MODYFIKACJA SILUMINÓW AK7 i AK9. F. ROMANKIEWICZ 1 Uniwersytet Zielonogórski, ul. Podgórna 50, Zielona Góra

Transkrypt

1 23/6 ARCHIWUM ODLEWNICTWA Rok 2002, Rocznik 2, Nr 6 Archives of Foundry Year 2002, Volume 2, Book 6 PAN - Katowice PL ISSN MODYFIKACJA SILUMINÓW AK7 i AK9 F. ROMANKIEWICZ 1 Uniwersytet Zielonogórski, ul. Podgórna 50, Zielona Góra STRESZCZENIE Badania wykazały, że zaprawy AlB4, AlTi6 i AlTi6C0,1 korzystnie zmieniają strukturę stopów AK7 i AK9 zapewniając istotny wzrost właściwości mechanicznych. Najwyższy wzrost właściwości mechanicznych miał miejsce przy modyfikacji stopu AK9 zaprawami AlB4 oraz AlTi6C0,1. Key words: modification, silumins, master alloys, mechanical properties 1. WPROWADZENIE Właściwości podeutektycznych stopów Al-Si są determinowane przez wielkość i ukształtowanie pierwotnej fazy α(al) oraz morfologię eutektyki α(al) β(si). Im bardziej udział krzemu w stopie zbliża się do eutektycznego, tym większy jest wpływ budowy eutektyki na właściwości stopu, co nabiera dużego znaczenia w stopach okołoeutektycznych. W podeutektycznych siluminach AK7 (AlSi7Mg) i AK9 (AlSi9Mg) właściwości mechaniczne zależą jednak w dużym stopniu od wielkości i rozłożenia pierwotnej fazy α(al) [1]. Pomimo tego zabiegi modyfikacji tych stopów są przeważnie ograniczone do modyfikacji (uszlachetnienia) morfologii eutektycznego krzemu mikrododatkami sodu lub strontu. Jako modyfikatory rozdrabniające fazę α(al) stosuje się dodatki Ti oraz B oddzielnie lub łącznie, jak również Ti w postaci TiC. Zakłada się, że heterogeniczne zarodkowanie fazy α(al) powodują braki TiB 2 i AlB 2, węglik TiC a także faza międzymetaliczna Al 3 Ti [1, 2]. 1 prof. dr hab.inż., F.Romankiewicz@iipm.zu.zgora.pl 201

2 2. OPIS BADAŃ 2.1. Topienie i modyfikacja Do badań użyto podeutektycznych siluminów AK7(AlSi7Mg) i AK9 (Al- Si9Mg) w postaci gąsek hutniczych o składzie chemicznym wg PN-76/H Topienie stopów przeprowadzono w piecu indukcyjnym IMSL-10 przy użyciu tygli grafitowo szamotowych. Zabiegi modyfikacji przeprowadzono przy przegrzaniu kąpieli metalowej do temperatury 1003 K (730 0 C). Dodatki modyfikujące wprowadzono w postaci wstępnych stopów AlB4, AlTi6 oraz AlTi6C0,1. Ilości dodatków przyjęto tak, ażeby do poszczególnych wytopów wprowadzić po ok. 0,02% boru lub tytanu (tabeli 1). Efekty modyfikacji oceniono w oparciu o badania: właściwości mechanicznych, określonych na próbkach pobieranych z odlewów kokilowych wg PN-65/H-88003, metalograficzne, przeprowadzone na próbkach ø 35 mm odlewanych w metalowej kokili Badania właściwości mechanicznych Badania właściwości mechanicznych stopów AK7 i AK9 obejmowały ocenę: wytrzymałości na rozciąganie i wydłużenia względnego wg PN-91/H oraz twardości wg PN-91/H Wyniki pomiarów przedstawiono w tabeli 1. Tabela 1. Właściwości mechaniczne stopów AK7 i AK9 Table 1. Mechanical properties of alloys AK7 and AK9 Właściwości mechaniczne Lp Stop Stan Stopu R m, A 5, HB MPa % 1.1 Bez modyfikacji 191 2, Po modyfikacji 216 2, AK7 (AlSi7Mg) 0,5% AlB4 Po modyfikacji 216 3,0 74 0,35% AlTi6 1.4 Po modyfikacji 216 3,0 72 0,35% AlTi6C0,1 2.1 Bez modyfikacji 193 2, Po modyfikacji 234 2, AK9 (AlSi9Mg) 0,5% AlB4 Po modyfikacji 219 2,8 77 0,35% AlTi6 2.4 Po modyfikacji 0,35% AlTi6C0, ,

3 ARCHIWUM ODLEWNICTWA Zamieszczone w tabeli 1 wskaźniki właściwości mechanicznych badanych siluminów dowodzą, że użyte dodatki modyfikujące spowodowały istotny wzrost wytrzymałości na rozciąganie oraz twardość stopów. Zabiegi modyfikacji siluminu AK7 spowodowały wzrost R m ze 191 MPa do 216 MPa w przypadkach wszystkich użytych dodatków modyfikujących. Wydłużenie względne (A 5 ) uległo wzrostowi z 2,8% do 3% przy modyfikacji dodatkami AlTi6 i AlTi6C0,1 oraz obniżyło się do 2,2% przy dodatku AlB4. Zabiegi modyfikacji siluminu AK9 spowodowały istotną poprawę wytrzymałości stopu na rozciąganie. Dodatek AlB4 spowodował wzrost R m z 193 do 234 MPa. Dodatek AlTi6C0,1 zapewnił wzrost R m do 224 MPa przy równoczesnym wzroście A 5 z 2,5% do 3,2%. Dodatek AlTi6 spowodował wzrost R m do 219 MPa Badania struktury Wpływ modyfikacji na zmianę struktury badanych stopów ilustrują rysunki 1-4. Jak widać na rysunku 1, wszystkie dodatki modyfikujące spowodowały istotne ro z- drobnienie makrostruktury siluminu AK7. Średnia wielkość ziarn stopu w stanie niemodyfikowanym wynosiła 800 µm (rys. 1a). Dodatek AlB4 spowodował zmniejszenie wielkości ziarn do 150 µm (rys. 1b). Dodatek AlTi6 spowodował rozdrobnienie ziarn do 190 µm (rys. 1c), natomiast dodatek AlTi6C0,1 zapewnił rozdrobnienie ziarn do 150 µm (rys. 1d). Zmiany mikrostruktury siluminu AK7 wskutek modyfikacji ilustruje rys. 2. Stop w stanie niemodyfikowanym wykazywał mikrostrukturę z udziałem rozwiniętych dendrytów fazy α (rys. 2a). Dodatki AlB4 (rys. 2b) oraz AlTi6C0,1 (rys. 2d) spowodowały korzystniejsze rozdrobnienie dendrytów aniżeli dodatek AlTi6 (rys. 2c). Zmianę makrostruktury siluminu AK9 pod wpływem modyfikacji ilustruje rys. 3. Stop w stanie niemodyfikowanym cechował się średnią wielkością ziarn wynoszącą 950 µm (rys. 3a). Wszystkie dodatki modyfikujące spowodowały rozdrobnienie ziarn do 180 µm (rys. 3b 3c). Wpływ modyfikacji na zmiany mikrostruktury siluminu AK9 ilustruje rysunek 4. Stop w stanie niemodyfikowanym cechował się udziałem rozwiniętych dendrytów fazy α (rys. 4a). Wszystkie użyte dodatki modyfikujące spowodowały istotne rozdrobnienie dendrytów fazy α (rys. 4b 4d). 203

4 a) b) Rys. 1. Makrostruktura stopu AK7: a) bez modyfikacji Fig. 1. Macrostructure of alloy AK7: a) no modif., a) b) Rys. 2. Mikrostruktura stopu AK7: a) bez modyfikacji, Fig. 2. Microstructure of alloy AK7: a) no modif., 204

5 a) b) ARCHIWUM ODLEWNICTWA Rys. 3. Makrostruktura stopu AK9: a) bez modyfikacji Fig. 3. Macrostructure of alloy AK9: a) no modif., a) b) Rys. 4. Mikrostruktura stopu AK9: a) bez modyfikacji, Fig. 4. Microstructure of alloy AK9: a) no modif., 205

6 3. WNIOSKI Badania nad modyfikacją siluminów AK7 I AK9 wykazały, że wstępne stopy AlB4, AlTi6 I AlTi6C0,1 powodują istotne rozdrobnienie dendrytów fazy α oraz korzystną zmianę makrostruktury badanych siluminów. Osiągnięte efekty modyfikacji zapewniły znaczący wzrost właściwości mechanicznych badanych stopów Al-Si, zwłaszcza przy modyfikacji siluminu AK9 dodatkami AlB4 oraz AlTi6C0,1. LITERATURA [1] Müller K.: Doktor-Ingenieur Dissertation, TU Berlin [2] Hoefs P., Reif W., Schneider W.: Giesserei, Nr 12, 1994, s.398. [3] Poniewierski Z.: Krystalizacja, struktura i właściwości siluminów, WNT, Warszawa SUMMARY MODIFICATION OF AK7 AND AK9 SILUMINS The application of A1B4, A1Ti6 and AlTi6C0,1 master alloys caused the adventageous change of the structure of AK7 and AK9 alloys, which assures the significant increase of mechanical properties. The highest increase of mechanical properties has been observed at the modification of AK9 with A1B4 and A1Ti6C0,1 master alloys. Recenzował: prof. dr hab. inż. Stanisław Pietrowski 206