WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTUR I MORFOLOGI PRZEŁOMÓW SILUMINU AK64

Transkrypt

1 30/21 ARCHIWUM ODLEWNICTWA Rok 2006, Rocznik 6, Nr 21(1/2) ARCHIVES OF FOUNDARY Year 2006, Volume 6, Nº 21 (1/2) PAN Katowice PL ISSN WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTUR I MORFOLOGI PRZEŁOMÓW SILUMINU AK64 F. ROMANKIEWICZ 1, R. ROMANKIEWICZ 2 Uniwersytet Zielonogórski, ul. Podgórna 50, Zielona Góra STRESZCZENIE Przedstawiono wyniki bada nad modyfikacj siluminu AK64 dodatkami AlTi5B1 i AlSr10. Stwierdzono korzystny wpływ modyfikacji na zmian struktury i morfologii przełomów badanego stopu. Key words: silumin, modification, fracture 1. WPROWADZENIE Stop AK64 znajduje zastosowanie na odlewy o skomplikowanych kształtach i zrónicowanej gruboci cianek. Przewanie jest stosowany na cienkocienne odlewy pracujce przy rednich, a niekiedy wyszych obcieniach. Wan zalet tego stopu jest moliwo wytwarzania go ze złomów stopów Al-Si i Al-Cu [1]. Struktura i właciwoci mechaniczne stopu AK64 mog by ulepszane poprzez zastosowanie obróbki cieplnej lub prostego technologicznie zabiegu modyfikacji odpowiednimi mikrododatkami. Osiganie korzystnego stanu struktury stopu AK64 wymaga modyfikujcego oddziaływania obejmujcego rozdrobnienie dendrytów pierwotnej fazy α oraz zmian morfologii eutektycznego krzemu z płytkowej na włóknist [2-5]. Autorzy podjli próby modyfikacji stopu AK64 stosujc do rozdrobnienia dendrytów fazy α - zapraw AlTi5B1, natomiast do uszlachetnienia eutektyki - zapraw AlSr10. Uznano za celowe zbadanie wpływu modyfikacji siluminu AK64 na jego struktur i morfologi przełomów z próby udarnoci. 1 prof. dr hab. in., f.romankiewicz@ibem.uz.zgora.pl 2 mgr in., r.romankiewicz@ibem.uz.zgora.pl

2 2. OPIS BADA 2.1. Topienie i modyfikacja AK64 Badania przeprowadzono na technicznym stopie AK64 o składzie chemicznym wg PN-76/H Topienie i modyfikacj stopu przeprowadzano w grafitowoszamotowych tyglach w piecu komorowym. Zabiegi modyfikacji przeprowadzano przy przegrzaniu kpieli metalowej do temperatury 1003 K (730 C). Dodatki modyfikujce stanowiły zaprawy AlTi5B1 i AlSr10. Stosowano je oddzielnie oraz łcznie w ilociach po 0,2 i 0,3 %. Czas modyfikacji wynosił 10 min. Warunki modyfikacji oraz wyniki badania udarnoci zamieszczono w tabeli 1. Tabela 1. Wpływ warunków modyfikacji na udarno stopu AK64 Table 1. The influence of modification conditions on impact value of alloy AK64 Nr wytopu Warunki modyfikacji Udarno [J/cm 2 ] 1 bez modyfikacji 3,6 2 modyf. 0,2% AlTi5B1 4,3 3 modyf. 0,3% AlTi5B1 6,1 4 modyf. 0,2% AlSr10 6,4 5 modyf. 0,3% AlSr10 6,9 6 modyf. 0,2% AlTi5B1 i 0,3% AlSr10 7,0 7 modyf. 0,3% AlTi5B1 i 0,3% AlSr10 6, Wyniki bada Wpływ modyfikacji na zmian struktury siluminu AK64 ilustruje rys. 1. Wynika z niego, e stop w stanie niemodyfikowanym (rys. 1a) cechuje si płytkowymi wydzieleniami eutektycznego krzemu oraz duymi dendrytami fazy. Dodatki zaprawy AlTi5B1 w ilociach 0,2% (rys. 1b) i 0,3% (rys. 1c) spowodowały rozdrobnienie dendrytów fazy bez wyranej zmiany morfologii eutektycznego krzemu. Dodatki zaprawy AlSr10 w ilociach 0,2% (rys. 1d) i 0,3% (rys. 1e) bardzo korzystnie zmieniły morfologi eutektycznego krzemu zapewniajc jej włóknist posta. wiadczy to o dobrym efekcie uszlachetnienia eutektyki przez modyfikujcy dodatek AlSr10, zwłaszcza w iloci 0,3%. Podobne efekty zmiany struktury osignito przy równoczesnej modyfikacji stopu AK64 dodatkami 0,2% AlTi5B1 i 0,3% AlSr10 (rys. 1f) oraz dodatkami 0,3% AlTi5B1 i 0,3% AlSr10 (rys. 1g). Powierzchni przełomów próbek stopu AK64 ilustruj skaningowe mikrofotografie przedstawione na rys. 2. Wynika z nich, e próbki stopu bez 276

3 a) b) c) d) e) f) g) Rys. 1. Mikrofotografia strefy profilu przełomu 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 0,3% AlSr10, g) modyf. 0,3% AlTi5B1 i 0,3% AlSr10 Fig. 1. Microstructure in the fracture area 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 0,3% AlSr10, g) modif. with 0,3% AlTi5B1 and 0,3% AlSr10 277

4 a) b) c) d) e) f) g) Rys. 2. Powierzchnia przełomu 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 0,3% AlSr10, g) modyf. 0,3% AlTi5B1 i 0,3% AlSr10 Fig. 2. Fracture surface 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 0,3% AlSr10, g) modif. with 0,3% AlTi5B1 and 0,3% AlSr10 278

5 modyfikacji (rys. 2a) oraz po modyfikacji zapraw AlTi6B1 (rys. 2b i 2c) cechuj si przełomem łupliwym. Próbki siluminu po modyfikacji zapraw AlSr10 (rys. 2d i 2e)oraz po modyfikacji złoonej (rys. 2f i 2g) cechuj si wyranie zwikszonym udziałem powierzchni przełomu plastycznego. Zaobserwowane zmiany struktury stopu AK64 s zbiene z wynikami badania udarnoci (tabela 1). Stop w stanie niemodyfikowanym wykazał udarno wynoszc 3,6 J/cm 2. Modyfikacja siluminu dodatkami 0,2 i 0,3% AlTi5B1 (wytopy 2 i 3) spowodowała wzrost udarnoci do poziomu 4,3-6,1 J/cm 2. Modyfikacja stopu dodatkami 0,2 i 0,3% AlSr10 (wytopy 4 i 5) zapewniła dalszy wzrost udarnoci do poziomu 6,4-6,9 J/cm 2. Najwikszy wzrost udarnoci siluminu AK64 do poziomu 7 J/cm 2 osignito po modyfikacji dodatkami 0,2% AlTi5B1 i 0,3% AlSr10 (wytop 6). Zwikszenie przy modyfikacji złoonej dodatku AlTi5B1 do 0,3% (wytop 7) spowodowało zmniejszenie udarnoci siluminu do 6 J/cm 2. WNIOSKI Badania wykazały, e równoczesna modyfikacja siluminu AK64 dodatkami 0,2% AlTi5B1 i 0,3% AlSr10 zapewnia korzystne rozdrobnienie dendrytów fazy oraz zmian morfologii eutektycznego krzemu z płytkowej na włóknist. Taka zmiana struktury wpłynła na dwukrotny wzrost udarnoci stopu oraz rozszerzenie obszarów plastycznego pkania próbek siluminu. LITERATURA [1] Cz. Adamski, T. Piwowarczyk: Metalurgia i odlewnictwo metali nieelaznych, Cz. I. Stopy aluminium i magnezu. Wyd. AGH, Nr 1117, Kraków (1988). [2] Z. Poniewierski: Krystalizacja, struktura i właciwoci siluminów. WNT, Warszawa (1989). [3] K Müller: Doktor Ingenieur Dissertation. TU Berlin (1995). [4] P. Wasilewski: Siluminy modyfikacja i jej wpływ na struktur i właciwoci. Monografia Nr 21. Krzepnicie metali i stopów. Komisja Odlewnictwa PAN, Katowice (1995). [5] S. Pietrowski: Siluminy. Politechnika Łódzka, Łód (2001). 279

6 SUMMARY THE INFLUENCE OF MODIFICATION FOR STRUCTURE AND FRACTURE MORPHOLOGY OF ALLOY AK64 The results of the modification of alloy AK64 by the additives of AlTi5B1 and AlSr10 have been presented. It has proved good influence of modification for structure and fracture morphology of alloy. Recenzował: prof. Jerzy Mutwil. 280