Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Литейные алюминиевые сплавы

Для литейных сплавов наиболее велико значение таких технологических свойств как жидкотекучесть, объемная и линейная усадка, склонность к образованию усадочной пористости и горячих трещин, а также склонность к ликвации. Все дефекты литой структуры, зависящие от литейных свойств, сохраняются в изделии (рис 39).

Рис.39.Зависимость технологических свойств от состава сплава

К литейным сплавам относятся наиболее распространенные сплавы системы алюминий–кремний (силумины), содержащие 10…13 % кремния. Для них характерны малые температурные интервалы кристаллизации и очень хорошие литейные свойства (рис.40).

Силумины относятся к числу эвтектических или доэвтектических сплавов. Кремний мало растворяется в алюминии (0,1% при нормальной температуре и 1,65% при эвтектической 577⁰С) и поэтому выделяется в сплавах в чистом виде. Распад пересыщенного твердого раствора не дает заметного эффекта упрочнения. Поэтому двойные силумины термообработкой не упрочняются. Единственный способ повысить их прочность – измельчение эвтектических кристаллов кремния. Это можно сделать увеличением скорости охлаждения или введением малых добавок натрия. Этот способ называется модифицированием (рис.40).

Присадка к силуминам магния, меди содействует эффекту упрочнения литейных сплавов при закалке и старении. Титан и цирконий измельчают зерно. Марганец повышает антикоррозионные свойства. Никель и железо повышают жаропрочность.

Рис. 40. Диаграмма состояния и микроструктура сплавов Al–Si

Силумины широко применяют для изготовления литых деталей приборов и других средне- и малонагруженных деталей, в том числе тонкостенных отливок сложной формы.

Литейные сплавы маркируются от АЛ2 до АЛ32. Однако наряду с этим в настоящее время применяется новая маркировка литейных сплавов.

Первая буква -А указывает на алюминиевую основу. Другие буквы указывают на основные легирующие элементы. К – кремний, М – медь, Мг – магний, Мц- марганец, Н – никель, Ц – цинк.

Затем идет число, указывающее содержание элемента в целых процентах.

Например,

АК12М2 – сплав системы алюминий–кремний, с содержанием кремния 12 % (в среднем) и меди 2 %. АМг4К – система алюминий–магний с содержанием 4 % магния и 1 % кремния.

Для литейных алюминиевых сплавов используют различные виды термической обработки в зависимости от химического состава сплава и назначения литых деталей. Виды термической обработки имеют условные обозначения: Т1 - искусственное старение без предварительной закалки; Т2 - отжиг; ТЗ - закалка; Т4 - закалка и естественное старение; Т5 - закалка и частичное (неполное) искусственное старение; Т6 - закалка и полное искусственное старение; Т7 - закалка и стабилизирующий отпуск; Т8 - закалка и смягчающий отпуск.

Термическая обработка литейных алюминиевых сплавов по сравнению с термической обработкой деформированных сплавов имеет ряд особенностей, что объясняется различным химическим составом, а также тем, что у литейных сплавов структура более крупнозернистая, чем у деформированных. Температура нагрева под закалку у литейных сплавов несколько выше, чем у деформированных. Выдерживать отливки при этой температуре надо более длительное время. Это необходимо для того, чтобы растворить интерметаллические соединения, обычно выделяющиеся по границам зерен, и обеспечить уменьшение ликвации сплава. При закалке литейные сплавы выдерживают при температуре нагрева от 2 до 20 ч. Охлаждают литейные сплавы при закалке в холодной и нагретой (50-100°С) воде, а также и в масле.

Для упрочнения литейные алюминиевые сплавы подвергают (так же как и деформируемые) закалке с получением пересыщенного твердого раствора и искусственному старению (по режимам Т5 и Т6) с выделением упрочняющих фаз, а также (в отличие от деформируемых сплавов) только закалке без старения с получением в закаленном состоянии устойчивого твердого раствора.

Все применяемые алюминиевые сплавы по химическому составу и комплексу свойств можно разделить на пять основных групп:

1. Сплавы на основе систем Al-Si и Al-Si-Mg, отличающиеся хорошими литейными свойствами и высокой герметичностью.

2. Сплавы на основе системы Al-Si-Сu–Mg, отличающиеся хорошими литейными свойствами, высокими значениями пределов прочности и текучести при комнатной и повышенных температурах.

3. Сплавы на основе систем Al-Сu и Al-Сu-Mn - высокопрочные жаропрочные сплавы.

4. Сплавы на основе системы Al-Mg - высокопрочные коррозионостойкие сплавы.

5. Сплавы на основе системы алюминий - прочие компоненты (в том числе никель, цинк, железо).

К наиболее типичным сплавам первой группы относятся сплавы АЛ12, АЛ4, АЛ9, АЛ34, ВАЛ5, которые характеризуются более высоким содержанием кремния, чем ряд сплавoв остальных четырех групп. В этих сплавах содержится большое количество (50-75%) эвтектики, что обусловливает высокие литейные свойства: высокую жидкотекучесть, пониженную линейную усадку. Поэтому при литье сложно фасонных крупногабаритных деталей они не проявляют склонности к образованию горячих трещин. Сплавы первой группы по коррозионной стойкости превосходят сплавы второй, третьей и пятой групп, но уступают им по жаропрочности.

Ко второй группе сплавов относятся сплавы АЛ3, АЛ5, АЛ6, 8124, АЛЗ2, АЛ4М. Эти сплавы (за исключением сплавов АЛЗ и АЛ5) также отличаются высоким содержанием кремния, следовательно, обладают хорошими литейными свойствами. К преимуществу этих сплавов по отношению к сплавам первой группы следует отнести лучшую обрабатываемость режущим инструментом и повышенную жаропрочность. Однако их коррозионная стойкость понижается с увеличением содержания меди; при этом жаропрочность и прочность при комнатной температуре повышаются, пластичность понижается.

К сплавам третьей группы относятся сплавы АЛ7, АЛ19, ВАЛ10, ВАЛ1 АЛЗЗ. Особенностью этих сплавов является сравнительно высокий уровень жаропрочности. По жаропрочности их можно расположить в следующий восходящий ряд: АЛ7-ВАЛ10-АЛ19-ВАЛ1. Сплавы АЛ19 и ВАЛ10 являются высокопрочными сплавами с повышенной пластичностью. Однако все эти сплавы по коррозионной стойкости уступают сплавам других четырех групп.

К сплавам четвертой группы относятся сплавы АЛ8, АЛIЗ, АЛ22, АЛ23, АЛ23-1, АЛ27, АЛ27-1, из которых наибольшую прочность имеет сплав АЛ27 -1, а наиболее высокие литейные свойства - сплав АЛ22. Все сплавы четвертой группы имеют высокую коррозионную стойкость в морской среде, а также в тропических условиях с максимальной влажностью. К преимуществам этих сплавов также следует отнести хорошую обрабатываемость их режущим инструментом. При полировке отливок из сплавов АЛ8 и АЛ27-1 можно получать зеркальную поверхность с высокой отражательной способностью.

К недостаткам этих сплавов следует отнести низкую жаропрочность: по жаропрочности они занимают последнее место из всех стандартных алюминиевых сплавов.

К пятой группе относятся сплавы АЛ1, АЛ10В, AЛ11, АЛ21, АЛ24, АЛ25, АЛЗ0, из которых сплав АЛ25 наиболее широко применяется для изготовления деталей тракторных моторов, а сплав АЛ30 для изготовления деталей автомобильных моторов. По уровню жаропрочности сплавы АЛ25 и АЛ30 практически одинаковы. Однако поршни из сплава АЛ25 значительно дешевле, чем поршни из сплава AЛ30, так как поршни из сплава АЛ25 изготавливаются из менее чистых по содержанию примесей шихтовых материалов, чем поршни из сплава АЛ30.

САП (спеченный алюминиевый порошок или спеченная алюминиевая пудра) - алюминий, упрочненный частицами оксида алюминия. Получают САП путем холодного, а затем горячего брикетирования при 500-600оС тонкого окисленного алюминиевого порошка (пудры) и последующей деформации (прокатке, ковке, прессовании) горячепрессованных брикетов. Содержание Аl₂О₃ в САП составляет в различных марках от 6-9% в САП1 до 18 -22% в САП4. С увеличением содержания оксида алюминия предел прочности повышается от 300-320 МПА для САП1 и до 440-460 МПа для САП4. Относительное удлинение соответственно снижается от 5 -8% до 1,5-2% (рис.41).

Рис.41.Зависимость свойств САП от доли оксида алюминия

Важнейшим свойством САП является повышенная жаропрочность по сравнению со всеми деформируемыми алюминиевыми сплавами. Причем его свойства почти не изменяются в зависимости от длительности эксплуатации.

Например, 100-часовая длительная прочность САП при 500^оС равна 450-550 МПа, тогда как жаропрочные деформируемые и литейные алюминиевые сплавы при температурах > 350^оС вообще длительно не работают.

Титан и его сплавы

⇐ Предыдущая 14 15 16 17 181920 21 22 23 Следующая ⇒