Способ рафинирования алюминиевых сплавов от железа Советский патент 1992 года по МПК C22C1/06 

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к способам рафинирования алюминиевых сплавов от железа, и может быть использовано в металлургии вторичных алюминиевых сплавов при производстве отливок.

Железо среди примесей в алюминиевых сплавах оказывает вредное влияние в связи с его способностью к образованию хрупкой фазы ft (AlFeSi), имеющей пластинчатую форму. Фаза /J образуется в сплаве при содержании железа свыше 0,8% и приводит к снижению жид коте куч ести расплава, прочности и пластичности литого металла. Особенно резкое снижение свойств имеет место, если длина пластин выделений превышает 100 мкм.

Известны способы нейтрализации действия железа введением микродобавок, изменяющих морфологию фазы /3. В качестве наиболее эффективных добавок могут быть использованы марганец, хром, молибден, бериллий, никель, кобальт, ванадий, теллур, сера, церий.

Однако модифицирующая обработка требует применения дефицитных дорогостоящих материалов и сопровождается повышением содержания в расплаве интерметаллидов, армирующих матрицу, но снижающих жидкотекучесть.

Наиболее близким к предлагаемому является способ рафинирования алюминиевых сплавов от железа, включающий обработку расплава рафинирующим агентом (смесью оксидов алюминия, кремния и магния), выдержку и отстаивание расплава с последующим отделением соединений железа от расплава.

Однако известный способ, гарантируя снижение общего количества железа до 0,8- 1,1%, сопровождается попаданием в расплав алюминия дисперсных включений оксидов. Армируя матричную фазу, эти включения повышают прочностные свойства сплава, однако снижают жидкотекучесть расплава и пластичность металла отливок.

Цель изобретения - повышение жидко- текучести расплава и пластичности сплава

сл

с

Ы го о ел

4 О

путем рафинирования от железа в форме крупных включений фазы/ (AlFeSl).

Поставленная цель достигается тем, что в расплав рафинируемого сплава вводят металлическое железо до содержания его в расплаве 3-4% по массе и выдерживают до полного растворения железа, для укрупнения (огрубления) выделений железосодержащей фазы используют обработку расплава хлоридно-фторидным флюсом, а отстаивание расплава, сопровождающееся осаждением железосодержащей фазы, проводят в интервале температуры образования железосодержащей фазы и солидуса.

Были проведены исследования силуминов с различным содержанием железа. Установлено, что при увеличении содержания железа в сплаве происходит не только повышение количества игл фазы Д но и многократное увеличение длины выделений. Волокнистая форма выделений после обработки расплава флюсом изменяется на грубую пластинчатую, при этом мелкие иглы практически полностью исчезают.

Предлагаемый способ отличается от известного введением железа до содержания его в расплаве 3-4% по массе.

К отличиям от известного способа можно отнести использование хлоридно-фто- ридного флюса для укрупнения выделений железосодержащей фазы, а также отстаивание расплава, сопровождающееся осаждением железосодержащей фазы в интервале температур образования железосодержащей фазы и солидуса. Рафинирование силуминов по известному способу сопровождается засорением расплава дисперсными включениями оксидов. Согласно предлагаемому способу расплав остается свободным от посторонних включений.

Были проведены опытные плавки. Плавку сплава АЛ2 вели в графитовом тигле в печи сопротивления CAT 0,15. Железо вводили в виде стальной высечки. Для обработки расплава использовали универсальный флюс № 3. Отстаивание (при 585°С по прибору) проводили в течение 3-12 ч. Расплав для заливки образцов отбирали из верхней половины тигля. Заливку расплава вели в кокиль для образцов на механические испытания и на верхнюю плоскость печи для структуры исследований. Жидкотекучесть

оценивали по размеру незаполненной лунки при заливке кокиля с соприкасающимися полусферами (технологическая проба типа пробы Энглера). При повышении жидкотекучести размер лунки уменьшается.

Из данных таблицы следует, что известные способы обеспечивают ликвидацию включений фазы /3, но общее содержание железа в сплаве остается постоянным. Способ-прототип обеспечивает снижение исходного содержания железа, однако вследствие засорения расплава интерме- таллидами снижаются жидкотекучесть и пластичность. Предлагаемый способ обеспечивает как снижение содержания железа, так и сохранение чистоты расплава от других интерметаллидов, следствием чего является высокий уровень жидкотекучести расплава и пластичности металла отливок.

При отсутствии рафинирования флюсом

оседание включений фазы / происходит замедленно и характеризуется недостаточностью, аналогично наблюдается и при низком содержании железа. При высоком содержании железа повышается доля загрязненного расплава. С сокращением времени отстаивания снижается эффективность разделения загрязненного и чистого слоев. Верхний предел указанного температурного диапазона соответствует началу образования фазы /3 в расплаве, нижний предел задан наличием жидкой фазы.

Предлагаемый способ позволяет вместо свежего металла частично вовлечь в литейное производство сплав с высоким содержанием железа.

Формула изобретения Способ рафинирования алюминиевых сплавов от железа, включающий обработку расплава флюсовым агентом, выдержку, отстаивание и отделение железосодержащей фазы от расплава, отличающийся тем, что, с целью повышения жидкотекучести расплава и пластичности сплава, в расплав вводят металлическое железо до содержания 3-4% по массе, в качестве флюсового агента используют хлоридно-фторидный флюс, а отстаивание расплава проводят в интервале температур образования железосодержащей фазы и солидуса.

Изобретение относите к способам рафинирования алюминиевых сплавов от железа. Сущность: предлагаемый способ обеспечивает рафинирование от железа в форме /5-фазы за счет введения в расплав металлического железа до концентрации 3- 4%, выдерживания расплава до полного растворения железа, рафинирования солевым флюсом и гравитационного разделения в температурном диапазоне между температурой начала образования фазы /Зи соли- дусом. 1 табл.