Д еформируемые алюминиевые сплавы, упрочняемые термообработкой. Их состав, структура, свойства. Способы упрочнения.
Дуралюмины (Д1, Д3, Д6, Д16 и т.п.) – сплавы системы Al-Cu. Основным легирующим элементом является медь. Сплав Д1 содержит 3,8…4,8%Cu, 0,5…1,5% магния, ~0,5% марганца. Согласно диаграмме Al-Cu (рис. 46) в сплавах образуются следующие фазы:
α – твердый раствор меди в алюминии, максимальная растворимость Cu в Al составляет 5,7%;
θ –твердый раствор на основе химического соединения СuAl2, содержащего 54,1%Cu.
Структура сплава Д1 в равновесном состоянии (после литья) α + θII, причем частицы θII располагаются по границам зерен и охрупчивают сплав (рис. 47 а).
Для упрочнения дуралюминов проводится термическая обработка: закалка + старение. Закалка заключается в нагреве до температуры ~ 500°С, при которой хрупкая избыточная θII-фаза полностью растворяется в α-твердом растворе, быстрое охлаждение фиксирует структуру пересыщенного твердого раствора меди в алюминии
Для повышения прочности закаленного сплава проводят старение. Старение – это упрочнение закаленного сплава за счет распада пересыщенного твердого раствора и выделения избыточных вторичных фаз в мелкодисперсном виде (дисперсионное твердение). Естественное старение заключается в выдержке закаленного сплава при комнатной температуре 5…7 суток. Искусственное старение заключается в выдержке при повышенной температуре 100…200°С в течение 10…24 часов.
Для изготовления шатуна (ударные нагрузки) выбрана сталь 40ХГТ. Расшифруйте состав стали, определите класс стали по структуре в нормализованном состоянии и по назначению. Объясните влияние легирующих элементов. Выберите режим термической обработки.
40ХГТ 0,4% - С; 1% - хром - ↑прочность не↓ пластичность 1% - марганец - ↑прокаливаемость, но нет такой же вязкости как у никеля 1% - титан – измельчает зерно,↑механические свойства и ↓склонность стали к перегреву Конструкционная сталь общего назначения Качественная Среднелегированная Перлитный класс, доэвтектоидный класс (П+Ф) ТО: Улучшение(структура Сотп зерн) высокая ударная вязкость(КС)
№24
Методы определения твердости металлов
Т
вердость
– свойство
металла сопротивляться пластической
деформации при внедрении в его поверхность
твердого тела – индентора.
Твердость по Бринеллю. Индентор – стальной шарик диаметром от 2,5 до 10 мм. Нагрузка – 2500..30000Н. После снятия нагрузки остается отпечаток (лунка) диаметром d (рис.8а). Твердость определяется как отношение нагрузки Р к площади отпечатка: НВ=Р/FОТП (МПа). Обычно твердость определяют по таблицам. Способ Бринелля применяют для металлов малой и средней твердости – до 450 НВ.
Твердость по Виккерсу. Индентор – четырехгранная алмазная пирамида с углом при вершине 136°, нагрузка Р – 10..1000 Н (Рис.8б). Твердость рассчитывают по среднему арифметическому диагоналей отпечатка d (мм) по формуле: НV= 0,189 Р/d2 (МПа) или определяют по таблицам. Метод применяют для деталей малых сечений и тонких поверхностных слоев, имеющих высокую твердость.
Твердость по Роквеллу. Метод универсален и прост. Прибор имеет шкалы А,В,С. Твердость – величина безразмерная и считывается со шкал (табл.1). Нагрузка складывается из предварительной Р0=100 Н и основной Р1.