2.12.2.3. Ливарні стопи алюмінію

Ливарні стопи повинні добре заповнювати форму в найвужчих місцях, мати малу схильність до утворення пористості й гарячих тріщин. Стандарт [44] Поділяє ливарні стопи алюмінію на п'ять груп.

Стопи першої групи, що містять 6... 13 % кремнію, називаються силумінами Вони відзначаються високою рідкоплинністю, малою лінійною усадкою (0,9...1,2 %) й низькою схильністю до утворення тріщин. Добрі ливарні власти вості зумовлені високою часткою евтектики у їх складі. Евтектична точка сис­теми А1—Si відповідає 11,8 % Si (див. рис. 2.4.7). До складу евтектики входят_ь дрібні кристали α-твердого розчину й порівняно великі та крихкі кристали прак тично чистого кремнію β у вигляді тонких гострих пластин, що відіграють роль концентраторів напружень. Груба структура евтектики разом з великими пер­винними кристалами /J_|( що ε у заевтектичних стопах, спричиняють низьку міцність й пластичність силумінів.

До складу більшості марок силумінів, крім кремнію, як основного легу-вального елемента, входять марганець (0,2...0,6 %), магній (0,2...0,55 %), а та­кож титан (0,1...0,3 %). Розчиняючись в алюмінії, легувальні елементи збільшують міцність і твердість силумінів. Водночас марганець підвищує антифрикційні властивості, а титан виконує роль модифікатора.

Найбільше можна покращити механічні властивості силумінів, здрібнюючи їх структуру. З цією метою до рідкого розчину стопу перед його розливанням додають невелику кількість натрію у сполуках NaF + NaCl. Окрім модифіку­ючої дії натрій зсуває вправо евтектичну точку системи А1—Si, внаслідок чого заевтектичні силуміни переходять в доевтектичні. Механізм здрібнення структури під час модифікування був описаний в п. 2.2.2.

Найпоширенішими марками силумінів є АК12, АК9, АК8, АК7. Літерою А позначено, що стоп алюмінієвий, літерою Κ — кремній. Число після літери Κ показує середню масову частку кремнію в %.

Силуміни використовують для виготовлення мало- й середньонавантажених литих деталей часто складної конфігурації.

Стопи другої групи — мідні силуміни, краї алюмінію містять 4... 22 % кремнію, 1...8 % міді, а також 0,2...1,3 % Mg, 0,2...0,8 % Μη /0,1.-0, 3 % Ті. Порівняно з силумінами вони мають трохи гірші ливарні властивості, але кращі механічні. їх марки АК5М, АК8М, АК12М2МгН та ін. Числа після літер Κ, Μ, Η і Мг показують середню масову частку (в %) кремнію, міді, нікелю і марганцю відповідно. Коли число після літери відсутнє, масова частка елемента становить близько 1 %·

Серед мідних силумінів окремої уваги заслуговує стоп марки АК8М, що містить близько 8 % Si, 1 % Cu, а також Mg, Μη, Ті (0,3...0,4 % кожного). Мідь і магній, що мають змінну розчинність в алюмінії, сприяють зміцненню стопу під час термообробки: гартування і штучного старіння. Стоп АК8М має добру зварюваність й корозійну тривкість. З мідних силумінів виготовляють корпуси компресорів, головки та блоки циліндрів автомобільних двигунів.

Стопи третьої групи, основними компонентами яких є А1 і Cu, відзна­чаються серед ливарних стопів найвищою міцністю (ст_м — 300...500 МПа) и пластичністю (δ- 4...12 %). Вони легко обробляються різанням, добре зварю­ються, але проявляють малу корозійну тривкість й мають низькі ливарні влас­тивості. Додаткове легування титаном і марганцем сприяє росту міцності и покращенню ливарних властивостей. Виділення інтерметалевих фаз А1₁₂Мп₂Си і А1₃Ті на границях зерен твердого розчину підвищує жароміцність стопів Д° 300 °С. Одним з представників третьої групи є стоп марки АМ5.

Стопи четвертої групи — магналії— належать до системи АІ—Mg. Вони легко обробляються різанням, відпорні до корозії, задовільно міцні і плас­тичні, їх ливарні властивості погані. Марки стопів четвертої групи: АМг7 (6...8 % Mg), АМгіО (9,5... 10,5 %Mg),AMr5K (4,5...5,5 % Mg; 0,8... 1,3 %Si; 0,1...0,4 % Μη). 3 магналіїв виготовляють деталі суден та літаків, що не бояться вологи.

У стопах η 'ятоїгрупи другим за масовою часткою компонентом після алюмінію може бути кремній (К) або цинк (Ц). Марки стопів: АК9Ц6, АК7Ц9, АЦ4Мг.

2.12.3. Термічна обробка стопів алюмінію

Дуже часто для зміни структури та властивостей виробів, виготовлених зі сто­пів алюмінію, їх термічно обробляють. Промислові стопи алюмінію, що зміцню­ються термообробкою, є багатокомпонентні, а відповідні діаграми стану надто складні. Можна розглядати структурні перетворення у багатокомпонентних сто­пах за спрощеним варіантом, перейшовши від багатокомпонентних до двокомпо­нентних діаграм стану. Звичайно, що точність опису структурних перетворень при цьому знижується, а деякі структури залишаються не врахованими. Щоб такого не трапилось, необхідно після розгляду перетворень у двокомпонентній системі внести в структуру багатокомпонентного стопу необхідні доповнення та уточнення із врахуванням структур, яких немає в двокомпонентній системі.

Оскільки алюміній і мідь — найважливіші компоненти в дуралюмінах, то для вивчення за спрощеним варіантом структурних перетворень у процесі термообробки цього стопу використаємо двокомпонентну діаграму системи АІ—Cu.