Лигатура алюминий в слитках AlSr3.5: состав, свойства и применение
Лигатура алюминий в слитках AlSr3.5 — это алюминиевый сплав с массовой долей стронция 3,5 % (допустимый диапазон 3,0–4,0 %), выпускаемый в виде слитков для ввода стронция в алюминиевые расплавы. Стронций в такой лигатуре находится преимущественно в виде интерметаллидной фазы AlSr, что обеспечивает контролируемое растворение в жидком металле и высокое усвоение модификатора — 85–95 % при корректной технологии ввода. Лигатура применяется как модификатор эвтектического кремния в силуминах и как средство измельчения структуры в деформируемых алюминиевых сплавах.
Технические характеристики и состав
Слитки AlSr3.5 получают методом непрерывного литья в изложницы или на установках полунепрерывного литья. Температура плавления лигатуры — 660–780 C в зависимости от содержания стронция и примесей. Основной элемент — алюминий марки А7 или А6 по ГОСТ 11069; стронций вводится металлическим Sr марки SrA или SrB. Содержание железа и кремния регламентируется, поскольку эти примеси снижают эффективность модифицирования.
| Параметр | Значение | Метод контроля | Влияние на процесс | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля Sr | 3,0–4,0 % | Атомно-эмиссионный анализ | Определяет расход лигатуры | Сертификат на партию |
| Массовая доля Fe | 0,30 % | Спектральный анализ | Снижает усвоение Sr | Ограничение по ТУ |
| Массовая доля Si | 0,20 % | Спектральный анализ | Влияет на структуру AlSr | Контроль шихты |
| Температура ввода | 720–760 C | Термопара погружения | Растворение интерметаллида | Перегрев недопустим |
| Усвоение Sr | 85–95 % | Сравнение проб до/после | Зависит от перемешивания | При колокольчике |
| Масса слитка | 0,5–6,0 кг | Взвешивание | Удобство загрузки | По согласованию |
Модифицирующее действие стронция
Введение AlSr3.5 в расплав силумина переводит игольчатую пластинчатую эвтектику кремния в мелкодисперсную волокнистую форму. Это повышает пластичность и ударную вязкость отливок без снижения прочности. Оптимальная остаточная концентрация стронция в расплаве — 0,008–0,020 %. Передозировка свыше 0,030 % вызывает перемодифицирование, рост пористости и снижение жидкотекучести. Эффект сохраняется 30–90 минут, после чего требуется повторное введение.
Области применения
- Литьё поршней ДВС из сплавов АК12, АК12М2МгН, AlSi12CuNiMg на кокильных и литьевых машинах.
- Производство головок и блоков цилиндров из алюминиевых силуминов на линиях литья под давлением.
- Изготовление корпусных деталей насосов, редукторов и арматуры методом литья в песчаные формы.
- Непрерывное литьё деформируемых сплавов серии 6xxx для улучшения обрабатываемости прокатки.
- Модифицирование сплавов для литья колёсных дисков и радиаторных секций.
- Ввод в расплав при производстве алюминиевой катанки и проволоки для кабельной промышленности.
Технология ввода в расплав
Лигатуру загружают в ковш или тигель при температуре расплава 720–760 C. Для предотвращения всплытия слитков применяют колокольчик или перфорированный стакан. Перемешивание механическое или аргоном в течение 3–5 минут обеспечивает равномерное распределение стронция. Контроль содержания Sr выполняют спектральным анализом проб, отобранных из середины ковша. Ввод в струю при разливке менее эффективен из-за короткого времени растворения.
Условия хранения и транспортировки
Слитки AlSr3.5 хранят в сухих закрытых помещениях при относительной влажности не выше 75 %. Контакт с влагой вызывает образование гидроксида стронция на поверхности, что снижает усвоение. Транспортировка — всеми видами транспорта в упаковке, исключающей механические повреждения. Гарантийный срок хранения — 12 месяцев с даты изготовления при соблюдении условий.
Вопросы и ответы
Какое остаточное содержание стронция считается оптимальным?
Для эвтектических силуминов оптимально 0,008–0,020 % Sr. Ниже 0,005 % модифицирование неэффективно, выше 0,030 % наблюдается перемодифицирование с ростом газовой пористости.
Почему лигатуру вводят при 720–760 C, а не при более низкой температуре?
При температуре ниже 720 C интерметаллид AlSr растворяется медленно, усвоение падает до 60–70 %. Выше 780 C возрастает угар стронция и насыщение расплава водородом.
Как рассчитать расход лигатуры AlSr3.5?
Расход определяют по формуле: масса лигатуры = (требуемая концентрация Sr масса расплава) / (содержание Sr в лигатуре коэффициент усвоения). При усвоении 0,9 и содержании 3,5 % для 1000 кг расплава при целевых 0,015 % требуется около 0,48 кг лигатуры.
Совместима ли лигатура с модифицированием титаном и бором?
Да, AlSr3.5 применяют совместно с лигатурами AlTi5B1. Стронций модифицирует эвтектику кремния, титан и бор измельчают зерно -твёрдого раствора. Ввод выполняют раздельно с интервалом 5–10 минут.
