Результат интеллектуальной деятельности: Литейный высококремнистый сплав на основе алюминия

Изобретение относится к металлургии литейных сплавов на основе алюминия и может быть использовано при изготовлении фасонных отливок сложной формы, литьем под низким давлением, таких как автомобильные диски колес. Сплав содержит следующие компоненты, мас. %: кремний 11-12, магний 0,20-0,27, медь до 0,03, цинк до 0,01, соотношение марганца к железу должно быть не менее 1/3, при содержании железа не более 0,17, титан до 0,12, бор до 0,006, стронций до 0,025, алюминий остальное. Изобретение направлено на получение литейного сплава с высокими технологическими, прочностными и пластическими характеристиками.

Изобретение относится к металлургии литейных сплавов на основе алюминия с повышенными технологическими и механическими свойствами, используемых в качестве конструкционных материалов в машиностроении при изготовлении автомобильных дисков колес методом литья под низким давлением.

Известен литейный сплав на основе алюминия АЛ2 (АК12) по ГОСТ 1583-93, содержащий, мас. %:

Недостатками данного сплава являются невозможность его упрочнения за счет термической обработки на максимальную прочность и, как следствие, невысокие механические свойства.

Известен также литейный сплав на основе алюминия (Патент РФ №2415193, МПК C22C 21/04, 2011), содержащий, мас. %:

Этот литейный сплав обладает низкой коррозийной стойкостью, имеет пониженную жидкотекучесть и недостаточную трещиностойкость. В стандартных технологических пробах на трещиностойкость при заливке в металлические формы образуются несколько трещин, имеющих общую длину до 14-20 см.

При литье в кокиль отливки из известного сплава после закалки в воде и старения по режиму T6 обладают следующими механическими свойствами:

Наиболее близким к предложенному сплаву является литейный сплав на основе алюминия (А.с. СССР №1803450, МПК C22C 21/04, 1993) следующего химического состава, мас. %:

Известный сплав склонен к образованию газоусадочной пористости и обладает нестабильными пластическими и технологическими свойствами.

Задачей изобретения является получение литейного, термически упрочняемого сплава, с высокими технологическими, прочностными и пластическими характеристиками

Поставленная задача решается тем, что литейный высококремнистый сплав на основе алюминия, содержащий кремний, магний, медь, цинк, марганец, железо, титан, дополнительно содержит бор и стронций при следующем соотношении компонентов, мас. %: кремний 11-12, магний 0,20-0,27, медь до 0,03, цинк до 0,01, соотношение марганца к железу должно быть 1/3, при содержании железа не более 0,17, титан до 0,12, бор до 0,006, стронций до 0,025, алюминий остальное.

Сущность изобретения состоит в следующем.

Концентрация кремния в заявленных пределах обеспечивает необходимую температуру ликвидуса и, как следствие, высокие технологические свойства (в частности, формозаполняемость).

Магний в заявленных пределах находится в алюминиевой матрице в виде вторичных выделений фазы Mg₂Si, что вносит основной вклад в прочность сплава при литье под низким давлением. Данного количества магния достаточно для проведения эффективной термической обработки на максимальную прочность (T6).

Для измельчения зерна α-твердого раствора в сплав вводится титан в количестве до 0,12 и бор до 0,006 мас. %, а для измельчения и изменения морфологии эвтектической фазы Si вводится стронций в количестве до 0,025 мас. %, такого количества достаточно для повышения механических свойств. При большем увеличении концентрации титана снижаются литейные характеристики сплава. При содержании титана, бора и стронция менее нижнего предела механические свойства недостаточны.

Были приготовлены 5 сплавов, составы которых указаны в табл. 1. Опытные плавки литейных сплавов проводились в тигельных индукционных печах ИАТ-2,5. В качестве шихтовых материалов использовали возврат собственного производства из сплава АК12, легирующие и модифицирующие добавки, для освежения расплава использовалась мелкогабаритная чушка первичного алюминия A8. Магний вводят в печь ИАТ при температуре 790-820°C, добавка лигатур содержащих титан, бор и стронций производится во время рафинирования при 740-770°C. Максимально допустимый перегрев расплава в печи - 850-870°C. Для рафинирования расплавов используют продувку аргоном.

Заливку расплава из ковша производят в раздаточную печь литейной установки. Литье под низким давлением осуществляется при температуре расплава 690-720°C.

Механические свойства на разрыв определяли по ГОСТ 1497-84 на цилиндрических образцах (тип II), твердость определяли по ГОСТ 9012-59. Результаты исследования механических свойств представлены в табл. 2.