Ливарний сплав на основі алюмінію

Изобретение относится к металлургии сплавов, в частности к сплавам системы алюминий-кремний, предназначенных для изготовления из литого нетермоупрочненного состояния деталей и изделий неответственного назначения в различных отраслях народного хозяйства. Известен литейный алюминиевый сплав [1], следующего состава, мас. %: Кремний 5,0-10,0 Медь 0.5-3,0 Магний 0,1-3,5 Марганец 0.1-0,4 Церий 0,1-0,3 Алюминий Остальное Сплав характеризуется неудовлетворительными механическими свойствами. s B = (144 - 151) МПа , d = 0,5% (литье в песчано-глинистые формы без термической обработки), плохой обрабатываемостью резанием и низкой стойкостью к коррозионному растрескиванию (КР). Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому является литейный сплав на основе алюминия, [2], содержащий, мас.%. Кремний 7,0-10,0 Медь 1,0-8,0 Магний 0,2-0,6 Марганец 0,1-0,6 Иттрий 0,2-1,0 . Алюминий Остальное Свойства сплава следующие' s B = 240 МПа , d = 4,0 % Обрабатываемость резанием деталей из указанного сплава остается неудовлетворительной, стойкость к коррозионному растрескиванию - низкой. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать сплав на основе алюминия, путем ввода в сплав новых и изменения процентного содержания известных компонентов, обеспечивающих получение нетермоупрочняемых сплавов с повышенной пластичностью (5-6%) при сохранении высокой прочности (240270 МПа), улучшенной обрабатываемостью резанием и стойкостью к коррозионному растрескиванию. Поставленная задача решается тем, что литейный сплав на основе алюминия, включающий кремний, медь, магний, марганец и иттрий, согласно изобретению, дополнительно содержит стронций и/или лантан при следующем соотношении компонентов, мас.%: Кремний 8,0-12,0 Медь 1,0-2,0 Магний 0.05-0,35 Марганец 0,02-0,50 Иттрий 0,01-0,50 Стронций и/или Лантан 0,02-0,050 Алюминий Остальное, причем отношение суммарного содержания иттрия и стронция и/или лантана к меди составляет (0,0151,0):1. Ниже в таблице приведены примеры, иллюстрирующие данное изобретение. Ме ханические свойства, предел прочности s B , МПа, и относительное удлинение d , %, определяли согласно ГОСТа СССР 1497-84. Обрабатываемость резанием характеризовали: 1) постоянной времени стружкообразования Tp, сек., которая определялась экспериментально по методике В. А. Кудинова (В. А. Кудинов "Динамика станков", М. "Машиностроение", 1967, с. 136-140); 2) безразмерным коэффициентом b , учитывающим условия резания и свойства материала (данные для расчетов взяты из книги В. И. Попова и В. И. Локтева "Динамика станков", изд-во "Техника", Киев, 1975 г.); 3) наростообразованием. величина наростов измерялась в мм с точностью до второго знака после запятой. Стойкость к коррозионному растрески-ванию (КР)оценивалась временем (в сутках) до появления первой визуальной трещины при статических деформациях 0,7sB и 0,9sB в растворе поваренной соли согласно ГОСТа СССР 9.019-74 ("Методы ускоренных испытаний на коррозионное растрескивание"). Увеличение содержания кремния более 12,0% приводит соответственно к увеличению количества эвтектического кремния в структуре отливок, что снижает пластичность сплава. При содержании кремния менее 8,0% малое количество эвтектической составляющей не обеспечивает высокие показатели прочности. Повышение содержания меди свыше 2,0% приводит к выделению хрупких интерметаллидных фаз в структуре сплава, что отрицательно сказывается на пластичности и стойкости к коррозионному растрескиванию. При содержании меди менее 1,0% снижается прочность, неудовлетворительной становится обрабатываемость резанием. Повышение содержания магния в сплаве выше 0,35% приводит к охрупчиванию сплава за счет образования большого количества фазы Mg2Si. Понижение содержания магния в сплаве ниже 0,05% вызывает снижение легированности a-AI твердого раствора и появление малого количества мелких единичных кристаллов Mg2Si, что не обеспечивает требуемые физико-механические свойства. Содержание марганца выше 0,50% приводит к образованию грубых первичных кристаллов фазы (Fe, Mn)Si2 AI 15, о хрупчивающих сплав и ухудшающи х обрабатываемость резанием, а также снижающих стойкость к КР. При содержании марганца ниже 0,02% образуется недостаточно легированный твердый раствор a - AI , что не обеспечивает высокую прочность сплава и хорошую обрабатываемость резанием. Иттрий в составе медистых силуминов позволяет повысить прочность и пластичность, но не оказывает достаточного влияния на стойкость к коррозионному растрескиванию. Сплавы с содержанием иттрия выше 0,50% характеризуются повышенной склонностью к КР за счет образования крупных интерметаллидных соединений, которые неравномерно располагаются в объеме отливок и, являясь в ряде случаев анодами, стимулируют КР сплавов. Содержание иттрия ниже 0,01 % отрицательно сказывается на пластичности сплавов и их обрабатываемости резанием. Введение меди в алюминиевые сплавы, так необходимое для повышения прочностных свойств, Обрабатываемости резанием, отрицательно сказывается на стойкости к КР. Находясь в алюминиевом твердом растворе, медь сдвигает коррозионный электродный потенциал алюминия в положительную сторону, при этом величина потенциала зависит от концентрации меди, и чем положительное значение потенциала, тем с большей скоростью корродируют алюминиевые сплавы. Снизить отрицательное влияние меди на КР удается дополнительным введением в состав стронция и/или лантана. Иттрий, стронций и/или лантан, совместно введенные в состав сплава (см. табл.), образуют сложные интерметаллидные фазы, благоприятно влияющие на стойкость сплавов к КР, а также на пластичность и обрабатываемость резанием. При содержании стронция (и/или лантана) выше 0,50% (что в сумме с иттрием превышает 1,0%) образуются самостоятельно существующие интерметаллидные фазы типа AISISr(Y, La), которые приводят к ухудшению свойств. Содержание стронция (и/или лантана) ниже 0,03% (что в сумме с иттрием ниже 0,03%) недостаточно для улучшения пластичности, обрабатываемости резанием и повышения стойкости к КР. Достаточный уровень прочности, повышение пластичности, обрабатываемости резанием и стойкости к КР достигаются при определенном соотношении суммарного содержания иттрия и стронция и/или лантана к содержанию меди, которое составляет (0,015-1,0):1. Иттрий, стронций, лантан, изменяя фазовые равновесия на диаграмме состояния, изменяют границу растворимости легирующи х элементов в a - AI твердом растворе при комнатной температуре. При соотношении (Y + Sr+La):Cu превышающем 1,0 или не достигающим значения 0,015 эффект положительного воздействия указанных выше элементов на свойства медистых силуминов не наблюдается. Из таблицы следует, что дополнительное введение стронция и/или лантана в соотношении (суммарно с иттрием) с медью равном (0,015-1,0): 1 приводит к повышению пластичности в 1,2-1,5 раза при сохранении высокой прочности, что для медистых силуминов является весьма существенным. Обрабатываемость резанием заявляемого сплава лучше, чем известного, что обеспечивает более стационарные условия резания: у заявляемого сплава Tp = 0,017-0,018 сек., b = 18,36 - 19,44 ; у известного эти показатели хуже. Стойкость к КР повышается в 4-6 раз. Кроме того, улучшение указанных вы ше физико-механических свойств достигается рациональным и экономным легированием по сравнению с известным сплавом, что является важным моментом в производстве широкого ассортимента деталей для легкой и пищевой промышленности.