Сплав на основі алюмінію

39890 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 AК5M2 по ГОСТ 1583-89, из которого изготавливаются корпусные детали объемных ги- дромашин, содержащий компоненты в следующем процентном соотношении, мас.%: Компоненты Кремний Медь Магний Марганец Титан Алюминий Мас.% 4,0-6,0 1,5-3,5 0,2-0,8 0,2-0,8 0,05-0,20 остальное Для получения требуемых прочностных свойств деталей из этого сплава его подвергают термической обработке по режиму Т5, заключающемся в том, что отливки сначала выдерживают при температуре 525±5°С в течении 3-4 часов и закаливают на воде, 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. Следовательно, для получения деталей из этого сплава требуются повышенные энергозатраты, обусловленные необходимостью их тер- мообработки. Кроме этого, 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 и гл и пластин, которые, являясь концентраторами напряжений, резко снижают пластичность, ударную вязкость и предел выносливости отливок. В основу изобретения поставлена задача создания сплава на основе алюминия, который бы, при сохранении прочностных и функциональных свойств известного сплава, не требовал термообработки. Поставленная задача решается тем, что в известном сплаве, содержащем кремний, медь, магний, марганец, титан, выбрано следующее соотношение компонентов, мас.%: Компоненты кремний медь магний марганец титан алюминий Мас.% 4,0-6,0 1,5-3,5 0,9-1,5 0,9-1,5 0,05-0,20 остальное Отказ от термообработки деталей компенсируется повышенным содержанием в сплаве магния и марганца, которые снижают вредное влияние железа на прочностные характеристики сплава. Это достигается лишь при совместном содержании в нем магния и марганца в пределах от 0,90 до 1,5% каждого из них. Упрочняющее воздействие магния связано с образованием мелкодисперсной фазы Mg2Si в процессе старения сплава. Благоприятное влияние марганца на повышение прочности сплава обусловлено высокой межатомной связью и повышенной степенью растворимости в алюминии и более низким коэффициентом диффузии по сравнению с магнием. Это соединение в виде интерметаллидов Al6 Mn равномерно распределяется по границам зерен как мелкие выделения, а железосодержащие фазы изменяют свою форму и сферодизируются. При дальнейшем повышении концентрации марганца упрочняющий эффект снижается. Приготовление сплава производится в тигельных электрических печах сопротивления ГМ2082 собственного производства 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 700°С. После расплавления шихты температуру повышают до 730-740°С и вводят лигатуры: - алюминий - марганец; - алюминий - титан. По расплавлении лигатур сплав тщательно перемешивают и при температуре 740°С производят рафинирование азотом или хлористым цинком. Далее дают сплаву выстояться в течение 12-15 мин, после чего с поверхности расплавленного сплава снимают шлак и окисные пленки, и, снизив температуру сплава, вводят магний. После этого производят заливку сплава в металлические кокили для получения отливок. Полученные отливки не подвергают термообработке, так как они имеют прочностные и механические свойства на уровне упомянутого 39890 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 табл. 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 примесей в предлагаемых сплавах следующее, мас.%: железа - до 1,3, цинка - до 1,5 и никеля - до 0,5. Данные в табл. 2 приведены усредненными 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, а по относительному удлинению и твердости предложенный сплав превосходит стандартный сплав. При этом снижение содержания кремния, меди, магния и марганца ниже принятого нижнего предела приводит к снижению прочности и твердости при незначительном изменении относительного удлинения, а увеличение их содержания выше верхнего предела, хотя и увеличивает прочность и твердость, однако значительно уменьшает относительное удлинение. Таким образом, предложенный сплав, изготовленный без применения термообработки, по прочностным и механическим свойствам находится на уровне стандартного сплава, требующего термообработки, что значительно сокращает затраты электроэнергии для его изготовления. 39890 Таблица 1 Состав сплава Предлагаемый 1 2 3 4 5 Известный кремний медь 3,5 4,0 4,5 6,0 6,5 5,0 Содержание компонентов, мас.% магний марганец 1,0 1.5 1,7 3,5 4,0 2,5 0,7 0,9 1,2 1,5 2,0 0,5 0,7 0,9 1,2 1,5 2,0 0,5 титан алюминий 0,03 0,05 0,20 0,20 0,3 0,12 остальное остальное остальное остальное остальное остальное Таблица 2 Ме ханические свойства Временное сопротивление разрыву, Gвр, МПа Относительное удлинение, % Твердость по Бринеллю, НВ 1 17,0 0,9 80,0 2 19,0 1,3 89,0 Состав сплава 3 4 20,0 20,0 1,2 0,8 101,0 107,0 5 18,0 0,7 108,0 6 20,0 0,5 75,0