Nazwa przedmiotu:
Wydział IMiIP
Dr inż. Janusz Krawczyk
Materiały mataliczne
IM rok 2
Grupa: Z2G1
Wykonała:
Data wykonania:
Ocena:
Aneta Jordan
16.06.2012r.
SPRAWOZDANIE
Temat: Stopy aluminium.
1. Wstęp teoretyczny
Aluminium krystalizuje w sieci A1 i dzięki temu cechuje się dużą plastycznością. Temperatura topnienia dla aluminium to 660,4˚C, ma małą gęstość 2,7Mg/m3. Ponad to cechuje się dobrym przewodnictwem cieplnym i elektrycznym. Wytrzymałość czystego aluminium jest niska : Rm=70 a 120MPa , Re=20 a 40MPa, wydłużenie A5=30 a 40%, twardość wynosi 15 a 30 HB, która może być zwiększona przez zgniot. Ze względu na niskie własności wytrzymałościowe jest stosowany głównie w postaci stopów.
Na powietrzu pokrywa się cienką warstwą tlenku Al2O3, która chroni przed dalszym utlenianiem. Ważna zaletą aluminium jest odporność na działanie wody, wielu kwasów organicznych i związków azotu. Natomiast nie jest odporne na działanie wodorotlenków, kwasów beztlenowych, wody morskiej i jonów rtęci.
Aluminium i jego stopy znalazło szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach, ze względu na niski ciężar właściwy w stosunku do wytrzymałości. Stopy aluminium dzieli się na odlewnicze i do obróbki plastycznej.
Szerokie zastosowanie mają SILUMINY, które należą do stopów odlewniczych. Wśród siluminów (z krzemem) wyróżniamy: podeutektyczne (Si<12,6%), nadeutektyczne (Si>12,6%) oraz eutektyczne. Stosuje się również modyfikacje stopów odlewniczych w celu poprawy ich własności. Jako modyfikatory siluminów stosuje się m.in.: Na (do 0,1%), P, Sr (do 0,1%)Kolejnymi stopami odlewniczymi są stopy z : miedzią oraz stopy z magnezem. Stopy do obróbki plastycznej są najczęściej stopami wieloskładnikowymi z Mg, Mn lub Cu.
Inne domieszki mogą stanowić np.: Fe, Cr, Ti, Ni, Zn. Do takich stopów zaliczamy: aluman, hydronalium, aldrey
i duraluminium.
2. Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia było zapoznanie się z wybranymi stopami aluminium, a następnie dokonanie pomiaru twardości tych stopów. Badane stopy różniły się zastosowaną obróbką cieplną i dodatkami stopowymi. Następnie należało porównać zmierzoną twardość materiałów.
Strona 1 z 3
3. Wyniki badań:
Materiał
Twardość [HB]
Twardość [HV30]
Czyste aluminium Al
21
---
Hydronalium PA2
45
---
73ppm Sr
112
---
(Głowica silnika samoch.)
Matryca do produkcji butelek
179
188
(SAP)
Wyciskany profil
80
84
Aluminium z Litem
163
171
Stop 1.
147
155
Stop 2.
116
122
Stop 3.
122
128
4. Analiza:
• Czyste aluminium – zmierzona twardość wynosiła 21HB, a więc zawierająca się w przedziale 15-30HB (jaki przewidziany jest dla czystego aluminium). W związku z występowaniem pewnej ilości zanieczyszczeń twardość mogła zostać podniesiona.
• Hudronalium PA2 – jest to stop przeznaczony do przeróbki plastycznej, o zawartości: 1,7-2,6% Mg, do 0,6% Mn i 0,2Ti. Jest odporny na działanie wody morskiej . cechuje się dużą plastycznością , spawalnością i jest odporny na zmęczenie. Dodatkowy wzrost wytrzymałości można uzyskać poprzez zgniot. Zmierzona twardość wynosiła 45HB. W celu podniesienia własności wytrzymałościowych stosuje się umocnienie zgniotowe, poddaje się również wyżarzaniu ujednorodniającemu, rekrystalizującemu oraz odprężającemu, a także utwardzaniu wydzieleniowemu.
• Głowica silnika samochodowego 73ppm Sr – jest to stop odlewniczy SILUMIN o twardości 112HB.
Wzrost twardości jest głównie spowodowany dodatkiem Si (kryształy Si) , jako modyfikator Stront w ilości 0,0076% , który rozdrabnia ziarno i przesuwa punkt eutektyczny w kierunku wyższych zawartości Si. W wyniku czego doszło polepszenia własności odlewu również po kilku krotnym jego przetopieniu.
• Matryca do produkcji butelek (SAP) – stop składa się z 1,26% Cu, 0,5% Si, 0,42% Fe, pozostałą część stanowi aluminium. Matryca ta posiadała skorodowaną warstwę, która powodowała rozwarstwienie w głąb materiału. Stop ten narażony był na działanie wysokich temperatur, dlatego należało go wykonać metodą spiekania proszku aluminium, aby stop mógł z powodzeniem być stosowany
w podwyższonych temperaturach. Uzyskana twardość była najwyższą spośród zmierzonych stopów, wynosiła 179HB, a więc zastosowany materiał miał odpowiednią twardość, która może być związana z odkształceniem plastycznym lecz nie został on odpowiednio przygotowany by dobrze pełnić funkcję takiej matrycy, która musiała być odporna na korozję.
• Wyciskany profil – kształt wskazuje na to iż wyrób został uzyskany metodą wyciskania. Zmierzona twardość wynosiła 80HB. Wykorzystanym materiałem mógł być EN AW -6060, który odznacza się podatnością na tłoczenie, a więc łatwością uzyskania skomplikowanych kształtów, ponad to jest łatwo spawalny. Odznacza się średnio wytrzymałością zmęczeniową oraz na rozciąganie.
Strona 2 z 3
• Aluminium z litem – stop z AlLi (1,8%>Li>2,5%), wykazał twardość 163HB. Jest to lekki stop, charakteryzujący się małą gęstością (2,5g/cm3) i dużą wytrzymałością, która wynosi 500MPa.
Twardość uzyskana jest poprzez utwardzenie wydzieleniowe. Ze względu na takie cechy, stop ten znalazł zastosowanie w przemyśle lotniczym.
• Stop 1. – zmierzona twardość to 147HB. Być może mógłby być to stop aluminium PA9 PN/EN 7075.
Stop ten charakteryzuje się wysokimi własnościami wytrzymałościowymi, dobrą odpornością na korozję, bardzo dobrą skrawalnością ponad to dobrą przewodnością cieplną. Podatny na obróbkę elektro erozyjną. Stosowany w głowicach prowadzących i stemplach w tłocznikach i wykrojnikach.
Skład chemiczny: Si (0,4%), Fe (0,5%), Cu (1,2%), Mn (0,3%), Mg (2,1%), Al – pozostałość.
• Stop 2. – zmierzona twardość 116HB. Twardość ta zawiera się w zakresie twardości stopu aluminium EN AW-2007 (100-140HB). Stop ten charakteryzuje się dobrymi własnościami wytrzymałościowymi i wysoką podatnością do obróbki skrawaniem. Posiada wysoką wytrzymałość zmęczeniową, podczas obróbki skrawaniem można stosować wysokie prędkości obróbki. Niestety nie jest możliwe ich spawanie oraz mają niską odporność na korozję.
Stop oznaczany jest wg ISO AlCu4PbMg
Skład chemiczny: Cu (3,3-4,6%), Pb (0,8-1,5%), Mg (0,40-1,8%), Mn (0,50-1,0%), Si (max.0,8%), Fe
(max.0,8%), Zn (max.0,80%) , Li (max.0,80%), Sn (max.0,80%), Bi (max.0,80%), Ni (max.0,80%),
Cr(max.0,80%) , Inne (max.0,10%) , inne razem max.0,3%, Al – pozostałość.
• Stop 3. – zmierzona twardość 122HB. Twardość ta zawiera się zakresie twardości stopu EN AW 7019
(120-130HB). Charakteryzuje się bardzo dobrą skrawalnością, dobrą spawalnością bardzo dobrze nadaje się do wytrawiania.
Symbol stopu: AlZn4Mg2Mn.
Podsumowanie:
Pomiar twardości próbek wykazał najmniejszą wartość dla czystego aluminium (21HB), natomiast największa występuje w przypadku matrycy do wykonywania butelek (179HB).
Przekonaliśmy się o szerokim zastosowaniu stopów tego pierwiastka.
Strona 3 z 3