铝合金淬火及时效曲线测定

铝合金时效硬化曲线测定一、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二、实验原理

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。

1、淬火

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)

淬火工艺三要素

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。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。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。2、时效二、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。过饱和α固溶体析出固溶处理饱和α固溶体＋析出相（固溶淬火）（弥散细小的硬质点）固溶处理速冷人工时效自然时效Ttαβ

α＋βABα过饱和α饱和α＋析出相二、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。二、实验原理经过长时间时效后，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

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影响时效的因素二、实验原理三、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。160℃190℃220℃淬火态2h4h6h8h10h12h

时效温度—时效时间—硬度(HBS)四、实验步骤与方法

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）。四、实验步骤与方法布氏硬度计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/πDF：负荷250kgfπ：系数3.14D：压头5mmd：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。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