Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy im. J. J. Śniadeckich w Bydgoszczy

Utwardzanie dyspersyjne

Pozdrawia

D13angos

1.Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie zależności zmian twardości stopu przesyconego

w funkcji temperatury starzenia.

2. 1 Badany materiał

Badany materiał to aluminium PA6 pomiar w stanie surowym w skali B przy obciążeniu 908N. Aluminium pochodzi z pręta ,w piecu 510°C.

2.2Metodyka badań

-próbki badanego materiału

-woda jako czynnik chodzący

-szczypce

-twardościomierz Rocwella (skala B)

2.3 Zastosowanie i właściwości mechaniczne stopów aluminium.

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.

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. W celu wykonania tego zabiegu wsadziliśmy nasze próbki na 30min. do pieców rozgrzanych odpowiednia do 100°C, 200°C, 300°C. Środkiem chłodzącym była woda.

5. Tabela wyników twardości.

Ryc.1 Tabelka Pomiarów.

Stan	Twardość HRB dla stopu PA6
		1	2	3	średnia
surowy	51	51	49	50,3
po utwardzeniu	20	20	19	19,6
starzanie 100°C	40	43	42	41,3
starzanie 200°C	41	39	44	41,3
		40	41	43	41,3
starzenie 300°C	32	27	28	29

Ryc.2 Wykres obróbki cieplnej w układzie temperatura-czas

1. Nagrzewanie jest ciągłym lub stopniowym podwyższaniem temperatury elementu obrabianego cieplnie

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

3. 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.

Ryc. Wykres twardości w funkcji starzenia

Wnioski.

Przeprowadzone ćwiczenie pozwoliło nam na zdobycie praktycznej wiedzy w zakresie zmian twardości zachodzących podczas starzenia. Badanym materiałem był duraluminium PA6. Przeprowadzone ćwiczenie i analiza wykresu pozwala zauważyć, że czym większa temperatura tym zmniejsza się twardość. Dla starzenia w temperatury 350ºC twardość uległa drastycznemu spadkowi wartości, spowodowane to zostało przestarzeniem tzn. utratą koherencji fazy wydzielonej z osnową oraz koagulacja wydzielonych cząstek.

---