MODYFIKACJA STOPU AK64

Transkrypt

1 17/10 Archives of Foundry, Year 2003, Volume 3, 10 Archiwum Odlewnictwa, Rok 2003, Rocznik 3, Nr 10 PAN Katowice PL ISSN MODYFIKACJA STOPU AK64 F. ROMANKIEWICZ 1, R. ROMANKIEWICZ 2, T. PODRÁBSKÝ 3 Uniwersytet Zielonogórski, ul. Podgórna 50, Zielona Góra Vysoké učeni technické v Brné, Technická 2, Brno STRESZCZENIE Przedstawiono wyniki badań nad modyfikacją stopu AK64 dodatkami AlTi5B1 i AlSr10. Key words: silumin, modification 1. WSTĘP Stop AK64 znajduje zastosowanie na odlewy o skomplikowanych kształtach i zróżnicowanej grubości ścianek. Przeważnie jest stosowany na cienkościenne odlewy pracujące przy średnich, a niekiedy wyższych obciążeniach. Ważną zaletą tego stopu jest możliwość wytwarzania go ze złomów stopów Al-Si i Al-Cu [1]. Struktura i właściwości mechaniczne stopu AK64 mogą być ulepszane poprzez zastosowanie obróbki cieplnej lub prostego technologicznie zabiegu modyfikacji odpowiednimi mikrododatkami. Osiąganie korzystnego stanu struktury stopu AK64 wymaga modyfikującego oddziaływania obejmującego rozdrobnienie dendrytów pierwotnej fazy oraz zmianę morfologii eutektycznego krzemu z płytkowej na włóknistą [2-5]. Autorzy podjęli próby modyfikacji stopu AK64 stosując do rozdrobnienia dendrytów fazy - zaprawę AlTi5B1, natomiast do uszlachetnienia eutektyki - zaprawę AlSr10. 1 prof. dr hab. inż., F.Romankiewicz@iipm.uz.zgora.pl 2 mgr inż., R.Romankiewicz@iipm.uz.zgora.pl 3 Doc. Ing. CSc., podrab@pime.fme.vutbr.cz

2 OPIS BADAŃ 2.1. Topienie i modyfikacja stopu Badania przeprowadzono na technicznym stopie AK64 o składzie chemicznym wg PN-76/H Topienie i modyfikację stopu przeprowadzano w grafitowoszamotowych tyglach w piecu komorowym. Zabiegi modyfikacji przeprowadzano przy przegrzaniu kąpieli metalowej do temperatury 1003 K (730 C). Dodatki modyfikujące stanowiły zaprawy AlTi5B1 i AlSr10. Stosowano je oddzielnie oraz łącznie w ilościach po 0,2 i 0,3 % (rys. 1). Czas modyfikacji wynosił 10 min Badania struktury Wpływ modyfikacji na zmianę struktury siluminu AK64 ilustruje rys. 1. Jak widać na rys. 1a, stop w stanie niemodyfikowanym wykazuje płytkową budowę eutektycznego krzemu oraz widoczne iglaste wydzielenia faz międzymetalicznych. Dodatki AlTi5B1 w ilości 0,2 % (rys. 1b) oraz w ilości 0,3 % (rys. 1c) nie spowodowały zmiany budowy, natomiast przyczyniły się do dostrzegalnego zwiększenia udziału iglastych faz międzymetalicznych. Przeprowadzone badania makrostruktury wykazały wpływ wymienionych ilości dodatku AlTi5B1 na rozdrobnienie ziarn siluminu. Modyfikacja stopu AK64 dodatkiem zaprawy AlSr10 w ilości 0,2 % (rys. 1d) oraz w ilości 0,3 % (rys. 1e) spowodowała zmianę morfologii eutektycznego krzemu z płytkowej na włóknistą. Równoczesna modyfikacja badanego siluminu dodatkami zapraw AlTi5B1 i AlSr10 (rys. 1f-1h) spowodowała korzystną zmianę morfologii eutektycznego krzemu, a także dostrzegalne rozdrobnienie dendrytów fazy. Modyfikacja stopu AK64 dodatkami AlSr10 (rys. 1d i 1e) oraz łącznymi dodatkami AlTi5B1 i AlSr10 (rys. 1f-1h) spowodowała zanik iglastych faz międzymetalicznych w strukturze badanego stopu. Przeprowadzono również metalograficzne badania przełomów próbek siluminu AK64 z próby rozciągania. Przy użyciu mikroskopu optycznego Neophot 2 analizowano mikrostrukturę stopu AK64 w strefie profilu przełomu (rys. 2), natomiast przy użyciu mikroskopu skaningowego JSM 5600-LV firmy Joel analizowano morfologię powierzchni przełomu badanych próbek (rys. 3). Badania te wykazały, że próbki stopu AK64 w stanie niemodyfikowanym (rys. 2a i 3a) oraz próbki tego stopu po modyfikacji dodatkiem AlTi5B1 (rys. 2b i 3b) cechują się przełomami o dominującym udziale przełomu kruchego. W próbkach tych wystąpiły wtórne pęknięcia stopu wzdłuż płytek eutektycznego krzemu (rys. 2a i 2b). Modyfikacja siluminu AK64 dodatkami AlTi5B1 i AlSr10 spowodowała dominujący udział przełomu plastycznego (rys. 2c i 3c).

3 143 a) b) c) d) e) f) g) h) Rys. 1. Mikrostruktura stopu AK64: a) bez modyfikacji, b) modyf. 0,2 % AlTi5B1, c) modyf. 0,3 % AlTi5B1, d) modyf. 0,2 % AlSr10, e) modyf. 0,3 % AlSr10, f) modyf. 0,2 % AlTi5B1 i 0,2 % ALSr10, g) modyf. 0,2 % AlTi5B1 i 0,3 % AlSr10, h) modyf. 0,3 % AlTi5B1 i 0,3 % AlSr10 Fig. 1. Macrostructure of alloy AK64: a) no modif., b) modif. with 0,2 % AlTi5B1, c) modif. with 0,3 % AlTi5B1, d) modif. with 0,2 % AlSr10, e) modif. with 0,3 % AlSr10, f) modif. with 0,2 % AlTi5B1 and 0,2 % AlSr10, g) modif. with 0,2 % AlTi5B1 and 0,3 % AlSr10, h) modif. with 0,3 % AlTi5B1 and 0,3 % AlSr10

4 144 a) a) b) b) c) c) Rys. 2. Mikrofotografia strefy profilu przełomu stopu AK64: a) bez modyfikacji, b) modyf. 0,2 % AlTi5B1, c) modyf. 0,2 % AlTi5B1 i 0,2 % AlSr10 Fig. 2. Microphotography of fracture section of alloy AK64: a) no modif., b) modif. with 0,2 % AlTi5B1, c) modif. with 0,2 % AlTi5B1 and 0,2 % AlSr10 Rys. 3. Powierzchnia przełomu stopu AK64: a) bez modyfikacji, b) modyf. 0,2 % AlTi5B1, c) modyf. 0,2 % AlTi5B1 i 0,2 % AlSr10 Fig. 3. Fracture surface of alloy AK64: a) no modif., b) modif. with 0,2 % AlTi5B1, c) modif. with 0,2 % AlTi5B1 and 0,2 % AlSr10

5 Badania właściwości mechanicznych Właściwości mechaniczne stopu AK64 określano na próbkach z odlewów kokilowych wg PN-65/H Badania te wykonano dla wybranych wytopów. Wykazały one, że dodatek 0,2 % AlTi5B1 spowodował wzrost Rm siluminu z 174 MPa do 204 MPa. Dodatek 0,2 % AlSr10 spowodował wzrost Rm do 211 MPa. Równoczesny dodatek po 0,2 % AlTi5B1 i AlSr10 spowodował wzrost Rm do 216 MPa, natomiast zwiększenie w takim układzie dodatku AlSr10 do 0,3 % zapewniło wzrost Rm aż do 240 MPa. Równoczesny dodatek AlTi5B1 i AlSr10 po 0,3 % spowodował wtórne obniżenie Rm do 216 MPa. Wynika z tego, że przy modyfikacji złożonej należy ograniczyć dodatek AlTi5B1 do 0,2 %. 3. WNIOSKI Badania nad modyfikacją stopu AK64 wykazały, że podwójna modyfikacja tego stopu dodatkami AlTi5B1 i AlSr10 powoduje korzystną zmianę struktury i właściwości mechanicznych. Najkorzystniejszy efekt modyfikacji badanego siluminu zapewnia dodatek 0,2 % AlTi5B1 i 0,3 % AlSr10. LITERATURA [1] Cz. Adamski, T. Piwowarczyk: Metalurgia i odlewnictwo metali nieżelaznych, Cz. I. Stopy aluminium i magnezu. Wyd. AGH, Nr 1117, Kraków (1988). [2] Z. Poniewierski: Krystalizacja, struktura i właściwości siluminów. WNT, Warszawa (1989). [3] K Müller: Doktor Ingenieur Dissertation. TU Berlin (1995). [4] P. Wasilewski: Siluminy modyfikacja i jej wpływ na strukturę i właściwości. Monografia Nr 21. Krzepnięcie metali i stopów. Komisja Odlewnictwa PAN, Katowice (1995). [5] S. Pietrowski: Siluminy. Politechnika Łódzka, Łódź (2001). SUMMARY MODIFICATION OF ALLOY AK64 The results of the modification of alloy AK64 by the additives of AlTi5B1 and AlSr10 have been presented. Recenzował Prof. Stanisław Pietrowski