CC BY
55
УДК 669.71
О. Л. СКУИБ1ДА, I. П. ВОЛЧОК (ЗНТУ, Запоржжя)
П1ДВИЩЕННЯ ЯКОСТ1 АЛЮМ1Н1еВИХ СПЛАВ1В ЗА РАХУНОК МОДИФ1КУВАННЯ
Вивчався вплив зростання присадок модифшатора на структуру та мехашчш властивосп вторинного алюмшевого сплаву АК6М2. Впзначено величину оптимально! присадки розробленого модифжатора доев-тектичних вторинних силумшв.
Ключовi слова: вторинш алюмшев! сплави, модифшатор, структура, мехашчш властивосп
Изучалось влияние возрастания присадок модификатора на структуру и механические свойства вторичного алюминиевого сплава АК6М2. Определена величина оптимальной присадки разработанного модификатора доэвтектических вторичных силуминов.
Ключевые слова: вторичные алюминиевые сплавы, модификатор, структура, механические свойства
The influence of increasing the modifier additions on the structure and mechanical properties of the secondary aluminum alloy AK6M2 was researched. The optimal addition of modifier developed was determined. Keywords: secondary aluminum alloys, modifier, structure, mechanical properties
Постановка проблеми
Незважаючи на збшьшення обсяпв викори-стання алюмшевих сплав1в, виготовлених з лому та вщход1в виробництва, до кшця не ви-ршено питания нейтратзаци шюдливого впли-ву затза, яке зустр1чаеться в структур! сплав1в у вигляд! штерметалщв типу РеЛ13, Л1581Ре, A18Si6MgзFe, ЛЬ^2^еМп)3 тощо. Таю затзо-вмюш сполуки е великими за розм1рами, мають грубокристал1чну будову, несприятливу плас-тинчасту форму та слабю когерентш зв'язки з матрицею. Також одним ¿з головних завдань покращення властивостей вторинних алюмше-вих сплав1в залишаеться подр1бнення видшень евтектики, оскшьки вщливки з др1бнокристал1-чною будовою характеризуются вищим р1внем мехашчних властивостей. В процесах шдви-щення якосп вторинних сплав1в на основ! алю-мшю в сучасних умовах провщна роль нале-жить модифшуванню.
Анал1з останшх дослщжень та публжацш
Основними недолшами вщомих модифша-тор1в алюмшевих сплав1в е токсичшсть, в!роп-дшсть перемодифшування, вщсутшсть впливу на затзовмюш фази, висока вартють та склад-шсть технолог!!, а також нестача ушверсальних модиф!катор!в.
Використання класичних компенсатор!в негативного впливу затзовмюних !нтерметал!д!в (Мп, Сг, Мо, Ni, Со) е економ!чно недоц!льним та малоефективним при високому вм!ст! зал!за [1-3]. 3 ще! позиц!! значний !нтерес викликае
cipKa, яка забезпечуе зм!ну форми зал!зовмю-них фаз на бшьш компактну та !х р1вном1рний розподш в структур!, а також здшснюе додат-кову дегазащю сплаву.
Одним з перспективних напрямюв шдви-щення мехашчних властивостей вторинних си-лумшв е використання порошкових добавок тугоплавких частинок - карбадв, оксид1в, шт-рид1в тощо, яю дозволяють шдвищити ефекти-вн1сть традицшно! раф1нувально-модиф1кува-льно! обробки [4, 5].
Розроблений нами комплексний модифша-тор доевтектичних вторинних силумшв (10.20 % Na2CÜ3, 15...20 % SrCOs, 12.20 % SiC, 3.8 % Ti, 0,5.2 % C, решта S), склад якого захищено патентом Укра!ни, усувае пе-реважну бшьшють недолшв використання мо-дифшування, проте залишаеться невиршеним питания оптимально! присадки даного модифь катора, визначення яко! i було покладено за мету дано! роботи.
Викладення основного матер1алу
Досл!дження проводили на вторинному си-лум!н! АК6М2, який використовуеться для ви-готовлення середньонавантажених деталей pi3-ного призначення, в тому числ! в автомобше-будуванн!. Плавления сплаву зд!йснювали в електричнш печ! опору п!д шаром покривного флюсу складу 15 % KCl, 45 % NaCl, 40 % AIF3. Флюс вводили у кшькосп 2% в!д маси розпла-ву. Модиф!катор вищенаведеного складу вводили в сплав при температур! 720 ±10 °С за
© Скуйбща О. Л., Волчок I. П., 2011
допомогою ливарного дзвоника. Кшьюсть мо-дифшатора вар1ювалась вщ 0 % до 0,2 % ¿з шагом 0,05 %. Метал теля модифшування витри-мували в печ1 при температур! 720 ± 10 °С про-тягом 5 хв, теля чого його розливали в кокшь. Проводили терм1чиу обробку за режимом Т5: гартуваиия (525 ± 5 °С, 4 год) ¿з охолодженням у вод1 (20 °С) та старшня (175 ± 5 °С, 8 год).
Анатз структури та мехашчних властивос-тей отримаиих зразюв показав, що найбшьш сприятлива структура та кращий комплекс ме-хашчних властивостей характериий для зразюв, яю було оброблеио модифшатором у кшькосп 0,1 % вщ маси сплаву. Для немодифшовано! структури (рис. 2, а) властива зиачиа неоднор1-дшеть, грубодиференцшована пластиичаста евтектика та голкопод1бш видшення Р-фази (А1581Бе) великих розм1р1в. При модифшуванш сплаву 0,1 % (мае.) розробленого модифшува-льиого комплексу структура набула др1бнодис-персносп та тонко! диференщацп (рис. 2, б). Частники евтектичного кремшю змеишились за розм1рами, иабули компактно! плоскогранно! та юстяково! форми. Вид!лення зал!зовм!сних фаз р!вном!рно розташовувались по перетину шл> фа, зустр!чались у вигляд! кристатв Р-фази, що наближалися до р!вноважних. Подальше збшь-шення к!лькост! модифшатора позначилось на огруб!нн! структури та збшьшенш розм!р!в ви-д!лень евтектики (рис. 2, в). Зал!зовм!сн! фази зустр!чались у вигляд! пластин, як! досягали значних розм!р!в та зосереджувались на певних д!лянках шл!фа.
Максимальне значения як границ! м!цност!, так ! в!дносного подовження в!дпов!дало приса-дц! модиф!катора у к!лькост! 0,1 % (табл. 1). П> сля флюсового раф!нування та модиф!кування 0,1 % (мае.) розробленого комплексу мщшеть зразюв при випробуванн! на розтяг зросла на 12 %, мщшеть при випробуванн! на стиснення - на 10 %, вщносне подовження - на 67 %, вщносне осадження - на 3 % в пор1внянш вих!дним станом без подальшого модиф!кування.
Так! змши мехашчних властивостей пов'я-заш в першу чергу з1 зменшенням параметру форми найбшьш несприятливо! зал!зовм!сно! фази - Л158!Бе (рис. 2). Пщ параметром форми розумши в!дношення максимально! довжини фази до !! ширини. При обробц! теля флюсового раф1нування сплаву АК6М2 оптимальною присадкою модифшатора (0,1 %) значения параметру форми штерметалщних фаз зменши-лось на 70 %.
Пщвищення дисперсност! евтектичного
кремшю та затзовмюних фаз привело до зме-ншення довжини вшьного пробпу дислокацш ¿, в!дпов!дно, збшьшення характеристик мщност1. При коагуляцп Р-фази та наближенш И до правильно! форми зменшуеться д1я концентратор1в напружень в матер1ал1, якими е вершини голча-стих видшень.
Таблиця 1
Вплив модификатора на мехашчш властивост! сплаву АК6М2
Присадка модифжатора, % (мае.) Випробування на розтяг Випробування на стиснення
арв, МПа 3, % „с О в, МПа Ё, %
0 172,6 3,6 493,5 47,0
0,05 183,2 4,8 521,3 48,0
0,10 193,2 6,0 541,1 48,3
0,15 173,7 4,1 513,7 47,8
0,20 168,2 3,2 470,9 45,8
Рис. 2. Мкроструктура зразшв з1 сплаву АК6М2 теля терм1чно1 обробки за режимом Т5 (х 500): а - немодифшована структура, б - 0,1 % (мае.) модифкатора; в - 0,2% (мае.) модифкатора
то с
^ 190
ее
а
I
5 180 I 175
а.
165
I 7
ш
О 5 10 15 20
Параметр форми Я
Рис. 2. Залежнють показнишв мщноеп та пластичносп вторинного сплаву АК6М2 в1д параметру форми X штерметалвдних фаз
Висновки та перспективы подальших дослщжень
Дослщження структуры та мехашчних влас-тивостей сплаву АК6М2 показали, що оптимальною присадкою розробленого модифшатора е кшьюсть 0,1 % вщ маси розплаву. За такого р1вня модифшування параметр форми зал1зо-вмюно! фази Л1581Бе зменшився на 70 %, гра-ииця мщноеп зросла на 10...12 %, а вщносне подовження збшьшилось на 67 %. Отримаш результата евщчать про високу ефектившеть
запропонованого модифшатора при обробщ ливарних алюмшевих сплав1в з шдвищеним вмютом затза та рекомендувати його застосу-вання у промисловостг
Б1БЛ10ГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Влияние серы на структуру и свойства алюминиевых сплавов [Текст] / Б. М. Немененок [и др.] // Литье и металлургия. - 2005. - № 4 (36). - С. 106-108.
2. Рязанов, С. Г. Влияние металлургических факторов на структуру и свойства силуминов [Текст] / С. Г. Рязанов, А. А. Митяев, И. П. Волчок // Литье и металлургия. - 2003. - № 1. -С. 101-105.
3. Рафинирование вторичных алюминиевых сплавов от примеси железа [Текст] / О. Н. Каленик [и др.] // Литье и металлургия. - 2002. - № 4. -С. 52-55.
4. Влияние порошковых добавок на структуру вторичных заэвтектичных силуминов [Текст] / А. А. Андрушевич [и др.]. - (Литейное материаловедение, специальные способы литья) // Металлургия и литейное производство. - 2007. - № 1. - С. 268-269.
5. Производство вторичного А1-8ьсплава для производства поршней [Текст] / А. А. Андрушевич [и др.] // Литейное производство. - 1999. -№ 3. - С. 25-26.
Надшшла до редакцп: 18.01.2011.
Прийнята до друку 25.01.2011.
