3 Експериментальні дослідження

3.1 Фазовий склад та структура сплаву аМг11 після лиття в кокіль та після стандартної термічної обробки

Встановлено фазовий склад та структуру сплаву АМг11 після лиття в кокіль. Хімічний склад досліджуваного сплаву згідно даних хімічного аналізу наступний: Mg = 12,3 %, Si = 0,97 %, Ti = 0,12 %, Be = 0,06 %, Fe = 0,08 %, Zn = 0,03 %. Хімічний склад та механічні властивості сплаву АМг11 згідно вимогам ДСТУ 2839 – 94 наведено в табл. 3.1 – 3.3.

Зразки для досліджень отримували шляхом розплавлення промислових чушок сплаву АМг11. Дослідні плавки проводили в електричних печах опору типу СШОЛ, з використанням графітового тигля. В тиглі розплавляли куски чушки сплаву АМг11 при температурі 670 С  10 °С, витримували розплав на протязі 20 – 30 хв., з поверхні розплаву знімали шлак і заливали його в металеві форми.

За даними рентгенофазового, рентгеноспектрального та металографічного аналізів фазовий склад сплаву АМг11 після лиття в кокіль складається з  – твердого розчину та фаз Al₃Mg₂, Mg₂Si, Al₃Ti, FeAl₃. Хімічний склад фаз, що утворюються в досліджуваному сплаві при кристалізації, наведено в табл. 3.4.

Встановлено, що надлишкові фази кристалізаційного походження, в основному, входять до складу потрійної евтектики α + Al₃Mg₂ + Mg₂Si яка має температуру плавлення 448 ºС.

Експериментальні дослідження показали, що під час нерівноважної кристалізації досліджуваного сплаву його структура складається з зерен алюмінієвого твердого розчину та інтерметалідних фаз Al₃Mg₂ та Mg₂Si які розташовуються по границях дендритних комірок (рис. 3.1, а, б).

Таблиця 3.1 – Хімічний склад сплаву АМг11

Марка сплаву	Вид продукціі	Масова частка основних компонентів, %
		Mg	Si	Ti	Be
АМг11	Чушка Виливок	10,5–13,0	0,8–1,2	0,05–0,15	0,03–0,07

Таблиця 3.2 – Вміст домішок в сплаві АМг11

Марка сплаву	Вид продукціі	Масова частка домішок, не більше, %
		Fe		Zn
		К	Д
АМг11	Чушка Виливок	0,9 1,0	1,1 1,2	0,10

Таблиця 3.3 – Механічні властивості сплаву АМг11

Марка сплаву	Cпосіб лиття	Вид термічної обробки	b, МПа	, %	Твердість за Бринелем, HB
АМГ11	З, В, К	–	180	1,0	90,0
	З, В, К	Т4	230	1,5	90,0
	Д	–	200	1,0	90,0

Таблиця 3.4 – Хімічний склад надлишкових фаз в сплаві АМг11

Формула фази	Fe	Si	Mg
(Al3Mg2)			35-38
Mg2Si		38	62
FeAl3	28-37

Примітка – інше алюміній

а

б

в

Рисунок 3.1 – Мікроструктура сплаву АМг11. а, б – лиття в кокіль; в – лиття в кокіль та термічна обробка за режимом Т4 (нагрів до 425 С, витримка 20 г., гартування у киплячу воду). а, б, в – X 200.

Встановлено, що зразки сплаву АМг11 після кристалізації в металевий кокіль та наступного гартування за стандартним режимом (нагрів до 425 С, витримка 20 г., гартування у киплячу воду) мають зміни в структурі порівняно зі сплавами які не піддавались термічній обробці. В структурі термообробленого сплаву АМг11 зменшується кількість часток фаз (Al₃Mg₂) та Mg₂Si, також зменшується їх розмір (рис. 3.1, в). Пояснити даний факт можно тим, що під час нагріву і витримки під гартування значна частина даних фаз розчиняється у твердому розчині.