ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ И ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

В работе несколько студентов выполняют одно из практических заданий по термической обработке алюминиевого сплава. На небольших образцах сплава в лабораторных условиях имитируется реальная термическая обработка изделий. Практические задания даны ниже.

Задание 1 . Изучение влияния температуры старения на твердость дуралюмина. Четыре образца дуралюмина одной марки подвергнуть закалке от температуры нагрева 500...510 °С (время нагрева и выдержки 30...40 мин) в воде. Измерить твердость до закалки и после закалки у каждого образца.

Провести старение закаленных образцов при температуре: первого - 100 °С, второго -180 °С, третьего - 250 °С, четвертого - 350 °С. Время нагрева и выдержки 30 мин. Измерить твердость после старения .

По полученным данным построить график зависимости твердости от температуры старения. Сделать вывод о влиянии закалки и температуры старения закаленного дуралюмина на его твердость. Указать, при какой температуре старения досгигается максимальная твердость дуралюмина.

Задание 2. Изучение влияния времени старения при температуре 180 ⁰С на твердость дуралюмина. Три образца дуралюмина одной марки подвергнуть закалке от температуры нагрева 500-510 °С (время нагрева и выдержки 30...40 мин) в воде. Измерить твердость до и после закалки у каждого образца.

Провести старение закаленных образцов при температуре 180 °С и времени нагрева и выдержки: первого - 10 мин, второго - 20 мин, третьего - 40 мин Измерить твердость после старения.

По полученным данным построить график зависимости твердости от времени старения. Сделать вывод о влиянии времени старения при температуре 180 °С закаленного дуралюмина на его твердость.

Задание 3. Изучение влияния времени старения при температуре 250 °С на твердость дуралюмина. Проводится закалка пяти образцов, как указано в задании 2. Провести старение закаленных образцов при температуре 250 °С и времени нагрева и выдержки: первого - 2 мин, второго - 5 мин, третьего - 10 мин, четвертого - 20 мин, пятого - 40 мин.

По полученным данным построить график зависимости твердости от времени старения при температуре 250 °С закаленного дуралюмина. Сделать вывод о влиянии времени старения при 250 °С на твердость дуралюмина.

Далее студенты переходят в лабораторию термической обработки для проведения закалки и старения.

Как правило, образцы для проведения закалки заранее лаборантом загружаются в печь и проводится нагрев и выдержка в течение 30...40 мин. После прихода студентов в лабораторию выполняется последний этап проведения закалки: охлаждение образцов в воде.

После охлаждения измеряется твердость закаленного дуралюмина одного из образцов на приборе Роквелла по шкале HRF. Твердость образцов до закалки измеряется заранее и сообщается студентам лаборантом.

Закаленные образцы далее подвергаются старению в соответствии с заданными температурно-временными режимами. С помощью щипцов образец загружается в печь, имеющую требуемую по режиму температуру. После завершения указанного в задании времени нагрева, и выдержки образцы щипцами выгружаются из печи, помещаются на керамическую подставку или кирпич и охлаждаются на воздухе до комнатной температуры.

У охлажденных образцов лаборант измеряет твердость на приборе Роквелла по шкале HRF. Все данные о твердости по заданию записывают в таблицу. Форма таблицы для записи результатов термической обработки дана ниже.

Таблица. Влияние термической обработки на твердость алюминиевого сплава

Марка алюминиевого сплава. Вид термообработки (ТО)	Режим термообработки	Твердость HRF
t, ⁰С	t, мин	среда охлаждения	до ТО	после ТО
Дуралюмин 1160: Закалка Старение

После завершения экспериментальной части работы студенты по полученным данным под руководством преподавателя приступают к построению графиков следующих зависимостей:

- зависимость твердости HRF сплава от температуры старения (время
нагрева и выдержки 30 мин);

- зависимость твердости HRF сплава от времени старения (две кривые при температурах 180 °С и 250 °С).

Для построения графиков каждый студент отмечает на доске и у себя в отчете в соответствующих координатах экспериментальные точки в виде крестиков, небольших кружочков и т. д, строят графики. Далее студенты по своим заданиям формулируют выводы, которые записываются в отчет. Выводы в отчете приводятся каждым студентом по всем заданиям.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Итоги проведенной работы оформляют в отчете, который должен содержать следующие разделы:

1. Цель работы.

2. Оборудование, приборы и материалы, использованные при выполнении работы.

3. Теоретические положения: понятия о закалке и старении сплавов.
Зарисовки диаграммы состояния алюминий-медь. Описание структурных изменений при старении закаленных сплавов алюминий-медь,

4. Методика проведения работы и полученные результаты. Задание по
термической обработке, марка алюминиевого сплава, таблица результатов термической обработки по всему заданию. Два графика зависимости твердости от изучаемых факторов по всем заданиям.

5. Выводы по работе.

В конце занятия преподаватель путем устного опроса студентов проверяет усвоение знаний по вопросам для самопроверки. Оформленные отчеты проверяются и подписываются преподавателем.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К РАБОТЕ И САМОПРОВЕРКИ

1. Какая упрочняющая термическая обработка применяется для алюминиевых сплавов?

2. Какие структурные изменения происходят в процессе закалки алюминиевых сплавов?

3. Какие стадии распада пересыщенного твердого происходят при разных температурах старения в сплавах алюминий-медь?

4. Что представляют собой зоны Гинье - Престона (зоны ГП)?

5. Как изменяется твердость дуралюмина в зависимости от температуры старения?

6. Какое влияние оказывает время старения на твердость дуралюмина?

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Основная:

Фетисов, Г.П. Материаловедение и технология металлов: учеб. для студентов машиностр. спец. вузов / Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман, В.М. Матюшин; под ред. Г.П. Фетисова. – 3-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк., 2005. 862 с.

Дополнительная:

Арзамасов, Б.Н. Материаловедение: учеб. для вузов / Б.Н. Арзамасов [и др.]; под общ. ред. Б.Н. Арзамасова, Г.Г. Мухина. – 7-е изд., стереотип. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. 648 с.