Ukuran butir yang lebih halus meningkatkan kualitas pengecoran dengan meminimalkan penyusutan, retak panas, dan porositas hidrogen. Dalam kondisi pemadatan normal yang mencakup seluruh rentang proses pengecoran komersial, paduan aluminium tanpa proses penyempurnaan butir menunjukkan struktur kolumnar kasar dan/atau struktur ekuaksial kasar.
Struktur butir halus juga meminimalkan dampak terhadap kemampuan pengecoran dan sifat-sifat yang terkait dengan ukuran serta distribusi senyawa intermetalik yang biasanya terbentuk. Partikel intermetalik yang besar dan tidak larut, yang sudah ada atau terbentuk pada rentang suhu antara liquidus dan solidus, mengurangi aliran logam cair. Ukuran butir yang halus mendorong pembentukan partikel intermetalik yang lebih halus dan terdistribusi lebih merata, disertai peningkatan karakteristik aliran logam. Karena sebagian besar fase yang lebih rapuh ini mengendap pada tahap akhir proses pemadatan, pembentukannya yang lebih dominan di batas butir juga sangat memengaruhi ketahanan terhadap robekan dan sifat mekanik pada struktur butir kasar.
Selain oksida, sejumlah senyawa lain dapat dianggap sebagai inklusi dalam struktur cor. Semua aluminium mengandung karbida aluminium (Al₄C₃) yang terbentuk selama proses reduksi. Borida juga mungkin terdapat di dalamnya. Melalui proses aglomerasi, borida dapat mencapai ukuran yang cukup besar sehingga menjadi faktor penting dalam struktur logam, dengan dampak yang sangat merugikan terutama dalam proses pemesinan.
Dampak Inklusi
Dalam segala kondisi, inklusi—baik dalam bentuk lapisan tipis maupun partikel—merugikan sifat-sifat mekanis. Dampak utama inklusi adalah mengurangi penampang efektif logam saat berada di bawah beban. Dampak yang lebih merusak terhadap sifat-sifat logam adalah terjadinya konsentrasi tegangan ketika inklusi muncul di permukaan atau dekat permukaan komponen atau spesimen. Kinerja kelelahan berkurang dalam kondisi terakhir ini akibat efek lekukan. Kekuatan tarik maksimum dan kekuatan leleh biasanya lebih rendah, dan keuletan dapat berkurang secara signifikan ketika inklusi hadir.
Inklusi partikel padat sering ditemukan bersamaan dengan oksida berbentuk lapisan tipis. Borida, karbida, oksida, dan partikel nonlogam dalam cairan logam diserap dan kemudian terkonsentrasi di daerah-daerah tertentu di dalam struktur cor.
Struktur Butiran
Struktur butir yang halus dan ekuaksial umumnya diinginkan pada coran aluminium. Jenis dan ukuran butir yang terbentuk ditentukan oleh komposisi paduan, laju pemadatan, serta penambahan paduan induk (penghalus butir) yang mengandung partikel fase intermetalik, yang menyediakan situs untuk nukleasi butir heterogen.
Porositas, jika ada, ditandai dengan ukuran rongga terpisah yang lebih kecil pada bagian-bagian berbutir halus. Ukuran rongga penyusutan interdendritik dipengaruhi secara langsung oleh ukuran butir.
Distribusi yang lebih merata dari senyawa intermetalik yang larut di seluruh coran dengan butiran yang dihaluskan menghasilkan respons yang lebih cepat dan lebih optimal terhadap perlakuan panas. Sifat mekanik yang lebih konsisten dapat diharapkan setelah perlakuan panas.
Penghalusan Butiran
Semua paduan aluminium dapat dibuat agar mengeras dengan struktur butiran halus yang sepenuhnya ekuaksial melalui penggunaan bahan tambahan untuk penyempurnaan butiran. Penghalus butiran yang paling umum digunakan adalah paduan induk dari aditif titanium, atau titanium dan boron, dalam aluminium. Penghalus aluminium-titanium umumnya mengandung 3 hingga 10% Ti. Kisaran konsentrasi titanium yang sama digunakan dalam penghalus Al-Ti-B dengan kandungan boron dari 0,2 hingga 1% dan rasio titanium terhadap boron berkisar antara sekitar 5 hingga 50. Meskipun penghalus butir jenis ini dapat dianggap sebagai pengeras konvensional atau paduan induk, paduan ini berbeda dari paduan induk yang ditambahkan ke dalam lelehan semata-mata untuk tujuan paduan.
Agar efektif, alat pemurnian butiran harus memasukkan aluminida (dan borida) dalam jumlah yang terkendali, dapat diprediksi, dan operasional, serta dalam bentuk, ukuran, dan distribusi yang tepat untuk pembentukan inti butiran. Alat pemurnian tempa berbentuk batang, yang dikembangkan untuk pengolahan aluminium secara berkelanjutan dalam operasi primer, tersedia dalam potongan-potongan yang telah dipotong untuk keperluan pengecoran.
