AKADEMIA TECHNICZNO-ROLNICZA W BYDGOSZCZY WYDZIAŁ MECHANICZNY Katedra Materiałoznawstwa i Technologii Metali
LABORATORIUM: metaloznawstwa
Ćwiczenie nr 7 Temat: Utwardzanie dyspersyjne stopu aluminium.
Imię i nazwisko: Studium inż. Semestr II Grupa I Data: 26.03.96

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie zależności zmian twardości przesyconego duraluminium w funkcji temperatury starzenia.

1. Badany materiał:

Duraluminium cecha: PA6, znak: AlCu4MgMn, o składzie chemicznym:

%Cu	%Mg	%Mn	%Al
3.8÷4.8	0.4÷0.8	0.4÷0.8	reszta

2. Program ćwiczenia:

a) przesycanie 510°C/15’woda

b) starzenie w temperaturach: 150, 250, 350°C w czasie 20 minut

3. Tabelaryczne zestawienie wyników

Tabela wyników pomiaru twardości stopu PA6 w HRB:

Nr pomiaru	Dostawa	Po przesycaniu	Po starzeniu w temperaturze w °C
			150
1	75	38	59
2	76	41	59
3	77	39	61
średnia	76	39	60

4. Metodyka:

- twardościomierz Rocwella skala B

- piece laboratoryjne elektryczne do obróbki cieplnej

5. Wykres zmian twardości stopu PA6

Twardość HRB

80		I	II	III
70
60
50
40

dostawa po przesycaniu 150 250 350

temp. starzenia

6. Analiza zmian twardości stopu PA6.

W niektórych stopach zakres istnienia roztworów stałych maleje wraz z obniżaniem się temperatury. Podczas powolnego chłodzenia takich stopów z roztworu stałego wydziela się jedna lub kilka faz przesycających (innych roztworów stałych lub faz międzymetalicznych), które umiejscawiają się w obszarach kryształów roztworu stałego lub na granicach jego ziaren. Powstaje wówczas stop o budowie wielofazowej. Zwiększenie szybkości chłodzenia prowadzi do powstania stopu jednofazowego o budowie roztworu stałego przesyconego. To zjawisko stanowi istotę przesycania, stosowanego w technice w celu poprawy własności plastycznych stopów przeznaczonych do obróbki plastycznej lub w celu poprawy odporności stopów na korozję.

Stop poddany przesycaniu może w wyniku samoistnej zmiany położenia obcych atomów w komórkach strukturalnych po pewnym czasie utracić plastyczność, przy równoczesnym wzroście własności wytrzymałościowych. To zjawisko nazywa się starzeniem. Jeżeli starzenie przebiega w temperaturze otoczenia, to nazywamy je naturalnym. Starzenie w podwyższonej temperaturze n nazywamy starzeniem sztucznym. Przebiega ono znacznie szybciej niż starzenie naturalne. Starzenie sztuczne w zbyt wysokiej temperaturze powoduje wydzielenie z roztworu faz przesycających, a uzyskane umocnienie stopu jest mniejsze niż w przypadku starzenia naturalnego. Oba procesy: przesycania i starzenia, nazywamy utwardzaniem dyspersyjnym. Na rysunku poniżej przedstawiony jest układ równowagi stopów Al-Cu. Jak wynika z wykresu, stopy aluminium poddawane przesycaniu i starzeniu powinny zawierać od 0.4 do 5.7% Cu. Stopy z tego zakresu, studzone wolno, mają budowę dwufazową. Jeżeli jednak stop np. o składzie I ogrzać do temperatury t₁, a następnie szybko ochłodzić w wodzie, to otrzyma się w temperaturze otoczenia stop jednofazowy przesycony.

°C

						660°C
t1						548°C
ϖ
	I
	ϖ+δ
		5.7

0 0.4 2 4 6 8 10% Cu

Układ Al-Cu.

Podczas starzenia naturalnego zmiana własności jest niedostrzegalna w pierwszych godzinach po przesyceniu. Okres ten nazywa się okresem inkubacji. Ma on duże znaczenie w technice, gdyż w ciągu tego okresu można przesycone elementy kuć, giąć, tłoczyć lub walcować, co nie jest zazwyczaj możliwe gdy - po utracie plastyczności - wzrośnie wytrzymałość utwardzonego dyspersyjnie stopu.

Należy pamiętać o tym, że materiał z dostawy jest już starzony w sposób naturalny.