|
|
ОглавлениеМатериаловедение. Цветные металлы и сплавы на их основе. Учебное пособие. Введение Глава 1. Классификация и маркировка цветных металлов и сплавов на их основе Глава 2. Алюминий и сплавы на его основе Глава 3. Медь и сплавы на ее основе Глава 4. Титан и сплавы на его основе Глава 5. Магний и сплавы на его основе магния Глава 6. Никель и сплавы на его основе Глава 7. Тугоплавкие металлы и сплавы на их основе Глава 8. Олово, свинец, цинк и сплавы на их основе Глава 10. Золото и сплавы на его основе Контрольно-измерительные материалы. Вопросы для тестирования Микроструктурный анализ сплавов на основе цветных металлов. Лабораторная работа № 1 Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгуЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2Микроструктурный анализ алюминиевых сплавов Промышленные алюминиевые сплавы – это многокомпонентные и многофазные системы. Расшифровка фазового состава таких сплавов может потребовать последовательного применения серии индикаторных травителей, дающих характерную окраску разных фаз. Наиболее широко используемыми травигелями алюминиевых сплавов является 1%-й раствор HF в воде и реактив Келлера – смесь 5%-х водных растворов кислот HCl, HNO3 и HF в объемном соотношении 1: 1: 2. Для повышения прочности большинство алюминиевых сплавов подвергают закалке и старению. При нагреве под закалку происходит растворение всех или отдельных избыточных фаз, называемых фазами-упрочнителями. При последующем ускоренном охлаждении эти фазы не успевают выделиться, в результате фиксируется пересыщенный твердый раствор легирующих элементов в алюминии. В сплаве X (рис. 1) при температуре нагрева под закалку tзак.. -раствор является ненасыщенным. При охлаждении до температуры t1 (точка ) он становится насыщенным и далее, если охлаждение достаточно медленное (с печью, например), из него выделяется -фаза (ll). Эта фаза отличается от исходного -раствора повышенным содержанием компонента В, и поэтому ее выделение требует диффузии этого компонента в -фазе к центрам выделения. Рис. 1. Диаграмма состояния двухкомпонентной системы Если -фаза успевает полностью выделиться, то состав исходного раствора изменяется в соответствии с диаграммой состояния, по линии аb. При комнатной температуре отожженный сплав в равновесном состоянии должен содержать две фазы: насыщенный раствор состава точки b и вторичные выделения -фазы (ll). При быстром охлаждении с температуры tзак. (в воде, например) диффузионное выделение -фазы не успевает произойти, и после такой термообработки (закалки) сплав содержит при комнатной температуре только одну -фазу. В -фазе закаленного сплава сохраняется все то количество компонента В, которое было в ней при температуре закалки: концентрация -раствора изображается точкой с и, следовательно, -раствор является пересыщенным (состав насыщенного раствора – точка b). Пересыщенный раствор в закаленном сплаве неустойчив и при температурах ниже точки а стремится избавиться от избытка растворенного компонента В. При старении закаленного сплава, в зависимости от температуры и продолжительности процесса, в пересыщенном растворе образуются участки, обогащенные легирующими элементами (зоны Гинье-Престона), дисперсные частицы промежуточных метастабильных фаз или выделяются стабильные фазы. Упрочнение сплава происходит в результате закалки (благодаря образованию пересыщенного раствора) и, главным образом, при старении на стадиях образования зон и метастабильных фаз (дисперсионное твердение). На этих стадиях старения из-за высокой дисперсности продуктов распада микроструктура состаренного алюминиевого сплава под световым микроскопом обычно такая же, как и у закаленного сплава; выделения видны в электронном микроскопе. Алюминиевые сплавы по технологии изготовления подразделяются на деформируемые и литейные. Деформируемые сплавы Область составов деформируемых сплавов простирается от алюминия до сплавов вблизи точки предельной растворимости (рис. 2). Эффект упрочнения как при закалке, так и при старении тем больше, чем выше пересыщенность твердого раствора, поэтому максимальной прочностью обладают сплавы, состав которых близок к точке предельной растворимости при эвтектической температуре (точке с). Рис. 2. Области составов деформируемых и литейных алюминиевых сплавов В литом состоянии главная структурная составляющая деформируемых сплавов – дендриты раствора на базе алюминия. Под микроскопом обычно видны границы светлых дендритных ячеек, являющихся сечениями ветвей дендритов алюминиевого раствора. По этим границам располагаются двойные, тройные и более сложные эвтектики и фазы перитектического происхождения. Эвтектики в деформируемых сплавах появляются обычно из-за неравновесной кристаллизации (см. пунктирные линии на рис. 2). Во многих сплавах эвтектики, объемная доля которых мала, вырождены: по границам дендритных ячеек видны включения интерметаллидов эвтектического происхождения. К избыточным фазам, образованным основными легирующими элементами и алюминием, относятся Мg2Si (СuАl2), S(Аl2СuМg), (Аl3Мg2), (МgZn) и Т(Аl2Мg3Zn3). Силицид Мg2Si встречается особенно часто, т.к. большинство сплавов содержат Мg в качестве легирующего элемента и примеси (реже – легирующего элемента) Si, причем Мg обладает большим сродством к Si Силицид магния в эвтектике +Мg2Si имеет ярко выраженную скелетную форму. Если эвтектика вырождена, то видны тонкие, с ответвлениями кристаллы Мg2Si черного цвета. Идентифицировать силицид Мg2Si весьма просто, т.к. он, в отличие от подавляющего большинства других фаз, невидимых или имеющих светлые оттенки на нетравленом шлифе, сильно травится при мокрой полировке, приобретая цвета от голубого до черного (в зависимости от степени окисления). Большинство сплавов содержит в качестве легирующей добавки Мn и неизбежные примеси Fе и Si поэтому в структуре слитков можно встретить граненые, ромбовидные светлые кристаллы Аl6Мn с «выеденной» сердцевиной, слегка темноватые иголки FеАl3 и, особенно часто – сложную составляющую переменного состава (Аl,Fе,Мn,Si). Эта составляющая встречается в характерной форме «китайского шрифта» или в виде пластин с неправильными очертаниями. Внимание! Авторские права на книгу "Материаловедение. Цветные металлы и сплавы на их основе. Учебно-методический комплекс" (Мутылина И.Н.) охраняются законодательством! |
||||||||||||||||||||||
