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: