Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ. К выполнению лабораторных работ № 9 - 12




МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К выполнению лабораторных работ № 9 - 12

по дисциплине «Материаловедение и

технология конструкционных материалов»

для студентов инженерных специальностей,

обучающихся по направлениям:

6.050502 «Инженерная механика»,

6.070106 «Автомобильный транспорт»,

6.051201 «Судостроение и океанотехника»

дневной и заочной форм обучения

Часть 2 -

«Термическая обработка сплавов»

 

Севастополь


УДК 669.584 (046)

 

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Материаловедение и технология конструкционных материалов» для студентов дневной и заочной форм обучения направления 6.050502 «Инженерная механика», 6.070106 «Автомобильный транспорт», 6.051201 «Судостроение и океанотехника»: в 3 ч. / Сост. Л.Б.Шрон, Г.П. Резинкина, В.Б Богуцкий, Э.С. Гордеева – Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2009.Ч.2: Термическая обработка стали. - 32 с.

 

Целью издания методических указаний является помощь студентам в самостоятельном изучении научных и практических основ материаловедения и технологии материалов.

 

Рассмотрены и утверждены на заседании кафедры «Технология машиностроения» СевНТУ (протокол № 9 от 08.04. 2009 г.)

 

 

Допущено учебно-методическим центром СевНТУ в качестве методических указаний.

 

 

Рецензент:

Ю.К.Новоселов д.т.н., профессор кафедры «Технология машиностроения»

 

 


 

СОДЕРЖАНИЕ

Лабораторная работа № 9Термическая обработка дуралюмина марки Д16
Лабораторная работа № 10Термическая обработка стали
Лабораторная работа № 11Закалка углеродистых сталей на мартенсит от различных температур нагрева
Лабораторная работа № 12Микроструктура и свойства сталей после поверхностной закалки и химико-термической обработки 2 23
Библиографический список
   

 


Лабораторная работа № 9

 

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДУРАЛЮМИНА

МАРКИ Д16

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить влияние закалки и старения на структуру и свойства дуралюмина марки Д16.

 

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

Термической обработкой называется совокупность операций нагрева, выдержки и последующего охлаждения твердых металлических материалов с целью получения заданных свойств за счет изменения структуры. Существуют следующие основные виды термической обработки: отжиг, нормализация, закалка, отпуск, старение.

Различают два вида закалки: с полиморфными и без полиморфных превращений. Закалка с полиморфными превращениями характерна для черных металлов, без полиморфных – для большинства цветных.



Закалка без полиморфных превращений заключается в фиксации при комнатной температуре (после охлаждения) состояния, соответствующего состоянию при температуре нагрева под закалку.

Дуралюмин марки Д16 содержит (3,8 - 4,9) % Cu; (1,2 - 1,8) % Mg и (0,3 -0,9) % Mn и подвергается упрочняющей термической обработке, заключающейся в закалке без полиморфных превращений с последующим старением.

В исходном отожженном состоянии сплав Д16 имеет двухфазую структуру: α-фазу и CuAl2 в виде сетки по границам зерен α –фазы, где α – твердый раствор меди в алюминии, а CuAl2 - химическое соединение (интерметаллид). В α-фазе при комнатной температуре согласно диаграмме состояния Al – Cu растворено 0,5 % меди, а в CuAl2 - 3,5%.

Закалка сплава Д16 производится при нагреве сплава до температуры на 30…50 0С выше критической точки (505±10 0С), выдержке при этой температуре для сквозного прогрева и завершения фазовых превращений с последующим резким охлаждением (обычно в воде) до комнатной температуры.

В результате резкого переохлаждения в структуре не происходит выделения твердой дисперсной фазы CuAl2 из a- фазы, т.к. не успевает произойти диффузионное перераспределение химических элементов в атомно-кристаллической решетке, и, как следствие, фиксируется твердый раствор a. По сравнению с равновесной (0,5 % Cu) при комнатной температуре в такой a- фазе содержится 4% меди, а следовательно, она является пересыщенным твёрдым раствором и поэтому обозначается a/ (равновесная- a). Пересыщение a/- фазы создаётся при отсутствии полиморфных превращений в основном металле (алюминии). Таким образом, после закалки сплав имеет структуру a/ - фазу.



В закалённом состоянии сплав обладает невысокой прочностью (твёрдостью) и хорошей технологической пластичностью (хорошо прокатывается, штампуется, в т.ч. в холодном состоянии).

Старение заключается в длительной изотермической выдержке (до 4…7 суток) закалённого сплава при климатических температурах (естественное или холодное старение), либо при повышенных (до 200 0С) температурах (искусственное или горячее старение) за гораздо более короткие сроки.

Дело в том, что a/- фаза является термодинамически нестабильной и поэтому склонна к самопроизвольному распаду с выделением твёрдых дисперсных частиц CuAl2 равномерно в объёме зёрен α-фазы.

Процесс распада протекает в несколько стадий с увеличением количества частиц CuAl2 в зерне, пока содержание [ Cu ] в a- фазе не достигнет практически равновесного значения (0,5 %). Такое строение сплава принято называть дисперсионной структурой, которая видна только под электронным микроскопом.

Поэтому термообработка, состоящая из закалки с последующим старением, получила название «дисперсионного твердения», т.к. упрочняющую фазу переводят в высокодисперсное состояние.

Сплавы, упрочнение которых осуществляется старением, называют стареющими.

Если с увеличением времени выдержки или температуры при искусственном старении происходит укрупнение частиц CuAl2 и падение прочности металла, то этот процесс называют «перестариванием».

Прочность сплава (sв) после закалки с естественным старением составляет порядка 450 МПа.

 

 


mylektsii.ru - Мои Лекции - 2015-2019 год. (0.007 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал