ВУЗ:
Составители:
Лабораторная работа 11
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДЮРАЛЮМИНИЯ
Цель работы
: изучить принципы упрочнения сплавов методом дисперсионного твердения на примере
алюминиймедных сплавов.
Приборы
,
приспособления и материалы
: нагревательные печи, твердомер, закалочная ванна, закалочные клещи,
образцы дюралюминия.
Краткая теория
Одним из методов повышения прочности цветных сплавов при термообработке является
дисперсионное твердение
.
Этот метод применяется тогда, когда в металле при нагревании не происходит перестройки кристаллической решётки, но
увеличивается растворимость легирующих элементов. Равновесная структура таких сплавов содержит зерна твёрдого
раствора и включения второй фазы (обычно – твёрдого химического соединения).
Термообработка состоит из закалки и последующего отпуска, который в этом случае называется старением. При
нагревании зерна второй фазы растворяются в твёрдом растворе. При закалке сплав полностью или частично сохраняет
атомную структуру, характерную для высокотемпературного состояния. Последующий нагрев активизирует диффузию
(тепловое движение) атомов и постепенно приближает фазовый состав к равновесному состоянию. Выбирая температуру
старения, можно менять скорость диффузии, а значит управлять структурой металла (менять размер включений второй
фазы, которую называют фаза-упрочнитель).
В результате этой термообработки получается структура, состоящая из вязкой матрицы, внутри которой равномерно
располагаются мелкие (дисперсные) выделения второй, твёрдой фазы. Сплавы с такой структурой имеют очень высокую
прочность и низкую пластичность. Это связано с тем, что пластическая деформация осуществляется в кристаллических
материалах за счёт движения дислокаций. Мелкие включения твёрдой фазы тормозят это движение, поэтому пластичность
уменьшается, а прочность растёт. Зарождение трещин в такой структуре затруднено, поэтому материал обладает высокой
вязкостью.
Принцип дисперсионного твердения применяют и в сплавах на основе железа (безвольфрамовые быстрорежущие
стали).
К дуралюминам относятся пластически деформируемые алюминиевые сплавы, которые легируют медью, магнием,
кремнием и марганцем для получения высокой прочности после термообработки. Они применяются для изготовления
деталей и элементов конструкций средней и повышенной прочности, требующих долговечности при переменных
нагрузках.
Дуралюмины – многокомпонентные сплавы (табл. 1), и для правильного выбора их термической обработки следует
использовать тройные или четверные равновесные диаграммы состояния. Однако, главным легирующим компонентом
является медь, поэтому диаграмма алюминий-медь (рис. 1) позволяет достаточно точно спрогнозировать превращения
при термообработке этих сплавов.
1. Химический состав дуралюминов, вес. %
Марка Cu Mn Mg Si Fe
Д1 3,8…4,8 0,4…0,8 0,4…0,8
менее
0,7
менее
0,7
Д16 3,8…4,5 0,3…0,9 1,2…1,8
менее
0,5
менее
0,5
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 44
- 45
- 46
- 47
- 48
- …
- следующая ›
- последняя »
