CC BY
11
УДК 669.14.018
ИССЛЕДОВАНИЕ ТОНКОЙ СТРУКТУРЫ ОТЛИВКИ ИЗ СПЛАВА АК7 ПОСЛЕ ТЕРМООБРАБОТКИ
1 1* 2 11 Т. А. Богданова , Г. А. Меркулова , Ф. Р. Латыпов , А. Ю. Богданов , Ю. С. Мороз
1 Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79
2Уфимский государственный нефтяной технический университет Российская Федерация, Республика Башкортостан, 450064, г.Уфа, ул. Космонавтов, 1
E-mail: gam1602@mail.ru
Исследована тонкая структура отливки из сплава АК7 на растровом электронном микроскопе EVO 50 после закалки и искусственного старения при 150 и 170 °С.
Ключевые слова: силумин, отливка, термообработка, структура.
RESEARCH OF THE THIN STRUCTURE OF CASTING FROM AK7 ALLOY AFTER HEAT TREATMENT
T. A. Bogdanova1, G. A. Merkulova1*, F. R. Latypov2, A. Yu. Bogdanov1, Yu. S. Frost1
'Siberian Federal University 79, Svobodny Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation 2Ufa State Petroleum Technical University 1, Cosmonauts Str., Ufa, 450064, Republic of Bashkortostan, Russian Federation
E-mail: gam1602@mail.ru
The fine structure of casting from AK7 alloy was studied on an EVO 50 scanning electron microscope after quenching and artificial aging at 150 and 170 °C.
Keywords: silumin, casting, heat treatment, structure.
Доэвтектический силумин марки AK7 является термоупрочняемым сплавом, так как содержит магний, который образует фазу Mg2Si. Данная фаза является эффективным упрочнителем при термообработке. Сплав АК7 обладает удовлетворительными механическими и литейными свойствами, хорошей коррозионной стойкостью, которая выше, чем у сплава АК9. Применяется в различных областях промышленности для литья тонкостенных деталей средней нагруженности сложной конфигурации [1].
Цель данной работы: выполнить электронно-микроскопическое исследование образцов, вырезанных из отливки, после закалки и искусственного старения при 150 и 170 °С и выбрать оптимальную температуру старения. Образцы закаливали с 538 °С. Температуру закалки выбрали исходя из литературных данных [2]. Исследования провели с использованием растрового электронного микроскопа EVO 50 с энергодисперсионным микроанализатором INCA Energy 350.
На рис. 1-2 показана структура образцов после двух режимов термообработки: закалка 538 0С/8ч/вода+искусственное старение150 °С/4ч+190 0С/1ч (покраска) и закалка 538 °С/8ч/вода+искусственное старение170 °С/4ч+190 °С/1ч (покраска).
Микроструктура после старения при 150 °С показана на рис. 1. Установлено, что дендритная ячейка обогащена алюминием (спектр 1): 98,33 % Al, 1,26 % Si, 0,41 % Mg (табл. 1). Результаты приведены в весовых %. Спектр 6 также показывает область дендритной ячейки, состоящей из 98,63 % Al и 1,37 % Si.
Секция «Перспективные материалы и технологии»
Эвтектика состоит из 78,96% А1 и 21,04 % (спектр 2). Обнаружена фаза, состоящая из 1,71 % М& 32,31 % А1, 25,44 % , 1,55 % И, 38,99 % Бг (спектр з).
Спектр 4 показал наличие фазы следующего состава: 68,14 % А1, 13,20 % 18,65 % Бе. В спектре 5 обнаружено большое количество кремния: 69,07 % и 30,93 % А1 (см. рис. 1).
100м к т 1 Электронное изображение 1
Рис. 1. Структура сплава АК7 после термообработки: закалка 538 0С/8ч/вода+искусственное старение 150 °С/4ч+190 0С/1ч (покраска)
Таблица 1
Анализ элементов (вес. %)
Спектр Mg А1 Л Бе Бг Итог
Спектр 1 0.41 98.33 1.26 100.00
Спектр 2 78.96 21.04 100.00
Спектр 3 1.71 32.31 25.44 1.55 38.99 100.00
Спектр 4 68.14 13.20 18.65 100.00
Спектр 5 30.93 69.07 100.00
Спектр 6 98.63 1.37 100.00
Макс. 1.71 98.63 69.07 1.55 18.65 38.99
На рис. 2 приведена структура после старения при 170 °С. Так же дендритная ячейка обогащена А1 (табл. 2): 98,62 % А1, 1,38 % & (спектр 2); 98,19 % А1, 1,81 % & (спектр 4). Обнаружена фаза, состоящая из 66,52 % А1, 14,77 % 18,71 % Бе (спектр 1). Выявлен кремний (спектр 3): 98, 76 % 1,24 % А1. Необходимо отметить, что по сечению дендритной ячейки обнаружены в небольшом количестве очень мелкие, темные частицы сферической формы, которые после старения при 150 °С не были выявлены.
Таблица 2
Анализ элементов (вес. %)
Спектр А1 Бе Итог
Спектр 1 66.52 14.77 18.71 100.00
Спектр 2 98.62 1.38 100.00
Спектр 3 1.24 98.76 100.00
Спектр 4 98.19 1.81 100.00
Макс. 98.62 98.76 18.71
Мин. 1.24 1.38 18.71
90ш;т 1 Электронное изображение 1
Рис. 2. Структура сплава АК7 после термообработки: закалка 538 °С/8ч/вода+искусствениое старение 170 оС/4ч+190 0С/1ч (покраска)
Выполнив электоронно-микроскопический анализ образцов из сплава АК7 после старения при 150 и 170 °С можно отметить, что большой разницы в микроструктурах не обнаружено (см. рис.1-2). Распад твердого раствора идет, что подтверждается изменением механических свойств, изученных ранее [3], но данный электронный микроскоп не позволил обнаружить изменения в тонкой структуре, однако старение при 170 °С привело к появлению мелких темных точек сферической формы в пределах а - твердого раствора.
Проведя исследование для термоупрочнения сплава АК7 можно рекомендовать старение проводить при 160 °С, как промежуточной температуре между 150 и 170 °С.
Библиографические ссылки
1. Силумины. Атлас микроструктур и фрактограмм промышленных сплавов: Справ. изд. / А.Г. Пригунова, H.A. Белов, Ю.Н. Таран [и др.]. М.: МИСиС, 1996. 175 с.
2. Колачев, Б.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов: учебник / Б.А. Колачев, В.И. Елагин, В.А. Ливанов. - Москва : МИСиС, 2005. - 432 с.
3. Богданова, Т. А. Влияние режимов термической обработки и нанесения декоративно-защитного покрытия на механические свойства и структуру дисков автомобильных колес из сплава АК7пч / Т.А. Богданова, Н.Н.Довженко, Г.А. Меркулова [и др.] // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. - 2014. -№ 3 (47). -С. 40-43.
© Богданова Т. А., Меркулова Г. А., Латыпов Ф. Р., Богданов А. Ю., Мороз Ю. С., 2020
