Мета роботи. 1.1 Ознайомитись з мікроструктурою , властивостями та застосуванням сплавів на основі алюмінію

 

1.1 Ознайомитись з мікроструктурою, властивостями та застосуванням сплавів на основі алюмінію.

1.2 Вивчити вплив термообробки дуралюміну на його властивості.

2 Прилади та технічні засоби навчання

 

2.1 Металомікроскоп.

2.2 Набір зразків (шліфів) алюмінієвих сплавів.

2.3 Альбом типових мікроструктур алюмінієвих сплавів.

2.4 Твердомір.

 

3 Методичні вказівки до самостійної роботи

 

Опрацювати за підручником та конспектом лекцій з курсу “Матеріалознавство” розділ “Сплави на основі алюмінію”. Звернути увагу на хімічний склад алюмінієвих сплавів, а звідси – на класифікацію їх за механічними і технологічними властивостями.

Технічно чистий алюміній знайшов застосування в електротехнічній промисловості. В машинобудуванні він є основою різних сплавів та порошкових виробів. Температура плавлення алюмінію відповідає 660°С, а питома густина складає 2, 7 г/см³. Його твердість НВ 20-25 при граничній міцності s_в = 60-80 МПа. Відносне видовження (d%) складає 40 %. Питомий електроопір дорівнює 2, 6548 .

Як конструкційний матеріал, алюміній знаходить застосування у вигляді сплавів: Al-Cu, Al-Si, Al-Mn, Al-Mg, Al-Cu-Mg, Al-Mg-Si, Al-Cu-Mg-Si, Al-Zn-Mg-Cu та інші. Усі сплави на основі алюмінію діляться на дві основні групи: деформівні і ливарні. Алюмінієві сплави, одержані методом порошкової металургії, утворюють окрему групу спечених сплавів.

За здатністю до термічної обробки усі алюмінієві сплави діляться на зміцнювані і незміцнювані термічною обробкою.

Сплави Al-Mg, Al- Cu та Al-Cu-Mg є класичним прикладом зміцнюючих деформівних сплавів. Таке зміцнення забезпечується шляхом старіння, суть якого полягає у виділенні із твердого розчину a- алюмінію хімічної сполуки типу CuAl₂ чи Al₃Mg₂, яка має назву зміцнюючої фази. Технологічно це здійснюється шляхом нагрівання сплаву алюмінію до температури вище лінії граничної розчинності EQ. На рисунку 15.1 для сплаву 1-1 це температура 300°С в точці 1, вище якої структура сплаву складається із однофазного a - розчину. Наступне швидке охолодження

 

 

Рисунок 15.1 – Фрагмент діаграми стану Al-Cu

(гартування) фіксує перенасичений твердий розчин домішко­вого компонента алюмінію. Однак це не приводить до підвищення твердості і міцності. Сплави після гартування пластичні і легко піддаються пластичній деформації.

Твердості і міцності вони набувають після витримки їх певний час при кімнатній чи підвищеній температурі (але нижче точки 1 для сплаву 1-1). При цьому протікає процес виділення із твердого розчину хімічної сполуки (зміцнюючої фази) і за рахунок цього виникає напружений стан сплаву, що й проявляється у вигляді зміцнення і підвищення твердості. Цей процес називається старінням. Якщо цей процес відбувається при кімнатній температурі, то він називається природним старінням, а у випадку протікання його при підвищених температурах - штучним старінням. Слід зауважити, що ефект зміцнення шляхом природного старіння є вищим за штучне старіння.

 

4 Завдання і порядок виконання роботи

та оформлення звіту

 

4.1 Провести гартування зразків сплаву Д16.

4.2 Заміряти їх твердість після гартування.

4.3 Провести штучне старіння при температурі 100, 150, 250°С на протязі 30 хв.

4.4 Заміряти твердість зразків після штучного старіння і записати дані вимірювання в таблицю 15.1.

Таблиця 15.1

№№ зразка	Режим термічної обробки	Твердість HRC
Температура нагрівання, оС	Охолоджуюче середовище	Після гартування	Після старіння при температурі, оС

4.5 Побудувати залежність зміни твердості сплаву від темпе­ратури старіння.

4.6 Вивчити під мікроскопом зарисувати мікроструктури сплаву Д16 після гартування та старіння.

4.7 Дати відповідь на контрольні запитання.

4.8 Зробити узагальнення результатів та висновків.

5 Контрольні запитання

 

5.1 На які групи діляться сплави на основі алюмінію?

5.2 В чому суть термічного зміцнення алюмінієвих сплавів?

5.3 В чому полягає механізм зміцнення сплавів шляхом старіння?