Литейный сплав на основе алюминия — SU 1094377 (original) (raw)
(19) ИЕ ИЗ ТОРСКОМ В 2целью снижения коэффициентческого расширения и повышханических свойств при комес- повышенных температурах, онительно содержит хром и мпри следующем соотношениинентов, мас.Х:КремнийИедьНикельИагнийМарганецЦирконийЖелезоТитанЦинкХромВанадийИолибденАлюми ий(21) (22) (46) (71)й а термиения менатной и н допололибден компоч юминие(54)(57) ЛИТЕЙНЕАЛЮМИНИЯ, содержникель, магний,железо, титан,о тличающ НОВЕ медь,коний, В 01 СПЛАащиймаргацинк ии й с ремни ец, ци ванади я тем,Э что, с н 0,2 0 2 ЦинкИарганецТитанМеханическищие,Предел прочпературе: н ов наых дляающихпоршнания.на ос 0,01войства спла е ей ти, кгс/см п н ове т 20-25 18-23 10-15 150 фС250 фСТвердость (НВ20 фС150 фС250 фС при. 90-170-9035-40 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТпО изОБРетениям и счнРытиямпРи Гннт сссР 3555165/22-0213. 12.8215.08.90. Бюл. Р 30Днепропетровский металлурки институт(56) ГОСТ 2685-75Сплавы алвые. Сплав АЛЗО.Авторское свидетельство СССР 805643, кл . С 22 С 21/14, 19 Изобретение относится кметаллургии, литейных сплаоснове алюминия, используеизготовления деталей, рабопри высоких температурах,двигателей внутреннего сгоИзвестен литейный сплавалюминия, содержащий, мас.55 Коэффициент термического расширения (20-200 С): 10 град-20,5-, 21,5.Увеличение мощности двигателей внутреннего сгорания приводит к быстрому износу и выходу из строя пора" ней, изготовленных иэ сплава приведенного состава. Причиной является нйзкая жаростойкость сплава, снижение твердости при повьппенных (100 "204 С) температурах, кроме того сплав обладает низкой корроэионной стойкостью.Наиболее близким к предложенному 15 сплаву по техиической сущности и достигаемому результату является известный литейный сплав на основе алюминия, содержащий, мас.Х:Кремний 10-12Медь 0,8-1,8Никель 0,8-1,3Магний0,8-1,3Марганец 0,2-0,6Цирконий 0,02-0,2 , 25.Железо 0,4-0,9Титан 0,05-0,4Цинк 0,21-09Ванадий 0,02-0,2, Однако известный сплав обладает недостаточно низким коэффициентом .термического расширения и,недостаточно высокими механическими свойствами при комнатной и повышенных тем 35 ,пературах.Целью изобретения является снижение коэффициента термического расши.,рения и повышение механических сВОЙстВ при комнатной и поВышенных 40 температурах.Для достижения поставленной цели литейный сплав на основе алюминия, содержащий кремний, медь, никель, магний, марганец, цирконий, железо, 45 титан, цинк и ванадий, дополнительно содержит хром .и молибден при следую.щем соотношении компонентов, мас.ХКремний 10-13Медь0,8-1,8Никель 0,8-1,3Магний 0,8-1,3Марганец 0,01-0,6Цирконий 0,02-0,2Железо , 0,4-0,9Титан 0,05"0,4Цинк О, 1-0,9Хром 0,02-0,4Ванадий 0,02-0,2 Молибден 0,01-0, 15Алюминий Остальное.Добавка молибдена в сплав приво-, дит к измельчению зерна, что повы 1 шает твердость, прочность и относительное удлинение. Увеличение содержания молибдена более 0,15% приводит к образованию крупных интерметаллидов, что ухудшает обрабатываемость сплава. Уменьшение содержания молибдена менее 0,01% уменьшает модифицирующий эффект, т.е, улучшения механических свойств не наблюдается.Введение хрома в сплав улучшает литейные свойства - снижает склонность отливок к образованию трещин. Незначительное количество хрома в сплаве 0,02-0,4% обеспечивает увеличение на 10-20 Х прочности и твердости, сплава при одновременном сохранении значений относительно удлинения и ударной вязкости. Хром в количестве 0,02-0,4% обеспечивает уменьшение коэффициента термического расширения,Увеличение. твердости и прочности сплава при введении хрома обусловле- но образованием тройной фазы ; Сг 81 А 1 з. При содержании хрома менее 0,02 Х механические свойства не улучшаются, так как такого содержания недостаточно для образования тройной фазы и хром находится в твердом растворе. Максимальное содержаниехрома в сплаве (0,4%) определено эвтектической точкой в системе А 1-Сг при температуре 661,2 С. При увеличении содержания хрома более 0,4% образуется твердая фаза СгА 17, чтоухудшает линейные свойства сплава.При уменьшении содержания кремния в сплаве менее 10% резко снижается твердость и возрастает линейное расширение, увеличенИе содержания кремний более 13% приводит к Выделению избыточной фазы кремния, что ухудшает условия механической обработки изделий из этого сплава.Медь введена в сплав для повьппения жаропрочности. При содержании меди менее 0,8% улучшения механических свойств на наблюдается, увеличение содержания меди в сплаве более 1,8 Е снижает коррозионную стойкость. сплава.Никель увеличивает предел прочности эвтектического сплава. Снижение содержания никеля менее 0,8% не улуч77 6ва, увеличивает жаропрочность. Минимальное содержание титана 0,05 Х, пр 6меньшем содержании эффекта модифицирования не наблюдается, увеличение содержания титана более 0,43 приводит к ухудшению:механических свойств отливок.Введение в сплав цинка вызвано необходимостью улучшения литейныхсплавов, кроме того цинк стабилизирует твердый раствор элементов в алюминии, что улучшает механические свойства сплава. Повышение содержания цинка в сплаве более 0,93 вызывает ликвидацию, что снизаетжаростойкость сплава, снизение концентрации цинка менее 0,103 положительного влияния на свойства сплава не оказывает.Ванадий введен в сплав в количестве 0,02-0,23, что обеспечивает улуч" шение механических и литейных свойств сплава;Для опробования предложенного сплава были приготовлены композиции, химический состав которых приведен в табл.1.5 10943 шает механической прочности, а увеличение свыше 1,3 Х приводит к переходу дефицитного металла без улучшения прочностных свойств,. Магний в эвтектическом сплаве в5 пределах 0,8-1,33 упрочняет его за счет выделения магнийсодержащих фаз типа И 88 д. При уменьшении магния в сплаве упрочняющая фаза не выделяется, механические свойства отливок не улучшаются, увеличение содержания магния приводит к охрупчиванию сппава.Иарганец в сплаве улучшает структуру, повышает жаростойкость. Уменьщение содержания марганца в сплаве менее 0,01 Х положительного влияния не оказывает, увеличение содержания марганца более 0,6 Ж приводит к образованию интерметаллидных фаэ (Мп, 20 Ре) 81, что снижает механические свойства сплава.Цирконий измельчает структуру спла" ва, улучшает механические и антикоррозионные свойства. Уменьшение со держания циркония менее 0,023 не увеличивает коррозионной стойкости сплава, увеличение свыше 0,23 приводит к перемодифицированию, что отрицательно сказывается на прочностные свойства отливок.(ФЖелезо в сплаве оказывает воздейс-. твие аналогично никелю и частично заменяет его, однако увеличение его содержания более чем на 0,9 Х; ухудшает литейные свойства сплава, снижение содержания железаменее 0,4 Ж уменьшает жаростойкость.Титан оказывает сильное модифици-.рующее влияние на стРуктуРу сплава . 40 особенно в паре с цирконием. Титан. повышает механические свойства спла Испытание опробованных коупозиций предложенного сплава были проведены на отлитых в кокиль. образцах. Результаты испытаний предложенного сплава в сопоставлении с известным приведены в табл.2. Таким образом, как видно иэ табл.2, предел прочности сплава возрос до 30 кгс/мм , коэффициент термического расширения снизился до 18;1.0 град- или на 5/8 Х, твер 6дость сплава возросла на 103.1094377 Т а б л и ц а 1 Компонент Содержание компонентов, мас.7 В известномсплаве состава В предложенном сплаве состава 1 2 3 4 5 10,0 10,9 1,8 1,3 0,80,85 1,3 1,1 0,01 0,23 0,02 0,11 : 0,4 0,650,05 . О, 1 0,10 0,4 0,02 0,32 0,02 0,15 0,15 0,05 Осталь- Остальное ное Остальное Т а б л и ц а 2 Свойства Сплав Известный Предложенный 1 2 3 . 4 5 Предел прочности кгс/мм- 110 85 12511088 12010090 100,09070 17,6 17, 1 17,3 17, 1 17,4 19,6 Техред Л.,Олиййык Корректор С,йевкун Редактор б.Титова т таатвтваа еаавтаааавтвт аааЗаказ 3084 Тираж 494 , ПодписноеВЙИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 КремнийМедьНикельМагнийМарганецЦирконийЖелезоТитанЦинкХромВанадийМолибденАлюминий,11,5 12,3 1,2 1,0 1,0 1,3 1,05 0,8 0,60 0,46 0,15 0,2 0,7 0,71 0,140,22 0,5 0,8 0,21 0,4 0,09 0,11 0,01, 0,1 Осталь- Остальное ное 13,00,81,050,970,300,050,90,40,90,080,20,08Остальное 11,01,51,00,950,40,10,80,10,60,1 .