Sprawozdanie z laboratorium nr. 3.

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z budową krystaliczną metali, oraz ze zmianami strukturalnymi jakie zachodzą podczas odkształcenia plastycznego i rekrystalizacji.

Ćw. 1.) W ćwiczeniu pierwszym wykorzystujemy 5 próbek aluminiowych w postaci cienkich pasków o tych samych wymiarach 100 x 10 mm. Każdą z próbek numerujemy, a następnie rozciągamy o określoną wartość; dla próbki 1 - 2%, 2 - 4%, 3 - 7%, 4 - 10%, 5 - 15%.

Mając dane procentowe odkształcenie próbek obliczmy na jaką długość należy je rozciągnąć.

Przy obliczeniach korzystamy ze wzoru: ε = ( l - l₀ ) / l₀ , przy czym przekształcamy go do postaci: l = (ε*l₀ + l₀)*100% .

Nr próbki	Odkształcenie [ % ]	Długość próbki po rozciąganiu [ mm ]
1	2	51
2	5	52,5
3	8	54
4	10	55
5	15	57,5

Następnie próbki wstawiamy do pieca o temp. ok. 500°C.

Po 30 minutach wyjmujemy próbki, które studzimy w powietrzu, a następnie trawimy następującym odczynnikiem: 9 cz. HCl, 3 cz. HNO₃, 2 cz. HF, 5 cz. H₂O. Trawienie odczynnikiem ma na celu ujawnienie makrostruktury, co z kolei umożliwia określenie wielkości ziarn i ich liczby. Przy obliczaniu wielkości ziarn korzystamy ze wzoru:

Z = m + 1/2*n +1 ,

gdzie: m - liczba ziarn całkowitych,

n - liczba ziarn niepełnych.

Natomiast liczbę ziarn określamy przy użyciu wzoru: K = Z / A , gdzie A -pole pow.( =1 cm² )

Nr próbki	Z	K
1	4	4
2	6	6
3	16	16
4	33	33
5	101	101

Zgniot krytyczny zachodzi dla wartości odkształcenia równej 2 - 4 % .

Ćw. 2. ) Ćwiczenie to wykonujemy na pięciu ponumerowanych próbkach stali niskowęglowych o średnicy 10 mm i długości najdłuższej z nich równej 15 mm. Pozostałe próbki są odkształcone wzgl. wzorcowej o następujące wartości: 5% ,10%, 30%, 30%, 30% .

Wykonujemy pomiar twardości próbek 1 .. 6 przy pomocy aparatu Rockwell'a.

Nr próbki	Odkształcenie [ % ]	Twardość [ HRB ]
1	-	32,3
2	4	54
3	12	66,8
4	30,6	73,2
5	31	70,2	72,8
6	30,6	75

Po wykonaniu pomiarów próbki 4,5,6 wkładamy do pieca na okres 1 godz. Próbkę nr 1 wyrzażamy rekrystalizująco w temp. 300°C, nr 2 w temp. 500 °C, nr. 3 w temp. 650 °C , po czym dokonujemy powtórnego pomiaru twardości tych próbek.

Nr próbki	Temp. [ °C ]	Twardość [ HBR ]
4	300	74
5	500	68
6	650	61

Wnioski.

Na podstawie wyników uzyskanych w pierwszym ćwiceniu można stwierdzić, że im większe jest odkształcenie próbki, tym większa jest liczba ziarn prypadających na jednostkę powierzchni. Przy małym stopniu zgniotu szybkość zarodkowania jest równa w przybliżeniu zero, a więc liczba ziarn jest znikoma. Po przekroczeniu pewnej minimalnej wartości odkształcenia zwanej zgniotem krytycznym zaczyna powstawać niewielka liczba zarodków, co prowadzi do utworzenia gruboziarnistej struktury.Natomiast po znacznym przekroczeniu wart. zgniotu krytycznego i rosnącej wartości odkształcenia można zaobserwować coraz większe rozdrobnienie ziarn w procesie rekrystalizacji. Na podstawie pomiarów twardości dokonanych na próbkach w drugim ćwiczeniu można stwierdzić, że im bardziej badana próbka została odkształcona, tym większa jest jej twardość.Jest to spowodowane tym, że odkształcenie plastyczne powoduje w metalu wzrost gęstości defektów sieci krystalicznej, a poprzez to wzrost własności wytrzymałościowych w tym między innymi twardości . Z pomiarów twardości w drugim etapie ćwiczenia wynika, że twardość badanych próbek, które zostały wcześniej odkształcone, jest zależna od temp. wyrzarzania. Ze wzrostem temp. wyrzarzania następuje spadek ich twardości.Wynika to z tego, że wygrzewanie po zgniocie tworzyw metalicznych wywołuje proces zdrowienia, a po przekroczeniu temp. rekrystalizacji zjawisko rekrystalizacji. W wyniku pierwszego z procesów następuje spadek ilości defektów punktowych, a drugi powoduje obniżenie twardości próbek. Jej obniżenie jest tym wyższe im bardziej przekroczymy temp. rekrystalizacji.

---