Wpływ szybkości stygnięcia na liczbę ziaren pierwotnych stopu Al-5Cu

• Autorzy: Górny M. , Sikora G.

Warianty tytułu

EN

The Influence of Cooling Rate on the Number of Primary Grains in Al-5Cu Alloy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszej pracy zbadano zagadnienie wpływu szybkości stygnięcia na liczbę ziaren pierwotnych α(Al) w stopie Al-5Cu. Badania przeprowadzono dla odlewów o grubości ścianek z zakresu 3-25 mm. W celu wyznaczenia szybkości stygnięcia oraz stopnia przechłodzenia na początku krystalizacji zarejestrowano krzywe stygnięcia. Badania wykazały, że szybkość stygnięcia zwiększa się ekspotencjalnie w miarę zmniejszania grubości ścianki odlewu. Z przeprowadzonych badań wynika, że szybkość stygnięcia odlewów zmienia się w szerokim zakresie (21,5-1,6 ºC/s) przy zmianie grubości ścianki od 3-25 mm. Przeprowadzono badania metalograficzne celem określenia gęstości ziaren pierwotnych (liczby ziaren pierwotnych α(Al) na jednostkę objętości). Przedstawiono zależności wiążące liczbę ziaren pierwotnych z szybkością stygnięcia, a także ze stopniem przechłodzenia (ΔT_m= T_e-T_min, gdzie T_e - równowagowa temperatura krystalizacji (likwidus), T_min - minimalna temperatura na początku krystalizacji fazy α(Al)). Badania wykazały, że liczbę ziaren pierwotnych można opisać z wysokim współczynnikiem korelacji za pomocą zależności potęgowej w funkcji szybkości stygnięcia.

EN

This paper investigated the influence of cooling rate on the number of primary grains α(Al) in Al-5Cu alloy. The study was conducted on castings with wall thickness in the range of 3-25 mm. In order to determine cooling rate and maximum undercooling at the beginning of the solidification the cooling curves were recorded. Research has shown that the cooling rate increases exponentially with decreasing wall thickness of the casting. Moreover it has been shown that the cooling rate of castings varies widely (21.5-1.6 °C / s) when changing the wall thickness from 3 up to 25 mm. Metallographic studies were performed to determine the primary grain density (the number of grains of primary α(Al) per unit volume). The relationship combining the number of primary grains with the cooling rate and maximum undercooling (ΔTm=T_e-T_min, where T_e - equilibrium solidification temperature (liquidus), T_min - minimum temperature at the beginning of the solidification of α(Al) phase). Research has also shown that the number of primary grains can be described with a high correlation coefficient by the power function of the cooling rate.

Słowa kluczowe

PL

metalografia; szybkość stygnięcia; mikrostruktura stopu; stop aluminium

EN

metallography; cooling rate; alloy microstructure; aluminium alloy

• Wydawca: Komisja Odlewnictwa Polskiej Akademii Nauk Oddział w Katowicach
• Czasopismo: Archives of Foundry Engineering
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 13, iss. 3 spec.
• Strony: 25--30
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Górny M.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Odlewnictwa, Katedra Inżynierii Stopów i Kompozytów Odlewanych, ul. Reymonta 20, 30-059 Kraków, Polska

autor

Sikora G.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Odlewnictwa, Katedra Inżynierii Stopów i Kompozytów Odlewanych, ul. Reymonta 20, 30-059 Kraków, Polska

Bibliografia

• [1] Xiaowu, H., Fanrong, A. & Hong, Y. (2012). Influence of pouring temperature and cooling rate on microstructure and mechanical properties of casting Al-Si-Cu aluminum alloy. Acta. Metall. 25(4), 272-278.
• [2] Quan-Zhi, D., Young-Sim, Ch., Jun-Ho, H. & Ho-Young, H. (2012). Prediction of mechanical properties od Al alloys with change of cooling rate. China Foundry. 9(4), 381-386.
• [3] Xiong, B. W., Yu, H., Yan, Q. S., Zhao, J. Q., Chen, S. N. & Yang, Z. (2012). Effects of sample thickness on microstructures and mechanical properties of A357 alloy. International Journal of Cast Metals Research. 25(6), 374-378.
• [4] Grosselle, F., Timelli, G., Bonollo, F., Tiziani, A. & Della Corte, E. (2009). Correlation between microstructure and mechanical properties of Al-Si cast alloy. Metallurgia Italiana. 101(6), 25-32.
• [5] Stefanescu, D. M. (2009) Science and engineering of casting solidification (2nd ed.). New York: Springer.
• [6] Fras, E., Wiencek, K. Górny, M., Lopez, H. F., Olejnik, E. (2013) Equiaxed grain count in aluminum alloy castings: Theoretical background and experimental verification. Metallurgical and Materials Transactions A, DOI: 10.1007/s11661-013-1919-0.
• [7] Càceres, C. H. & Wang, Q. (1996) Dendrite Cell Size and Ductility of Al-Si-Mg Casting Alloys: Spear and Gardner Revisited. Int. J. Cast Metals Research. 9, 157-162.
• [8] Easton, M. A., StJohn, D. H. (200). The Effect of Grain Refinement on the Formation of Casting Defects in Alloy 356 Castings. Journal of Cast Metals Research. 12, 393-408.
• [9] Lin, S., Aliravci, C. & Pekguleryuz, M. O. (2007) Hot-Tear susceptibility of aluminum wrought alloys and the effect of grain refining. Metall. Mater. Trans A. 38, 1056-1068.
• [10] Rys, J. (1995) Stereology of Materials. Kraków: AGH.
• [11] Ohser, J., Lorz, U. (1994) Quantitative gefuegeanalyse. Leipzig-Stuttgart: DVG.