Металлические отливки АК21М2.5Н2.5 в Минске

Металлические отливки АК21М2.5Н2.5 — поршневой силумин с высоким содержанием кремния

Металлические отливки АК21М2.5Н2.5 — это фасонные заготовки из алюминиево-кремниевого сплава эвтектического класса, легированного медью и никелем. Материал относится к группе поршневых силуминов и предназначен для изготовления деталей, работающих при повышенных температурах в условиях циклических механических нагрузок. Химический состав регламентируется ГОСТ 1583–93, где АК21М2.5Н2.5 — одна из наиболее теплостойких марок литейных алюминиевых сплавов.

Основная особенность АК21М2.5Н2.5 — сочетание высокой концентрации кремния (20–22%) с добавками меди (2,2–2,8%) и никеля (2,2–2,8%). Такая система легирования обеспечивает формирование мелкодисперсной эвтектики и стабильных интерметаллидных фаз, которые сохраняют прочность при нагреве до 250–300 C. По сравнению с обычными силуминами типа АК12, материал демонстрирует существенно меньший коэффициент линейного расширения и повышенную стойкость к термической усталости.

Технология литья и структура

Отливки АК21М2.5Н2.5 производятся методами литья в кокиль, под давлением и по выплавляемым моделям. Для достижения требуемых механических свойств обязательна термическая обработка по режиму Т1 (искусственное старение без закалки) или Т6 (закалка с последующим старением). После обработки структура представляет собой алюминиевую матрицу с равномерно распределёнными кристаллами первичного кремния и включениями фаз Al₃Ni и Al₂Cu, которые блокируют диффузионные процессы при нагреве.

Жидкотекучесть сплава достаточна для заполнения тонкостенных форм сложной конфигурации, однако усадка при кристаллизации требует применения прибылей и холодильников для предотвращения усадочной пористости в массивных сечениях. Обрабатываемость резанием удовлетворительная — твёрдые включения кремния вызывают повышенный износ инструмента, поэтому рекомендуется использовать резцы с поликристаллическим алмазным покрытием.

Механические свойства и рабочие характеристики

В литом состоянии (без термообработки) предел прочности АК21М2.5Н2.5 составляет 170–190 МПа, после закалки и старения возрастает до 220–250 МПа. Предел текучести — 180–200 МПа, относительное удлинение — 0,5–1,0%, что характерно для высококремнистых сплавов с хрупкой эвтектикой. Твёрдость по Бринеллю — 90–110 HB. Модуль упругости — 75–80 ГПа.

Ключевое преимущество материала — сопротивление ползучести при длительном нагреве. При температуре 200 C предел длительной прочности за 1000 часов составляет не менее 60 МПа, что позволяет применять отливки в узлах, испытывающих постоянные нагрузки при повышенных температурах.

Применение в промышленности

Основная область использования отливок АК21М2.5Н2.5 — производство поршней для дизельных двигателей внутреннего сгорания, компрессоров и гидравлических насосов. Материал также применяется для изготовления:

• головок цилиндров воздушного охлаждения;
• корпусов масляных насосов и распределителей;
• деталей топливной аппаратуры, работающих при нагреве до 250 C;
• тормозных цилиндров и поршней пневматических систем;
• корпусов подшипников скольжения в узлах трения.

В поршневых группах отливки АК21М2.5Н2.5 обеспечивают минимальный зазор при тепловом расширении, что снижает шум и износ цилиндропоршневой группы. Для повышения износостойкости рабочие поверхности поршней дополнительно подвергают лужению или нанесению дисульфида молибдена.

Особенности заказа и контроля качества

При заказе отливок АК21М2.5Н2.5 необходимо указывать способ литья, категорию прочности, режим термообработки и класс герметичности по ГОСТ 1583–93. Контроль качества включает рентгенографический анализ на наличие газовой пористости и усадочных раковин, а также спектральный анализ химического состава. Допустимая пористость в ответственных сечениях — не более 2% по объёму, размер отдельных пор — до 0,5 мм.

Вопросы и ответы