[go: up one dir, main page]

RU2009250C1 - Aluminium-base alloy - Google Patents

Aluminium-base alloy Download PDF

Info

Publication number
RU2009250C1
RU2009250C1 SU5043570A RU2009250C1 RU 2009250 C1 RU2009250 C1 RU 2009250C1 SU 5043570 A SU5043570 A SU 5043570A RU 2009250 C1 RU2009250 C1 RU 2009250C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
alloy
aluminum
manganese
iron
chromium
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
И.Б. Гилевич
В.И. Бывальцев
Original Assignee
Курганский машиностроительный завод
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Курганский машиностроительный завод filed Critical Курганский машиностроительный завод
Priority to SU5043570 priority Critical patent/RU2009250C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2009250C1 publication Critical patent/RU2009250C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Forging (AREA)

Abstract

FIELD: nonferrous metallurgy. SUBSTANCE: alloy is designed for production of castings, in particular of automobile wheels. The alloy contains (in % by mass): silicon 7.6-8.4; magnesium 0.2-0.4; copper 1.8-2.8; manganese 0.25-0.45, chromium 0.15-0.30; nickel 0.1-0.7; titan 0.05-0.25; boron 0.0001- 0.03; iron 0.2-0.6; aluminium - the balance, with the ratio of iron to manganese and chromium content of 0.5-0.8. The alloy has the following properties: σδ 305-320 mPa , d 6,4-7,3 % , Brinell hardness 840-870 MPa, hydrogen content 0,24-0,28 sm3/100 g per 100 g of metal. EFFECT: improved quality of the alloy. 2 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии сплавов на основе алюминия, предназначенных для производства литейных изделий, в частности автомобильных колес. The invention relates to the metallurgy of aluminum-based alloys intended for the production of foundry products, in particular automobile wheels.

Известен сплав (см. заявку Японии N 61-227146, кл. С 22 С 21/12, 1986) на основе алюминия для литья под давлением, содержащий, мас. % : Кремний 0,2-1,0 Медь 1,0-5,0 Магний 0,3-2,0 Титан 0,005-0,20 Бор 0,0005-0,05 Алюминий Остальное
Однако этот сплав обладает низкой жидкотекучестью и склонен к образованию горячих трещин.
A known alloy (see Japanese application N 61-227146, class C 22 C 21/12, 1986) based on aluminum for injection molding, containing, by weight. %: Silicon 0.2-1.0 Copper 1.0-5.0 Magnesium 0.3-2.0 Titanium 0.005-0.20 Boron 0.0005-0.05 Aluminum The rest
However, this alloy has a low fluidity and is prone to the formation of hot cracks.

Известен сплав (см. авт. св. N 1376591, кл. С 22 С 21/04, 1985) на основе алюминия, содержащий, мас. % : Кремний 4,6-6,5 Медь 6,5-8,0 Магний 0,2-0,5 Сурьма 0,03-0,8 Алюминий Остальное
Однако данный сплав является широкоинтервальным при кристаллизации, что вызывает образование горячих трещин в отливках.
A known alloy (see ed. St. N 1376591, class C 22 C 21/04, 1985) based on aluminum, containing, by weight. %: Silicon 4.6-6.5 Copper 6.5-8.0 Magnesium 0.2-0.5 Antimony 0.03-0.8 Aluminum Else
However, this alloy is wide interval during crystallization, which causes the formation of hot cracks in the castings.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является сплав (см. ГОСТ 1583-89, Сплавы алюминиевые литейные, марка АЛ32), содержащий, мас. % : Кремний 7,5-8,5 Магний 0,3-0,5 Марганец 0,3-0,5 Медь 1,0-1,5 Титан 0,1-0,3 Железо ≥ 0,9 Алюминий Остальное
Известный сплав (прототип) обладает недостаточно высокими механическими свойствами, особенно пластичностью. Отливки, изготовленные из этого сплава литьем под давлением, обладают σв = 290 МПа и δ= 4,0% (после термообработки по режиму Т5). Такой уровень мехсвойств является явно недостаточным для отливок ответственного назначения, особенно автомобильных колес, ступиц, поршней и других деталей. Низка и герметичность этого сплава из-за относительно высокого содержания магния.
The closest in technical essence to the proposed is an alloy (see GOST 1583-89, Cast aluminum alloys, grade AL32), containing, by weight. %: Silicon 7.5-8.5 Magnesium 0.3-0.5 Manganese 0.3-0.5 Copper 1.0-1.5 Titanium 0.1-0.3 Iron ≥ 0.9 Aluminum The rest
The well-known alloy (prototype) has insufficiently high mechanical properties, especially ductility. Castings made of this alloy by injection molding have σ in = 290 MPa and δ = 4.0% (after heat treatment according to T5 mode). This level of mechanical properties is clearly insufficient for critical castings, especially automobile wheels, hubs, pistons and other parts. Low and tightness of this alloy due to the relatively high magnesium content.

Техническая задача изобретения - повышение пластичности и снижение газонасыщенности сплава. The technical task of the invention is to increase ductility and reduce gas saturation of the alloy.

Это достигается тем, что в сплав на основе алюминия, содержащий кремний, магний, марганец, медь, титан и железо, дополнительно вводят хром, никель и бор при следующем соотношении компонентов, мас. % : Кремний 7,6-8,4 Магний 0,20-0,40 Марганец 0,25-0,45 Медь 1,8-2,8 Хром 0,15-0,30 Никель 0,1-0,7 Титан 0,05-0,25 Бор 0,0001-0,03 Железо 0,2-0,6 Алюминий Остальное причем отношение содержания железа к сумме содержания марганца и хрома 0,5-0,8. This is achieved by the fact that in an aluminum-based alloy containing silicon, magnesium, manganese, copper, titanium and iron, chromium, nickel and boron are additionally introduced in the following ratio of components, wt. %: Silicon 7.6-8.4 Magnesium 0.20-0.40 Manganese 0.25-0.45 Copper 1.8-2.8 Chromium 0.15-0.30 Nickel 0.1-0.7 Titanium 0.05-0.25 Boron 0.0001-0.03 Iron 0.2-0.6 Aluminum The rest is the ratio of iron to the sum of manganese and chromium 0.5-0.8.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав сплава на основе алюминия отличается от известного соотношением компонентов и дополнительным введением хрома, бора и никеля. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "Новизна". Comparative analysis with the prototype allows us to conclude that the claimed composition of the aluminum-based alloy differs from the known one by the ratio of components and the additional introduction of chromium, boron and nickel. Thus, the claimed technical solution meets the criterion of "Novelty."

Анализ известных литейных сплавов на основе алюминия показал, что мехсвойства и герметичность литых деталей, изготовленных из известных сплавов, недостаточны в условиях знакопеременных нагрузок. Предлагаемый литейный сплав на основе алюминия содержит дополнительно хром и никель и известные компоненты в новом их соотношении. An analysis of the known casting alloys based on aluminum showed that the mechanical properties and the tightness of cast parts made from known alloys are insufficient under alternating loads. The proposed casting alloy based on aluminum additionally contains chromium and nickel and known components in their new ratio.

Предлагаемый сплав на основе алюминия с содержанием кремния в пределах 7,6-8,4% хорошо легируется с медью и магнием, образуя фазы типа СuАl2 и Мg2Si. В структуре сплава содержится около 40% эвтектики Аl-Si, что обеспечивает высокую технологичность сплава при литье и хорошую герметичность литых деталей.The proposed aluminum-based alloy with a silicon content in the range of 7.6-8.4% is well alloyed with copper and magnesium, forming phases of the CuAl 2 and Mg 2 Si type. The alloy structure contains about 40% of Al-Si eutectic, which ensures high processability of the alloy during casting and good tightness of cast parts.

При содержании кремния ниже 7,6% понижается герметичность литых деталей, а при содержании кремния выше 8,4% уменьшается их пластичность. When the silicon content is below 7.6%, the tightness of cast parts decreases, and when the silicon content is above 8.4%, their ductility decreases.

При содержании магния ниже 0,20% образуется упрочняющей фазы Мg2Si в объеме менее 0,4% , что снижает эффект упрочнения сплава при термической обработке. С увеличением содержания магния выше 0,4% повышается газонасыщенность сплава, что приводит к снижению герметичности литых деталей.When the magnesium content is below 0.20%, a strengthening phase of Mg 2 Si is formed in a volume of less than 0.4%, which reduces the effect of hardening of the alloy during heat treatment. With an increase in magnesium content above 0.4%, the gas saturation of the alloy increases, which leads to a decrease in the tightness of cast parts.

Медь образует с алюминием химическое соединение СuАl2, которое является основной фазой, упрочняющей алюминиевые сплавы при термической обработке. Оптимальным содержанием меди в предлагаемом составе сплава должно быть 1,8-2,8% , что обеспечивает высокие механические свойства, особенно пластичность, а также хорошие технологические и литейные свойства. При содержании меди ниже 1,8% заметно снижение прочности и твердости литых деталей, а при содержании меди выше 2,8% - ухудшается жидкотекучесть сплава и наблюдается склонность его к образованию горячих трещин при затвердевании.Copper forms a chemical compound CuAl 2 with aluminum, which is the main phase that strengthens aluminum alloys during heat treatment. The optimum copper content in the proposed alloy composition should be 1.8-2.8%, which provides high mechanical properties, especially ductility, as well as good technological and casting properties. When the copper content is below 1.8%, a decrease in the strength and hardness of cast parts is noticeable, and when the copper content is above 2.8%, the fluidity of the alloy deteriorates and its tendency to form hot cracks upon hardening is observed.

Микролегирование марганцем и хромом нейтрализует вредное влияние железа на свойства алюминиевых сплавов. При содержании марганца ниже 0,25% и содержании хрома ниже 0,15% заметно понижение механических свойств сплава, особенно пластичности, а при повышении содержания марганца выше 0,45% и хрома выше 0,30% не наблюдается дальнейшего роста пластичности литых деталей. Microalloying with manganese and chromium neutralizes the harmful effects of iron on the properties of aluminum alloys. With a manganese content below 0.25% and a chromium content below 0.15%, a decrease in the mechanical properties of the alloy, especially ductility, is noticeable, and with an increase in the manganese content above 0.45% and chromium above 0.30%, there is no further increase in the ductility of cast parts.

Весьма эффективно измельчается зерно α-твердого раствора алюминиевого сплава при модифицировании титаном и бором; при этом образуется интерметаллическое соединение диборид титана ТiВ2, кристаллическая решетка которого по структуре и параметру соответствует кристаллической решетке алюминия.The grain of an α-solid solution of an aluminum alloy is very effectively crushed when modified with titanium and boron; in this case, the TiB 2 titanium diboride intermetallic compound is formed, whose crystal lattice corresponds in structure and parameter to the aluminum crystal lattice.

При модифицировании лигатурой алюминий-титан-бор содержание титана ниже 0,05% и бора ниже 0,001% не приводит к образованию достаточного количества диборида титана, а при превышении содержания титана выше 0,25% и бора выше 0,03% наблюдается повышение газонасыщенности сплава и снижение герметичности литых деталей. When modified with an aluminum-titanium-boron alloy, the titanium content below 0.05% and boron below 0.001% does not lead to the formation of a sufficient amount of titanium diboride, and when the titanium content exceeds 0.25% and boron above 0.03%, an increase in the gas saturation of the alloy is observed and reduced leakproofness of cast parts.

Содержание железа в предлагаемом сплаве должно быть в пределах 0,2-0,6% . Понижение содержания железа ниже 0,2% не ведет к дальнейшему повышению пластичности сплава, а твердость его и прочность понижаются. При повышении содержания железа в сплаве заметно понижение пластичности. Для исключения вредного влияния железа на снижение пластичности сплава его легируют упрочнителями - марганцем и хромом. Однако, при содержании железа выше 0,6% пластичность сплава значительно понижается даже при легировании его марганцем и хромом. The iron content in the proposed alloy should be in the range of 0.2-0.6%. Lowering the iron content below 0.2% does not lead to a further increase in the ductility of the alloy, and its hardness and strength are reduced. With an increase in the iron content in the alloy, a decrease in ductility is noticeable. To eliminate the harmful effect of iron on reducing the ductility of the alloy, it is alloyed with hardeners - manganese and chromium. However, when the iron content is above 0.6%, the ductility of the alloy is significantly reduced even when alloyed with manganese and chromium.

Весьма важным для повышения механических свойств сплава, особенно его пластичности, является поддержание соотношения процентного содержания железа к сумме содержания марганца и хрома, равного 0,5-0,8. It is very important to increase the mechanical properties of the alloy, especially its ductility, is to maintain a ratio of the percentage of iron to the sum of manganese and chromium, equal to 0.5-0.8.

Таким образом предлагаемый состав компонентов придает сплаву на основе алюминия новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия". Thus, the proposed composition of the components gives the alloy based on aluminum new properties, which allows us to conclude that the proposed solution meets the criterion of "significant differences".

Для экспериментальной проверки заявляемого состава были приготовлены 6 опытных плавок и проведены сравнительные исследования свойств предлагаемого алюминиевого сплава и известного сплава. For experimental verification of the claimed composition were prepared 6 experimental swimming trunks and conducted comparative studies of the properties of the proposed aluminum alloy and a known alloy.

Опытные плавки выплавляют в камерных электрических печах емкостью 500 кг, футеровка печей - магнезитовая. При плавке использовалась шихта, обеспечивающая высокую чистоту расплава, рафинирование проводят продувкой аргона через толщу металла в раздаточном тигле. Отливки получают литьем с кристаллизацией под давлением. В процессе плавки и разливки расплава контролируют температуру и максимально сокращают время выдержки его в печи. The experimental melts are smelted in chamber electric furnaces with a capacity of 500 kg, the lining of furnaces is magnesite. When melting, a charge was used that ensures high purity of the melt; refining is carried out by blowing argon through the thickness of the metal in the transfer crucible. Castings are obtained by injection molding. In the process of melting and casting the melt control the temperature and minimize the time it is held in the furnace.

Химический состав опытных плавок с различным содержанием вводимых компонентов приведен в табл. 1. The chemical composition of the experimental swimming trunks with different contents of the input components are given in table. 1.

Химический состав 1-опытная плавка соответствует соотношению компонентов ниже нижнего предела заявляемого состава. Chemical composition 1-experimental smelting corresponds to a ratio of components below the lower limit of the claimed composition.

Плавки сплава составов 2-4 - заявляемый сплав. Melting alloy compositions 2-4 - the inventive alloy.

Химический состав 5 - опытная плавка соответствует соотношению компонентов выше верхнего предела заявляемого сплава. The chemical composition 5 - experimental melting corresponds to a ratio of components above the upper limit of the claimed alloy.

Сплав состава 6 - химический состав известного сплава на основе алюминия. Alloy composition 6 - the chemical composition of a known alloy based on aluminum.

Автомобильные колеса, ступицы, поршни отливают в пресс-формы литьем с кристаллизацией под давлением. Car wheels, hubs, pistons are molded into molds with crystallization under pressure.

Испытания механических свойств и газонасыщенность сплава производят на образцах, вырезаемых из тела отливок. Отливки проходят термическую обработку по режиму Т5:
закалка при нагреве 515 ± 5оС, выдержке 4-5 ч и охлаждении в воде;
старение при нагреве 160 ± 5оС, выдержке 6-8 ч и охлаждении на воздухе.
Testing the mechanical properties and gas saturation of the alloy is carried out on samples cut from the body of the castings. Castings undergo heat treatment according to T5 mode:
quenching by heating 515 ± 5 о С, holding for 4-5 hours and cooling in water;
heat aging at 160 ± 5 ° C, aging 6-8 hours and air cooling.

Механические свойства и газонасыщенность сплавов приведены в табл. 2, прилож. 2 из которой следует, что пластичность предлагаемого состава сплава на основе алюминия в 1,6-1,8 раза выше, чем пластичность известного сплава, а газонасыщенность сплава в 1,4-1,7 раза ниже. (56) ГОСТ 1583-89. Сплавы алюминиевые литейные. Сплав АЛ 32. The mechanical properties and gas saturation of the alloys are given in table. 2, app. 2 from which it follows that the ductility of the proposed composition of the aluminum-based alloy is 1.6-1.8 times higher than the ductility of the known alloy, and the gas saturation of the alloy is 1.4-1.7 times lower. (56) GOST 1583-89. Cast aluminum alloys. Alloy AL 32.

Claims (1)

СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ, содержащий кремний, магний, медь, марганец, титан и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит хром, никель и бор при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Кремний 7,6 - 8,4
Магний 0,2 - 0,4
Медь 1,8 - 2,8
Марганец 0,25 - 0,45
Хром 0,15 - 0,30
Никель 0,1 - 0,7
Титан 0,05 - 0,25
Бор 0,0001 - 0,03
Железо 0,2 - 0,6
Алюминий Остальное
причем отношение содержания железа к сумме содержания марганца и хрома составляет 0,5 - 0,8.
ALUMINUM ALLOY, containing silicon, magnesium, copper, manganese, titanium and iron, characterized in that it additionally contains chromium, nickel and boron in the following ratio of components, wt. %:
Silicon 7.6 - 8.4
Magnesium 0.2 - 0.4
Copper 1.8 - 2.8
Manganese 0.25 - 0.45
Chrome 0.15 - 0.30
Nickel 0.1 - 0.7
Titanium 0.05 - 0.25
Boron 0.0001 - 0.03
Iron 0.2 - 0.6
Aluminum Else
moreover, the ratio of iron to the sum of manganese and chromium is 0.5 - 0.8.
SU5043570 1992-05-22 1992-05-22 Aluminium-base alloy RU2009250C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5043570 RU2009250C1 (en) 1992-05-22 1992-05-22 Aluminium-base alloy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5043570 RU2009250C1 (en) 1992-05-22 1992-05-22 Aluminium-base alloy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2009250C1 true RU2009250C1 (en) 1994-03-15

Family

ID=21604933

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5043570 RU2009250C1 (en) 1992-05-22 1992-05-22 Aluminium-base alloy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2009250C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2485199C1 (en) * 2011-12-02 2013-06-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Casting aluminium alloy

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2485199C1 (en) * 2011-12-02 2013-06-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Casting aluminium alloy

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN115261684B (en) Cast Al-Si alloy and preparation method thereof
US20200190634A1 (en) Method of forming a cast aluminium alloy
CN109295351B (en) Die-casting aluminum alloy and preparation method and application thereof
CN112143945B (en) A kind of high-strength and toughness cast aluminum-silicon alloy with multiple rare earth elements and preparation method thereof
CN112662921B (en) High-strength and high-toughness die-casting aluminum-silicon alloy and preparation method thereof
CN107829000B (en) Die-casting aluminum alloy material and preparation method thereof
CN116254442A (en) High-yield-strength cast Al-Si alloy and preparation method thereof
CN113862531A (en) Aluminum alloy and preparation method thereof
CN110983120A (en) 300 MPa-grade high-strength plastic non-heat-treatment self-strengthening die-casting aluminum alloy and manufacturing method thereof
CN107937764B (en) Liquid die forging high-strength and high-toughness aluminum alloy and liquid die forging method thereof
EP3342890B1 (en) Aluminium casting alloy
EP3342889B1 (en) Aluminium casting alloy
CN102660693B (en) Aluminum alloy treated by using TiN powder and BeH2 powder, and preparation method thereof
JPH01247549A (en) High toughness aluminum alloy
CN115896563B (en) High-performance gravity casting aluminum alloy material and preparation method thereof
RU2009250C1 (en) Aluminium-base alloy
CN112695235A (en) Single-stage homogenization heat treatment method for high-alloying Al-Zn-Mg-Cu-Ce alloy
CN113652583A (en) High-strength high-conductivity intergranular corrosion-resistant aluminum alloy and preparation method thereof
EP1460141B1 (en) Method for the production a magnesium-based alloy
US4067733A (en) High strength aluminum alloy
RU2016112C1 (en) Method for modification of aluminium alloys
CN113718144B (en) High-plasticity high-elastic-modulus aluminum-silicon casting alloy and preparation method and application thereof
RU2441091C2 (en) Cast aluminium alloy-(sparingly-alloyed high-strength silumin)
EP1460142B1 (en) Method for the production of a magnesium-based alloy
CN113862529A (en) Aluminum alloy and preparation method thereof