Способ рафинирования алюминиевых сплавов от железа

 

Изобретение относите к способам рафинирования алюминиевых сплавов от железа . Сущность: предлагаемый способ обеспечивает рафинирование от железа в форме /5-фазы за счет введения в расплав металлического железа до концентрации 3- 4%, выдерживания расплава до полного растворения железа, рафинирования солевым флюсом и гравитационного разделения в температурном диапазоне между температурой начала образования фазы /Зи солидусом. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1726546 А1 (я)5 С 22 С 1/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4815008/02 (22) 16.04.90 (46) 15.04.92. Бюл. N 14 (71) Всесоюзный проектно-технологический институт литейного производства (72) Б,Д.Разуваева, Г.К.Калашников, Г,В.Петрова и Е.А,Арковенко (53) 669.715.018(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1161575, кл. С 22 С 1/06, 1983. (54) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ОТ ЖЕЛЕЗА

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к способам рафинирования алюминиевых сплавов от железа, и может быть использовано в металлургии вторичных алюминиевых сплавов при производстве отливок.

Железо среди примесей в алюминиевых сплавах оказывает вредное влияние в связи с его способностью к образованию хрупкой фазы P (AIFeSI), имеющей пластинчатую форму. Фаза P образуется в сплаве при содержании железа свыше 0,8% и приводит к снижению жидкотекучести расплава; прочности и пластичности литого металла. Особенно резкое снижение свойств имеет место, если длина пластин выделений превышает 100 мкм.

Известны способы нейтрализации действия железа введением микродобавок, изменяющих морфологию фазы P, B качестве наиболее эффективных добавок могут быть использованы марганец, хром, молибден, бериллий, никель, кобальт, ванадий, теллур, сера, церий, (57) Изобретение относитс к способам рафинирования алюминиевых сплавов от железа. Сущность: предлагаемый способ обеспечивает рафинирование от железа в форме Р-фазы за счет введения в расплав металлического железа до концентрации 34, выдерживания расплава до полного растворения железа, рафинирования солевым флюсом и гравитационного разделения в температурном диапазоне между температурой начала образования фазы Р и солидусом. 1 табл.

Однако модифицирующая обработка требует применения дефицитных дорого. стоящих материалов и сопровождается повышением содержания в расплаве интерметаллидов, армирующих матрицу, но снижающих жидкотекучесть.

Наиболее близким к предлагаемому является способ рафинирования алюминиевых сплавов от железа, включающий обработку расплава рафинирующим агентом (смесью оксидов алюминия, кремния и у магния), выдержку и отстаивание расплава с последующим отделением соединений железа от расплава. о

Однако известный способ, гарантируя )ря снижение общего количества железа до 0,8—

1,1, сопровождается попаданием в расплав алюминия дисперсных включений оксидов. Армируя матричную фазу, эти включения повышают прочностные свойства сплава, однако снижают жидкотекучесть расплава и пластичность металла отливок.

Цель изобретения — повышение жидкотекучести расплава и пластичности сплава

1726546

4 путем рафинирования от железа в форме крупных включений фазы P (AIFeSI), Поставленная цель достигается тем, что в расплав рафинируемого сплава вводят металлическое железо до содержания его в 5 расплаве 3-4% по массе и выдерживают до полного растворения железа, для укрупнения (огрубления) выделений желеэосодержащей фазы используют обработку расплава хлоридно-фторидным флюсом, а 10 отстаивание расплава, сопровождающееся осаждением железосодержащей фазы, проводят в интервале температуры образования железосодержащей фазы и солидуса.

Были проведены исследования силуми- 15 нов с различным содержанием железа. Установлено, что при увеличении содержания железа в сплаве происходит не только повышение количества игл фазыф но и многократное увеличение длины выделений, 20

Волокнистая форма выделений после обработки расплава флюсом изменяется на грубую пластинчатую, при этом мелкие иглы п.рактически полностью исчезают.

Предлагаемый способ отличается от из- 25 вестного введением железа до содержания его в расплаве 3 — 4% по массе.

К отличиям от известного способа можно отнести использование хлоридно-фторидного флюса для укрупнения выделений 30 железосодержащей фазы, а также отстаивание расплава, сопровождающееся осаждением железосодержащей фазы в интервале температур образования железосодержащей фазы и солидуса. Рафинирование силу- 35 минов по известному способу сопровождается засорением расплава дисперсными включениями оксидов. Согласно предлагаемому способу расплав остается свободным от посторонних включений, 40

Были проведены опытные плавки, Плав-. ку сплава AJl2 вели в графитовом тигле в печи сопротивления САТ 0,15. Железо вводили в виде стальной высечки. Для обработки расплава использовали универсальный 45 флюс М 3. Отстаивание (при 585 С по прибору) проводили в течение 3 — 12 ч. Расплав для заливки образцов отбирали из верхней половины тигля. Заливку расплава вели в кокиль для образцов на механические испы- 50 тания и на верхнюю плоскость печи для структуры исследований. Жидкотекучесть оценивали по размеру незаполненной лунки при заливке кокиля с соприкасающимися полусферами (технологическая проба типа пробы Энглера). При повышении жидкотекучести размер лунки уменьшается.

Из данных таблицы следует, что известные способы обеспечивают ликвидацию включений фазы Р, но общее содержание железа в сплаве остается постоянным. Способ-прототип обеспечивает снижение исходного содержания железа, однако вследствие засорения расплава интерметаллидами снижаются жидкотекучесть и пластичность. Предлагаемый способ обеспечивает как снижение содержания железа, так и сохранение чистоты расплава от других интерметаллидов, следствием чего является высокий уровень жидкотекучести расплава и пластичности металла отливок.

При отсутствии рафинирования флюсом оседание включений фазы Р происходит замедленно и характеризуется недостаточностью, аналогично наблюдается и при низком содержании железа, При высоком содержании железа повышается доля загрязненного расплава. С сокращением времени отстаивания снижается эффективность разделения загрязненного и чистого слоев, Верхний предел указанного температурного диапазона соответствует началу образования фазы /3 в расплаве, нижний предел задан наличием жидкой фазы.

Предлагаемый способ позволяет вместо свежего металла частично вовлечь в литейное производство сплав с высоким содержанием железа.

Формула изобретения

Способ рафинирования алюминиевых сплавов от железа, включающий обработку расплава флюсовым агентом, выдержку, отстаивание и отделение железосодержащей фазы от расплава, отличающийся тем, что, с целью повышения жидкотекучести расплава и пластичности сплава, в расплав вводят металлическое железо до содержания 3 — 4% по массе, в качестве флюсового агента используют хлоридно-фторидный флюс, а отстаивание расплава проводят в интервале температур образования железосодержащей фазы и солидуса.

1726546

Состояние металла

Темпера" тура разливки

Содержание железа, масА

Жидкотекучесть, СМ2

Излом

Структура, х100

Выход годного до разделе" ния после разделения

Заливка с 720

1,0

Исходный АК12 с содержанием железа 1,5Ô

1,5

2,5

Блестя- Иглы 155 щий . P -фазы

1,5

1,5

Включения 180 в виде иероглифов

Заливка с 720

Иа товый

То же, после модифицирования марганцем 0,9Ж

2 5

1,5

1,5

1,5

Слив при 2,5

720

1,0

1,5

585

3 3

3эО

3 0 .32

2,0

3,о

4,0

5,0

Иатовый

То же

0,5 4,5

Блестя- Волокнис- 120 щий круп- тые вклюнозернис-чения тый )3 -Фазы

То же, но без рафи- 585 нирования

1,8

3,5

3,5 То же Грубые 110 иглы

В -фазы

3 5 -"- То же 110

То же, но без от- Заливка 3,5 стаивания с 720

0,0

5,0

0,0

5,0

3.5

50

Составитель О.Голыжникова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Кучерявая

Редактор А.Огар

Заказ 1251 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Исходный АК12 с добавкой железа до

2,53 и после обработки оксидами алюминия и магния

Исходный АК12 с содержанием железа

1,53 после введения железа, рафини рования и отстаивания внутри темпера" турного диапазона образования Я-фазы

То же,но с выдерж- 600 кой при температу" ре вне температурного диапазона образования В -фазы

0,85

0,80

0,87

0,82

Механические свойства

Относитель ное удлинение,Ж

Временное сопротивление, МПа

Иатовый Отрица- 175 цательные мелкие иглы

Р -фазы

Отдельные 165 участки 170

J3 --фазы 170 на фоне 170 эвтектики

0,8 40

0,9 60

0,8 60

0,8 30