-27- Solidilicauon o f Metais and Alloys. No.28. 1996 Kr:epmęcie Metali i Stopó" Nr 28. l 996 PAN - Odd: ial Katowice: PL. ISSN 0208-9386 WYSOKOWYTRZYMAŁ Y SILUMIN CYNKOWO-MIEDZIOWY DUDYK Maksymilian Katedra Technologii Bezwiórowych Filii Politechniki Łódzkiej w Bielsku-Białej ul. Willowa 2 43-309 BIELSKO-BIAŁA, POLSKA STRESZCZENIE W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące wpływu umocnienia fazy a na zmianę właściwości mechanicznych siluminu typu AISiZnCu. Na podstawie otrzymanych wyników badań stwierdzono, że stosując odpowiednie umocnienie fazy a i przeprowadzając zabiegi modyfikacji można bardzo znacznie podwyższyć właści wości mechaniczne stopu. Miarą efektu przeprowadzonych procesów są odpowiednie właściwości Rm, As. HB i KCV oraz mikrostruktury skaningowe badanych stopów. ABSTRACT The findings of an influence of the a phase consolidation on the change of mechanical properties of the si lumin type of AISiZnCu were presented in this paper. On the ground of the obtained fidings was stated, that mechanical properties of the alloy can be considerably increased by using of a suitable consolidation of the a phase as well as by realization of the modification treatments. The suitable properties: Rm, As. HB i KCV as well as the scanning microstructures of the tested alloys are a measure of effect of real ized processes. 1. WSTĘP Siluminy stanow i ą największą grupę spośród różnych gatunków odlewniczych stopów aluminium. Rosnące wymagania przemysłu zmuszają do stałego postępu w dziedzinie badań nad polepszeniem tego tworzywa, przy czym główny nacisk kładzie się na uzyskiwanie wysokich właściwości mechanicznych odlewów przy jednoczesnym zachowaniu dobrych wła ś ciwości technologicznych stopu. Spośród odlewniczych stopów aluminium najbardziej rozpowszechnione są podeutektyczne i okołoeutektyczne stopy aluminium, w których głównym składnikiem strukturalnym obok aluminium jest krzem. Szerokie ich zastosowanie związane jest jednak z koniecznością przeprowadzania procesów modyfikacji krzemu eutektycznego dla podwyższenia właści wości wytrzymałościowych i plastycznych stopu.
-28 - Dodatek miedzi i cynku w stopach aluminium z krzemem powoduje, że wzrasta ich wytrzymałość przy zachowaniu bradzo dobrych właściwości odlewniczych. Mała popularność tych stopów oraz brak wyczerpujących informacji w dostępnej literaturze [1, 2] spowodowała, że podjęto pracę mającą na celu dokładniejsze ich poznanie oraz dobranie składu chemicznego pozwalającego na osiągnięcie wysokich właściwości mechanicznych i technologicznych. W pracy przedstawiono wpływ umocnienia fazy a. dodatkiem miedzi i cynku na zmiany właściwości mechanicznych stopu typu AISiZnCu niemodyfikowanego i modyfikowanego, odlewanego do kokili i formy piaskowej. 2. BADANIA Badania wykonano na siluminie podeutektycznym zawierającym około 6% krzemu i dodatku 4% miedzi, który to sporządzono w piecu elektrycznym oporowym o pojemności tygla około 50 kg stopu. Rafinację stopu przeprowadzono za pomocą Rafalu 1 (zawiera sześciochloro etan) uzyskując w ten sposób możliwie jednorodny stop wyjściowy. Starano się w ten sposó usunąć zanieczyszczenia gazowe i stałe oraz zneutralizować modyfikujące działanie strontu zawartego w gąskach hutniczych. Po odpowiednim czasie przetrzymania ciekłego stopu w piecu od momentu jego rafinacji, przystąpiono do umacniania fazy a. ustalonymi dodatkami cynku. Tak przygotowanymi stopami odlewano próbki do dalszych badań. Jako pierwsze odlano próbki wytrzymałościowe (według PN-88/H-88002) i udarnościowe według schematu przedstawionego w pracy (3] do kokili, a następnie do formy piaskowej, bez dodatku cynku. Następnie dodawano cynk do ciekłego stopu w następujących ilościach : 4%, 6%, 8% i 10% masy wsadu. Dla każdego dodatku cynku w badanym stopie odlewano formy kokilowe próbek wytrzymałościowych i udarnościowych. Dodawana do badanego stopu typu AISiZnCu różna zawartość cynku spowodowała zmiany właściwości mechanicznych Rm, A 5, HB i KCV Wartości tych zmian przedstawiono w formie zbiorczych wykresów słupkowych na rysunku 1. Są to średn i e wartości otrzymane z 4 próbek. Ciekły stop AISi6Zn1 0Cu4 zawierający maksymalny dodatek cynku, tj. 10% Zn, zmodyfikowano zaprawąstrontowąaisi14sr10 i odlano próbki wytrzymałościowe w kokili i formie piaskowej. Otrzymane wyniki właściwości mechanicznych porównano z otrzymanymi właściwościami stopu niemodyfikowanego i przedstawiono w formie wykresów słupkowych na rysunku 2. Efekt modyfikacji strontem krzemu eutektycznego siluminu AISi6Zn10Cu4 przedstawiają mikrostruktury skaningowe zamieszczone na rysunku 3.
Rm MPa N ~ o 4 6 8 Zawartość cynku w % 10 Rys. 1. Wpływ zawartości cynku na zmianę właściwości mechanicznych siluminu typu AISiZnCu Fig. 1. lnluence of zinc eontent on the changes of mechanical properties of the silumin type of AISiZnCu
Rm MPa "' o Kokila afinowane Kokila modyfikowane Piasel{ rafinowane l'iasek modyfikowane Rys.2. Właściwości mechaniczne siluminu AISi6Zn1 0Cu4 odlanego do kokili i formy piaskowej Fig. 2. Mechanical properties of the die-casted and sand casted AISi6Zn1 0Cu4 silumin
- 3 1 - Rys. 3. Mikrostruktury stopu AISi6Zn10Cu4: a) stop niemodyfikowany, b) stop modyfikowany. Powiększenie 500x Fig. 3. Microstructures of the AISi6Zn10Cu4 alloy: a) unmodified alloy, b) modified alloy. Magnification 500x
- 32-3. PODSUMOWANIE Wyniki badań efektu umocnienia fazy a różnymi dodatkami cynku (rys. 1) wykazały bardzo znaczny wzrost właściwości wytrzymałościowych badanych stopów. Dodatek 8% cynku do badanego stopu spowodował nie tylko wzrost wytrzymałości Rm i twardości HB ale również poprawił jego udarność KCV i wydłużenie A 5. Efekt modyfikacji strontem krzemu eutektycznego w stopie AISi6Zn10Cu4 odlanego do formy piaskowej (rys. 2) w nieznacznym stopniu poprawił mechaniczne. właściwości Podobnie stwierdzono nieznaczny wpływ modyfikacji strontem na zmiany właściwości mechanicznych dla tego stopu odlanego do kokili (rys. 2). Stwierdzono, że dla wymienionego stopu szybkość chłodzenia (kokila - forma piaskowa) ma większy wpływ na poprawę właściwości mechanicznych, niż jego modyfikacja. Na podstawie otrzymanych wyników z przeprowadzonych badań można zaproponować do wytwarzania odpowiedzialnych odlewanych części maszyn w krajowym odlewnictwie stopów aluminium, wysokwytrzymały silumin AISi6Zn8Cu4. LITERATURA 1. Wasilewski P.: Siluminy - modyfikacja i jej wpływ na strukturę i właściwości. PAN, Krystalizacja i Krzepnięcie Metali i Stopów, Z. 21, 1993 r. 2. Wasilewski P., Suchanek B.: Struktura i rozmieszczenie składników stopowych w siluminie cynkowym AC11 (AIZn1 0Si7Mg). Krzepnięcie Metali i Stopów, Z. 20, 1994 r, s. 169+177. 3. Dudyk M.: Wpływ rodzaju rafinowania na zmiany właściwości mechanicznych stopu AK84 modyfikowanego strontem i antymonem. Przegląd Odlewl""lictwa nr 2, 1991 r., s. 63+65.