Литейные алюминиевые сплавы

Сплавы для фасонного литья должны обладать высокой жидко-текучестью, сравнительно небольшой усадкой, малой склонностью к образованию горячих трещин и пористости в сочетании с хорошими механическими свойствами, сопротивлением коррозии и др.

Высокими литейными свойствами обладают сплавы, содержащие в своей структуре эвтектику. Эвтектика образуется во многих сплавах, в которых содержание легирующих элементов больше предельной растворимости в алюминии. В связи с этим содержание легирующих элементов в литейных сплавах выше, чем в деформируемых. Чаще применяют сплавы А1—Si, А1—Сu, А1—Мg, которые дополнительно легируют небольшим количеством меди и маг­ния (А1—Si), кремния (А1—Мg), марганца, никеля, хрома (А1—Сu). Для измельчения зерна, а следовательно, улучшения механических свойств в сплавы вводят модифицирующие добавки: Тi, Zn, В, V и др.

Многие отливки из алюминиевых сплавов подвергают терми­ческой обработке.

Сплавы А1—Si Эти сплавы, получившие название силумины, близки по составу к эвтектическому, рис.49, а и потому отличаются высокими литейными свойствами, а отливки — большой плотностью. Наиболее распространен сплав, содержащий 10... 13 % Si (АЛ2), обладающий высокой коррозионной стойкостью. Сплав АЛ2 содержит в структуре эвтектику (a + b) и нередко первичные кристаллы кремния (см. рис.49, а). Кремний при затвердевании эвтектики выделяется в виде грубых кристаллов игольчатой формы, которые играют роль внутренних надрезов в пластичном a-твердом растворе. Такая структура обладает низкими механическими свойствами.

Рис. 49. А1-Si (а) и влияние кремния на механические свойства сплавов (б): 1 – модифицированный; 2 – не модифицированы

Для измельчения структуры силумины модифицируют натрием (0,05-0,08%). В присутствии натрия происходит смещение линий диаграммы состояния модифицированный, рис.49,а.

Изменения структуры улучшают механические свойства сплава, рис.49, б. Сплав АЛ2 не подвергают упрочняющей термической обработке. Доэвтектические сплавы АЛ4 и АЛ9, дополнительно легированные магнием, помимо модифицирования могут упрочняться термической обработкой.

Средненагруженные детали из сплава АЛ4 подвергают только искусственному старению, а крупные нагруженные детали — закалке и искусственному старению. Отливки из сплава АЛ9, требующие повышенной пластичности, подвергают закалке, а для повышения прочности — закалке и старению. Когда важна высокая пластичность и стабильность размеров, после закалки производят отпуск.

Сплавы А1—Si сравнительно легко обрабатываются резанием. Заварку дефектов можно производить газовой и аргонодуговой сваркой.

Сплавы А1—Сu. Эти сплавы (АЛ7, АЛ19) после термической об­работки имеют высокие механические свойства при комнатной и повышенных температурах и хорошо обрабатываются резанием. Литейные свойства сплавов низкие (большая усадка, склонность к образованию горячих трещин и т.д.). Сплав АЛ7 используют для отливки небольших деталей простой формы. Сплав склонен к хрупкому разрушению, поэтому его применяют в закаленном состоянии. Если от отливок требуется повышенная прочность, то их после закалки подвергают искусственному старению. Сплавы А1—Сu малоустойчивы против коррозии.

Сплавы А1—Мg. Эти сплавы имеют низкие литейные свойства, т.к. не содержат эвтектики. Обладают хорошей коррозионной стойкостью, повышенными механическими свойствами и обрабатываемостью резанием. Модифицирующие присадки (Тi, Zr) улучшают механические свойства, а бериллий уменьшает окисляемость расплава. Сплавы АЛ8 и АЛ27 предназначены для отливок, работающих во влажной атмосфере.

Жаропрочные сплавы. Наибольшее применение получил сплав АЛ1.

Таблица 6

Механические свойства литейных сплавов

Детали, изготовленные из этого сплава, работают при температурах 275...300°С. Структура литого сплава АЛ1 состоит из a-твердого раствора, содержащего Сu, Мg, Ni и избыточных фаз А1₂СuМg и А1₆Сu₃Ni. Добавочное легирование кремнием улучшает литейные свойства сплавов.

Механические свойства литейных сплавов приведены в таблице 6.