Розмір шрифту: 

На сьогоднішній день виливки із промислових алюмінієвих сплавів виготовляють переважно із вторинної сировини (брухту, виробничих та побутових відходів). При виробництві виливків із такої сировини, при численних її переплавах, відбувається насичення алюмінієвих розплавів різними домішками, зокрема, залізом. Відомо, що залізо в промислових ливарних алюмінієвих сплавах є небажаною домішкою, оскільки зазвичай в структурі вказаних сплавів воно кристалізується у вигляді β-фази (FeSiAl₅), що має вигляд тонких голкоподібних кристалів, які значно знижують механічні властивості силумінів. Дещо рідше залізо в алюмінієвих сплавах кристалізується у вигляді α-фаз – Fe₂SiAl₈ та (FeMn)₃Si₂Al₁₅. В промисловому алюмінієвому сплаві АК5М2, який широко використовується в ливарному виробництві, є доволі багато залізовмісних фаз, але найбільш часто в структурі вказаного сплаву можна спостерігати залізовмісні – β-фазу та α-фазу. Відомо також, що температура заливки розплаву (Т_зал) і швидкість охолодження розплаву (V_охол) суттєво впливають на макро- та мікроструктуру ливарних алюмінієвих сплавів. При цьому вплив вказаних технологічних факторів на морфологію залізовмісних фаз в промислових алюмінієвих сплавах в літературних джерелах описано не в повному обсязі. Метою роботи було для алюмінієвого сплаву АК5М2 з вмістом заліза близько 2% (мас. частка елемента) встановити вплив температури заливки розплаву та швидкості охолодження розплаву на макро- та мікроструктуру твердого розчину алюмінію, а також на морфологію залізовмісних β- та α-фаз.

В якості змінних значень Т_зал вибрали: 650, 700, 750, 800 та 850 °С. Алюмінієвий розплав заливали в циліндричні сталеві форми, які забезпечували швидкість охолодження розплаву в рідко-твердому стані – 0,35 °С/с та 2 °С/с. Для дослідження механічних властивостей сплаву, розплав заливали у витрушувальний сталевий кокіль, який дозволяв одержати два однакові зразки для випробувань вказаних властивостей. В якості контрольованих параметрів експериментів було обрано величину дендритного параметра α-твердого розчину алюмінію та площу залізовмісної α-фази (Fe₂SiAl₈). Досліджуваний алюмінієвий сплав розплавляли в чавунному тиглі печі опору, покритому всередині вогнетривкою обмазкою. Температура ліквідуса сплаву становила близько 625 °С. Температуру алюмінієвого розплаву вимірювали термопарамитипу К з діаметром дроту 0,3 мм. Після розплавлення досліджуваного сплаву, розплав із плавильної печі для заливки в кокілі відбирали розливальним ковшем, в якому була встановлена термопара. При досягненні необхідної температури заливки, розплав із ковша заливали в сталеві кокілі, які забезпечували вищевказані швидкості охолодження розплаву, а також в кокіль для одержання зразків для механічних випробувань. Перед заливкою розплаву, в кокілях для дослідження макро- та мікроструктури сплаву встановлювали термопари для запису кривих охолодження сплаву. Із одержаних виливків, упоперек їх поверхні, вирізали темплети та виготовляли шліфи для проведення металографічних досліджень. Досліджували макро- та мікроструктуру сплаву.

Проведені експериментальні дослідження дозволили зробити наступні висновки. Встановлено, що при заливці розплаву в кокілі від Т_зал = 650 °С та 700 °С, макроструктура сплаву АК5М2 представлена тільки рівновісними кристалами твердого розчину алюмінію. Рівновісні кристали були однорідними та рівномірно розподіленими по перетину виливків. Стовпчасті кристали первинної алюмінієвої фази з`являються в макроструктурі сплаву при заливці розплаву від Т_зал = 750 °С, 800 °С та 850 °С. Встановлено також, що з підвищенням Т_зал від 650 °С до 850 °С розмір макрозерен збільшується для обох досліджуваних V_охол розплаву. Показано, що зі збільшенням Т_зал від 650 °С до 850 °С величина дендритного параметра α-твердого розчину алюмінію поступово збільшується для обох вказаних V_охол розплаву. Встановлено, що з підвищенням Т_зал від 650 °С до 850 °С в структурі сплаву зменшується кількість тонкої голкоподібної залізовмісної β-фази (FeSiAl₅) і спостерігається тенденція до збільшення площі залізовмісної α-фази (Fe₂SiAl₈), яка є більш компактною, оскільки кристалізується у вигляді «китайських ієрогліфів». При металографічних дослідженнях в структурі сплаву спостерігали також залізовмісну α-фазу (FeMn)₃Si₂Al₁₅ у вигляді багатогранних кристалів та залізовмісну π-фазу (FeMg₃Si₆Al₈). Механічні властивості досліджуваного сплаву без проведення термічної обробки складали: σ_в = 139 – 197 МПа,  δ = 0,21 – 0,44 % та ψ = 0,21 – 0, 44 %.