MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 8.pdf · materiale metalice curs 8 aliaje de...

MATERIALE METALICE

Curs 8

ALIAJE DE TURNATORIE CU

BAZA ALUMINIU

ALIAJE DE TURNATORIE Al – Mg

α: max. 15.3% Mg (cfc)

β: sol.sol. pe baza compusului Al3Mg2 (35.3 – 37.7%Mg) – hexagonal complex

f. fragil, se dizolva greu la incalzire – nici la incalziri peste solvus de 60-70 h

eutectic (α+β): 34.5% Mg / 450˚C

γ: sol.sol. pe baza compusului Al3Mg4 (41.5 – 59.4%Mg) – cubic complex


Modificarea finetii ramurilor dendritice primare (de ordinul II)

>>> grad mare de dispersie a porilor / suflurilor

/ incluziunilor nemetalice (+β)

(si viteza de racire dar limitat pt. forme complexe)

1. adaosuri usor fuzibile (Ca, Pb, Na, …) - micsoreaza tensiunea superficiala a topiturii

2. adaosuri greu fuzibile + superficial inactive

(B, Zr, Nb, Ta >>> B2Al, ZrAl3, TaAl3,…)

Ex. Aliaj cu 10%Mg

Nemodificat – Rm < 300MPa; Rp0.2 < 170MPa; A=10%

Modif. cu Zr – Rm < 410MPa; Rp0.2 < 220MPa; A=20%


Aliaj de turnatorie Al-10%Mg; influenta modificatorilor asupra tensiunii superficiale


Aliaj cu 10%Mg si 0.3%Mn; influenta gradului de dispersie β dupa calire de la 450˚C;

Et.1 – dimensiune > 1mm; Et.3 – dimensiune dendrita 0.6 mm; Et.7 – 0.7


Aliajele industriale intre 0.5 – 15% (3 – 12%);

hydronalium: 3, 5, 7, 9%Mg

In special auto / aero

Avantaje: rezistenta mare, fara micsorare la rece

(creste cu continutul de Mg)

Rm = 360 – 400MPa; A = 20 – 25% in stare recoapta

Rm = 500 – 520MPa; A = 5 – 6% ecruisat

densitate mica, rezistenta buna la coroziune (apa de mare, solutii slab alcaline); oxidabil prin procedee electrochimice

Dezavantaje: tendinta de oxidare le elaborare; fluiditate scazuta; tendinta de formare de retasura; sufluri; tendinta de fisurarela cald (turnabilitate scazuta)

OMOGENIZARE LUNGA !!!


Proprietatile aliajelor Al – Mg de turnatorie


Adaosuri pentru cresterea turnabilitatii:

Be – elimina incluziunile; impiedica oxidarea la cald

Mn – intre 0.5-0.6% modificator;

> 1.2% creste porozitatea + scade propr. mec.

Si – pentru durificarea prin precipitare + sudabilitate

Aliaje superusoare: Al – Mg – Li

Rezistenta mecanica f. ridicata prin T.T. (formare de LiAl, LiMgAl2) ;

rezistenta mare la coroziune

Ex. A. 4.42%Mg, 2.26%Li: Recopt – Rm < 320MPa; A=16.5%

Calit + imbatranit – Rm = 450-500MPa; A=13.4%

B. 6.67%Mg, 2.3%Li: Recopt – Rm < 370MPa; A=15.2%

Calit + imbatranit – Rm < 470MPa; A=14.4%


Structura unui aliaj turnat cu 7% Mg

ALIAJE DE TURNATORIE Al – Zn

Solubilitatea Zn in Al: 82.2% (382˚C); 2% (20˚C)

Descompunere spinoidala – 351.5˚C >>> α1 (31.6%) + α2 (77.7%) la 275˚C

Solubilitate mare >>> proprietati mecanice bune fara necesitatea unui T.T.

(Rm > 180 MPa pentru binare si Al-Zn-Si 5-6% Zn)


Aliajele industriale: rezistenta mare la coroziune, aschiabilitate buna

Aplicatii: in industria chimica (si eloxare), hidraulica, …

Pentru cresterea rezistentei: aliere suplimentara cu Mg / Cu

>>> formarea de compusi solubili in α

>>> durificare prin precipitare (calire + imbatranire)

Al-Zn-Mg (si complexe): 3-7.5%Zn, 0.4-4.5%Mg (+ Cu, Mn, …)

Susceptibile la imbatranire naturala

Tendinta de fisurare la cald – nu pt. temperaturi inalte

Ex. 4 – 6%Zn; 2.8 – 4.2%Mg + Mn, Ti, Cr, Be, Zr (sub 0.1%); rest Al

Turnat in nisip: Rm = 400 – 450 MPa; A = 2 – 7%; 150 – 155 HB

Turnat in cochila: Rm = 420 – 490 MPa; A = 3 – 9%; 150 – 155 HB


Al-Zn-Mg-Cu: Cu formeaza AlCuZn sau Al2Cu

>>> creste rezistenta / duritatea

In prezenta modificatorilor (Ti) ductilitatea este buna

(A>10% dupa imbatranire)

Cu >>> scaderea rezistentei la coroziune !!!

Ex.

ALCOA 7076 (7.5%Zn, 1.6%Mg, 0.6%Cu)

Tratat: Rm > 490 MPa; A> 14%; 140 HB

ALCOA 7178 (6.3-7.5%Zn; 2.4-3.1%Mg; 1.6-2.4%Cu; Cr, Ti; rest Al)

Tratat: 600 – 620 MPa; A = 8 – 12%; 150 – 170 HB


Al – Zn – Cu (+Mn): aliaje de turnatorie / deformabile

Mn – formarea de compusi complecsi cu Fe, Al

(Si)

>>> eliminarea efectului negativ al Fe

Structura α sau α + AlCuZn (predominant) (+ Mg2Zn11 / Mg2Si;

compusi cu Mn)

Ex. Aliaj cu 10-14% Zn; 2-3% Cu; (Mn, Fe, Mg) rest Al

Stare Rm

[MPa]

Rp0.2

[MPa]

A

[%]

HB

Turnat in nisip

110 – 250 60 – 180 1 – 5 50 – 70

Turnat in cochila

150 – 300 80 – 200 2 – 6 80 – 100

Deformat

200 – 400 100 – 250 10 – 20 80 – 120

Deformat + T.T. 300 – 500

200 – 400 5 – 15 100 – 150


Al-Zn-Cu

Proprietati foarte bune la temperaturi scazute:

la -200˚C crestere cu 20-30% a propr. mec.

Rezistenta f. scazuta la coroziune!!!

Al – Zn – Li: usoare, proprietati bune la continut mare de Zn

Se formeaza LiAl, (AlZn)2Li, LiZn, etc.

Ex. 20 – 22%Zn; 0.1-0.2%Li; rest Al

dupa T.T.: Rm > 400MPa; A =7-8%; 140-150 HB

ALIAJE DE TURNATORIE Al-Cu

α c.f.c.

max. 5.7% Cu (548˚C);

max. 0.2% Cu (200˚C)

Θ compus Al2Cu

Eutectic – 33% Cu, 548˚C


Aliaje de turnatorie I. < 5% Cu (+Mg, Mn)

II. 7 – 9% Cu + Fe, Si (Mn, Cr, Zn, …)

III. 10 – 14% Cu (+0.1 – 0.3%Mg, Fe, Si)

I. Crestere liniara a rezistentei cu continutul de Cu

(+1% Cu >>> + 140 – 210 MPa la Rm)

II. Rm max.=250MPa; Rp0.2max.=100MPa; A<2%

III. Aliaje pentru pistoane; contractia de solidificare < 1.2%


Aliajele binare: nu foarte folosite datorita tendintei de fisurare la cald

+ fluiditate mica

>>> adaosuri pentru turnabilitate si proprietati mecanice:

Be, Ti, Zr, Cd (solubilitate scazuta, rol de modificator); Mg, Si, …

Si Creste fluiditatea

Fragilizeaza prin formarea Fe2SiAl8

[vechi: 4.5%Cu; 0.8%Si; rest Al – tendinta redusa de fisurarea la cald]

Continut pana la 1.2%Si [+1.5%Fe] – creste refractaritatea

Li creste rezistenta la fluaj si refractaritatea;

creste rezistenta prin TT – formare de faze ternare Cu-Li-Al

Ex. 2%Cu; 1-2%Li; rest Al: Rmmax =350MPa; A=2-3% dupa TT:

Rmmax=500MPa; Amax.=1% dupa TTM

ALIAJE DE TURNATORIE Al-Cu Mn Scade tendinta de fisurarea la cald

Creste rezistenta la cald

Mg creste rezistenta si duritatea; scade ductilitatea

Compusi ternari [CuMg9Al6, CuMgAl2] – cresc rezistenta la

temperaturi inalte

[vechi: 10%Cu; 0.2%Mg; rest Al – pentru pistoane; inlocuit de siluminuri]

Ex. 4%Cu; 2%Ni; 1.5%Mg – pistoane Diesel + chiulase racite cu aer

Hiduminium Y = 4%Cu; 1.5%Mg; 0.6%Fe; 2%Ni; 0.6%Mn

Rmmax.=280MPa; A=1% (forjat proprietatile cresc)

Destinat ind. aero / navala / auto – rezistenta la coroziune mai buna

Aliajele Al-Cu-Mg-Ag: cele mai performante aliaje de turnatorie cu baza Al

Ex. 3.5-6%Cu; 0.15-0.9%Mg; 0.3-3%Ag; Fe, Mn, Si,…

Rm = 400-500 MPa; Rp0.2 = 340 – 410 MPa; A = 2-4%; 110-130HB

MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 8.pdf · materiale metalice curs 8 aliaje de...

Documents

Transcript of MATERIALE METALICE I - sim.utcluj.ro Metalice 8.pdf · materiale metalice curs 8 aliaje de...