Utwardzanie 

wydzieleniowe na 

przykładzie stopów Al

Martyna Melska i Krzysztof Zagała

Nauka o materiałach

Polega na utwardzeniu stopu 

dyspersyjnymi cząstkami fazy 

wydzieleniowej z przesyconego 

roztworu.

Utwardzanie 

wydzieleniowe:

Rys. 1 Fragment układu z ograniczoną zmienną 
rozpuszczalnością składnika A i składnika B. 
L.A.Dobrzański „Podstawy Nauki o Materiałąch”.

Utwardzenie wydzieleniowe składa się 

z:



 Przesycania,



 Starzenia. 



Nagrzanie stopu do temperatury wyższej o 

ok. 30-50C od granicznej rozpuszczalności, 

w celu rozproszenia wydzielanego składnika 

w roztworze stałym, wygrzaniu w tej 

temperaturze i szybkim chłodzeniu.

Przesycanie:



W przypadku stali austenitycznych strukturę 

stanowi austenit przesycony węglem,



Następuje niewielkie zmniejszenie własności 

wytrzymałościowych stali, ale zwiększenie 

własności plastycznych.

Przesycanie:

Przesycanie:

Rys. 2 Schemat operacji przesycania. J.Marciniak 
„Metaloznawstwo”.



Polega na nagrzaniu stopu uprzednio 

przesyconego do temperatury niższej 

od granicznej rozpuszczalności, 

wygrzaniu w tej temperaturze i 

studzeniu.

Starzenie:



Przebieg starzenia-jako procesu 

dyfuzyjnego- zależy od czasu i 

temperatury,



Starzenie jest przyspieszane przez 

odkształcenie plastyczne na zimno. 



Starzenie samorzutne- w temperaturze w 

temperaturze pokojowej.

Starzenie:

Rys.3 Schemat pięciostadiowego procesu starzeni J. Marciniak „Metaloznawstwo”

Rys 4. wykres wpływu temperatury i czasu na zmiany twardości. L.A.Dobrzański 

„Podstawy Nauki o Materiałach”.



Metal o bardzo dużym znaczeniu 

technicznym,



Główną rudą jest boksyt,



Aluminium kwalifikuje się do grupy 

metali lekkich z powodu małej 

gęstości równej 2,7 g/cm

3

Aluminium:



Przewodność elektryczna maleje 

wraz ze zwiększeniem stężenia 

zanieczyszczeń i domieszek, do 

których należą Fe, Si, a także Cu, Zn i 

Ti.



Może być obrabiane plastycznie lub 

cieplnie,



Poddawane jest anodowaniu, w celu 

polepszenia odporności na korozję.

Alumnium:



Mała gęstość,



Duża odporność na korozję,



Podatność na umocnienia 

odkształceniowe,



Wysoka przewodność 

elektryczna,

Cechy Aluminium:

Aluminium:

Rys.5 Czyste Aluminium, powiększenie 50x, światło spolaryzowane. L.A.Dobrzański 
„Podstawy nauki o materiałach”.



Aluminium dzielimy na do obróbki 

plastycznej i odlewnicze.



W przemyśle spożywczym jako 

barwnik,



W pirotechnice amatorskiej używany 

do robinia domowych petard,



W przemyśle informatycznym jako 

materiał na radiatory,



W przemyśle elektrycznym do 

produkcji przewodów.

Zastosowanie Aluminium:

                  Radiatory Aluminiowe

Przewody aluminiowe półelastyczne 
nieizolowane



Dwuskładnikowe stopy Al-Cu:

•

Dobra lejność,

•

Stosunkowo dobra plastyczność,

•

Niska wytrzymałość.

Stopy Aluminium z 

Miedzią:

Stopy aluminium do zastosowań 

w lotnictwie 

Stopy aluminium dominują w strukturze samolotu Airbus, np. w 
Airbus A380 około 61% podzespołów wykonano ze stopów 
aluminiowych, 22% - z kompozytów, 10% z tytanu i stali oraz 
3% - z kompozytu Glare. Skrzydła samolotu A380 wybrano 
udoskonalone stopy Al-Cu (2xxx), charakteryzujące się m.in. 
wysoką wytrzymałością i niską wagą.



Główne zastosowanie przemysłowe- stopy 
wieloskładnikowe:

•

Odlewy części samochodowych

•

Odlewy części maszynowych średnio i 
wysoko obciążonych.

Stopy Al-Cu podlegają obróbce cieplnej, 

powodując znaczny wzrost wytrzymałości i 

zmniejszenie zakresu plastyczności.

Aluminiowy korpus silnika 
samochodowego.

Utwardzenie wydzieleniowe 

Aluminium z miedzią:

Rys.6 Schemat różnych stadiów starzenia stopu Al-Cu. 
L.A.Dobrzański „Postawy Nauki o Materiałach”.

Faza  (A)

Strefa GP

Faza przejściowa 

ʘ’’

Faza równowagowa ʘ 

(CuAl2)

Wpływ wydzielania 

poszczególnych faz na twardość:

Rys. 7.  Twardość przesyconego, a następnie starzonego stopu AlCu4 w 
zależności od czasu starzenia w temperaturze 150C

Wpływ temperatury i czasu starzenia na 

granicę plastyczności stopu AlCu4:

Rys. 8. Granica plastyczności przesyconego, a  następnie starzonego stopu 
AlCu4 w zależności od czasu starzenia w różnych temperaturach.



L.A.Dobrzański:„Podstawy Nauki o Materiałach i 
metaloznawstwo”, WNT Warszawa. 



L.A.Dobrzański: „Metalowe materiały 
inżynierskie”, WNT Warszawa 2004.



J.Marciniak: „Ćwiczenia laboratoryjne z 
metaloznawstwa”, Wydawnictwo Politechniki 
Śląskiej, 2001.



Wykład „Materiały Metalowe”: L.A.Dobrzański, 
Gliwice 2007.



Modelowanie w Inżynierii Materiałowe: 
Aluminium, AGH Kraków,2008

Bibliografia: