WZaiciwoBci mechaniczne stopu AlSi7Mg …...horcm i sotlcm nn wta

10)

rnnn

ruorrend quanerry as Ins wgen or me rmnary COmmiSsion dfhe P d i h d S & m

WZaiciwoBci mechaniczne stopu AlSi7Mg modyfikowanego sodem

W. Orlowiclc ', M. Tupaj ", M. Mrriz " Dcparmcnt of Casting and Wclding Technical University of Rzcszow, ul. W inccntcgo Pola 2,35959 Rzcsz6w. Poland

*e-mail: [email protected]

Rcccivcd on 26.03.2008; Approvcd for print on: 06,04.2008

Strcszczenic I'raca przcdstaivin ~vyniki bada6 wplywu rbwnoczcsncj mfinacji barbotahwvej argonem o n z modyfikacji tytancm. horcm i sotlcm nn wta<ciwoSci mcchanicznc stopu AtSi7Mg. chlodzoncgo z rt\tnq szybkoiciq. Modelory-n odlewcm do badah byl odlcw klina wvykonnny tv

formic piaskowej, zawierajqccj u podstawy wncki ochladzalni k. Dta occny szybkoici chlodzcnia poszczcgbtnych obs7arbw ottlcwu klinn w formic montowano tcmopary Ni-Cr-Ni. Po znlaniu for~ny cicklyrn mctalcrn zarejestrowano zrniany lcmpcmtuty w czesic, na podstawic ktbrych oceniono sqbkoS6 cli todzcnin stopu w zakrcsic tcmpcratur likwidus-sotidus. Nastepnic odlc\vy C;l ina poddnno obrhbcc cicplnci. Z odlewvfiw klinow z obszarciw, w ktbrych occninno zrniany Icmpcratury w czasic, \vyciqto prbbki do badah rnctalognficznych omz prhbki do badai statycznej prhhy rozciqgania. Occniaoo paramctr strukturalny - odlegloSC pomi~dzy gal~ziarni drndrytriw dnrgicgo rzqdu Fazy @(A[). IVykanano badania wytrzymaloici na rozciqgnnic, umowncj granicy plastyczno5ci orw. rtydluknia. Na podsrawic badah st\viedzono, ;r:c uzyskmn nfi wysokoSci od lcwu mikros~rutture rbknila sic parametrcrn strukturalnym kD o p n a d 3 razy. El'chcm u6in i - cowancj rnikms!ruktury bylo zrrjinicuwanic wtaiciwoici mcchanicznych.

Sfown kluczowt: stop AISi7Mg, pilnmctr struk~urnlny >-2D. wlaSciwoSci mechanicznc

I%occs modyfikacji stopbrv hl-Si pro\\,adzi sic dla uszfachet- niania mikros~rzlk~ur)~, co pozivala na popnwe ich \vlaSciwoSci mcclianic~nych. W podculcktycznych stopach Al-Si. nickorzystnq mi krostrtrkturc; siluminti\rP rnoena zmionit poprzcz wstosowanic zahiogt~ pod\vfijlic.i modylikac.ji. polcgajqccj na r6rvnoctcsnym \vpro\v;~di.nniu dodatk61v rozdrabniqiqcych dcndryty rozttvoru s;nlr.go a(hl) ornz dodntkbtv zrnicnin.jqcych morfologi~ cutck- tycyncgo krzcrnu z plyrkowcj na wlhknistq [I-21. Srosowanc w tym cclu dodntki tytnnu, b o n ~ oraz sodu \r~plywa.jq nn inkq zrnian~ mikrostruktury. kr6ra sprzy,ja podrvytszeniu wlni;ci~vof i mccha- nicznych. % drugicj strony rvprowndzenie do cicklcgo rnnnlu dodntku sodu polvodujc wzrost sklonnoSci stopu do tlvorzcnia pomwataki. co tvplyrva nielomystnic na wtagci wobci rnccha- n tc7nc.

Popnwr.~ jakok i ciek!ego stopu z uwagi nn Jcgo podatnoit do l\r0ortcnia pororra~oSci w odlcwach uzyslitjc siq poprim ralina-

cjq. W litcraturzc tcchniczncj brak jest jcdnoznacznych opinii odnoSnic wplywu rnodyfikncji lytancm, borcrn o m sodcm na wlaSciwoSci n~cchnnicznc. IY szczcgblnoSci dla proccsu wvytwn- mania 5topu pmy zastosowaniu rhwnoczcsnej nfinacji barbota- t o r r ~ j oraz rnodyfiknc,ji.

Cclcm pncy bylo ustnlcnic wplywu paramctru s~ruk~urnlncgo Im nn wlaSciwoSci mcchanicznc slopu AISi7Mg poddancgo zabicgowi rd\vnoczcsnc.j rafinacji barbota?o.owci rtrgoncnt i morly- fikacji tytancm. borcm oraz sodcm.

2. Mctodyka i material do badan

Badania wykonane na pdcu!cktycznym stepic aluminium- kncm (AISi7Mg). kt6ry pddano zahicgowi r8wnnc~csncj mfina- cji barbotatorvcj argoncrn i modyfikacji tytancm. borcm ornz sodcm. Modelowym odle\trcm do badail by1 odlcw klina tvykona- ny w formic piaskowcj. m\vicnjqccj u pdstawy ochlad~~~lnik. Kntda forma byta pnygolowann, idcnlycznic. % ka2dc.j rclrmy

A R C H I V E S o f FOUNDRY ENGSNEEAING Vo lume 8 , S p e c i a l l s s u ~ 1 1 2 C O B . 241 -244 24 t

otnymywano jcdcn odlctc. Do badail odlano c z ~ c v kliny z ~ c j samej kadti.

Dla occny szybkogci clilodzcnin, poszczcg6lnych obsmrbw odtcwu klina w formic montowano rcrmopary Ni-Cr-Ni o Srcdai- cy drutu 1,Ornm. Tcrmopary mantnnnno w oslonach stalo\wch o Srcdnicy zcwnc;trzncj d = 1,75mm i gruhoici Scian ki g = 0,34mm. Spoiny tcrmopar znnjdorvnty sil; w potowic gruboSci klina w od tegSoSci 10, 50, 80, l l Omni od powicrzchni och ladmlnikn. Rcjestracjg zmizln tcmpcralury w c;?nsic yo zalaniu rormy cicklym rnctalcrn wykonano z rastosowanicrn wiclokanatowego rejestrnto- n ADAM 40 18. Uzyskanc rczultaty pozwoli ty na ocenp szybko- Sci chlodzcnia sropu IV znkrcsic tcmpcratur likwidus-solidus.

Odlcwy klina pddano obrdbcc cicplnej polcgajqccj no wy- pcwan iu w rcrnpcnturnc 540°C w c7asic 6 godzin z nastFpnym przcsycaniem w wdz ic o Zempcntunc 20°C oraz pbinicjszym s~m-cniu w tcmpcmtur-c 175°C w c7aie R godzin z chEodzcnicm na powictnu. Zodlcw6w klin6w z obszarriw. w klbrych occniano zmiany tcmpcntury w cmsie, y c i ~ t o prbbki do badah mctnlo- gmficznych. Nn pr6bkach tych occniano pwarnefr stntkzuralny

- odlcgloSC pomiqdq pfpziarni dcndvtdw drugicgo rzcdie f i ~ y a(AI). t3adania rncralograficznc wykonano z mstosowanicm rnikroskopu Ncopl~ot 2 wyposaoncgo w k a m c ~ Yidcotmnic CCOP i zaawansowany systcrn analizy ohram Multiscan v.08. PrzykIadowe mikrostruktury odlewu pr;r.edstawiono na rysunku I.

Rys. 1. Mikrostruk~urn odlcwu klina w obsmrzc odlcglym od ochladznlnika o POmm - a) oraz o I lOmm - b)

Fig. I. Microstmczurc nT wcdgc shnpcd castings trom chill dis- tancc: lBmm - a), 1 101nm - b)

Fig. 2. Thc placc OF sampling to static icnsion tcst

Rys. 3. Ksztalk i wyrniary pr6bck glndkicli do starycnncj prhby rozciqgan ia

Fig. 3. Shapc and dimensions of smonth samplcs In static icnsion test

Matcrial do nykonywania prbhck wycinano z obsznrhw od- lcwvbw, gdzic szyhkobi: chlnd7cnin wynosiln orlpo\victlnio 94,5 "Urnin. 29.2 "Urnin. 14.5 "Clmin ornz 12,5 "Urnin (rys. 2). W badaniach stosownnn pnihki o wymiarach przcdstnwionych n n rysunku 3.

Occnc wylmymalofci na rozciqganiu. umo\r0ncj gnnicy pla. s~ycznoici i t%ydlu;i.cnia prhhck przcpruwadzano na maszynic wy~rzymnloiciowcj %\i11CK 10174 z komputcrorva; rc,jcstrac,iq wynik6w.

3, Wyniki badah

Wyni ki badan paramcrru srrukrunlncgo i ~vfaQci~v~Qci ~ncchanicznych prcihck zc stopu AISi7Mg rafinowancgo harkin- towo i modyfikowancgo tytancm i borcm oraz sorkal. ctitt~d;.o- ncgo z rbtnq szybkoSciq przcdstawiono w tnhcli I .

Wply~v szy bkoici chlodzcnia stop11 A1Si7hlg na jcpo mikro- s~ruk tur~ przcdstawiono na rysunku I.

Uzysknnc wyniki wsknzijlq, PC \V msrosownnyln zakrcsic szybkoSci ch todzcnin wraz zc wzrostctn szyhkoici clllod/cnin panmcrr strukluralny zrnni~~js7.y t sic ponnd trzykrolnic. Znn- cqce rbtnicc w 1vnno3ci p;lmrnctri~ dcildryl6w fazy a(Al) sugemjq dutc zmiany \v czasic krysmli~nc~ji poszczcgihnych obsrar6w odlcwu. ponicwnk pararnctr tcrl jcst wraeliwy na zmian~ czasu krystaliracji I3.41.

Wply~v szybkoSci chlodzcnin stopu AlSi7Mg nn rvIaScir\~oSci mccttanicanc pr.cdstnwiono na rysunku 5.

A R C H I V E S of F O U N D R Y E N G I N E E R I N G V o t u m o 8 . S p c c l a l I ssue 1 1 2 0 0 8 . 2 4 1 - 2 4 4

Tahcla I, Paramctr strukruralny ).:D i ~vr.laici\voSci mcchanicznr stopu AISi7Mg safinowancpo harhotiiowo i modyfi- kowancgo Ti13 oraz Nn. clilodzongo z rritnq sqbko- Gciq

Tahlc 1. Structural panmctcr ?.2D and mcchanic;h propcrrics o f AISi7Mg allny af~cr modification with TiB and Na during t r n h ~ n p c refining, with various cooling tntc

Ilys. 4. Wplyw szyhkolci clilc~d;rcnia aopu AtSi7Mg na pnrnliictr strukturalny

Fig. 4. ETrcct of cooling ratc oTAISi7Mp alloy on structural pa- nmctcr ?.m

U~ysknnc rc~uliaty 1\ska7ujq, 2c IV slosolvanyni mkrcsic szyh- koLci chlorl/cnia tvmz 7c w7rostcm s7ghko4ci d~lodrcnin wylrzy- malo!% na m/ci;l~nnic wzrosla a 1 1%. umozvna granica plasryczno- f;ei o 5?&, n ~,a,ydlulcnic wzrosto okolo 3 wzy.

4. Wnioski

U;lyskanc rri~lnicoivanc s7yhkoki chlod7cnia w adlcwic po- xwolilo na uks7tnttotvanic sic rnikrostrukruty gradicntowcj na jcgo wysokoici rbjniqcc.j sic pasamctrcm strukturalnyrn o v n a d 3 nzy.

llfcktcm zrfi?nicorvnnc,i rnikrnsrrukt~~ry by to tr6znico1t~anic ~vln<ci\voSci mcclianicznych. \Vyrrr.ymnloSC na mzciqganic w ohs7ar7c odku u rhzniln sic; o 1 1 %, LIIIICI~I nn grnnica plastycrnoici cbfnila sir; rr 5% n ~vydlu%cnic rtilrlilo sic c~kolo 3 r a y .

Rys. 5. IVplyw pnmmctru stn~ktvnlncgo hln stop11 AISi7Mq na wylrzymaloSd iia rozciqgsnic R, umou nq gr;~nict; pla- styc~nnk i tl(,,2 orxz i\;vdlu;i.cnic A,

Fig. 5. Effcct of ~ h c stnicturnl parnmctcr LD on UTS, YS i ~ n d elongation

1 1 1 Ciccrcs C.11. and Wnng Q.G.: Dcndritc ccIl sirc and ductility of Al-Si-Mg casting allnys: Spcnr and Gnnlttcr rcvisi~cd. In!. J. Cast Mctals Rcs.. 1996.5). 157-162.

121 Wang Q.G.: Microstmcturi~l cffcc.1~ on rhc tcnsilc and Irac- ttrrc hclrnvior o f nlu~ninum casting allnys A35W357. Metal- lurgical and Matcrials 'fnnsnclionr A. rol. M A . t3cccmhcr. 2003,2887-2899.

[3] t lunt J.U.: S v d y stntc columnar and cqi~inxcd growth o r dcndritcs and ci~tcctic. Matcrials Scicncc and ILy inccring A, 1984.65, TS-X3.

[4] Tsi~maynsi N.. Mohlcy C.E.. Gangnsani P.R.: Consiruct ion and application or snlidificatinn maps Tor A356 and A357 aluminium alloys. h F S '1'1-:insnctions, 1993. Vol. 101. 335- 31 1.

A R C H I V E S of F O U N D R Y ENGINEERING Vorumc 8 , S p e c i a l I s s u a 1 1 2 0 0 8 , 2 4 1 - 2 4 4

McchanicaI propcrtics of' AlSi7Mg alloy rnodificd with sodium

Abstract

Rcsulrs oC thc cffcct of simultaneous barbotagc rclining with argon 3rd modification with titanium, bomn nnd sodium on rhc rncchanical propcrtics OF AISi7Mg al toy with various cooling ratc arc prcscntcd. Tcsts w r c casricd out on wdgc shapd sand casrings with chill. Ni- Cr-Ni '~herrnncouplcs wcrc ascmblcd into sand mould ta nsscssing thc cffcct af cooling ntc in individual arcas of catings. Afrcr pouring thc cooling mtc was mcasuscd from [crnpcrattlrc vs. timc data obtaincd during solidification in liquidus-solidus mngc or Zcmpcraturcs. Ncxt castings wcrc hcat trcatcd. Samplcs from analyzcd places wcrc cut te metallognphic prcpantion md static tcnsion tcst. Thc dcndrirc arm spacing wcrc mcasurd. Ultimate tcnsilc strength, yicld strength, and elongation liavc hccn invcstigacd. Bascd on thc rcstltts of rc- scarchcs it was found thnl mlcrostmcturc has ohtaincd in hcight of w d g c shaped casting diffcrcd in structural pramctcr about 3-timcs. Divcrsificd st ruaural parametcr afrcctcd on divcrsity of mcchanical propcrtics.

Krywortls: AISi7Mg alloy, stnlctunl paramcrcr k2,, mcchanical pmvrtics

A R C H I V E S oI F O U N D R Y ENGINEERING Volume 8 . Special lssuo 1 1 2 0 0 8 . 24 1-244