Выбор режима термической обработки дисков автомобильных колес из доэвтектического силумина

Selection of the thermal treatment disks of automobile wheels from of hypoeutectic silumin

Tatiana Bogdanova

Head of the Metallurgical Division, LLC "KiK", Russia, Krasnoyarsk

Maria Vaag

engineer-metalloved, OOO "KiK", RF, Krasnoyarsk

Galina Merkulova

Candidate of Engineering Sciences, associate professor, Siberian Federal University, Russian Federation, Krasnoyarsk

Alena Kudriavykh

student, Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk

Isabella Fedyakina

student, Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk

Anatoly Gorev

student, Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk

Alexander Bogdanov

student, Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk

Аннотация. В работе исследовано влияния режимов термообработки на структуру и механические свойства дисков автомобильных колес из сплава АК7. Изучена зона обода после обработки по трем режимам: 1) без термообработки (F); 2) термообработка по сокращенному режиму; 3) термообработка по стандартному режиму Т6. По результатам проведенного исследования предложено термообработку дисков автомобильных колес из сплава АК7 проводить по новому сокращенному режиму, что является более экономным, но не снижает качества, предъявляемого к изделию.

Abstract. The work investigated the influence of thermal treatment regimes on the structure and mechanical properties of automobile wheel disks from alloy AK7. The rim zone was studied after processing in three modes: 1) without thermal treatment (F); 2) thermal treatment by reduced mode; 3) thermal treatment according to the standard T6 regime. Based on the results of the study, it was suggested to thermal treatment the wheels of automobile wheels from AK7 alloy in a new reduced mode, which is more economical, but does not reduce the quality of the product.

Ключевые слова: силумин; диски автомобильных колес; термическая обработка; механические свойства; микроструктура.

Keywords: silumin; automobile wheel disk; thermal treatment; mechanical properties; microstructure.

В настоящее время улицы наших городов заполняются всё большим количеством автомобилей. Поэтому проблема качества дисков автомобильных колес является весьма актуальной.

Цель данной работы: исследование влияния режимов термообработки на структуру и механические свойства дисков автомобильных колес из сплава АК7.

Известны различные технологии изготовления дисков автомобильных колес [1 - 2]. Работа выполнена на предприятии ООО «КиК», г. Красноярск, где диски автомобильных колес изготавливают литьем под низким давлением. Исследована зона обода после обработки по трем режимам: 1) без термообработки (F); 2) термообработка по сокращенному режиму; 3) термообработка по стандартному режиму Т6.

Изучены образцы сплава АК7, который является доэвтектическим силумином, содержащим (% по массе): Al – основа, 6,5-7,5 Si, 0,25-0,45 Mg, 0,19 Fe, 0,05 Cu, 0,10 Mn, 0,07 Zn, 0,08-0,25 Ti [3].

Диаграмма состояния системы Al—Si (рис. 1) относится к эвтектическому типу. В равновесии находятся твердый раствор кремния в алюминии и твердый раствор алюминия в кремнии [4].

Рисунок 1.  Диаграмма состояния системы Al - Si [4]

Сплавы системы Аl – Si – Mg закаливают. Для ориентировочного выбора температуры нагрева под закалку можно пользоваться квазибинарным разрезом Аl – Mg₂Si, который показан на рисунке 2 [5].

Рисунок 2. Квазибинарный разрез Аl – Mg₂Si в системе Аl – Mg – Si [5]

Температуру нагрева под закалку выбрали равной 538 ^о С.

В данной работе исследованы механические свойства образцов, отобранных из зоны обода. Сделан анализ структуры на металлографическом микроскопе Olympus GX51 с помощью программы SIAMS 700. Полученные результаты приведены в таблице 1 и на рисунках 3-5.

Таблица 1.

Значения механических свойств (АК7, обод)

Термообработка по двум режимам позволила получить механические свойства выше требуемых (см. табл.1). Обработка по стандартному режиму Т6 повышает прочностные свойства по сравнению с обработкой по сокращенному режиму: △σ_в = 5 МПа, △ σ_0,2 = 5 МПа, но незначительно понижает относительное удлинение (△ δ= 1 %).

Структура образцов без термообработки и после термической обработки по сокращенному режиму приведена на рис. 3-4. Выявлена структура типичного доэвтектического силумина, содержащая эвтектику и твердый раствор на основе алюминия. С целью сравнительной оценки эффективности выбранных режимов термической обработки был проведен количественный анализ микроструктуры образцов, отобранных из зоны обода, прошедших термообработку по двум режимам – опытному и стандартному. Оценивали круглый фактор формы для кремния, как показатель изменения частиц кремния после режима термической обработки (рис. 5).

Рисунок 3. Микроструктура диска автомобильного колеса из сплава АК7 без термообработки в зоне обода. x500

Рисунок 4. Микроструктура диска автомобильного колеса из сплава АК7 после термообработки по сокращенному режиму в зоне обода. x500

Рисунок 5. Гистограмма распределения значений круглого фактора формы (форм фактор)

Проведение термической обработки способствует увеличению (см. рис. 5) круглого фактора формы (с 0,68 до 0, 82 и 0,83), то есть после термообработки частицы кремния становятся более округлыми.

Таким образом, по результатам проведенного исследования предложено термообработку дисков автомобильных колес из сплава АК7 проводить по новому сокращенному режиму, что является более экономным, но не снижает качества, предъявляемого к изделию.