Наиболее вредной примесью в доэвтектических алюминиевых сплавах системы Al-Si является железо, образующее соединения различного состава (FeAl3, Al2SiFe, Al4Si2Fe, Al5SiFe и др.). Все железосодержащие фазы при обычных температурах кристаллизации сплавов имеют грубокристаллическое строение и поэтому оказывают сильное влияние на снижение механических свойств, в особенности пластичности. Например, в доэвтектических силуминах железо образует с компонентами сплава тройную промежуточную фазу (AlFeSi), кристаллизующуюся в форме грубых иглообразных выделений, резко снижающих пластические свойства сплавов.
Основными источниками насыщения алюминиевых расплавов железом являются чугунные тигли раздаточных и плавильных печей, заливочные ковши, переплавляемый алюминиевый лом, содержащий стальные вкладыши и элементы кремния, не удаленные перед плавкой.
В сплавах системы Al-Si эвтектический кремний и железосодержащие фазы имеют ковалентный тип межатомных связей, что обусловливает их направленность при кристаллизации. Для уменьшения анизотропии силовых полей валентных электронов в образующемся зародыше при кристаллизации необходимо изменить характер межатомного взаимодействия.
Один из возможных вариантов изменения формы и размеров включений фаз с ковалентным типом межатомных связей - введение в расплав примесей, атомы которых, растворяясь в растущем кристалле, ослабляют ковалентную составляющую связи между его атомами, и тем самым уменьшают ориентирующее действие кристалла на соприкасающуюся с ним жидкую фазу.
Если в отношении изменения формы включений эвтектического кремния этот вопрос успешно решен, то применительно к модифицированию железосодержащей фазы имеются существенные трудности в его практической реализации. Поэтому задача связанная с разработкой технологических решений направленных на устранение вредного влияния железа в алюминиевых литейных сплавах является актуальной.
В таблице 1 приведены результаты испытаний по определению механических свойств металла отливок из сплава АК5М, полученного с применением комбинированной технологии газодинамического воздействия и модифицирования в сравнении с соответствующими свойствами литого металла, полученного по традиционной технологии литья в кокиль. Плавку сплава проводили в печи САТ – 04. Заливку производили в стальной вытряхной кокиль с диаметром 60 мм, толщиной стенки 5 мм и высотой рабочей полости 150 мм. Внутреннюю поверхность кокиля, подогревали до температуры 380 – 400 С и покрывали литейной краской на основе дистен - силлиманита. Температура выпуска - 720 ± 5С.

Таблица 1-Механические свойства металла отливок из сплава АК5М

В результате применения указанной технологии удалось измельчить и сфероидизировать железосодержащие фазы, повысить уровень механических свойств на 15-20%, количество брака отливок по рыхлотам и газовым раковинам сократить на 28 %.