Підвищення пластичності сплаву системи Al-Si зі зниженим вмістом кремнію шляхом деформаційно-термічної обробки

Анотація

Розглянуто метод деформаційно-термічної обробки для сплаву Al-Si з 4,5% кремнію, який складається з серії невеликих гарячих деформацій з проміжним відпалом. Запропонований спосіб дозволяє досягти подрібнення та сфероїдизації кремнієвих включень, які у литому стані мають вигляд пластинчастих виділень на границях зерен та суттєво знижують пластичність матеріалу. Щоб запобігти зменшенню пластичності через появу мікроконцентраторів напружень у вигляді гострих кутів подрібнених кремнієвих включень, деформацію слід проводили у вигляді серії етапів з проміжним відпалом. Циклічна зміна температури в цьому режимі сприятиме сфероїзації фрагментів подрібнених включень кремнію шляхом зміни розчинності кремнію у твердому розчині від температури. Сфероїдизація, подрібнення та перемішування включень, які досягаються під час такої деформаційно-термічної обробки, призводять до значного збільшення пластичності сплаву без втрати твердості.
Сплави системи Al-Si широко використовуються як ливарний матеріал. Зазвичай це сплави з високим вмістом кремнію, які мають низьку пластичність і використовуються виключно в литому стані. У деформованих алюмінієвих сплавах кремній часто розглядається як небажана домішка, особливо коли його вміст становить більше 1%. Однак алюмінієві сплави із вмістом Si 3 – 5 % мають досить помітну пластичність, хоча набагато менше, ніж чистий алюміній та алюмінієві сплави, що деформуються. Процеси зміни структури при деформації алюмінієвих сплавів з низьким вмістом Si вивчені недостатньо. Зокрема, цікавила можливість збільшення пластичності таких матеріалів шляхом подрібнення та перемішування кремнієвих включень під час гарячої деформації.
Показано, що запропонований режим деформаційно-термічної обробки сплавів системи Al-Si дозволяє значно підвищити їх пластичність – критичну ступінь осадження (осадження до розтріскування) з 67,8% у литому стані до 92,1%.
Твердість матеріалу може бути збільшена також шляхом наклепування при холодній пластичній деформації. Оскільки матеріал після деформаційно-термічної обробки є більш пластичним, він має більші резерви для зміцнення таким способом значень 95±17 HV. Твердість такого ж литого матеріалу може бути збільшена за рахунок наклепування до нижчих значень – 67±12 HV.