WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AK132

Transkrypt

1 60/22 Archives of Foundry, Year 2006, Volume 6, 22 Archiwum Odlewnictwa, Rok 2006, Rocznik 6, Nr 22 PAN Katowice PL ISSN WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AK132 F. ROMANKIEWICZ 1, R. ROMANKIEWICZ 2 Uniwersytet Zielonogórski, ul. Podgórna 50, Zielona Góra STRESZCZENIE Przedstawiono wyniki badań nad modyfikacją stopu AK132 dodatkami AlCu19P1,4 i AlSr10. Stwierdzono korzystny wpływ modyfikacji na zmianę struktury i morfologii przełomów badanego stopu. Key words: silumin, modification, fracture 1. WPROWADZENIE Silumin AK132(AlSi12Cu2Fe) należy do grupy stopów konstrukcyjnych o wielostronnym przeznaczeniu [1]. Struktura siluminu AK132 cechuje się występowaniem grubokrystalicznych zbliźniaczonych płytek krzemu eutektycznego oraz stosunkowo licznych i dużych kryształów pierwotnego krzemu [1, 2]. Takie formy występowania krzemu wywierają ujemny wpływ na właściwości mechaniczne tego stopu. Z tego względu istnieje potrzeba modyfikacji AK132 w celu korzystnej zmiany morfologii kryształów krzemu. Jako dodatki modyfikujące stosuje się takie pierwiastki jak sód lub stront [1, 3] oraz fosfor [4]. Dobry efekt modyfikacji uzyskuje się przy równoczesnym wprowadzeniu do ciekłego stopu dodatków strontu w postaci zaprawy AlSr10 oraz fosforu w postaci zaprawy CuP [5] lub AlCuP [6]. Autorzy postanowili sprawdzić przydatność do tego celu stopów wstępnych AlSr10 i AlCu19P1,4. Uznano za celowe ustalenie wpływu efektów modyfikacji stopu AK132 na jego strukturę i morfologię przełomów z próby udarności. 1 prof. dr hab. inż., f.romankiewicz@ibem.uz.zgora.pl 2 mgr inż., r.romankiewicz@ibem.uz.zgora.pl

2 OPIS BADAŃ 2.1. Topienie i modyfikacja stopu AK132 Do badań użyto handlowego stopu AK132 o składzie chemicznym: 11,5% Si; 1,93% Cu; 0,79% Fe; 0,26% Mn; 0,06% Mg; 0,033% Ni; 0,032% Zn; 0,0103% Ti; 0,025% Pb; 0,0016% P; reszta Al. Topienie stopu przeprowadzono w elektrycznym piecu komorowym przy użyciu grafitowo-szamotowych tygli. W celu uniknięcia ewentualności wprowadzenia sodu do kąpieli metalowej, nie stosowano pokrycia ochronnego. Zabiegi modyfikacji przeprowadzono przy przegrzaniu ciekłego stopu do temperatury 730ºC(1003 K). W charakterze dodatków modyfikujących stosowano wstępne stopy AlSr10 oraz AlCu19P1,4. Próbki odlewano do kokil po upływie 10 min od momentu wprowadzenia modyfikatorów do kąpieli metalowej. Warunki modyfikacji oraz wyniki badania udarności zamieszczono w tabeli 1. Tabela 1. Wpływ warunków modyfikacji na udarność stopu AK132 Table 1. The influence of conditions for impact value of alloy AK132 Nr Warunki modyfikacji wytopu Udarność [J/cm 3 ] 1 Bez modyfikacji 3,3 2 modyf. 0,15% AlSr10 6,7 3 modyf. 0,25% AlSr modyf. 0,25% AlSr10 i 0,2% AlCu19P1, modyf. 0,25% AlSr10 i 0,4% AlCu19P1,4 19,7 6 modyf. 0,25% AlSr10 i 0,6% AlCu19P1, Wyniki badań Wpływ modyfikacji na zmianę struktury siluminu AK132 ilustruje rysunek 1. Wynika z niego, że stop w stanie niemodyfikowanym (rys. 1a) cechuje się strukturą z udziałem dużych płytek krzemu eutektycznego oraz nielicznymi kryształami krzemu pierwotnego. Dodatek 0,15% AlSr10 (rys. 1b) spowodował zmianę morfologii krzemu z płytkowej na włóknistą. Zabiegi modyfikacji siluminu AK132 dodatkiem 0,25% AlSr10 (rys. 1c) oraz łącznymi dodatkami ALSr10 i AlCu19P1,4 (rys. 1d-1f) zapewniły zadowalające uszlachetnienie eutektyki i bardzo duże rozdrobnienie kryształów pierwotnego krzemu. Wszystkie próbki stopu po modyfikacji wykazały wyraźne rozwinięcie profilu przełomu w porównaniu do próbki stopu bez modyfikacji.

3 438 a) b) c) d) e) f) Rys. 1. Mikrofotografia strefy profilu przełomu stopu AK132: a) bez modyfikacji, b) modyf. 0,15% AlSr10, c) modyf. 0,25% AlSr10, d) modyf. 0,25% AlSr10 i 0,2% AlCu19P1,4, e) modyf. 0,25% AlSr10 i 0,4% AlCu19P1,4, f) modyf. 0,25% AlSr10 i 0,6% AlCu19P1,4. Fig. 1. Microstructure in the fracture area of alloy AK132: a) no modif., b) modif. with 0,15% AlSr10, c) modif. with 0,25% AlSr10, d) modif. with 0,25% AlSr10 i 0,2% AlCu19P1,4, e) modif. with 0,25% AlSr10 i 0,4% AlCu19P1,4, f) modif. with 0,25% AlSr10 i 0,6% AlCu19P1,4.

4 439 a) b) c) d) e) f) Rys. 2. Powierzchnia przełomu stopu AK132: a) bez modyfikacji, b) modyf. 0,15% AlSr10, c) modyf. 0,25% AlSr10, d) modyf. 0,25% AlSr10 i 0,2% AlCu19P1,4, e) modyf. 0,25% AlSr10 i 0,4% AlCu19P1,4, f) modyf. 0,25% AlSr10 i 0,6% AlCu19P1,4. Fig. 2. Fracture surface of alloy AK132: a) no modif., b) modif. with 0,15% AlSr10, c) modif. with 0,25% AlSr10, d) modif. with 0,25% AlSr10 i 0,2% AlCu19P1,4, e) modif. with 0,25% AlSr10 i 0,4% AlCu19P1,4, f) modif. with 0,25% AlSr10 i 0,6% AlCu19P1,4.

5 440 Powierzchnię przełomów próbek stopu AK132 ilustrują skaningowe mikrofotografie przedstawione na rysunku 2. Wynika z nich, że próbka stopu bez modyfikacji (rys. 2a) cechuje się występowaniem licznych i dużych stref kruchego pękania typowych dla dużych płytek eutektycznego krzemu. Zabieg modyfikacji siluminu dodatkiem 0,15% AlSr10 (rys. 2b) spowodował zmniejszenie udziału stref kruchego pękania. Udarność siluminu wzrosła dla tego przypadku z 2,3 do 6,7 J/cm 2. Zabiegi modyfikacji siluminu AK132 dodatkiem 0,25% AlSr10 (rys. 2c) oraz łącznymi dodatkami AlSr10 i AlCu19P1,4 (rys. 2d-2f) spowodowały istotną zmianę morfologii przełomów z łupliwej na plastyczną. Takiej zmianie morfologii przełomów odpowiada wzrost udarności siluminu do poziomu J/cm WNIOSKI Badania wykazały, że modyfikacja siluminu AK132 dodatkiem 0,25% AlSr10 spowodowała korzystną zmianę morfologii eutektycznego krzemu oraz istotny wzrost udarności próbek badanego stopu. Szczególnie silny wzrost udarności tego siluminu zapewniły łączne dodatki AlSr10 i AlCu19P1,4. Wskutek modyfikacji nastąpiła zmiana morfologii przełomów próbek siluminu AK132 z łupliwej na plastyczną. LITERATURA [1] Poniewierski Z.: Krystalizacja, struktura i właściwości siluminów. WNT, Warszawa [2] Chen X. G., Engler S.: Z. Metallkunde 1991, nr 6, s [3] Wasilewski P.: Siluminy modyfikacja i jej wpływ na strukturę i właściwości, Monografia nr 21, Krzepnięcie Metali i Stopów, Komisja Odlewnictwa PAN, Katowice [4] Pietrowski S.: Siluminy tłokowe, Monografia nr 29, Krzepnięcie Metali i Stopów, Komisja Odlewnictwa PAN, Katowice [5] Prospekt firmowy Vorlegierungen Zugabemengen. Technologica Vertriebsgesellschaft für technische Erzeugnisse m.b.h., Düsseldorf [6] Müller K.: Doktor Ingenieur Dissertation. TU Berlin SUMMARY THE INFLUENCE OF MODIFICATION FOR STRUCTURE AND MORPHOLOGY FRACTURES OF ALLOY AlSi132 The results of the modification of alloy AlSi132 by the additives of AlCu19P1,4 and AlSr10 have been presented. It has proved good influence of modification for structure and morphology of alloy. Recenzował Prof. Stanisław Pietrowski