Взаимосвязь структуры и свойств сплавов

В зависимости от состава и строения (структуры) сплавы различаются по свойствам и подразделяются на деформируемые и литейные. По диаграмме состояний можно ориентировочно оценить свойства и составить классификацию сплавов.

На рисунке 15 представлена схема диаграммы состояния Al- компонент B. Сплавы – твердые растворы, например, на основе алюминия, обладают свойствами, близкими к свойствам алюминия, т.к. у твердых растворов сохраняется кристаллическая решетка металла–растворителя. Поэтому твердые растворы наиболее пластичны, хорошо деформируются.

Интерметаллические соединения (b или q), имея другую, чаще сложную кристаллическую решетку обладают высокой твердостью и хрупкостью.

Рис. 15. Схема диаграммы состояния Al - B.

 

Сплавы с содержанием компонента В меньше, чем а % (предельное содержание компонента В в твердом растворе на основе алюминия) обладают наибольшей пластичностью, следовательно, хорошо деформируются при обработке давлением (прессование, прокатка, ковка). Сплавы, кристаллизующиеся с образованием эвтектики, обладают пониженной пластичностью, и при некотором количестве эвтектики обработка давлением для них становится неосуществимой.

Наилучшими литейными свойствами обладают сплавы, близкие по составу к эвтектическому (е %, В) (рис. 15).

Сплавы делятся также на: термически неупрочняемые и термически упрочняемые. Термическое упрочнение обусловлено фазовыми превращениями в твердом состоянии.

Сплавы, содержащие компонент В в количестве, не превышающем а ₀%, являются термически неупрочняемыми (рис. 15).

В этих сплавах твердый раствор a охлаждается от линии солидус до комнатной температуры без каких-либо фазовых превращений. Эти сплавы характеризуются небольшой прочностью, высокой пластичностью и хорошей коррозионной стойкостью. Единственным способом упрочнения таких сплавов является холодная пластическая деформация. Сплавы, в которых содержание компонента В превышает а ₀%, являются термически упрочняемыми сплавами. Они характеризуются высокой прочностью после упрочняющей термической обработки и применяются для изготовления наиболее нагруженных деталей.

Однофазные твердые растворы - наиболее пластичные, обладают повышенной вязкостью и поэтому очень плохо обрабатываются резанием (на токарных, строгальных и прочих станках).

Двухфазные сплавы, в которых кроме твердого раствора a имеются кристаллы эвтектики с содержанием b, q и других фаз на основе интерметаллических соединений, обладают повышенной прочностью и некоторой хрупкостью, что обеспечивает хорошую обрабатываемость резанием.

Требования к отчету

Отчет должен содержать: название и цель работы, порядок выполнения работы, все пункты порядка работы и выводы.

Контрольные вопросы

1. Какова природа фаз?

2. Определение эвтектического превращения в сплавах.

3. Определение фазового состава и структуры сплавов по диаграмме состояния.

4. Определение весовых количеств фаз и структурных составляющих.

 

Лабораторная работа № 4

Термическая обработка алюминиевых сплавов

Цель работы: изучить классификацию и назначение основных видов термической обработки алюминиевых сплавов, закономерности изменения структуры и свойств и выбор режимов упрочняющей термической обработки.

 

Порядок выполнения работы

1. Образцы сплавов Д16, АК4-1 и В95 нагреть до температур от 350°, 400°, 450°, 470°, 500°, 530° и 560°С и после 20-минутной выдержки закалить в воде. Измерить твердость по Бринеллю НВ/5/250 закаленных образцов, данные занести в таблицу 5.

2. Построить график зависимости твердости от температуры закалки. Дать объяснение характеру полученной зависимости.

3. Образцы сплавов Д16, АК4-1 и В95 закаленных с оптимальных температур подвергнуть старению в течение часа при 100°, 120°, 140°, 160°, 180°, 200°, 220°С и 240°С. Измерить твердость искусственно состаренных образцов, данные занести в таблицу 6.

4. Построить график зависимости твердости от температуры старения. Дать объяснения характеру полученной зависимости.

Таблица 5

Сплав	НВ до закалки (после отжига)	НВ после закалки, кг/мм2
Д16
АК4-1
В95

 

Таблица 6

Сплав	sв, МПа после закалки	sв после старения
Д16
АК4-1
В95