SU1735419A1 - Сплав на основе алюмини - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к сплавам на основе алюмини , используемым дл  изготовлени  износостойких деталей, работающих при температуре до 400°С. Целью изобретени   вл етс  повышение термической стойкости, что достигаетс  дополнительным содержанием цери , нитридов хрома , железа и висмута. Сплав на основе алюмини  содержит, мас.%: кремний 1,1- 6,0; медь 4,1-9,0; олово 1,0-2,9; свинец 0,1- 1,3; титана 0,03-0,6; бор 0,002-0,05; церий 0,1-0,5; нитриды хрома 0,02-0,32; железо 0,02-0,8; висмут 0,002-0,005; алюминий остальное . Сплав имеет следующие свойства твердость по Виккерсу 520-551 МПа: предел прочности при раст жении при 250 и 400°С соответствен но 130-142 и 98-112 МПа; термическа  стойкость при термоциклиро- вании (до по влени  трещин) при 250 и 400° С соответственно 80-97 и 38-47 циклов; износостойкость при трении при 250 и 400 °С соответственно 72-83 и 85-109 мг/м2 гс. 2 табл. сл с

Description

Изобретение относитс  к металлургии, а именно к сплавам на основе алюмини , используемым дл  изготовлени  износостойких деталей, работающих при температурах до 400° С.

Целью изобретени   вл етс  повышение термической стойкости.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что сплав на основе алюмини , содержит олово, свинец, кремний, титан, медь, бор, а также церий, нитриды хрома, железо и висмут при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Олово1,0-2,9

Свинец 0,1-1,3

Кремний1,1-6,0

Титан0,03-0,6

Медь4,1-9,0

Бор0,002-0,05

Висмут0,002-0,005

Нитриды хрома0,02-0,32

Железо0,02-0,8

Церий0,1-0,5

АлюминийОстальное

Дополнительное введение нитридов хрома повышает термостойкость, измельча  структуру и повыша  износостойкость. При концентрации нитридов хрома до 0,02 мас.% измельчение структуры и повышение износостойкости и термической стойкости

VI со сл

Ј

ю

недостаточны. При увеличении концентрации нитридов хрома более 0,32 мас.% снижаютс  однородность структуры, стабильность износостойкости, термической стойкости и механических свойств.

Церий оказывает модифицирующее вли ние на структуру, улучшает литейные и технологические свойства сплава, повышает фактор формы выделений кремни  в структуре и термическую стойкость. Модифицирующее вли ние цери  и повышение фактора формы выделений кремни  в структуре и термической стойкости сплава начинает сказыватьс  с концентрации цери  0,1 мас.%. Верхний предел концентрации цери  обусловлен увеличением угара и повышением содержани  неметаллических включений в структуре, что снижает механические свойства и термическую стойкость.

Дополнительное введение железа в количество 0,02-0,8 мас.% обеспечивает упрочнение сплава и повышение его твердости и термической стойкости, а также позвол ет использовать при выплавке сплава не только чистые металлы, но и ферросплавы . Однако при увеличении содержани  железа более 0,8 мас.% укрупн етс  структура, увеличиваютс  коэффициент трени  и износ при трении при 250-400° С.

Нижние пределы содержани  легирующих компонентов повышены до концентраций (кремний 1,1 мас.%, медь 4,1 мас.%), обеспечивающих упрочнение структуры и повышение термостойкости. Верхний предел содержани  свинца снижен до 1,3 мас.%, так как при более высоких его концентраци х снижаютс  термическа  стойкость , твердость и износостойкость сплава.

Содержание олова (1,0-2,9 мас.%) соответствует оптимальной концентрации, .а нижние концентрации меди и бора повышены до 4,1 и 0,002 мас.%, что обусловлено низкими характеристиками износостойкости и термической стойкости сплава при меньших концентраци х. При концентраци х бора более 0,05 мас.% снижаютс  однородность структуры и антифрикционные свойства сплава.

Висмут введен дл  снижени  коэффициента трени  и повышени  износостойкости , технологических и механических свойств сплавов. При концентрации висмута до 0,002 мас.% снижаютс  термическа  стойкость, износостойкость и механические свойства. При увеличении концентрации висмута более 0,005 мас.% снижаютс  технологические и прочностные свойства и износостойкость при 250-400° С.

Дл  опробовани  предложенного спла- ва были приготовлены композиции следующим образом. В графитовый тигель индукционной открытой печи ввод т медь М1 и алюминий АВ91, расплавл ют под слоем флюса. Затем расплав раскисл ют и мик- ролегируют ферросилицием ФС75 и ферроцерием ФЦе1 ИМ с перемешиванием. Затем последовательно ввод т олово, нитриды хрома, свинец и висмут. После выдержки в течение 2-3 мин при 750-760°С производ т заливку расплава в сухие формы дл  получени  заготовок втулок, технологических проб и образцов дл  механических испытаний.

В табл. 1 и 2 соответственно приведены химический состав опробованных компози- ций предложенного сплава и их свойства в сопоставлении с известным сплавом.

Как видно из табл.2, предложенный сплав превосходит известный по термической стойкости, механическим свойствам при повышенных температурах и износостойкости .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Сплав на основе алюмини , содержащий кремний, медь, олово, свинец, титан и бор, отличающийс  тем, что, с целью повышени  термической стойкости, он дополнительно содержит церий, нитриды хрома , железо и висмут при следующем соотношении компонентов, мас.%: Кремний1,1-6,0

   Медь4,1-9,0

   Олово1,0-2,9

   Свинец0,1-1,3

   Титан0,03-0,6

   Бор0,002-0,05

   Церий0,1-0,5

   Нитриды хрома0,02-0,32

   Железо0,02-0,8

   Висмут0,002-0,005

   АлюминийОстальное

   Таблица 2

   -j со

   СП

   .ь ю

   Термическа  стойкость определена по количеству циклов термоциклировани  до по влени  на отливках типа втулок трещин.