Последовательность выполнения и обработка экспериментальных данных

В работе несколько студентов выполняют одно из практических заданий по термической обработке алюминиевого сплава. На небольших образцах сплава в лабораторных условиях имитируется реальная термическая обработка изделий. Практические задания даны ниже.

Задание 1. Изучение влияния температуры старения на твердость дуралюмина. Четыре образца дуралюмина одной марки подвергнуть закалке от температуры нагрева 500...510 °С (время нагрева и выдержки 30...40 мин) в воде. Измерить твердость до закалки и после закалки у каждого образца.

Провести старение закаленных образцов при температуре: первого - 100 °С, второго -180 °С, третьего - 250 °С, четвертого - 350 °С. Время нагрева и выдержки 30 мин. Измерить твердость после старения.

По полученным данным построить график зависимости твердости от температуры старения. Сделать вывод о влиянии закалки и температуры старения закаленного дуралюмина на его твердость. Указать, при какой температуре старения досгигается максимальная твердость дуралюмина.

Задание 2. Изучение влияния времени старения при температуре 180 ⁰С на твердость дуралюмина. Три образца дуралюмина одной марки подвергнуть закалке от температуры нагрева 500-510 °С (время нагрева и выдержки 30...40 мин) в воде. Измерить твердость до и после закалки у каждого образца.

Провести старение закаленных образцов при температуре 180 °С и времени нагрева и выдержки: первого - 10 мин, второго - 20 мин, третьего - 40 мин Измерить твердость после старения.

По полученным данным построить график зависимости твердости от времени старения. Сделать вывод о влиянии времени старения при температуре 180 °С закаленного дуралюмина на его твердость.

Задание 3. Изучение влияния времени старения при температуре 250 °С на твердость дуралюмина. Проводится закалка пяти образцов, как указано в задании 2. Провести старение закаленных образцов при температуре 250 °С и времени нагрева и выдержки: первого - 2 мин, второго - 5 мин, третьего - 10 мин, четвертого - 20 мин, пятого - 40 мин.

По полученным данным построить график зависимости твердости от времени старения при температуре 250 °С закаленного дуралюмина. Сделать вывод о влиянии времени старения при 250 °С на твердость дуралюмина.

Далее студенты переходят в лабораторию термической обработки для проведения закалки и старения.

Как правило, образцы для проведения закалки заранее лаборантом загружаются в печь и проводится нагрев и выдержка в течение 30...40 мин. После прихода студентов в лабораторию выполняется последний этап проведения закалки: охлаждение образцов в воде.

После охлаждения измеряется твердость закаленного дуралюмина одного из образцов на приборе Роквелла по шкале HRF. Твердость образцов до закалки измеряется заранее и сообщается студентам лаборантом.

Закаленные образцы далее подвергаются старению в соответствии с заданными температурно-временными режимами. С помощью щипцов образец загружается в печь, имеющую требуемую по режиму температуру. После завершения указанного в задании времени нагрева, и выдержки образцы щипцами выгружаются из печи, помещаются на керамическую подставку или кирпич и охлаждаются на воздухе до комнатной температуры.

У охлажденных образцов лаборант измеряет твердость на приборе Роквелла по шкале HRF. Все данные о твердости по заданию записывают в таблицу. Форма таблицы для записи результатов термической обработки дана ниже.

Таблица. Влияние термической обработки на твердость алюминиевого сплава

После завершения экспериментальной части работы студенты по полученным данным под руководством преподавателя приступают к построению графиков следующих зависимостей:

- зависимость твердости HRF сплава от температуры старения (время
нагрева и выдержки 30 мин);

- зависимость твердости HRF сплава от времени старения (две кривые при температурах 180 °С и 250 °С).

Для построения графиков каждый студент отмечает на доске и у себя в отчете в соответствующих координатах экспериментальные точки в виде крестиков, небольших кружочков и т. д, строят графики. Далее студенты по своим заданиям формулируют выводы, которые записываются в отчет. Выводы в отчете приводятся каждым студентом по всем заданиям.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Итоги проведенной работы оформляют в отчете, который должен содержать следующие разделы:

1. Цель работы.

2. Оборудование, приборы и материалы, использованные при выполнении работы.

3. Теоретические положения: понятия о закалке и старении сплавов.
Зарисовки диаграммы состояния алюминий-медь. Описание структурных изменений при старении закаленных сплавов алюминий-медь,

4. Методика проведения работы и полученные результаты. Задание по
термической обработке, марка алюминиевого сплава, таблица результатов термической обработки по всему заданию. Два графика зависимости твердости от изучаемых факторов по всем заданиям.

5. Выводы по работе.

В конце занятия преподаватель путем устного опроса студентов проверяет усвоение знаний по вопросам для самопроверки. Оформленные отчеты проверяются и подписываются преподавателем.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К РАБОТЕ И САМОПРОВЕРКИ

1. Какая упрочняющая термическая обработка применяется для алюминиевых сплавов?

2. Какие структурные изменения происходят в процессе закалки алюминиевых сплавов?

3. Какие стадии распада пересыщенного твердого происходят при разных температурах старения в сплавах алюминий-медь?

4. Что представляют собой зоны Гинье - Престона (зоны ГП)?

5. Как изменяется твердость дуралюмина в зависимости от температуры старения?

6. Какое влияние оказывает время старения на твердость дуралюмина?

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Основная:

Фетисов, Г.П. Материаловедение и технология металлов: учеб. для студентов машиностр. спец. вузов / Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман, В.М. Матюшин; под ред. Г.П. Фетисова. – 3-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк., 2005. 862 с.

Дополнительная:

Арзамасов, Б.Н. Материаловедение: учеб. для вузов / Б.Н. Арзамасов [и др.]; под общ. ред. Б.Н. Арзамасова, Г.Г. Мухина. – 7-е изд., стереотип. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. 648 с.