Влияние модифицирования и скорости охлаждения силуминов на механические свойства отливок.
Модифицированием принято называть процесс искусственного изменения формы, величины и внутреннего строения зёрен, образующихся при первичной кристаллизации.

Модифицирование металлической структуры  дает  возможность значительно улучшить технологические, физические и механические свойства.

    Модификаторы классифицируют на две основные группы.
Первая  группа: модификаторы, образующие в расплаве высокодисперсную или коллоидно-дисперсную взвесь, отдельные частицы которой служат зародышами центров кристаллизации.

Модификаторы этой группы искусственно увеличивают число центров кристаллизации в расплаве.

Вторая группа: модификаторы, поверхностно активные молекулы которых адсорбируются  на поверхностях кристаллов с образованием адсорбционных плёнок, препятствующих диффузии атомов  к поверхности кристаллов и тормозящих их рост.

В зависимости от характера структурных изменений различают три вида модифицирования литой структуры.

• Первый вид – изменение размеров первичных зёрен (дендритов)
• Второй вид – изменение внутреннего строения первичных зёрен
• Третий вид – изменение структуры эвтектик.

В основе первого вида модифицирования лежат искусственно  вызванные физико-химические изменения формы и размеров дендритов, т.е. формирование мелкозернистой структуры при кристаллизации сплава.

Искусственное увеличение числа центров кристаллизации и уменьшение скорости роста кристаллов, развивающихся из этих центров, будет способствовать получению мелкозернистой структуры.

Под внутренним строением зерен принято понимать форму и размеры ветвей дендрита, форму, размеры и характер распределения интерметаллических соединений между ветвями дендрита.

Исследованиями установлено, что чем тоньше ветви дендрита и чем больше число этих ветвей, тем тоньше его внутреннее строение, а следовательно, выше механические свойства литого изделия.

Изменяя внутреннее строение дендритов, можно влиять на изменение механических и технологических свойств литых заготовок в нужном направлении.

Этого можно достигнуть или при помощи технологических факторов или при помощи введения в расплав соответствующих модифицирующих добавок.

Изменяя условия литья и охлаждения, можно существенно модифицировать внутреннюю структуру  дендритов и резко измельчать выделения вторично кристаллизующихся фаз. Однако на практике существуют некоторые ограничения: с повышением температуры литья и перегрева сильно увеличивается газонасыщенность и пористость металла. Ограничены также скорости охлаждения.

Некоторые высоколегированные алюминиевые сплавы, обладая  высокими механическими свойствами, имеют недостаточные технологические свойства, обусловленные наличием в структуре крупных и хрупких вторичных выделений интерметаллических соединений в виде фазы β(Mg₂Al₃)  или в виде фазы θ(CuAl₂).

Искусственное измельчение крупных выделений интерметаллических фаз β и θ  и равномерное их распределение по всему объёму слитка значительно повышает механические свойства.

Механические и технологические свойства эвтектических сплавов определяются строением  эвтектики, формой выделения и соотношением между отдельными структурными элементами. Наиболее распространённые алюминиевые сплавы с эвтектической структурой – сплавы алюминия с кремнием (силумины), содержащие кремний от 3 до 13%.

Основой структуры силуминов является эвтектика, и её строение оказывает решающее влияние на прочность силуминов и их свойства в литом состоянии.

Эвтектика немодифицированных силуминов, как правило, имеет грубое игольчатое строение. Сплавы с такой структурой вследствие большой хрупкости кремния характеризуются невысокими механическими свойствами.

Для превращения грубой эвтектической структуры  в мелкодисперсную и повышения механических и технологических свойств почти все алюминиевокремниевые сплавы подвергают модифицированию небольшими присадками натрия.

На строения эвтектики  алюминиевокремниевых сплавов большое влияние оказывают скорость охлаждения и перегрев сплава перед заливкой.

В результате модифицирования структура затвердевшего сплава становится весьма  мелкозернистой, предел прочности увеличивается на 30 – 40%, а удлинение возрастает в 2 – 3 раза.

Наибольшее промышленное применение нашел метод модифицирования сплавов введением в них натрия.

Существуют разливные теории для объяснения явлений, происходящих при модифицировании сплавов натрием. Наиболее важные из них: теория переохлаждения, коллоидная теория, адсорбционная теория, теория образования сплавов, теория образования тройной эвтектики.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ И СКОРОСТИ
ОХЛАЖДЕНИЯ СИЛУМИНОВ НА ДИСПЕРГИРОВАНИЕ ИХ СТРУКТУРНЫХ
СОСТАВЛЯЮЩИХ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОТЛИВОК
Усынина Г.П.
ООО «К и К», г. Красноярск
Гузенков Е.В., Таскин В.Ю.
Сибирский Федеральный Университет