Analiza struktur siluminów AKll i AK9 modifikowanych

174 Slidificatin f Metais and Allys Krupniecie Metali i Stp6w, 16 PL ISS 0208-9386 Analiza struktur siluminów AKll i AK9 mdifikwanych różnymi mdyfikatrami Przemysław Wasilewski Zakład Technlgii Bezwiórwych w Katedrze Technlgii Maszyn Autmatyzacji, Filia Flitechniki Łódzkiej w Bielsku-Białej STRESZCZEIE Autr przedstawił w artykule wpływ mdyfikacji strntem, a ntymnem, sdem i slami sdu na struktury stpów AKll i AK9. Uwzgldnin różne ddatki mdyfikatrów raz różne czasy przetrzymania stpów p mdyfikacji dlewanych d kkil. WSTĘP Kniecznść mdyfikacji siluminów wynika z ich skłnnści d twrzenia grubziarnistych wydzieleń krzemu eutektyczneg. Z uwagi na różne mechanizmy mdyfikacji krzemu przez strnt i sód z jednej strny, zaś z drugiej antymn, różna jest mrflgia kryształów krzemu eutektyczneg p zastswaniu tych mdyfikatrów. Pnadt trwałść zmian zależy d czasu przetrzymania stpów p mdyfikacji. Sód i jeg sle działają krótktrwale, natmiast strnt i antymn są zaliczane d mdyfikatrów znacznie przedłużnym działaniu - trwałych. W związku z tym pstanwin przeprwadzić badania wpływu na struktur różnych ddatków strntu, antymnu, sdu i sli sdu z uwzgldnieniem różnych czasów przetrzymania p mdyfikacji, dlewanych d kkil siluminów AKll i AK9. SPOSÓB PROWADZEIA BADAŃ Stpy techniczne z ZML w Ktach przeznaczne d badań tpin w piecu elektrycznym prwym pjemnści 30 kg stpu w temperaturze 120 c. Zabiegi rafinacji przeprwadzn Rafglinem 2 w ilści 0,3% masy wsadu. P zakńczeniu rafinacji metal dstawian przez kł 30 min jedncześnie pdgrzewając g d temperatury 750 + 760 C. P zebraniu zgaru przeprwadzan zabiegi mdyfikacji. Uwzgldniaja,c stwierdzenia różnych autrów jak i wyniki dtychczaswych badań własnych (l 8] dtyczących ilści

175 ddawanych mdyfikatrów dla mdyfikacji siluminów, ustaln nastpujące ilści dpwiednich mdyfikatrów w stsunku d masy stpu: Sr 0,016%, 0,024%, 0,032% Sb 0,2%, 0,4%, % a 0,015%, 0,03%, 0,06% sle a - %, 1,2%, 1,8% Przyjte ddatki mdyfikatrów pzwalają trzymać różny stpień mdyfikacji badanych stpów AKll i AK9, tj. strukturę częściw zmdyfikwaną lub zmdyfikwaną. D mdyfikacji użyt : - zaprawy strntwej AlSiSr9, - metaliczneg antymnu, - metaliczneg sdu, -sli sdu sk ła dzie 12% af, 42% acl, 46% KCl (7]. Dla każdeg rdzaju mdyfikatra wprwadzn wytp bez mdyfikacji, dla dniesienia d nieg struktury stpów mdyfikwanych. Określenie trwałści mdyfikacji siągnięt przez przetrzymywanie : vpów p mdyfikacji przez kresy: 15 min, 60 min i 120 min. W ten spsób uzyskan częściwy lub całkwity zanik efektu mdyfikacji dla stpów mdyfikwanych sdem, slami sdu raz częściwy dla stpów mdyfikwanych strntem i antymnem. Badania składu chemiczneg przeprwadzn spektrmetrycznie wyknując p 18 analiz dla każdeg ze stpów. Stwierdzn zgdnść składów chemicznych ze składami chemicznymi stpów AKll i AK9 w Plskiej rmie. Obserwację mikrstruktur raz ich zdjęcia wyknan na mikrskpie metalgraficznym epht f-my Karl Zeiss-Jena przy pwiększeniu 400x. Próbki dlewane d kkil trawin dczynnikiem Kellera-Wilcxa. WYIKI BADAŃ Ftgrafie mikrstxktur przedstawin na rysunkach 1 + 6. Dla każdeg z badanych spów wyknan p 56 zdjć. a rysunku 1 pkazan mikrstruktury stpu AKll bez mdyfikacji i mdyfikwaneg różn:,'llli ddatkami Sr i Sb p różnych czasach przetrzymania. Rys. 2 przedstawia pdbne zestawienie ftgrafii mikrstruktur stpu AKll niemdyfikwaneg i mdyfikwaneg a i slami a. a rys.3 zestawin rdzaje mikrstruktur stpu AK l l bez mdyfikacji i mdyfikwaneg różnymi ddatkami Sr, Sb, a i slami a, p przetrzymaniu 15 min p mdyfikacji.

176 Analgiczne zestawienie zdjęć mikrstruktur przedstawin na rys.4 + 6 dla stpu AK9. a przedstawinych zdjęciach mikrstruktur mżna zabserwwać wyraną raznicę w strukturach stpów AK9 i AK11 przed mdyfikacją i p mdyfikacji różnymi ddatkami mdyfikatrów. a rys.1a widać, że ddatek 0,016% Sr jest niewystarczający dla zmdyfikwania krzemu eutektyczneg. Ddatek 0,024% Sr pwduje częściwe zmdyfikwanie struktury, a pełne jej uszlachetnienie trzymuje się p ddaniu 0,032% Sr. Widać również zanikanie efektu mdyfikacji p dłuższych czasach przetrzymania, s zczególnie dla ddatku 0,016% Sr. a rys.1b mż na zabserwwać z upełnie inną mrflgię krzemu eutektyczneg p mdyfikacji antymnem stpu AK11. Struktura krzemu eutektyczneg jest wyranie pasemkwa dmienna n1z p mdyfikacji Sr. Widać również wyranie, że mniejsze dległści międzyfazwe dla pasemek krzemu trzymuje się p dłuższych czasach przetrzymania, c dwdzi kniecznści dpwiedni długieg czasu i nkubacji dla mdyfikacji Sb. Pasemkwą strukturę krzemu eutektyczneg t.r zymuje się już dla ddatku, 2% Sb, ale dla uzyskania mniejszych dległści międzyfazwych ddatek Sb winien być wię k s z, przynajmniej 0,4% Sb. a rys. 2a w idać wyranie że najlepszy efekt mdyfikacji trzymuje się p czasie przetrzymania 15 min i ddatku 0,03 % a. P dł uż szych czasach przetrzymania 120 min efekt mdyfikacji zanika całkwicie. a zestawieniu struktur stpu AK11 dla ws?"skich mdyfikatrów p czasie przetrzymania 15 min (r y s.3) wid a ć wyraźnie, że zmdyfikwaną strukturę trzymuje się dla ddatków 0,024% Sr, 0,4% Sb, 0, 03% a, 1,2% sli a. Więks z e ddatki mdyfikatrów nie zmieniają już w spsób isttny krzemu eutektyczneg, chć dyspersja krzemu jest największa dla ddatku 0,032% Sr, % Sb i 1,8% sli a. a rys. 3 bserwuje się też pstępujące zmiany w dyspersji krzemu eutektyczneg w miarę zwiększania ddatków mdyfikujących. Widać też wyranie różnicę w budwie krzemu eutektyczneg p mdyfikacj i Sr, a i sli a raz p mdyfikacji Sb. Rys.4a przedstawia struktury stpu AK9 bez mdyfikacji i p mdyfikacji różnymi ddatkami strntu p różnych czasach przetrzymania p mdyfikacji. Dbrze zmdyfikwany krzem eutektyczny jest widc zny już dla ddatków 0,024% Sr. Tylk dla czasu przetrzymani;:, 15 min ptrzebny jest większy ddatek 0,032% Sr, wtedy czas inkubacji jest krótki i dlateg ptrzeba większeg ddatku Sr. a rys. 4b struktury stpu AK9 zmdyfikwaneg antymnem wykazują już znaczną dyspersję krzemu eutektyczneg dla ddatków 0,2% Sb, a dbrze zmdyfikwany krzem jest dla 0,4% Sb. Dbrze widać również krzystny wpływ

177 dłuższeg czasu przetrzymania na zmniejszenie dległści midzyfazwych krzemu. a rys. 5a struktury stpu AK9 mdyfikwaneg sdem wykazują dbrze zmdyfikwany stp ddatkiem 0,06% a p 15 min przetrzymania raz ddatkami 0,03% a i 0,06% a p 30 min. P 120 min przetrzymania mdyfikacja zanika dla ddatków 0,015% a i 0,03% a, pewną dyspersj krzemu wykazuje struktura zmdyfikwana ddatkiem 0,06% a p 120 min. Rys.5b przedstawia struktury stpu AK9 mdyfikwaneg różnymi ddatkami sli sdu p różnych czasach przetrzymania p mdyfikacji. Dbrze zmdyfikwaną strukturą trzyman już p ddatku 1,2% sli a i p 15 i 60 min przetrzymania stpu. P czasie 120 min mdyfikacja całkwicie zanika. a rys.6 zestawin ftgrafie mikrstruktur stpu AK9 mdyfikwaneg różnymi ddatkami sr, Sb, a i sli a p czasie przetrzymania 15 min. Widać wy1aźnie pstpujący prces mdyfikacji krzemu eutektyczneg w miar zwikszania ddatków mdyfikatrów. Mżna zabserwwać równie'ż różnice w budwie krzemu eutektyczneg stpów mdyfikwanych Sr, a i slami a w stsunku d pasemkwej struktury stpów mdyfikwanych Sb. Prównując struktury siluminów AK11 (rys.3) i AK9 (rys.6) widać wikszy udział fazy a (Al) dla stpu AK9 niż w stpie AK11. Wynika t z wikszej zawartści Al w siluminie AK9 niż w AK11 (wicej krzemu). WIOSKI W badaniach s i ągnit różny stpień mdyfikacji dla różnych ddatków, różnych mdyfikatrów i p różnych czasach przetrzymania stpów AK11 i AK9 p mdyfikacji. Wykazały t przedstawine ftgrafie mikrstruktur w liczbie 112 p 56 dla każdeg badaneg stpu. Otrzyman 3 rdzaje struktur : - ziarnistą dla stpów niemdyfikwanych; uszlachetniną dla stpów mdyfikwanych strntem, sdem i slami sdu; - paserkwą dla stpów mdyfikwanych antymnem. Wykazan kniecznść stswania wikszych ddatków mdyfikatrów dla stpu AK11 (wicej krzemu) niż dla stpu AK9 (mniej krzemu). Wykazan trwałść mdyfikacji strntem i antymnem raz krótktrwałść dla sdu i sli sdu. Stwierdzn kniecznść dłuższeg czasu inkubacji mdyfikatrów Sr i Sb dla siągnicia zmdyfikwania stpu, zwłaszcza dla wikszych ddatków mdyfikatrów.

178 Dla pełneg rzeznania efektów utylitarnych mdyfikacji (wzrst właściwści mechanicznych), knieczne są badania właściwści mechanicznych lub przewdnści elektrycznej. Badania takie przeprwadzn przez autra w pracy [8]. LITERATURA 1. Akler K., Hielscher U.: Erfarungen mit der Dauerveredelung vn Aluminium - Silizium - Gusslegierungen. Aluminium 5/1972. 2. Aluminium - Aliages de Funderie. Sciete de Vente de!'aluminium Pechiney. Paris 1980. 3. Sraszczyński J.: Teria prcesów dlewniczych. PW Warszawa 1989. 4. Byrski z., Dudyk M., Wasilewski P.: Właściwści mechaniczne i przewdnść elektryczna jak miara zmdyfikwania stpu AK7 dlewaneg d frm piaskwych. Krzepnicie metali i stpów, t.viii.s.l43-151. Osslineum 1984. 5. Dudyk M.,.Ficek B., Wasilewski P.: Oddziaływanie parametrów prcesu tpienia na stan zmdyfikwania siluminów. Krzepnicie metali i stpów, t.viii.s.l33-142. Osslineum 1984. 6. Dudyk M., Ficek B., Suchanek B., Wasilewski P.: Mglichkei ten zu einer dauerhaften Verdelung mit Strntium und Antimn der Gusslegierungen A1Si6Cu2Mg. 55 Internatinal Giessereikngress Mskva 1988 ref.23. 7. Pniewierski Z.: Krystalizacja, struktura i właściwści siluminów. Warszawa, WT 1989. 8. Wasilewski P.: Analiza ' wpływu różnych mdyfikatrów na struktur, właściwści mechaniczne i przewdnść elektryczną siluminów kłeutektycznych i pdeutektycznych dlewanych d kkil. Rzprawa habilitacyjna. Zeszyty aukwe Filii Plitechniki Łódzkiej w Bielsku-Białej. Bielsk-Biała 1991.

179 al?g Sr 111.-1 0,016 :--, e O, 024 r, 11\. p, lll 0,032 b/ % Sb 0,2 0,4 111.-l 0,01G >...; F.I 0,024 t'l\0 p, 0,032 0, 2 0,4.-i "' @..... r.,.-i J Fi > O \0 J..ł f l, CI) <tl 0,2 O, 4 O,U nl @ - >, f:!!-,j:!.-t r; Q) (\J J..t p, CI) <tl r.) 0,00 Rys.l. Mikrstruktury stpu AKll bez mdyfikacji i mdyfikwaneg różnymi ddatkami Sr i Sb, p różnych czasach przetrzymania. a) mdyfikacja Sr, b) mdyfikacja Sb. Pwikszenie 400x [8).

180 a/ C1l rl, 015 >. A >. rl O, 030 _fj R GJO \0 p, 0,060 u nl rl ::...!.f'!.-< _f-;f1 Ql \0 H (/l nj u 0,060 u 1, 2 1, CI] l.: n l : >, 1:1 :... rl..., H G Q) (\J H p, (/l tu 0,00 -fj..-' ', ', 00.../.. -. Rys.2. Mikrstruktury stpu AKll bez mdyfikacji i mdyfikwaneg różnymi ddatkami a i sli a, p różnych czasach przetrzymania. a) mdyfikacja a, b) mdyfikacja slami a. Pwikszenie 400x [8].

181 0. 00"4!'>r r;;.,... 016'YSr O,OZ'I%r 0, 032.%r 0,2'YSb 0,4%5b %b 400 X,015% O,O!IO%a.060% 0.8% cli a 1,2%1)1 a 1.s% l a Rys.J. Rdzaje trzymanych mikrstruktur stpu AKll bez mdyfikacji mdyfikwaneg różnymi ddatkami Sr, Sb, a, sli a p przetrzymdniu 15 min. p mdyfikacji. Pwikszenie 400x (8).

182 a/?g Sr n1... 0,016 :., -t e 0,024 11'\..- 1-1 P. Ul 0,032 (.) b/?g Sb 0,2 0,4 Ul (.) "' 0,2 0,4 ni rl... @ s., s:: rl J. fi..) Q) \0 J. r.>. 0,032 (.) Ul ni (.) 0,?. O,tl,a Ul l \l (.) Rys.4. - E.J.a.... l. 0,00,... "'. Mikrstruktury stpu AK9 bez mdyfikacji i mdyfikwaneg różnymi ddatkami Sr i Sb, p różnych czasach przetrzymania. a) mdfikacja sr, b) mdyfikacja Sb. Pwikszenie 400x [8].

183 a/ b/ % sli 111 a O,B 1 '2 1,n -i >, f1 :>,r:.-1. n +' Q) lr\ - 1-1 p... 11) "' -i r. "' 0,015 :>, -i 0,030 J: A Ol O \0 p. 0,060 -i "' @ >, ' -i. t: l-> Q) \0 l:l., 11) ltl. ni rl 0,015 :>, :>.l'! rł 030 n ' 0,060 a>o l-ł. p. 1 ' 2 1,H <tl rl -., >, p :...!'! t:-:!.-1 H (1 Ol 0 ' p. 11) ll 0,00 Rys.S. Mikrstruktury stpu AK9 bez mdyfikacji i mdyfikwaneg r6żnymi ddatkami a i sli a, p r6żnych czasach przetrzymania. a) mdyfikacja a, b) mdyfikacja slami a. Pwiększenie 400x [8].

184 O. 000/!">r 0,052'Y.Sr 0,00'/f.b 0,2%5b.'l'l Sb.B%5b 4 0 0 X 0,00'/i\Ja 0,015%a O.O&O Y.a O.OO%.s61 a 0.8% dl a.2.%.5dl a Rys.6. Rdzaje trzymanych mikrstruktur stpu AK9 bez mdyfikacji mdyfikwaneg różnymi ddatkami Sr, Sb, a, sli a p przetrzymaniu 15 min. p mdyfikacji. Pwikszenie 400x [8).