Большое влияние на толщину и свойства диффузионного слоя оказывает состав алитирующего сплава. Элементы, входящие в алюминиевый сплав, ведут себя по-разному: одни улучшают алитирование, другие ухудшают, а третьи не влияют на процесс алитирования. Изучению присадок к алюминию на образование переходного слоя посвящено значительное количество работ. Наиболее полными являются исследования Гиттинга, Макка и Роуланда, Гебхардта и Обровского, Строупа и Парди, которые установили, что толщина переходного слоя зависит только от кремния и бериллия. В отношении влияния меди и цинка – мнение этих авторов противоречиво: так, если, по данным Гиттингса и др., медь в значительной мере уменьшает толщину переходного слоя, а цинк является нейтральным, то, по данным Гебхардта и Обровского, медь не оказывает существенного влияния на изменение толщины переходного слоя, а цинк резко ее увеличивает.
А.В. Лакедемонский при изучении процесса производства биметаллических отливок алюминий – железо определил также влияние марганца, кадмия, олова и других элементов на рост диффузионной зоны.
В большинстве работ алитированию подвергали армко-железо либо малоуглеродистые стали, при этом прочностные свойства слоя не изучались, хотя при получении биметаллических изделий (отливок и сварных соединений) это имеет первостепенное значение. Кроме того, лишь в одной работе приводятся данные о влиянии железа, содержащегося в алитирующем сплаве, на толщину и свойства переходного слоя, между тем железо неизбежно частично растворяется в ванне при алитировании. Ввиду этого было исследовано влияние на толщину и свойства переходного слоя присадок к алюминию кремния, меди, цинка, железа и изучено алитирование в алюминиевых сплавах сложного состава.
Влияние кремния. Промышленное применение получил в основном кремний, который легко растворяется в алюминии и повышает жаростойкость алюминиевого покрытия. При алитировании листовой стали в расплав алюминия вводят от 2 до 12 % Si. Толщина промежуточного слоя интерметаллидов резко уменьшается при введении в расплав до 6 % Si; дальнейшее увеличение содержания кремния оказывает незначительное влияние.
Введение кремния в расплав алюминия изменяет его жидкотекучесть, что оказывает влияние на толщину наружного слоя покрытия. Малые количества кремния (до 2 %) резко снижают жидкотекучесть расплава, увеличение его содержания повышает ее и при 6 – 8 % Si и температуре расплава 710° С она достигает величины, характерной для чистого алюминия. Поэтому при алитировании следует рекомендовать наименьшую продолжительность выдержки в расплаве и температуру не выше 700 – 710° С. Содержание кремния в расплаве алюминия следует поддерживать в пределах 6 – 8 %. По разработанной технологии получили опытные партии алитированной ленты толщиной 0,65 мм и шириной 110 мм.

влияние хим состава

В работе кремний присаживали к алюминию в количестве до 12 % путем сплавления алюминия марки А00 и чушкового силумина марки СИЛО. Результаты исследования показали, что кремний уже в небольших количествах (до 1,0 – 1,4 %) уменьшает толщину переходного слоя с 32 – 65 до 5 – 27 мкм в зависимости от температуры и длительности алитирования. Дальнейшее увеличение содержания кремния в алитирующем сплаве практически мало сказывается на толщине слоя. Изменение содержания кремния от 0 до 12 % приводит к уменьшению толщины слоя с 30 – 65 до 5 – 20 мкм, т. е. в три – шесть раз, что хорошо согласуется с литературными данными.
Кремний, содержащийся в алитирующем сплаве, настолько интенсивно тормозит диффузию алюминия, что при температурах ниже 670° С образование слоя практически не наступает даже при 6 – 8 мин выдержке арматуры в сплаве. Увеличение длительности алитирования с 2 до 8 мин при всех исследованных температурах алитирования почти не изменило толщины слоя, в результате чего слои, образовавшиеся за счет растворения поверхности железа в начале алитирования, в дальнейшем не претерпевают существенных изменений. Кремний не только уменьшает диффузию алюминия в железо, но затрудняет и растворение поверхностного слоя железа, поэтому с увеличением содержания кремния начальная толщина переходного слоя несколько уменьшается.

Очевидно, сильное уменьшение скорости возникновения переходного слоя (с 0,15 – 0,48 до 0 – 0,15 мм/ч) объясняется уменьшением коэффициента диффузии алюминия при образовании твердого раствора и химических соединений кремния с железом. Теплота образования твердого раствора железо – кремний при растворении кремния в количестве 0,25 % (ат.) составляет 20 ккал/г-атом, а твердого раствора железо – алюминий соответственно 15 ккал/г-атом, что также свидетельствует о большей возможности образования твердого раствора железа с кремнием. Прочность переходного слоя при алитировании в алюминиевокремнистых сплавах находится преимущественно в пределах 2 – 3,5 кГ/мм 2, т. е. имеет тот же порядок, что и при алитировании в чистом алюминии. Микротвердость слоя с увеличением содержания кремния несколько снижается, что, по-видимому, связано с образованием в слое других фаз, кроме алюминидов.




  • Читать все новости