Способ рафинирования алюминиевых сплавов от железа

(5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКРЫТИЯМ ИСАНИЕ И ЕНИЯ ВТОРСКОМ ЛЬ ТВ И(56) Авторское свидетельство СССРМ 1161575, кл. С 22 С 1/06, 1983.(54) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ОТ ЖЕЛЕЗА Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к способам рафинирования алюминиевых сплавов от железа, и может быть использовано в металлургии вторичных алюминиевых сплавов при производстве отливок,Железо среди примесей в алюминиевых сплавах оказывает вредное влияние в связи с его способностью к образованию хрупкой фазы ф (АГе 51), имеющей пластинчатую форму. Фаза Р образуется в сплаве при содержании железа свыше 0,8 оу и приводит к снижению жидкотекучести расплава; прочности и пластичности литого металла. Особенно резкое снижение свойств имеет место, если длина пластин выделений превышает 100 мкм.Известны способы нейтрализации действия железа введением микродобавок, изменяющих морфологию фазы Р, В качестве наиболее эффективных добавок могут быть использованы марганец, хром, молибден, бериллий, никель, кобальт, ванадий,теллур, сера, церий,7) Изобретение относитс к способам рафинирования алюминиевых сплавов от же леза. Сущность: предлагаемый способ обеспечивает рафинирование от железа в форме Р-фазы за счет введения в расплав металлического железа до концентрации 3- 4 ор, выдерживания расплава до полного растворения железа, рафинирования солевым флюсом и гравитационного разделения в температурном диапазоне между температурой начала образования фазы Р и солидусом, 1 табл. Однако модифицирующая обработкатребует применения дефицитных дорогостоящих материалов и сопровождается повышением содержания в расплавеинтерметаллидов, армирующих матрицу, носнижающих жидкотекучесть,Наиболее близким к предлагаемому яв- дляется способ рафинирования алюминиевых сплавов от железа, включающийобработку расплава рафинирующим агентом (смесью оксидов алюминия, кремния и умагния), выдержку и отстаивание расплавас последующим отделением соединений железа от расплава.(;),Однако известный способ, гарантируя )рснижение общего количества железа до 0,8 -1,1 об, сопровождается попаданием в расплав алюминия дисперсных включенийоксидов, Армируя матричную фазу, этивключения повышают прочностные свойства сплава, однако снижают жидкотекучестьрасплава и пластичность металла отливок.Цель изобретения - повышение жидкотекучести расплава и пластичности сплавапутем рафинирования от железа в формекрупных включений фазы ф (АРеЗ),Поставленная цель достигается тем, чтов расплав рафинируемого сплава вводятметаллическое железо до содержания его врасплаве 3-4% по массе и выдерживают дополного растворения железа, для укрупнения (огрубления) выделений желеэосодержащей фазы используют обработкурасплава хлоридно-фторидным флюсом, аотстаивание расплава, сопровождающеесяосаждением железосодержащей фазы, проводят в интервале температуры образования железосодержащей фазы и солидуса.Были проведены исследования силуминов с различным содержанием железа. Установлено, что при увеличении содержанияжелеза в сплаве происходит не только повышение количества игл фазыф но и многократное увеличение длины выделений,Волокнистая форма выделений после обработки расплава флюсом изменяется на грубую пластинчатую, при этом мелкие иглыпрактически полностью исчезают.Предлагаемый способ отличается от известного введением железа до содержанияего в расплаве 3 - 4% по массе,К отличиям от известного способа можно отнести использование хлоридно-фторидного флюса для укрупнения выделенийжелезосодержащей фазы, а также отстаивание расплава, сопровождающееся осаждением железосодержащей фазы в интервалетемператур образования железосодержащей фазы и солидуса. Рафинирование силуминов по известному способу сопровождается засорением расплава дисперснымивключениями оксидов, Согласно предлагаемому способу расплав остается свободнымот посторонних включений,Были проведены опытные плавки, Плавку сплава АЛ 2 вели в графитовом тигле впечи сопротивления САТ 0,15, Железо вводили в виде стальной высечки. Для обработки расплава использовали универсальныйфлюс М 3. Отстаивание (при 585 С по прибору) проводили в течение 3 - 12 ч. Расплавдля заливки образцов отбирали из верхнейполовины тигля. Заливку расплава вели вкокиль для образцов на механические испытания и на верхнюю плоскость печи дляструктуры исследований, Жидкотекучесть оценивали по размеру незаполненной лунки при заливке кокиля с соприкасающимися полусферами (технологическая проба типа пробы Энглера), При повышении жидкоте кучести размер лунки уменьшается.Из данных таблицы следует, что известные способы обеспечивают ликвидацию включений фазы 3, но общее содержание железа в сплаве остается постоянным. Спо соб-прототип обеспечивает снижение исходного содержания железа, однако вследствие засорения расплава интерметаллидами снижаются жидкотекучесть и пластичность. Предлагаемый способ обес печивает как снижение содержания железа,так и сохранение чистоты расплава от других интерметаллидов, следствием чего является высокий уровень жидкотекучести расплава и пластичности металла отливок.20 При отсутствии рафинирования флюсомоседание включений фазы 8 происходит замедленно и характеризуется недостаточностью, аналогично наблюдается и при низком содержании железа, При высоком содержа нии железа повышается доля загрязненногорасплава. С сокращением времени отстаивания снижается эффективность разделения загрязненного и чистого слоев, Верхний предел указанного температурного диапа эона соответствует началу образования фазы /3 в расплаве, нижний предел задан наличием жидкой фазы.Предлагаемый способ позволяет вместо 35 свежего металла частично вовлечь в литейное производство сплав с высоким содержанием железа. Формула изобретения 40 Способ рафинирования алюминиевыхсплавов от железа, включающий обработку расплава флюсовым агентом, выдержку, отстаивание и отделение железосодержащей фазы от расплава, о т л и ч а ю щ и й с я тем, 45 что, с целью повышения жидкотекучестирасплава и пластичности сплава, в расплав вводят металлическое железо до содержания 3 - 4 по массе, в качестве флюсового агента используют хлоридно-фторидный 50 флюс, а отстаивание расплава проводят винтервале температур образования железо- содержащей фазы и солидуса.1726546 Состояние металла Темпера" тура разливки,С Содержаниежелеза, масА Жидкотекучестьсмз Излом Структура,х 100 Выход годно- го до разделе"ния послеразделения щщавв щщ вввЗаливкас 720 аввеаа 1,00,5 4,5 Блестя- Волокнисщий круп- тые вклюнозернисачениятый )О -Фазы то же но без рафинирования 1,8 3,5 То же Грубые 110иглыВ -фазы3,5 -"- То же 110 То же, но без от- Заливка 3,5стаивания с 720 0,0 5О 0,0 5,0 3,5 45 50 Составитель О,ГолыжниковаТехред М.Моргентал Корректор М Кучерявая Редактор А.Огар Заказ 1251 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Исходный АК 12 с добавкой железа до 253 и после обработки оксидами алю" миния и магния Исходный АК 12 с содержанием железа 153 после введе" ния железа, рафини рования и отстаивания внутри темпера" турного диапазона образования Я"фазы То жено с выдерж" 600 кой при температу" ре вне температурного диапазона об" разования В -фазы 0,85 0,80 0,87 0,82 а ещщщее Механические свойстващОтноситель ное уд- линениеЖ Временное со" против" ление, МПа Матовый Отрицацательныемелкие иглыр-фазы Отдельные 165 участки 170 Я -фазы 170 на фоне 170 эвтектики