鋁合金淬火及時(shí)效曲線測(cè)定

鋁合金時(shí)效硬化曲線測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆珍X合金淬火及時(shí)效操作方法了解時(shí)效溫度、時(shí)間對(duì)時(shí)效強(qiáng)化影響規(guī)律加深對(duì)時(shí)效強(qiáng)化及其機(jī)理的理解學(xué)會(huì)硬度計(jì)及讀數(shù)顯微鏡的使用二、實(shí)驗(yàn)原理

主要是為了得到過飽和固溶體，為時(shí)效處理做好組織上的準(zhǔn)備。

1、淬火

淬火加熱溫度上限為開始熔化溫度下限為固溶度曲線（ab線)

淬火工藝三要素

淬火加熱保溫時(shí)間在保證強(qiáng)化相全部溶解的前提下，盡量采用快速加熱及短的保溫時(shí)間。

淬火冷卻速度取決于過飽和固溶體的穩(wěn)定性Vc--臨界冷卻速度：即可防止固溶體在冷卻過程中發(fā)生分解的最小冷卻速度。Vc與合金系、合金元素含量和淬火前合金組織有關(guān)。對(duì)大多數(shù)鋁合金而言，淬火后隨著自然存放時(shí)間的延長(zhǎng)，強(qiáng)度雖有所提高，但提高的幅度不是很大，因此，要想大大提高合金的強(qiáng)度性能，必須在淬火后進(jìn)行人工時(shí)效處理。將淬火狀態(tài)的合金在一定溫度下保持適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，使淬火得到的過飽和固溶體發(fā)生分解，從而大大提高合金的強(qiáng)度。自然時(shí)效：在室溫下自然停放一定的時(shí)間，鋁合金強(qiáng)度及硬度得到提高。人工時(shí)效：人為的將試樣在高于室溫下的某一溫度，保溫一定的時(shí)間，以提高鋁合金強(qiáng)度及硬度。2、時(shí)效二、實(shí)驗(yàn)原理脫溶（時(shí)效的實(shí)質(zhì)）----從過飽和固溶體中析出第二相(沉淀相)或形成溶質(zhì)原子聚集區(qū)以及亞穩(wěn)定過渡相的過程。屬擴(kuò)散型相變。過飽和α固溶體析出固溶處理飽和α固溶體＋析出相（固溶淬火）（彌散細(xì)小的硬質(zhì)點(diǎn)）固溶處理速冷人工時(shí)效自然時(shí)效Ttαβ

α＋βABα過飽和α飽和α＋析出相二、實(shí)驗(yàn)原理

脫溶的一般序列：

以Al－Cu合金為例說明脫溶轉(zhuǎn)變的過程：從Al－Cu合金相圖可知，該合金室溫組織由α固溶體和θ相（CuAl2）構(gòu)成，加熱到550℃保溫，使θ溶入α，得單相α固溶體，如果淬火快冷，便得到過飽和α固溶體，然后再加熱到130℃保溫進(jìn)行時(shí)效處理，隨時(shí)間的延長(zhǎng)，將發(fā)生下列析出過程（析出序列）：α→G·P區(qū)→θ//→θ/→θ其中G·P區(qū)、θ//、θ/為亞穩(wěn)定相。二、實(shí)驗(yàn)原理經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間時(shí)效后，G.P區(qū)溶解，θ//相形成使硬度有重新上升。當(dāng)θ//相溶解而形成θ/相時(shí)，硬度開始下降，出現(xiàn)過時(shí)效。

鋁銅合金130℃時(shí)效時(shí)的硬度與時(shí)間的關(guān)系

從淬火到時(shí)效之間停留時(shí)間的影響

合金化學(xué)成分的影響

合金的固溶處理工藝影響

時(shí)效溫度與時(shí)間的影響影響時(shí)效的因素二、實(shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料箱式電阻爐：加熱試樣用。淬火水槽：用于淬火冷卻。布式硬度計(jì)：測(cè)定淬火及時(shí)效后硬度。讀數(shù)顯微鏡：測(cè)定壓痕直徑。實(shí)驗(yàn)材料：2024鋁合金試樣四、實(shí)驗(yàn)步驟與方法

每班分為3個(gè)小組，每組分別領(lǐng)取一套試樣(7塊試樣)，每人負(fù)責(zé)一個(gè)時(shí)效

溫度。將表面磨好的試樣放入箱式電阻爐中，加熱溫度為500℃±3℃，保溫10-15min，保溫結(jié)束快速淬入水槽中。每組取一個(gè)試樣立即測(cè)定淬火后的硬度。每組的其他試樣立即進(jìn)入箱式電阻爐中進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度分別為160℃,190℃,220℃，每組取一個(gè)溫度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，保溫時(shí)間分別為0,2,4,6,8,10,12h。160℃190℃220℃淬火態(tài)2h4h6h8h10h12h

時(shí)效溫度—時(shí)效時(shí)間—硬度(HBS)四、實(shí)驗(yàn)步驟與方法

測(cè)定硬度應(yīng)取三點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定(最好選中心部位),但每?jī)牲c(diǎn)離壓痕中心距離不小于壓痕直徑4倍，壓痕中心距試樣邊緣的距離不小于壓痕的2.5倍，查表。（建議根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件要求，試樣測(cè)定布式硬度值HB，測(cè)定硬度時(shí)選用參數(shù)為：負(fù)荷250kgf（2.452kN），淬火鋼球直徑Φ5mm，負(fù)荷保持時(shí)間30秒）。四、實(shí)驗(yàn)步驟與方法布氏硬度計(jì)1．硬度計(jì)使用將淬火及時(shí)效后試樣放在載物臺(tái)上，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)手輪當(dāng)負(fù)荷大于90時(shí)硬度計(jì)會(huì)發(fā)出叫聲，同時(shí)加荷指示燈亮，這時(shí)手輪立刻停止，硬度計(jì)自動(dòng)進(jìn)行加荷→保荷時(shí)間→卸荷結(jié)束，然后逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，將試樣取出測(cè)定壓痕(d)，再查表。布氏硬度計(jì)：HBS測(cè)量范圍8~450三種壓頭：ф2.5mm、ф5mm、ф10mm有六種負(fù)荷：183.75kgf、245kgf、490kgf、

735kgf、980kgf、2940kgf公式:HBS=2F/πDF：負(fù)荷250kgfπ：系數(shù)3.14D：壓頭5mmd：壓痕直徑從公式得到，F(xiàn)、D、π是已知，只要測(cè)量d值就知道HBS值。因此采用DM讀數(shù)顯微鏡(放大20x)測(cè)量d值，然后查表(10D2)即可。四、實(shí)驗(yàn)步驟與方法讀數(shù)顯微鏡使用首先將讀數(shù)顯微鏡劃線板刻度0~8mm調(diào)清楚，對(duì)準(zhǔn)壓痕一邊相切，然后讀數(shù)鼓輪旋轉(zhuǎn)與壓痕，另一邊相切，這時(shí)可以在鼓輪上讀出數(shù)據(jù)(鼓輪為0.01mm)?？赡艹霈F(xiàn)如下三種情況：(1)滿一個(gè)格子為1.00mm；(2)不滿一個(gè)格子在鼓輪上讀數(shù)為0.01mm；(3)超過一個(gè)格子在鼓輪上讀數(shù)再加上1.00mm