Inżynieria Materiałowa Wykonała Data ćwiczenia
Rok 3
Agata Chęć
13.11.14r.
Grupa 1 zespół 1
Prowadzący
Temat ćwiczenia
Ocena
Dr inż. Magdalena
Umocnienie wydzieleniowe
Rozmus-Górnikowska
1. Wstęp teoretyczny
Umocnienie wydzieleniowe jest jedną z metod zwiększenia wytrzymałości metali.
Czynnikiem powodującym umocnienie są cząstki innej fazy uzyskiwane poprzez obróbkę cieplną składającą się z procesów rozpuszczania, przesycania i starzenia.
Umacniać wydzieleniowo można takie stopy, które w stanie stałym w wysokiej temperaturze mają strukturę jednofazową, natomiast w niskiej strukturę dwufazową i w których przy niezbyt dużej szybkości chłodzenia można uzyskać roztwór przesycony.
Proces rozpuszczania polega na nagrzaniu materiału do zakresu roztworu α i wytrzymywany. Uzyskuje się wtedy jednorodny roztwór stały. Następnie materiał
chłodzi się z dość dużą szybkością, by nie zdążyła się wydzielić faza θ. Jest to proces przesycania. Ostatnim krokiem jest starzenie, czyli wytrzymywanie stopu w temperaturze otoczenia (najkorzystniejsza opcja) lub w nieco podwyższonej temperaturze w celu utworzenia wydzieleń w przesyconym roztworze. W efekcie powstają twarde i drobne, równomiernie rozmieszczone cząstki wydzieleń innej fazy, które są koherentne z osnową. Cząstki te oddziałują z dyslokacjami i w ten sposób umacniają stop. Głównym rodzajem takich oddziaływań jest mechanizm Orowana.
Przemieszczająca się dyslokacja napotyka cząstkę innej fazy, która jest zbyt twarda, aby dyslokacja mogła ją przeciąć. W konsekwencji dyslokacja zagina się wokół tej cząstki i tworzy pętlę. Cząstka opasana dyslokacją stanowi jeszcze bardziej efektywną przeszkodę dla kolejnych dyslokacji.
2. Cel ćwiczenia
Zapoznanie się ze sposobem realizacji procesu umocnienia wydzieleniowego na przykładzie stopu Al 2519. Zbadanie wpływu czasu procesu starzenia na twardość.
3. Przebieg ćwiczenia
Sześć próbek ze stopu Al 2519 o składzie chemicznym: Cu 5,3%, Fe 0,3% Si 0,25%, Mn 0,1%, Zn 0,1%, Al-reszta wytrzymywano w temperaturze 531,6°C przez dwie godziny. Po tym czasie schłodzono je w wodzie o temperaturze pokojowej. Pięć z nich włożono do pieca nagrzanego do temperatury 180°C, każda wygrzewana była przez inny czas. Następnie próbki przeszlifowano i zbadano ich twardość metodą Vickersa.
4. Wyniki
dla każdej próbki przeprowadzono trzy pomiary. W tabeli znajdują się wartości średnie tych wyników
Nr próbki
Czas starzenia
Przekątna odcisku
Twardość HV5
1
0
0,3155 mm
93,2
2
10 min
0,3019 mm
101,85
3
20 min
0,2757 mm
122
4
45 min
0,2763 mm
121,33
5
60 min
0,2738 mm
123,66
6
75 min
0,2682 mm
129
Im dłuższy czas starzenia, tym materiał staje się twardszy. Jest to związane z postępującą dyspersją wydzieleń. Na wykresie widać początkowy nagły przyrost twardości. Jest on spowodowany wytworzeniem się stref Guiniera-Prestona koherentnych z osnową, które znacząco wpływają na podwyższenie twardości.