Slitiny Al. Slitiny slévárenské

Slitiny Al Slitiny slévárenské Základní charakteristiky: - na bázi stejných binárních (ternárních) systémů jako slitiny ke tváření, ale obsah legujících prvků přesahuje jejich rozpustnost ⇒ vznikají eutektika, která nelze žádným tepelným zpracováním rozpustit a výrazně ovlivňují tvařitelnost - dobrá tekutost, nízká náchylnost k segregaci, pórovitosti a vzniku licích trhlin - stejný princip zpevnění jako u tvařitelných (tuhým roztokem, precipitační) kromě deformačního - tepelně zpracovávané a nezpracovávané

1.

Hliník

2. Al-Cu 4-6 hm.% Cu, 0,25-0,35 hm.% Mg, + Mn, Cr, (Ag) Vlastnosti: nejvyšší pevnost a tvrdost do 300°C z odlévaných slitin Al ve slitině vznikají hrubé intermetalické fáze na hranicích zrn ⇒ náchylnost ke křehkému porušení 3. Al- Si siluminy 4,5-22 % hm. Si Základní rozdělení : podeutektické ≈ 4,5-10 hm.% Si; eutektické ≈ 11-13 hm.% Si; nadeutektické ≈ nad 13 % Si Vlastnosti : - Si tvoří již při malém podchlazení ostrohranné útvary a dlouhé jehlice ⇒ křehkost slitiny, čím je chladnutí pomalejší – tím větší a hrubší útvary, zjemnění struktury a potlačení nepříznivého vlivu Si - modifikace sodíkem (0,05-0,08 hm.% Na) – vznik Na2Si, který obaluje částice Si a zamezuje jejich růst - zvyšuje tekutost, snižuje praskání a vznik ředin další legury : Mg, Cu, Ni, Be ⇒ žárupevné slitiny typu Al-Cu, Al- Si - vytvrzené fázemi Al2Cu, Mg2Si, Al2CuMg nebo jejich kombinací Použití : vyšší obsahy Si – písty a bloky motorů 4. Al-Mg Vlastnosti :

TZ :

nejhorší úroveň slévárenských vlastností, netvoří eutektikum vysoká obrobitelnost, korozivzdornost, nebezpečí vzniku intermetalických fází na hranicích zrn ⇒ křehké porušení ⇒ kalení do oleje

5. Al-Sn (do 6 hm.% Sn) + Cu, Ni Použití : kluzná ložiska a pouzdra, ložiska klikové skříně u dieselových motorů Mechanické vlastnosti a požadovaná pevnost u slévárenských slitin závisejí na faktorech velikost zrn stupeň pórovitosti přítomnost ostrých hran (částice, inkluze,..) možné cyklické zatížení při provozu

©2009-10 Losertová Monika VŠB-TUO, sylaby přednášek Slitiny nž kovů pro automobilový průmysl

Slitiny ke tváření 1. Dural, Superdural ( Al-Cu, Al-Cu-Mg) (2-4,5 hm.% Cu, do 1,8 hm.% Mg) TZ: rozpouštěcí žíhání (vlastnosti přesahují leckdy vlastnosti nízkouhlíkových ocelí) + precipitační vytvrzení – zvýšení mechanických vlastností (mez kluzu) Vlastnosti: omezená korozivzdornost, za určitých podmínek - mezikrystalická koroze - proto plátování čistým hliníkem, slitinami Mg-Si nebo slitinou s 1 % Zn (povlak tvoří 2,5-5% celkové tloušťky na každé straně) Rp 0,2 300-350 MPa, Rm 420-450 MPa Použití :

součásti a konstrukce vyžadující vysokou specifickou pevnost - kola nákladních aut a letadel, konstrukční součást aut, trupy letadel a pláště křídel, konstrukce a součásti požadující pevnost do 150°C

Al-Mn (do 1,5 hm.% Mn, příp.Mg) slitiny se většinou jen žíhají (vytvrzení ne), zdrojem zpevnění je zvýšení pevnostní úrovně základního t. roztoku, sekundární fáze přispívá minimálně Vlastnosti : o 20 % vyšší pevnost než čistý hliník Použití: pro středně pevnostní požadavky ve spojení s dobrou obrobitelností

2. TZ:

3. Al-Si (do 12 hm.% Si) TZ: nezpracovávají se Vlastnosti: nižší TM slitiny, Si nezpůsobí křehnutí nízký koeficient tepelné roztažnosti, vysoká otěruvzdornost vyšší obsahy Si-tmavě šedé zbarvení Použití: pojidlo při svařování a pájení hliníkových slitin, které mají vyšší TM architektura

4. Al-Mg, Al-Mg-Cu (do 2-7 hm.% Mg) TZ : nezpracovávají se Vlastnosti: dobrá svařitelnost, dobrá korozivzdornost v mořském prostředí, Použití: lodě, čluny, části jeřábů, pouliční svítilny, dělové lafety,..

5. Al-Si-Mg TZ: zpracovávají se, jsou vytvrditelné pomocí precipitátů Mg2Si Vlastnosti: dobrá tvařitelnost, svařitelnost, obrobitelnost, korozivzdornost, střední pevnost Použití: stavebnictví, mosty, zábradlí, svařované konstrukce,… 6. Al-Zn (1-8 hm.%) +Mg, Cu, Cr, Sc (malá množství) TZ: zpracovávají se vysokopevné - nižší odolnost vůči koroznímu praskání pod napětím proto TZ mírně přestárnuté pro získání kombinace pevnosti, korozivzdornosti a lomové houževnatosti Vlastnosti: středně až vysokopevné hliníkové slitiny Použití: letecké konstrukce, zařízení pro přepravu a zařízení s vysokou pevností při malé hmotnosti


Tepelné zpracování slitin hliníku (slévarenských i tvářených) 1. Žíhání a) na odstranění vnitřního pnutí T:200-250°C, 6-8h., 250-350°C -může způsobit pokles pevnostních charakteristik b) na zotavení pod T rekrystalizační, mění se jen v omezené míře mechanické vlastnosti c) stabilizační stabilizace rozměrová nebo mechanických vl., 240-350°C d) rekrystalizační - po tváření zastudena- snížení pevnosti, tvrdosti, zvýšení tažnosti a houževnatosti, dosaženo stavu blízkého rovnovážnému, co nejjemnější zrno,T: 350-500°C e) na rovnovážný stav u vytvrzených slitin, T: 300-400°C, volné ochlazování v peci na 200°C, rychlejší ochlazení na vzduchu f) homogenizační T: 450-520°C, doba závisí na složení a stavu slitiny , vyrovnání nestejnorodosti chemického složení, odstranění dendritické likvace, rozpouštění intermetalických fází, které při následujícím ochlazování – zpětná precipitace v jemnější formě, rovnoměrnější rozložení Þ růst plastických vlastností 2. Vytvrzování Základní předpoklad : dostatečně výrazná změna rozpustnosti příměsi v rovnovážném binárním diagramu v závislosti na teplotě, vyloučení precipitátů sekundární fáze (viz binární diagramy u jednotlivých slitin). Proces: a) rozpouštěcí žíhání ⇒ homogenní tuhý roztok b) ochlazení ve vodě (ve vodní mlze) (kalení) ⇒ přesycený tuhý roztok c) stárnutí * přirozené (normální teplota, doba až 90 dní, spontánní vznik G-P zón = odolné vůči pohybu dislokací) * umělé (zvýšená teplota 120-230°C, doba výdrže až 20 dní) rozpad tuhého roztoku složitý proces ⇒ pozorování jen pomocí TEM ⇒ zpevnění základní matrice závisí na typu vyloučené fáze, geometrii, množství a rozdělení (čím kulatější, jemnější a větší hustota, tím zpevnění větší) dochází ke změně nejen mechanických vlastností, ale rovněž fyzikálních (hustota), elektrických a elektrochemických (vliv na protikorozní odolnost) Zpevnění při vyšších teplotách lze zvýšit hlavně rozpouštěcím žíháním a zpevněním sekundární fází, aspoň pro teploty přesahující rozmezí precipitačního vytvrzení (nad 230°C)- precipitační reakce pokračují až do režimu změkčení. U nadzvukových letadel a kosmických lodí jsou slitiny aerodynamicky zahřívány : slitiny typu Al-Cu mohou být použity jen do teplot 150°C, zatímco Al-Fe-V-Si si zachová dobrou pevnost až do 315°C.


Tváření - zatepla i zastudena : válcování, protlačování, kování, tažení Výsledná struktura - závisí na celé tepelně-mechanické historii materiálu (výrobku) pojmy : - struktura licí, deformační nebo žíhací, - sekundární fáze - mohou být fragmentovány a seřazeny do směru největšího protažení, - zrna mohou být protažena ve směru tváření, mohou vznikat textury (to vede k anizotropii vlastností), - rekrystalizace statická nebo dynamická, zotavení, atd.

Základní charakteristiky slitin hliníku Dobrá obrobitelnost Nízká hustota Dobrá tvařitelnost matrice (KPC) Dobrá svařitelnost Výborná korozivzdornost –vznik ochranné vrstvy Al2O3 Nízká únavová pevnost-zejm. u precipitačně zpevněných slitin Nebezpečí korozního praskání pod napětím (SCC)-zejm. u precip.zpevněných


Rozdělení slitin hliníku do tříd podle hlavních legur a stavu tepelného zpracování - odlévané 1xx.x 2xx.x 3xx.x 4xx.x 5xx.x 6xx.x 7xx.x 8xx.x 9xx.x

- nelegovaný hliník - slitiny s obsahem Cu - Al-Si s obsahem Mg nebo Cu - Al-Si slitiny - Al-Mg - nepoužívá se - Al-Zn, přídavky Cu, Mg, Cr nebo Mn - Al -Sn - nepoužívá se

Označování slévárenských slitin hliníku podle Aluminum Association systému (AA)- 4 číslicemi s desetinnou tečkou, které udávají třídy podle obsahu hlavního převažujícího legujícího prvku v hliníku (obdoba jako u tvařitelných slitin) . Za nimi mohou následovat kombinace písmen a čísel, které udávají typ tepelného zpracování

- tvářené

Označování tvařitelných slitin hliníku podle Aluminum Association systému (AA)- 4 číslicemi, které udávají třídu podle obsahu hlavního převažujícího legujícího prvku v hliníku. Za nimi mohou následovat kombinace písmen a čísel, které udávají typ tepelného zpracování:

Označování slitin hliníku (obou typů) se může v národních měřítcích lišit, např. slitiny na odlitky se podle normy ČSN EN 1706 stanoví označováním písmeny EN AC a pěti číslicemi. Číselné označení lze doplnit i chemickým označením, např. EN AC-21000 [AlCu4MgTi]. Jednotlivé části označení následují v pořadí: předpona EN následována mezerou, písmeno A určuje hliník, písmeno C určuje odlitky, spojovací čárka, čtyři číslice označují chemické složení.


Tab. Označování slitin hliníku na tváření podle EN 573–1

prvky Fe, Li, Sc,

První z pěti číslic v pětimístném číselném označení udává skupinu slitin stejně jako u slitin pro tváření podle hlavních slitinových prvků: • • • • • • • •

10000 – Al minimálně 99.00% a více 20000 – slitina AlCu 30000 – slitina AlMn 40000 – slitina AlSi 50000 – slitina AlMg 60000 – slitina AlMgSi 70000 – slitina AlZn 80000 – slitina Al s různými prvky Fe, Li, Sc,…

Příklady zařazení do tříd podle legur


Třídy slitin hliníku – základní charakteristiky a aplikace


Slitiny třídy 2000 : Al-Cu


Slitiny třídy 2000 : Al-Cu - mikrostruktura v závislosti na tepelném zpracování

- mikrostruktura : Guinier Prestonovy zóny GPI a GPII


Slitiny třídy 2000 : Al-Cu - mikrostruktura v závislosti na tepelném zpracování


Slitiny třídy 2000 : Al-Cu - mikrostruktura : precipitáty

- mikrostruktura : oblasti bez precipitátů


Slitiny třídy 2000 : Al-Cu - oblasti aplikací

2014-T6


Slitiny třídy 3000 : Al-Mn

¾ nelze zvýšit pevnostní vlastnosti tepelným zpracováním - vytvrzením. ¾ pro tváření - mohou být přítomny tyto prvky v obsazích: 0.05 – 1.7 % Mn, 0.05 – 1.5 % Mg, 0.0 – 0.7 % Si, 0.0 – 0.4 % Cu, 0.0 – 0.2 % Cr, 0.0 – 0.1 % V, 0.0 – 0.1 % Zr, Ti. ¾ přítomnost Cu brání vzniku bodové koroze


Slitiny třídy 4000 : Al-Si - solidifikační mikrostruktura

odlitky mají po utuhnutí mikrostrukturu s eutektikem AlSi. Pokud jsou legovány dalšími prvky kromě Si, v mikrostruktuře jsou různá eutektika a intermetalické částice

příklady eutektických mikrostruktur v Al-Si slitinách


Eutektikum - v Al-Si slitině


Slitiny třídy 4000 : Al-Si - solidifikační mikrostruktura eutektické pístové slitiny (ZL109)


Slitiny třídy 5000 : Al-Mg - tepelné zpracování

Malé precipitáty: Cr2Mg3Al18 ve slitině Al-Mg-Cr, Al3Zr ve slitině Al-Mg-Zr Al6Mn a Mn2Mg3Al18 ve slitině Al-Mg-Mn


Slitiny třídy 5000 : Al-Mg - oblasti aplikací

Slitiny třídy 6000 : Al-Mg-Si - oblasti aplikací

pro tváření : legovány v intervalu 0.2 – 1.5 % Mg, 0.2 – 2.0 % Si, 0.0 – 1.5 % Mn, 0.0 – 0.5 % Cr, 0.0 – 2.0 % Cu, 0.0 – 2.5 % Zn, 0.0 – 0.3 % B, Ti, Zr, 0.0 – 1.0 % Pb, Bi, Sn. - schopné vytvrzování v důsledku změny rozpustnosti intermetalické fáze Mg2Si v hliníku v závislosti na teplotě,


Slitiny třídy 7000 : Al-Zn

Ale: Koroze s odlupováním


Slitiny třídy 7000 : Al-Zn aplikace

Složení slitiny 7085 hm.% Prvek

Zn

Mg

Cu

Fe

Si

Zr

max.

8,0

1,8

2,0

0,08

0,06

0,15

min.

7,0

1,2

1,3

N/A

N/A

0,08

7075-T6


Slitiny třídy 8000 : Al-Li

- tepelné zpracování


Slitiny třídy 8000 : Al-Li - struktura a mechanické vlastnosti


Slitiny třídy 8000 : Al-Li - vývoj

První generace 1920 – první experimenty s příměsí Li. 1945 - patentováno složení slitiny Al-Li-Cu (Baron-fy Alcoa). další výzkumné práce – na základě potřeb vojenských a leteckých návrhářů (1958- slitiny typu 2020).

Druhá generace přelom 70 a 80 let- strategický cíl vyvinout tvářené slitiny, které by nahradily stávající a zlepšily určité vlastnosti za současného snížení hmotnosti. Druhá generace slitin obsahovala Li koncentrace nad 2 hm.%. Už v r. 1986 byly první součástky ze slitiny 8090 v prototypech vojenských letadel v USA, Fr a VB. Další slitiny typu 2091, 2090.

Třetí generace přelom 80 a 90 let - vývoj slitin se sníženým obsahem Li (1 až 1.8 hm.%), na výzkum - vynaložena 1miliarda dolarů. Slitiny typu 2195, 2097/2197, Weldalite. 1989- Základní myšlenkou při koncepci těchto slitin - aplikace legujícího prvku, který by snížil hustotu slitiny v porovnání s běžně aplikovanými slitinami (úspora až 400 dol./kg ) Z tohoto pohledu je Li s hustotou 0,534 g.cm-3 při 20°C ideálním legujícím prvkem. Nižší hustota materiálu by umožňovala rychlejší a úspornější letadla. 1996- na poslední chvíli byly Al-Li slitiny vypuštěny z koncepce Boeingu 777 z důvodu mikropraskání v okolí dutin 1998 palivová nádrž raketoplánu ze slitiny Al-1%Li- náklady stouply o 16% 1999- vrtulník EH101 s Al-Li slitinou ve zkušební výrobě

- aplikace

každé jedno procento Li snižuje hustotu o 3 % a zvyšuje modul pružnosti v tahu E o 5 %. Nevýhodou binárních slitin Al – Li je jejich nízká tažnost a lomová houževnatost. Optimálních vlastností u všech slitin lze dosáhnout ve stavu vytvrzeném za tepla.

- srovnání obsahu Li s ostatními slitinami s Li Prvky (hm.%) Označení slitiny

Cu

Li

Zr

Mg

Ag

Al

2090

2,7

2,2

0,12

-

-

Zbytek

2091

2,1

2

0,1

-

-

Zbytek

8090

1,3

2,45

0,12

0,95

-

Zbytek

Weldalite

5,4

1,3

0,14

0,4

0,4

Zbytek

CP276

2,7

2,2

0,12

0,5

-

Zbytek


Slitiny třídy 8000 : Al-Sc

Současný vývoj slitin legovaných Sc - zaměřen zejména na jejich využití pro svařované konstrukce. Optimálních vlastností při legování Sc- se dosahuje při současném legování zirkoniem. účinky legování Sc - vznik fáze Al3Sc. legování nad 0,55 hm.% Sc - efektivní zjemnění zrna u binární slitiny Al – Sc.


Vliv Sc na strukturní a mechanické vlastnosti

zabraňuje rekrystalizaci a zachovává tak tvářenou strukturu.

daleko účinnější než známé a doposud běžně používané antirekrystalizační prvky, jako jsou Mn, Cr a Zr.

mez kluzu Rp0,2 se zvýší po tepelném zpracování o 50 MPa.

vlastnosti Superplasticita jemnozrnná struktura - vhodná pro superplastické tváření nejvhodnější slitina AlMg6Sc tažnost u této slitiny - až kolem 1000 %.

obsah Sc (hm.%)

Svařitelnost

Pevnost svarového spoje dosahuje až 85 % pevnosti základního materiálu.

Sc výrazně snižuje náchylnost ke vzniku trhlin za tepla u svarových spojů.

Využití v oblastech, kde vzhledem k jejich nižším mechanickým vlastnostem to nebylo možné. Příklad: svařitelná slitina Al – Li – Sc - již řadu let běžně používány v ruských vojenských letadlech.


-vliv obsahu Sc a tepelného zpracování stárnutím

0,3 hm.% Sc, 300°C, 72 h

0,1 hm.% Sc 300°C, 72 h


0,3 hm.% Sc 400°C, 5h

0,2 hm.% Sc 300°C, 72 h

precipitáty Al3Sc


- tepelné zpracování


Korozní odolnost slitin podle tříd

1XXX

slitiny mají velmi dobrou odolnost proti korozi a proti povětrnostním vlivům. Nejsou citlivé na interkrystalický typ koroze.

2XXX

přídavek Cu snižuje odolnost proti většině typů koroze → tepelné zpracování (kalení a stárnutí) pečlivě řízeno, aby se snížila náchylnost k interkrystalické korozi.

3XXX

tepelně nezpracovávané slitiny s obsahem Mn, velmi dobrá odolnost proti korozi a proti povětrnostním vlivům, v některých případech mohou vykazovat náchylnost k interkrystalické korozi.

4XXX

slitiny s vysokým obsahem Si, jsou svařovány a pájeny, vykazují dobrou odolnost proti korozi, i když částice Si mohou působit jako místa pro inicializaci koroze.

5XXX

slitiny s Mg mají vynikající odolnost proti korozi, oxidický povlak MgO → zvýhodňuje tyto slitiny vůči ostatním Al slitinám v prostředích s relativně vysokým pH; při obsahu nad 3,5 hm.% však mohou být citlivé na vysokoteplotní korozi po hranicích zrn za vzniku interkrystalické koroze, koroze s odlupováním nebo korozního praskání pod napětím.

6XXX

slitiny s Mg a Si a dalšími legurami (Cu a Mn) vykazují různou odolnost proti povrchové korozi, která primárně závisí na obsahu Cu → s vyšším obsahem Cu se snižuje odolnost proti pittingu, interkrystalické nebo lístkové korozi. Ostatní prvky mohou také přispět k náchylnosti na korozi. Tyto slitiny ale nevykazují náchylnost na SCC nebo korozi s odlupováním.

7XXX

kromě Zn obsahují slitiny také Mg a Cu→ slitiny s nižším obsahem Cu mají vynikající odolnost proti povrchové korozi a vzniku skvrn, s vyšším obsahem Cu mají nízkou odolnost k povrchové korozi, ale v přestárnutém stavu (T7) vykazují velmi dobrou odolnost proti SCC a korozi odlupováním.

Ochrana před korozí ¾ Anodizace ¾ Nátěry ¾ Obětované anody ¾ Rychlé zakalení po tepelném zpracování


anodická oxidace = elektrochemický proces, při kterém je Al (slitina) anodou v elektrolyzní cele s vhodným elektrolytem = zvětšuje se tloušťka přirozeného oxidického povlaku = elektrolyt: nejběžnější H2SO4 = čistý Al, Al-Mg, Al-Mg-Si → čistě oxidický povlak = různé další příměsi v Al a slitinách → reakční produkty → průhlednost ox.vrstvy klesá, šedivá barva povlaku = barevné povlaky (od žluté po černou) – v elektrolytické směsi určitých organických kyselin a H2SO4 = tloušťka povlaků – od 0,02 po 0,03 mm = kombinace AO s předcházejícím kartáčováním, pískováním nebo tepáním → speciální efekty

Anodizace –ochrana před korozí


Obrobitelnost Al slitin

www.stefanmichna.com/...II/vlastnosti_AL_a_jeho_slitin.pdf

Ve světě se dosud vyrábějí a všeobecně komerčně využívají tři základní typy obrobitelných slitin (jsou vyvíjeny nové bez Pb): 1. 2. 3.

Al Cu6BiPb, Al MgSiPb Al Cu4PbMg(Mn).4

Pb - dobrá obrobitelnost slitin používaných pro třískové obrábění (přítomností měkkých, nízkotavitelných fází s obsahem olova, při lokálním zvýšení teploty v místě řezu natavení těchto fází, a tím zlepšení lámavosti třísky; Fáze zabraňují tvorbě nárůstků na čele nástroje a významně snižují energetickou náročnost obrábění. Pro svou měkkost minimálně působí na abrazivní opotřebení nástroje. )

Bez Pb - slitiny malou lámavost třísky, jakost obrobeného povrchu je špatná, spotřeba energie na obrábění vysoká.

zpracování na obráběcích automatech - nutné používat materiály se zaručenou obrobitelností - zejména z hlediska utváření třísek.

běžně používané obrobitelné slitiny - od 0,5 do 1,5 % hm Pb.

http://www.mmspektrum.com/clanek/nove-obrobitelne-slitiny-hliniku-bez-olova


- nutnost vývoje bezolovnatých obrobitelných slitin hliníku - Alusuisse Děčín, s. r. o. ve spolupráci s VÚK Panenské Břežany, s. r. o., - 2 nové bezolovnaté hliníkové automatové slitiny (evropské prvenství, podobný vývoj proběhl prakticky souběžně jen v americké firmě Alcoa): • AlCuSnBi s obchodním názvem Stanal 37, která nahrazuje slitinu 1.- AlCu6BiPb podle evropských norem označenou EN AW-2011, • Al.MgSiSnBi s obchodním názvem Stanal 32, která nahrazuje olovnaté slitiny 2.- Al.MgSiPb a Al.Mg1SiPb (EN AW-6012 a EN AW-6262). Stanal 32 (Slitina Al.MgSiSnBi) - chráněna evropským patentem, Stanal 37 (Slitina Al.CuSnBi) - podaný návrh patentu ve schvalovacím řízení. • Al.CuMgSnBi - další obrobitelnou hliníkovou slitinou ve vývoji - bezolovnatá alternativa automatových slitin duralového typu 3.- AlCu4PbMgMn a AlCu4PbMg (EN AW-2007 a EN AW2030). s vysokým obsahem Pb (0,8 ÷ 1,5 % hm.)= poslední ze tří základních skupin olovnatých obrobitelných slitin hliníku - vysoká pevnost a snadná obrobitelnost - jedny z nejrozšířenějších automatových hliníkových slitin používaných v konstruktérské praxi u nás a v celé Evropě (normalizovány v evropských normách a národních normách mnoha zemí a dosud v užívání např. v Německu, Švýcarsku, Itálii, Francii, Španělsku, Norsku aj. zemích). Pro vysoký obsah olova bude použití těchto vysokopevných slitin rovněž silně omezeno, zejména v dopravním strojírenství a v potravinářském průmyslu.

Stanal 32 na bázi Al.MgSiSnBi Obrobitelné slitiny na bázi Al.MgSiPb se uplatňují všude tam, kde vedle dobré obrobitelnosti jsou důležité i vysoké korozní odolnosti nebo velmi dobrá eloxovatelnost. Nová bezolovnatá slitina Al.MgSiSnBi s nominálním obsahem hořčíku 0,9 % hm., křemíku 1,0 % hm., manganu 0,4 % hm. a mědi 0,3 % hm. a obsahy nízkotavitelných kovů, a to cínu a vizmutu, každého v nominálním množství 0,5 % hm., nahrazuje olovnaté automatové slitiny typu Al.MgSiPb (EN AW-6262 a EN AW-6012). Slitina vykazuje velmi dobré mechanické vlastnosti. Při optimálním chemickém složení a vhodné technologii výroby vykazuje slitina stáčivou a lámavou třísku a velmi dobrou jakost obrobeného povrchu, která převyšuje kvalitu třísky zavedených olovnatých slitin. Podmínkou kvalitní třísky při obrábění soustružením je zajištění vzniku dostatečného množství nízkotavitelných kulových fází ve struktuře slitiny a omezený obsah vysokotavitelných intermetalických fází Mg2Sn a Mg2Bi3, které pro vysoké body tání (778 °C a 823 °C) a vysoké tvrdosti zřejmě výrazně k zlepšení obrobitelnosti nepřispívají. Ve spolupráci se zahraničním ústavem bylo zjištěno, že eloxovatelnost a korozní odolnost v řezných kapalinách obou nových slitin jsou na stejné úrovni nebo lepší než u technických olovnatých slitin Al.Cu6BiPb a Al.Mg1SiPb. Obě nové slitiny zařadila firma Alusuisse Děčín, s. r. o., do svého výrobního programu. Firma dodává lisované tyče a profily z těchto slitin v různých rozměrech a v příslušných stavech zpracování.



Slitina na bázi Al.CuMgSnBi V současné době je ve stadiu poloprovozního ověřování v pořadí třetí nová bezolovnatá obrobitelná slitina na bázi Al.CuMgSnBi. Slitina představuje bezolovnatou alternativu automatových olovnatých slitin duralového typu. Výsledky ukázaly, že slitinou o nominálním složení Cu ~ 4,6 % hm., Mg ~ 0,6 % hm. a Mn ~ 0,6 % hm. s přidáním cínu kolem 1 % hm. a vizmutu kolem 0,3 % hm. lze nahradit automatové slitiny Al.Cu4PbMgMn a Al.Cu4PbMg (EN AW-2007 a EN AW-2030).Experimentální slitina Al.CuMgSnBi vykazuje při úplném vytvrzení podobné mechanické vlastnosti jako zavedené obrobitelné slitiny duralového typu s obsahem olova. Její obrobitelnost při soustružení, hodnocená tvarem a lámavostí (dělitelnosti) třísky, je úzce spojena s obsahem hořčíku. Při nižší úrovni obsahu Mg je obrobitelnost bezolovnaté slitiny podstatně lepší než obrobitelnost stávajících technických obrobitelných slitin duralového typu s obsahem olova.Vynikající stáčivost a lámavost třísky nové slitiny způsobuje přítomnost drobných globulárních částic, případně protažených tyčinek, fází bohatých cínem, někdy doprovázené vizmutem, ve struktuře slitiny. U experimentální slitiny s nižším obsahem hořčíku (Mg 0,3 % - X4 obsahuje většina těchto částic pouze cín, případně doprovázený vizmutem

Tyto měkké, nízkotavitelné částice snižují tření mezi řezným nástrojem a obráběným materiálem a usnadňují lámání odcházející třísky. Proto experimentální slitina s nižším obsahem hořčíku vykazovala v obou zkoušených stavech (T6 a T4) vynikající stáčivost a lámavost třísky. Ve struktuře slitiny s vyšším obsahem Mg kolem 0,8 % hm. (slitina V1) se zvyšuje počet částic, které vedle nízkotavitelných kovů Sn a Bi obsahují hořčík, tvořící s nízkotavitelnými přísadami tvrdé intermetalické fáze s vysokou teplotou tání. Hořčík tak snižuje pozitivní vliv cínu a vizmutu na obrábění. V zavedených olovnatých slitinách Al.Cu4PbMgMn jsou měkké nízkotavitelné fáze zlepšující obrobitelnost tvořeny fázemi olova. Z analýzy struktury vyplynulo, že rozložení částic olova ve struktuře vzorků této slitiny bylo značně nerovnoměrné, oproti rovnoměrnému rozložení měkkých fází Sn ve struktuře experimentální slitiny. Tím lze vysvětlit relativně nízkou kvalitu třísky olovnaté slitiny Al.Cu4PbMgMn se sklonem tvorby spojité třísky. Obzvláště velmi dobrou stáčivost a lámavost třísky prokázala experimentální bezolovnatá slitina s nižším obsahem Mg při vyšších řezných rychlostech. Za těchto podmínek obrábění se tato experimentální slitina ukazuje jako jednoznačně lepší než zavedené technické slitiny Al.Cu4PbMg(Mn) (EN AW-2007 a EN AW-2030).



Slitiny Al. Slitiny slévárenské

Recommend Documents