261
Æwiczenie 31
BADANIA MIKROSKOPOWE
STOPÓW ALUMINIUM I MAGNEZU
1. CEL ÆWICZENIA
Celem æwiczenia jest poznanie struktur typowych stopów aluminium i magnezu.
2. WIADOMOCI PODSTAWOWE
Rozwój techniki, szczególnie w dziedzinie budowy samolotów, rakiet i samochodów, spowodowa³ wzrost zapotrzebowania na stopy konstrukcyjne o ma³ym ciê¿arze
w³aciwym. Stopami, które mog³y sprostaæ temu wymaganiu, s¹ stopy aluminium (c. w³.
2,7 G/cm3) i magnezu (c. w³. 1,7 G/cm3) popularnie zwane stopami metali lekkich.
W³asnoci mechaniczne stopów metali lekkich ocenia siê stosunkiem wytrzyma³oci na rozci¹ganie do ciê¿aru w³aciwego, zwanym wytrzyma³oci¹ ciê¿arow¹, umo¿liwiaj¹cym porównanie ró¿nych materia³ów konstrukcyjnych. Wybór stopu zale¿y równie¿ od jego ci¹gliwoci, udarnoci, podatnoci na dzia³anie karbu, wytrzyma³oci
zmêczeniowej, odpornoci na korozjê oraz od jego ceny. Poza tym w konstrukcjach
du¿e znaczenie ma sztywnoæ zale¿na od modu³u sprê¿ystoci np. jeli sztywnoæ
stalowej belki przyjmiemy jako 100% to sztywnoæ utwardzonego wydzieleniowo duraluminium bêdzie wynosiæ 33%, a stopu magnezu równie¿ w stanie obrobionym cieplnie
zaledwie 22%.
2.1. Stopy aluminium
Stopy aluminium s¹ dwu- lub wielosk³adnikowe; w zale¿noci od ich w³asnoci technologicznych dzieli siê je na na stopy odlewnicze i stopy przerabialne plastycznie.
2.1.1. Odlewnicze stopy aluminium
Stopami odlewniczymi s¹ stopy aluminium z krzemem, miedzi¹ lub magnezem.
Przewa¿nie s¹ to stopy o sk³adzie eutektycznym, gdy¿ maj¹ wówczas nisk¹ temperaturê topnienia, dobr¹ lejnoæ i ma³y skurcz odlewu.
Najpopularniejsze s¹ stopy aluminium z krzemem (dwusk³adnikowe), zwane
siluminami. Pod wzglêdem zawartoci krzemu siluminy dzielimy na:
podeutektyczne, zawieraj¹ce od 4 do 10% Si,
Opracowa³: Marek Mazur
262
eutektyczne, zawieraj¹ce od 10 do 13% Si, np. AlSi11,
nadeutektyczne, zawieraj¹ce od 17 do 30% Si.
Siluminy pod- i nad- eutektyczne s¹ zwykle wielosk³adnikowe, oprócz krzemu zawieraj¹ dodatki Cu, Mg, Mn i Ni (np. AlSi21CuNi, AlSi5Cu1), co pozwala obrabiaæ je
cieplnie (przesycanie i sta¿enie) zwiêkszaj¹c ich wytrzyma³oæ.
Na podstawie wykresu równowagi
oC
% atomowy Si
fazowej Al-Si (rys. 31.1) mo¿na stwier1500
1430oC
dziæ, ¿e stopy aluminium z krzemem przy
1400
zawartoci 11,6% Si krzepn¹ jako stopy
1300
eutektyczne. Charakteryzuj¹ siê one do1200
L
brymi w³asnociami odlewniczymi, nie
1100
wykazuj¹ sk³onnoci do pêkania na go1000
r¹co. Eutektyka sk³ada siê z gruboigla900
L + Si
stych kryszta³ów roztworu b (prawie czy800
sty Si) na tle kryszta³ów roztworu sta³ego
Si
700 L + α
α. W stopach nadeutektycznych wystê577oC
600
puj¹ na tle eutektyki doæ du¿e, wydzie500
α
α + Si
lone pierwotnie, ostrok¹tne kryszta³y b.
400
W stopach podeutektycznych spotykamy
300
rozetkowate wydzielenia eutektyki (a+b)
1,65
200
11,6
na tle roztworu sta³ego a. Wystêpowa100
0
20
40
60
80
100
nie du¿ych i ostrok¹tnych kryszta³ów b
Al
% wagowy Si
Si
(prawie czysty Si) w stopach eutektyczRys. 31.1. Wykres równowagi
(…)
…¹ stopy aluminium (c. w³.
2,7 G/cm3) i magnezu (c. w³. 1,7 G/cm3) popularnie zwane stopami metali lekkich.
W³asnoci mechaniczne stopów metali lekkich ocenia siê stosunkiem wytrzyma³oci na rozci¹ganie do ciê¿aru w³aciwego, zwanym wytrzyma³oci¹ ciê¿arow¹, umo¿liwiaj¹cym porównanie ró¿nych materia³ów konstrukcyjnych. Wybór stopu zale¿y równie¿ od jego ci¹gliwoci, udarnoci, podatnoci na dzia³anie…
…
¿elaza. S¹ one odporne równie¿ na dzia³anie wody morskiej, wód mineralnych, a nawet sody, amoniaku i kwasu azotowego, stê¿onego i rozcieñczonego. Siluminy podi eutektyczne stosowane s¹ g³ównie na skomplikowane i wysoko obci¹¿one odlewy
czêci maszyn, silników, statków itp. Siluminy nadeutektyczne s¹ stopami stosowany-
263
temperatura
mi do wyrobu g³owic i t³oków do silników
silumin
spalinowych, gdy¿ maj…
…ci¹ w temperaturze otoczenia i dobr¹, zale¿nie od zawartoci
zanieczyszczeñ, odpornoci¹ na korozjê. Wad¹ ich jest stosunkowo niska wytrzyma³oæ. Mo¿na j¹ zwiêkszyæ przez umocnienie zgniotem, równoczenie jednak ulegaj¹
obni¿eniu w³asnoci plastyczne. Stosowane s¹ na elementy g³êbokot³oczne i kute o z³o¿onych kszta³tach. Nale¿¹ do nich odporne na korozjê stopy Al-Mg (do 5% Mg, Si,
264
temperatura
Mn, Cr) zwane…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)