Главная страница
Навигация по странице:

  • Термообработка сплавов, не имеющих полимерного превращения

  • Закалка

  • Термообработка дуралюмина

  • Изменение механических свойств при закалке и

  • Задание

  • Термическая обработка дюралюмина. Термическая обработка дюадюмина. Термическая обработка дюралюминия Цель работы


    Скачать 80.32 Kb.
    НазваниеТермическая обработка дюралюминия Цель работы
    АнкорТермическая обработка дюралюмина
    Дата24.11.2021
    Размер80.32 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаТермическая обработка дюадюмина.docx
    ТипЛабораторная работа
    #280424


    Лабораторная работа

    Термическая обработка дюралюминия

    Цель работы

    1. Ознакомиться с упрочняющими термообработками сплавов, не имеющих полимерных превращений

    2. Исследовать влияние режимов старения на твердость дюралюминия.

    Термообработка сплавов, не имеющих полимерного превращения

    Многие практически очень важные сплавы не имеет полиморфных превращений, к ним не применима закалка на мартенсит. Такими являются сплавы на основе алюминия, магния, никеля, меди, кобальт а, a так – же многие высоколегированные сплавы на основе железа. Упрочняющая термическая обработка в этом случае имеет отличительные особенности от термообработки углеродистой стали. Она состоит из двух операция; закалки без полиморфного превращения и старения.

    Закалка без полиморфного превращения

    Закалка без полиморфного превращения возможна во всех случаях, когда содержание легирующего элемента в сплаве больше придельной растворимости его при комнатной температуре и когда растворимость его увеличивается при повышении температуры.

    Рассмотрим систему с ограниченной растворимостью компонента В в компоненте А.

    Сплав состава Со при комнатной температуре состоит не двух фaз α и β При нагревании до Т 0 β – фаза растворяется в α – фазе" и выше Т 0 сплав представляет собой однофазный твердый раствор α. При обратном медленном охлаждении β – фаза выделяется из α – фазы, в которой растворимость компонента В уменьшается в соответствии с ходом сольвуса α А.



    Рис. 16-1. Схема к объяснению закалки без полиморфного превращения
    Этот процесс связан с диффузионным перераспределением компонентов в сплаве. При достаточно быстром охлаждении диффузионное перераспределение, необходимое для зарождения и роста кристаллов βфазы успевает пройти и β – фазы не выделяется из αраствора.

    Таким образом, если сплав состава С 0 нагреть до температуры Т зак (выше T0) и ускоренно охладить, он при комнатной температуре будет состоять не одной α – фазы, как и при температуре нагрева.

    Такая термообработка, при которой при комнатной температуре фиксируется состояние сплава, свойственное более высокой температуре, называется закалкой без полиморфного превращения.

    При температуре нагрева под закалку в рассматриваемом сплаве твердый раствор ненасыщенный, а при комнатной температуре он пересыщенный, так как предельная растворимость компонента β в компоненте А меньше С 0 и определяется точкой α.

    Следовательно, при закалке без полиморфного превращения образуется метастабильный, т.е. неустойчивый пересыщенный твердый раствор, склонный к распаду путем выделения β- фазы. Основной задачей закалки без полиморфного превращения является подготовка к этому распаду, т.е. старению. сплав полимерный термообработка дюралюминий

    Температура нагрева под закалку выбирается таким образом, чтобы обеспечить максимально возможное растворение избыточных фаз в основном твердом растворе. Сплавы, содержащие компонент А больше, чем в точке " α ", но меньше, чем в точке " а ", нагревается до температур выше линии сольвус, но так, чтобы не началось плавление, т.е. температура должна быть ниже солидуса сплава. Сплавы же, содержащие компонент В больше (чем в точке " а " (сплав С 1), нагреваются под закалку по возможности ближе к эвтектической температуре, лишь бы не допустить начала оплавления эвтектической составляющей по границам зерен.

    Таким образом, интервал закалочных температур очень узок, иногда он колеблется в пределах + 5° (например, для дуралюмина марки Д 16 температура закалки может колебаться от 495 до 505°С), при этом верхняя граница может быть всего на 3-6° ниже солидуса.

    Скорость охлаждения при закалке должна быть достаточной, чтобы предотвратить выделение β фазы из пересыщенного твердого раствора α в процессе закалки.

    Старение

    Как сказано выше, закаленный сплав находится в метастасильном состоянии. Пересыпанный твердый раствор стремится к равновесному состоянию путем выделения избыточной фазы.

    Операция термической обработки, при которой происходит распад закаленного пересыщенного твердого раствора, называется старением.

    Распад пересыщенного твердого раствора происходит самопроизвольно, с выделением скрытой теплоты превращения, b некоторых сплавах этот процесс, хотя и неполно, протекает даже при комнатной температуре. В этом случае старение называется естественным. Однако в большинстве случаев диффузионная подвижность атомов при комнатной температуре недостаточна для обеспечения необходимой степени распада в приемлемое время, и тогда сплав подвергают искусственному старении при повышенных температурах.

    Основными параметрами, определяющими степень распада пересыщенного твердого раствора, являются температура и время, скорость нагревания и охлаждения практически не играет роли.

    Рассмотрим более подробно изменения структуры и свойства при закалке и старении алюминиевых сплавов типа дуралюмин.

    Термообработка дуралюмина

    Основой упрочняющей термообработки дуралюминов служит переменная растворимость меди в алюминии (0,1% при комнатной температуре и 5,7 при температуре эвтектики).

    Сплавы, содержащие около 5 % алюминия, при комнатной температуре состоят из α- твердого раствора и соединения CuAl2 (так называемой θфазы. После закалки от температур выше линий сольвус получается пересыщенный твердый раствор меди в алюминий, склонный к распаду при старении.

    На процесс выделения избыточных фаз большое влияние оказывает упругая деформация решетки основного твердого раствора. Именно влияние упругой энергии определяет сложность и много стадийность процесса распада с образованием метастабильных фаз.

    1. Уже при комнатной температуре в пересыщенном твердом растворе образуется участки с повышенной концентрацией меди, называемые кластерами. Вначале размер кластеров очень мал, а со временем они вырастает, и их можно выявить методами рентгеноструктурного анализа. Такие крупные кластеры называется зонами Гинье -Престона (сокращенно ЗГП).

    Большая разница в атомных радиусах меди и алюминия обусловливает значительную упругую деформацию решетки, поэтому 5ГП имеют тонкопластинчатую дискообразную форму. По этой же причине в местах, обогащенных медью, изменяется межплоскостное расстояние.

    Размер ЗГП зависит от температуры и продолжительности старения и имеет величину порядка 100 А.

    Зоны Гинье-Престона не имеют четкой границы с основным твердым раствором, т.е. являются полностью когерентными выделениями. Иногда их даже трактуют как стадию пред выделениями при старении.

    2. При повышенных температурах старения выделяются метастабильные фазы, которые по составу совпадают с CuAl2 решетка их когерентна решетке твердого раствора и отличается от решетки стабильной CuAl2. Размеры таких выделений могут достигать 1500 А в диаметре и 100 А по толщине.

    3. Конечным результатом старения является выделение стабильной фазы CuAl2, дисперсность которой уменьшается с повышением температуры старения в результате процесса коагуляции частиц.

    Изменение механических свойств при закалке и старении

    При закалке без полиморфного превращения механические свойства изменяется значительно меньше, чем при закалке стали. При этом могут быть разные случаи:

    а) Снижение прочности и повышение пластичности, пример – нержавеющая сталь 1X18Н 9;

    б) Повышение прочности и снижение пластичности, пример – дуралюмин Д 16.

    Характер изменения механических свойств определяется совместным действием двух факторов. С одной стороны, с увеличением концентрации легирующего элемента в твердом растворе его прочность возрастает. С другой стороны, растворение упрочняющей избыточной фазы раз упрочняется металл.

    В сплавах типа дуралюмин в отожженном состоянии эффект упрочнения от грубых выделений CuAl2 незначителен, поэтому после закалки прочность в них несколько возрастает.

    При старении сплав значительно упрочняется, это является следствием торможения дислокаций выделениями, образующимся при распаде|

    На разных стадиях старения можно выделить следующие преимущественные причины упрочнения;

    1) Торможение дислокаций полем упругих напряжений в матрице вокруг выделений на зонной стадии

    2) Упрочнение при пере резании выделений дислокациями в стадии образования метастабильных фаз;

    3) Упрочнение при огибании дислокациями части стабильной коагулировавшей Ө фазы.

    Таким образом, окончательный комплекс свойств сплава определяется структурным состоянием, достигнутым при старении,

    В связи с тем, что на всех стадиях распада выделения пересыщенного твердого раствора являются весьма монодисперсными, упрочнение при старении часто называет дисперсионным твердением.

    Сплавы, упрочняемые путем накалки без полиморфного превращении с последующим старением, нашиваются дисперсионно твердеющими.

    Задание и порядок выполнения работы

    В настоящей работе изучается упрочняющая термическая обработка дисперсионно твердеющих с плане в на примере дуралюмина марки Д 16.(Состав сплава Д 16 приведен в таблице).

    Химические состав сплава Д 16


    В случае нагрева в соляной ванне каждый образец должен быть нанизан на проволочку.

    После окончания выдержки образцы закалить в воде и измерить их твердость по HRВ.

    Закаленные образцы подвергнуть старению по следующим режимам таблица 2.

    После старения образцы охладить путем замачивания в воде и измерить твердость НRВ каждого образца.




    Диаметр отверстия

    Т старения

    Длительность старения, минут

    Диаметр отверстия после старения

    Диаметр закалки

    1

    2,2

    150

    5

    2,4

    2,45

    2

    2,5

    10

    2,4

    2,7

    3

    2,2

    15

    2,4

    2,7

    4

    2,3

    20

    2,3

    2,8

    5

    2,1

    175

    5

    2,2

    2,5

    6

    2,1

    10

    2,3

    2,8

    7

    2,3

    15

    2,3

    2,7

    8

    2,4

    20

    2,4

    2,7

    9

    2,5

    200

    5

    2,3

    2,7

    10

    2,3

    10

    2,4

    2,5

    11

    2,5

    15

    2,4

    2,7

    12

    2,4

    20

    2,4

    2,7

    13

    2,4

    550

    10

    2,4

    2,7

    14

    2,3

    2,5

    2,6

    15

    2,2

    600

    15

    2,5

    2,5




    Вывод: Старение – медленное самопроизвольное необратимое изменение свойств материалов. Старение происходит под действием теплового движения молекул и атомов, светового и иного излучения, механических воздействий, гравитационных и магнитных полей и других факторов. В результате материал переходит в более равновесное состояние. В экономике считается вредным процессом, так как свойства материала с течением времени отклоняются от спроектированных, обычно в худшую сторону. Для увеличении прочности дюралюминиев подвергают их закалки при температуре 510-530 С и последующим старением при температуре 150-170 С в течение 12-15 часов.


    написать администратору сайта