310 4

» METALE UCH STOPY

du/ą midkupłynność zapewnia dobre wypełnienie formy. Ogólnie stopy do obróbki plastycznej zawierają mniej pierwiastków stopowych ni/ siopy odlewnicze Spowodowane jest to tym. że przy większych ilościach pierwiastków stopowych tworzą się zwykle fazy międzymetaliczne pogarszające własności plastyczne stopów W każde; z tych grup wyróżnia się zwykle stopy utwardzolne wydz/cieniono i nieutnardzalne.

Stopy tych grup różnią się również strukturę. Stopy odlewnicze maję strukturę utworzoną podczas krystalizacji faz.y ciekłej z ewentualna modyfikację przez obróbkę cieplną. Podczas obróbki plastycznej następuje natomiast niszczenie zwykle gruboziarnistej struktury odlewu, zamiast której tworzy się bardziej jednorodna i drobnoziarnista struktura.

Czyste metale charakteryzuję się bardzo dobrymi własnościami plastycznymi oraz małą wytrzymałością (Al. Cu. Ni. Ti). Zc względu na małą wytrzymałość mc są one stosow ane jako materiały konstrukcyjne. Ich stopy, w których wykorzystuje się omówione w p. 5.6 mechanizmy umocnienia, są natomiast w szerokim zakresie stosowane. Spośród praktycznie stosowanych stopów metali nieżelaznych. głównie u stopach tytanu, wykorzystuje się przemiany alotropowe do wytworzenia korzystnej mikrostruktury.

W tablicy 8.7 przedstawiono wpływ różnych mechanizmów umocnienia na własności mechaniczne Al i jego stopów. Z tych danych wynika, że utwardzanie wydzieleniowe może prowadzić do 30-krotnego wzrostu granicy plastyczności w porównaniu z granicą plastyczności czystego Al.

TABLICA 8.7. Własności mechaniczne stopów- Al umocnionych różnymi mechanizmami (Metals Handbonk. tom 2. wyd. 10. ASM International 1990)

Słstenał i sposób umacniania	MPa	X* MPa	Wydłużenie %	R, stopu/R, Al
Ał o czystości 99.999%; wyzarronc	17	45	60
AJ o czystości 99.6%; wyżarzone	30	70	43	1.8
Al - 1.2% Mn; roztworowe	42	110	35	2.5
Al o czystości 99.999% po 90%
odkształceniu na zimno	110	130	10	6.5
Al - 4.4% Cu. 1.5% Mg. 0.6% Mn;
wydzieleniowe	440	490	9	25.9
Al - 5.6% Zn. 2.5% Mg. 1.6% Cu;
wydzieleniowe	500	570	II	29.4

Do oznaczania stopów metali nieżelaznych są stosowane znaki i cechy. Znak składa się z symboli chemicznych pierwiastków oraz liczb. Na początku znaku znajduje się symbol chemiczny pierwiastka osnowy, po którym następują symbole chemiczne dodatków stopowych w kolejności ich zmniejszającej się zawartości w stopie. Jeżeli zawartość pierwiastka przekracza ok. 1.5%, to za jego symbolem

;.tiJuje się liczba całkowita wskazująca jego średnią zawartość w procentach masowych. Na przykład AlCu3Mg2 oznacza stop Al zawierający ok. 3% Cu i 2%

Hf Cecha stopu nie jest jednoznacznie związana ze składem chemicznym i dlatego n.t będzie tutaj brana pod uwagę.

8.3.1. Stopy Al

Aluminium i jego stopy charakteryzują się:

1)    małą gęstością (gęstość Al wynosi 2,7 Mg m ' i jest prawic trzy razy mniejsza od gęstości żelaza),

2)    bardzo dużą plastycznością.

3)    dużą przewodnością elektryczną i cieplną,

4)    dobrą odpornością na korozję i estetycznym wyglądem (dzięki bardzo dużemu powinowactwu Al do tlenu na powierzchni metalu tworzy się cienka, szczelna i dobrze przylegająca do podłoża warstwa AfO,. która efektywnie chroni Al i jego stopy przed dalszym utlenianiem).

5)    znacznym umocnieniem wydzieleniowym (niektóre stopy Al).

6)    dobrymi własnościami odlewniczymi (niektóre stopy Al), m.in.: rzadko-płynnością ciekłego metalu, dobrym wypełnianiem formy, małym skurczem podczas krystalizacji.

Stopy Al mają bardzo dobrą wytrzymałość właściwą, to jest duży stosunek wytrzymałości na rozciąganie do gęstości. Są one stosowane wówczas, gdy istotnym czynnikiem jest ciężar konstrukcji, a mianowicie w samolotach, samochodach oraz taborze kolejowym. Niekorzystną cechą stopów Al jest ich niska temperatura topnienia (Al-660°C) i w rezultacie szybkie pogorszenie własności mechanicznych przy wzroście temperatury. Wykresy fazowe Al z pierwiastkami, z którymi Al tworzy tpowc stopy, przedstawiono na rys. 8.9.

Praktyczne zastosowanie znalazły stopy odlewnicze Al z Si, Cu i Mg. Stopy odlewnicze Al z Si są nazywane siluminami. W zależności od struktury, uwarunkowanej zawartością Si. rozróżnia się:

-    siluminy podeutektyczne, 4 -r 10% Si;

-    siluminy eutektyczne. 10 — 13% Si;

-    siluminy nadeutektyczne, 13 *4- 30% Si.

Siluminy odznaczają się bardzo dobrą lejnością, niską temperaturą odlewania oraz małym skurczem podczas krystalizacji. Ich wadą jest gruboziarnista struktura. Proces mający na celu rozdrobnienie struktury siluminów jest nazywany modyfikacją. Jednym ze sposobów modyfikacji struktury siluminów pod- i eutek-lycznych jest dodanie sodu. Modyfikacja sodem powoduje rozdrobnienie struktury, a ponadto przesunięcie punktu eutektycznego w kierunku wyższych zawartości Si i niższej temperatury. Do modyfikacji siluminów nadeutektycznych stosuje się P. Siluminy mogą również zawierać miedź, magnez i mangan. Stopy Al-Si z Mg i Cu mogą być utwardzane wydzieleniowo.

311