Analiza struktur siluminów AKll i AK9 modifikowanych

Transkrypt

1 174 Slidificatin f Metais and Allys Krupniecie Metali i Stp6w, 16 PL ISS Analiza struktur siluminów AKll i AK9 mdifikwanych różnymi mdyfikatrami Przemysław Wasilewski Zakład Technlgii Bezwiórwych w Katedrze Technlgii Maszyn Autmatyzacji, Filia Flitechniki Łódzkiej w Bielsku-Białej STRESZCZEIE Autr przedstawił w artykule wpływ mdyfikacji strntem, a ntymnem, sdem i slami sdu na struktury stpów AKll i AK9. Uwzgldnin różne ddatki mdyfikatrów raz różne czasy przetrzymania stpów p mdyfikacji dlewanych d kkil. WSTĘP Kniecznść mdyfikacji siluminów wynika z ich skłnnści d twrzenia grubziarnistych wydzieleń krzemu eutektyczneg. Z uwagi na różne mechanizmy mdyfikacji krzemu przez strnt i sód z jednej strny, zaś z drugiej antymn, różna jest mrflgia kryształów krzemu eutektyczneg p zastswaniu tych mdyfikatrów. Pnadt trwałść zmian zależy d czasu przetrzymania stpów p mdyfikacji. Sód i jeg sle działają krótktrwale, natmiast strnt i antymn są zaliczane d mdyfikatrów znacznie przedłużnym działaniu - trwałych. W związku z tym pstanwin przeprwadzić badania wpływu na struktur różnych ddatków strntu, antymnu, sdu i sli sdu z uwzgldnieniem różnych czasów przetrzymania p mdyfikacji, dlewanych d kkil siluminów AKll i AK9. SPOSÓB PROWADZEIA BADAŃ Stpy techniczne z ZML w Ktach przeznaczne d badań tpin w piecu elektrycznym prwym pjemnści 30 kg stpu w temperaturze 120 c. Zabiegi rafinacji przeprwadzn Rafglinem 2 w ilści 0,3% masy wsadu. P zakńczeniu rafinacji metal dstawian przez kł 30 min jedncześnie pdgrzewając g d temperatury C. P zebraniu zgaru przeprwadzan zabiegi mdyfikacji. Uwzgldniaja,c stwierdzenia różnych autrów jak i wyniki dtychczaswych badań własnych (l 8] dtyczących ilści

2 175 ddawanych mdyfikatrów dla mdyfikacji siluminów, ustaln nastpujące ilści dpwiednich mdyfikatrów w stsunku d masy stpu: Sr 0,016%, 0,024%, 0,032% Sb 0,2%, 0,4%, % a 0,015%, 0,03%, 0,06% sle a - %, 1,2%, 1,8% Przyjte ddatki mdyfikatrów pzwalają trzymać różny stpień mdyfikacji badanych stpów AKll i AK9, tj. strukturę częściw zmdyfikwaną lub zmdyfikwaną. D mdyfikacji użyt : - zaprawy strntwej AlSiSr9, - metaliczneg antymnu, - metaliczneg sdu, -sli sdu sk ła dzie 12% af, 42% acl, 46% KCl (7]. Dla każdeg rdzaju mdyfikatra wprwadzn wytp bez mdyfikacji, dla dniesienia d nieg struktury stpów mdyfikwanych. Określenie trwałści mdyfikacji siągnięt przez przetrzymywanie : vpów p mdyfikacji przez kresy: 15 min, 60 min i 120 min. W ten spsób uzyskan częściwy lub całkwity zanik efektu mdyfikacji dla stpów mdyfikwanych sdem, slami sdu raz częściwy dla stpów mdyfikwanych strntem i antymnem. Badania składu chemiczneg przeprwadzn spektrmetrycznie wyknując p 18 analiz dla każdeg ze stpów. Stwierdzn zgdnść składów chemicznych ze składami chemicznymi stpów AKll i AK9 w Plskiej rmie. Obserwację mikrstruktur raz ich zdjęcia wyknan na mikrskpie metalgraficznym epht f-my Karl Zeiss-Jena przy pwiększeniu 400x. Próbki dlewane d kkil trawin dczynnikiem Kellera-Wilcxa. WYIKI BADAŃ Ftgrafie mikrstxktur przedstawin na rysunkach Dla każdeg z badanych spów wyknan p 56 zdjć. a rysunku 1 pkazan mikrstruktury stpu AKll bez mdyfikacji i mdyfikwaneg różn:,'llli ddatkami Sr i Sb p różnych czasach przetrzymania. Rys. 2 przedstawia pdbne zestawienie ftgrafii mikrstruktur stpu AKll niemdyfikwaneg i mdyfikwaneg a i slami a. a rys.3 zestawin rdzaje mikrstruktur stpu AK l l bez mdyfikacji i mdyfikwaneg różnymi ddatkami Sr, Sb, a i slami a, p przetrzymaniu 15 min p mdyfikacji.

3 176 Analgiczne zestawienie zdjęć mikrstruktur przedstawin na rys dla stpu AK9. a przedstawinych zdjęciach mikrstruktur mżna zabserwwać wyraną raznicę w strukturach stpów AK9 i AK11 przed mdyfikacją i p mdyfikacji różnymi ddatkami mdyfikatrów. a rys.1a widać, że ddatek 0,016% Sr jest niewystarczający dla zmdyfikwania krzemu eutektyczneg. Ddatek 0,024% Sr pwduje częściwe zmdyfikwanie struktury, a pełne jej uszlachetnienie trzymuje się p ddaniu 0,032% Sr. Widać również zanikanie efektu mdyfikacji p dłuższych czasach przetrzymania, s zczególnie dla ddatku 0,016% Sr. a rys.1b mż na zabserwwać z upełnie inną mrflgię krzemu eutektyczneg p mdyfikacji antymnem stpu AK11. Struktura krzemu eutektyczneg jest wyranie pasemkwa dmienna n1z p mdyfikacji Sr. Widać również wyranie, że mniejsze dległści międzyfazwe dla pasemek krzemu trzymuje się p dłuższych czasach przetrzymania, c dwdzi kniecznści dpwiedni długieg czasu i nkubacji dla mdyfikacji Sb. Pasemkwą strukturę krzemu eutektyczneg t.r zymuje się już dla ddatku, 2% Sb, ale dla uzyskania mniejszych dległści międzyfazwych ddatek Sb winien być wię k s z, przynajmniej 0,4% Sb. a rys. 2a w idać wyranie że najlepszy efekt mdyfikacji trzymuje się p czasie przetrzymania 15 min i ddatku 0,03 % a. P dł uż szych czasach przetrzymania 120 min efekt mdyfikacji zanika całkwicie. a zestawieniu struktur stpu AK11 dla ws?"skich mdyfikatrów p czasie przetrzymania 15 min (r y s.3) wid a ć wyraźnie, że zmdyfikwaną strukturę trzymuje się dla ddatków 0,024% Sr, 0,4% Sb, 0, 03% a, 1,2% sli a. Więks z e ddatki mdyfikatrów nie zmieniają już w spsób isttny krzemu eutektyczneg, chć dyspersja krzemu jest największa dla ddatku 0,032% Sr, % Sb i 1,8% sli a. a rys. 3 bserwuje się też pstępujące zmiany w dyspersji krzemu eutektyczneg w miarę zwiększania ddatków mdyfikujących. Widać też wyranie różnicę w budwie krzemu eutektyczneg p mdyfikacj i Sr, a i sli a raz p mdyfikacji Sb. Rys.4a przedstawia struktury stpu AK9 bez mdyfikacji i p mdyfikacji różnymi ddatkami strntu p różnych czasach przetrzymania p mdyfikacji. Dbrze zmdyfikwany krzem eutektyczny jest widc zny już dla ddatków 0,024% Sr. Tylk dla czasu przetrzymani;:, 15 min ptrzebny jest większy ddatek 0,032% Sr, wtedy czas inkubacji jest krótki i dlateg ptrzeba większeg ddatku Sr. a rys. 4b struktury stpu AK9 zmdyfikwaneg antymnem wykazują już znaczną dyspersję krzemu eutektyczneg dla ddatków 0,2% Sb, a dbrze zmdyfikwany krzem jest dla 0,4% Sb. Dbrze widać również krzystny wpływ

4 177 dłuższeg czasu przetrzymania na zmniejszenie dległści midzyfazwych krzemu. a rys. 5a struktury stpu AK9 mdyfikwaneg sdem wykazują dbrze zmdyfikwany stp ddatkiem 0,06% a p 15 min przetrzymania raz ddatkami 0,03% a i 0,06% a p 30 min. P 120 min przetrzymania mdyfikacja zanika dla ddatków 0,015% a i 0,03% a, pewną dyspersj krzemu wykazuje struktura zmdyfikwana ddatkiem 0,06% a p 120 min. Rys.5b przedstawia struktury stpu AK9 mdyfikwaneg różnymi ddatkami sli sdu p różnych czasach przetrzymania p mdyfikacji. Dbrze zmdyfikwaną strukturą trzyman już p ddatku 1,2% sli a i p 15 i 60 min przetrzymania stpu. P czasie 120 min mdyfikacja całkwicie zanika. a rys.6 zestawin ftgrafie mikrstruktur stpu AK9 mdyfikwaneg różnymi ddatkami sr, Sb, a i sli a p czasie przetrzymania 15 min. Widać wy1aźnie pstpujący prces mdyfikacji krzemu eutektyczneg w miar zwikszania ddatków mdyfikatrów. Mżna zabserwwać równie'ż różnice w budwie krzemu eutektyczneg stpów mdyfikwanych Sr, a i slami a w stsunku d pasemkwej struktury stpów mdyfikwanych Sb. Prównując struktury siluminów AK11 (rys.3) i AK9 (rys.6) widać wikszy udział fazy a (Al) dla stpu AK9 niż w stpie AK11. Wynika t z wikszej zawartści Al w siluminie AK9 niż w AK11 (wicej krzemu). WIOSKI W badaniach s i ągnit różny stpień mdyfikacji dla różnych ddatków, różnych mdyfikatrów i p różnych czasach przetrzymania stpów AK11 i AK9 p mdyfikacji. Wykazały t przedstawine ftgrafie mikrstruktur w liczbie 112 p 56 dla każdeg badaneg stpu. Otrzyman 3 rdzaje struktur : - ziarnistą dla stpów niemdyfikwanych; uszlachetniną dla stpów mdyfikwanych strntem, sdem i slami sdu; - paserkwą dla stpów mdyfikwanych antymnem. Wykazan kniecznść stswania wikszych ddatków mdyfikatrów dla stpu AK11 (wicej krzemu) niż dla stpu AK9 (mniej krzemu). Wykazan trwałść mdyfikacji strntem i antymnem raz krótktrwałść dla sdu i sli sdu. Stwierdzn kniecznść dłuższeg czasu inkubacji mdyfikatrów Sr i Sb dla siągnicia zmdyfikwania stpu, zwłaszcza dla wikszych ddatków mdyfikatrów.

5 178 Dla pełneg rzeznania efektów utylitarnych mdyfikacji (wzrst właściwści mechanicznych), knieczne są badania właściwści mechanicznych lub przewdnści elektrycznej. Badania takie przeprwadzn przez autra w pracy [8]. LITERATURA 1. Akler K., Hielscher U.: Erfarungen mit der Dauerveredelung vn Aluminium - Silizium - Gusslegierungen. Aluminium 5/ Aluminium - Aliages de Funderie. Sciete de Vente de!'aluminium Pechiney. Paris Sraszczyński J.: Teria prcesów dlewniczych. PW Warszawa Byrski z., Dudyk M., Wasilewski P.: Właściwści mechaniczne i przewdnść elektryczna jak miara zmdyfikwania stpu AK7 dlewaneg d frm piaskwych. Krzepnicie metali i stpów, t.viii.s.l Osslineum Dudyk M.,.Ficek B., Wasilewski P.: Oddziaływanie parametrów prcesu tpienia na stan zmdyfikwania siluminów. Krzepnicie metali i stpów, t.viii.s.l Osslineum Dudyk M., Ficek B., Suchanek B., Wasilewski P.: Mglichkei ten zu einer dauerhaften Verdelung mit Strntium und Antimn der Gusslegierungen A1Si6Cu2Mg. 55 Internatinal Giessereikngress Mskva 1988 ref Pniewierski Z.: Krystalizacja, struktura i właściwści siluminów. Warszawa, WT Wasilewski P.: Analiza ' wpływu różnych mdyfikatrów na struktur, właściwści mechaniczne i przewdnść elektryczną siluminów kłeutektycznych i pdeutektycznych dlewanych d kkil. Rzprawa habilitacyjna. Zeszyty aukwe Filii Plitechniki Łódzkiej w Bielsku-Białej. Bielsk-Biała 1991.

6 179 al?g Sr ,016 :--, e O, 024 r, 11\. p, lll 0,032 b/ % Sb 0,2 0, l 0,01G >...; F.I 0,024 t'l\0 p, 0,032 0, 2 0,4.-i r.,.-i J Fi > O \0 J..ł f l, CI) <tl 0,2 O, 4 O,U - >, f:!!-,j:!.-t r; Q) (\J J..t p, CI) <tl r.) 0,00 Rys.l. Mikrstruktury stpu AKll bez mdyfikacji i mdyfikwaneg różnymi ddatkami Sr i Sb, p różnych czasach przetrzymania. a) mdyfikacja Sr, b) mdyfikacja Sb. Pwikszenie 400x [8).

7 180 a/ C1l rl, 015 >. A >. rl O, 030 _fj R GJO \0 p, 0,060 u nl rl ::...!.f'!.-< _f-;f1 Ql \0 H (/l nj u 0,060 u 1, 2 1, CI] l.: n l : >, 1:1 :... rl..., H G Q) (\J H p, (/l tu 0,00 -fj..-' ', ', 00.../.. -. Rys.2. Mikrstruktury stpu AKll bez mdyfikacji i mdyfikwaneg różnymi ddatkami a i sli a, p różnych czasach przetrzymania. a) mdyfikacja a, b) mdyfikacja slami a. Pwikszenie 400x [8].

8 "4!'>r r;;., 'YSr O,OZ'I%r 0, 032.%r 0,2'YSb 0,4%5b %b 400 X,015% O,O!IO%a.060% 0.8% cli a 1,2%1)1 a 1.s% l a Rys.J. Rdzaje trzymanych mikrstruktur stpu AKll bez mdyfikacji mdyfikwaneg różnymi ddatkami Sr, Sb, a, sli a p przetrzymdniu 15 min. p mdyfikacji. Pwikszenie 400x (8).

9 182 a/?g Sr n1... 0,016 :., -t e 0,024 11'\ P. Ul 0,032 (.) b/?g Sb 0,2 0,4 Ul (.) "' 0,2 0,4 ni s., s:: rl J. fi..) Q) \0 J. r.>. 0,032 (.) Ul ni (.) 0,?. O,tl,a Ul l \l (.) Rys.4. - E.J.a.... l. 0,00,... "'. Mikrstruktury stpu AK9 bez mdyfikacji i mdyfikwaneg różnymi ddatkami Sr i Sb, p różnych czasach przetrzymania. a) mdfikacja sr, b) mdyfikacja Sb. Pwikszenie 400x [8].

10 183 a/ b/ % sli 111 a O,B 1 '2 1,n -i >, f1 :>,r:.-1. n +' Q) lr\ p... 11) "' -i r. "' 0,015 :>, -i 0,030 J: A Ol O \0 p. 0,060 -i >, ' -i. t: l-> Q) \0 l:l., 11) ltl. ni rl 0,015 :>, :>.l'! rł 030 n ' 0,060 a>o l-ł. p. 1 ' 2 1,H <tl rl -., >, p :...!'! t:-:!.-1 H (1 Ol 0 ' p. 11) ll 0,00 Rys.S. Mikrstruktury stpu AK9 bez mdyfikacji i mdyfikwaneg r6żnymi ddatkami a i sli a, p r6żnych czasach przetrzymania. a) mdyfikacja a, b) mdyfikacja slami a. Pwiększenie 400x [8].

11 184 O. 000/!">r 0,052'Y.Sr 0,00'/f.b 0,2%5b.'l'l Sb.B%5b X 0,00'/i\Ja 0,015%a O.O&O Y.a O.OO%.s61 a 0.8% dl a.2.%.5dl a Rys.6. Rdzaje trzymanych mikrstruktur stpu AK9 bez mdyfikacji mdyfikwaneg różnymi ddatkami Sr, Sb, a, sli a p przetrzymaniu 15 min. p mdyfikacji. Pwikszenie 400x [8).