térmico presentados en este trabajo forman parte de un proyecto más amplio cuyos detalles microestructurales y de propiedades mecánicas ya han sido publicados [18, 19].

TRABAJO EXPERIMENTAL

Como material experimental se utilizó la aleación secundaria hipoeutéctica AlSi9Cu3, que contiene 9,4 % Si, 2,4 % Cu, 0,9 % Fe, 0,28 % Mg, 0,24 % Mn, 1,0 % Zn, 0,03 % Sn, 0,09 % Pb, 0,04 % Ti, 0,05 % Ni, 0,04 % Cr.