1

 

1. УГЛЕРОДИСТЫЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ СТАЛИ

Углеродистые конструкционные стали подразделяют на два класса: обык­новенного качества (ГОСТ 380 — 71) и качественные стали (ГОСТ 1050-74). В зависимости от условий и степени раскисления различают несколько ви­дов сталей.

Спокойные стали. Эти стали, получаемые полным раскислением метал­ла в печи, а затем в ковше, содержат минимальное количество закиси же­леза, что обеспечивает «спокойное» застывание металла в изложнице, про­исходящее с уменьшением объема. В верхней части слитка образуются усадочная раковина и околоусадочная рыхлость, удаляемые отрезкой или отрубкой при прокатке.

Кипящие стали. К этому виду относятся стали, полностью нераскисленные (без ферросилиция) и содержащие поэтому до затвердевания повы­шенное количество FeO. При застывании в изложнице закись железа FeO реагирует с углеродом металла, образуя СО. Выделение этих пузырьков в металле создает впечатление, что он кипит. В слитке кипящей стали образуется большое количество газовых пузырей, вследствие чего практи­чески отсутствует усадочная раковина. Если пузырьки имеют чистые неокисленные стенки, то они завариваются при горячей прокатке. Кипящие стали являются более дешевыми, так как при их производстве отходы ми­нимальны. По сравнению со спокойной и полуспокойной сталью они боль­ше склонны к старению и хладноломкости и хуже свариваются. Но вместе с тем кипящие стали обладают высокой пластичностью и хорошо при­нимают вытяжку в холодном состоянии. Содержание кремния в кипящих сталях < 0,05-0,07%.

Полуспокойные стали. Это стали промежуточного типа. Они получают все более широкое применение.

Кипящие стали при маркировке дополнительно обозначают кп, полуспокойные пс и спокойные — сп.

Стали обыкновенного качества. Эти наиболее дешевые стали получили широкое применение. В процессе выплавки они по сравнению с каче­ственными сталями меньше очищаются от вредных примесей и содержат больше серы и фосфора. Кроме того, их отливают в крупные слитки, вследствие чего в них значительно развита ликвация, и они нередко содер­жат большое количество неметаллических включений.

Стали обыкновенного качества используют для менее ответственного назначения, из них изготовляют горячекатаный рядовой прокат: балки, прутки, швеллеры, уголки, а также листы, трубы и поковки, работающие при относительно невысоких напряжениях. Их широко применяют для строительных и других сварных, клепаных и болтовых конструкций (балок, ферм, конструкций подъемных кранов, корпусов сосудов и аппаратов, кар­касов паровых котлов, драг и т. д.), а также для мало напряженных дета­лей машин (осей, валов, шестерен, пальцев траков, втулок, валиков, болтов, гаек и т. д.). Многие детали машин упрочняются термической обработкой.

В зависимости от назначения и гарантируемых свойств стали обыкно­венного качества подразделяют на три группы

Группа А Стали этой группы, поставляемые по механическим свойствам без уточнения их химического состава, обозначаются буквами Ст (сталь) и цифрами 1,2, 3 …6. Чем больше это число , тем больше содержание углерода, а следовательно, выше прочность и ниже пластичность

Эти стали предназначаются для использования главным образом в со­стоянии поставки без последующей обработки давлением, сварки или тер­мической обработки, поскольку их химический состав, определяющий ре­жимы обработки, может сильно колебаться.

Группа Б. К этой группе относятся стали, поставляемые с гаранти­руемым химическим составом .В обозначении марки сталей этой группы впереди ставится буква Б .

Группа В. Эту группу представляют стали повышенного качества, ко­торые поставляют с гарантированными химическим составом и механиче­скими свойствами. В обозначение марки данной группы вводится буква В. Стали группы В выплавляют следующих марок: ВСт1, ВСт2, ВСтЗ, ВСт4, ВСт5

Стали групп Б и В применяют в тех случаях, когда сталь надо подвер­гать сварке, горячей деформации или упрочнять термической обработкой. Для определения режима обработки необходимо знать химический состав стали.

Сварные конструкции изготовляют главным образом из спокойных и полуспокойных низкоуглеродистых сталей групп Б и В (Ст1, Ст2, СтЗ). Для сталей, предназначенных для сварных конструкций, важна малая чув­ствительность к термическому старению, а для сталей, подвергаемых хо­лодной правке и гибке, малая склонность к деформационному старению.

Стали повышенного качества (группа В) имеют главным образом спе­циализированное назначение (мосто- и судостроение, сельскохозяйственное машиностроение и т. д.) и поступают по особым техническим условиям

Механические свойства стали обыкновенного качества могут быть зна­чительно повышены термической обработкой (закалкой в воде с прокатно­го нагрева, либо после специального нагрева, либо нормализацией).

Для многих строительных конструкций и машин, работающих в се­верных районах, большое значение приобретает температура перехода ста­ли в хрупкое состояние. Порог хладноломкости для случая полностью хрупкого излома наиболее распространенной мартеновской стали СтЗ (ли­стовая сталь) находится для кипящей стали при 0°С и спокойной при — 40°С. В связи с этим применение кипящей стали, а также полуспокойной для северных районов недопустимо. Понижение порога хладноломкости спокойной стали до —60-.— 100°С возможно путем закалки и высокого отпуска (улучшения) или нормализации. В связи с этим строительные кон­струкции и машины, предназначенные для работы в северных районах, сле­дует изготовлять из спокойной, термически обработанной стали.

 

Качественные углеродистые стали. Эти стали выплавляют кислородно-конверторным способом в мартеновских или электропечах, и в зависимо­сти от степени раскисления они могут быть спокойными или кипящими. Качественные стали выплавляют с соблюдением более строгих условий в отношении состава шихты и ведения плавки и разливки. К сталям этой группы предъявляются более высокие требования относительно состава: меньшее содержание серы (<0,04%) и фосфора (< 0,035—0,04%); количе­ства неметаллических включений; макро- и микроструктуры.

Качественные углеродистые стали маркируют цифрами 08, 10, 15, 20, ..., 85, которые указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента . 

Низкоуглеродистые стали например  08, 08кп, 10, 10кп обла­дают невысокой прочностью и высокой пластичностью. Эти стали без тер­мической обработки применяют для малонагруженных деталей (прокла­док, шайб, капотов тракторов, змеевиков), элементов сварных конструкций и т. д. Тонколистовую холоднокатаную низкоуглеродистую сталь исполь­зуют для холодной штамповки изделий. Штамиуемость стали тем хуже, чем больше в ней углерода. Кремний, повышая предел текучести, снижает' штампуемость, особенно способность стали принимать вытяжку, поэтому для холодной штамповки, особенно для вытяжки, более широко исполь­зуют холоднокатаные полуспокойные и кипящие стали 08нс, 08кп, 08Фки (микролегирована ванадием 0,02 — 0,04%).

Штампуемость в большей степени зависит от величины зерна феррита. При мелком зерне стали обнаруживают пружинящий эффект и сильно из­нашивают штампы, а при крупном зерне образуются шероховатая поверх­ность и разрывы. Рекомендуется сталь с зерном балла 6 — 8. Штампуе­мость резко снижается при выделении по границам зерна третичного цементита.

Стали 15, 20, 25 применяют без термической обработки или в нормали­зованном виде. Стали поступают в виде проката, поковок, труб, листов, лепты, и проволоки и предназначаются для менее ответ­ственных деталей. Сталь хорошо сваривается и обрабатывается резанием .Эти стали используют для цементуемых деталей, работаю­щих на износ и не испытывающих высоких нагрузок, например кулачковых валиков, рычагов, осей, втулок, шпинделей, вилок и валиков переключения передач, толкателей клапанов, пальцев рессор и многих других деталей ав­тотракторного сельскохозяйственного и общего машиностроения.

Низкоуглеродистые качественные стали используют и для ответ­ственных сварных конструкций. С повышением содержания в стали углеро­да свариваемость ухудшается. Чем больше в стали углерода, тем выше склонность к образованию при сварке горячих и холодных (при низких температурах) трещин.

Среднеуглеродистьте стали 30, 35, 40, 45, 50 применяют после нормали­зации, улучшении и поверхностной закалки для самых разнообразных де­талей во всех отраслях машиностроения (распределительных валов, шпин­делей, фрикционных дисков, штоков, траверс, плунжеров и т. д.). Эти стали в нормализованном состоянии по сравнению с низкоуглеродистыми имеют более высокую прочность при более низкой пластичности. Стали, в отожженном состоянии достаточно хорошо обрабатываются резанием. Наиболее легко обрабатываются доэвтектоидные стали со структурой пла­стинчатого перлита Прокаливаемость сталей невелика. В свя­зи с этим их следует применять для изготовления небольших деталей или более крупных, но не требующих сквозной прокаливаемости.

Стали с высоким содержанием углерода Стали 60, 65, 70, 75, 80 и 85 обладают более высокой прочностью, изно­состойкостью и упругими свойствами; применяются после закалки и отпу­ска, нормализации и отпуска и поверхностной закалки для деталей, рабо­тающих в условиях трения при наличии высоких статических вибра­ционных нагрузок. Из этих сталей изготовляют пружины и рессоры, шпиндели, замковые шайбы, прокатные валки и т. д.

 

ВЛИЯНИЕ УГЛЕРОДА И ПОСТОЯННЫХ ПРИМЕСЕЙ НА СВОЙСТВА СТАЛИ

Сталь является многокомпонентным сплавом, содержащим углерод и ряд постоянных или неизбежных примесей: Mn, Si, S, Р, О, N, Н и др., которые оказывают влияние на ее свойства. Присутствие этих примесей объясняет­ся трудностью удаления части из них при выплавке (Р, S), переходом их в сталь в процессе ее раскисления (Mn, Si) или из шихты — легированного металлического лома (Cr, Ni и др.). Эти же примеси, но в больших количе­ствах, присутствуют и в чугунах.

 

Влияние углерода. Структура стали  после медленного охлаждения состоит из двух фаз — феррита и цементита. Количество цементита возрастает в стали прямо пропорционально содержанию уг­лерода

Например, при содержании в стали 0,37% С количество цемен­тита составляет 5,0%, при 0,7% С — 10% и при 2,0% С до­стигает 30%. Как указывалось выше, твердость цементита (HV 800 — 850) во много раз больше твердости феррита (HV 80 — 90).

Твердые и хрупкие частицы це­ментита повышают сопротивление движению дислокаций, т. е. повы­шают сопротивление деформации, и, кроме того, они уменьшают пластичность и вязкость. Вследст­вие этого с увеличением в стали углерода возрастают твердость, пределы прочности и текучести и уменьшаются относительное удлинение, относительное сужение и ударная вязкость и трещеностойкость. Предел выносливости с повышением содержания углерода до 0.55-0.65 % возрастает, а при большем содержании углерода снижается.

Повышение содержания углерода облегчает переход стали в хладно­ломкое состояние. Каждая 0,1% С повышает температуру порога хладно­ломкости в среднем на 20°С и расширяет переходный интервал от вязкого к хрупкому состоянию.

При содержании в стали углерода свыше 1,0—1,1% ее твердость в ото­жженном состоянии возрастает, а предел прочности уменьшается. Послед­нее объясняется выделением по границам бывшего зерна аустенита вто­ричного цементита, образующего в сталях указанного состава сплошную сетку .При испытании на растяжение в этой сетке возникают высокие напряжения, и цемент, будучи хрупким, разрушается. Это приво­дит к преждевременному разрушению образца и соответственно к сниже­нию предела прочности.

С увеличением содержания углерода в стали снижается плотность, рас­тет электросопротивление и коэрцитивная сила и понижаются теплопро­водность, остаточная индукция и, магнитная проницаемость.

 

Влияние кремния и марганца. Содержание кремния в углеродистой стали в качестве примеси обычно не превышает 0,35 — 0,4%, а марганца 0,5-0,8%. Кремний и марганец переходят в сталь в процессе ее раскисления при вы­плавке. Они раскисляют сталь, т. е. соединяясь с кислородом закиси желе­за FeO, в виде окислов цереходят в шлак. Эти процессы раскисления улуч­шают свойства стали. Кремний, дегазируя металл, повышает плотность слитка.

Кремний, остающийся после раскисления в твердом растворе (в феррите), сильно повышает предел текучести. Это снижает способность Ста­ли к вытяжке, и особенно холодной высадке. В связи с этим в сталях, пред­назначенных для холодной штамповки и холодной высадки, содержание кремния должно быть сниженным.

Марганец заметно повышает прочность, практически не снижая пла­стичности и резко уменьшая красноломкость стали, т. е. хрупкость при вы­соких температурах, вызванную влиянием серы.

 

Влияние серы. Сера является вредной примесью в стали. С железом она образует химическое соединение FeS, которое практически нерастворимо в нем в твердом состоянии, но растворимо в жидком металле. Соединение FeS образует с железом легкоплавкую эвтектику с температурой плавле­ния 988°С. Эта эвтектика образуется даже при очень малых содержаниях серы. Кристаллизуясь из жидкости по окончании затвердевания, эвтектика преимущественно располагается по границам зерна. При нагревании стали до температуры прокатки или ковки (1000- 1200°С) эвтектика расплавляет­ся, нарушается связь между зернами металла, вследствие чего при дефор­мации стали в местах расположения эвтектики возникают надрывы и тре­щины. Это явление носит название красноломкости.

Присутствие в стали марганца, обладающего большим сродством к се­ре, чем железо, и образующего с серой тугоплавкое соединение MnS, прак­тически исключает явление красноломкости. В затвердевшей стали частицы MnS располагаются в Виде отдельных включений. В деформирован­ной стали эти включения деформируются и оказываются вытянутыми в направлении прокатки.

Сернистые включения сильно снижают механические свойства, особен­но ударную вязкость и пластичность в поперечном направле­нии вытяжки при прокатке и ковке, а также предел выносливости. Работа зарождения трещины не зависит от содержания серы, а работа развития вязкой трещины и вязкость разрушения с увеличением содержания серы резко снижаются. Кроме того, эти включения ухудшают свариваемость и коррозионную стойкость. В связи с этим содержание серы в стали строго ограничивается; в зависимости от качества стали оно не должно превы­шать 0,035-0,06%.

 

Влияние фосфора. Фосфор является вредной примесью, и содержание его в зависимости от качества стали допускается не более 0,025 — 0,045%.

Растворяясь в феррите, фосфор сильно искажает кристаллическую ре­шетку и увеличивает пределы прочности и текучести, но уменьшает пла­стичность и вязкость. Снижение вязкости тем значительнее,чем больше в стали углерода. Фосфор значительно повышает порог хладноломкости стали и уменьшает работу развития трещины. Сталь, содержащая фосфор на верхнем пределе для промышленных плавок (0,045%), имеет работу рас­пространения трещины в 2 раза меньшую, чем сталь, содержащая менее 0,005% Р. Каждая 0,01% Р повышает порог хладноломкости стали на 20-25°С.

Вредное влияние фосфора усугубляется тем, что он обладает большой склонностью к ликвации. Вследствие этого в серединных слоях слитка от­дельные участки сильно обогащаются фосфором и имеют резко понижен­ную вязкость. Современные методы получения стали не обеспечивают глу­бокого очищения металла от фосфора.

 

Влияние азота, кислорода и водорода. Азот и кислород присутствуют в стали в виде хрупких неметаллических включений (например, окислов FeO, Si02, А12Оэ, нитридов Fe4N и др.), в виде твердого раствора или, на­ходясь в свободном виде, располагаются в дефектных участках металла (раковинах, трещинах и т. д.). Примеси внедрения (азот, кислород), концен­трируясь в зернограничных объемах и образуя выделения нитридов и ок­сидов по границам зерен, повышают порог хладноломкости и понижают сопротивление хрупкому разрушению. Неметаллические включения (окислы, нитриды, частицы шлаков и т. п.) определяют металлургическое качество стали, они повышают анизотропию свойств и , являясь концентраторами напряжений, могут значительно понизить, если они присутствуют в повышенных коли­чествах или располагаются в виде скоплений, предел выносливости и вяз­кости разрушения .

Очень вредным является растворенный в стали водород, который силь­но охрупчивает сталь. Поглощенный при выплавке стали водород не толь­ко охрупчивает сталь, но приводит к образованию в катаных заготовках и крупных поковках флокенов. Флокены представляют собой очень тонкие трещины овальной или округлой формы, имеющие в изломе вид пя­тен — хлопьев серебристого цвета. Флокены резко ухудшают свойства ста­ли. Металл, имеющий флокены, нельзя использовать в промышленности.

Влияние водорода при сварке проявляется в образовании холодных трещин в наплавленном и основном металле.

Нанесение на поверхность стальных изделий гальванических покрытий или травление в кислотах для очистки ее связано с опасностью насыщения поверхности водородом, что также вызывает охрупчивание. Если водород находится в поверхностном слое, то он может быть удален в результате нагрева при 150— 180°С, лучше всего в вакууме .Наводороживание и охрупчивание возможно и при работе стали в контак­те с водородом, особенно при высоком давлении.

Широко применяемые в последние годы выплавка или разливка в вакууме значительно уменьшают содержание водорода в стали.

 

2

 

Азотированием называют процесс диффузионного насыщения поверхност­ного слоя стали азотом при нагреве ее в соответствующей среде, например амиаке. Азотирование очень сильно повышает твердость поверхностного слоя, его износостойкость, предел выносливости и сопротивление коррозии в таких средах, как атмос­фера, вода, пар и т. д. Твердость азотированного слоя заметно выше, чем цементованной стали, и сохраняется при нагреве до высоких температур (550 —600°С); тогда как твердость цементованного слоя, имеющего мартенситную структуру, сохраняется только до 200 —225°С.

Азотирование проводят ниже температур фазовых превращений.Обычно 550-600 C. Процесс проводят в основном в газовых средах, чаще всего амиака  NH3.

NH3 = N + 3H

На обрабатываемой поверхности происходит диссоциация амиака с образованием ионов азота, которые адсорбируются поверхностью и диффундируют вглубь металла.

Стали для азотирования.  Подвергаются азотированию самые разнообразные стали по составу и назначению : конструкционные, инструментальные, жаропрочные, коррозионностойкие, порошковые сплавы и тд.

Твердость слоя, получаемого при азотирова­нии железа, невелика, поэтому азотированию подвергают средиеуглеродистые легированные стали, которые приобретают особо высокую твер­дость и износостойкость. При азотировании легированных сталей обра­зуются нитриды специальных элементов. При низких температурах азотирования образуются сегрегации типа зон Гинье — Престона. При более высоких температурах возникают дис­персные нитриды легирующих элементов (Cr2N, Mo2N, VN и др.). Зоны Гинье — Престона и обособленные выделения нитридов препятствуют дви­жению дислокаций и тем самым повышают твердость азотированного слоя. Наиболее сильно повышают твердость алюминий, хром, молибден и ванадий. Стали, легированные хромом, вольфрамом, молибденом, вана­дием и не  содержащие алюминия, после азотирования имеют твердость HV  600 —950. Эти стали часто применяют для азотирования.

Если главными требованиями, предъявляемыми к азотированному слою, являются высокие твердость и износостойкость, то применяют сталь 38Х2МЮА, содержащую 0,35-0,42% С; 1,35-1,65% Сг; 0,7-1,10% Аl и 0,15 — 0,25% Мо. Одновременное присутствие алюминия, хрома и молиб­дена позволяет повысить твердость азотированного слоя до HV 1200. Мо­либден, кроме того, устраняет отпускную хрупкость, которая может воз­никнуть при медленном охлаждении от температуры азотирования.

Легирующие элементы, повышая твердость, одновременно уменьшают, при прочих равных условиях, толщину слоя. Для повышения коррозионной стойкости можно азотировать и углеродистые стали.

Износостойкость азотированной стали выше, чем цементованной и за­каленной. азотируемого слоя.

Недостаток азотирования – малая глубина

Технология процесса азотирования.

1. Предварительная термическая обработка заготовки. Эта операция со­стоит из закалки и высокого отпуска стали для получения повышенной прочности и вязкости в сердцевине изделия.

2. Механическая   обработка деталей, а также шлифование, которое при­дает окончательные размеры детали.

3. Защита участков, не подлежащих азотированию, нанесением.тонкого слоя (0,01—0,015 мм) олова электролитическим методом или жидкого сте­кла. Олово при температуре азотирования расплавляется на поверхности стали в виде тонкой не проницаемой для азота пленки.

4. Азотирование.

5. Окончательное шлифование или доводка изделия.

Азотирование тонкостенных изделий сложной конфигурации рекомен­дуется выполнять при 500 — 520°С. Длительность процесса зависит от тре­буемой толщины азотированного слоя. Чем выше температура азотирова­ния, тем ниже твердость азотированного слоя и больше толщина слоя .Обычно при азотировании желательно иметь слой толщиной 0,3 — 0,6 мм. Процесс азотирования при 500 —520'С в этом случае является продолжительным и составляет 24 — 60 ч.

В процессе Насыщения азотом изменяются, но очень мало, размеры из­делия вследствие увеличения объема поверхностного слоя. Деформация возрастает при повышении температуры азотирования и толщины слоя.

Для ускорения процесса азотирования нередко применяют двухступен­чатый процесс: сначала азотирование проводят при 500 —520°С, а затем при 540 — 560°С. При двухступенчатом процессе сокращается продолжи­тельность процесса, при этом сохраняется высокая твердость азотирован­ного слоя. Охлаждение после азотирования производят вместе с печыо в потоке аммиака (до 200°С) во избежание окисления поверхности.

Азотирование применяют для ответственных изделий: шестерён, валов, цилиндров, двигателей, втулок, а так же для обработки штампов и пресс – форм.

 

3

 

Все алюминиевые сплавы можно разделить на деформируемые и литейные.

Литейные алюминиевые сплавы предназначены для фасонного литья. Сплавы для фасонного литья должны обладать высокой жидкотекучестью, сравнительно небольшой усадкой, малой склонностью к образованию горячих трещин и пористости в сочетании с хорошими механическими свойствами, сопротивлением коррозии и др.

Высокими литейными свойствами обладают сплавы, содержащие в своей структуре эвтектику. Эвтектика образуется во многих сплавах, в которых содержание легирующих элементов больше предельной раство­римости в алюминии. В связи с этим содержание легирующих элементов в литейных сплавах выше, чем в деформируемых. Чаще применяют сплавы Al - Si, А1 — Си, AlMg, которые дополнительно легируют небольшим количеством меди и магния (AlSi), кремния (AlMg), марганца, никеля, хрома (Al — Си). Для измельчения зерна, а следовательно, улучшения механических свойств в сплавы вводят модифицирующие до­бавки: Ti, Zr, В, V и др.

Многие отливки из алюминиевых сплавов подвергают термической обработке.

Сплавы А1 — Си.  Эти сплавы (АЛ7, АЛ 19) после термической обработки имеют высокие механические свойства при комнатной и повышенных тем­пературах и хорошо обрабатываются резанием: Литейные свойства спла­вов низкие (большая усадка, склонность к образованию горячих трещин и т. д.). Сплав АЛ7 используют для отливки небольших деталей простой формы (арматура, кронштейн и т. д.). Сплав склонен к хрупкому разруше­нию вследствие выделения по границам зерен грубых частиц, например СиА12, поэтому его применяют в закаленном состоянии , когда эти соединения переведены в твердый раствор. Если от отливок требуется повышенная прочность, то их после закалки подвергают искусственному ста­рению при 150°С 2-4 ч

Присутствие в твер­дом растворе марганца и образование по границам интерметаллидных фаз повышает жаропрочность сплава. Титан измельчает зерно.

Сплавы AlMg. Сплавы алюминия с магнием. имеют низкие литейные свойства, так как не содержат эвтектики. Характерной особенностью этих сплавов является хорошая коррозионная стойкость, по­вышенные механические свойства и обрабатываемость резанием. Добавле­ние к сплаву (9,5 — 11,5% Mg) модифицирующих присадок (Ti, Zr) улучшает механические свойства, а бериллия уменьшает, окисляемость расплава, что позволяет вести плавку без защитных флюсов.

Сплавы АЛ8 и АЛ27 предназначены для отливок, работающих во влаж­ной атмосфере, например в судостроении и авиации. Структура сплавов состоит из а-твердого раствора и грубых включений частиц Al3Mg2, которые располагаются по границам зерен, охрупчивая сплав. В связи с этим сплавы АЛ8 и АЛ27 применяют после закалки при 430°С с охлаждением в масле (40 — 50°С) и выдерживают при температуре закал­ки в течение 12 —20 ч, что обеспечивает растворение частиц Al3Mg2 в а-твердом растворе, и получение после закалки однородного твердого рас­твора. Добавление к сплавам Al - Mg до 1,5% Si (сплавы АЛ13, АЛ22) улучшает литейные свойства в результате образования тройной эвтектики. Сплавы применяют в судостроении и авиации.

Жаропрочные сплавы. Наибольшее применение получил сплав АЛ1, из которого изготовляют поршни, головки цилиндров и другие детали, рабо­тающие при температурах 275 —300°С. Структура литого сплава АЛ1 со­стоит из a-твердого раствора, содержащего Си, Mg и Ni и избыточных фаз Al2CuMg и Al6Cu3Ni. Отливки применяют после закалки и кратковремен­ного старения при 175°С ,поршни подвергают закалке и старению при 290°С

Добавочное легирование сплава АЛ1 кремнием (1,5 — 2%) улучшает литейные свойства (сплав АЛ20). Для увеличения жаропрочности и измельча­ния структуры сплав. АЛ20 легируют Fе (до 1,7%), Ti, Сг и Мn. Для стабилиза­ции размеров и снятия внутренних напряжений сплав подвергают отжигу при 300°С . Для достижения максимальной жаропрочности отливки за­каливают и подвергают Старению при 230°С 10 ч . Такую обработку применяют к деталям, длительно работающим при 250 — 270°С.

Для крупногабаритных деталей, работающих при 300—350°С, приме­няют сплав АЛ21. Отливки сложной формы из сплава подвергают отжигу при 300°С. Для получения более высоких механических свойств отливки за­каливают с 525°С в горячей воде и подвергают стабилизирующему отпу­ску при 300°С

Сплавы AlSi Эти сплавы, получившие название силу­мины, близки по составу к эвтектическому и потому отличают­ся высокими литейными свойствами, а отливки — большой плотностью.

Наиболее распространен сплав, содержащий 10 — 13% Si (АЛ2), обла­дающий высокой коррозионной стойкостью. Сплав АЛ2 содержит в структуре эвтектику а + Si, и нередко первичные кристаллы кремния Кремний при затвердевании эвтектики выделяется в виде грубых кристаллов игольчатой формы, которые играют роль внутренних надрезов в пластичном а-твердом растворе. Такая структура обладает низ­кими механическими свойствами

Для измельчения структуры эвтектики и устранения избыточных кристал­лов кремния силумины модифицируют натрием (0,05 — 0,08%) путем присадки к расплаву смеси солей 67% NaF и 33% NaCl. В присутствии натрия происходит смещение линий диаграммы состояния и заэвтектнческий (эвтектический) сплав АЛ2 (11 — 13% Si) становится доэвтектическим. В этом случае в структуре сплава вместо избыточного кремния появляются кристаллы а-раствора Эвтектика приобретает более тонкое строение и состоит из мелких кристаллов b (Si) и а-твердого раствора. В процессе затвердевания кристаллы кремния обволакиваются пленкой си­лицида натрия (Na2Si), которая затрудняет их рост. Такие изменения структуры улучшают механические свойства сплава . Сплав АЛ2 не подвергают упрочняющей термической обработке. Доэвтектические сплавы АЛ4 и АЛ9 дополнительно легированные маг­нием, могут упрочняться кроме модифицирования термической обработ­кой.

Средненагруженные детали из сплава АЛ4 подвергают только искусственному старению , а крупные нагруженные детали (корпуса компрессоров, картеры и блоки цилиндров двигателей и т. д.) — закалке и ис­кусственному старению . Отливки из сплава АЛ9, требующие повышен­ной пластичности, подвергают закалке , а для повышения прочности — закалке и старению . Когда важна высокая пластичность и стабильность размеров, после закалки производят отпуск при 250°С в течение 3 — 5 ч.