МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Центр цифровых образовательных технологий

(наименование отделения / школы)

(направление / специальность)

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

(номер / название лабораторной работы)

Томск –
(город, год)

Цель работы

1. 
   Изучить возможности упрочнения сплава Д16 термической обработкой.
   
2. 
   Изучить закономерности изменения механических свойств и структуры дуралюмина при термической обработке.
   
3. 
   Ознакомиться с технологией термической обработки алюминиевых сплавов.
   

---

Теоретические сведения по теме работы

Дуралюмин – это

сплав алюминия с медью и магнием (а также с небольшим количеством марганца и кремния). Слово «дуралюмин» в переводе с французского означает «твердый алюминий».

Для каких целей может проводиться термическая обработка алюминиевых сплавов?

Для повышения пластичности и снижения твердости с целью улучшения обрабатываемости резанием и давлением (реализуется отжигом); Для повышения сопротивления деформации с целью повышения твердости и прочности (такая задача решается закалкой и старением).

Какой вид термообработки для дуралюмина является смягчающим?

Отжиг

Какой вид термообработки для дуралюмина является упрочняющим?

естественное старение или искусственное старение.

Рис. 1. Микроструктуры дуралюмина Д16 после закалки, старения и отжига:
а –	После отжига	; б –	После закалки	; в –	После старения

Структурные составляющие на рис. 1, соответствуют:
1 –	CuAI2
2 –	Твердый раствор меди в алюминии
3 –	Эвтектика состоит из этих двух фаз: Э = α + CuAl2.
4 –	CuAI2
5 –	Твердый раствор меди в алюминии

Эффективное упрочнение алюминиевых сплавов обеспечивает старение:
естественное старение – это			Длительная выдержка (7 суток) при комнатной температуре.
искусственное старение – это			Более короткая выдержка (несколько часов или несколько десятков минут) при повышенной температуре.
Механизм старения включает в себя следующие этапы:
1)	Отжиг
2)	Закалка
3)	Охлаждение
4)	Естественное старение или Искусственное старение
Структура сплава Д16 после естественного старения обеспечивает свойства:
в пересыщенном твердом растворе появляются участки, обогащенные медью. Вокруг них кристаллическая решетка искажается, что затрудняет перемещение дислокаций.Сплав становится прочнее.
При увеличении температуры и продолжительности искусственного старения в структуре происходят следующие изменения:
Прочность и твёрдость при этом		повышается		, а пластичность –	Незначительное снижение

---

Экспериментальная часть

Результаты термообработки дуралюмина

№	Вид термообработки	Режим обработки			Твердость, НB	Описание структур1: α, α, CuAl2
		Температура, С	Выдержка, мин.	Охлаждение
1	Отжиг	380	180	с печью	84	CuAl2, α
2	Закалка	510	40	вода	72	α
3	Искусственное старение	50	20	воздух	88	CuAl2, α
4		100	20	воздух	109	CuAl2, α
5		150	20	воздух	125	CuAl2, α
6		200	20	воздух	132	CuAl2, α
7		250	20	воздух	123	CuAl2, α
8		300	20	воздух	95	CuAl2, α
9	Естественное старение	20	7 суток	воздух	138	CuAl2, α

Рис. 2. График изменения твердости закаленного дуралюмина от температуры старения (время старения 20 мин)2

Заключение

Объяснить снижение твердости дуралюмина после закалки.

При нагреве под закалку частицы CuAl2 растворяются, атомы меди образуют твердый раствор замещения в решетке алюминия. При быстром охлаждении, подавляющем диффузию (в холодной воде), твердый раствор сохраняется, но при комнатной температуре он становится пересыщенным. Его твердость и прочность невелики, всего на 25 % выше, чем у отожженного сплава, так как это – твердый раствор замещения.

Объяснить процессы, происходящие в дуралюмине Д16 при искусственном старении (приt от 50 до 200 С), и изменение свойств.

Повышение температуры приводят к образованию на месте зон тонких пластин промежуточной фазы состава CuAl2, но с другим типом кристаллической решетки. Наконец, при 200 °C образуется стабильная фаза CuAl2.

Объяснить процессы, происходящие в дуралюмине Д16 при искусственном старении (при t от 200 до 300 С), и изменение свойств.

Происходит возврат. При возврате уменьшается плотность дислокаций в центре фрагментов и образуется внутризеренная субструктура с границами субзерен в виде стенок или групп дислокаций. В результате возврата изменяются некоторые свойства металла: понижается прочность, повышаются пластичность и электропроводность.

Обосновать, какой вид старения является более эффективным.

При нагреве такой процесс идет быстрее. Это – искусственное старение. Чем выше температура искусственного старения, тем быстрее идет распад твердого раствора. В участках, обогащенных медью, формируются частицы CuAl2. При повышении температуры и увеличении выдержки зернышки CuAl2 растут. Расстояние между ними увеличивается, и эффект упрочнения снижается. Искусственное старение более предпочтительно, так как оно позволяет повысить производительность работ. Правильное сочетание уровня нагрева и времени выдержки позволяет повысить прочность и пластичность.

---

---

Смотрите также файлы

• Итоговой тест по Макроэкономике.docx

• Контрольная работа 1 Русский язык и культура речи Стилистические пласты современного русского литературного языка.docx

• План мероприятий по травматизму. Организация охраны труда в мбоу НовоКырлайская сош имени Г. Тукая.docx

• Актуализация информатизации органов власти.docx

• Природа родного края.docx