Силумины – это сплавы алюминия (Al) и кремния (Si). Они могут отличаться друг от друга по содержанию в них этих двух главных компонентов. Кроме того, разные силумины могут содержать те или иные дополнительные легирующие элементы, которые в разной степени влияют на свойства конкретного сплава.

Силумины имеют следующие предельные значения содержания легирующих элементов:

Si: 5 - 25 %

Mn, Cr, Co, Mo Ni, Be, Zr: до 3 %

Cu: 0 - 5 %

Fe: до 3 %

Mg: 0 - 2 %

Na, Sr: < 0,02 %

Zn: 0 - 3 %

P: < 0,01 %.

Главным легирующим элементом этих сплавов является кремний, придающий им высокую текучесть и низкий коэффициент усадки, что гарантирует хорошую отливаемость и свариваемость материала. Малый коэффициент теплового расширения кремния обеспечивает хорошие механические свойства поршней из силумина, а высокая твердость частиц кремния – их износостойкость. Максимальное содержание кремния в литых алюминиево-кремниевых сплавах составляет 22 - 24 %, однако в порошковых сплавах оно может достигать 40 - 50 %.

Натрий (Na) или стронций (Sr) вызывает модификацию структуры силумина, а фосфор (P) способствует образованию кремниевых центров кристаллизации, вокруг которых происходит тонкое распределение первичных кристаллов. Железо (Fe) является главной посторонней примесью, которая оказывает вредное воздействие на вязкость и коррозионную стойкость силумина, в связи с чем предпринимаются усилия по поддержанию его содержания в большинстве сплавов на минимально возможном с экономической точки зрения уровне. В отливках, полученных в песчаных формах, и в кокильных отливках верхний предел содержания железа обычно составляет 0,6 - 0,7 %. В некоторые поршневые сплавы железо может добавляться намеренно, а в отливках, полученных методом литья под давлением, допустимым является содержание железа до 3 %.

Кобальт (Co), хром (Cr), марганец (Mn), молибден (Mo) и никель (Ni) в некоторых случаях добавляются в качестве нейтрализаторов железа; кроме того, их добавление к силуминам улучшает высокотемпературную прочность сплавов. Медь (Cu) добавляется для увеличения прочности и усталостной стойкости без потери отливаемости, но в ущерб коррозионной стойкости. Магний (Mg), особенно после термообработки, существенно увеличивает прочность силумина, правда, в ущерб его вязкости.

Цинк является во многих сплавах допустимой посторонней примесью, при этом часто его содержание может составлять до 1,5 - 2 %, так как он не оказывает существенного влияния на свойства силумина при комнатной температуре. Титан (Ti) и бор (B) иногда добавляются в качестве добавки, измельчающей зерно, хотя размер зерен в этих сплавах не слишком важен, так как свойства материала определяются главным образом количеством и структурой кремния, что обеспечивается за счет модификации сплава добавками натрия или фосфора.

Сплавы алюминия и кремния применяются главным образом для литья в формы. Кроме того, из силуминов производятся листовой припой и проволока для сварки и высокотемпературной пайки. При этом листовой припой часто представляет собой подложку из какого-либо тугоплавкого сплава, которая лишь сверху покрыта алюминиево-кремниевым сплавом. Метод экструзии позволяет изготавливать из поршневых силуминов заготовки, используемые для ковки поршней для двигателей внутреннего сгорания.

Силумины, не содержащие меди, используются для получения отливок низкой и средней прочности с хорошими антикоррозионными свойствами, а сплавы, содержащие медь, – для изготовления отливок средней и высокой прочности, для которых коррозионная стойкость не является критическим показателем. Отличная отливаемость силуминов позволяет получать надежные отливки даже сложной формы, при этом труднодоступные для заполнения расплавом места этих отливок по своим минимальным механическим свойствам все равно превосходят аналогичные места отливок, изготавливаемых из более прочных сплавов с худшей отливаемостью.