Современные методы исследования горячеломкости металлических материалов

Авторы

  • А.Д. Майлыбаева Satbayev University, Казахстан
  • Г.М. Койшина Satbayev University, Казахстан
  • Д.У. Смагулов Satbayev University, Казахстан
  • В.Д. Белов Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Россия

DOI:

https://doi.org/10.51301/ejsu.2026.i5.01

Ключевые слова:

алюминиевый сплав, эвтектика, показатели горячеломкости, легирование, литье, горящие трещины, эффективный интервал кристаллизации

Аннотация

Развитие современных научно-технических направлений показало, что при обеспечении высокого качества изделий решающую роль играют не только эксплуатационные характеристики материалов, но и их технологические свойства. В производстве алюминиевых сплавов в большинстве случаев исходным материалом для деформируемых сплавов служат слитки, тогда как для литейных сплавов применяются фасонные отливки. Одним из наиболее распространённых дефектов, возникающих при получении слитков и отливок, является горячеломкость - склонность материала к образованию кристаллизационных трещин в процессе затвердевания. Проблема возникновения горячих трещин особенно актуальна при разработке и изготовлении новых высокопрочных и жаропрочных алюминиевых сплавов, поскольку диапазоны их химического состава часто совпадают с областями повышенной горячеломкости. Значительная склонность сплавов к образованию горячих трещин при литье и сварке плавлением существенно усложняет, а в ряде случаев делает практически невозможным их внедрение в серийное производство, несмотря на наличие ценных эксплуатационных свойств. Как правило, снижение горячеломкости при создании новых сплавов достигается путем длительных и трудоёмких экспериментальных исследований. В статье рассматривается метод оценки горячеломкости алюминиевых сплавов с применением карандашной пробы. Описана физическая сущность явления горячеломкости, изложен принцип метода, приведена методика проведения испытаний и анализ полученных результатов. Также представлена схема оформления пробы горячеломкости по методу карандашной пробы и приведён перечень использованной литературы.

Библиографические ссылки

Novikov, I.I., Zolotorevskii, V.S., Portnoi, V.K., Belov, N.A., Livanov, D.V., Medvedeva, S.V., Aksenov, A.A., & Evseev, Yu.V. (2009). Metallovedenie (Physical metallurgy). Vol. 2: Heat treatment and alloys. Moscow, Russia: MISIS.

Zolotorevskii, V.S., & Belov, N.A. (2005). Physical metallurgy of casting aluminium alloys. Moscow, Russia: MISIS.

Li, H.T., Wang, Y., & Fan, Z. (2012). Mechanisms of enhanced heterogeneous nucleation during solidification in binary Al–Mg alloys. Acta Materialia, 60(4), 1528-1537. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2011.11.044

Gholinia, A., Humphreys, F.J., & Prangnell, P.B. (2002). Pro-duction of ultra-fine grain microstructures in Al–Mg alloys by conventional rolling. Acta Materialia, 50(18), 4461-4476. https://doi.org/10.1016/S1359-6454(02)00253-7

Huskins, E.L., Cao, B., & Ramesh, K.T. (2010). Strengthening mechanisms in an Al–Mg alloy. Materials Science

and Engineering: A, 527(6), 1292-1298. https://doi.org/10.1016/j.msea.2009.11.056

Mukai, T., Higashi, K., & Tanimura, S. (1994). Influence of the magnesium concentration on the relationship between fracture mechanism and strain rate in high purity Al–Mg alloys. Materi-als Science and Engineering: A, 176(1-2), 181-189. https://doi.org/10.1016/0921-5093(94)90974-1

Jones, R.H., Baer, D.R., Danielson, M.J., & Vetrano, J.S. (2001). Role of Mg in the stress corrosion cracking of an Al–Mg alloy. Metallurgical and Materials Transactions A, 32(7), 1699-1711. https://doi.org/10.1007/s11661-001-0148-0

Jeniski, R.A. (1997). Effects of Cr addition on the microstruc-ture and mechanical behavior of 6061-T6 continuously cast and rolled redraw rod. Materials Science and Engineering: A, 237(1), 52-64. https://doi.org/10.1016/S0921-5093(97)00116-0

Sun, Y.C., Zhang, B., Xu, Z., Wang, H.B., Li, S.L., & Tian, S.Y. (2022). Microstructure evolution and recrystallization be-havior of hot rolled AA6061 twin-roll casting plate with differ-ent manganese contents. Journal of Alloys and Compounds, 918, 165618. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.165618

Zhu, Z., & Starink, M.J. (2008). Age hardening and softening in cold-rolled Al–Mg–Mn alloys with up to 0.4 wt.% Cu. Materi-als Science and Engineering: A, 489(1-2), 138-149. https://doi.org/10.1016/j.msea.2007.12.019

Wang, Y., Pan, Q.L., Song, Y.F., Li, C., Li, Z.F., Chen, Q., & Yin, Z.M. (2013). Recrystallization of Al–5.8Mg–Mn–Sc–Zr al-loy. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 23(11), 3235-3241. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(13)62858-7

Dietrich, B.G., Becker, H., Smolka, M., Keßler, A., Leineweber, A., & Wolf, G. (2017). Intermetallic sludge formation in Fe-containing secondary Al–Si alloys influenced by Cr and Mn as preparative tool for metal melt filtration. Advanced Engineering Materials, (9), 1700161. https://doi.org/10.1002/adem.201700161

Shurkin, P.K., Belov, N.A., Musin, A.F., & Aksenov, A.A. (2020). A new high-strength casting aluminium alloy based on the Al–Zn–Mg–Ca–Fe system not requiring heat treatment. Pro-ceedings of Higher Educational Institutions. Non-Ferrous Met-allurgy, (1), 48-58. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2020-1-48-58

Zolotorevskii, V.S., Pozdnyakov, A.V., & Churyumov, A.Yu. (2014). Search for promising compositions for developing new multiphase casting alloys based on an Al–Zn–Mg matrix using thermodynamic calculations and mathematical simulation. Phys-ics of Metals and Metallography, 115(3), 286-294. https://doi.org/10.1134/S0031918X13120107

Andersson, J.-O., Helander, T., Höglund, L., Shi, P.F., & Sundman, B. (2002). Thermo-Calc & DICTRA, computational tools for materials science. Calphad, 26(2), 273-312. https://doi.org/10.1016/S0364-5916(02)00037-8

Thermo-Calc Software. (2006). Software system: Thermody-namic framework and data. Stockholm, Sweden: Thermo-Calc Software.

Mailybaeva, A.D., Zolotorevskii, V.S., Smagulov, D.U., & Islamkulov, K.M. (2017). A study of phase composition and structure of alloys of the Al–Mg–Si–Fe system. Metal Science and Heat Treatment, 58(11-12), 724-728. https://doi.org/10.1007/s11041-017-0085-1

Загрузки

Опубликован

2026-10-31

Как цитировать

Майлыбаева, А. ., Койшина, Г. ., Смагулов, Д. ., & Белов, В. . (2026). Современные методы исследования горячеломкости металлических материалов. Engineering Journal of Satbayev University, 148(5), 1–7. https://doi.org/10.51301/ejsu.2026.i5.01

Выпуск

Раздел

Металлургия