![Page 1: NISKOKRZEMOWE STOPY Al Si Z DODATKAMI Ni, …...Od tej temperatury rozpoczyna się dyfuzyjne wydzielanie fazy β(Si) z roztworu stałego α(Al). Ze względu na niewielką ilość wydzielanego](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050308/5f7010407aecbe69956d8a46/html5/thumbnails/1.jpg)
58/22 Archives of Foundry, Year 2006, Volume 6, № 22 Archiwum Odlewnictwa, Rok 2006, Rocznik 6, Nr 22 PAN – Katowice PL ISSN 1642-5308
NISKOKRZEMOWE STOPY Al−Si Z DODATKAMI Ni, Cu I Mg
S. PIETROWSKI1 Katedra Systemów Produkcji, Politechnika Łódzka,
ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź
STRESZCZENIE
W pracy przedstawiono krystalizację, mikrostrukturę i własności mechaniczne nowej generacji stopów Al−Si−Ni−Cu−Mg zawierających poniżej 1,65% Si. Charakteryzują się one wysokimi własnościami mechanicznymi i dużą plastycznością. Mogą być stosowane jako przerabiane plastycznie lub odlewnicze.
Key words: low-siliceous Al−Si, crystallization, microstructure, TDA curves 1. WPROWADZENIE
Stopy Al−Si zawierające stężenie krzemu poniżej granicznej rozpuszczalności
w temperaturze eutektycznej (577°C) tj. Si < 1,65% z dodatkami niklu, miedzi i magnezu są mało poznane. W związku z tym, ich zastosowanie jako stopów przerabianych plastycznie lub odlewniczych jest znikome. Celowym jest więc poznanie krystalizacji i własności tych stopów, co może przyczynić się do ich szerszego zastosowania w konstrukcji maszyn i urządzeń. Z powiększonego wycinka wykresu równowagi fazowej Al−Si pokazanego na rysunku 1 [1; 3] wynika, że po zakończonym krzepnięciu stopu Al−Si zawierającego poniżej 1,65% Si, przy dalszym ochładzaniu, maksymalna ilość krzemu (β) wydziela się z aluminium (α) w zakresie temperatury 577-400°C. Dalsze ochładzanie stopu powoduje wydzielenie niewielkiej ilości fazy β z α.
1 prof. dr hab. inż., [email protected]
![Page 2: NISKOKRZEMOWE STOPY Al Si Z DODATKAMI Ni, …...Od tej temperatury rozpoczyna się dyfuzyjne wydzielanie fazy β(Si) z roztworu stałego α(Al). Ze względu na niewielką ilość wydzielanego](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050308/5f7010407aecbe69956d8a46/html5/thumbnails/2.jpg)
415
Rys. 1. Wykres równowagi fazowej Al−Si [1; 3]. Fig. 1. Al−Si alloy phase diagram.
Znaczącym zanieczyszczeniem w stopach aluminium jest żelazo, które tworzy
z nim oraz krzemem różne fazy. Na rysunku 2 przedstawiono fragment przekroju izotermicznego w temperaturze zmiennej rozpuszczalności solvus wykresu równowagi Al−Si−Fe [2]. Wynika z niego, że w zależności od stężenia żelaza oraz krzemu w stopach Al−Si−Fe mogą wystąpić trzy rodzaje faz: Al3Fe, Al12Fe3Si2 i Al9Fe3Si2. Faza Al3Fe występuje w stopach Al już przy zawartości tysięcznych części procenta żelaza.
Wg danych w pracach [3; 4] dodatki Ni, Cu i Mg w siluminach powodują w kolejności krystalizację następujących faz: Mg2Si, Al3Ni oraz Al2Cu. Nie ma żadnych powodów, aby fazy te nie wystąpiły również w stopach aluminium zawierających poniżej 1,65% Si. W związku z przedstawionymi danymi, celem pracy było zbadanie krystalizacji, mikrostruktury i własności mechanicznych stopów Al−Si z dodatkami niklu, miedzi oraz magnezu.
![Page 3: NISKOKRZEMOWE STOPY Al Si Z DODATKAMI Ni, …...Od tej temperatury rozpoczyna się dyfuzyjne wydzielanie fazy β(Si) z roztworu stałego α(Al). Ze względu na niewielką ilość wydzielanego](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050308/5f7010407aecbe69956d8a46/html5/thumbnails/3.jpg)
416
Rys. 2. Część przekroju izotermicznego w temperaturze zmiennej rozpuszczalności solvus wykresu równowagi fazowej Al−Si−Fe [2].
Fig. 2. Part of the isotherm section in temperature of variable solubility slovus Al−Si−Fe alloy phase diagram.
2. METODYKA BADAŃ
Do sporządzenia stopów zastosowano aluminium technicznie czyste
zawierające: 0,16% Si oraz 0,23% Fe. Dodatki stopowe: Si, Ni, Mg i Cu technicznie czyste, dodawano do wsadu w postaci zgranulowanej 3-5mm. Stopy wytapiano w laboratoryjnym piecu oporowym o pojemności 5kg. Zakres badanego składu chemicznego stopów przedstawiono w tabeli 1.
Tabela 1. Zakres składu chemicznego badanych stopów Table 1. The range of chemical composition of tested alloys
Skład chemiczny, % Rodzaj stopu Si Fe Mg Ni Cu
Al−Si 0,16-1,62 0,14-0,23 AlSiCu 0,50-1,50 0,14-0,18 1,00-5,00
AlSiCuMg 1,00-1,20 0,16-0,19 0,45-0,55 2,00-5,00 AlSiNi 1,00-1,50 0,16-0,20 1,00-10,00
AlSiNiMg 1,10-1,30 0,18-0,21 0,40-0,50 1,00-5,00 AlSiCuNi 1,20-1,60 0,19-0,23 1,00-5,00 1,00-5,00
AlSiCuNiMg 0,50-1,50 0,14-0,18 0,43-0,55 1,00-5,00 1,00-5,00
![Page 4: NISKOKRZEMOWE STOPY Al Si Z DODATKAMI Ni, …...Od tej temperatury rozpoczyna się dyfuzyjne wydzielanie fazy β(Si) z roztworu stałego α(Al). Ze względu na niewielką ilość wydzielanego](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050308/5f7010407aecbe69956d8a46/html5/thumbnails/4.jpg)
417
Analizę termiczną i derywacyjną (ATD) badanych stopów wykonano z wykorzystaniem CRYSTALLDIGRAPHU i standardowego próbnika ATD-10. Badania metalograficzne wykonano na mikroskopie optycznym „Epityp II” oraz skanningowym firmy Jeol z mikroanalizatorem rentgenowskim, na którym wykonano rozkład punktowy i powierzchniowy składników stopu. Badania: Rm, Rp0,2, A5 wykonano na próbkach o średnicy pomiarowej d0=5mm na zrywarce typu „Instron”. Pomiar twardości wykonano na Briviskopie dla warunków 2,5/187,5/15.
3. WYNIKI BADAŃ
W procesie krystalizacji aluminium technicznie czystego, na krzywej
derywacyjnej występują dwa efekty cieplne MNJ’ i JKL, jak to przedstawia rysunek 3 (a, b). W zakresie temperatury tA = 580°C do tM = 573°C krystalizują dendryty fazy α(Al). W temperaturze tM rozpoczyna krystalizację eutektyka α + Al3Fe. Jej krystalizacja oraz całego stopu kończy się w temperaturze tJ’ = 564°C. Od tej temperatury rozpoczyna się dyfuzyjne wydzielanie fazy β(Si) z roztworu stałego α(Al). Ze względu na niewielką ilość wydzielanego ciepła, spowodowanego małą ilością krystalizującej fazy z roztworu, efekt cieplny jest znikomy i rozciągnięty w czasie (rys. 1). Maksymalny efekt cieplny wydzielania Si z Al występuje w zakresie temperatury tJ = 535°C do tL = 514°C. Faza Al3Fe krystalizuje po granicach dendrytów aluminium, na których również wydziela się krzem (rys. 3 a). Dodatek 0,64% Si do aluminium powoduje zmianę krzywych ATD i mikrostruktury pokazane na rysunku 4 (a, b). W wyniku zwiększenia stężenia krzemu, zamiast fazy Al3Fe krystalizuje w eutektyce faza Al12Fe3Si2 (rys. 2), której ciepło powoduje efekt MNJ. Zakres temperatury krystalizacji eutektyki α + Al12Fe3Si2 wynosi tM = 583°C do tJ = 563°C. W temperaturze tJ kończy się również krystalizacja stopu i rozpoczyna wydzielanie Si z Al. Efekt cieplny JKL spowodowany dyfuzją krzemu występuje w zakresie temperatury tJ = 563°C do tL = 524°C. Rozmieszczenie fazy Al12Fe3Si2 i β występuje również po granicach dendrytów fazy α (rys. 4 b). Na rysunku 5 (a, b) przedstawiono mikrostrukturę (a) i krzywe ATD (b) stopu AlSi1,22. Wzrost stężenia krzemu spowodował krystalizację w eutektyce fazy Al9Fe3Si2 (rys. 2). Efekt cieplny MNJ od krystalizacji eutektyki α + Al9Fe3Si2 zawiera się w zakresie temperatury tM = 556°C do tJ = 540°C, a efekt cieplny wydzielenia krzemu z aluminium (JKL) zawiera się w zakresie tJ = 540°C do tL = 513°C. Z przedstawionych danych wynika, że wzrost stężenia krzemu w stopie obniża temperaturę krystalizacji fazy żelazowej oraz wydzielenia się fazy β z α w stanie stałym. W stopach zawierających powyżej 0,20% Si, jego wydzielanie z fazy α, w maksymalnej ilości, rozpoczyna się natychmiast po zakończonej krystalizacji.
![Page 5: NISKOKRZEMOWE STOPY Al Si Z DODATKAMI Ni, …...Od tej temperatury rozpoczyna się dyfuzyjne wydzielanie fazy β(Si) z roztworu stałego α(Al). Ze względu na niewielką ilość wydzielanego](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050308/5f7010407aecbe69956d8a46/html5/thumbnails/5.jpg)
418
a)
b)
0 100 200 300 400 500 , s
400
500
600
700
t, C
-4.5
-4.0
-3.5
-3.0
-2.5
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
dt/d
, C
/s
τ
τ
t=f( )
dt/d =f '( )
τ
τ τ
A MN J' J K L
Punkt τ, s t, ºC dt/dτ, ºC/s
A 36 580 0,80
M 155 573 -0,41
N 169 568 -0,14
J’ 183 564 -0,47
J 243 535 -0,55
K 253 536 -0,44
L 280 514 -0,56
Rys. 3 (a, b). Mikrostruktura (a) i krzywe ATD (b) technicznie czystego aluminium. Fig. 3 (a, b) Microstructure and TDA curves of technically pure aluminium.
![Page 6: NISKOKRZEMOWE STOPY Al Si Z DODATKAMI Ni, …...Od tej temperatury rozpoczyna się dyfuzyjne wydzielanie fazy β(Si) z roztworu stałego α(Al). Ze względu na niewielką ilość wydzielanego](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050308/5f7010407aecbe69956d8a46/html5/thumbnails/6.jpg)
419
a)
b)
0 100 200 300 400 500 , s
200
300
400
500
600
700
t, C
-4.5
-4.0
-3.5
-3.0
-2.5
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
dt/d
, C
/s
τ
τ
t=f( )
dt/d =f '( )
τ
τ τ
A M N J K L
Punkt τ, s t, ºC dt/dτ, ºC/s
A 15 604 0,49
M 70 583 -1,02
N 81 574 -0,59
J 93 563 -1,25
K 111 544 -0,67
L 133 524 -1,27
Rys. 4 (a, b). Mikrostruktura (a) i krzywe ATD (b) stopu AlSi0,64. Fig. 4. (a, b) ). Microstructure (a) and TDA curves (b) of AlSi0,64 alloy.
![Page 7: NISKOKRZEMOWE STOPY Al Si Z DODATKAMI Ni, …...Od tej temperatury rozpoczyna się dyfuzyjne wydzielanie fazy β(Si) z roztworu stałego α(Al). Ze względu na niewielką ilość wydzielanego](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050308/5f7010407aecbe69956d8a46/html5/thumbnails/7.jpg)
420
a)
b)
0 100 200 300 400 500 , s
200
300
400
500
600
t, C
-4.5
-4.0
-3.5
-3.0
-2.5
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
dt/d
, C
/s
τ
τ
t=f( )
dt/d =f '( )
τ
τ τ
A MNJ K L
Punkt τ, s t, ºC dt/dτ, ºC/s
A 23 574 0,71
M 81 556 -0,91
N 92 546 -0,66
J 101 540 -1,06
K 114 530 -0,24
L 138 513 -1,06
Rys. 5 (a, b). Mikrostruktura (a) i krzywe ATD (b) stopu AlSi1,22. Fig. 5 (a, b) ). Microstructure (a) and TDA curves (b) of AlSi1,22 alloy.
![Page 8: NISKOKRZEMOWE STOPY Al Si Z DODATKAMI Ni, …...Od tej temperatury rozpoczyna się dyfuzyjne wydzielanie fazy β(Si) z roztworu stałego α(Al). Ze względu na niewielką ilość wydzielanego](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050308/5f7010407aecbe69956d8a46/html5/thumbnails/8.jpg)
421
Budowę faz żelazowych przedstawiono na rysunku 6. Mają one postać długich, wąskich płytek. Przy stężeniu do 0,20% Fe w stopie, ich długość nie przekracza 400µm, a szerokość 30µm. Z rys. 6 wynika, że krzem zarodkuje i wzrasta na granicy międzyfazowej α/faza żelazowa. Przykłady wydzieleń krzemu na tej granicy pokazano również na rysunku 7 (a–c). Wynika z niego, że niezależnie od stężenia krzemu w stopie, jego wydzielenia mają zwartą, płytkową budowę. Rozkład powierzchniowy Al, Si oraz Fe dla mikrostruktury z rys. 7 (b) i 7 (c) przedstawiono odpowiednio na rysunku 8 i 9. Potwierdzają one granicę międzyfazową: α/Al3Fe, α/Al12Fe3Si2 oraz α/Al9Fe3Si2 jako miejsce zarodkowania i wzrostu krzemu w procesie jego wydzielania z fazy α w stanie stałym.
Mikrostrukturę i krzywe ATD stopu AlSi1,48Ni4,87 przedstawiono na rysunku 10 (a, b). W zakresie punktów A – M krystalizują dendryty fazy α(Al). W temperaturze tM = 606°C rozpoczyna krystalizację eutektyka α + Al9Fe3Si2, która kończy się w temperaturze tJ’ = 580°C. W tej temperaturze rozpoczyna krystalizację kolejna eutektyka α + Al3Ni. Koniec jej krystalizacji oraz całego stopu występuje w temperaturze tJ = 554°C. W tej temperaturze rozpoczyna się wydzielanie krzemu z aluminium w stanie stałym, którego maksimum występuje w zakresie temperatury tJ = 554°C dotL = 531°C. Z analizy mikrostruktury (rys. 10 a) wynika, że fazy Al9Fe3Si2, Al3Ni oraz β występują w pobliżu siebie i rozmieszczone są po granicach dendrytów fazy α.
Rys. 6. Wydzielenia fazy Al3Fe i β w aluminium technicznie czystym (skanning). Fig. 6. Al3Fe and β-phase in the technically pure aluminium (scanning).
![Page 9: NISKOKRZEMOWE STOPY Al Si Z DODATKAMI Ni, …...Od tej temperatury rozpoczyna się dyfuzyjne wydzielanie fazy β(Si) z roztworu stałego α(Al). Ze względu na niewielką ilość wydzielanego](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050308/5f7010407aecbe69956d8a46/html5/thumbnails/9.jpg)
422
a)
b)
c)
Rys. 7 (a–c). Wydzielenia fazy β na granicy międzyfazowej α/faza żelazowa w stopie: a) AlSi0,38; b) AlSi0,16; c) AlSi1,22 (skanning)
Fig. 7 (a–c). β-phase on the phase boundary α/iron phase in alloy: a) AlSi0,38; b) AlSi0,64; c) AlSi1,22 (scanning)
![Page 10: NISKOKRZEMOWE STOPY Al Si Z DODATKAMI Ni, …...Od tej temperatury rozpoczyna się dyfuzyjne wydzielanie fazy β(Si) z roztworu stałego α(Al). Ze względu na niewielką ilość wydzielanego](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050308/5f7010407aecbe69956d8a46/html5/thumbnails/10.jpg)
423
Rys. 8. Powierzchniowy rozkład Al, Si oraz Fe w mikrostrukturze stopu AlSi0,64. Fig. 8. Surface distribution of Al, Si and Fe in AlSi0,64 alloy microstructure.
Rys. 9. Powierzchniowy rozkład Al, Si oraz Fe w mikrostrukturze stopu AlSi1,22. Fig. 9. Surface distribution of Al, Si and Fe in AlSi1,22 alloy microstructure.
![Page 11: NISKOKRZEMOWE STOPY Al Si Z DODATKAMI Ni, …...Od tej temperatury rozpoczyna się dyfuzyjne wydzielanie fazy β(Si) z roztworu stałego α(Al). Ze względu na niewielką ilość wydzielanego](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050308/5f7010407aecbe69956d8a46/html5/thumbnails/11.jpg)
424
a)
b)
0 100 200 300 400 500 , s
400
500
600
700
800
t, C
-4.5
-4.0
-3.5
-3.0
-2.5
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
dt/d
, C
/s
τ
τ
t=f( )
dt/d =f '( )
τ
τ τ
A M N J' P J K L
Punkt τ, s t, ºC dt/dτ, ºC/s
A 50 614 0,46
M 108 606 -0,46
N 125 599 -0,30
J’ 178 580 -0,32
P 182 584 -0,44
J 229 554 -0,61
K 250 549 0,26
L 301 531 -0,79
Rys. 10 (a, b). Mikrostruktura (a) i krzywe ATD (b) stopu AlSi1,48Ni4,87. Fig. 10 (a, b). Microstructure (a) and TDA curves (b) of AlSi1,48Ni4,87 alloy.
![Page 12: NISKOKRZEMOWE STOPY Al Si Z DODATKAMI Ni, …...Od tej temperatury rozpoczyna się dyfuzyjne wydzielanie fazy β(Si) z roztworu stałego α(Al). Ze względu na niewielką ilość wydzielanego](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050308/5f7010407aecbe69956d8a46/html5/thumbnails/12.jpg)
425
Podobny charakter przebiegu mają krzywe ATD stopu AlSi1,53Cu4,95 pokazane na rysunku 11. Efekt cieplny MNJ’ spowodowany jest krystalizacją eutektyki α + Al9Fe3Si2, a J’RJ eutektyki α + Al2Cu. Dodatek miedzi do stopu spowodował obniżenie charakterystycznych temperatur krystalizacji, w tym również wydzielenia krzemu z aluminium w stanie stałym do zakresu tJ = 501°C – tL = 477°C. Wydzielenia Al2Cu również występują w pobliżu fazy Al9Fe3Si2 jak to pokazuje rys. 11 (a). Mikrostrukturę i krzywe ATD stopu AlSi0,34Mg0,59Ni0,98Cu5,08 przedstawiono na rysunku 12 (a, b). Proces krystalizacji tego stopu różni się od dotychczas przedstawionych. W zakresie temperatury tA – tM (623°C – 561°C), z cieczy krystalizują dendryty fazy α. W temperaturze tM = 561°C do tJ’ = 545°C krystalizuje potrójna eutektyka α + Al3Fe + Al3Ni, a w zakresie tJ’ = 545°C do tJ = 519°C eutektyka α + Mg2Si + Al2Cu. Efekt cieplny JKL (tJ = 519°C, tK = 515°C i tL = 495°C) spowodowany jest wydzielaniem krzemu z roztworu stałego α. Fazy Al3Fe, Al3Ni, Al2Cu i Mg2Si rozmieszczone są w bardzo drobnej eutektyce (rys. 12 b).
Przeprowadzone badania wykazały, że jako pierwsza krystalizuje faza żelazowa (Al3Fe, Al12Fe3Si2 lub Al9Fe3Si2). Jej granica międzyfazowa z fazą α stanowi miejsce zarodkowania i wzrostu kolejno krystalizujących faz: Al3Ni, Al2Cu i Mg2Si oraz Si. Ogólną zasadą jest, że granica międzyfazowa poprzedniej fazy, jest miejscem zarodkowania i wzrostu fazy następnej. Przykładowo na rysunku 13 (a, b) przedstawiono mikrostrukturę stopu AlSi1,60Ni4,92Cu4,98. Występują w niej następujące fazy: α, Al9Fe3Si2, Al3Ni, Al2Cu oraz β. W mikrostrukturze praktycznie nie można ich odróżnić. Powierzchniowy rozkład: Al, Si, Ni, Cu i Fe w fragmencie mikrostruktury z rys. 13 (a) pokazano na rysunku 14. Potwierdza on przedstawione poprzednio stwierdzenie o miejscach zarodkowania i wzrostu kolejnych faz.
W pracy przedstawiono wybrane przykłady krystalizacji i mikrostruktury stopów Al−Si−Mg−Ni−Cu (tab. 1) zawierających poniżej 1,65% krzemu. Badania wykonano dla znacznie szerszego zakresu stężenia Ni ≤ 10% i różnych wariantów zawartości Si, Mg i Cu oraz zróżnicowanej szybkości krystalizacji i stygnięcia odlewów. Na ich podstawie stwierdzono, że można otrzymać dwie grupy stopów ze względu na własności mechaniczne. Do pierwszej grupy zaliczono stopy o: Rm = 190-380MPa, Rp0,2 = 90-300MPa i A5 = 10,0-16,0%, a więc bardzo dużym wydłużeniu. Do drugiej zaliczono stopy o: Rm = 360-550MPa, Rp0,2 = 230-450MPa i A5 = 4,5-8,0% tj. o dużej wytrzymałości i mniejszym wydłużeniu. Twardość stopów obu grup zawiera się w zakresie 60-110HB. Obie grupy stopów mogą być przerabiane plastycznie lub tylko odlewane.
![Page 13: NISKOKRZEMOWE STOPY Al Si Z DODATKAMI Ni, …...Od tej temperatury rozpoczyna się dyfuzyjne wydzielanie fazy β(Si) z roztworu stałego α(Al). Ze względu na niewielką ilość wydzielanego](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050308/5f7010407aecbe69956d8a46/html5/thumbnails/13.jpg)
426
a)
b)
0 100 200 300 400 500 , s
400
500
600
700
t, C
-4.5
-4.0
-3.5
-3.0
-2.5
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
dt/d
, C
/s
τ
τ
t=f( )
dt/d =f '( )
τ
τ τ
A MNJ' R J K L
Punkt τ, s t, ºC dt/dτ, ºC/s
A 45 592 0,36 M 134 564 -0,60 N 141 558 -0,49 J’ 154 551 -0,58 R 215 523 -0,07 J 279 501 -0,52 K 293 498 0,16 L 346 477 -0,80
Rys. 11 (a, b). Mikrostruktura (a) i krzywe ATD (b) stopu AlSi1,53Cu4,95. Fig. 11 (a, b). Microstructure (a) and TDA curves (b) of AlSi1,53Cu4,95 alloy.
![Page 14: NISKOKRZEMOWE STOPY Al Si Z DODATKAMI Ni, …...Od tej temperatury rozpoczyna się dyfuzyjne wydzielanie fazy β(Si) z roztworu stałego α(Al). Ze względu na niewielką ilość wydzielanego](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050308/5f7010407aecbe69956d8a46/html5/thumbnails/14.jpg)
427
a)
b)
0 100 200 300 400 500 , s
400
500
600
700
800
900
t, C
-4.5
-4.0
-3.5
-3.0
-2.5
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
dt/d
, C
/s
τ
τ
A M N J' P J K L
t=f( )
dt/d =f '( )
τ
τ τ
Punkt τ, s t, ºC dt/dτ, ºC/s
A 58 623 0.20 M 230 561 -0,57 N 244 553 -0,50 J’ 261 545 -0,56 P 288 532 -0,34 J 320 519 -0,49 K 335 515 -0,03 L 385 495 -0,85
Rys. 12 (a, b). Mikrostruktura (a) i krzywe ATD (b) stopu AlSi0,34Mg0,59Ni0,98Cu5,08. Fig. 12 (a, b). Microstructure (a) and TDA curves (b) of AlSi0,34Mg0,59Ni0,98Cu5,08 alloy.
![Page 15: NISKOKRZEMOWE STOPY Al Si Z DODATKAMI Ni, …...Od tej temperatury rozpoczyna się dyfuzyjne wydzielanie fazy β(Si) z roztworu stałego α(Al). Ze względu na niewielką ilość wydzielanego](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050308/5f7010407aecbe69956d8a46/html5/thumbnails/15.jpg)
428
a)
b)
Rys. 13 (a, b). Mikrostruktura stopu AlSi1,60Ni4,92Cu4,98 (skanning). Fig. 13 (a, b). Microstructure of AlSi1,60Ni4,92Cu4,98 alloy (scanning).
Rys. 14. Powierzchniowy rozkład: Al, Si, Ni, Cu i Fe w mikrostrukturze z rys. 13. Fig. 14. Surface distribution of Al, Si, Ni, Cu and Fe in microstructure in fig. 13.
![Page 16: NISKOKRZEMOWE STOPY Al Si Z DODATKAMI Ni, …...Od tej temperatury rozpoczyna się dyfuzyjne wydzielanie fazy β(Si) z roztworu stałego α(Al). Ze względu na niewielką ilość wydzielanego](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050308/5f7010407aecbe69956d8a46/html5/thumbnails/16.jpg)
429
W badanych stopach nie stwierdzono znaczącego pogorszenia lejności, zdolności do odtwarzania wnęki formy oraz porowatości gazowej i skurczowej w stosunku do siluminów. Wydaje się, że przedstawione stopy stanowią nową generację uniwersalnych tworzyw ze względu na technologię ich przetwarzania, o wysokich własnościach mechanicznych i plastycznych w porównaniu z obecnie stosowanymi stopami odlewniczymi (siluminami) i przerabianymi plastycznie. Wysokie własności mechaniczne i plastyczne stopów otrzymuje się poprzez wielofazowość mikrostruktury i znaczne rozdrobnienie faz. Nie bez znaczenia jest również fakt zarodkowania kolejno krystalizujących faz na granicy międzyfazowej poprzednio wykrystalizowanej fazy z fazą α. 4. WNIOSKI
Z przedstawionych w pracy danych wynikają następujące wnioski: - w stopach Al−Si zawierających poniżej 1,65% Si, już przy niewielkiej ilości Fe ≤ 0,01%, krystalizują
z cieczy fazy: Al3Fe, Al12Fe3Si2 i Al9Fe3Si2 w zależności od stężenia krzemu; - krzem wydziela się z fazy stałej α, w największej ilości, natychmiast po zakończonym procesie krzepnięcia
stopu i powoduje na krzywej krystalizacji efekt cieplny; - krzem w postaci zwartych płytek zarodkuje i wzrasta na granicy międzyfazowej α/faza żelazowa, Al3Ni,
Mg2Si oraz Al2Cu; - w stopach AlSiNiMgCu każda kolejno krystalizująca faza zarodkuje na granicy międzyfazowej
poprzednio wydzielanej fazy i roztworu stałego α; - w zależności od składu chemicznego stopów oraz szybkości ich krystalizacji
i stygnięcia posiadają one następujące własności mechaniczne: Rm=190-550MPa, Rp0,2 = 90-450MPa, A5 = 4,5-16,0%, 60-110HB.
LITERATURA [1] Hansen M., Anderko K.: Constitution of Binary Alloys, Mc Graw-Hill Bok
Company, New York, 1958. [2] Dobrzański L.: Metalowe materiały inżynierskie, WNT, 2004. [3] Górny Z., Sobczak J.: Nowoczesne tworzywa odlewnicze na bazie metali
nieżelaznych, Kraków, 2005. [4] Pietrowski S.: Siluminy, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź, 2001.
LOW-SILICEOUS Al−Si ALLOYS WITH Ni, Cu AND Mg ADDITIONS
SUMMARY It present crystallization, microstructure and mechanical property new generation
of Al−Si−Ni−Cu−Mg alloy included below 1,65%Si in the paper. The are characterized high mechanical property and big plasticity. Can be applicable as plastic working or casting.
Recenzował Prof. Przemysław Wasilewski