Головна |
Під группойалюмініевих сплавів, званих силумінами, мають на увазі сплави з великим вмістом кремнію. Силуміни - найбільш поширені ливарні алюмінієві сплави, широко застосовуються тільки в литому вигляді (наприклад, в авто- і авіабудуванні). Рідше, крім силуминов, як ливарних алюмінієвих сплавів використовують сплави алюмінію з міддю, магнієм і цинком.
Для отримання щільної виливки застосовують сплави з вузьким інтервалом кристалізації (див. Рис. 1.11) і, природно, для цього підходять сплави евтектичною концентрації.
Евтектика в системі Al - Si має порівняно низький вміст кремнію, (11,7% Si, тогдакак евтектика в системі А1 - Сu -33% Сu), і механічні властивості евтектичних сплавів (особливо після модифікування) виявляються досить високими. Силумін знайшов широке застосування зважаючи на таке поєднання високих ливарних і механічних властивостей.
Термічна обробка литих деталей з алюмінієвих сплавів суттєво покращує механічні властивості цих сплавів. Межа міцності і відносне подовження ливарних алюмінієвих сплавів після термічної обробки (гартування з наступним штучним старінням) збільшуються в два рази.
Термічна обробка алюмінієвих литих сплавів, в порівнянні з деформованими, має ряд особливостей, що пояснюється різницею в хімічному складі, а також тим, що у литих сплавів структура більш груба і грубозерниста, ніж у деформованих.
Температура нагрівання під загартування у литих сплавів зазвичай трохи вище, ніж у деформованих, і витримувати виливки при такій температурі слід триваліше. Це обумовлено необхідністю розчинення грубих інтерметалевих з'єднань, часто розташованих по межах зерна, і вирівнювання концентрації по всьому об'єму зерна.
Литі сплави майже не схильні до природного старіння, і максимальну міцність отримують після штучного старіння протягом 10-20 год при 150-180 ° С або при більш високій температурі, але тоді тривалість старіння менше.
Подвійні алюмініевокремністие (і взагалі висококремністие) сплави слабо зміцнюється в результаті загартування і старіння, але механічні властивості їх можна істотно підвищити за допомогою особливої ??обробки в рідкому стані. Звичайний силумін містить 12-13% Si і за структурою є заевтектичних сплавом. Структура його складається з голчастою грубої евтектики А1 + Si і включень первинного кремнію (рис. 1.16, а).
Якщо перед самою відливанням внести в сплав незначна кількість натрію або деяких інших речовин (наприклад, 2/3 NaF + + 1/3 NaCl), то структура різко зміниться. Сплав стає доевтектичний, структура його складається з світлих первинних виділень алюмінію і дрібнозернистої евтектики (див. Рис. 1.16, б). Такий процес називається модифицированием.
Введення модифікатора (т. Е. Вказаних вище речовин в кількості до 1% від маси рідкого сплаву) ускладнює кристалізацію кремнію. В результаті температура виділення кремнію і кристалізації евтектики знижується (рис. 1.17). Кристалізація евтектики відбувається при більш низьких температурах і, отже, продукти кристалізації стають більш дрібнозернистими. Заевтектичних сплав з 12-13% Si, як показано на рис. 1.17, в результаті зсуву лінії початку кристалізації кремнію і кристалізації евтектики до більш низькій температурі стає доевтектичний.
Мал. 1.16. Мікроструктура ливарних сплавів алюмінію, ? 200:а - Модифікований силумін; б - Модифікований силумін |
Мал. 1.17. Вплив модифікування на кристалізацію в системі AI - Si:
1 - Без модифікування; 2 - Після модифікування
Подрібнення структури і відсутність первинних виділень крихкого кремнію покращують механічні властивості. Так, не модифікований сплав з 13% Si має sв = 140 МПа при d = 3%. Після модифікування властивості цього сплаву наступні: sв = 180 МПа,
d = 8%.
Подвійні алюмінієво-кремнієві сплави, незважаючи на їх чудові технологічні (ливарні) властивості, не можуть задовольнити вимогам у всіх випадках, що пред'являються до ливарних сплавів щодо механічних властивостей. Алюмінієво-кремнієві сплави з 10-13% Si (сплав АЛ2) застосовують для виливків складної форми (не потрібні високі механічні властивості). При більш високих вимогах до міцності властивостями використовують спеціальні силуміни - доевтектичні силуміни з 4-10% Si з добавкою міді, магнію і марганцю: сплави АЛЗ, АЛ4, АЛ5, АЛ6, АЛ9 (табл. 1.7, 1.8).
Механічні властивості спеціальних силуминов в результаті термічної обробки наступні: sв = 200-250 МПа, d = 1-6% (нижче механічних властивостей деформованих сплавів). Це є наслідком більш грубою структури, які не роздробленою пластичною деформацією.
Серед ливарних сплавів найбільш високими механічними і антикорозійними властивостями володіє сплав алюмінію з магнієм (АЛ8), що містить 9,5-11,5 Mg. Після гарту міцність його досягає 300 МПа при подовженні 12%. Однак він сплав має гірші ливарні властивості, ніж інші алюмінієві сплави.
Таблиця 1.7
І технологія конструкційних матеріалів »для студентів хімічних і технологічних спеціальностей | УДК 669.2 / 8.017: 691.175 | властивості алюмінію | А1 - Сu | Вплив складу алюмінієвих сплавів на процеси, що відбуваються при термічній обробці | Класифікація алюмінієвих сплавів | Деформуються алюмінієві сплави, що не зміцнює термічною обробкою | Механічні властивості дюралюмінію | Системи А1 - Zn - Mg - Сu | Жароміцні сплави алюмінію |