Przyczyny powiększenia twardości siluminu AlSi17 z dodatkami stopowymi po obróbce cieplnej

• Autorzy: Piątkowski J. , Binczyk F.

Warianty tytułu

EN

Reasons for the increase of hardness of hypereutectic AlSi17 alloy with alloy additions after heat treatment

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki pomiarów twardości HB w stanie po odlaniu oraz po obróbce cieplnej nadeutektycznego siluminu stopowego AlSi17CuNiMg z dodatkami stopowymi Cr, Co, Mo, W i Ti. Silumin modyfikowano fosforem w postaci zaprawy Cu-P. Stwierdzono, że stosowane dodatki pierwiastków wysokotopliwych znacznie podwyższają twardość, co może być korzystne dla elementów silników spalinowych, a zwłaszcza odlewów, tłoków i głowic. Po obróbce cieplnej polegającej na przesycaniu z 470 stopni Celsjusza/4 h/woda i starzeniu w 160 stopniach Celsjusza/6 h/powietrze oraz po wprowadzeniu dodatków stopowych, zwłaszcza Mo i W, uzyskano powiększenie twardości o ponad 30% w stosunku do stopu w stanie po odlaniu. Podwyższenie twardości jest spowodowane rozdrobnieniem i równomiernym rozmieszczeniem kryształów krzemu pierwotnego w objętości odlewu na skutek procesu modyfikacji fosforem, umocnieniem roztworu stałego alfa przez wprowadzenie dodatków stopowych, oraz procesami wydzieleniowymi przebiegającymi podczas obróbki cieplnej. W celu wyjaśnienia przyczyn zwiększenia twardości stopu po obróbce cieplnej przeprowadzono badania składu fazowego. Dyfraktogramy poddano analizie, a w szczególności wartość intensywności i poszerzenia całkowego wysokokątowych linii dyfrakcyjnych dla Al 220, Al 331, Al 222 i Si 331. Zarejestrowane linie dyfrakcyjne dopasowano do teoretycznej funkcji typu Lorentza. Wykazano, że wysokotopliwe dodatki stopowe wpływają na powiększenie iloczynu A x sigma co prowadzi do umocnienia roztworu, a w konsekwencji do zwiększenia twardości siluminów po obróbce cieplnej.

EN

In this work the results of the Brinell hardness BH not modified and after heat treatment of hypereutectic AlSi17CuNiMg alloy with Cr, Co, Mo, W and Ti alloys additions have been shown. It has been found that alloy additions hardness - which may be beneficial for structural components of motorcar significantly increase engine parts particularly for piston cast and cylinder head cast. After heat treatment, which consists of solution 470 degrees centigrade/4 h/water and quench ageing heat treatment 160 degrees centigrade/6 h/air and after loading alloy additions especially Mo and W the increase of hardness about 30% higher than in not modified alloy is obtained. The increase of hardness is caused by size reduction and a uniform distribution of primary silicon crystals in the cast volume and also an effect of modification with phosphorous. The rise of hardness is also the results of consolidation of the solid solution alpha due to the loading alloy additions and emitting processes which take place during the heat treatment. Investigations of X-ray radiography phase analysis have been performed to explain the causes of the increase of the alloy after heat treatment. Intensity values and integral broadening of high-angular diffraction lines for Al 220, 331, 222 and Si 331 have been analysed. Matching the course of the registered diffraction lines to the theoretical Lorentz function has been done. It has been found, that high-melting alloy additions influence the increase of product A x sigma. In consequence we obtain a deformation of the crystal lattice, consolidation of the solution and the increase of hardness of Al alloys after heat treatment.

Słowa kluczowe

PL

twardość; silumin; dodatki stopowe; obróbka cieplna; sieć krystaliczna; linie dyfrakcyjne; skład chemiczny

EN

hardness; hypereutectic alloy; alloy additions; heat treatment; crystal lattice; diffraction lines; chemical composition

• Wydawca: Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego
• Czasopismo: Archiwum Nauki o Materiałach
• Rocznik: 2002
• Tom: T. 23, nr 4
• Strony: 337--349
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Piątkowski J.

• Politechnika Śląska, Katedra Technologii Stopów Metali i Kompozytów, ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice

autor

Binczyk F.

• Politechnika Śląska, Katedra Technologii Stopów Metali i Kompozytów, ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice

Bibliografia

• [1] Z. Poniewierski, Krystalizacja, struktura i właściwości siluminów. WNT, Warszawa 1989.
• [2] P. Wasilewski, Siluminy - modyfikacja i jej wpływ na strukturę i właściwości. W:Krzepnięcie metali i stopów. PAN, Katowice 1993.
• [3] Z. Górny, Odlewnicze stopy metali nieżelaznych. WNT, Warszawa 1992.
• [4] A. Krupkowski, Z. Poniewierski, Rola fosforu w procesie modyfikacji siluminów nadeutektycznych. Arch. hutnictwa, XIII, 2, 1968.
• [5] S. Pietrowski, Siluminy tlokowe. W: Krzepnięcie metali i stopów. PAN, Komisja Odlewnictwa, 29, 1997.
• [6] K. Schmidt, Technisches Handbuch. GmbH 1967.
• [7] S. Pietrowski, R. Władysiak, Kontrola metodą ATD siluminów tłokowych. W: Między-narodowa Konferencja Odlewnicza „Krzepnięcie Metali i Stopów". 28. PAN, Katowice 1996.
• [8] S. Pietrowski, R. Władysiak, B. Pisarek, Silumin okoioeutektyczny z dodatkami Cr, Mo, Wi Co. W: Międzynarodowa Konferencja Odlewnicza „Krzepnięcie Metali i Stopów". 38. PAN, Katowice 1998.
• [9] S. Pietrowski, Silumin nadeutektyczny z dodatkami Cr, Mo, W i Co. W: Międzynarodowa Konferencja Odlewnicza „Krzepnięcie Metali i Stopów". 38. PAN, Katowice 1998.
• [10] J. Piątkowski, F. Binczyk, Statystyczna ocena wpływu dodatków stopowych na parametry krystalizacji oraz twardość siluminu AISU7. Rudy i Metale Nieżelazne, 4 (2001).
• [11] J. Piątkowski, Wpływ dodatków stopowych oraz modyfikacji na strukturę i właściwości obrabianych cieplnie siluminów średnionadeutektycznych. Praca doktorska. Politechnika Śląska, Katowice 2000.
• [12] J. Piątkowski, Wpływ obróbki cieplnej na właściwości mechaniczne siluminu AlSil 7Cu3Mg. W: Międzynarodowa Konferencja Odlewnicza „Krzepnięcie Metali i Stopów". PAN, Gliwice 2001.
• [13] S. Szala, Program do analizy obrazów „HITEK". Politechnika Śląska, Katowice 1998.
• [14] Powder Diffraction File JCPDS International Centre for Diffraction Data. Pennsylvania 19081, USA, 1977.
• [15] Z. Bojarski, T. Bołd, Rentgenograficzne metody wyznaczania zniekształceń sieciowych i wielkości bloków materiałów polikrystalicznych. Prace Instytutu Hutnictwa, 22, 115 (1970).
• [16] M. Wolnik, Opracowanie technologii topienia i odlewania zapraw Al-Co, Al-Cr, Al-Mo, Al-Nb, Al-Ti i Al-W przeznaczonych do modyfikacji stopów aluminium. Praca dyplomowa. Wydział Inżynierii Materiałowej, Metalurgii i Transportu. Politechnika Śląska, Katowice 1999.