Файл: Постников Н.С. Прогрессивные методы плавки и литья алюминиевых сплавов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 60
Скачиваний: 0
Химический состав и механические свойства зарубежных
|
|
|
|
С о д е р ж а н ие |
Марка сплава |
Страна |
Мп |
Ті |
Ag |
|
Си |
АЦ-5 |
Франция |
4,2—5,0 |
0,1 |
0,3 |
|
|
GAlCu4 TiMg |
ФРГ |
4,0—5,0 |
0,1 |
0,1—0,3 |
|
|
А356 |
США |
|
|
|
|
|
Типа 195 |
s |
|
|
|
|
|
М710 |
» |
|
|
0,02—0,05 |
|
|
М45 |
|
3,9—4,5 |
|
|
||
Опытный |
|
|
|
|
|
|
Без |
марки |
> |
2,6—3,6 |
|
|
0,35—0,45 |
То |
же |
Англия |
6,0 |
0,26 |
0,14 |
0,29 |
Ко-1 |
США |
4,8 |
|
0,27 |
0,64 |
|
СН-70 |
» |
4,7 |
0,27 |
0,21 |
0,79 |
|
Х-149 |
|
4,25 |
0,4 |
0,25 |
|
|
Arcast |
» |
|
Система Al—Zn— |
|
||
КО-1 и СН-70, имитирующие лонжерон крыла |
самолета, |
|||||
имели высокую вязкость на образцах с надрезом. Энер
гия разрушения |
сплава |
СН-70 в состоянии Т6 при испы- |
||
^тании по методу |
Шарпи |
образцов с Ѵ-образным надре |
||
зом была равна |
1 кГ-м, предел |
прочности |
образцов с |
|
«адірезом — 66,5 |
кГ/мм2 при коэффициенте действия над |
|||
реза 1,4. |
|
|
|
|
Сплав КО-1 |
обладает высокой |
вязкостью, |
сохраняя |
|
при этом относительно хорошие прочностные характери стики.
По данным фирмы Олин, работа, затраченная на удар при испытании по методу Шарпи образцов с Ѵ-об-
разным надрезом, составляла 2,8 кГм при ств = 37 |
кГ/мм2, |
|||||
С70 ,2=22 кГ/мм2, |
6 = 23%. |
|
|
|
||
Стойкость |
к общей |
коррозии сплавов Х149-Т63, |
||||
Х224-Т62 |
и СН70-Т7 |
ниже, |
чем у сплавов |
354-Т61, |
||
С355-Т61, |
356-Т.6, А356-ТШ, |
А357-Т62. Однако |
в |
пере |
||
старенном |
состоянии (Т7 при 190°С, 5 ч) сплавы |
КО-1 и |
||||
СН-70 обладают достаточно высокой стойкостью к кор розии под напряжением и выдерживают 1000 ч при стан дартном испытании на коррозию под напряжением при периодическом погружении образцов в 3,5%-ный рас твор NaCl: 10 мин—в растворе, 50 мин— на воздухе.
Т а б л и ц а 1 высокопрочных литейных алюминиевых сплавов [1—10]
компонентов, |
% |
|
Механические |
свойства |
Si |
Mg |
д р у г и е |
aв, кГІмм' |
ô . % |
|
0,35—0,5 |
|
35,0 |
2,0 |
7,0 |
0,15—0,3 |
|
35,0 |
3,0 |
0,6 |
0,15Be |
39,0 |
8,0 |
|
|
|
|
31,7—44,0 |
3,5-8,0 |
0,017 |
0,06—0,1 |
0,08—0,12Cd |
39,4—41,0 |
3,5 |
39,0 |
5,0 |
|||
|
7,0 |
0,01 Fe, |
39,0 |
3,0 |
0,7—1,2 |
0,4—0,6 |
2,8Zn |
42,0 |
3,0 |
|
||||
0,16 |
0,21 |
0,18Fe |
48,0 |
6,0 |
|
0,23 |
42,8—48 |
6,0—14 |
|
|
|
|||
|
0,27 |
|
43,3—46,8 |
2,5—5 |
|
0,35 |
3,0Zn |
42,0 |
5,0 |
|
|
42,47 |
5—7 |
|
|
|
|
После выдержки в течение 1000 ч или 1000 циклов сред ний предел прочности сплавов в состоянии Т7 был равен <~40 кГ/мм2, а в состоянии Т6 31 кГ/мм2. Поэтому если требуется оптимальное сопротивление коррозионно му растрескиванию под напряжением, следует приме нять отливки, термически обработанные до состояния перестаривания.
Сплав КО-1 является единственным материалом из новой серии, применяемым в промышленности. В настоя
щее время его свойства |
полностью изучены, |
подготовле |
ны официальные стандарты и запатентовано |
более две |
|
надцати методов литья |
деталей различной |
конфигура |
ции из этого сплава. |
|
|
Одним из примеров применения сплава КО-1 служат рычаги (размером 25,4X152 мм) системы управления двигателем на последней модели самолета F-1O0. Ис пользование сплава КО-1 позволило избежать растрес кивания рычагов, наблюдающегося в случае применения сплава А356.
Рычаги, выполненные из нового оплава КО-1, име
ют на ответственных |
участках |
следующие |
свойства: |
|
а в = 4 4 , 5 кГ/мм2; |
ао,2=36 кГ/мм2; |
5 = 13%, a рычаги из |
||
сплава А356 — |
ств=29 |
кГ/мм2, а 0 , 2 = 2 1 кГ/мм2, |
0 = 12%. |
|
8
9
Фирма Смитфорд Продактс изготовила из сплава КО-1 более. 10000 отливок бомбодержателя, более 1000' рам крепления стандартных ускорителей для воздушных: •мишеней.
Т а б л и ц а 2
Механические свойства американских литейных алюминиевых сплавов в зависимости от технологии литья
|
|
|
|
Механические свойства |
||
Марка |
|
Способ ЛІІТЬЯ |
|
|
|
|
сплава |
|
сга , кГ/мм' |
о 0 2 . кг/мм* |
о, % |
||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|||
Sc 51-А |
В |
песчаные |
формы |
24,6 |
17,6 |
3,0 |
|
В |
песчаные |
формы |
27,4 |
21,1 |
4,0 |
|
с |
холодильником |
|
|
|
|
А-356 |
В |
песчаные |
формы |
31,6 |
21,1 |
10,0 |
|
В |
песчаные |
формы |
39,4 |
35,2 |
8,0 |
|
с |
холодильником |
|
|
|
|
G-4 |
ß |
песчаные |
формы |
33,8 |
22,5 |
7,а |
|
В |
песчаные |
формы |
40,1 |
21,1 |
18,0 |
|
с |
холодильником |
|
|
|
|
M 710 |
В песчаные |
формы |
35,6—37,3 |
30,9—32,0 |
6,0—8,0 |
|
|
В |
кокиль |
|
39,4—41,0 |
35,2—37,3 |
3,5 |
195 |
В песчаные |
формы |
30,3-37,0 |
20,6—23,9 |
9,5—20,0 |
|
|
В песчаные |
формы |
40,8—47,5 |
31,9—33,9 |
11,9—16,0 |
|
|
с |
холодильником |
|
|
|
|
|
В |
кокиль |
|
31,7—44,0 |
25,5—34,5 |
3,5—8,0 ,.; |
КО-1 |
В песчаные |
формы |
44,0—51,0 |
37,0—46,0 |
3,5—9,0 |
|
|
В кокиль |
|
45,0—49,0 |
35,0—42,0 |
6,0—14,0 |
|
Фирмой Макдоннелл — Дуглас сплав КО-1 применя ется в самолетостроении для изготовления двух относи тельно небольших уплотнений шарниров в конструкции шасси, двух дверных кронштейнов и корпуса, упорного подшипника для горизонтального стабилизатора диамет ром ~254 мм и высотой 178 мм.
В настоящее время исследуется возможность получе
но
ііия отливок из сплава КО-1 методом литья по выплав ляемым моделям. Типичные опытные детали, отливае мые этим способом, представляют собой крыльчатку, ра
му, коробку, |
патрубок |
и т. д. Первые |
испытания |
дали |
||
весьма положительные |
результаты. |
Так, свойства |
при |
|||
растяжении |
отдельно |
отлитых |
образцов были |
равны: |
||
CTD =45 КГ/ММ2, |
ÖO,2=41 кГ/мм2, |
6 = 10-=-14%; |
свойства, |
|||
определенные на литой детали, имели разброс: о в = 35-г 41 кГ/мм2, ао,2 = 25-^36 кГ/мм2, 0=4,5 4 - 9% .
Фирма Пикко, изготовившая из сплава КО-1 несколь ко большее количество отливок по выплавляемым моде лям, концентрирует внимание на оптимизации техноло
гии производства литейных |
форм и режимов |
термиче |
||||
ской обработки [11]. |
|
|
|
|
||
Разработка |
отечественных |
высокопрочных |
сплавов |
|||
ведется в двух основных направлениях. |
|
|
||||
Первое |
направление — разработка |
высокопрочных |
||||
герметичных сплавов |
типа «силумин» |
с хорошими ли |
||||
тейными свойствами на основе системы AI—Si. |
Основ |
|||||
ной недостаток |
этих |
сплавов — пониженная |
пластич |
|||
ность, особенно при литье в песчаные формы. |
|
|||||
Второе |
направление — разработка |
высокопрочных |
||||
сплавов на основе систем AI—Си, AI—Mg и некоторых других.
Эти сплавы, кроме |
повышенной прочности, |
имеют |
высокую пластичность, |
что позволяет применять их |
|
как конструкционные материалы для работы не |
только |
|
в условиях больших статических, но и динамических на грузок. Основной недостаток этих сплавов — понижен ные технологические свойства.
На наш взгляд, при получении сплавов с высокими механическими свойствами решающее значение имеют три основных фактора.
Первым фактором следует считать правильно выбран ную на основании теоретических положений систему ос новы сплава с нужными легирующими добавками, ко торая отвечала бы требованиям, предъявляемым к кон струкции и назначению отливок. Вторым — рационально разработанная технология приготовления сплава. Треть им немаловажным фактором является применение ис ходных материалов повышенной чистоты или нейтрали зация влияния вредных примесей при плавке на обычных ^шихтовых материалах.
11
При разработке высокопрочных сплавов учитывались следующие теоретические положения [12, 13].
/ " При использовании системы AI—Si сплавы легирова ли добавками Си, Mg, Be и др. для получения в сплаве упрочняющих фаз СаАЬ, Mg2 Si, а также вводили элемен ты переходных групп (Ti, Zr и др.), которые являются упрочнителями и модификаторами и упрочняют границы
субграницы зерен.
•' Для разработки сплавов системы AI—Си вторым ком понентом сплава подбирался такой элемент (например, медь), который образует твердый раствор с основой спла ва, а при старении (вместе с другими легирующими эле ментами) образует устойчивые атомные скопления боль шей плотности, сильно искажающие кристаллическую ре шетку твердого раствора. Эти скопления большей плот ности действуют на эффект упрочнения аналогично наклепу при обработке сплавов давлением [14]. Третьим компонентом являются элементы переходных групп (на
пример, |
марганец), |
растворимость которых |
в |
твердом |
|
растворе |
зависит от скорости |
кристаллизации |
и может |
||
в несколько раз превосходить |
растворимость, |
указанную |
|||
в соответствующих |
равновесных диаграммах |
состояния. |
|||
При этом такой элемент должен обладать склонностью к участию в создании большой плотности атомных скоп лений в твердом растворе как при нагреве под закалку, так и при высокотемпературном старении. Он участвует в образовании ультрадисперсиых частиц стабильных фаз, создающих микрогетерогеииость внутри зерен твер
дого раствора. |
В свою очередь это обеспечивает сплаву |
||||
|
|
|
Химический состав литейных |
||
|
|
|
|
Л е г и р у ю щ ие элементы, |
|
Сплав |
Si |
Си |
Мп |
Mg |
Ti |
|
|||||
АЛ19 |
6,5—8,5 |
4,5—5,3 |
0,6-1,0 |
0,35—0,55 |
0,15—0,35 |
ВАЛ5 |
1,3—2,5 |
|
0,1—0,3 |
||
АЛ 4M |
8,5—10,5 |
|
0,3—0,6 |
0,1—0,3 |
|
В124 |
8,0—11,0 |
3,0—4,0 |
0,1—0,3 |
0,15—0,35 |
0,0—0,3 |
ВАЛ1 |
|
5,5—6,2 |
0,6—1,0 |
0,15-0,4 |
0,1—0,3 |
В2616 |
6,5—8,5 |
2,5—3,5 |
|
||
АЛ8 |
— |
— |
— |
9,5—11,5 |
До 0,07 |
12 |
|
|
|
|
|
высокое значение предела текучести, являющегося 'важ нейшей расчетной характеристикой конструкции.
(•--"В целях измельчения структуры сплава, которое по вышает его пластичность, сплав необходимо легировать дополнительными модификаторами. Эти модификаторы должны образовывать химические соединения и прежде всего — с основой сплава. Частицы этих соединений дол жны кристаллизоваться раньше, чем твердый раствор основы сплава.
Модификаторы в незначительных концентрациях дол жны образовывать соединения.
Вводить модификаторы в расплав наиболее целесооб разно в виде солей, так как при их разложении модифи каторы выделяются в атомарном состоянии. Тогда при соединении их с алюминием и другими элементами об разуется максимальное количество ультрадисперсных частиц—центров кристаллизации. Указанным выше усло виям отвечают элементы переходной группы: Ti, Zr, V, ч С г и др.
На базе этих теоретических положений разработаны отечественные сплавы, характеризующиеся высокой прочностью (сплавы ВАЛЮ, АЛ 19, АЛ4М, ВАЛ5), повы шенной герметичностью (ВАЛ5, АЛ4М), большим преде лом текучести (В 124) и высокой жаропрочностью (ВАЛ1, АЦіР-ІУ). По жаропрочности сплавы ВАЛ1 и АЦР-ІУ превосходят все известные зарубежные сплавы.
~ Химический состав и основные механические свойст ва литейных алюминиевых сплавов приведены в таб лицах 3—б.
Т а б л и ц а 3
алюминиевых сплавов
% (по массе) |
|
|
|
|
Be |
Се |
Zr |
в |
Ni |
0,15—0,4 |
|
|
0,01—0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
0,15—0,3 |
0,1—0,25 |
0,01—0,1 |
0,8-1,2 |
|
0,002—0,01 |
|||
|
Сг= |
0,05—0,25 |
|
|
До 0,07 |
=0,05-^0,25 |
До 0,2 |
|
|
|
|
|
||
Примесь ж е л е з а
(не |
б о л е е ) . |
, |
% |
(по |
массе) |
0,2
0,6
0,12
0,3
0,3
0,4
0,3
13
