26/25 Solidifikation or l\lctals and Alloys, No 26, 1996

Transkrypt

1 26/25 Solidifikation or l\lctals and Alloys, No 26, \n.e)mięcie l\letali i Stopów, Nr 26, 1996 PAN - Oddzial Katowice J>t. ISSN OCENA MODYFIKACJI PIERWOTNEJ l WTÓRNEJ ZA POMOCĄ JEDNOCZESNEJ ANALIZY METOD1\ A TO l AED SILUMINU AISiMg (AK9) DUDYK Maksymilian, CIUĆKA Tomasz, PEZDA Jacek, WASILEWSKI Przemysław Filia Połitechniki Łódzkiej w Bielsku-Białej, ul. Willowa 2, Bielsko-Biała W pracy przedstawiono wyniki badań procesu krystalizacji metodą jednoczesnej rejestracji ATO i AED siluminu podeutektycznego A1Si9Mg (AK9). Na podstawie otrzymanych wykresów krzepnięcia stopu rafinowanego, modyfikowanego (modyfikacja pierwotna i wtórna) tytanem i strontem. Określono powstałe fazy i charakterystyczne punkty procesu krystalizacji badanego stopu, oraz stopień modyfikacji mający wpływ na właściwości mechaniczne stopu. l. WPROWADZENIE W siluminie hutniczym AK9 (AISi9Mg) według PN-76/H występują oprócz podstawowych składników aluminium, krzemu, manganu i magnezu również zanieczyszczenia np. cynk, żelazo, miedź. W zwiazku z tym na krzywych krzepnięcia występują efekty cieplne i przewodnościowe bedące skutkiem powstawania odrębnych faz i eutektyk. Przedstawione w referacie badania dotyczą stopu AISi9Mg (AK9) o składzie chemicznym: Stop ten został poddany rafinacji Rafalem l w ilości 0.4%, a następnie modyfikacji zaprawą strontową 0.08% i zaprawą tytanową 0.2% masy wsadu (4,5]. Badanym stopem o temperaturze 700 oc zalewano jednoczesnie formę skorupową z próbkami do analizy ATO i AED. Schemat stanowiska pomiarowego przedstawiony jest w pracach [1,2]. Wykonane badania umożliwiły jednoczesne uzyskanie odpowiednich wykresów zł ożonych z krzywej krzepniecis T (t), jej pochodnej dt/dt [ATD] oraz krzywej przewodności elektrycznej o (t) i jej pochodnej do/dt.

2 WYNIKI BADAŃ Krzywe ATD i AED dla siluminu podeutektycznego A1Si9Mg (AK9) rafinowanego F G (r1s/u:) CCI's:J o. 2~ ~ F' 0.05 l O - 12 Rys. l Krzywe krzepnięcia T i przewodnosci elektrycznej o- oraz ich pochodne (dtidt, do-/dl) stopu AK9 rafinowanego, odlewanego do formy skorupowej. Krzywe ATD i AED dla siluminu podeutektycznego A1Si9Mg (AK9) modyfikowanego przedstawiono na rysunkach 2-4. [115".:) CC 10.0 ;>'[)() e HIO 200 Rys. 2. Krzywe krzepnięcia T i przewodności elektrycznejaoraz ich pochodne (dt/dt, do-/dl) dla stopu AK9 modyfikowanego strontem. odlewanego do formy skorupowej. l+

3 201 (f1s/,.) CC [MS/UJ to. o 2 d T l dt <500 p.l ~: ~-"'Mfl~l pa.-~ , 0.3 a. o ~.o t. o ! H o eo loo l li() 20C 2\iO 30C 3150 Csl Rys. 3. Krzywe krzepnięcia T i przewodności elektrycznej a oraz ich pochodne (dt!dt. daldt) stopu AK9 modyfikowanego tytanem, odlewanego do formy skorupowej. 0.2 O. l o. o CC/ Il -z s -lo Rys. 4. Krzywe krzepnięcia T i przewodności elektrycznej a oraz ich pochodne (dt!dt, dal dl) stopu AK9 modyfikowanego strontem i tytanem, odlewanego do formy skompowej.

4 202 [t1s/o] IC [/1S/H] rc,.l Me tiO e. o owo o.oe ' lo -12 l. O -1'1 ' _,, 3.0 o IeO 200 2W [s] Rys. 5. Porównanie stopu AK9 rafinowanego i modyfikowanego, odlewanego do formy skorupowej. Charakterystyczne punkty procesu krystalizacji zarejestrowane metodą ATD i AED przedstawione na rysunku l - stop rafinowany i rysunku 4 - stop modyfikowany. Ich wartości liczbowe odczytane na podstawie krzywych krzepnięcia T i przewodności elektrycznej s jednocześnie porównując rzeczywisty czas krzepnięcia faz, co zostało przedstawione w tabeli l -dla metody ATD i w tabeli 2- dla metody AED. Punkt A określa maksymalny efekt cieplny krystalizacji dendrytów aluminium. W obszarze ograniczonym punktami B - C ciecz wzbogaca się w krzem [3]. W punkcie D występuje przechłodzenie zaczynającej krzepnąć eutektyki AJ+Si, a w punkcie E mamy początek równowagowego krzepnięcia tej eutektyki. Punkt F określa powstawanie potrójnej eutektyki AJ+Mg2Si+Si. Krystalizacja stopu kończy się w punkcie G. Dla metody AED punkty charakterystyczne odpowiadające punktom z metody ATD zaznaczono literami z indeksem Czas wystepowania poszczególnych punktów charakterystycznych dla metody A TD nie zawsze jest jednakowy dla punktów określonych metodą AED. Różnica ta spowodowana jest sposobem pomiaru: - ATD /pomiar punktowy/, - AED l pomiar w objętości materiału /.

5 203 Tabela l Ch ara kt erystyl k a k crysta l IZaCJI pierwotnej 1 wtornej SI '] ummu AJS l '9M 1g meto d 1ą ATD Sto rafinowany Stop modyfikowan) Por. stopów punkt temperatura czas punkt temperatura c za~ L'iT L'it charakteryst. (OC) (s) charakteryst. (OC) (s) (OC) (s) A A B B c c D - - D E E F F G G Tabela 2 Ch ara k terystyl k a k crysta l IzaCJI pierwotnej 1 wtornej SI '] ummu AJS'!9 M lg meto d lą AED Sto rafinowany Stop modyfikowan) Por. stopów punkt przewodność czas punkt przewodność czas 6 przew. L'it charakteryst. (MS/m) (s) charakteryst. (MS/m) (s l (MS/m) (s) A' A' B' B' C' C' D' - - D' E' E' F' F' G' G' l 3. WNIOSKI Z przeprowadzonych badań wynikają następujące wnioski: - Charakterystyczne punkty i powstałe fazy w procesie krystalizacji siluminu AlSi9Mg (AK9) wyznaczone metodą ATD można również zaobserwować na krzywych metody AED. - Dodatek tytanu jako modyfikatora fazy a powoduje wzrost temperatury krystalizacji (pkt.a) przy jednoczesnym skróceniu czasu jej trwania, co m. in. jest spowodowane zwiększeniem ilo ś ci zarodków krystalizacji. Odzwierciedleniem tego zjawiska w metodzie AED jest wzrost przewodności (pkt. A') oraz skrócenie czasu powstawania fazy a. - Stop rafinowany charakteryzuje się brakiem przechłodzenia eutektyki Al+Si (pkt.d) i wyższą temperaturą krzepni ęc ia tejże fazy w stosunku do stopu modyfikowanego (pkt.e).

6 204 Czas krzepnięcia eutektyki stopu modyfikowanego jest wydłużony w stosunku do stopu rafinowanego. Podobny efekt można zauważyć na krzywych AED - wyższa przewodność i dłuższy czas krzepnięcia dla stopu modyfikowanego (pkt.e'). -Powstawanie eutektyki potrójnej Al+MgzSi+Si jest wyraźniej zauważalne w metodzie AED (pkt.f') niżjej efekt cieplny w metodzie ATD (pkt.f). 4. LITERA TURA [l] Dudyk M., Minkus K.: Opracowanie metody Analizy Elektryczno- Deriwacyjnej (AED) do badania krystalizacji siluminów. Krzepnięcie Metali i Stopów, Z. 19, s. III Wyd. PAN Oddz. Katowice [2] Dudyk M., Minkus K.: Analiza Elektryczno - Deriwacyjna siluminu okołoeutektycznego A!Si11 (AK11). Zjawiska Fizyko- chemiczne w Odlewnictwie. S Wyd. PAN, Komisja Budowy Maszyn, Oddz. Poznań, Zielona Góra [3] Pietrowski S., Władysiak R.: Ocena Krystalizacji Siluminów Podeutektycznych Syntetycznych Metodą ATD. Krzepnięcie Metali i Stopów. Z. 22, s Wyd. P AN Oddz. Katowice [ 4] Poniewierski Z.: Krystalizacja, struktura i właściwości siluminów. WNT, Warszawa [5] Wasilewski P.: Siluminy- modyfikacja i jej wpływ na strukturę i właściwości. Monografia. PAN, Krzepnięcie Metali i Stopów, Z. 21, 1992.