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1、School of Materials Science and Engineering 指导老师: 唐 蓓 铝合金时效硬化曲线测定 School of Materials Science and Engineering 一、实验目的 n掌握铝合金淬火及时效操作方法 n了解时效温度、时间对时效强化影响规律 n加深对时效强化及其机理的理解 n学会硬度计及读数显微镜的使用 School of Materials Science and Engineering 淬火时效是铝合金改善力学性能的的主要热处理手段 二、实验原理 铝合金的淬火时效一般是一个联合工艺,一般二者不 会单独出现; 淬火就是将高温状态
2、迅速冷却到低温,钢的淬火是为 了获得马氏体,铝的淬火是为了获得过饱和固溶体,为随 后的时效的准备过饱和固溶体;铝合金的淬火又常称为固 溶处理;铝合金的时效是为了促使过饱和固溶体析出弥散 强化相 School of Materials Science and Engineering 脱溶(时效的实质) -从过饱和固溶体中析出第二相(沉淀相)或形成溶质原 子聚集区以及亚稳定过渡相的过程。属扩散型相变。 二、实验原理 饱和固溶体析出相 固溶处理 固溶淬火 (弥散细小的硬质点) 过饱和固溶体 析出 固溶处理 速冷 人工时效 自然时效 T t AB 过饱和 School of Materials Sci
3、ence and Engineering 铝铜合金130时效时的硬度与时间的关系 二、实验原理 School of Materials Science and Engineering 三、实验步骤与方法 n 每班分为3个小组,每组分别领取一套试样(10块试样)。 n 将试样放入箱式电阻炉中,加热温度为4953 ,保温1h ,保温结束快速淬入水槽中。 n 每组取一个试样立即测定淬火后的硬度(固溶态的样品硬度) 。 n 每组的其他试样立即放入箱式电阻炉中进行时效处理,时效温 度分别为130 ,160 ,190 ,每组取一个温度进行实验, 保温时间分别为1,2,4,6, 8, 10, 12,14,1
4、6h。 n 时效后将样品表面氧化层磨去,再进行硬度测定。 n 全部测定完成后,绘制时间-硬度曲线。 School of Materials Science and Engineering 时效温度时效时间硬度(HBS) HBS(130C)HBS(160C)HBS(190C) 0h 1h 2h 4h 6h 8h 10h 12h 14h 16h School of Materials Science and Engineering 四、实验设备及材料 n箱式电阻炉:加热试样用。 n淬火水槽: 用于淬火冷却。 n布式硬度计:测定淬火及时效后硬度。 n读数显微镜:测定压痕直径。 n实验材料: 2024
5、铝合金试样 School of Materials Science and Engineering 布氏硬度计:HBS测量范围8450 三种压头:2.5mm、5mm、10mm 有六种负荷:183.75kgf、245kgf、490kgf、735kgf、980kgf、2940kgf F:负荷250kgf :系数3.14 D:压头5mm d:压痕直径 从公式得到,F、D、是已知,只要测量d 值就知道HBS值。因此采用DM读数显微镜(放 大20x)测量d值,然后查表(10D2)即可。 五、布式硬度计 公式: HBS=2F/D 测定硬度应取三点进行测定(最好选中心部位), 但 每两点离压痕中心距离不小于
6、压痕直径4倍,压痕 中心距试样边缘的距离不小于压痕的2.5倍 School of Materials Science and Engineering 1 打开电源 2 放好样品 3 调好参数(压头5mm、时间30s、负载 245kgf ) 4 顺时针旋转手轮当负荷大于90时硬度计 会发出叫声,同时加荷指示灯亮,这时手 轮立刻停止,硬度计自动进行加荷保荷 时间卸荷结束,然后逆时针转动手轮, 将试样取出测定压痕(d),再查表。 五、布式硬度计 School of Materials Science and Engineering 放好样品 调焦 移动样品台,把压痕放置于刻度 线上 旋转手柄,使线分
7、别与压痕的两 边相切,并读出读数 两个读数相减,得到压痕直径 查表,得到布氏硬度 342 5 342 5 2.87mm4.42mm 六、读数显微镜 School of Materials Science and Engineering 实验注意事项: 1 一个数据点硬度至少测三次,尽量减小误差; 2 取样后,及时关闭好干燥箱炉门,尽量减少炉温波动; 最后一个取样的同学需要关闭干燥箱电源; 3 严格按时效时间和温度进行时效处理,不得随意变动; 4 时效与随后的硬度测定时间不要间隔太长,最好尽快测 量硬度; 5 时效后务必将样品表面氧化层去除干净,保证实验结果 的可靠性 School of Mat
8、erials Science and Engineering 13 1、所有实验数据均要造表并制图,并附在实验报告后面 ; 3、实验报告采用中南大学实验报告标准格式; 4、根据实验结果,给出误差分析,说明造成误差可能存 在的因素有哪些; 5、根据实验结果,说明时效工艺造成硬度变化的原因; 6、根据实验结果,说明时效温度对时效硬度峰值的影响 ; 实验报告要求 School of Materials Science and Engineering 14 做好实验室开关门钥匙的交接工作,确保人走断水断电关窗关门; 当实验完成后,试验台要清洁归原! 安全第一,严格按照仪器和设备的操作流程进行操作,谨防烧烫 伤和触电; 操作设备切忌粗暴,维持设备完好才能确保实验可靠地持续进行; 目前可用设备有限,更要珍惜! 实验安全注意事项 人身安全 设备完好 实验室安全 实验完成后,把样品交给班长 实验样品须回收 Thank you !