鋁合金淬火及時效曲線測定

鋁合金時效硬化曲線測定一、實驗?zāi)康恼莆珍X合金淬火及時效操作方法了解時效溫度、時間對時效強化影響規(guī)律加深對時效強化及其機理的理解學(xué)會硬度計及讀數(shù)顯微鏡的使用二、實驗原理

主要是為了得到過飽和固溶體，為時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

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

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)。對大多數(shù)鋁合金而言，淬火后隨著自然存放時間的延長，強度雖有所提高，但提高的幅度不是很大，因此，要想大大提高合金的強度性能，必須在淬火后進行人工時效處理。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度。自然時效：在室溫下自然停放一定的時間，鋁合金強度及硬度得到提高。人工時效：人為的將試樣在高于室溫下的某一溫度，保溫一定的時間，以提高鋁合金強度及硬度。2、時效二、實驗原理脫溶（時效的實質(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）（彌散細小的硬質(zhì)點）固溶處理速冷人工時效自然時效Ttαβ

α＋βABα過飽和α飽和α＋析出相二、實驗原理

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℃保溫進行時效處理，隨時間的延長，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、實驗原理經(jīng)過長時間時效后，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，硬度開始下降，出現(xiàn)過時效。

鋁銅合金130℃時效時的硬度與時間的關(guān)系

從淬火到時效之間停留時間的影響

合金化學(xué)成分的影響

合金的固溶處理工藝影響

時效溫度與時間的影響影響時效的因素二、實驗原理三、實驗設(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：測定淬火及時效后硬度。讀數(shù)顯微鏡：測定壓痕直徑。實驗材料：2024鋁合金試樣四、實驗步驟與方法

每班分為3個小組，每組分別領(lǐng)取一套試樣(7塊試樣)，每人負(fù)責(zé)一個時效

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。每組取一個試樣立即測定淬火后的硬度。每組的其他試樣立即進入箱式電阻爐中進行時效處理，時效溫度分別為160℃,190℃,220℃，每組取一個溫度進行實驗，保溫時間分別為0,2,4,6,8,10,12h。160℃190℃220℃淬火態(tài)2h4h6h8h10h12h

時效溫度—時效時間—硬度(HBS)四、實驗步驟與方法

測定硬度應(yīng)取三點進行測定(最好選中心部位),但每兩點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)實驗條件要求，試樣測定布式硬度值HB，測定硬度時選用參數(shù)為：負(fù)荷250kgf（2.452kN），淬火鋼球直徑Φ5mm，負(fù)荷保持時間30秒）。四、實驗步驟與方法布氏硬度計1．硬度計使用將淬火及時效后試樣放在載物臺上，順時針旋轉(zhuǎn)手輪當(dāng)負(fù)荷大于90時硬度計會發(fā)出叫聲，同時加荷指示燈亮，這時手輪立刻停止，硬度計自動進行加荷→保荷時間→卸荷結(jié)束，然后逆時針轉(zhuǎn)動手輪，將試樣取出測定壓痕(d)，再查表。布氏硬度計：HBS測量范圍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，只要測量d值就知道HBS值。因此采用DM讀數(shù)顯微鏡(放大20x)測量d值，然后查表(10D2)即可。四、實驗步驟與方法讀數(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，這時可以在鼓輪上讀出數(shù)據(jù)(鼓輪為0.01mm)。可能出現(xiàn)如下三種情況：(1)滿一個格子為1.00mm；(2)不滿一個格子在鼓輪上讀數(shù)為0.01mm；(3)超過一個格子在鼓輪上讀數(shù)再加上1.00mm