Розмір шрифту:
ВИБРАЦИОННАЯ ОБРАБОТКА АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА С СОДЕЖАНИЕМ ЖЕЛЕЗА 2,2 %
Остання редакція: 2021-05-24
Тези доповіді
Использовали сплав АК5М2, в котором содержание железа увеличили до 2,2%. Вибрировали тигель с расплавом (частота 50 Гц, амплитуда 0,5 мм) при температурах 750, 700 и 650 ºС на протяжении 20 и 40 мин. Микроструктуру металла исследовали на образцах, полученных со скоростью охлаждения 2,0 ºС/c и 0,35 ºС/c, что соответствует скорости охлаждения расплава в металлической и песчаной формах. Механические испытания проводили на литых образцах с диаметром рабочей части 10 мм. В табл. 1 представлены результаты механических свойств образцов, полученных после вибрации и выдержки в жидком состоянии при температурах 650 ºС и 700 ºС.
Таблица 1 – Механические свойства образцов
В микроструктуре сплава АК5М2 с 2,2% Fe при температуре нагрева до 750 ºС основной железосодержащей фазой является разветвленный интерметаллид α-(Fe,Mn)3Si2Al15, β-фаза практически отсутствует. В структуре достаточно велика объемная доля эвтектики α+Alα. В небольшом количестве присутствуют кристаллы первичной фазы α. После 20 мин вибрации расплава количество и размер первичных кристаллов α несколько увеличивается, при значительном уменьшении их размера в эвтектике. Такое явление наблюдается в отливках при обеих скоростях охлаждения. В отливках, которые охлаждались со скоростью 0,35 ºС/c, по границам дендритных ячеек твердого раствора алюминия зафиксированы мелкие компактные фазы, подобно тому, как это наблюдается при термической обработке АК5М2 сплава в твердом состоянии. Увеличение времени вибрации до 40 мин привело к укрупнению железосодержащих фаз. Размер дендритных ячеек твердого раствора алюминия несколько уменьшился.
При понижении температуры до 700 ºС общая тенденция изменения микроструктуры отливок под действием вибрации расплава подобна вышеописанной, с некоторыми индивидуальными изменениями количественных характеристик. По сравнению с нагревом до 750 ºС, уменьшается размер эвтектических кристаллов α. Это касается микроструктуры отливок не только после вибрации, но и исходных. Усилился эффект «термической обработки» при скорости охлаждения 0,35 ºС/c. Вероятно, существенное уменьшение структурных составляющих вследствие вибрации расплава на протяжении 20 мин при температуре 700 ºС привело к повышению кратковременной прочности образцов на 8,5% при уменьшении пластичности в 1,2 раза (см. табл.1), что обусловлено образованием грубых ободков на концах веток эвтектической α-фазы. То есть, в этом случае влияние вибрации на свойства литого металла не однозначно. Дальнейший рост механических свойств при продолжительной выдержке металла в жидком состоянии после вибрации связан с процессом удаления водорода.
При температуре расплава 650 °C в исходных образцах присутствует небольшое количество иглоподобной фазы β, объёмная доля которой после вибрации существенно увеличивается, особенно при вибрации на протяжении 20 мин. Такие изменения привели к снижению механических свойств.
Таким образом, вибрация расплава позволяет понизить температуру и время термо-временной обработки металлов. Для повышения механических свойств отливок из сплава АК5М2 с содержанием железа 2,2% рекомендовано: осуществлять вибрацию при температурах 700 – 750 °C в течение
Таблица 1 – Механические свойства образцов
В микроструктуре сплава АК5М2 с 2,2% Fe при температуре нагрева до 750 ºС основной железосодержащей фазой является разветвленный интерметаллид α-(Fe,Mn)3Si2Al15, β-фаза практически отсутствует. В структуре достаточно велика объемная доля эвтектики α+Alα. В небольшом количестве присутствуют кристаллы первичной фазы α. После 20 мин вибрации расплава количество и размер первичных кристаллов α несколько увеличивается, при значительном уменьшении их размера в эвтектике. Такое явление наблюдается в отливках при обеих скоростях охлаждения. В отливках, которые охлаждались со скоростью 0,35 ºС/c, по границам дендритных ячеек твердого раствора алюминия зафиксированы мелкие компактные фазы, подобно тому, как это наблюдается при термической обработке АК5М2 сплава в твердом состоянии. Увеличение времени вибрации до 40 мин привело к укрупнению железосодержащих фаз. Размер дендритных ячеек твердого раствора алюминия несколько уменьшился.
При понижении температуры до 700 ºС общая тенденция изменения микроструктуры отливок под действием вибрации расплава подобна вышеописанной, с некоторыми индивидуальными изменениями количественных характеристик. По сравнению с нагревом до 750 ºС, уменьшается размер эвтектических кристаллов α. Это касается микроструктуры отливок не только после вибрации, но и исходных. Усилился эффект «термической обработки» при скорости охлаждения 0,35 ºС/c. Вероятно, существенное уменьшение структурных составляющих вследствие вибрации расплава на протяжении 20 мин при температуре 700 ºС привело к повышению кратковременной прочности образцов на 8,5% при уменьшении пластичности в 1,2 раза (см. табл.1), что обусловлено образованием грубых ободков на концах веток эвтектической α-фазы. То есть, в этом случае влияние вибрации на свойства литого металла не однозначно. Дальнейший рост механических свойств при продолжительной выдержке металла в жидком состоянии после вибрации связан с процессом удаления водорода.
При температуре расплава 650 °C в исходных образцах присутствует небольшое количество иглоподобной фазы β, объёмная доля которой после вибрации существенно увеличивается, особенно при вибрации на протяжении 20 мин. Такие изменения привели к снижению механических свойств.
Таким образом, вибрация расплава позволяет понизить температуру и время термо-временной обработки металлов. Для повышения механических свойств отливок из сплава АК5М2 с содержанием железа 2,2% рекомендовано: осуществлять вибрацию при температурах 700 – 750 °C в течение
Full Text:
PDF