Imię i nazwisko: Michał Brychczyński	POLITECHNIK A POZNAŃSKA MECHATRONIKA	Ocena:
Data wykonania ćwiczenia: 30.03.2010r.	Temat: Obróbka cieplna stopów nieżelaznych	Grupa: MCHT 1/1

1. Wstęp teoretyczny:

W normie PN-79/H-82160 rozróżnia się 8 gatunków aluminium o różnej czystości. Najczystsze gatunki uzy­skane dzięki rafinacji - o czystości 99,99 i 99,95% (oznaczane AR1 i AR2) - sto­suje się do budowy specjalnej aparatury chemicznej, na wyroby elektrotechniczne i elektroniczne. Aluminium hutnicze o czystości 99,8 i 99,7 (cecha A00 i AO) wyko­rzystuje się do produkcji folii, na części aparatury chemicznej oraz do platerowania. Wyroby ogólnego przeznaczenia produkuje się z aluminium o najmniejszej czystości 99,9 i 99% (cecha Al i A2). Ze specjalnych gatunków A0E i A1E o czystości 99,7 i 99,5% wykonuje się przewody elektryczne.

Duraluminium lub dural są handlowymi nazwami stopów aluminium z miedzią. Nazwa pochodzi od francuskiego słowa dur, które znaczy twardy. Poza miedzią, której zawartość w zależności od gatunku wynosi 2 - 4,9%, w duraluminium występuje też magnez (0,3 - 1,8%) i mangan (0,4 - 1,1%). Zastosowanie: m.in. w lotnictwie do części konstrukcyjnych, niegdyś także do ram naziemnych pojazdów sportowych, itp.

Siluminy są to stopy alumi­nium z krzemem i ewentualnie z dodatkiem magnezu, manganu, miedzi i niklu. Siluminy mają bardzo dobre właściwości odlewnicze, tzn. dobrą lejność, mały skurcz, dokładnie wypełniają formę, tworzą skoncentrowaną jamę usadową i nie wykazują skłonności do pękania na gorąco. Siluminy ze względu na strukturę można podzielić na trzy grupy:

• podeutektyczne o zawartości 4 - 10% Si - są stosowane na odlewy głowic sil­
  ników spalinowych, części dla przemysłu maszynowego, motoryzacyjnego i lotni­
  czego;

• eutektyczne o zawartości 10 — 13% Si — są używane na odlewy tłoków silni­
  ków spalinowych, odlewy części o skomplikowanych kształtach, średnio obciążone
  części dla przemysłu elektrycznego i okrętowego, np. armaturę, części silników,
  pomp itp., pracujące w podwyższonej temperaturze (do 300°C) i odporne na korozję
  w wodzie morskiej;

• nadeutektyczne o zawartości 17 - 30% Si - są przeznaczone na odlewy silnie
  obciążonych silników spalinowych.

W normie produkowane w Polsce gatunki miedzi dzieli się zależnie od czystości oraz sposobu wytwarzania: od najczystszej 99,99% do 99,0%. Miedź o największej czystości ze względu na jej bardzo dobrą przewodność elektryczną stosuje się w elektronice, a o nieco gorszej czystości, około 99,9%, na przewody elek­trotechniczne. Z gatunków o mniejszej czystości wykonuje się w przemyśle che­micznym i energetyce cieplnej części skraplaczy, wymienników cieplnych, chłodnic, a także pokrycia dachów zabytkowych budowli, urządzenia pracujące w obniżonej temperaturze.

Najważniejsze stopy miedzi to mosiądze i brązy zawierające następujące pod­stawowe dodatki stopowe:

• mosiądze do 45% cynku,

• brązy cynowe do 11% cyny,

• brązy aluminiowe do 10% aluminium

• brązy niklowe (zwane miedzioniklami) do 40% niklu,

• brązy ołowiowe do 35% ołowiu,

• brązy manganowe do 14% manganu

• brązykrzemowe do % krzemu

• brązy berylowe do 2,5 berylu

Mosiądze do obróbki plastycznej na zimno są wyrabiane w postaci taśm, pła­skowników, blach, drutów, prętów lub rur. Z tych półwyrobów mosiężnych o za­wartości cynku do 15% (np. M95, M90, M85) wykonuje się rurki włoskowate, rurki chłodnic, wężownice, membrany manometrowe, łuski amunicji małokalibrowej; z mosiądzów średniocynkowych (15 - 30% Zn), takich jak MA77 czy M70, rury do skraplaczy, wyroby otrzymywane przez precyzyjne głębokie tłoczenie, np. łuski ar­matnie, wyroby artystyczne. Mosiądze o zawartościach cynku 30-38% stosuje się na części obrabiane plastycznie, które następnie są poddawane skrawaniu, np. części zegarów, nity, nakrętki do szprych rowerowych, a także rury do chłodnic samocho­dowych.

Mosiądzami przeznaczonymi do obróbki plastycznej na gorąco są np. M60, MO58, MA58. Są one dostarczane w postaci takich samych półwyrobów jak mo­siądze do przeróbki plastycznej na zimno. Wykonuje się z nich za pomocą obróbki plastycznej różne odkuwki precyzyjne, np. śruby z wygniatanym gwintem, a także części obrabiane skrawaniem po obróbce plastycznej. Z mosiądzu MA58 wykonuje się części odporne na ścieranie lub silnie obciążone statycznie.

Odlewy z mosiądzów stosuje się na wiele części maszyn, np. obudowy, czę­ści trące w budowie silników i maszyn narażone na ścieranie, łożyska ślizgowe. Dzięki temu, że odlewy są zwarte, nie zawierają porów, z mosiądzów można wyko­nywać na armaturę hydrauliczną i gazową, a dzięki odporności korozyjnej znajdują zastosowanie w przemyśle okrętowym.

Z brązów cynowych wytwarza się rurki i sprężyny manometryczne, membrany, sita, śruby, giętkie węże, połączenia wtykowe, elementy przyrządów kontrolnych i pomiarowych oraz części dla przemysłu chemicznego i precyzyjnego. Brązy odlewnicze stosuje się na części maszyn narażone na ścieranie, np. na pa­newki, napędy, łożyska, ślimacznice, pierścienie uszczelniające, a także na części narażone na korozję stosowane w przemyśle chemicznym, papierniczym i okręto­wym.

OBRÓBKA CIEPLNA:

Utwardzanie wydzieleniowe duraluminium polega na umocnieniu roz­tworu stałego przez dyspersyjne (bardzo drobne) wydzielenia faz międzymetalicz­nych. Utwardzanie wydzieleniowe składa się z dwóch zabiegów: przesycania i starzenia. Dur-aluminium nagrzewa się do temperatury 500 - 520°C, w której uzyskuje się jedno­rodną strukturę roztworu stałego α dzięki całkowitemu rozpuszczeniu miedzi w aluminium. Po wygrzaniu stop chłodzi się szybko w wodzie. Krótki czas chłodzenia nie pozwala na wydzielenie się fazy międzymetalicznej Θ i cała miedź pozostaje w roztworze stałym α. Roztwór taki nazywa się roztworem przesyconym, czyli za­wierającym więcej pierwiastka rozpuszczonego, niż jest to możliwe w warunkach równowagi. Przesycony roztwór nie jest stabilny w temperaturze powyżej 20°C i dąży do stanu równowagi przez wydzielenie nadmiaru miedzi - ulega starzeniu. Dla przyspieszenia starzenia stosuje się wygrzewanie w temperaturze około 160°C w czasie od kilku do kilkunastu godzin. Przyspieszone starzenie jest nazywa­ne starzeniem sztucznym. Podobnie obrabia się odlewnicze stopy aluminium.

Do obróbki cieplnej stopów magnezu zalicza się wyżarzanie ujednoradniające, zmiękczające oraz utwardzanie wydzieleniowe.

• Wyżarzanie ujednoradniające prowadzi się w temperaturze bliskiej solidusu (345 - 420°C) w ciągu 16 - 20 h w celu usunięcia segregacji dendrytycznej.

• Wyżarzanie zmiękczające polega na wygrzewaniu w podobnej temperaturze w czasie 2 - 6 h w celu zmniejszenia twardości dzięki koagulacji wydzielonych skład­ników. Po tej obróbce uzyskuje się także największą wytrzymałość na pełzanie.

• W celu utwardzenia wydzieleniowego przesycanie prowadzi się w temperaturze około 420°C dla stopów z aluminium i 530°C z neodymem. Czas wygrzewania w takiej temperaturze jest długi i sięga 24 h. Starzenie odbywa się w temperaturze 170 - 230°C w czasie od 4 do 16 h.

1. Przebieg ćwiczenia:

Podczas ćwiczenia wykorzystaliśmy trzy materiały:

Aluminium A1: >95,5% Al; max. 0,4% Fe; max. 0,3% Si; max. 0,05% Cu; max. 0,07% Zn; max. 0,05% T.

Duraluminium PA6N: 0,2 – 0,7% Si; 3,8 – 4,8% Cu; 0,4 – 1,1% Mg; 0,4 – 1% Mn; reszta Al.

Mosiądz M63: 62 – 65% Cu; reszta Zn.

Przygotowane próbki poddaliśmy wyżarzaniu odprężającemu (temp. 150°C) i wyżarzaniu rekrystalizującemu (520°C), następnie dla próbki aluminium dokonaliśmy pomiaru plastyczności, a dla pozostałych próbek pomiar twardości HB. Przy pomiarach twardości została wykorzystana kulka o średnicy 2,5 mm, stała obciążenia wynosiła K=10, a siła obciążająca 621,9 N. Tabela przedstawiająca wyniki pomiarów:

	Obróbka cieplna	IE/HB
A1	Stan wyjściowy	2,6mm/2,2mm
	150°C/10’ powietrze	2,3mm/2,2mm
	520°C/10’ powietrze	3,3mm/3,2mm
M63	Stan wyjściowy	62,7 HB/68,5 HB
	150°C/15’ powietrze	66,2 HB
	520°C/15’ woda	67,5 HB
PA6N	Stan wyjściowy	114 HB
	150°C/20’ woda	65,6 HB
	520°C/10’ powietrze	102 HB

1. Wnioski: