SPRAWOZDANIE

Temat: Utwardzanie dyspersyjne (wydzieleniowe) stopu aluminium.

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie zależności zmian twardości badanego materiału.

Badany materiał:

Stop aluminium PA6 (EN AW 2017A), pomiary twardości dokonywane metodą Rocwella w skali A, obciążenie 60 kG, wgłębnik 120 stopni diamentowy stożek.

Skład chemiczny: (w %)

Si	Fe	Cu	Mg	Cr	Zn	Al
0,2 - 0,8	Max 0,7	3,5 - 4,5	0,4 - 1,0	Max 0,1	Max 0,25	reszta

Własności mechaniczne:

Wariant	I	II
R0,2	70	275
Rm	180	427
A%	22	22
HB	45	105

Zastosowanie:

Stopy odlewnicze: siluminy eutektyczne i nadeutektyczne jako stopy żarowytrzymałe na wysoko obciążone tłoki silników spalinowych, podeuktyczne na silnie obciążone elementy dla przemysłu okrętowego i elektrycznego. Stopy do obróbki plastycznej: na średnio obciążone elementy konstrukcji lotniczych i pojazdów mechanicznych.

Właściwości:

Stopy aluminium cechują się korzystnym parametrem konstrukcyjnym, tzn. stosunkiem wytrzymałości do ciężaru właściwego, który jest większy niż dla stali, a oprócz tego ich udarność nie maleje w miarę obniżania temperatury, dzięki czemu w niskich temperaturach mają większą udarność niż stal. Mają jednak niską wytrzymałość zmęczeniową.

2. Program ćwiczenia:

a) przesycanie w temp. 500˚C , czas 20 minut (czas jest zależny od masy)

b) starzenie ( w warunkach naturalnych, lecz w określonym czasie ( tu 20 minut)) w temp. 160˚C - 200˚C

3. Zjawisko utwardzania dyspersyjnego.

Obróbka cieplna jest dziedziną technologii obejmującą zespół zabiegów wywołujących polepszenie właściwości mechanicznych i fizyko-chemicznych metali i stopów, powodowane zmianami struktury w stanie stałym w wyniku zmian temperatury, czasu oraz działania środowiska. Obróbka cieplna stopów aluminium, mająca na celu przede wszystkim podwyższenie ich wytrzymałości, polega na utwardzaniu dyspersyjnym, tj. na kolejnym przeprowadzeniu operacji przesycania roztworu stałego i starzenia. Podstawowym warunkiem, na którym opiera się proces utwardzania wydzieleniowego stopów, jest zmniejszanie się granicznej rozpuszczalności składników stopowych w stanie stałym wraz z obniżaniem się temperatury.

Samorzutne utwardzanie - proces starzenia zachodzący w temperaturze.

Przesycanie - polega na nagrzaniu stopu do temperatury powyżej granicznej rozpuszczalności drugiego składnika, wygrzaniu w tej temperaturze i szybkim chłodzeniu w celu zatrzymania rozpuszczonego składnika w roztworze. W wyniku przesycania poprawiają się właściwość plastyczne natomiast zmniejsza się wytrzymałość i twardość.

4. Starzenie stopów aluminium:

Polega na nagrzaniu stopu uprzednio przesyconego do temperatury poniżej granicznej rozpuszczalności drugiego składnika, wygrzaniu w tej temperaturze i powolnym chłodzeniu. Podczas procesu z roztworu przesyconego wydziela się składnik znajdujący się w nadmiarze w postaci drobnodyspersyjnych faz. Jeżeli proces starzenia zachodzi w temperaturze pokojowej to nosi nazwę starzenia samorzutnego lub naturalnego. Starzenie powoduje poprawę właściwości wytrzymałościowych i twardości oraz pogorszenie plastyczności.

5. Wykres obróbki cieplnej w układzie temperatura-czas:

Nagrzewanie jest ciągłym lub stopniowym podwyższaniem temperatury elementu obrabianego cieplnie.

Wygrzewanie polega na wytrzymaniu elementu obrabianego cieplnie w docelowej lub pośredniej temperaturze.

Chłodzenie to ciągłe lub stopniowe obniżanie temperatury elementu. Chłodzenie z małą szybkością jest nazywane studzeniem, natomiast z szybkością dużą - oziębianiem. Wytrzymanie w pośredniej lub docelowej temperaturze podczas chłodzenia jest nazywane wychładzaniem.

6. Wyniki pomiarów twardości:

Stan	Twardość HRA
	1
Surowy	74
Po przesycaniu	58
	51
Po starzeniu	67
	67

7. Wykres dwuskładnikowy aluminium z miedzią: