POLITECHNIKA POZNAŃSKA |
Obróbka cieplna i spawalnictwo - laboratorium. |
|||
TEMAT ZEJĘĆ: |
||||
Imię i Nazwisko |
Kierunek/wydział |
Data |
Ocena/podpis |
1. Część teoretyczna
Duraluminium - (skrótowo: dural) to ogólna nazwa stopów metali, zawierających głównie aluminium oraz dodatki stopowe: zwykle miedź (2,0-4,9%), mangan (0,3-1,0%), magnez (0,15-1,8%), często także krzem, żelazo i inne w łącznej ilości ok. 6 do 8%, przeznaczony do przeróbki plastycznej. Gęstość duraluminium to ok. 2800 kg/m³ (przy 2700 dla czystego glinu). Po poddaniu stopu przesycaniu, a następnie starzeniu (utwardzanie wydzieleniowe lub inaczej dyspersyjne), posiada on wysoką wytrzymałość mechaniczną: wytrzymałość doraźna ponad 400 MPa. Najlepsze własności wytrzymałościowe uzyskuje po starzeniu naturalnym.
Silumin- typowy stop odlewniczy - stop aluminium z dodatkiem krzemu, oraz innymi (o mniejszym udziale procentowym) dodatkami takimi jak miedź, magnez, mangan i nikiel, odporny na korozję, o dobrej lejności, małym skurczu i małą skłonnością do pękania, popularny w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym.
Siluminy maja bardzo dobre właściwości odlewnicze, tzn. dobrą lejność, mały skurcz, dokładnie wypełniają formę, tworzą skoncentrowaną jamę usadową i nie wykazują skłonności do pękania. Dodatki stopowe, takie jak magnez i miedz zwiększają wytrzymałość, nikiel poprawia odporność korozyjną stopu.
Najpopularniejsze siluminy to AK12 i AK20 (o 12% i 20% zawartości krzemu), wykorzystywane powszechnie na tłoki cylindrów. W celu poprawy właściwości mechanicznych siluminu, bardzo często stosuję się zabieg utwardzania dyspersyjnego, polegający na wyżarzaniu i starzeniu stopu.
Miedź - z cyną, cynkiem, molibdenem i innymi metalami przejściowymi tworzy cały zestaw stopów zwanych ogólnie brązami. Najbardziej znane z nich to: udający złoto tombak i posiadający bardzo dobre własności mechaniczne oraz znaczną odporność na korozję mosiądz. Stopy miedzi stosuje się do wyrobu kosztownej armatury, elementów precyzyjnych urządzeń mechanicznych i w jubilerstwie.
Jest masowo wykorzystywana jako surowiec do produkcji przewodów elektrycznych i powszechnie w elektronice, a także w budownictwie (pokrycie dachów, elementy różnych instalacji), jako barwnik szkła oraz katalizator. Miedź jest dodawana do wielu stopów, zarówno do stali jak i do stopów aluminium. Jest też dodawana do srebra i złota poprawiając znacznie ich własności mechaniczne.
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
Mosiądz - stop miedzi i cynku, zawierający do 40% cynku. Może zawierać dodatki innych metali, takich jak ołów, aluminium, cyna, mangan, żelazo, chrom oraz krzem. Topnieje w temperaturze ok. 1000 °C (zależnie od gatunku).
Mosiądz ma kolor żółty (złoty), przy mniejszych zawartościach cynku zbliżający się do naturalnego koloru miedzi. Stop ten jest odporny na korozję, ciągliwy, łatwy do obróbki plastycznej. Posiada dobre właściwości odlewnicze.Z mosiądzu wytwarza się armaturę, osprzęt odporny na wodę morską, śruby okrętowe, amunicję, okucia budowlane, w szczególności klamki. Ponadto, elementy maszyn w przemyśle maszynowym, samochodowym, elektrotechnicznym, okrętowym, precyzyjnym, chemicznym.
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 Θi 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.
2. Ćwiczenie i jego przebieg.
Do ćwiczenia wykorzystaliśmy materiały:
1. Aluminium A1 2. Duraluminium PA6N 3. Mosiądz
Al. Min 99,5% AlCu4MgSi Cu2n37
Fe 0,4% Al - reszta Cu 62-65%
Si 0,3% Si 0,2-0,7% Zn reszta
Cu 0,05% Cu 3,8-4,8% brak zanieczyszczeń.
Mn 0,07% Mg 0,4-1,1%
Ti 0,05% Mn 0,4-1%
Przygotowane próbki poddano wyżarzaniu odprężającemu (temp. 150°C) i wyżarzaniu rekrystalizującemu (520°C), następnie dla próbki aluminium dokonano 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.
Wyniki pomiarów:
|
Obróbka cieplna |
IE/HB [mm] |
A1 |
Stan początkowy |
2,72/2;2,1;2,2 |
|
150°C/10' powietrze |
2,3/2,1 |
|
520°C/10' powietrze |
4,8/4,2 |
M63 |
Stan początkowy |
1,117;1,085/63,4;64,2 |
|
150°C/15' Powietrze |
1,069/66,3 |
|
520°C/15' Woda |
1,105/61,8 |
PA6N |
Stan początkowy |
0,833/112 |
|
150°C/20' woda |
0,947/85,3 |
|
520°C/10' powietrze |
0,903/94,3 |
3. Wnioski.