WYDZIAŁ INŻYNIERII PRODUKCJI P.W.
INSTYTUT TECHNIK WYTWARZANIA
LABORATORIUM MATERIAŁÓW METALOWYCH I CERAMICZNYCH
Nazwisko i imię: Dorota Grudzień Joanna Gołębiowska
Temat ćwiczenia: Badanie efektu umocnienia wydzieleniowego na przykładzie obróbki cieplnej stopów Al- Si Mg
Prowadzący: Anna Krzyńska

1. Cel ćwiczenia:

Zapoznanie z wpływem obróbki cieplnej, w szczególności na własności wytrzymałościowe stopów metali. Zakres ćwiczenia obejmuje samodzielne przeprowadzenie obróbki cieplnej stopu Al, a następnie określenie zmian właściwości wytrzymałościowych stopu przez pomiar twardości w funkcji czasu starzenia.

1. Wprowadzenie:

Przesycanie- dzieli się na 2 etapy:

-wyżarzanie rozpuszczające, którego celem jest wprowadzenie do roztworu stałego maksymalnej ilości składnika stopowego;

-szybkie chłodzenie w celu zatrzymania składnika rozpuszczonego w roztworze w ilości większej niż to wynika z układu równowagi

Starzenie- polega na wytrzymaniu obrabianego wyrobu przez określony czas w danej temperaturze w celu umożliwienia rozpadu przesyconego roztworu stałego. Starzenie może być naturalne lub sztuczne, zależnie od tego, czy przebiega w temperaturze pokojowej czy podwyższonej.

1. Przebieg ćwiczenia:

• W piecu o temperaturze 500^oC znajdowało się przez 1h 6 próbek metalu AK9 (Al- Si- Mg).

• po upływie 1h wyciągamy wszystkie próbki, pierwsza z nich (próbka nr 1) jest chłodzona na powietrzu, pozostałe 5próbek poddajemy gwałtownemu chłodzeniu w wodzie o temperaturze 20^oC. Próbka nr 1 powraca do struktury dwufazowej, nie zachodzą w niej żadne zmiany, natomiast pozostałe próbki uzyskują strukturę jednofazową.

• po wyjęciu z wody przesyconych próbek jedną (próbka nr 2) pozostawiamy do pomiaru twardości a pozostałe poddajemy procesowi starzenia.

• piec do starzenia ma temperaturę 242^oC. Wkładamy 4 próbki do pieca i po 6 minutach wyjmujemy jedną (próbka nr 3), po kolejnych 6 minutach drugą (próbka nr 4), kolejne również wyjmujemy co 6 minut (próbka nr 5 i 6).

• Każdą z próbek poddajemy pomiarowi twardości metodą Brinella. W tym przypadku pomiar twardości polega na wciskaniu pod obciążeniem F=2450N twardej stalowej kulki o średnicy D=5mm w płaską, dostatecznie gładką powierzchnie badanego elementu. Średnica d odcisku kulki służy do obliczania twardości. Twardość Brinella jest to stosunek siły obciążającej F=2500N do powierzchni czaszy kulistej jaką jest odcisk kulki. HB= $\frac{0,102*2F}{D\ (D - \ \sqrt{D^{2} - d^{2}})}$

Próbka nr. 1 (0 min)

pomiar\ dane	średnica	twardość	średnia twardość
pomiar 1	2,2	62,4	61,23
pomiar 2	2,22	61,2
pomiar 3	2,24	60,1

Próbka nr 2 (0 min)

pomiar\ dane	średnica	twardość	średnia twardość
pomiar 1	2,18	63,6	64,9
pomiar 2	2,16	64,9
pomiar 3	2,14	66,2

Próbka nr 3 (6 min)

pomiar\ dane	średnica	twardość	średnia twardość
pomiar 1	1,79	96,1	95,0
pomiar 2	1,80	95,0
pomiar 3	1,81	93,9

Próbka nr 4 (12 min)

pomiar\ dane	średnica	twardość	średnia twardość
pomiar 1	1,84	90,7	89,06
pomiar 2	1,84	90,7
pomiar 3	1,89	85,8

Próbka nr 5 (18 min)

pomiar\ dane	średnica	twardość	średnia twardość
pomiar 1	1,89	85,8	85,2
pomiar 2	1,93	82,1
pomiar 3	1,87	87,7

Próbka nr 6 (24 min)

pomiar\ dane	średnica	twardość	średnia twardość
pomiar 1	2,0	76,3	80,2
pomiar 2	1,94	81,3
pomiar 3	1,92	83,0

1. Wyznacz czas optymalny

optymalny czas to 6 min

1. Wyznacz maksymalną twardość

Maksymalna twardość to 95HB

1. Jak będzie wyglądał wykres gdy temperaturę w piecu do starzenia podniesiemy o 20^oC?

Wykres obniży się i przesunie w lewą stronę (poza punktami oznaczającymi próbki które nie zostały poddane procesowi starzenia).

1. Czy maksymalne umocnienie uzyskamy po tym samym czasie?

Maksymalne umocnienie uzyskamy po krótszym czasie

1. Czy twardość byłaby na tym samym poziomie?

Maksymalna twardość byłaby na niższym poziomie.

1. Wnioski: