- •Миністерство освіти і науки україни
- •0902 – Інженерна механіка
- •Затверджено
- •Укладач: Наумчик Світлана Анатоліївна, асистент
- •Лабораторна робота 1
- •1.2 Теоретичні відомості
- •1.3 Експериментальна частина
- •1.4 Контрольні питання
- •Лабораторна робота 2
- •2.2 Теоретичні відомості
- •2.3 Експериментальна частина
- •2.4 Контрольні питання
- •3.2 Теоретичні відомості
- •3.3 Експериментальна частина
- •3.4 Контрольні питання
- •Лабораторна робота 4
- •4.2 Теоретичні відомості
- •4.3 Експериментальна частина
- •4.4 Контрольні питання
- •Лабораторна робота 5
- •5.2 Теоретичні відомості
- •5.3 Експериментальна частина
- •5.4 Контрольні питання
- •6.2 Теоретичні відомості
- •6.3 Експериментальна частина
- •6.4 Контрольні питання
- •Лабораторна робота 7
- •7.2 Теоретичні відомості
- •7.3 Експериментальна частина
- •7.4 Контрольні питання
- •8.2 Теоретичні відомості
- •8.3 Експериментальна частина
- •8.4 Контрольні питання
- •9.2 Теоретичні відомості
- •9.3 Експериментальна частина
- •9.4 Контрольні питання
- •10.2 Теоретичні відомості
- •10.3 Експериментальна частина
- •10.4 Контрольні питання
- •11.2 Теоретичні відомості
- •11.3 Експериментальна частина
- •11.4 Контрольні питання
- •Лабораторна робота 12
- •12.2. Теоретичні відомості
- •12.3 Експериментальна частина
- •12.4 Контрольні питання
- •13.2 Теоретичні відомості
- •13.3 Експериментальна частина
- •13.4 Контрольні питання
- •Лабораторна робота 14
- •14.1 Мета роботи: за допомогою металографічного аналізу вивчити мікроструктуру міді, латуней, бронзі і встановити зв’язок мікроструктури з діаграмою стану
- •14.2 Теоретичні відомості
- •14.3 Експериментальна частина
- •14.4 Контрольні питання
- •Металографічне дослідження титанових сплавів
- •15.2 Теоретичні відомості
- •15.3 Експериментальна частина
- •15.4 Контрольні питання
- •16.2 Теоретичні відомості
- •16.3 Експериментальна частина
- •16.4 Контрольні питання
- •17.2 Теоретичні відомості
- •17.3 Експериментальна частина
- •17.4 Контрольні питання
- •Лабораторна робота 18
- •18.2 Теоретичні відомості
- •18.3 Експериментальна частина
- •18.4 Контрольні питання
- •Основна
- •Довідкова
- •Додаткова
12.3 Експериментальна частина
12.31 Обладнання:
Металографічний мікроскоп;
Зразки алюмінієвих сплавів для металографічних досліджень;
Твердомір типу Роквелла ТК-2.
12.3 Хід роботи
Підготовити зразки алюмінієвих сплавів до металографічних досліджень; вибрати необхідний протравлювач; вивчити мікроструктуру. Вказати основні структурні складові сплавів, зарисувати мікроструктуру.
Вимірити твердість досліджуваних зразків за методом Роквелла за шкалою В (HRB).
12.4 Контрольні питання
Вкажіть, які алюмінієві сплави належать до силумінів?
З якою метою силуміни модифікують натрієм, вкажіть їх структуру?
Приведіть приклади високоміцних алюмінієвих сплавів.
Що таке авіалі, вкажіть їх хімічний склад і механічні властивості?
Приведіть приклади жароміцних алюмінієвих сплавів. Вкажіть, за рахунок яких легуючих елементів забезпечується їх жароміцність?
Приведіть приклади деформованих бінарних алюмінієвих сплавів.
Які сплави називаються дюралюмінами, вкажіть їх хімічний склад і структуру?
Які алюмінієві сплави використовують для виготовлення поковок і штамповок? Вкажіть їх хімічний склад, структуру і механічні властивості.
За діаграмою стану Al – Si вкажіть структуру сплавів з вмістом Si 7% і 13%. Який сплав буде більш твердим, пластичним? Відповідь поясніть з точки зору структури.
Які властивості алюмінієвих сплавів обумовлюють їх використання в авіаційній, хімічній, харчовій промисловості?
Лабораторна робота 13
ВИЗНАЧЕННЯ МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ І МІКРОСТРУКТУРИ АЛЮМІНІЄВИХ СПЛАВІВ ПІСЛЯ ТЕРМІЧНОЇ ОБРОБКИ
13.1 Мета роботи: визначити вплив термічної обробки (загартування і старіння) на мікроструктуру і твердість сплаву Д16
13.2 Теоретичні відомості
До сплавів алюмінію, що зміцнюються термічною обробкою, належать дюралюміни (Al-Cu-Mg), авіалі (Al-Mg-Si), кувальні (Al-Mg-Si-Cu), високоміцні (Al-Zn-Mg, Al-Zn-Mg-Сu) і жароміцні (Al-Cu-Mg з добавками Fe і Ni) (табл. 13.1).
Таблиця 13.1 – Марки і хімічний склад деяких алюмінієвих сплавів, що
зміцнюються термічною обробкою
Марка сплаву |
Масова частка легувальних елементів, % |
||||
Cu |
Mg |
Mn |
Si |
Інші елементи |
|
Дюралюміни |
|||||
Д1 |
3,8 – 4,8 |
0,4 – 0,8 |
0,4 – 0,8 |
0,7 |
|
Д16 |
3,8 – 4,9 |
1,2 – 1,8 |
0,3 – 0,9 |
0,5 |
|
Д18 |
2,2 – 3,0 |
0,2 – 0,5 |
0,2 |
0,5 |
|
Авіалі |
|||||
АВ |
0,1 – 0,5 |
0,45 – 0,9 |
1,15 – 0,35 |
0,5 – 1,2 |
|
АД31 |
0,1 |
0,4 – 0,9 |
0,1 |
0,3 – 0,7 |
|
АД33 |
0,15 – 0,4 |
0,8 – 1,2 |
0,15 |
0,4 – 0,8 |
|
Кувальні сплави |
|||||
АК6 |
1,8 – 2,6 |
0,4 – 0,8 |
0,4 – 0,8 |
0,7 – 1,2 |
|
АК8 |
3,9 – 4,8 |
0,4 – 0,8 |
0,4 – 1,0 |
0,6 – 1,2 |
|
Високоміцні сплави |
|||||
В95 |
1,4 – 2,0 |
1,8 – 2,8 |
0,2 – 0,6 |
0,5 |
5,0 – 7,0 Zn |
В96 |
2,2 – 2,8 |
2,5 – 3,2 |
0,2 – 0,5 |
— |
7,6 – 8,6 Zn |
Жароміцні сплави |
|||||
АК4-1 |
1,9 – 2,7 |
1,2 – 1,8 |
0,2 |
0,35 |
0,8 – 1,4 Ni, 0,8 – 1,4 Fe |
АК4 |
1,9 – 2,5 |
1,4 – 1,8 |
0,2 |
0,5 – 1,2 |
0,8 – 1,3 Ni, 0,8 – 1,3 Fe |
Дюралюміни є типовими представниками сплавів, що зміцнюються термічною обробкою.
В дюралюмінах після повільного охолодження присутні наступні фази: α – твердий розчин на базі алюмінію; хімічна сполука Mg2Si; W – фаза (AlnCumMgkSiz); N – фаза (Cu2AlFe). Фази Mg2Si і W приймають участь в структурних змінах при термічної обробці і називаються зміцнюючими. Фаза N не розчинюється при нагріванні і не являється змічнюючою.
Змічнюючі фази розчинюються в α – твердому розчині при нагріванні до 480 - 500°C, структура сплаву при цих температурах є однофазною (α). Цей високотемпературний стан фіксується швидким охолодженням, внаслідок чого утворюється перенасичений твердий розчин.
Процес термічної обробки дюралюмінів можна розглянути на прикладі подвійних сплавів Al – Cu (рис. 12.3).
За діаграмою стану можна визначити умови отримання перенасиченого розчину в результаті загартування.
В загартованому стані дюралюмін має невисоку твердість, міцність і підвищену пластичність. Загартований сплав є нерівноважним, при тривалому перебуванні при кімнатної температурі і при підвищеної температурі в сплаві відбуваються структурні перетворення і наближають сплав до рівноважного стану. Такі перетворення називаються старінням. При старінні підвищується міцність, твердість, зменшується пластичність.
Старіння, яке відбувається при кімнатній температурі називається природним, при підвищеній – штучним.
Механізм старіння підтверджується рентгеноструктурним аналізом. Усередині кристалу Al утворюються зони підвищеної концентрації Сu, які називаються зонами Гіньє-Престона (Г-П). Зони Г-П представляють дискообразні скупчення міді товщиною декілька атомних шарів, яки викликають великі внутрішні напруження у кристалі Al і підвищують твердість. Процес старіння, пов’язаний з утворенням зон Г-П називають зонним.
При підвищених температурах утворюється Θ – фаза (CuAl2), яка підвищує твердість, міцність. Таке старіння називають фазовим.
При природному старінні зміцнення дюралюмінів відбувається за рахунок зонного механізму, при штучному (Т=100 - 150°C) – фазового. Максимальне зміцнення дюралюмінів досягається при природному старінні.