Сплав на основі алюмінію

Сплав на основе алюминия, содержащий кремний, медь, магний, марганец, титан, отличающийся тем, что выбрано следующее соотношение компонентов, мас.%: Изобретение относится к цветной металлургии, в частности, к сплавам на основе алюминия, предназначенным для изготовления корпусных деталей, например, корпусов объемных гидромашин. Уже известен вторичный алюминиевый литейный сплав АК5М2 по ГОСТ 1583-89, из которого изготавливаются корпусные детали объемных гидромашин, содержащий компоненты в следующем процентном соотношении, мас.%: Следовательно, для получения деталей из этого сплава требуются повышенные энергозатраты, обусловленные необходимостью их термообработки. Кроме того, в этом сплаве и в других вторичных алюминиевых сплавах практически всегда присутствует железо, являющееся металлургической примесью. Его массовая доля доходит до 1,3 %. Железосодержащие фазы кристаллизируются в виде крупных игл и пластин, которые, являясь концентраторами напряжений, резко снижают пластичность, ударную вязкость и предел выносливости отливок. В основу изобретения положена задача создания сплава на основе алюминия, который, при сохранении прочностных и функциональных свойств известного сплава, не требовал бы термообработки. Поставленная задача решается тем, что в известном сплаве на основе алюминия, содержащем кремний, медь, магний, марганец, титан, выбрано следующее соотношение компонентов, мас.%: медь 1.5 - 3,5 магний 0,2 - 0.85 марганец 0,6 - 0,9 титан 0,05 - 0,20 алюминий остальное Для получения требуемых прочностных свойств деталей из этого сплава подвергают термической обработке по режиму Т5, заключающейся в том, что отливки сначала выдерживают при температуре 525+5°С в течении 3-4 часов и закаливают на воду, имеющей температуру от 50 до 100°С, далее выдерживают в печи при температуре 160+5°С от 4 до 8 часов в зависимости от веса отливки и охлаждают на воздухе. Компоненты кремний медь магний марганец титан алюминий Мас.% 4,0 - 13,0 3,6 - 5,0 0.2 - 0,8 0,85 - 1,2 0.15 - 0,25 остальное С2 (13) 35608 4,0 - 6.0 (11) кремний UA Мас.% Мас.% 4,0 - 13,0 3,6 - 5,0 0,2 - 0,8 0,85 - 1,2 0,15 - 0,25 остальное (19) Компоненты Компоненты кремний медь магний марганец титан алюминий 35608 Отказ от термообработки деталей компенсируется повышенный содержанием в сплаве меди, при наличии кремния в более широком диапазоне, что позволяет для приготовления сплава использовать практически все вторичные алюминиевые литейные сплавы. Однако основной упрочняющий эффект при введении меди, достигаемый за счет легирования твердого раствора, а также за счет появления в структуре метастабильных и стабильных медьсодержащих фаз при распаде пересыщенного твердого раствора, без термообработки отливок сводится на нет из-за завышенного содержания в примесях железа. Компенсация вредного влияния железа на прочностные характеристики сплава достигается только лишь при содержании в нем марганца в пределах от 0,85 до 1,2%. Наличие такого содержания марганца изменяет форму железосодержащих фаз, сферодизируя их. Приготовление сплава производится в тигельных электрических печах сопротивления ГМ2082 с выемными чугунными тиглями. В очищенный и предварительно нагретый тигель загружаются чушки стандартного сплава, крупные кусковые отходы собственного производства и чушки переплава мелких отходов. В период расплавления шихтовы х материалов температура должна быть не более 700оС. После расплавления шихты температуру повышают до 730 - 740оС и вводят лигатуры: - алюминий - медь; - алюминий - марганец; - алюминий - титан. По расплавлении лигатур, сплав тщательно перемешивают и при температуре 740°С производят ратинирование азотом или хлористым цинком. Далее дают сплаву выстояться в течении 1215 мин., после чего с поверхности расплавленного сплава снимают шлак и окисные пленки, и, снизив температуру сплава, вводят магний, в том случае, если его количество недостаточно в стандартном сплаве. После этого производят заливку сплава в металлические кокили для получения отливок. Полученные отливки не подвергают термообра ботке, так как они имеют прочностные и механические свойства на уровне стандартного сплава, подвергаемого термообработке, что дает значительную экономию электрической энергии. Сравнительные свойства предлагаемого сплава и известного определялись путем сравнения прочностных и механических свойств образцов, изготовленных из этих сплавов. В таб. 1 и 2, соответственно, даны химический состав и свойства апробированных композиций предлагаемого и известного сплавов, причем химический состав первого и последнего сплавов из предлагаемых выбран выходящим за пределы оптимально принятого, а свойства стандартного сплава даны после его термообработки по режиму Т5. Допускаемое содержание примеси в предлагаемых сплавах следующее, мас.%: железа до 1.3, цинка до 1.5 и никеля до 0.5. Данные в таб. 2 приведены усредненные по трем образцам. Анализируя свойства предложенного и известного сплавов, можно отметить, что по временному сопротивлению разрыву предложенный сплав находится на уровне или незначительно уступает стандартному сплаву, подвергнутому термической обработке, по относительному удлинению находится на уровне стандартного сплава, а по твердости - превышает его. При этом снижение содержания кремния, меди и марганца ниже принятого нижнего предела приводит к снижению прочности и твердости при повышении относительного удлинения, а увеличение их содержания выше верхнего предела, хотя и увеличивает прочность и твердость, однако значительно уменьшает относительное удлинение. Завышенное содержание титана в предложенном сплаве оказывает модифицирующее воздействие, измельчая микрозерна в отливке. Таким образом, предложенный сплав, изготавливаемый без применения его термообработки, по прочностным и механическим свойствам находится на уровне стандартного сплава, требующего термообработки, что значительно сокращает затраты электроэнергии для его изготовления. 2 35608 Таблица 1 Содержание компонентов, мас.% Состав сплава, кремний медь магний Марганец титан Алюминий 1 3,5 3.0 0.15 0.5 0,08 Остальное 2 4.0 3.6 0.2 0.85 0.15 ¾²¾ 3 9.0 4.3 0.5 1.0 0.2 ¾²¾ 4 13.0 5,0 0.8 1.2 0.25 ¾²¾ 5 13.5 5,5 0,85 1.5 0.3 ¾²¾ 5.0 2,5 0.5 0.75 0.12 ¾²¾ Предлагаемый Известный 6 Таблица 2 Состав сплава Ме ханические свойства 1 2 3 4 5 6 Временное сопротивление раэрыву. Gвp. МПа 160 195 200 210 21,5 200 Относительное удлинение, % 0.7 0,5 0.5 0.5 0,3 0.5 Твердость по Бринеллю, НВ 65 75 80 80 85 75 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3