Сплав на основе алюминия

( 9) 22 С 21/ ПАТЕНТНОЕ имм ТЕНИЯ ими(21 (22 (46) кий комби,М.Кофман, Моподчини(5 2 Д.МИНИЛзготовленио сгорани де к области и, калюм няемым телей вну оршней и Изобретение металлургии,сплавам товления дет сгорания, н цилиндров. ОТНОСИТСЯ в частносприме алей двиг апример, и цвет- ние- для вь из не рен- олоИзвестен сплав АК 1 М 2 М Н (АЛ 25) п ше ии компонентов,К мний а основе алюминияи следующем соотноас.0/,: ССР)АНИЕ ИЗОБР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 4857092/0202,07,9007. 02,93. Бюл. М 5Ступинский металлурги В.М,Каковин, Н.Д.Исаев, Л.Волков, Е.В,Никонов, С.ПВ,С.Шипилов и Г.В.КовалевТУ 1-809-647-84. Сплав Ак 1СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮСплав предназначен для илей двигателей внутреннег 11,0 13,01,5-3,00.8-1,30,8-1,30,3-0,60,05 - 0,2 0,20,8Остальное Н(АЛ 25) относится к его основным недоая пластичность, поз" емый данный сплав чески не может ре,Медь Магний Никель МарганецГитан драм доелезо пюмииийСплав АК 12 М 2 М литйным сплавам и статком является низктом как деформиру исп льзоваться практи Сплав на основе алюминия содержит, мас.0 ь: кремний 9,0-12,5; магний 0,8-1,3, марганец 0.3-0,6; медь 1,5-3,0; никель 0,8- 1,3; титан 0,05-0,2; бор 0,005-0,05; стронций 0,005 - 0,1; алюминий остальное, причем сумма марганца, железа и никеля должна быть не более 2,10 р. Свойства сплава следующие: оЬ = 34,0 - 36,7 кг/мм, од,2 = 28,0-33,3 кгс/мм; д = 3,6-40. Количество термоциклов до появления трещин = 4758 - 6351, время до появления трещин 136,6-182,0. 2 табл,. Недостатком сплкий уровень механскольк предел прокгс/мм, а относителНаиболее близизобретению по технстигаемому резульАК 12 Д, содержащийганец, медь, никельсодержит бор, а всядующее соотношениКремнийМагнийМарганецМедьНикельТитанБорЖелезоЦинкОловоСвинецХромАлюминий ав является также низических свойств, почности составляет 22 ьное удлинение 0,5;. ким к предлагаемому ической сущности и дотату является сплав кремний, магний, мари титан. Кроме того, он композиция имеет слее компонентов, мас.ф:11,0- 13,00,8 - 1,30,3-0,6 1,5-3,0 0,8- 1,3 0,05 - 0,20,005 по расчету)до 0,7 до 0,5 до 0,02 до 0,1до 0,2ОстальноеСущественным недостатком сплаваАК 12 Д является образование первичных интерметаллидов в заготовках, отливаемыхнепрерывным методом, особенно при содержании кремния, никеля и железа на верхнем пределе, снижающих пластичностьСплава, о результате чего снижается термоциклическая стойкость деталей, определяемая временем работы детали до появлениятрещин,10При содеркании кремния больше 12%избыточное его количество сохраняется овиде первичного кремния, который совместНО с первичными интерметаллидамиоказывает отрицательное воздействие на детали 15при механической обработке и в процессеэксплуатации,Кроме тоо, изделия,изготовленнь 1 е изсплава АК 12 Д согласно ТУ 1-801-351-84 дол- .жны иметь следующий уровень механичеСКИХ СВОЙСТВ:Предел прочности, кгс/мм 30-32гПредел текучести, кгс/мм 25-36гУдлинение, % 0,8-2Твердость НВ, кгс/мм 107 25Однако не только низкий уровень механических свойств, но и структура, ввиду наличия интерметаллидов и свободныхкрйСталловкремггия приводит к снижениоизносостойкости штампованных изделий, 30например, поршней двигателей внутренне-.го сгорания.Целью предполагаемого изобретенияявляется повышение механических свойстви термоциклической стойкости, 35Поставленная цель достигается тем, чтосплав на основе аломиния, содеркащийкремний, магний, марганец, никель; титан ибор, дополнительно содержит стронций приследующем соотношении компонентов, 40мас,%:Кремний 9,0-12,5Магний 0,8 - 1,3Марганец О,З-ОЯМедь 1,5-3,0 .45Никель 0 8-1,3Титан 0,05 - 0,2Бор 0,005-0,05Стронций 0,005-0,1Примеси не более 50Железо 0,7Цинк 0,5Хром 0,2Олово 0,02Свинец 0,1 55Алюминий ОстальноеВ литейных сплавах с содержаниемкремния больше 12% избыточное количество сохраняется ооиде первичного кремнияи часто с далеко неравномерным рэсположением с силуминовой матрице. Для повышения износостойкости деталей, работа:ощих в условиях повышенных температур, необходимо добиваться более высокой дисперсности и равномерного распределения кремния в более пластичной матрице. Измельчение кристаллов кремния повышает прочность сплавов, пластичность и теплопроводность.Верхний предел содеркания кремния 12,5% обуславливается тем, что в сплаве при большем его содержании весь избыточный кремний сохраняется в виде первичного кремния с неравномерным расположением в силуминовой матрице и представляет собой хрупкие, твердые, большого размера оключения первичного кремния, которые выкрэшиваются при механической обработке изделий и снижа- ЮТ ИХ ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ.При. содержании кремния меньше 9% резко уменьшается количество электрической фазы, что приводит к снижению прочностных свойств и твердости, в результате чего ухудшается обрабатыоаемость резанием и износостойкость изделий,Верхний предел содержания бора, ограниченный 0,05% позволяет достичь высокой степени модифицирооания структурных составляющих при литье слитков. Содержание бора о сплаве более 0,05% существенного эффекта не дает вследствие появления избыточных частиц боридов больших размеров,Содержание бора меньше 0,005% не обеспечивает необходимую степень модифицирования структуры, так как образуется малое количестоо зародышей для кристаллизации,Экспериментально установлено, что в присутствии небольших добавок стронция выделягощиеся интерметаллидные фазы измельчаются и приобретают сфероидальную форму, при этом более равномерно распределяются о пластичной матрице,Введение стронция в количестве 0,005 - 0,1% способствует эффективному измельчению и модификации интерметаллидных фаз и нерастворимых соединений типа А - ГеЯ 1, А 1- Ге-Мп и А 1- Ге- Мп-Я. Содеркание стронция меньше 0,005% не обеспечивает получение достаточно дисперсионных интерметаллидных фаз, что снижает пластичность, которая является критерием терглоциклической стойкости, определяемой оременем до появления трещин на изделиях при эксплуатации.Содеркание стронция более 0;1% резко снижает эффективность его влияния на измельчение интерметаллидных фаз, что не1792997 ша сос там тем лиг вал чив отл рер лит 0,3-0,61,5 - 3,00,8-1,30,05-0,20,005 - 0,050,005-0,1Остальное,нца, железа и никеляе 2,1%,МарганецМедьНикельТитанБорСтронцийАлюминийчем сумма маргжна быть не боле Формула и плав на осно кремний,магн титан и бор, о с целью пов ств и термоцик лнительно соде зобретен е алюминия, ий, марганец тл ича ю щи шения меха лической сто ржит стронци содержа- медь, нийся тем, нических кости, ан й при слев, мас.%: 2,5 ,3 кел что сво может способствовать достижению цели изобретения.Кроме того, введением стронция обьясняеся и возможность снижения нижнего предела кремния в сравнении с прототипом до 9% эа счет облагораживанияструктуры,При этом механические свойства предлаг емого сплава выше, чем у прототипа,Регламентация содержания суммы компонентов Мп, Ре и % объясняется.тем, что уве ичение суммы этих компонентов больше 2,1% приводит к образованию первичны грубых интерметаллидных фаз, что пр водит к снижению механических сво ств и особенно пластичности сплава.П р и м е р. Сплавы с различным содержа ием компонентов готовили в электрическо тигельной печи емкостью 100 кг. В кач стве шихты использовали силумин чушков й марки СИЛ 1, медт катодную марки МО никель катодный марки Н 1, кремний кри таллический, магний чушковый марки МГ О,лигатуры алюминий-марганец,алюми ий - титан, отходы сплава АК 12 Д, Стр нций вводили с лигатурой АВ-, содержа ей 5% стронция,Температура расплава в печи не превыи 765 ОС. После доведения химического ава до расчетного по всем компоненкроме стронция, расплав нагревался доературы 750-760 С, просиживалась тура А- по расчету, расплав рафинироя криалитосодержащим флюсом, вытался в течение 30 мин и производилась вка слитка диаметром 165 мм полунепвным методом по режиму: скорость я - 90 мм/мин, температура -725-735 С влениегл воды - 0,4-0,5 атм,ую ем соотношении компонент1(ремний 9,0 - Магний 0,8 Всего было приготовлено. семь сплавов,химический состав которых приведен в табл. 1. Для сравнения отливали известный сплав АК 12 Д среднего химического состава.5 Далее из слитков были отпрессованы прутки Г 85 мм. Температура контейнера 420-440 С, скорость прессования 1,4 м/мин, а затем разрезали их на заготовки длиной 70 мм, из которых были изготовлены 10 штамповки шифра ДРЦ(заготовки дляпоршня черт, йг 21011-1004015 СМ К) на гидропрессе усилием 1500 тс и термообработаны по режиму: закалка, температура 495 С, выдержка 60 мин, охлаждение в воде, старе ние, температура 190+о выдержке 6 ч, охлаждение на воздухе.Далее испытывали механические свойства образцов поршневых заготовок пред-лагаемого, опытных и изйестных сплавов.20 Образцы вырезали иэ зоны юбки поршня.После механической обработки проводили сравнительные испытания готовых поршней на специально созданном термоциклическом стенде при нагреве и интен 25 сивном охлаждении. Испытания проводилидо появления первой трещины.Результаты проведенных испытанийпредставлены в табл, 2.Технико-экономические преимущества 30 предлагаемого. сплава в сравнении с прототипом обусловлены тем, что поршни изготовленные из предлагаемого сплава обладают большей прочностью и пластичностью, повышающей термоциклическую 35 стойкость в 2,5 - 3 раза, а мелкодисперснаяоднородная структура повышает долговечность иэделий, работающих в условиях высоких температур и энакопеременных нагрузок.1792997 8 Твблицв 1 Твблицв 2 оставитель В.Коковиехред М.Моргентал Корректор, С.Лиси едакто лаков 483 Тираж ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, )К, Раушская наб., 4/5 а оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина