Реферати українською » » Дослідження горячеломкости ливарних сплавів з урахуванням систем Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu


Реферат Дослідження горячеломкости ливарних сплавів з урахуванням систем Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu

Страница 1 из 6 | Следующая страница

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение……………………………………………………………………..3

Глава 1. Огляд літератури

1.1. Вплив складу і структури на горячеломкость

при лиття сплавов…………………………………………………………...5

1.1.1. Вплив форми і дрібних розмірів зерен на горячеломкость……………..5

1.1.2. Вплив газосодержания сплавів на горячеломкость……………..9

1.1.3. Вплив складу сплавів на горячеломкость……………………...12

1.1.4. Вплив зональної ликвации на горячеломкость…………………17

1.1.5. Вплив домішок на горячеломкость……………………………...17

1.2. Шляхи зниження горячеломкости сплавов…………………………...19

1.2.1. Перший шлях зниження горячеломкости –

вибір оптимального состава……………………………………………….19

1.2.2. Другий засіб зниження горячеломкости –

регулювання змісту основних компонентов………………………23

1.2.3. Третій шлях зниження горячеломкости –

регулювання змісту домішок в сплаве…………………………….23

1.2.4. Четверте шлях зниження горячеломкости –

введення у сплав малих технологічних добавок………………………..23

1.3. Ливарні проби на горячеломкость………………………………...26

1.3.1. Перша група проб……………………………………………………26

1.3.1.1 Стандартна кільцева проба на горячеломкость………………….30

1.3.2. Друга ж група проб…………………………………………………….30

1.3.3. Третю групу проб…………………………………………………….32

1.4. Характеристика деяких алюмінієвих сплавов…………………37

1.4.1. Сплавы з урахуванням алюминий-кремний……………………………….37

1.4.2. Сплавы з урахуванням алюминий-медь……………………………………39

1.4.3. Сплавы з урахуванням алюминий-кремний-медь…………………………41

Глава 2. Експериментальна частина

2.1. Методика приготування досвідчених сплавов……………………………43

2.2. Дослідження горячеломкости сплавів систем Al-Si,

Al-Cu, Al-Si-Cu за показниками технологічних проб……….…………….43

2.3. Методика проведення диференціального термічного

аналізу досліджуваних сплавов………………………………………………...51

2.4. Аналіз параметрів кристаллизационного процесса……………………54

Вывод…………………………………………………………………………..57

Литература……….……………………………………………………………58

 

ЗАПРОВАДЖЕННЯ

 

Розвиток сучасної науку й техніки показало, що важливою складовою технологічного продукування є якісні показники одержуваної продукції. Пріоритетними заходами є: збільшення міцності, збільшення діапазону робочих температур, збільшення терміну служби матеріалів. У цьому роботі буде розглянуто і досліджувана явище, яке безпосередньо з прочностными показниками одержуваних у виробничому процесі матеріалів. Ідеться про явище горячеломкости металів і сплавів.

  Горячеломкость – схильність металів і сплавів до тендітному межкристаллитному руйнації за наявності рідкої фази на межі зерен. Таке руйнація поширене при лиття і зварюванні; воно зустрічається також за гарячої обробці тиском, термічній обробці і експлуатації виробів при підвищених температурах.

   Усі метали і сплави у тому чи іншою мірою горячеломки. Добре відома красноломкость сталей і нікелевих сплавів, обумовлена оплавленням сульфидной эвтектики, є приватною випадком горячеломкости при гарячої обробці тиском. При термічній обробці сплавів горячеломкость проявляється у освіті закалочных тріщин через оплавлення кордонів зерен при пережоге. Незначні домішки металів, що утворюють легкоплавкие эвтектики на межі зерен, знижують жаропрочность і термостойкость легованих сталей, нікелевих та інших сплавів і може призвести до тендітному межкристаллитному руйнації виробів під час експлуатації при підвищених температурах.

    При лиття і зварюванні горячеломкость сплаву проявляється у освіті про «гарячих» тріщин у зливках, фасонных отливках і зварних швах. Гарячі тріщини – одне з найбільш поширених як важко переборних видів шлюбу. Якщо оплавлення кордонів зерен при гарячої обробці тиском, термообработке і експлуатації виробів можна більш-менш легко запобігти, очищаючи метав від легкоплавких домішок, вводячи у нього малі добавки для зв'язування цих домішок в тугоплавкі сполуки чи, нарешті, просто обмежуючи температуру нагріву точкою солидуса кордонів зерен, то, при лиття і зварюванні плавленням перехід через інтервал кристалізації завжди неминучий. Тому горячеломкость найчастіше проявляється у двох останніх процесах.

  Проблема гарячих тріщин придбала особливо більшої гостроти у зв'язку з розвитком виробництва нових високоміцних і жароміцних сплавів, оскільки області складів на діаграмах стану, відповідні максимальної міці й жаропрочности, часто збігаються із ділянкою складів найбільш горячеломких сплавів. До того ж шлюб по гарячим тріщинам частіше виникає при найпрогресивніших видах лиття: безупинному лиття зливків і литві деталей в постійні форми.

   Різко виражена горячеломкость сплавів при лиття і зварюванні сильно ускладнює, а часто чинить і практично неможливим запровадження у серійне виробництво нових сплавів із цінними експлуатаційними властивостями. У зв'язку з цим необхідний такий науково обгрунтований підхід до розробки нові й поліпшенню існуючих сплавів, у якому поруч із отриманням високої міцності, жаропрочности та інших експлуатаційних властивостей забезпечувалася б висока опірність сплавів освіті гарячих тріщин.

    Як показано нижче, гарячі тріщини при лиття більшості промислових кольорових сплавів є кристаллизационными – вони зароджуються і розвиваються в «ефективному» інтервалі кристалізації. У цьому вся інтервалі кристаллиты утворюють каркас з распределённой усередині нього рідкої фазою, і сплав має основним властивістю твердого тіла зберігати раніше додану йому форму. Такий стан сплавів було умовно названо твёрдо-жидким. Вище деякою температурі в інтервалі кристалізації рідка фаза повністю відокремлює друг від друга кристаллиты, і сплав має основним властивістю рідкого тіла – підвищеної плинністю. Цей стан сплаву на відміну попереднього, було умовно названо жидко-твёрдым.

   Суперечливість проблеми гарячих тріщин зумовлено переважно тим, що горячеломкость – властивість технологічне як і всяке технологічне властивість, є комплексним, сложносоставным, залежать від перебігу в металі одночасно кількох «елементарних» процесів. Будь-яка технологічна проба на горячеломкость, як би вона була пристосована до місцевих умов конкретної виробничої завдання, неспроможна в чистому вигляді виявити ті елементарні процеси та відповідно ті «складові» властивості сплаву, комплекс визначає його горячеломкость. Для визначення властивостей сплаву, що у твёрдо-жидком стані, зазвичай непридатні методи і установки, використовувані з вивчення сплавів в твердому чи рідкому стані. Необхідно застосовувати методи і прилади, спеціально призначені з вивчення тих властивостей сплаву в твёрдо-жидком стані, сукупність визначає його горячеломкость.

   На схильність сплаву до утворення кристаллизационных тріщин, як і схильність до іншого руйнації, визначальний влив мають надавати механічні властивості в температурному інтервалі освіти цих тріщин. Тому, за аналізі горячеломкости основну увагу слід звернути на вивчення механічних властивостей і закономірності пластичної деформації і руйнувань сплавів в твёрдо-жидком стані. Але аналіз горячеломкости, у випадку, не можна зводити до вивчення лише механічних властивостей: горячеломкость, що виявляється при лиття і зварюванні, залежить також термічного стискування, лінійної усадки в інтервалі кристалізації.

 

 

 

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛІТЕРАТУРИ

 

1.1. ВПЛИВ СОСТАВА І СТРУКТУРЫ НА ГОРЯЧЕЛОМКОСТЬ ПРИ ЛИТЬЕ СПЛАВОВ

 1.1.1. Вплив форми і дрібних розмірів зерен на горячеломкость

Измельчение зерна – це з добре відомих способів усунення шлюбу з гарячим тріщинам у зливках, фасонных отливках і зварних швах. Зменшення розмірів зерен і особливо перехід від столбчатой структури до равноосной в литом сплаві, по-перше, звужують температурний інтервал тендітності і підвищують відносне подовження у ньому, а, по-друге, знижують температуру початку лінійної усадки в ефективному інтервалі кристалізації. Підвищення відносного подовження і зменшення лінійної усадки при подрібнюванні зерна діють у одному напрямку: обидві ці чинника, посилюючи одне одного, збільшують запас пластичності сплаву в твёрдо-жидком стані людини і цим знижують горячеломкость.

Вплив форми і дрібних розмірів зерна на горячеломкость в чистому вигляді який завжди можна виявити, оскільки одночасно з їхнім зміною під впливом тих чи інших чинників може змінитися, й микростроение кордонів зерен, і навіть інтервал кристалізації, темп кристалізації і газосодержание.

       Найпростіше виявлення форми і дрібних розмірів зерен на горячеломкость виявляється за зміни перегріву розплаву. Зі збільшенням перегріву розплаву зерно укрупнюється і равноосная структура прагне перейти в столбчатую, у результаті запас пластичності в твёрдо-жидком стані знижується, а горячеломкость зростає (малюнок 1).

   Збільшення тривалості чекання розплаву він може призвести до значному укрупнення збіжжя і посиленню горячеломкости. Збільшення тривалості чекання в електропечі з 20 хвилин до 10 годин укрупнило збіжжя та призвело до появи тріщин в зливку полунепрерывного лиття з сплаву АК6. Випробування на розрив зразків, вирізані з зливків, виявили сильне зниження подовження в твердо-

                     

Мал.1 Залежність показника горячеломкости (ПГ) сплаву алюмінію із чотирьох% Cu від розміру зерна ( m )  при різному перегрів розплаву.

рідкому стані людини і розширення інтервалу тендітності при выстаивании розплаву. Посилення горячеломкости зі збільшенням тривалості чекання розплаву іноді пов'язують із підвищенням газосодержания. Але, по-перше, досліди показують, що, залежно від природи сплаву, його вихідного газосодержания і атмосфери печі выстаивание може лише дозволило підвищити, а й підвищити газосодержание. Саме ця спостерігалося у щойно згаданому прикладі зі сплавом АК6. Досліди проводились цехових умовах. Шихта складалася з відходів пресового цеху, загрязнённых олією, і свежерасплавленный метал мав підвищену газосодержание. Десятичасовое выстаивание розплаву знизило зміст водню з 0.30 до 0.19 див3 /100 р, збільшило щільність зливків з 2.786 до 2.797 і зменшило середню товщину кордонів зерен лежить на поверхні проб, відлитих на дзеркальну плиту, з 6.8 до 4.6 мкм. По-друге, якщо газосодержание і підвищується, то горячеломкость повинна падати, а чи не зростати. Оскільки зазвичай горячеломкость зі збільшенням тривалості чекання зростає, це означатиме, що або выстаивание знижує газосодержание, або ж выстаивание підвищує газосодержание, але сприятливо впливає цього чинника на горячеломкость перекривається негативним дією укрупнення структури.

   Через неминучих коливань температури розплаву, різного змісту домішок і неконтрольованих включень й на інших причин у різних плавках одного сплаву виходить різна структура. Горячеломкость багатьох сплавів чуйно реагує на коливання розміру зерна, одержувані у різних плавках (малюнок 2).

Одержання мелкозернистой структури зниження горячеломкости часто досягається модифицированием сплаву малими добавками, наприклад запровадженням титану в алюмінієві сплави. Слід зазначити також, що запровадження модифікатора може лише подрібнити зерно, а й змінити кількість і характеру розподілу рідкої фази на межі зерен, а останній чинник іноді має вирішальний і обов'язково сприятливо впливає на горячеломкость.

   Зниження горячеломкости при вібрації під час кристалізації частково завдяки подрібнюванню зерна, проте питому вагу цього чинника важко сказати, оскільки вібрація одночасно посилює залечивание тріщин.

   На розмір зерна, як відомо, сильний вплив надають домішки і легирующие елементи. Отливки з чистих металів зазвичай мають столбчатую структуру, а у разі підвищення змісту домішок і легуючих елементів зерно найчастіше подрібнюється. Та заодно, зазвичай, сильно змінюється структура кордонів зерен, й ролі розміру зерна стає другорядною.

     Одержання стійкою мелкозернистой структури шляхом зниження температури розплаву, обмеження тривалості його чекання і введення модифікаторів є дуже простою й добре

Рис.2 Залежність показника горячеломкости (ПГ) сплаву міді з 3% Sn і 0.5% Fe від розміру зерна (m ), отриманого у різних плавках.

зарекомендували себе практиці способом зниження горячеломкости. Проте слід зазначити, що здрібнення зерна який завжди допомагає усунути шлюб по кристаллизационным тріщинам в виробничих умовах. Приміром, при полунепрерывном лиття зливків сприятливе дію подрібнення зерна проявляється переважно на алюмінієвих сплавах з середньої і низької горячеломкостью.

 

  

  1.1.2. Вплив газосодержания сплавів на горячеломкость

  Наявний виробничий досвід дозволяє зробити суворих висновків щодо вплив газосодержания розплаву на горячеломкость, позаяк у цехових умовах при фасонном і заготовительном лиття кольорових сплавів контроль газосодержания звичайно виробляють. З іншого боку, разом з зміною змісту газу можуть змінюватися інші чинники, що впливають горячеломкость і не учитываемые. Уявлення металургів про який вплив газосодержания на горячеломкость частіше грунтуються не так на систематичних дослідженнях, але в традиційному ставлення до газу як до шкідливого компоненту в сплаві. Це є одним із причин розповсюдженого переконання, що газ, який потрапляє розплав, посилює горячеломкость. Разом про те окремі дослідження свідчать про протилежне.

    Дослідження проводили на алюмінієвих сплавах марок B95, Д16 і АМц, технічному алюмінії марки А00 і подвійних сплавах алюмінію з міддю і кремнієм. Газосодержание розплаву визначали приближённо, методом Дардела, заснованого на реєстрації залишкового тиску, щоб у вакуумної установці лежить на поверхні рідкої проби під лупою зі збільшенням вп'ятеро з'являється перший газовий пузырёк. Можна вважати що з алюмінієвого під вакуумом виділявся лише водень, зміст якого визначали по номограмме.

  Відразу ж, після виміру газосодержания, з свежерасплавленного металу під температурою 720-740° відбирали мірну порцію визначення горячеломкости по кільцевої пробі. Діаметр сталевого стрижня кокиля підбирали кожному за сплаву те щоб можна було визначити, у напрямі змінюється горячеломкость під час введення газу розплав. Потім з вихідного металу відбирали порцію розплаву, яку обробляли водяникам пором в окремому тиглі, котрий у інший печі. Проходячи через алюмінієвий розплав, водяну пару розкладалися, і розплав збагачувався воднем. З обробленого водяникам пором розплаву відбиралися за однією пробі на газосодержание і горячеломкость. Після цього повторно відбирали проби на газосодержание і горячеломкость з залишку вихідного розплаву, не обробленого пором; потім знову відбирали порцію розплаву в обробці парою й т. буд. Середні результати по 10-12 чередующимся пробам з вихідного і обробленого пором розплавів представлені у таблиці 1. Після опрацювання водяникам пором

горячеломкость сплавів В95, Al з 4.5% Cu і Al з 0.8% Si різко зменшилася, у дюралюмина Д16 слабко знизилася, а й у сплаву АМц і алюмінію марки А00 мало змінилася. У жодного із досліджених сплавів виявлено було навіть натяку до посилення горячеломкости після обробки водяникам пором, тоді як проба на газосодержание завжди показувала значне збільшення кількості водню в розплаві.

   З таблиці 1 видно, що й зі збільшенням газосодержания розплаву різко знижується горячеломкость, то одночасно помітно зменшується лінійна усадка.

      Таблиця 1. Горячеломкость і лінійна усадка алюмінієвих сплавів з різними змістом водню в розплаві

 

      Сплав

Зміст М2

При 720°,см3/100г

Горячеломкость,

           %

Повна лінійна усадка, %

Інтервал кристал-

лизации, З

А

 

  Б

 А

 

    Б

А

 

    Б

В95 0.45 >0.8 90 0 1.75 1.55 150
Страница 1 из 6 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація