CC BY
5
Модифицирование литейных сплавов
Шамбер Андрей Иванович
СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Институт цветных металлов и материаловедения Кафедра металлургии цветных металлов Россия, г. Красноярск 2020
Различают два рода модификаторов (по МБ. Мальцеву): I род — модифицирование тугоплавкими частицами (инокуляция); II род — модифицирование поверхностно-активными элементами (лимитация). В первом случае используют правило Данкова-Конобеевского (принцип размерно-структурного соответствия) и электронную теорию Ламихова-Самсонова (акцептирующий критерий 1/1\1п). К модификаторам алюминия 1-го рода относят Т1, 7.г, V, ТЮ, Т'\В2 и др.; к модификаторам алюминия 2-го рода — В, Эг, ЭЬ, Ва и др.
По-прежнему большое внимание исследователей уделяется вопросам модифицирования алюминиевых сплавов и разработки новых составов модификаторов с металлической матрицей. В данном направлении в основном изучается влияние лигатур А1—Т1 и А1—Т1—В различных составов. Отмечается, что перспективными модификаторами для алюминиевых сплавов являются лигатуры А1— 6Т1—0,02С, А1—ЗТ1—0,15С, А1—13с, А1—23с, а также лигатуры более сложных составов А1—Т1—С—Эг, которые воздействуют одновременно на кристаллы кремния и дендриты алюминия в силуминах.
В литейных сплавах присутствуют примеси Ре и 31, которые образуют нерастворимые в а-твердом растворе фазы, снижающие пластичность и другие свойства сплавов. Кремний, при формировании эвтектики, выделяется в виде грубых кристаллов игольчатой и пластинчатой формы, в свою очередь Ре-содержащие фазы имеют грубокристаллическое строение, что снижает механические свойства сплава.
Отрицательный эффект от Ре-содержащих фаз может быть уменьшен при их содержании в интервале 0,1-0,3 об.% и повышением дисперсности кремниевой эвтектики и Ре-содержащих фаз за счет модифицирования сплава.
Применяемые для модифицирования натрийсодержащие флюсы не всегда обеспечивают требуемый уровень механических свойств, ухудшают жидкотекучесть и обладают кратковременным модифицирующим эффектом (возобновление модифицирования через каждые 30 мин; потерей модифицирующего эффекта после рафинирования, фильтрации). Поэтому на практике натрийсодержащие флюсы стараются заменить модификаторами длительного действия, в частности стронцием.
Преимущества стронция перед натрием связаны, прежде всего, с более длительным сохранением модифицирующего эффекта, в том числе после переплавов. Температура модифицирования стронцием 750 — 770 °С. Для введения стронция в расплав используется два основных способа:
— стронцийсодержащие лигатуры с различными металлами;
— различные модифицирующие и рафинирующие флюсы, включающие соли стронция.
В доэвтектических и эвтектических силуминах стронций не только изменяет размер игольчатой фазы, но и сфероидизирует ее (рисунок 1).
г;-----г"-1—
- 'У',»}
I, £. асаЯ
.„.'.^ Д
Г.'
и
Рисунок 1 — Немодифицированная (а) и модифицированная (б) микроструктура сплава системы А1—а, х 400
В результате значительно повышается пластичность отливок. Оптимальным считается добавление стронция в качестве лигатуры А1—Эг или А1——Эг, которая также измельчает эвтектику А1—Эг и позволяет получить отливки с прочностными свойствами, сравнимыми со свойствами, получаемыми при использовании натрия. Стронций, как правило, добавляют в количестве 0,014-0,040 % (140-400 ррм).
