Ливарні алюмінієві сплави

ГОСТ 1583-93 «Сплави алюмінієві ливарні», що діє в даний час, передбачає розподіл ливарних алюмінієвих сплавів на 5 груп:

I – сплави з урахуванням системи А1 – Si (А1 – Si – Мg)

II – сплави на основі системи Al – Si – Сu

III – сплави з урахуванням системи Al – Сu

IV – сплави з урахуванням системи Al – Mg

V – сплави з урахуванням системи алюміній – інші компоненти.

У таблиці 7 наведено деякі марки сплавів цієї групи та їх хімічний склад.

Таблиця 7 – Марки та хімічний склад деяких ливарних алюмінієвих сплавів

Група металу	Марка сплаву	Стара марка сплаву	Масова частка легуючих елементів, %
Mg	Si	Mn	Cu	Ti	Інші
I	АК12 АК8Л	АЛ2 АЛ34	– –	10 - 13 6,5 - 8,5	– –	– –	– –
II	АК5М АК8М	АЛ5 АЛ32	0,5 0,4	5,0 8,0	- 0,4	1,2 1,2	- 0,2
III	АМ5 АМ4,5Kд	АЛ19 ВАЛ10	– –	– –	0,8 0,6	5,0 4,8	0,3 0,3	Cd – 0,2
IV	АМг5к АМг10	АЛ13 АЛ27	5,0	1,1 –	0,3 –	– –	- 0,1	- Be - 0,1 Zr - 0,12
V	АК7Ц9 АЦ4Мг	АЛ11 АЛ24	0,2	-	0,3	-	0,15	Zn – 9 Zn – 4

Характерним представником алюмінієвих ливарних сплавів є силуміни - це сплави алюмінію з кремнієм. Діаграма стану системи «алюміній – кремній» відноситься до евтектичного типу (рисунок 13).

Мікроструктура литихдоевтектичних силумінів,містять до12% Si, складається зі світлих дендритів α-твердого pacтворa кремнію в алюмінії та подвійний (α + Si) евтектики голчастого типу, рис. 14 а.

Пояснення: оскільки розчинність Al в Si при кімнатній температурі становить 0,05 % , припустимо вважати, що в структурі сплавів при низьких температурах присутній не β-твердий розчин алюмінію в кремнії а практично чистий кремній. Тому евтектика і є механічною сумішшю кристалів α-твердого pacтворa і кристалів Si.

Малюнок 13 – Діаграма стану “алюміній – кремній”:

б) після введення модифікатора.

Малюнок 14 – Мікроструктура силумінів (праворуч – схематичне зображення): а) доевтектичний, б) евтектичний

в) заевтектичний; г) модифікований.

Мікроструктура сплавуевтектичного складускладається з евтектики (a + Si). При звичайному способі лиття ця евтектика має грубу будову (рис. 14 б). Кремній у ній знаходиться у вигляді грубих голок.

У силумінахзаевтектичногоскладу первинно кристалізуються багатогранні великі кристали Si світло-сірого кольору (рис. 14, в). Кремній тендітний, тому силуміни мають низькі механічні властивості (sв = 120-160 МПа, d=1-2%).

Щоб позбутися грубої евтектики і великих кристалів первинного Si, отже, підвищити механічні властивості, силумінимодифицируют, тобто. перед розливанням у розплаввводять невелику кількість модифікатора: натрію (0,05 - 0,08% до маси сплаву) або кальцію, бору. В результаті модифікування (рис. 13 - пунктир) збільшується концентрація кремнію в евтектиці (з 11,7 до 15%) і сплави переохолоджуються щодо рівноважної евтектичної температури 577°С. Силуміни заевтектичного складу,містять 11,7 – 15 % Si, стають доевтектичними, і в їх структурі замість первинних крихких кристалів кремнію є дендрити пластичного a-твердого розчину (рис. 14, г). Переохолодження призводить також до формування у структурі дрібнозернистої евтектики.

Модифікація покращує як механічні властивості силумінів (sв=170–200 MПа, d= 3–5 %), а й ливарні. Модифіковані силуміни добре зварюються та мають високу корозійну стійкість.

Для підвищення міцності подвійні силуміни легують магнієм, міддю і піддають термічній обробці.

За призначеннямконструкційні ливарні алюмінієві сплави умовно поділяються на такі групи: 1) сплави, що відрізняються високою герметичністю (АК12, АК8); 2) високоміцні жароміцні сплави (АМ5, АК5М); 3) корозійностійкі сплави (АМг10; АЦ4Мг).

Завдання

1. Накресліть фрагмент діаграми стану Al – Сu (до 10 % Сu). Назвіть її тип та позначте фазовий склад областей діаграми. Визначте межі розчинності міді в Аl за діаграмою стану Аl – Сu при Ткомн та при Тевтектики.

2. Намалюйте схему мікроструктури зразків дуралюміну в загартованому та зістареному станах.

3. Накресліть діаграму стану Al–Si – рівноважну та після модифікування (пунктиром).

4. Намалюйте схему мікроструктур чотирьох зразків силумінів: доевтектичного, евтектичного, заевтектичного складу та модифікованого. Поясніть структурні зміни.

1. Якими найбільш характерними властивостями має алюміній?

2. У яких ґратах кристалізується алюміній?

3. Якою є корозійна стійкість алюмінію, що її забезпечує?

4. Де використовується алюміній технічної чистоти?

5. Як маркують алюміній?

6. Якіпостійні домішки містить алюміній? Як впливають домішки на властивості алюмінію?

7. Чим відрізняється мікроструктура алюмінію високої та технічної чистоти?

8. Для чого призначений алюміній, що деформується?

9. Від чого залежить механічні властивості алюмінію?

10. Які технологічні властивості має алюміній?

11. Які компоненти використовують для легування алюмінієвих сплавів?

12. Як класифікують промислові алюмінієві сплави?

13. Які сплави, що деформуються, відносяться до термічно неукріплюваних, а які – до термічно зміцнюваних?

14. Яка структура металу АМц?

15. Що таке кріогенне зміцнення?

16. Які сплави називають магналіями? У чому їх переваги?

17. Які сплави називають дуралюмін?

18. Яку зміцнювальну термообробку піддають дуралюміни?

19. Що таке загартування? Чим визначається необхідна швидкість охолодження при загартуванні? За якої температури спостерігається максимальна швидкість перетворення при загартуванні алюмінієвих сплавів?

20. Яку структуру мають загартовані метали?

21. Що таке старіння?

22. Чим природне старіння відрізняється від штучного?

23. Як змінюється межа міцності в Аl – Су сплавах після операцій термічної обробки?

24. Що таке інкубаційний період в Аl – Су сплавах і як він використовується?

25. Як змінюється міцність дюралюмінію при штучному старінні залежно від температури?

26. Що таке перестаріння?

27. Що таке повернення у природно зістарених сплавах?

28. Які сплави називають силумінами?

29. Що таке зміна?

30. З якою метою та чим модифікують силуміни?

31. Яка структура модифікованогосилуміну?

32. Якими компонентами легують силуміни?

---