Actual Problems in Machine Building 2021 Vol.8 N1-2

Актуальные проблемы в машиностроении. Том 8. № 1-2. 2021 Материаловедение в машиностроении ____________________________________________________________________ 79 принципов ведущей роли водорода и других элементов внедрения в процессах, протекающих при кристаллизации металлов и сплавов, а также при термической, химико-термической и других видах обработки. Известно, что для поршней двигателей обязательной операцией является окончательная термическая обработка, заключающаяся либо в упрочняющей обработке по режиму Т6 (закалка и последующее старение) либо в стабилизирующей – старение по режиму Т1 [23]. Поэтому с целью улучшения механических, физических свойств, а также возможности сокращения времени и температуры старения разрабатывались способы термической обработки, позволяющие интенсифицировать процессы, идущие при старении высокопрочных алюминиевых сплавов за счет изменения содержания водорода, азота, кислорода и других элементов внедрения. Материал и методика экспериментальных исследований В качестве объекта исследования были выбраны алюминиевые промышленные поршневые литейные сплавы систем Al-Si, Al-Si-Сu (АК12, АК12ММгН, АК5М2, АК5М7), а также высокопрочные деформируемые сплавы (АК4, АК6, АВ, В95). Химический состав некоторых поршней двигателей, взятых для исследований, приведен в таблице 1. Таблица 1 Химический состав поршней, изготовленных их сплавов системы Al-Si и Al-Si-Сu Сплав Химические элементы, % (вес.) Si Сu Mg Mn Ni Fe Ti AK12 11,0 0,05 0,03 0,07 0,08 0,55 0,05 АК12ММгН 11,99 1,53 0,78 0,03 0,96 0,48 0,06 АК5М2 5,2 1,87 0,23 0,31 0,16 0,61 0,09 АК5М7 5,49 7,14 0,30 0,25 0,12 0,59 0,07 Образцы для металлографического и дилатометрического анализов и определения механических свойств (ГОСТ 1497-84) вырезали из поршней после проведения соответствующих режимов термической обработки. Нагрев под закалку и выдержку заготовок проводили в электрических печах СНОЛ-1,6.2,5.1/9-И3, а для старения использовали сушильные шкафы СНОЛ-3,5.3,5.3,5/3,5-И1. Для старения в среде с повышенным содержанием азота и водорода применяли пары водного раствора карбамида CO(NH 2 ) 2 . Концентрация реагента в растворе составляла 20 %. Водный раствор подавался в рабочее пространство сушильного шкафа при помощи капельницы с роликовым зажимом через керамическую трубку в верхней части шкафа. Процесс электролитического наводороживания осуществляли на закаленных образцах (температура закалки зависела от марки сплава) в 20 % растворе серной кислоты в течение 0,5-1,5 ч. Плотность тока составляла 0,15-0,30 А/см 2 . Причем старение начинали непосредственно после наводороживания для более полного сохранения водорода в сплаве. После проведения старения определяли физические и механические свойства. Измерение твердости заготовок проводили на приборе ТКС-1М, а для определения температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР) использовали оптический дифференциальный дилатометр Шевенара. Результаты и обсуждение Был разработан способ термической обработки, позволяющий снизить значения температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР) на 14-20 % без снижения уровня механических характеристик промышленных поршневых силуминов по сравнению