6. ЛИТЕЙНЫЕ АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ

Сплавы для фасонного литья должны обладать высокой жидкотекучестью, сравнительно небольшой усадкой, малой склонностью к образованию горячих трещин и пористости в сочетании с хорошими механическими свойствами, сопротивлением коррозии и др.

Высокими литейными свойствами обладают сплавы, содержащие в своей структуре эвтектику. Эвтектика образуется во многих сплавах, в которых содержание легирующих элементов больше предельной растворимости в алюминии. В связи с этим содержание легирующих элементов в литейных сплавах выше, чем в деформируемых. Чаще применяют сплавы (табл. 36), которые дополнительно легируют небольшим количеством меди и магния марганца, никеля, хрома Для измельчения зерна, а следовательно, улучшения механических свойств в сплавы вводят модифицирующие добавки: Ti, Zr, В, V и др. Состав и механические свойства некоторых литейных сплавов алюминия приведены в табл. 36.

Многие отливки из алюминиевых сплавов подвергают термической обработке. В зависимости от характера отливки и условий ее работы используют один из видов термической обработки, приведенных ниже.

1. Искусственное старение (условное обозначение при в течение 5-20 ч без предварительной закалки. При литье многих сплавов в сырую песчаную форму или в кокиль происходит частичная закалка, поэтому старение повышает прочность и улучшает обработку резанием.

2. Отжиг при в течение Охлаждение при отжиге проводят на воздухе. Отжиг применяют для снятия литейных напряжений, а также остаточных напряжений, вызванных механической обработкой. Отжиг несколько повышает пластичность.

3. Закалка и естественное старение Температура закалки для сплавов для

Таблица 36 (см. скан) Химический состав (по легирующим элементам) и типичные механические свойства некоторых литейных алюминиевых сплавов

сплавов и др. Так как после закалки отливки выдерживают достаточно длительное время при нормальной температуре, режим (Т3) практически соответствует закалке и естественному старению (Т4).

4. Закалка и кратковременное (2-3 ч) искусственное старение обычно при 150-175 °С (Т5). При данной температуре и продолжительности процесс старения полностью не заканчивается, поэтому после такой обработки отливки приобретают высокую прочность при сохранении повышенной пластичности.

5. Закалка и полное искусственное старение (Т6) при 200 °С 3-5 ч. Старение при повышенной температуре по сравнению

Рис. 186. Диаграмма состояния и влияние кремния на механические свойства сплавов: штриховая линия — диаграмма состояния после модифицирования; 1 — механические свойства после модифицирования; 2 — механические свойства до модифицирования с режимом придает наибольшую прочность, но пластичность снижает.

6. Закалка и стабилизирующий отпуск при для сплавов и при для сплава в течение Этот вид обработки используют для стабилизации структуры и объемных изменений отливки при сохранении достаточной прочности.

7. Закалка и смягчающий отпуск при в течение Высокая температура отпуска заметно снижает прочность, но повышает пластичность и стабильность размеров.

Сплавы Эти сплавы (см. табл. 36), получившие название силумины, близки по составу к эвтектическому сплаву (рис. 186, а) и потому отличаются высокими литейными свойствами, а отливки — большой плотностью.

Наиболее распространен сплав, содержащий обладающий высокой коррозионной стойкостью. Сплав содержит в структуре эвтектику а и нередко первичные кристаллы кремния (см. рис. 187, а). Кремний при затвердении эвтектики выделяется в виде грубых кристаллов игольчатой формы, которые играют роль внутренних надрезов в пластичном а-твердом растворе. Такая структура обладает низкими механическими свойствами (см. рис. 186).

Для измельчения структуры эвтектики и устранения избыточных кристаллов кремния силумины модифицируют натрием путем присадки к расплаву смеси солей . В присутствии натрия происходит смещение линий диаграммы состояния (см. рис. 186, а) и заэвтектический (эвтектический) сплав становится доэвтектическим. В этом случае в структуре сплава вместо избыточного кремния появляются кристаллы а-раствора (рис. 187, б). Эвтектика приобретает более тонкое строение и состоит из мелких кристаллов и -твердого раствора. В процессе затвердевания кристаллы

Рис. 187. Микроструктура силумина: а — до модифицирования; б - после модифицирования

кремния обволакиваются пленкой силицида натрия которая затрудняет их рост. Такие изменения структуры улучшают механические свойства сплава (см. рис. 186, б). Сплав не подвергают упрочняющей термической обработке. Доэвтектические сплавы и (см. табл. 36), дополнительно легированные магнием, могут упрочняться кроме модифицирования термической обработкой. Упрочняющей фазой служит При одновременном введении магния и меди могут образоваться фазы

Средненагруженные детали из сплава подвергают только искусственному старению а крупные нагруженные детали (корпуса компрессоров, картеры и блоки цилиндров двигателей и т. д.) — закалке и искусственному старению Отливки из сплава требующие повышенной пластичности, подвергают закалке , а для повышения прочности — закалке и старению Когда важна высокая пластичность и стабильность размеров, после закалки проводят отпуск при в течение 3— 5 ч.

Сплавы сравнительно легко обрабатываются резанием. Заварку дефектов можно производить газовой и аргонодуговой сваркой.

Сплавы Al-Cu. Эти сплавы после термической обработки имеют высокие механические свойства при нормальной и повышенных температурах и хорошо обрабатываются резанием. Литейные свойства сплавов низкие (большая усадка, склонность к образованию горячих трещин и т. д.). Сплав используют для отливки небольших деталей простой формы (арматура, кронштейн и т. д.). Сплав склонен к хрупкому разрушению

вследствие выделения по границам зерен грубых частиц рис. 183, а) поэтому его применяют в закаленном состоянии когда эти соединения переведены в твердый раствор. Если от отливок требуется повышенная прочность, то их после закалки подвергают искусственному старению при 150 °G 2 - 4 ч (Т5).

В сплаве кроме образуются фазы располагающиеся по границам зерен твердого раствора. Присутствие в твердом растворе марганца и образование по границам интерметаллидных фаз повышает жаропрочность сплава. Титан измельчает зерно.

Упрочнение сплава достигается закалкой и старением при . Сплавы малоустойчивы против коррозии, поэтому отливки обычно анодируют.

Сплавы Al-Mg. Сплавы алюминия с магнием (см. табл. 36) имеют низкие литейные свойства, так как не содержат эвтектики. Характерной особенностью этих сплавов является хорошая коррозионная стойкость, повышенные механические свойства и обрабатываемость резанием. Добавление к сплаву модифицирующих присадок улучшает механические свойства, а бериллия — уменьшает окисляемость расплава, что позволяет вести плавку без защитных флюсов.

Сплавы предназначены для отливок, работающих во влажной атмосфере, например в судостроении и авиации. Структура сплавов (см. рис. 185, а) состоит из -твердого раствора и грубых включений частиц которые располагаются по границам зерен, охрупчивая сплав. В связи с этим сплавы применяют после закалки от с охлаждением в масле и выдерживают при температуре закалки в течение что обеспечивает растворение частиц в -твердом растворе и получение после закалки однородного твердого раствора. Добавление к сплавам до (сплавы улучшает литейные свойства в результате образования тройной эвтектики. Сплавы применяют в судостроении и авиации.

Жаропрочные сплавы. Наибольшее применение получил сплав из которого изготовляют поршни, головки цилиндров и другие детали, работающие при температуре Структура литого сплава состоит из -твердого раствора, содержащего Си, и избыточных фаз Отливки применяют после закалки и кратковременного старения при поршни подвергают закалке и старению при При закалке -фаза растворяется в -твердом растворе.

Более жаропрочны сплавы и Ниже приведена длительная прочность жаропрочных алюминиевых сплавов:

Высокая жаропрочность обусловлена добавками в сплавы табл. 36), образующими нерастворимые (малорастворимые) интерметаллидные фазы . Сплав упрочняют закалкой от высокой температуры и старением при

Для крупногабаритных деталей, работающих при применяют сплав Отливки сложной формы из сплава подвергают отжигу при Для получения высоких механических свойств отливки закаливают от в горячей воде и подвергают стабилизирующему отпуску при

Вопросы для самопроверки

(см. скан)