- 1,2 1,2 1,5 1, 1 1,4

Transkrypt

1 22/4 Sidific.:atin f Meta~ and Ays, N 22, 1995 Krzep11iecie Metai i Stpów, Nr 22, 1995 PAN Oddział Katwice PL ISSN OCENA KRYSTALIZACJI SILUMINÓW PODEUTEKTYCZNYCHSYNTETYCZNYCH METODĄATD PTETROWSKI Stanisław, WŁADYSIAK Ryszard Instytut Inżynierii Materiałwej i Technik Bezwiórwych, Pitechnika Łódzka Łódz, u. Stefanwskieg, POLAND W pracy przedstawin wyniki badań metdą ATO siuminów pdeutektycznych syntetycznych. Stwierdzn występwanie na krzywej derywacyjnej efektów cicpnyc d krystaizacji eutektyk: A+AJFeSi, A+MgzSi+Si i AI+AizCu+Si. Wykazan, że występuje kreacja pmiędzy charakterystycznymi parametrami krzywych ATO, a iścią Si raz właściwściami Rm, As i HB.. WPROW ADZENIE W siuminie prócz krzemu występuje również miedź, magnez raz najczęściej jak zanieczyszczeuje że a z. Z danych w iteraturze [) wynika, że twrzą ne eutektykj z aumiium i krzemem. W związku z tym na krzywych derywacyjnych pwinny wystąpić efekty ciepne d ich krystaizacji. Ba darnm metdą A TO pddan stpy syntetyczne sprządzne z czystych składików. Skład chemiczny badanych siuminów przedstawin w tabei. Tabea Ski a d C eiczy S i UOW L p Oznaczei e S i A1Si9 9,3 2 AISi8Mg 8,0 3 AISi8Cu 6,3 4 AISi7CuMg 7,2 5 ASi7CuMg * 7,1 AISi9Fe 8,6 Skład chemiczny, % Mg C u 0,9 1,2 1,2 1,5 1, 1 1,4 Fe 0,9 * stp mdyftk.wauy 0,04 Sr

2 47 ana Oznaczenia punktów i charakterystycmych dcinków na krzywych ATO są giczne Jak w pracach [2, 3] WVNTKI BADAŃ Krzywe ATO siuminu pdeutektycmeg ASi przedstawin na rysunku. ~ ~;~~~ Rys. 1 Krzywe ATD F z charakterysty ~\~\ cznymi punktami krystaizacji B pdeutektyp dt/dr = f '(r) czneg siuminu j, ASi. i.::; '' 2 ~ t Fig. ATO curves wit h 3 characteristic,f ASi9 t= f( '") pintsf _'_nd: ~ " hypeutectic 1 r r r T rr1 r Ą siumin ASi ' ' s W punkcie A w temperaturze ta= 59 c występuje maksymany efekt ciepny krystaizacji dendrytów auminum. W bszarze BC ciecz wzbgaca się w krzem, a w temperaturze td=567 C występuje maksymany efekt ciepny k.tystaizacji eutektyki A+Si. Krystaizacja stpu kńczysiew temperaturze tf=5 53 C W stpie ASiMg, któreg krzywe ATD przedstawin na rysunku 2, p zakńczeniu k1ystaizacji eutektyki pdwójnej A+Si zak.tesie temperatur tchf (567+ C) rzpczyna się k.tystaizacja eutektyki ptrójnej A+MgzSi+Si. Jej maksymany efekt ciepny występuje w temperaturze tg=546 C, a kniec k1ystaizacji w temperaturze tj=539 C. Na tysunku 3 pkazan krzywe ATO stpu ASiCu, w któtym krystaizuje eutektyka ptrójna A+AzCu+Si w bszarze KG'J'. K.!ystaizacja jej rzpczyna s ię w temperaturze tk=5 1 C, maksymany efekt ciepny występuje w temperaturze tg'=505 C. Kystaizacja kńczy się w temperaturze tj'=493 C. W knsekwencji da stpu ASiCuMg na krzywej derywacyjnej przedstawinej na 1ysuuku 4 występują efekty ciepne d krystaizacji auminium, eutektyki pdwójnej A+Si raz eutektyk ptrójnych A+MgzSi+Si i A+AzCu+Si.

3 48 S.'i O 200 r s. dt/dt = f'(1:) t = f( T) T f t_ w 1 ~,u 3 Rys.2 Krzywe ATD z charakteiystycmymi punktami krystaizacji pdeutektycmeg siuminu ASiMg. Fig 2 A TD curves wit u characteristic p in ts f hypeutectic siumin!\simg u C.DE ' ; J 7 1 T r r ~ KG' J' ' ~~~~ d~ /~~ =f'(:) t t=f("t), : s,_ 3 ~ 1 "' u Rys.3 Krzywe ATO z ch ara ktc ystycznymi punktami krystaizacji pudeutekty CZegu siuminu AJSiCLt. Fig 3 ATO curves wit h characteristic pints f hypeutectic siumii AJSiCu. Krzywe ATO siuminu AISiCuMg p mdyfikacji Sr przedstawin na rysuuku 5. Wynika z nieg, że mdyfikacja spwdwała: ztu.uejszeme intensywnśc i k1ystaizacji pie1wszych prcji eutektyki AI+Si d ZC = 54,5~38, 7 m.kfs2 (bszar CD), zmniejszenie rekaescencji temperatmy eutektyczuej d 6t =3~6t= c, zwiększenie intensywu śc i kiystaizacji statnich prcji eutektyki pdwójnej AJ+Si d ZF= 31 ~ 26 mk.js2, ~ zdrbnienie eutektyki pdwójnej AJ+Si przedstawine na 1ysunku 7e.

4 49 C DE FG JG'J' 200 "t, s ~ 2 t:! Rys.4 Krzywe ATD z charakterystycznymi punktami krystaizacji pdeutektyczneg siuminu ASiCuMg. Fig.4 ATD curves wit h characteristic pintsf hypeutectic siumin ASiCuMg. J.) T :;B c DE FG i G J' Rys.5 Krzywe ATD z charakterystycznymi punktami krystaizacji pdeutektyczneg siuminu ASiCuMg mdyfikwaneg Sr Pk A1Si7CuMgt md Sr J: r~t 1 ~rrr "t, s Fig.5 ATD curves with characteristic pints f hypeutectic siumin ASiC umg mdyfied Sr Temperatura eutektyczna te=545 C mdyfikwaneg stpu ASiCuMg jest wyższa 1 C niż stpu niemdyfikwaneg (rys. 4). Jest t prawdpdbnie spwdwan ~ bardziej zmniejszeniem iści zarówn Mg O,4%jak i Cu O, % niż wprwadzeniem Sr, któ1y mże bniżyć temperaturę eutektyczną 3 C c ptwierdzałby dane przedstawin w pracy [ 4]. Oznacza t, że zmiana temperatury eutektycznej jest niewystarczającym parametrem ceny mdyfikacji Sr siuminów ASiCuMf;. W siuminach wieskładnikwych prócz wymieninych pprzedni pierwiastków występuje również żeaz pwdujące pwstanie fazy AFeSi. Stwierdzne,

5 50. III Ąf ~.. j AiSi8Fe _~nd : ' 200 T, S F ~ dt/dt = f '('r)... 3 t = f( T) 400 Rys.6 Krzywe ATO z charakterystycznymi punktami krystaizacji pdeutektyczneg siuminu ASiFe. Fig.6 ATD curves wit h characteristic pintsf hypeutectic siumin ASiFe. "że na krzywych ATD występuje efekt ciepny krystaizacji eutektyki A+AIFeSi pprzedzający efekt ciepny krystaizacji eutektyki AI+Si. Przedstawin t na 1ysuuku 6. Efekt ciepny d k.tystaizacji eutektyki zawi erającej fazę AfeSi wystę puj e przy zawartści Fe>O,S% w bszarze MNC temperaturach tm= 578 C, tn=574 C i tc=573 C. Stwierdzn, że efekt ciepny MNC, d k.tystaizacji eutektyki A+AIFeS i występuj e przy zawansci 0, 5,5% Fe. Pwyżej,5% Fe w si uminac! efekt ten na krzywej de1ywacyjnej zanika. Spwdwane jest t prawdpdbnie zanikiem krystaizacji eutektyki pdwójnej AI+AfeSi. Krystaizuje wtedy przypuszczanie eutektyka ptrójna A+AFeSi+Si. Jej równwagwa temperatura krystaizacji wynsi 574,5 C. W związku z tym prawdpdbnie jej efekt ciepny nakłada s i ę częśc i w ua krystaizację eutektyki A+Si. StiUkturę siuminów, któ1ych krzywe ATD mówin pprzedni pkazan na 1ysunku 7(a+t). Statystycznie pracwan charakte1ystyczne parametry krzywych ATD w funkcji zawanści krzemu jak również ich wpływ na was c iwści Rm, As i HB. Stwierdzn, ż e temperatura i kwidus tl=ta kre ś na jest następującą za eżm śc ią ta = * Si, ac () parametrach: standardwy błąd estymacji kwadrat współczyn.nika kreacji wierakiej pprawineg na stpnie swbdy test F d a indeu test F uytyczny SE =, 7 C R2 (ADJ) = 0,98 F = 422, 15 Fkryt = 7,71.

6 s a)aisi9 b)aisi8mg c;)aisi8cu d)aisi7cumg,,~: (,_ '. ~ "".), f)a1si9fe Rys. 7(af). Struktura badanych siuminów, pwiększenie x 200. Fig. 7(af). Structure f researched siumins, maguificatiu x 200.

7 52 Temperatury tb i tc kreśne są funkcjami : tb = 628,97 0,51 * Si2, c parametrach: SE = 2, 72 c, R2 (ADJ) = 0,94, F = 81,77, Fkryt = 7,7 1 tc = 569,27+ 0,0357* Si2, c (3) parametrach: SE = 0,20 c, R2 (ADJ) = 0,93, F = 72,90, Fkryt = 7,7 1. Wy kresy zaeżnści ta=f(si), tb=f(si) i tc=f(si) przedstawin na rysunku 8. :f 'B ~ 63 0,,. : ta=f(si) ' t::t... i] j tc=f(si) Rys. 8 Wpływ Si na temperaturę ta,tb 572 i tc. 571 ~ Fig.!! The infuence s f S i n ta, tb and tc : ~.~rrr Si,% Właściwści Rm, As i HB kreśne są funkcjami : Rm = 15391,28+52,37*tA0,044*tA24,7*ZD,L,I88*ZG+0,0006*ZG', MPa (4) parametrach: SE = 4,71 MPa, R 2 (ADJ) = 0,90, F = 28,84, Fkryt = 3,33, AS = 6, 71+0,0 14*tA+ 4,378* t6ąd2 + 0, 0024*ZF+0,0051 *ZG+0,0025*ZG', % (5) parametrach: SE = 0,048 %, R2 (ADJ) = 0,95, F = 54, 14, Fkryt = 3,33, HB = 1234,38 2,03* td O, 134* ZC+ 0,036* ZJ+ 49,05* ZGL 0,375* ZG' (6) parametrach: SE = 3,07, R 2 (ADJ) = 0,98, F = 141,67, Fkryt = 3,33.

8 53 3. WNIOSKI Z przedstawinych w pracy bada1\ wynikają następujące wniski: krystaizacja eutektyk A+AFeSi, AJ+Mg2Si+Si i A+AhCu+Si 'znajduje dzwierciedeuie w pstaci efektów ciepnych na krzywej derywacyjnej, ddatki stpwe Mg i Cu bniżają temperaturę krystaizacji eutektyki pdwójnej A+Si, przy zawartści 0,67,5% Fe w siuminach, przed krystaizacją eutektyki A+Si prawdpdbnie krystaizuje eutektyka A+AFeSi tmiast pwyżej 1,5% Fe krystaizuje eutektyka ptrójna A+AIFeSi+Si, mdyfikację Sr siuminów wieskładnikwych mżna identyfikwać za pmcą parametrów krzywej derywacyjnej stpu ZC, ZF i zmianą rekaescencji temperatury eutektycznej t.t, istnieje statystyczna zaeżnść między wa1tścia.mi parametrów ATD a zawartścią Si raz właściwściami Rm, AS i HB stpu. LITERATURA [] Mundsu D.: A cari.ficatin f the phases cenring in auminiumrich auminiumirnsiien ays witb pa1ticuar reference t tbe ternary phase aafesi. Jurna Inst. Metas, 95, nr.7, 1967, s [2] Pietrwski S, Władysiak R. Krzepuięcie Metai i Stpów 1992, 16, [3] Pietrwski S., Władysiak R.: Krzepnięcie Metai i Stpów994, 20, [4] Stuhdreier G., Stffi:egen K. : Erfahrungen mit der tbermischen Ana1yse vn GA!Si Legierungen. GiessereiFrschungs. 68,1981, z.3 s SUMMARY THE CRYSTALLIZATION OF SYNTBETIC HYPOEUTECTIC SLLUMINS ASSESSMENT WITA ATD METBOD Tbe test resuts f tbe syntbetic siumins crystaizatiu wi ch were mad e witb the A TD metbd bave been presented here. The therma effects frm crystaizatin eutectics A+AIFeSi, A+MgzSi i AI+AzCu have been stated n the de1ivative curve. It bas been prved, tbat tbere is a statistica dependence between tbe cbaracteristic parameters f ATD cmves and quantity f Si and mechanica prpe1ties: Rm, As i HB f siumius.