Резание цветных металлов. Справочник

А. В. Бобровский, О. И. Драчев, А. В. Рыбьяков

Политехника, 2001 г.

Сплавы на основе системы Аl—Si—Mg.

Такие сплавы отличаются высокими литейными свойствами, поскольку в них присутствует большое количество двойной эвтектики α + Si (40-75 %), которая обуславливает не только высокую жидкотекучесть сплавов, но и пониженные линейную усадку и склонность к образованию горячих трещин. По мере увеличения количества эвтектики в сплавах уменьшается их склонность к образованию усадочных микрорыхлот и тем самым повышается герметичность отливок.

К достоинствам сплавов на основе системы Al-Si следует также отнести повышенную коррозионную стойкость, поэтому их широко применяют в изделиях, работающих во влажной и морской атмосферах.

К недостаткам этих сплавов следует отнести повышенную газовую пористость и пониженную жаропрочность. Технология литья из этих сплавов более сложная, чем из других, — требуется применение операций модифицирования и кристаллизации под давлением в автоклавах. Особенно это относится к сплаву АК9ч.

С повышением содержания Si в сплавах понижается коэффициент термического расширения, но вместе с этим получается и более грубая структура, способствующая охрупчиванию сплавов и ухудшающая обрабатываемость резанием. Для измельчения структуры, повышения механических свойств (особенно пластичности) и улучшения обрабатываемости резанием сплавы АЛ2, АЛ4 обычно модифицируют путем воздействия фтористохлористыми солями, содержащими натрий.

Сплавы заэвтектического состава имеют в структуре много крупных первичных кристаллов Si, и поэтому они плохо модифицируются солями, содержащими Na, и отливки из таких сплавов имеют относительное удлинение 0,1-0,5 %. Значительно больший эффект модифицирования этих сплавов получается путем воздействия фосфорсодержащими веществами, серой или углерод содержащими солями.

Сплав АЛ2 применяют для малонагруженных деталей, отливаемых в песчаные формы, кокиль и литьем под давлением. Поскольку твердый раствор этого сплава мало легирован, а структура отливок сильно гетерогенна, детали применяют в литом состоянии. В отдельных случаях может быть применен режим Т2 (нагрев при 300 ± 10 °С в течение 2-4 ч).

Отливки из сплава АЛ9 применяют в закаленном и искусственно состаренном состояниях. При этом следует учитывать, что сплав АЛ9 с пониженным содержанием железа проявляет повышенную склонность к естественному старению, поэтому через несколько месяцев свойства отливок в закаленном состоянии значительно улучшаются и приближаются к свойствам закаленного и искусственно состаренного состояния.

Упрочняющей фазой в сплавах АЛ4, АЛ9 является Mg2Si.

Для литья в кокиль сплав АЛ9 обычно не модифицируют, а при литье в землю рекомендуется модифицировать двойным или тройным модификатором, содержащим Na.

Для термической обработки сплава АЛ9 рекомендуют применять режимы Т4, Т6, Т7, Т8 (см. стр. 10, 16).

При литье деталей из сплава АЛ4 обычно применяют двойной модификатор, содержащий натрий. Детали из сплава АЛ4 в зависимости от области их применения могут термически обрабатываться по двум режимам: Т1 и Т6 (см. стр. 10).

За последнее время появилась необходимость в деталях типа корпусов насосов, претерпевающих внутреннее давление свыше 30 МПа.

Сплавы на основе системы Аl—Si—Сu.

По литейным свойствам, герметичности и коррозионной стойкости эти сплавы уступают сплавам систем Al-Si и Al-Si-Mg, но превосходят их по жаропрочности (уровень рабочих температур 250-275 °С), а также обладают лучшей обрабатываемостью резанием. Достоинство сплавов этой группы (по сравнению со сплавом АЛ4) — более простая технология литья, т. е. не требуется модифицирования и кристаллизации под давлением в автоклавах.

Сплавы этой группы применяют для всех способов литья. Структуры сплавов являются гетерогенными, степень гетерогенности и многофазности увеличивается по мере усложнения их химического состава. При этом фазовый состав сплавов в неравновесных условиях кристаллизации в значительной мере зависит от скорости кристаллизации и последующего охлаждения отливок.

Детали из сплава АЛ5 применяют в литом состоянии, так как эффект термической обработки незначителен. Для снятия внутренних напряжений применяют отжиг при 300 ± 10° С в течение 2-4 ч. Применение деталей из сплава АЛ5 в литом состоянии объясняется недостаточным легированием твердого раствора медью и грубой формой кристаллизации кремния. Сплав АЛ5 имеет удовлетворительные литейные свойства, герметичность, свариваемость и обрабатываемость резанием. Его недостатками являются ухудшенные механические свойства и пониженная коррозионная стойкость. Детали из этого сплава можно защищать анодированием в серной кислоте.

Сплав АЛ5 применяют для литья малонагруженных агрегатных деталей и деталей аппаратуры машиностроения, работающей при температуре, не выше 225 °С. Его используют в термообработанном состоянии.

Основную роль в упрочнении сплава играют фазы Mg2Si, CuAl2 (при отсутствии фазы Mg2Si в упрочнении участвует также фаза W). Детали из сплава АЛ5 подвергаются следующим режимам термической обработки: Т1, Т5, Т6, Т7 (см. стр. 10, 16).

Сплав АЛ5 примененяют и для литья средненагруженных корпусных деталей, работающих при обычной температуре, а также для литья деталей, работающих при температурах до 250° С (головки блоков цилиндров, поршневых деталей двигателей воздушного охлаждения).