KWALIFIKACJA MTL5 - CZERWIEC 2019

PYTANIE NR 22.
Określ na podstawie wykresu w jakich warunkach należy przeprowadzić starzenie duraluminium, aby uzyskać największą wytrzymałość na rozciąganie tego stopu.
Ilustracja przedstawia wykres zależności wytrzymałości na rozciąganie duraluminium od czasu starzenia w różnych
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Największą wytrzymałość na rozciąganie uzyskuje się w punkcie maksimum krzywej starzenia na wykresie. Dla duraluminium maksimum to wypada przy starzeniu w temperaturze około 20°C przez około 4 dni. Wyższe temperatury skracają czas, ale mogą prowadzić do przestarzenia i spadku Rm.

Pełne wyjaśnienie:

W stopach typu duraluminium (utwardzanych wydzieleniowo) własności mechaniczne po przesycaniu i chłodzeniu rosną podczas starzenia, ponieważ w osnowie tworzą się drobne wydzielenia utrudniające ruch dyslokacji. Na wykresie starzenia (dla różnych temperatur) typowo widać, że:

  • na początku procesu wytrzymałość na rozciąganie rośnie,
  • następnie osiąga maksimum,
  • a przy zbyt długim czasie lub zbyt wysokiej temperaturze może maleć (tzw. przestarzenie).

Pytanie wymaga wskazania warunków dających największą wytrzymałość na rozciąganie, czyli odczytania z wykresu kombinacji temperatury i czasu odpowiadającej najwyższej wartości Rm. Z podanych wariantów maksimum wskazuje "Temperatura 20°C, czas ~ 4 dni." — to odpowiada naturalnemu starzeniu w warunkach zbliżonych do pokojowych, prowadzącemu do osiągnięcia szczytu umocnienia w dłuższym czasie.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi nie są właściwe? "Temperatura 100°C, czas ~ 1,5 dnia." oraz "Temperatura 150°C, czas ~ 20 godzin." i "Temperatura 200°C, czas ~ 12 godzin." opisują starzenie w wyższych temperaturach. W takich warunkach proces zachodzi szybciej, ale maksimum może być niższe lub może wystąpić wcześniej, a po jego przekroczeniu następuje spadek własności. Jeżeli na wykresie dla tych temperatur wartości Rm w punktach wskazanych w odpowiedziach są niższe niż maksimum dla 20°C/4 dni, to nie spełniają warunku "największa wytrzymałość".

Wskazówka egzaminacyjna: zawsze szukaj na wykresie najwyższego punktu (maksimum), a dopiero potem odczytuj odpowiadające mu czas i temperaturę. Nie zakładaj intuicyjnie, że "im wyższa temperatura, tym lepiej" — przy umacnianiu wydzieleniowym zbyt wysoka temperatura często przyspiesza także mechanizmy prowadzące do przestarzenia.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Starzenie duraluminium to etap obróbki cieplnej (naturalny lub sztuczny), w którym po przesycaniu zachodzą przemiany wydzieleniowe podnoszące własności mechaniczne. W praktyce polega na wygrzewaniu (lub sezonowaniu w temp. pokojowej) przez określony czas, aby uzyskać maksymalną wytrzymałość.
Należy znaleźć na wykresie punkt o najwyższej wartości wytrzymałości na rozciąganie (maksimum krzywej). Następnie odczytuje się z osi wykresu temperaturę i czas odpowiadające temu maksimum. Kluczowe jest szukanie maksimum, a nie końca czasu procesu.
Wyższa temperatura przyspiesza wydzielanie, ale może też szybciej doprowadzić do przestarzenia: wydzielenia rosną i tracą zdolność skutecznego blokowania dyslokacji. Wtedy wytrzymałość po osiągnięciu maksimum zaczyna spadać. Dlatego liczy się punkt szczytowy na wykresie, nie sama temperatura.
Przestarzenie to stan po przekroczeniu czasu/temperatury optimum, gdy wydzielenia stają się zbyt duże lub mniej korzystnie rozmieszczone. Zamiast dalszego umocnienia pojawia się spadek wytrzymałości i często wzrost plastyczności. Na wykresie widać to jako opadanie krzywej po maksimum.
Starzenie naturalne zachodzi w temperaturze zbliżonej do pokojowej i trwa dłużej (dni/tygodnie), a sztuczne prowadzi się w podwyższonej temperaturze i trwa krócej (godziny). Oba mają na celu uzyskanie umocnienia, ale optimum (maksimum wytrzymałości) zależy od temperatury i czasu, co pokazują wykresy starzenia.
Stosuje się je, gdy proces ma przebiegać jako starzenie naturalne (np. po przesycaniu), a warunki produkcyjne pozwalają na dłuższy czas sezonowania. Taki dobór bywa uzasadniony, gdy wykres pokazuje wysokie maksimum wytrzymałości przy temperaturze pokojowej, nawet kosztem dłuższego czasu.
Częsty błąd to wybór zbyt długiego czasu "na wszelki wypadek". W umacnianiu wydzieleniowym po maksimum zaczyna się przestarzenie i wytrzymałość spada. Drugi błąd to wybieranie czasu dla niewłaściwej temperatury (złej krzywej). Trzeba czytać wykres: maksimum + właściwa krzywa temperatury.
Zwykle ważniejsza jest umiejętność odczytu z wykresu i rozumienie zależności temperatura–czas, niż pamięciowe wartości. Jeśli w pytaniu jest wykres, oczekuje się wskazania maksimum i przypisanych mu warunków. Warto jednak kojarzyć, że wyższa temperatura oznacza krótszy czas, ale nie zawsze najwyższe maksimum.
Kontrolę prowadzi się przez rejestrację temperatury pieca/komory (czujniki, rejestratory) oraz ścisłe odmierzanie czasu od osiągnięcia zadanej temperatury. Dodatkowo stosuje się nadzór jakości: próby twardości lub próby rozciągania partii, aby potwierdzić, że osiągnięto wymagane własności bez przestarzenia.
Starzenie wpływa także na twardość, granicę plastyczności, podatność na odkształcenie oraz (pośrednio) na zachowanie w obróbce plastycznej i skrawaniu. W zależności od stopu i warunków starzenia można uzyskać większą wytrzymałość kosztem mniejszej plastyczności. Dlatego w technologii dobiera się stan do zastosowania wyrobu.
info

Około 30% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. bardzo trudne

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że największą wytrzymałość na rozciąganie uzyskuje się w punkcie maksimum krzywej starzenia na wykresie.

Źródła:

  • https://pl.wikipedia.org/wiki/Duraluminium - dostęp 2026-03-01
  • https://en.wikipedia.org/wiki/Precipitation_hardening - accessed 2026-03-01

Materiały:

  • Materiały dydaktyczne z metaloznawstwa stopów aluminium (umacnianie wydzieleniowe, przesycanie, starzenie)
  • Instrukcje technologiczne zakładowe (karty obróbki cieplnej) dla stopów Al
  • Podręczniki/rozdziały o obróbce cieplnej stopów nieżelaznych oraz o interpretacji wykresów własności

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego