铝合金淬火及时效曲线测定

四、实验步骤与方法
布来自百度文库硬度计
1．硬度计使用 将淬火及时效后试样放在载物台上，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。
布氏硬度计：HBS测量范围8~450 三种压头：ф2.5mm、ф5mm、ф10mm 有六种负荷：183.75kgf、245kgf、490kgf、 735kgf、 980kgf、2940kgf 公式: HBS=2F/πD D
D d
2 2

F：负荷250kgf π：系数3.14 D：压头5mm d：压痕直径 从公式得到，F、D、π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。
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一、实验目的
掌握铝合金淬火及时效操作方法 了解时效温度、时间对时效强化影响规律
加深对时效强化及其机理的理解
学会硬度计及读数显微镜的使用
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五、实验报告要求

将本组所得硬度数据填入表中，并画出硬度-时 效时间曲线。 分析比较所得时效硬化曲线的异同，并根据时效 强化机制解释曲线的变化规律。

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二、实验原理
1、淬火
主要是为了得到过饱和固溶体，为时效处理做好组织上的准备。 淬火工艺三要素
淬火加热温度
上限为开始熔化温度 下限为固溶度曲线（ab线)
淬火加热保温时间 在保证强化相全部溶解的前提下，尽量采用快速加热及短的保温时间。 淬火冷却速度 取决于过饱和固溶体的稳定性 Vc --临界冷却速度：即可防止固溶体在冷却过程中发生分解的最小冷却速度。 Vc与合金系、合金元素含量和淬火前合金组织有关。
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三、实验设备及材料



箱式电阻炉：加热试样用。 淬火水槽： 用于淬火冷却。 布式硬度计：测定淬火及时效后硬度。 读数显微镜：测定压痕直径。 实验材料： 2024铝合金试样
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自然时效：在室温下自然停放一定的时间，铝合金强度及硬度 得到提高。 人工时效：人为的将试样在高于室温下的某一温度，保温一定 的时间，以提高铝合金强度及硬度。
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二、实验原理
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。
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四、实验步骤与方法
每班分为3个小组，每组分别领取一套试样(7块试样)， 每人负责一个时效 温度。
将表面磨好的试样放入箱式电阻炉中，加热温度为 500℃±3 ℃，保温10-15min，保温结束快速淬入水槽 中。 每组取一个试样立即测定淬火后的硬度。 每组的其他试样立即进入箱式电阻炉中进行时效处理， 时效温度分别为160 ℃,190 ℃,220 ℃，每组取一个温 度进行实验，保温时间分别为0, 2, 4, 6, 8, 10, 12h。
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二、实验原理
2、时效
对大多数铝合金而言，淬火后随着自然存放时间的延长，强度 虽有所提高，但提高的幅度不是很大，因此，要想大大提高合 金的强度性能，必须在淬火后进行人工时效处理。 将淬火状态的合金在一定温度下保持适当的时间，使淬火得到 的过饱和固溶体发生分解，从而大大提高合金的强度。
经过长时间时效后，G.P区溶解， θ//相形成使硬度有重新上升。当 θ//相溶解而形成θ/相时，硬度开 始下降，出现过时效。
铝铜合金130℃时效时的硬度与时间的关系
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二、实验原理
影响时效的因素 从淬火到时效之间停留时间的影响 合金化学成分的影响 合金的固溶处理工艺影响 时效温度与时间的影响
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，查表。 （建议根据实验条件要求，试样测定布式硬度值HB， 测定硬度时选用参数为：负荷250kgf（2.452kN）， 淬火钢球直径Φ5mm，负荷保持时间30秒）。
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T
α
β
固溶处理 速冷 过饱和α 人工时效 饱和α＋析出相 自然时效
α
α＋β A B
析出
t
饱和α固溶体＋析出相 过饱和α固 固溶处理 （弥散细小的硬质点） 溶体 （固溶淬火）
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二、实验原理
脱溶的一般序列：
以Al－Cu合金为例说明脱溶转变的过程：从Al－Cu合金相图可知，该合金 室温组织由α固溶体和θ相（CuAl2）构成，加热到550℃保温，使θ溶入α，得单 相α固溶体，如果淬火快冷，便得到过饱和α固溶体，然后再加热到130℃保温 进行时效处理，随时间的延长，将发生下列析出过程（析出序列）： α → G· P区 → θ// → θ/ → θ 其中G· P区、θ//、θ/为亚稳定相。
四、实验步骤与方法
读数显微镜使用 首先将读数显微镜划线板刻度0~8mm调清楚，对准压痕一 边相切，然后读数鼓轮旋转与压痕，另一边相切，这时可以在 鼓轮上读出数据(鼓轮为0.01mm)。 可能出现如下三种情况： (1)满一个格子为1.00mm； (2)不满一个格子在鼓轮上读数为0.01mm； (3)超过一个格子在鼓轮上读数再加上1.00mm。 如1.00+0.78=1.78 查10D2得HBSA=97.2
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时效温度—时效时间—硬度(HBS)
160℃ 淬火态 2h 4h 6h 8h 10h 12h 190℃ 220℃
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四、实验步骤与方法