铝合金淬火及时效曲线测定实验
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铝合金时效硬化曲线测定
指导老师： 唐 蓓
School of Materials Science and Engineering
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
School of Materials Science and Engineering
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五、布式硬度计
1 打开电源
2 放好样品 3 调好参数（压头ф5mm、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。
F：负荷250kgf D：压头5mm
D
D2 d 2
π：系数3.14 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。 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
School of Materials Science and Engineering
实验报告要求
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；
4.42mm
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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 Materials Science and Engineering
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。
T α
α
β
固溶处理 速冷 过饱和α
人工时效
自然时效
α＋ β A 过饱和α固溶体 固溶处理 固溶淬火 B 析出
t
饱和α固溶体＋析出相 （弥散细小的硬质点）
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二、实验原理
铝铜合金130℃时效时的硬度与时间的关系
School of Materials Science and Engineering
三、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(10块试样)。 将试样放入箱式电阻炉中，加热温度为495℃±3 ℃，保温1h， 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（固溶态的样品硬 度）。
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五、布式硬度计
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
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, 12，14，16h。 时效后将样品表面氧化层磨去，再进行硬度测定。
全部测定完成后，绘制时间-硬度曲线。
School of Materials Science Байду номын сангаасnd Engineering
13
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实验安全注意事项
人身安全
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；
设备完好
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!
实验室安全
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！
实验完成后，把样品交给班长 实验样品须回收
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14
Thank you !
二、实验原理
淬火时效是铝合金改善力学性能的的主要热处理手段 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
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六、读数显微镜
• • • • • • 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
2
3
4
5
2
3
4
5
2.87mm
时效温度—时效时间—硬度(HBS)
HBS(130°C )
0h
HBS(160°C )
HBS(190°C )
1h
2h 4h 6h 8h 10h
12h
14h 16h
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四、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
指导老师： 唐 蓓
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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、布式硬度计
1 打开电源
2 放好样品 3 调好参数（压头ф5mm、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。
F：负荷250kgf D：压头5mm
D
D2 d 2
π：系数3.14 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。 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
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实验报告要求
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；
4.42mm
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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
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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。
T α
α
β
固溶处理 速冷 过饱和α
人工时效
自然时效
α＋ β A 过饱和α固溶体 固溶处理 固溶淬火 B 析出
t
饱和α固溶体＋析出相 （弥散细小的硬质点）
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二、实验原理
铝铜合金130℃时效时的硬度与时间的关系
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三、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(10块试样)。 将试样放入箱式电阻炉中，加热温度为495℃±3 ℃，保温1h， 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（固溶态的样品硬 度）。
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五、布式硬度计
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
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, 12，14，16h。 时效后将样品表面氧化层磨去，再进行硬度测定。
全部测定完成后，绘制时间-硬度曲线。
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实验安全注意事项
人身安全
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；
设备完好
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!
实验室安全
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！
实验完成后，把样品交给班长 实验样品须回收
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14
Thank you !
二、实验原理
淬火时效是铝合金改善力学性能的的主要热处理手段 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
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六、读数显微镜
• • • • • • 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
2
3
4
5
2
3
4
5
2.87mm
时效温度—时效时间—硬度(HBS)
HBS(130°C )
0h
HBS(160°C )
HBS(190°C )
1h
2h 4h 6h 8h 10h
12h
14h 16h
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四、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