Лигатура алюминий в слитках AlCr20 — состав и назначение
Лигатура алюминий в слитках AlCr20 — это двухкомпонентный промежуточный сплав системы Al–Cr с номинальным содержанием хрома 20 % по массе. Материал поставляется в виде мерных слитков и предназначен для введения хрома в алюминиевые расплавы при производстве деформируемых и литейных алюминиевых сплавов. Применение лигатуры AlCr20 обеспечивает стабильное усвоение хрома без образования тугоплавких включений и локальной неоднородности химического состава.
Хром вводится в алюминиевые сплавы для формирования мелкозернистой структуры, повышения прочностных характеристик и сопротивления коррозионному растрескиванию под напряжением. Лигатура AlCr20 отличается узким интервалом температур плавления и высокой плотностью, что позволяет растворять её непосредственно в расплаве при температурах 750–850 C с минимальным угаром легирующего элемента.
Химический состав и структура
Содержание хрома в лигатуре AlCr20 составляет 18–22 % по массе, остальное — алюминий высокой чистоты. Примеси железа и кремния ограничиваются на уровне не более 0,3 % каждая, что соответствует требованиям к лигатурам ответственного назначения. Микроструктура сплава представлена равномерно распределёнными интерметаллидными фазами AlCr в пластичной алюминиевой матрице, что обеспечивает лёгкое растворение при введении в расплав.
Слитки AlCr20 изготавливаются методом литья в водоохлаждаемые кристаллизаторы с последующим контролем химического состава на каждой плавке. Геометрические параметры слитков подобраны для удобства дозирования и загрузки в плавильные агрегаты различных типов.
Технология применения
Введение лигатуры AlCr20 осуществляется в плавильных печах сопротивления, индукционных канальных и тигельных печах, а также в газовых отражательных печах. Рекомендуемый порядок введения — после расплавления основной шихты и рафинирования, при температуре расплава не ниже 720 C. Перемешивание электромагнитными или механическими устройствами обеспечивает полное растворение лигатуры в течение 10–20 минут.
Расчёт количества лигатуры производится исходя из требуемого содержания хрома в готовом сплаве и фактического содержания хрома в AlCr20. Типичный расход составляет 5–25 кг на тонну расплава в зависимости от марки производимого сплава.
Применяемость в производстве сплавов
Лигатура AlCr20 используется при выплавке следующих групп алюминиевых сплавов:
- высокопрочные деформируемые сплавы системы Al–Zn–Mg–Cu с добавками хрома;
- среднепрочные сплавы системы Al–Mg–Si для экструзионных профилей;
- жаропрочные литейные сплавы, работающие при повышенных температурах;
- сплавы для ковки и штамповки с требованиями по рекристаллизационной стойкости;
- свариваемые сплавы для судостроения и транспортного машиностроения.
Введение хрома через лигатуру AlCr20 обеспечивает содержание элемента в готовом сплаве в диапазоне 0,05–0,35 % с отклонением не более 0,02 % по плавке.
Физико-химические характеристики
| Параметр | Значение | Метод контроля | Единица измерения | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Содержание хрома | 18–22 | Атомно-эмиссионный анализ | % | по массе |
| Содержание железа | 0,3 | Спектральный анализ | % | не более |
| Содержание кремния | 0,3 | Спектральный анализ | % | не более |
| Температура плавления | 660–780 | Дифференциальная сканирующая калориметрия | C | интервал ликвидус–солидус |
| Плотность | 3,2–3,6 | Гидростатическое взвешивание | г/см | при 20 C |
| Масса слитка | 5–8 | Взвешивание | кг | по согласованию |
Условия хранения и транспортировки
Слитки AlCr20 хранятся в сухих складских помещениях на деревянных поддонах или в металлических контейнерах. Допускается хранение на открытых площадках под навесом при условии защиты от атмосферных осадков. Поверхностное окисление слитков при длительном хранении не влияет на качество лигатуры, однако перед загрузкой в печь рекомендуется удалять загрязнения механическим способом.
Транспортировка осуществляется автомобильным и железнодорожным транспортом в крытых транспортных средствах. При погрузочно-разгрузочных работах применяются захваты и стропы, исключающие деформацию слитков и повреждение упаковки.
Вопросы и ответы
Какая температура расплава оптимальна для введения лигатуры AlCr20?
Рекомендуемая температура введения — 750–850 C. При более низких температурах увеличивается время растворения, при перегреве выше 900 C возможен повышенный угар хрома и насыщение расплава водородом.
Какое усвоение хрома обеспечивает лигатура AlCr20?
Практическое усвоение хрома при корректном введении и перемешивании составляет 95–98 %. Остаточные потери связаны со шлакообразованием и окислением зеркала расплава.
Можно ли использовать AlCr20 для легирования сплавов системы Al–Mg?
Да, лигатура применима для сплавов Al–Mg с содержанием магния до 6 %. Введение хрома в количестве 0,1–0,3 % повышает коррозионную стойкость и снижает склонность к межкристаллитной коррозии.
Какие примеси нормируются в лигатуре AlCr20?
Основные нормируемые примеси — железо и кремний, содержание каждого ограничено 0,3 %. Суммарное содержание прочих примесей не должно превышать 0,1 %.
