Descripción de las aleaciones hipoeutécticas Al-Si-Cu basada en su composición química

• Autores: M.B. Djurdjevic, I. Vicario
• Localización: Revista de metalurgia, ISSN 0034-8570, Vol. 49, Nº 5, 2013, págs. 340-350
• Idioma: español
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    La modelización de los procesos de fundición ha sido un tópico de interés durante las últimas décadas, y la cantidad de programas de simulación existentes en el mercado es un buen indicador del interés de la industria en este campo.

    La mayoría de los datos empleados en estos programas se basan en los diagramas de fase binarios, ternarios o incluso superiores. Desafortunadamente, excepto para los diagramas binarios, el ajuste de los datos no es lo suficiente bueno.

    Teniendo en cuenta que la mayoría de los sistemas binarios del aluminio están bien definidos se ha intentado convertir los sistemas multi-componentes en un pseudo binario sistema Al-Xi (en este caso el diagrama de fase Al-Si es el elegido como sistema de referencia). El nuevo algoritmo del Silicio Equivalente (SiEQ) expresa la cantidad de los elementos de la aleación que son mayoritarios y minoritarios, a través de una cantidad “equivalente” de silicio. Este sistema puede emplearse para calcular varias características termo-físicas y de solidificación de sistemas multicomponentes, como las aleaciones de aluminio. Esto permite al modelo tener la capacidad de realizar predicciones de las características de la solidificación de las piezas fundidas, donde las velocidades de enfriamiento son bajas y las características del proceso de solidificación son bien conocidas, para evitar posibles problemas en la fundición. Este trabajo demuestra cómo el algoritmo del SiEQ puede ser empleado para el cálculo de las características de las temperaturas de solidificación de las aleaciones multi-componentes Al-Si, así como sus calores latentes y el factor de restricción del crecimiento del grano. El análisis estadístico de los resultados obtenidos en un amplio rango de composiciones químicas de la aleación, muestra una muy buena correlación entre los datos experimentales y los cálculos realizados con el SiEQ. La misma aproximación matemática podría ser aplicada para otros sistemas metálicos como el hierro y el magnesio, empleando el carbono equivalente en el caso de los sistemas base hierro y de la equivalencia con el aluminio para las aleaciones multi-componentes base magnesio.

  • English

    The modeling of casting processes has remained a topic of active interest for several decades, and the availability of numerous software packages on the market is a good indication of the interest that the casting industry has in this field.

    Most of the data used in these software packages are directly read or estimated from the binary or multi-component phase diagrams. Unfortunately, except for binary diagrams, many of ternary or higher order phase diagrams are still not accurate enough. Having in mind that most of the aluminum binary systems are very well established, it has been tried to transfer multi-component system into one well known Al-Xi pseudo binary system (in this case the Al-Si phase diagram was chosen as a reference system). The new Silicon Equivalency (SiEQ) algorithm expresses the amounts of major and minor alloying elements in the aluminum melts through an “equivalent” amount of silicon. Such a system could be used to calculate several thermo-physical and solidification characteristics of multi component as cast aluminum alloys. This provides to the model the capacity to predict the solidification characteristics of cast parts, where cooling rates are slow and the solidification process has to be known in great detail in order to avoid quality problems in the casting. This work demonstrates how the SiEQ algorithm can be used to calculate the characteristic solidification temperatures of the multicomponent Al-Si alloys as well as their latent heats and growth restriction factor. Statistical analysis of the results obtained for a wide range of alloy chemical compositions shows a very good correlation with the experimental data and the SiEQ calculations. The same mathematical approach might be applied for other metallic systems such as iron and magnesium, using carbon equivalency for ferrous systems and aluminum equivalency for magnesium multi-component alloys.