Кулініч А. А., Горєлкін Д. М., Захарова А.С., Тищенко Н. В.,            Онопрієнко О. О.,  Ясир Д. В.

Національний технічний університет України «КПІ», Київ

ВПЛИВ КОМПЛЕКСНОГО МІКРОЛЕГУВАННЯ ТИТАНОМ І ВУГЛЕЦЕМ НА МІКРОСТРУКТУРУ СПЛАВУ В95

Сплави системи Al-Zn-Mg-Cu використовуються для отримання широкого спектру напівфабрикатів для стратегічних галузей промисловості. Значно менше ці сплави використовуються для виготовлення фасонних виливок відповідального призначення внаслідок схильності до утворення гарячих тріщин під час кристалізації, невисокої рідкотекучості, грубої макро – та мікроструктури. Відповідно, усунення даних недоліків є актуальною задачею.

В роботі дану задачу, на прикладі сплаву В95, вирішували шляхом мікролегування розплаву досліджуваного сплаву комплексом добавок титану і вуглецю, введених за допомогою промислові лігатури AlTi6C1.

Для дослідження впливу комплексу зазначених добавок на структуру сплаву В95 були виготовлені модельні виливки складної конфігурації, які охолоджувалися в металевій формі зі швидкістю охолодження 8-10 ⁰С/с. В даних модельних виливках поєднані два типу зразків: призматичний (20х12х100)мм та циліндричний діаметром 11 мм. Перегин у 90⁰ та звуження каналу до (4х6) мм в місці поєднання призматичної та циліндричної частини виявилися найбільш небезпечними місцями в плані  розтріскування модельного виливка під час кристалізації. Зразки заливалися в неокрашену форму. Перед заливкою форма підігрівалася до температури не нижче 300 ⁰С.

Плавки проводили в печі опору в графітовому тиглі. В процесі плавки температура розплаву підтримувалася в області перегрівів 80-100 ⁰С над ліквідусом із точністю ±10 ⁰С. Заливання у форму здійснювали через 15-20 хвилин після вводу лігатур з повторним відбором через кожні 30 хвилин. Встановлено, що температура розплаву в процесі плавки має підтримуватися на рівні (730±10) ⁰С.

Наявність тріщин оцінювали шляхом візуального огляду литих модельних виливків на рівні «є» чи «відсутня». Практично в усіх виливках вихідного сплаву В95 до мікролегування на поверхні зафіксовані окремі тріщинки, особливо в місці поєднання циліндричної та призматичної частин виливку.

Встановлено, що введення комплексу добавок титану та вуглецю зменшувало як схильність до розтріскування так і підвищувалась якість поверхні зразків. Таким чином введення зазначених добавок підвищує технологічні властивості сплаву В95, а саме зменшує схильність до утворення тріщин під час кристалізації у металеві форми. Обов΄язковою умовою є розігрів металевої форми перед заливанням до температури не нижче (300-350)⁰С.

Вихідна дендритна структура сплаву В95 мала крупні кристали стовпчастого типу з довжиною у напрямку тепловідводу 4-5 мм. Після введення лігатури AlTi6C1спостерігається зменшення довжини дендритів до 1 мм.

Кількість виродженої евтектики в литих зразках практично не змінювалася й знаходилась в межах 8-12%. Ширина надлишкових евтектичних складових у міждендритних прошарках становила (2-4) мкм і також практично не змінилася після додавання лігатур. Окремі ділянки евтектики мали ширину від 5 до 8 мкм, але кількість їх була незначною.

Утворення крупних макрозерен та дендритної стовпчастої структури супроводжується посиленням усадкових напружень і схильностю до утворення тріщин під час кристалізації. Мікротріщини, що утворюються під час кристалізації, знижують ефект зміцнення литого металу після термічної обробки. Подрібнення макроструктури та зміна морфології дендритних кристалів зі стовбчастої на рівноосну, за рахунок мікролегування комплексом вуглецю і титану, сприяє зрівноваженню усадкових напружень, запобіганню розтріскуванню під час кристалізації та підвищенню властивостей у литому стані та після термообробки.