58/14 Archives of Foundry, Year 2004, Volume 4, 14 Archiwum Odlewnictwa, Rok 2004, Rocznik 4, Nr 14 PAN Katowice PL ISSN 1642-5308 WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AlSi7 F. ROMANKIEWICZ 1, R. ROMANKIEWICZ 2 Uniwersytet Zielonogórski, ul. Podgórna 50, 65-246 Zielona Góra STRESZCZENIE Przedstawiono wyniki badań nad modyfikacją siluminu AlSi7 dodatkami AlSr10 i AlB4. Key words: silumin, modification. 1. WSTĘP Rozwinięta dendrytyczna struktura fazy oraz płytkowa morfologia eutektycznego krzemu ograniczają potencjalnie możliwe do osiągnięcia wskaźniki właściwości mechanicznych stopu AlSi7. Tę niekorzystną strukturę siluminu można zmienić poprzez zastosowanie zabiegu podwójnej modyfikacji, która polega na równoczesnym wprowadzeniu dodatków rozdrabniających dendryty stałego roztworu oraz dodatków zmieniających morfologię eutektycznego krzemu z płytkowej na włóknistą [1-4]. Autorzy postanowili sprawdzić przydatność do tego celu stopów wstępnych AlB4 i AlSr10. 2. OPIS BADAŃ 2.1. Topienie i modyfikacja stopu AlSi7 Do badań użyto stopu AlSi7 o następującym składzie chemicznym: 7,26% Si; 0,106% Fe; 0,0125% Mg; 0,036% Ti; 0,0026% Mn; 0,0068% Zn; reszta Al. Silumin topiono w komorowym piecu elektrycznym z wykorzystaniem grafitowo-szamotowych 1 prof. dr hab. inż., F.Romankiewicz@iipm.zu.zgora.pl 2 mgr inż., R.Romankiewicz@iipm.uz.zgora.pl
439 tygli. W celu uniknięcia ewentualnego przechodzenia sodu do kąpieli metalowej nie stosowano pokrycia ochronnego. Stop modyfikowano w temperaturze 1003K (730 C). Próbki odlewano po upływie 10 min, od momentu wprowadzenia modyfikatorów. Badania obejmowały następujące wytopy: bez zabiegu modyfikacji, z modyfikacją dodatkami 0,08% AlSr10 (80ppm Sr) i 0,2% AlB4 (80ppm B), z modyfikacją dodatkami 0,15% AlSr10 (150ppm Sr) i 0,2% AlB4 (80ppm B). 2.2. Badania struktury stopu AlSi7 Wpływ modyfikacji na zmianę struktury siluminu AlSi7 ilustruje rys. 1. Jak widać na rys. 1a, stop w stanie niemodyfikowanym wykazuje rozwinięte dendryty fazy oraz płytkową budowę eutektycznego krzemu. Modyfikacja stopu AlSi7 dodatkami 0,08% AlSr10 i 0,2% AlB4 (rys. 1b) spowodowała rozdrobnienie dendrytów fazy oraz zmianę morfologii eutektycznego krzemu z płytkowej na włóknistą (uszlachetnioną). Modyfikacja siluminu AlSi7 dodatkami 0,15% AlSr10 i 0,2% AlB4 (rys. 1c) spowodowała lepsze rozdrobnienie dendrytów fazy oraz uszlachetnienie eutektyki (Al)+ (Si). Przeprowadzono również metalograficzne badania przełomów próbek siluminu AlSi7 z próby udarności. Przy użyciu mikroskopu optycznego Neophot 2 analizowano mikrostrukturę stopu AlSi7 w strefie profilu przełomu (rys. 2), natomiast przy użyciu mikroskopu skaningowego JSM 5600-LV firmy Jeol analizowano morfologię powierzchni przełomu badanych próbek (rys. 3). Badania te wykazały, że próbki stopu AlSi7 w stanie niemodyfikowanym (rys. 2a i 3a) cechują się przełomami o dominującym udziale przełomu kruchego, przebiegającego przez płytki eutektycznego krzemu. Modyfikacja siluminu AlSi7 dodatkami AlSr10 i AlB4 spowodowała dominujący udział przełomu plastycznego. Taka zmiana morfologii przełomu występuje po modyfikacji stopu AlSi7 dodatkami 0,08% AlSr10 i 0,2% AlB4 (rys. 2b i 3b) oraz dodatkami 0,15% AlSr10 i 0,2% AlB4 (rys. 2c i 3c). Badania wykazały, że stosunkowo niewielki dodatek strontu (80ppm) w postaci 0,08% zaprawy AlSr10 użyty równocześnie z dodatkiem boru (80ppm) w postaci 0,2% zaprawy AlB4 zapewnia zadowalający efekt modyfikacji siluminu AlSi7.
440 a) b) c) Rys. 1. Fig. 1. Mikrostruktura stopu AlSi7: a) bez modyfikacji, b) modyf. 0,08% AlSr10 i 0,2% AlB4, c) modyf. 0,15% AlSr10 i 0,2% AlB4. Microstructure of alloy AlSi7: a) no modif., b) modif. with 0,08% AlSr10 and 0,2% AlB4, c) modif. with 0,15% AlSr10 and 0,2% AlB4.
441 a) b) c) Rys. 2. Fig. 2. Mikrofraktografia strefy profilu przełomu stopu AlSi7: a) bez modyfikacji, b) modyf. 0,08% AlSr10 i 0,2% AlB4, c) modyf. 0,15% AlSr10 i 0,2% AlB4. Microphotography of fracture section of alloy AlSi7: a) no modif., b) modif. with 0,08% AlSr10 and 0,2% AlB4, c) modif. with 0,15% AlSr10 and 0,2% AlB4.
442 a) b) Rys. 3. Fig. 3. c) Powierzchnia przełomu stopu AlSi7: a) bez modyfikacji, b) modyf. 0,08% AlSr10 i 0,2% AlB4, c) modyf. 0,15% AlSr10 i 0,2% AlB4. Fracture surface of alloy AlSi7: a) no modif., b) modif. with 0,08% AlSr10 and 0,2% AlB4, c) modif. with 0,15% AlSr10 and 0,2% AlB4.
443 3. WNIOSKI Badania wykazały, że równoczesna modyfikacja siluminu AlSi7 dodatkami AlSr10 i AlB4 zapewnia korzystne rozdrobnienie dendrytów fazy α oraz zmianę morfologii eutektycznego krzemu z płytkowej na włóknistą. Taka zmiana struktury wpłynęła na rozszerzenie obszarów plastycznego pękania próbek siluminu. LITERATURA [1] Z. Poniewierski: Krystalizacja, struktura i właściwości siluminów. WNT, Warszawa (1989). [2] P. Wasilewski: Siluminy modyfikacja i jej wpływ na strukturę i właściwości. Monografia Nr 21. Krzepnięcie Metali i Stopów. Komisja Odlewnictwa PAN, Katowice (1995). [3] K Müller: Doktor Ingenieur Dissertation.TU Berlin (1995). [4] F. Romankiewicz: Fortschtitte in der Metallographie. Sonderbande der Praktischen Metallographie, Nr 29 (1998). EFFECT OF MODIFICATION ON STRUCTURE AND MOPHOLOGY OF AlSi7 SILUMIN FRACTURES SUMMARY The results of the modification of alloy AlSi7 by the additives of AlSr10 and AlB4 have been presented. Recenzował Prof. Józef Gawroński