Wpływ wanadu na proces krystalizacji, mikrostrukturę i właściwości siluminu EN AC-46000

• Autorzy: Szymczak T. , Gumienny G. , Pacyniak T.

Identyfikatory

DOI

10.7356/iod.2017.17

Warianty tytułu

EN

Effect of vanadium on the crystallization process, microstructure and properties of Al-Si alloy EN AC-46000

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań siluminu z dodatkiem wanadu przeznaczonego do odlewania pod ciśnieniem. Jako stop wyjściowy zastosowano silumin podeutektyczny gatunku EN AC-46000. Do siluminu wyjściowego wprowadzano zaprawę AlV10 w ilości pozwalającej na uzyskanie zawartości wanadu w kolejno wytapianych siluminach po około 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 i 0,5% wag. Badaniom poddano zarówno silumin wyjściowy, jak i siluminy zawierające wanad. Badania obejmowały analizę termiczną i derywacyjną (ATD) procesu krystalizacji, analizę metalograficzną mikrostruktury odlewów wykonanych w próbniku ATD i ciśnieniowych oraz określenie podstawowych właściwości mechanicznych siluminu odlewanego ciśnieniowo. Badania ATD wykazały wzrost temperatury początku krystalizacji siluminu oraz brak dodatkowych efektów cieplnych. Badania metalograficzne wykazały zmniejszenie średniej wielkości faz w mikrostrukturze stopu odlewanego do próbnika ATD. W siluminach zawierających 0,3; 0,4 i 0,5% wag. V zarówno płytkowe wydzielenia krzemu eutektycznego, jak i faz międzymetalicznych pochodzących z eutektyk charakteryzują się znacząco mniejszymi maksymalnymi wymiarami w porównaniu z siluminami o mniejszej zawartości V. W mikrostrukturze siluminów odlewanych pod ciśnieniem, które zawierają wanad powstają „nowe” fazy niewystępujące w siluminach niezawierających tego pierwiastka. Są to najprawdopodobniej fazy międzymetaliczne zawierające wanad. Wielkość wydzieleń tych faz rośnie wraz ze zwiększeniem zawartości wanadu w siluminie. Przeprowadzone badania podstawowych właściwości mechanicznych siluminów odlewanych pod ciśnieniem wykazały możliwość uzyskania większych wartości wytrzymałości na rozciąganie R_m, umownej granicy plastyczności R_p0,2 oraz twardości HB siluminów zawierających wanad w porównaniu z siluminami bez tego pierwiastka. Największe wartości: R_m = 248 MPa uzyskano w siluminie zawierającym około 0,3% wanadu; R_p0,2 = 113 MPa przy zawartości 0,1 i 0,2% oraz HB = 116 dla dodatku V około 0,2% wag. Względem siluminu bez dodatku V uzyskane wartości powodują podwyższenie R_m o 26%; R_p0,2 o 12% oraz HB o 7%.

EN

The paper presents the results of the study of Al-Si alloys with a vanadium addition used in pressure casting. The hypoeutectic Al-Si alloy grade EN AC-46000 was applied as the initial alloy. The master alloy AlV10 was introduced into the initial alloy in the amount making it possible to obtain the vanadium content in the consecutively melted Al-Si alloys of about 0.1; 0.2; 0.3; 0,4 and 0.5 wt. %. The tests were performed on both the initial Al-Si alloy and alloys containing vanadium. The investigations included a thermal and derivative (DTA) analysis of the crystallization process, a metallographic analysis of the microstructure of casts prepared in DTA tester and pressure casts, as well as the determination of the basic mechanical properties of the pressure cast Al-Si alloy. The DTA tests showed an increase in the temperature at the beginning of the Al-Si alloy crystallization and no additional thermal effects. The metallographic examinations demonstrated a decrease of the average phase size in the microstructure of the alloy cast in the DTA tester. In the Al-Si alloys containing 0.3; 0.4 and 0.5 wt. % V, both the lamellar precipitates of eutectic silicon and of the intermetallic phases originating in the eutectics were characterized by significantly lower maximal dimensions, compared to the Al-Si alloys with lower V contents. In the microstructure of the pressure cast Al-Si alloys, which contain vanadium, “new” phases may form, which did not occur in the Al-Si alloys without V. These are probably intermetallic phases containing vanadium. The size of these precipitates increases with the increase of the vanadium content in the Al-Si alloy. The performed tests of the basic mechanical properties of the pressure cast Al-Si alloys showed the possibility of obtaining higher values of tensile strength R_m, proof stress R_p0.2 and hardness HB of the Al-Si alloys containing vanadium, compared to the Al-Si alloys without this element. The highest values: R_m = 248 MPa were obtained in the Al-Si alloy containing about 0.3% vanadium; R_p0.2 = 113 MPa – with the content of 0.1, and 0.2% and HB = 116 for the V addition of about 0.2 wt. %. As regards the Al-Si alloy without a vanadium addition, the obtained values caused an increase of R_m by 26%; R_p0.2 by 12% and HB by 7%.

Słowa kluczowe

PL

silumin; wanad; mikrostruktura; właściwości mechaniczne; odlewanie ciśnieniowe

EN

Al-Si alloy; vanadium; microstructure; mechanical properties; pressure die casting

• Wydawca: Instytut Odlewnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Odlewnictwa
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 57, no. 3
• Strony: 187--199
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Szymczak T.

• Politechnika Łódzka, Katedra Technologii Materiałowych i Systemów Produkcji, ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź, Polska

autor

Gumienny G.

• Politechnika Łódzka, Katedra Technologii Materiałowych i Systemów Produkcji, ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź, Polska

autor

Pacyniak T.

• Politechnika Łódzka, Katedra Technologii Materiałowych i Systemów Produkcji, ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź, Polska

Bibliografia

• 1. Alloy Phase Diagrams. Vol. 3. 1992. Materials Park: ASM Handbook.
• 2. Smith J.F. 1981. „The Si-V (Silicon-Vanadium) System”. Bulletin of Alloy Phase Diagrams 2 (1) : 42–48.
• 3. Huber B., H.B. Effenberger, K.W. Richter. 2010. „Phase equilibria in the Al–Si–V system”. Intermetallics 18 (4) : 606–615.
• 4. Pietrowski S. 2001. Siluminy. Łódź: Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej.
• 5. Piątkowski J., B. Gajdzik. 2013. „Testing phase changes in Al-Si alloys with application of thermal analysis and differential calorimetric analysis”. Metalurgija 52 (4) : 469–472.
• 6. Pezda J. 2014. „The effect of the T6 heat treatment on hardness and microstructure of the EN AC-AlSi12CuNiMg alloy”. Metalurgija 53 (1) : 63–66.
• 7. Pezda J. 2015. „Effect of the T6 heat treatment on change of mechanical properties of the AlSi12CuNiMg alloy modified with strontium”. Archives of Metallurgy and Materials 60 (2) : 627–632.
• 8. Pietrowski S., B. Pisarek, R. Władysiak, G. Gumienny, T. Szymczak. 2009. TDA curves of metals alloys and the control of their quality. W Postępy teorii i praktyki odlewniczej, red. J. Szajnar, 345–377. Katowice – Gliwice: Komisja Odlewnictwa PAN.
• 9. Szymczak T., G. Gumienny, T. Pacyniak. 2016. „Wpływ molibdenu na proces krystalizacji, mikrostrukturę i właściwości siluminu 226 / Effect of molybdenum on the crystallization, microstructure and properties of silumin 226”. Prace Instytutu Odlewnictwa / Transactions of the Foundry Research Institute 56 (3) : 193–204.
• 10. Szymczak T., G. Gumienny, T. Pacyniak. 2016. „Hypoeutectic silumin to pressure die casting with vanadium and tungsten”. Archives of Metallurgy and Materials 61 (4) : 2103–2110.
• 11. Pietrowski S., T. Szymczak. 2009. „Silumins alloy crystalization”. Archives of Foundry Engineering 9 (3) : 143–158.
• 12. Bolibruchová D., M. Žihalová. 2014. „Vanadium influence on iron based intermetallic phases in AlSi6Cu4 alloy”. Archives of Metallurgy and Materials 59 (3) : 1029–1032.