Характеристики двойных алюминиевых лигатур

Тип лигатуры	Содержание легирующего элемента, %	Температура, °C
		плавления лигатуры	расправа при выплавке лигатуры
Al-Si	Si 12... 15	620...660	850... 900
Al-Cu	Cu 40... 50	570... 600	750
Al-Mn	Mn 10	780	850... 900
Al-Ni	Ni 10...20	700... 780	850... 900
Al—Be	Be 3...5	700... 800	1100... 1200
Al-Ti	Ti 3 ...4	800... 850	1200... 1300
Al-Mg	Mg 9... 11	560... 640	700... 750

и перегрева алюминия небольшими порциями вводят легирую­щую добавку. Расплав непрерывно перемешивают для более быст­рого и равномерного расплавления добавки. В конце плавки про­водят рафинирование.

Расчет шихты на ЭВМ при использовании однородной по физи­ческому состоянию шихты ведут с учетом средней для всех компо­нентов шихты величины угара элементов (см. табл. 9.9). По результа­там первых плавок принятые величины угаров корректируются.

При плавке на разнородной шихте (стружке, чушковых сплавах и лигатурах) следует учитывать угар элементов для каждого ком­понента шихты в отдельности. В этом случае в расчет принимается приведенное содержание данного элемента в данном компоненте шихты, определяемое по формуле, рассмотренной на с. 216. Что­бы использовать данное соотношение Э_пр = Э_н-100/(100 - У), не­обходимо знать Э_н — номинальное содержание элемента в дан­ном компоненте шихты и У — угар данного элемента из данного компонента шихты.

Подготовку данных для ввода в ЭВМ удобно проводить с ис­пользованием табл. П1 и П2 (см. в Приложении).

Загрузку компонентов шихты в печь обычно выполняют в следующей последовательности: чушковый алюминий, после его расплавления — крупный лом, возврат, чушковый переплав струж­ки, лигатуры.

Расплавление и перегрев. Для защиты металла от ат­мосферы печи применяют покровные флюсы. Они вводятся в печь вместе с шихтой. Покровные флюсы должны быть легче расплав­ленного металла, более легкоплавкими, чтобы образовывать рав­номерную жидкую пленку на поверхности металла. В то же время флюсы должны легко отделяться от поверхности жидкого металла при снятии шлака. Кроме того, они должны быть негигроскопич­ными, нетоксичными, дешевыми, недефицитными и не вступать в реакции с футеровкой. Для большинства алюминиевых сплавов, содержащих не более 1 % Mg, в качестве покровных флюсов при­меняют смесь хлоридов натрия (45 %) и калия (55 %).

Сплавы, содержащие более 1 % Mg, защищают флюсами, со­стоящими из 100 % карналлита (Na3AlF₆) или его смеси с 10... 15 % CaF₂ и MgF₂. Для уменьшения растворения газов и окисления ме­талла над его поверхностью создают газовую среду, например, из смеси воздуха и шестифтористой серы SF₆.

Несмотря на принятие рассмотренных выше мер предотвраще­ния взаимодействия паров воды с расплавом алюминия, полнос­тью устранить это взаимодействие не удается, и расплавы в боль­шей или меньшей степени загрязняются оксидными включения­ми и насыщаются водородом. Поэтому в конце плавки их подвер­гают рафинированию.

Рафинирование. Наиболее распространенным в настоящее время способом рафинирования алюминиевых сплавов является обработка их хлористыми солями. Сущность метода состоит в том, что в результате взаимодействия хлоридов с расплавленным алю­минием образуется легкоиспаряющееся вещество А1С1₃, пузырь­ки которого, выходя из расплава, уносят с собой водород и ок­сидные включения (см. подробнее подразд. 8.6).

Учитывая малую плотность хлоридов, их вводят в жидкий ме­талл под колокольчиком. Процесс проводят либо непосредственно в тигельной печи, либо в ковшах (последнее чаще). Большинство используемых хлоридов гигроскопичны, поэтому перед вводом в металл их просушивают.

Для рафинирования можно использовать и другие способы дегазации, рассмотренные в подразд. 8.3, которые сопровожда­ются флотацией оксидных включений. Кроме того, используется способ фильтрации расплава через стеклоткань, пористые или зернистые огнеупорные материалы. В процессе фильтрации про­исходит не только механическое улавливание твердых частиц, взвешенных в расплаве, но и адсорбция расплава на поверхно­сти раздела металл — фильтр. Количество неметаллических вклю­чений при фильтрации снижается в 2—2,5 раза, но содержание водорода в расплаве не уменьшается. Отстаивание металла в пла­вильных и раздаточных печах также приводит к его рафинирова­нию.

Модифицирование. Для измельчения макрозерна и раз­личных фаз, а также для придания им благоприятной формы алю­миниевые сплавы модифицируют. Доэвтектические и эвтектичес­кие силумины модифицируют с целью измельчения кристаллов эвтектического кремния. Для этого вводят 0,05... 0,1 % натрия или стронция в виде солей NaF и NaCl на поверхность металла, очи­щенную от шлака. В результате реакций, происходящих в метал­ле, выделяется натрий, производящий модифицирующее воздей­ствие:

6NaF + А1 = Na₃AlF₆ + 3Na.

С целью ускорения этого процесса металл следует перемеши­вать. Эффект модифицирования сохраняется 20...30 мин, в тече­ние которых металл должен быть залит в формы. Модифицирую­щее действие стронция сохраняется в течение 2...3 ч.

Стронций вводят в виде лигатуры алюминий—стронций, со­держащей 10 % Sr.

Заэвтектические силумины модифицируют для измельчения первичных кристаллов кремния. В качестве модификатора исполь­зуют фосфор в виде лигатуры Си—Р (10% Р), смеси красного фосфора с фторцирконатом калия и хлористым калием, а также смеси фосфорорганических веществ. Следует заметить, что мо­дифицирование фосфором в виде лигатуры Си—Р требует повы­шенной температуры (880...920°С) и длительной выдержки (20...30 мин).

В табл. 15.2 приведены основные сведения о модификаторах алю­миниевых сплавов.

Широкое распространение получили так называемые универ­сальные флюсы, выполняющие функции рафинирующих флюсов и модификаторов. В составе этих флюсов кроме КС1, NaCl и Na₃AlF₆ содержится свыше 25 % NaF, обеспечивающего модифицирую­щее действие флюса.

Расход дегазирующих и модифицирующих добавок зависит от способа их применения. Так, по данным ВАЗа расход порошкооб­разного гексахлорэтана составляет 0,2 %, а при использовании его в виде таблеток расход не превышает 0,05 % от массы расплава. Модифицирующие средства в прессованном виде также расходу­ются в меньшем количестве, чем порошковые (0,1 против 1 %). Это объясняется отсутствием просыпи при вводе таблетки, а, кроме того, постепенное разложение таблетки исключает возможность выброса непрореагировавшего реагента на поверхность металла, что характерно при усвоении порошкообразного вещества.

В последние годы разработаны модификаторы для сплавов алю­миния, содержащих до 26 % Si. Это смеси фосфористой меди и гидрата лития, лигатуры А1—(10... 50 %) Sr, Al—Ti—В и др.