Қорытпалардың күй диагрммасы | Скачать Реферат

Темір және оның қорытпалары, қасиеттері. қорытпа күйінің диаграммасы

Темір және оның қорытпалары, қасиеттері. Қорытпа күйінің диаграммасы

Жылуэнергетикада құрастырушы материалдардың басым бөлігі металдар болып табылады.

Кез келген металдың өзіне тән құрылысы және қасиеттері бар. Барлық металдар қара және түсті болып негізгі екі топқа бөлінеді.

Қара металдарға тән қара-сұрғылт түс, аса жоғары тығыздық, өте жоғары балқу температурасы, өте жоғары салыстырмалы беріктіктігі және көп жағдайда олар полиморфтық күйде болуы мүмкін. Осы қасиеттердің бәрін бойына игерген қара металдың бірі – темір Fe. Қара металдарға сонымен Mn – реттік нөмірі z=25, темір Fe – z=26,  кобальт Co – z=27, никель Ni – z=28 жатады.

Халық шаруашылығыньін түрлі салаларында таза металдарға қарағанда қорытпалар жиі қолданылады.

Қорытпа деп екі немесе одан да көп элементтер қоспасын балқытып алған қоспаны айтады. Металдардан алынған және бойына олардың қасиетін игерген қорытпалар металл қорытпалары деп аталынады. 

Құрамындағы элементтерінін санына байланысты корытпа екі, үш және одан да көп компонентті болуы мүмкін. Түрлі металдардын корытпа түзгіштік қасиеттері әр түрлі. Корытпалардың таза металдарға қарағанда, мынадай артықшылықтары бар:

а) механикалык қаттылығы, серпімділігі, тұтқырлық коэффициенті, беріктік шегі т. б. жоғарылығы;

б) технологиялық қасиеттерінін (қүю, қысым және жылу арқылы өндеу т. б.) жоғарылығы;

в) таза металдарда кездеспейтін ерекше қасиеттерінің болуы;

г) қорытпалардың физика-химиялық қасиеттерін қалауымызша өзгертуімізге болатындығы.

Қорытпалар сүйық күйінде біртекті, бір фазалы болады, ал сүйық күйден қатты күйге өткенде олардын фаза саны өзгереді.

Кейде металдар сүйық күйінде бірі екіншісінде ерімейді. Мысалы, қорғасын мен темір, қорғасын мен мыс. т. б. элементтердің қоспалары. Мұндай металдар сүйық күйінде бірі екіншісінде араласпай, меншікті салмағына байланысты қабат түзеді. Көптеген металдардың қоспаларының сұйық күйінде бірі екіншісінде ерігіштігі шекті болып келеді. Егер бір металдын қоспадағы концентрациясы сол металдын екінші металдағы ерігіштік шегінен асып кетсе, онда қоспа екі қабатқа (бөлікке) бөлінеді. Ерігіштігі шекті металдардын, кристалдық торларының параметрлері мен балқу температураларының айырмашылығы әдетте көп болып келеді.

Қүйма катайған кезде онын. құрамындағы компоненттері бір-бірімен әрекеттесіп, екі немесе бірнеше фазадан тұратын қатты ертінді, химиялық қосылыс және механикалық қоспа түзеді.

Темір және оның қорытпалары

Темір және оның қорытпалары техникадағы,әсіресемашина жасау өндірісінде маңызды конструкциялық материал болып саналады.

Темір (Fe) Д.И.Менделеевтің периодтық жүйесінің8-шітобының элементі, ол Fe, Co, Ni элементтерімен қатарлас орналасқан. Ол жер шарында оның 4,5%-тін құрайды. Бұл табиғатта көп кездесетін төртінші элементтің бірі.

Балқыту температурасы 1539°С (±5°С). 911°С төмен темір Fea (Көлемдік орталықтанған куб торы) формасында болады, 911°С жоғары темір Fev (Гексогональдық тығыз орналасқан тор) формасында болады, 1392°С жоғары қайтадан Fea формасында болады. Темірдің тығыздығы 7680 кг/м3, металдың созылу беріктігі 200…250 МПа, металдың салыстырмалы ұзарғыштығы 50…60%, қаттылығы 70… 80 НВ.

Темір – көміртек жүйесінде келесі фазалардан тұрады: сұйық қорытпа, қатты ерітінді (феррит және аустенит), химиялық қосылыс (цементит) және графит түрінде бос көміртек. Бұдан басқа оның құрамына механикалық қосылыстар – перлит пен ледебурит кіреді.

Феррит – α-теміріндегі енгізілген көміртектің қаттыерітіңдісі. Онда көлемдік орталықтанған куб торы бар, сондықтан көміртектің ерітіндісі ферритте өте аз болады. Төменгі температуралы α-ферритте 0,02% көміртегі бар, жоғары температуралы α-ферритте (не болмаса б-ферритте) 0,1% көміртегі бар. Ферриттің жоғары созымдылығы (6 = 40…50 %) және жұмсақтылығы (80…120 НВ), сұйық күйінде қысым арқылы жақсы өңделеді.

Аустенит — γ-теміріндегі енгізілген көміртектің қаттыерітіндісі, құрамында көміртегі мөлшері 2,14%-ке дейін болады. Жоғары пластикалы, ферритке қарағанда қатты (160…200 НВ). Ол көміртегіден басқа элементтерді де ерітеді.

Цементит – FeС химиялық қосылысы,құрамында көміртек – 6,67% С. Ең қатты (800 НВ) және темір мен көміртектің қорытпасы морт сынғыш. Торлары күрделі ромб тәріздес, тығыз орналасқан. Балқу температурасы 1250°С. 210°С-ға дейін цементит магнитті болып келеді. Жоғары температурада графитпен аустенитке ауысады. Оның ішіндегі көміртегі бейметалдармен ауысады (оттегімен, азотпен), ал темір – металдармен (марганец, хром, вольфрам) ауысады. Қорытпалар цементит негізінде таза күйінде қолданбайды. Темір көміртекті қорытпада цементит көп болған сайын, қаттылығы жоғары болады.

Графит көміртек пен гексогональды тордыңаллотропиялық модификациясы және бетіндегі әлсіз байланысы. Графит жұмсақ, оның беріктігі өте төмен. Балқу температурасы 3800°С, тығыздығы 2500 кг/м3. Электр тоғын өткізеді және химиялық төзімді болып келеді.

Перлит феррит пен цементиттің механикалық қосылысы,құрамында 0,83% көміртегі бар. Ол 723°C температурада қайта кристалдану нәтижесінде пайда болады. Бұл кезең эвтектоидты, ал перлит эвтектоид деп аталады. Перлиттің жоғары беріктігі (ов

  • 800 МПа), қаттылығы (200 НВ) және механикалық қасиеттерді жоғарылатады. Перлиттің құрылымы — феррит пен цементиттің ауыспалы пластинкасы.

Ледебурит аустенит пен цементиттіңмеханикалыққоспасы, қорытпа кристалдану кезінде 4,3 % көміртекпен t=1147°C температура кезінде пайда болады. 727°С төмен аустенит ледебуритте перлитке ауысады, суыған соң ледебурит перлит пен цементиттің қоспасын ұсынады. Ледебурит эвтектика. Ол қатты (700 НВ) болады, құрылысы не болмаса жүздік пластинкалық құрылысы барлық ақ шойындарда кездеседі.

Темір мен көміртегі қоспаларының қасиеттерікөміртек және тұрақты қоспалардың құрамына байланысы.

Болаттардың құрылымы және қасиеттері көбінесе көміртегінің мөлшеріне және зиянды қосылыстарға байланысты болады. Болаттардың зиянды қосылыстары ол марганец, кремний, фосфор, күкірт және газдар – оттегі, сутегі болады. Техникалық болаттарда (Мn) мөлшері 0,8 % жоғары емес, (Si) 0,5 % жоғары емес, (Р и S) 0,05 % жоғары емес.

Пайдалы қосылыстардеп марганец пен кремнийді санайды.Марганецті болатта қышқылдату ретінде қосады, әсіресе темірдегі зиянды қышқылды жоюүшін:

Mn FeO —>-MnO Fe

Одан басқа ол күкірттің зиянды қосылыстарын байланыстырады: Mn FeS —>MnS Fe, болаттың беріктігін жоғарылатады, оның пластикасын төмендетпей, жоғары температурада (қызуға беріктік ), мортты жояды FeS болғанда.

Кремнийді болатқа қышқылдату ретінде қосады: 2FeO Si— >2Fe SiO2. Ол болаттың аққыштық шегін жоғарылатады, суық қысыммен өңдеу қасиетін төмендетеді, сондықтан болаттарды штамптау кезіңде кремний мөлшерін азайтады.

Фосфор және күкірт зиянды қосылыстар.

Фосфор созымдылықты азайтады және болаттың сызаттануын жоғарылатады, сондықтан оны азайтуға тырмысады (0,025…0,045%). Анда-санда оны жезге қосқанда, оның пайдасы бар, өйткені кесу арқылы өңдегенде жеңіл болады және коррозияға төзімділігі жақсарады.

Күкірт болатта сульфид ретінде болады (FeS), ол темірмен эвтектика құрады, балқу температурасы 988°С. Эвтектика бидайдың шекарасында орналасады және температура аралығында болатты морт қылады, ыстық қысым арқылы өңдегенде (эвтектика балқиды, бидай арасыңдағы байланыс әлсірейді). Марганец қосқанда темір сульфиді созымды марганец сульфидіне ауысады, балқу температурасы 1620°С.

Күкірт болаттың соққы тұтқырлығын, созымдылығын, шек шыдамдылығын, пісіруын және коррозияға төзімділігін азайтады. Руданы балқытқанда күкірт болатқа түседі және металл пешті газдармен байланыстырады.

Азот және оттегіболатта мортты оксид және нитридтүрінде болады (FeO, SiO2, А12Оз, Fe4N және басқалары) не болмаса бос түрінде орналасады (раковиналарда, жарықтарда). Бұл элементтер болаттың суықта сынғыштығын жоғарылатады және шек шыдамдылығын азайтады. Азоттың жоғары құрамы болаттың деформациялық ескіртуін шақырады, өйткені азот дислокация жүрісіне бөгет етеді және созымдылығын азайтады.

Сутегі қатты ерітіндіде не болмаса тесікті болады және қатты морттайды. Құрамында ол жоғары болғанда «флокен» пайда болады-жарылған овал формасы, оның сынған жерінде дақ бар. Оның пайда болуы- металдың ішкі жарылуының куәсі.

Флокендерді жою үшін болатты ыстық деформацияланудан кейін асықпай суытады, не болмаса ұзақ 250°С температурада ұстайды. Зиянды қоспалардың құрамы көбінесе болаттың қышқылдануына және оны алу тәсіліне байланысты (мысалы оттегінің, сутегінің, азоттың құрамын азайтуға болады, болатты вакуумда құйғанда не болмаса еріту кезінде).

Көміртегі машина құрылыс шойындарында графит түрінде болады. Шойында көміртегі графит түрінде көп және оның қосылуы тығыз болса, оның беріктігі төмен болады, әсіресе созылу кернеуінде. Кейбір кездерде графит оң әрекеттегі факторы болып, шойындарды кесу арқылы өңдеуін жоғарылатады, антифрикциялық қасиет үйкелісі беріледі және соғу мен вибрацияның әсерін сөндіреді.

Шойынның құрылымы мен қасиеттері кремнийге де байланысты (0,3…5%), өйткені ол шойынның графиттігін өсіреді. Шойындарда марганецтің қоспасы болады (0,5…0,8 %), олар механикалық қасиеттерін жоғарылатады және графитталынуына бөгет етеді. Фосфор (0,2…0,3% жоғары емес) шойында ерітілген түрінде болады. Ол тозуға шыдамдылық пен сұйық аққыштықты және шойынның морт сынғыштығын жоғарылатады, өйткені құрамындағы 0,5…0,7% фосфид эвтектикасын құрады (Fe Fe3P Fe3C) балқу температурасы 950°С, бірақ та өңдеуін нашарлатады. Күкірт шойынның қасиетін нашарлатады. Оның мөлшері 0,12%-тен жоғары болады және шойындағы беріктігі – 0,03%.

Қорытпаның күй диаграммасы оның графикалық бейнелеу күйі болып саналады және қорытпадан элементтердің температурасы концентрациясына байланысты өтетін түрленулерді көрсетеді. Күй диаграммасы еркін энергияның химиялық жағдайында қорытпаның тұрақты, тепе-тендік күйлерін көрсетеді. Сондықтан бұл диаграмманы кейде фазалық тепе-теңдіктің диаграммасы деп  атайды.

Күй диаграммасы термиялық өңдеу тәртібін, құю өндірісінде, кысыммен өндеуде т.б. оптималдық температуралық аралықтарды анықтауға мүмкіндік береді.

Күй диаграммасын тәртіп бойынша эксперименттік жолмен тұрғызады. Оларды тұрғызу үшін термиялық әдіс қолданылады, оның көмегімен қорытпалардың қатаю және суыну қисық сызықтары алынады. Бұл қисық сызықтардағы түрлену жылуының күшті әсерінен пайда болған аялдамалар мен иіндер бойынша түрленудің температурасын анықтайды.

Тұрақты химиялық қосылысы бар күй диаграммасы

Бақылау сұрақтары:

  1. Қорытпа дегеніміз не?

  2. Темір (Fe) – сипаттама беріңіздер.

  3. Темір – көміртек жүйесі қандай фазалардан тұрады?

  4. Темір мен көміртегі қоспаларын атаңыз

  5. Болат үшін қандай металдар зиянды деп саналады?

  6. Шойынның құрылымы мен қасиеттері

  7. Қорытпаның күй диаграммасы дегеніміз не?

Достарыңызбен бөлісу:

Темір-көміртегі құймалардын құрылымдары, компонентері және фазалары.

Теміркөміртекті қорытпалар болат пен шойын казіргі заманның техникадағы маңызды металдық қорытпалары болып табылады. Болат пен шойын өндірісінің көлемі басқа барлық металдар өндірісін бірге алғанның өзінде 10 есе басым болады. Теміркөміртекті қорытпалардың компонеттері, көміртегі және цементит болып табылады.

1.Темір – өтпелі, ашық, күміс түсті металл. Жоғарғы балқу температурасына ие -15390С±50С. Қатты күйде темір екі модификацияға ие бола алады. Полиморфты түрленулер 9110С және 13920С температураларында өтеді. 9110С төмен көлемдік центрленген кубтық торы КЦК(ОЦК) Feα орналасқан. 9110С және 13920С температуралар араларында қырлық центрленген кубтық ҚЦК(ГЦГ) торлы Feγ тұрақты болып келеді. 13920С температурадан жоғары темір көлемдік центрленген кубтық торға ие және Feδ деп аталатын немесе жоғары температуралы Feα. 7680С ден төмен температурада темір ферромагнитті, ал жоғары температурада парамагнитті. 7680С температурада темірдің Кюри нүктесі G деп белгіленеді. Техникалық таза темір жоғары емес қаттылық (80НВ) пен беріктікке (беріктік шегі – 38, аққыштық шегі σт = 20МПа ) және жоғары пластикалық қасиетке ие. Бидайдың үлкендігіне байланысты кейбір шектеулерде қасиеттері өзгеруі мүмкін. Темір көп элементтермен ерітінділер түзеді: металдармен- орын алмасу ерітіндісін;көміртегімен, азотпен, сутегімен -енгізу ерітінділерін.

2.Көміртек металл еместерге жатады. Полиморфтық түрленулерге ие. Түзілу жағдайына байланысты гексагональды кристалдық торлы графит түрінде болады (балқу t -35000 С, тығыздығы – 2,5 г/см3) немесе координациялық саны 4-ке тең күрделі кубтық торлы алмаз түрінде болады.Темірдің көміртекпен қортпалардың көміртек темірмен қатты ерітінді күйде және химиялық қосылыс – цементит (Ғе3С )түрінде, сондай –ақ бос күйінде графит түрінде (сұр шойында) болады.3.Цементит (Ғе3С) – темірдің көміртекпен химиялық қосылысы (темір карбиді) құрамында 6,67% С бар. Аллотропиялық түрленулері болмайды. Цементиттің кристалдық торы бірқатар октаэдрден тұрады. Цементиттің балқу температурасы нақты белгіленбеген (1250,1550oС).Төмен температурада цементит аз ферромагниттелген, шамамен 2170С температурада магниттік қасиетін жоғалтады. Цементит жоғары қаттылыққа ие, ( 800НВ – дан жоғары әйнекті жеңіл жырады), өте төмен, тіпті болар болмас пластикалық болып келеді. Мұндай қасиеттер кристалдық тордың күрделі құрылысынан болады. Цементит орын алмасу қатты ерітінділерін түзе алады. Көміртектің атомдары металл еместермен алмаса алады: азотпен, оттегімен; темір атомдары металдармен : марганецпен, хроммен, вольфраммен, т.б. Мұндай қатты ерітінділер легирленген цементит деп аталады. Цементит тұрақсыз қосылыс, және белгілі бір жағдайларда графит түріндегі бос көміртектің түзілуінен бөлінеді. Бұл процесс шойынның құрылымдық түзілуінде маңызды практикалық рөл атқарады.

Темір көміртекті күйде келесідей фазалар болады: сұйық фаза, феррит, аустенит, цементит.

1.Сұйық фаза – сұйық күйінде темір көміртегімен кез –келген пропорцияда әрекеттесіп, біркелкі сұйық фаза түзеді.

2.Феррит – көміртектің темірге енгізілген қатты ерітіндісі.

Ферриттің өзгергіш шекті ерігіштік бар: минимальды 0,006 % бөлме температурасында (Q нүктесі), максимальды -0,02% 727 С температурада (Р нүктесі) көміртегі тор ақауларында орналасады. 727 C температурадан жоғары болса, жоғары температуралық феррит деп аталады. Ферритің қасиеті темірдің қасиетіне жақын болып келеді. Ол жұмсақ (қаттылығы 130НВ, беріктік шегі 300МПА) және майысқақ (салыстырмалы ұзаруы -5-30%). 768С дейін магнитті.

3.Аустенит (А) (С) – көміртектің γ темірге енгізетін қатты ерітіндісі.

Көміртек қырлық центрленген кубтық тордың ортасында орналасады.

Аустениттің өзгергіш шекті ерігіштігі: минимальды – 0,8%, 7270С температурада (S нүктесінде) минимальды,максимальды 11470 С температурада 2,14% (Е нүктесі) Аустениттің қаттылығы 200…250 НВ, пластикалығы (салыстырмалы ұзарады – 5-40%,50%),

4.Цементит – мінездемесі жоғарыда берілген.

Темір көміртекті қорытпаларда келесідей фазалар бар: I реттік цементит(Ц1), IІ реттік цементит (Ц11), ІІІ реттік цементит (Ц111). Бұл фазалардың химиялық физикалық қасиеттері бірдей. І реттік цементит сұйық фазадан ірі пластикалы кристалдар түрінде бөлініп шығады. ІІ реттік

цементит аустениттен бөлініп шығады, аустенит түйіршіктерінің айналасында тор тәріздес болып орналасады.(салқындату нәтижесінде – перлит түйіршіктеріне айналады). ІІІ реттік цементит ферритпен бөлініп, ұсақ қосулар түрінде феррит түйіршіктерінің айналасында

орналасады.



§

Болаттағы көміртегі мөлшерінің өсу нәтижесінде оның құрамындағы цементит мөлшері артып, сонымен қатар феррит мөлшері кеми түседі. Құрамдас бөліктерінің арақатынасының өзгеруі пластикалығының азаюына, сонымен қатар беріктілігі мен қаттылығының артуына әкеп соқтырады. Беріктілігі құрамындағы көміртек мөлшерінің 10 %-ға дейін болғанда ғана

өседі, содан кейін ол төмендейді, себебі екіншілік цементиттің бұзық торы түзіледі. Көміртек тұтқырлыққа әсер етеді. Көміртегіні арттырған жағдайда морт сынғыштық артып екпінді тұтқырлығы азаяды. Электркедергісі мен коэрцитивті күш артып, магнит өтімділігі мен магнит индукциясының

тығыздығы азаяды. Көміртек одан басқа технологиялық құрамына да әсер етеді. Көміртегі мөлшерінің артуы болаттың литейлі құрамын нашарлатады

(құрамындағы көміртек мөлшері 0,4 %-ға шейін болаттар қолданылады); мысалы қысыммен, балқығыштығымен және кесумен өңделуі. Тағы

да айта кететін болсақ, құрамындағы аз көміртекті болаттарда кесумен қатар өңделеді.Қоспалардың әсер етуі.

1.Тұрақты қоспалар кремний, марганец, күкірт, фосфор. Марганец пен кремний болат балқу процесінде қышқылсыздандыру мақсатында енгізіледі, олар технологиялық қоспалар болып табылады.Марганец құрамы 0,5…0,8 %-дан аспайды. Марганец беріктілікті арттырады, пластикалықты төмендетпейді, күкірттің әсерінен пайда болған болаттың морт

сынғыштығын азайтады. Күкіртпен марганец сульфидін MnS түзіп, темір сульфидінің FeS құрамын азайтады. Марганец сульфидтері бөлек қоспалар ретінде орналасады, олар деформацияланып прокатканың барлық ұзындығы бойына созылымды болып келеді.Кремний құрамы 0,35…0,4 %-дан аспайды. Кремний, металды газсыздандырып, құйманың тығыздығын арттырады. Кремний феррит құрамында балқып, болаттың беріктілігін арттырады, сонымен қатар аққыштық шегі де артады. Бірақ кейбір кездерде пластикалығының төмендеуі байқалады, бұл болаттың ұзаруын төмендетеды. Фосфордың болат құрамындағы үлесі 0,025…0,045 % құрайды. Фосфор феритте еріп, кристалдық торды тоздырады да аққыштық шегі мен беріктілік шегін арттырады, бірақ пластикалығы мен тұтқырлығын азайтады. Фосфор құрамының әрбір 0,01 % өсуі морт сынғыштық шегін 20…25 °С арттыра түседі. Фосфор ликвацияға бейімділік қасиетіне йе, сондықтан да құйма

ортасында орналасқан аймақтарда тым төмендетілген тұтқырлыққа йе. Кейбір болаттар үшін фосфор құрамын 0,10…0,15 % дейін арттыруға болады, себебі бұл кезде кесумен өңдеуге оңай. S- пластикалық, балқығыштық және коррозиялық төзімділік төмендейді. Р- кристалл торын бұзады.

Болаттың құрамындағы күкірттің үлесі 0,025..0,06 % құрайды. Күкірт – зиянды қоспа, болатқа шойын арқылы түседі. Темірмен әректтескенде химиялық қосылыс – күкірт сульфидін түзеді FeS. Темірмен қосылып жеңіл қорытпалы эвтектика түзеді, қайнау температурасы 988°С. Қыздырғанда не темірді соққанда эвтектика балқиды, дәндер арасындағы байланыс үзіледі. Эвтектика орналасқан жерлерінің деформациялануы кезінде жарықшалар мен тесіктер пайда болуы мүмкін, сондықтан жоғары температурадағы

дайындаманың бұзылуы байқалады. Красноломкость – жоғары

температурада мортсынғыш пайда болады.Күкірт механикалық қасиеті төмендетеді, әсіресе соққы тұтқырлықты және пластикалылықты, сонымен қатар төзімділік шегін. Ол соныменқатар пісуді төмендетіп және де коррозиялық күйін төмендетеді.

2. Жасырын қоспалар – газдар ( азот, оттегі, сутегі) – темірге балқу кезінде түзеді. Азот және оттегі болаттың құрамында сынғыш күйде, яғни металл емес күйде болып келеді: қышқылдар ( FeO, SiO2, Al2O3) нитриттер ( Fe2N) қатты ерітінді түрінде немесе бос күйде, дефекттарда жайғасады ( раковиндер, жарықтарда). Дайындама енгізу ( азот N4 ,оттегі О)

төменгі температурада мортсынғыштік (хладноломкость) табалдырығын жоғарлатып, мортсынғыштың бұзылуына қарсы тұрады. Болатта балқытылған сутегі өте зиянды болады, нәтижесінде болат сынғыш болып келеді. Ол катанды дайындама және поковтың түзілуіне алып келіп соқтырады. Флокендер – овальді немесе дөңгелек формадағы жұқа жарық, дақ түрінде келуі – күміс түсті жапалақ. Өндірісте металлды флокенмен қолдануға болмайды, сварка кезінде салқын жарықтар тұрақты металда пайда болады. Егер сутегі жоғары қабатта орналасса, онда ол 150…180 градуста жойылады, вакуумда жақсырақ ~ 10~,, 10~ ммрт.ст.. Жасырын қоспаны жою үшін вакуумды қолданады.

3. Арнайы қоспалар – берілген қасиет алу үшін металға арнайы енгізіледі. Қоспалар лигерлен элементтер дейміз, ал болат – легирленген болат.



§

Хром негізгі легирлеуші элемент болып табылады (0,8… 1,2)%. Ол қыздырғандықты (прокаливаемость) күшейтеді, есебінде жоғары дәрежелі және тұрақты қатты болат алынады.Хромитті темірдің төменгі температурада мортсынғыштік (хладноломкость) арттырады. 20…-60С

Марганец– қыздырғандықты үлкейтеді, бірақта дәннің өсуіне себеп болады, және де төменгі температурада мортсынғыштік (хладноломкость) табалдырықты арттырады. 40…- 60С.

Титан( ~0,1%) хромомаргенцті болатпен майдалау арқылы дәнді шығарады.

Молибденнің кіріспесі ( 0,15…0,46%) хромды болаттар қыздырғандықты арттырады,

төменгі температурада мортсынғыштік (хладноломкость) табалдырық төмендейді -20 дан… -120С. Молибден статикалы үлкейеді, динамикалық және берікті болат шаршайды, ішкі қышқылдану септігінен қорғайды. Сонымен қатар, никельдің қатысуымен молибден болаттың мортсыну септігін төмендетеді.

Ванадийөз мөлшерінде ( 0,1…0,3)% хромды болатта дәнді майдалап отырып, олардың беріктігімен және тұтқырлығын жоғарлатады.

Никельдің хромды темірінің кіріспесі, өз кезегінде беріктігімен және қыздырғандықты жоғарлата отырып, төменгі температурада мортсынғыштік табалдырығын төмендетеді, бірақта мортсынғыштың бейімделуін арттырады. Хромоникельді болат, өте жақсы қасиетке ие. Бірақ никель таптыртпайтын элемент, сондықтан да оларды қолдану шегі бар. Көп мөлшерлі никельдің орнына мысты қолдануға болады, ол тұтқырлықты төмендетпейді.

Хромомарганецті болатпен кремнийді лигерлеу кезінде сильхром болат алынады ( 20ХГС, 30ХГСА). Болат өз кезегінде үйлесу жағынан өте беріктігімен және тұтқырлығымен белгілі, жақсы қайнатылады, штамталып және кесілуімен өңделеді. Кремний соққы тұтқырлықпен және температуралық артық тұтқырлықты жоғарлатады.

Корғасын қосып, кальций –кесуді өңдеумен жақсартады. Термиялық өңдеу кезінде нығайту арқылы комплексті механикалық қасиетті жақсартады. Көбінесе легирлеуші элементтер теміроксидінің фазасында ериді (феррит, аустенит, цементит), немесе арнайы карбид түзейді. Легирлеуші элементтердің еруі, негізінде темір атомдарымен сол элементтердің атомдарымен араласуы кезінде жүзеге асады. Бұл атомдар

торда қуат береді, сондықтан олардың периоды өзгереді. Тор көлемінің өзгерісі феррит қасиетінің өзгеруіне алып келіп соғады – беріктік жоғарлайды, пластикалылығы төмендейді. Хром, молибден және вольфрам беріктігін азайтады,кремний, марганец,никельге қарағанда,. Молибден және вольфрам, сонымен қатар кремний және марганец белгілі мөлшерде тұтқырлықты төмендетеді. Болатта карбиттер металл болып келеді, Менделеев кестесіндегі темірдің сол жағында орналасқан (хром, ванадий, титан), электронды жолақты құрастырып үлгерген. Процесте карбид құраушы оттегі өзінің валенттік электронын металл атомындағы электрон жолағының толуына береді, содан кейін металдың валенттік электроны металдық қатынас орнатады, сондықтан карбидтердің металдық қасиеттеріне себеп болады. Көміртегі мен темірдің атомдық радиусының қатынасы 0,59 артық болса химиялық қосылысты береді: Fe3C, Mn3C, Cr23C6, Cr7C3, Fe3W3C~ бізге қиын кристалдық торды береді және аустенитте балқиды. Көміртегі мен темірдің атомдық радиусының қатынасы 0,59 кем болса еңгізу фазаларды береді: Mo2C, WC, VC, TiC, TaC, W2C – бізге жай криталдық торды беріп, аустенитте қыин балқиды. Барлық карбидтер жоғары қаттылығымен және температуралық балқуымен ерекшеленеді.



§

Қорытпаның құрамы оның құрылымына байланысты. Құрамын өзгерту, сонымен қатар қасиетін өзгертудің негізгі түрі термиялық өндеу болып табылады. Негізгі термиялық өндеуді Чернов Д.К. шығарған, әрі қарай Бочвар А.А., Курдюмов Г.В., Гуляевтің еңбектерінде жетілдірілді. Қорытпаның ішкі құрылымымен керек қасиетін алу үшін термиялық өндеу сатылап орындалатын қыздыру және салқындату процестерінің негізі болып табылады(осьте көрсетілген температура мен уақыт график түрінде көрсетілген Термиялық өндеу келесі түрге бөлінеді: Қорытпалардың күй диагрммасы | Скачать Реферат

1.Жасытудың I -ші типі– барлық металмен қорытпа үшін мүмкін.

Оның өтуі қатты күйдегі фазалық өзгеріске сәйкестірілмеген.

Атомдардың қозғалысын жылдамдатып, бірінші типті. жасытудың қыздыру кезінде, химиялық біртекті еместілікті толық жояды, ішкі қуатты азайтады.

Негізгі мағынаны қыздыру температурасымен уақыт ұстамдылығы. Мінездемесі болып жай салқындату табылады. Бірінші типті жасытудың әртүрлігі бола алалы :

●Дифффузиялық

●Қайыра кристалдану (рекристаллизация)

●Соғылым, пісіру, құюдан кейін күштенуді жою үшін жасытуды қолдану.

2.Жасытудың II -ші типі – жасытуда металл және қорытпа қыздыру және салқындату кезінде қатты фазалық өзгеріске ұшырайды. Құрамында полиморфты және эвтектоидты өзгеріс және де аралық қатты компоненттердің араласуы қорытпасы үшін өтеді. Екінші типті жасытудың құрамын тепе-тендікте және әрі қарай өндеу мақсатында жүргізіледі.

Жасытудың нәтижесінде дән ұсақталады, пластикалық қасиеті артады, төзімділігімен, қаттылығы төмендейді. Температурамен қоса алғанда, критикалық нүктеден жоғарылығы және жай салқындауымен сипатталады(сур.12.1-1,1а).

3.Қорытпаларға, қатты күйде қыздырғанда және салқындатқанда фазалық өзгеристерге ұшырайтын, шынықтыру жүргізіледі. Мақсаты- тепе–тендікте емес пайда болған құрылымдардың (сорбит, троостит мартенсит) қаттылығын және беріктігін арттыру үшін. Жоғары критикалық нүкте және жоғары жылдамдықпен сипатталады.

4.Жұмсарту – ішкі кернеуді жойып және қаттылығын төмендетіп, шыныққан болаттың пластикалығын арттыру үшін жүргізіледі. Төменгі критикалық Ас1 нүктесіне дейін қыздырумен сипатталады(12,1). Салқындату жылдамдығы маңызды емес. Шыныққан болаттың құрылымындағы теңсіздік дәрежесін

азайту үшін өзгеріс жасалады. Термиялық өңдеуді алдын ала және соңғыға бөледі. Алдын ала – металдың құрылымы мен қасиетін дайындау техналогиялық операцияны қажет етеді. Соңғы – дайын өнім қасиетін қалыптастырады.



§

Жасыту- қаттылықты төмендетіп және пластикалығын, тұтқырлығын жоғарлата отырып тепе-тең ұсақ дәнді құрылым алады, және мүмкіндік береді:

●дайындамалардын қысыммен және кесумен өнімділігін арттыру

●дәнекер тігіннің құрылымын түзейту, қысыммен өңдегенде және болатты құйғанда

●құрылымды келесі термиялық өңдеуге дайындау.

1.Диффузиялық жасыту. Ликвацияны залалсыздандыруға, қорытпаның химиялық құрамын түзетуге қолданады. Оның негізі- диффузия негіздік және лигерленген болаттар үшін қолданылады.Қыздыру температурасы балқу температурасына байланысты.Тн=0,8Тпл. Ұстау уақыт ұзақтығы τ=8….20 сағат.

2.Қайыра кристалдану(рекристализация) жасытуды салқын деформациядан кейіп кедергіні азайту үшін қолданады. Қыздыру температурасы балқу температурасына байланысты Тн=0,4 Тпл

3.Ыстық өңдеуден кейін кедергіні жою үшін жасыту қолданылады(

құйма,дәнекерлеу,кесумен өңдеу,егерде жоғары дәлдік талап етілсе).Қыздыру температурасы үлкен диапазонда болады: Тн=-160…700°С.Бұйымның ұзақтылығы көлеміне байланысты.

Жасытудың екінші типі фазалық құрамын өзгеруіне негізделген.Қыздыру температурасы және ұстау уақыты керекті құрылымды өгеруді қамтамасыз етеді. Салқындату жылдамдығы осындай бояу болу керек, кері диффузионды фазалық өзгерулер үлгеру үшін қажет.Дайындық операциясына құю, прокат жатады. Күйдіру қаттылығымен беріктігін төмендетеді орташа және жоғарғы коміртекті кесуін жақсартады. Дәнді ұсақтатып,ішкі кернеуін төмендетіп біртексіз құрылымын азайтып пластикалығы мен тұтқырлығын

арттырады. Қыздыру температурасына байланысты жасытуды бірнеше түрге бөледі:

1.Толық, қыздыру температурасы 30…50°С критикалық температурасынан жоғары А3

Тн= А3 ( 30…50 ) °С Осындай қыздыру температурада аустенит ұсақ дәнді, және суытқаннан кейін болат ұзақ дәнді құрылым түзеді.

2.Толық емес, қыздыру температурасы 30..50°С, критикалық температурасы жоғары Аì

Тн= Аì ( 30…50)°С Осындай қыздыру кезінде құрылымда екінші реттік цементит сақталады, жасыту

нәтижесінде цементит сфералық форма құрайды. Кейде толық емес жасыту эвтектоидқа дейінгі болаттар үшін қолданылады, егер құрылымның өзгеруін талап етілмесе (болат ұсақ дәнді ) кескіштігін жоғарлату үшін қаттылығын төмендету қажет.

3.Циклдік және маятниктік жасытуды қолданады, егер толық емес жасытуды өткізген соң цементит майысқақ болса. Бұл жағдайда қыздыру температурасынан жоғары Аì кейін 680°С дейін суыту керек және тағы (750…760 °С) қыздырып тағы салқындатамыз. Нәтижесінде дәнді цементит алынады.

4.Изотермиялық жасыту- қажетті температураға дейін қыздырып , бұйымды тез суытады 50…100°С температураға дейн салқындатады қыздыру температурасының төмен (А1) , толық аустенит пен перлит түзілгенше ұстайды, кейін қалыпты ауада салқындатады. Нәтижесінде, біртекті құрылым алынады, себебі өзгеріс бірдей дәрежеде болғандықтан. Оңтайлы процестен уақыты азаяды. Лигерленген болаттар үшін қолданылады.

5.Нормальдану-жасытудың түрлері. Термиялық өңдеуде, бұйымды аустениттік күйге дейін қыздырып , 30…50°С А3 және Аст нуктелеринен жоғары келесі ауадағы салқындатумен

Тн=А3 ( 30…50 ) °С және Тн=Аст ( 30…50 )°С

Нормальдаудың нәтижесінде өте жұқа эвтектоидтың құрылымды қабат алынады (жұқа перлит және сорбит) ішкі кедергісі азаяды, сол сияқты т.б. өңдеулер өткізіледі. Жасытудан қарағанда қаттылығы мен берікті бірнеше жоғары болады.

Суару. Әдістері.

Конструкциялық болаттарды шынықтырумен жұмсартуды өткізеді, оның нәтижесінде қаттылығы мен төзімділігі артады, сонымен қатар жоғары пластикалығын алу үшін. Эвтектоидтан кейінгі болаттың жоғары қыздыру температурасы шектеулі, олай болмаған жағдайда дәннің өсуіне әкеп соқтырады, оның нәтижесінде төзімділігімен және тез ыдырауға қарсылығы төмендейді. Негізгі параметрлері болып қыздыру температурасы және салқындау жылдамдығы табылады. Қыздыру уақыты қыздыру құрамына байланысты болады, белгілі мәліметтерге сүйенсек ағыс мм-не электрлік пеште – 1,5…2 мин уақыт жұмсалады; жалынды пеште – 1 мин; тұзды ваннада – 0,5 мин; Қыздыру температурасына байланысты шынығу түрін анықталады:

● толық, А3 критикалық нүктесінен жоғары 30… 500 қыздыру температурасы. Эвтектоидқа дейінгі болат үшін қолданылады. Қыздыру және салқындату кезінде болаттың өзгерісін келесі схемада көрсетілген. Толық емес шынықтыру эвтектоидқа дейінгі болат үшін қолданбайды,өйткені құрылысында жұмсақ феррит қалып қояды. Қыздыру және салқындату кезінде болат құрылысының өзгеруі схема бойынша жүреді:

Толық емес , А1 критикалық нүктесінен жоғары 30… 500 қыздыру температурасында.

Тн=А1 (30…50)˚С

Эвтектоидтан кейінгі болаттар үшін қолданылады.Қыздыру және салқындату кезінде болат құрылысының өзгерісі келесі схемада көрсетілген: Эвтектоидтан кейінгі болаттарды шынықтыру алдында міндетті түрде түрде

сфероидизациялық күйдіруді жүргізеді. Керекті құрылысын алу үшін құралды әр түрлі жылдамдықпен салқындатады, соның нәтижесінде салқындату ортасы анықталады. Бұйымның формасына, болат маркилеріне және комплекс керек қасиеттеріне қарай үшін әртүрлі суыту тәсілдерді қолданады.

1.Бір ортада суыту аймағындағы шынықтыру (VI)

Белгілі бір температураға дейін қыздырылған бұйымды суыту аймағына орналастырып суытады. Суыту ортасының ретінде төмендегілер қолданылады:

-Су- көміртекті болаттан жасалған ірі бұйым;

-Май-құрамында легирлеуші элементтер мен көміртегі бар болаттың орташа және қарапайым жасалған бұйымдары үшін. Шынықтырудағы негізгі жетіспеушілігі-аса үлкен кернеудің болуы

2.Екі сферадағы шынықтыру немесе үзілісті. (V2)

Қыздырылған бұйымды қайтадан Т-3000С болатын тез суытатын су ортасында суытады, содан кейін жұмсарған майлы ортаға орналастырады.

Үзілісті шымдалу суытудың максимальді қасиетін қамтамасыз етеді.Құралдар шынықтырудың негізі ретінді қолданады. Жетіспеушілігі: бір ортадан екінші ортаға орналасуын айқындайдын жағдайында қиыншылық туғызады.

3.Сатылы шынықтыру (V3)

Берілген температураға дейін қыздырылған бұйымды суыту ортасына орналастырып, Т= 30-500С Мн нүктесінен жоғары болатын жерде белгілі бір уақыт ұстап, температурлары тең болғанға дейін.Изотермиялық уақыт аустениттің төзімділік қаситеінен берілген температурада жоғары болмауы керек. Суыту ортасының сапасы ретінде еріген тұздар мен металдар қолданады. Изотермиялықөңдеуден кейін бұйымды жоғары емес температурада суытады. Бұл қолдану негізінен орташа және ұсақ бұйымдарға арналған.

4.Изотермиялық шымдалу (V4)

Сатылы шынықтырудан негізгі айырмашылығы-оның төзімділік қасиеті Мн

температурасында өтпелі айналымда болуы. Изотермиялық төзімділік аустениттің бейнитке айналуын қамтамасыз етеді. Өтпелі айналымда легирленген болат бейниттен басқа аустениттік құрамын сақтайды.Құрастырылған структурасы қаттылық, созылмалық, майысу

қасиеттерін мінездейді. Бұған қоса деформациялық қасиеті шынықтыру қысымына, фазалық қысымына байланысты төмендейді.

Суыту ортасының сапасы ретінде еріген тұздар мен щелочтар қолданады. Болатты легирлегенде қолданады.

5. Шынықтыру өзімен-өзі жұмсарту мен бірге. Қыздырылған бұйымдарды суыту ортасына орналастырып, жартылай суытады. Бұйымды

алғаннан кейін, оның жоғарғы қабатын ішкі температурасы есебінен қайта қыздырады, бұл кезде өзімен-өзі жұмсарту түзіледі. Ол негізінен жоғары температураға ие болатын, созылмалы, өте қатты бұйымдар үшін қолданады(соғуға арналған құралдар-балғалар,тістемелер) Қорытпалардың күй диагрммасы | Скачать Реферат



§

Жұмсарту соңғы термиялық өңдеу болып табылады. Жұмсартудің мақсаты болып аққыштығымен және пластикалығын жоғарлату, қаттылығын

төмендетіп және шынықтырылған болаттың ішкі кернеуін азайту болып табылады. Қыздыру температурасын жоғарылатқан сайын қаттылығы төмендейді, ал аққыштығымен пластикалығы жоғарылайды.Жұмсарту температурасын нақты бөлшектің төзімділігіне байланысты болады.

Жұмсарту үш түрге бөлінеді:

1.Төменгі жұмсарту Тн = 150…300˚С қыздыру температурасында.

Нәтижесінде бөліктеп шынықтырудың кернеуі алынады. Мартенситтік жұмсартудің құрылымы алынады.Инструменталды болаттар үшін; шымдалғаннан кейін жоғары тоқпен, цементациядан кейін.

2. Орташа жұмсарту Тн = З00…450°С қыздыру температурасымен.

Жақсы серпімділігімен және аққыштығымен жоғары қаттылығы бар 40…45 HRC троостит жұмсартудің құрылымын алады.Оларды пружина, рессор секілді бұйымдар үшін қолданылады.

3. Жоғары жұмсарту Тн= 450…650°С қыздыру температурасымен. Жоғары қаттылығы және соққы аққыштығы бар сорбит жұмсартудің құрылымын алады. Соққыға көп шыдамды машина тетіктері үшін қолданылады.

Шынықтыру мен жоғары жұмсарту термиялық өңдеу комплексін – жақсарту деп аталады. Әдетте жұмсартудің температурасын жоғарылатқан сайын соққы аққыштығы жоғарылайды, ал салқындау жылдамдығы қасиетіне әсер етпейді. Бірақ кейбір болаттар үшін соққы тұтқырлығы азаяды. Жұмсарту сынғыштығының I типі 3000С температурада жұмсарту облысында байқалады. Ол салқындау жылдамдығына тәуелді болмайды.

Бұл құбылыс мартенситтің айналу тұрақсыздығына байланысты. Дәннің ішкі көлеміне қарағанда дән шекарасына жақын маңда процесс тез жүреді. Шекарада кернеу концентрациясы байқалады, сондықтан шекарасы нәзік болып келеді. I типті жұмсартудің сынғыштығы қайтымсыз, ол дегеніміз бір детальді қайта қыздыру байқалмайды. II типті жұмсарту сынғыштығының 450…6500С облысында жұмсартудан кейін салқындатылған легирленген болаттарда байқалады. Жоғары жұмсарту кезінде дәннің шекараларында дисперсті карбидті қосылыстардын пайда болуы және бөлінуі жүреді.Шекараның зона легирлеуші элементтерді біріктіреді. Жайлап

салқындату кезінде дәннің шекарасы үшін фосфордың диффузиясы жүреді. Шекаралық зона фосформен байытылады, төзімділігімен соққы тұтқырлығы төмендейді. Бұл дефектінің жүруіне хром әсер етеді, марганец және фосфор.

II типті жұмсарту сынғыштығы қайтарымды, ол дегеніміз қайта қыздыру кезінде және баяау салқындату кезінде сол болаттарды қауіпті температура интервалында дефект қайталану мүмкін. IIтипті жұмсарту сынғыштығы болаттарды, тез салқындату жүргізілмеген жағдайда 6500С қыздыру температура кезінде жұмысқа қолдануға болмайды.

38.Аллотропия немесе полиморфтық ауысылар. Магниттік ауысылар. Көптеген металлдар температурадағы байланысты әртүрлі кристаллдық пішінде немесе полиморфты модтфикация түрінде кездеседі. Біртипті торы бар кисталлдық дененің атомы полиморфтық айналу нәтижесінде басқа типті кристаллдық торды қалыптастырады.Төменгі температурададағы металлдық полиморфты модификациясын α әрпімен, ал жоғарғы температурадағысын β әрпімен содан кейін γ және т.б. әріптерімен белгілейміз. Металлдары үшін және сирек кездесетін жер металлдар: кальции, литий, т.б. үшін полиморфты түрленулер белгіоі.Жаңа модификация кезінде Гиббс энергиясы азаю нәтижесінде полиморфтық түрлену жүреді. Бірқалыптылық шарттары бойынша полиморфты айналулар тұрақты температурада (критикалық нүкте) өтеді, және осы кезде жылу бөлінеді, егер суыту процесі болса. Ал ысыту кезінде жылу жұтылады (28,a-сурет). Сұйық фазада кристализация кезінде полиморфты айналу жүру үшін, біраз бірқалыпты температурада қайта суыту (не қайта қыздыру) керек. Ағымдағы және пайда болған жаңа модтфткациялар арасында Гиббс энергиясын әртүрлілігінің пайда болғаны көрінеді.Қатты металлды сұйыққа қарағанда қайта суытудың үлкен деңгейіне жету мүмкін.Полиморфты айналу өзінің механизмі бойынша ұрық түзілу және оларды кезекті дамыту жолында орындалатын кристализациялық процесс болып табылады (28,б-сурет).Полиморфты айналу кезінде жаңа полиморфты формадағы кристаллдар реттелмеген, бір-бірімен байланысты атомдардың фазаларының шекарасынан өту нәтижесінде өседі (дамиды). Бастапқы фазаның (мысалы, β) торынан үзіліп шығып атомдар даралай немесе топпен жаңа фазалар (α) торына қосылады. Нәтижесінде, α модификациялы тұқымының шекарасы β модификациялы тұқымға қарай «жоя» отырып қозғалады. Жаңа модификацияланған ұрық бастапқы кристалиттердің шекарасында жиі пайда болады. Қайта түзілген кристаллдар заңды түрде бастапқы модификацияның кристаллдарына қатысты орын ауыстырады. Полиморфты айналу нәтижесінде басқа өлшем мен пішін иеленген жағы криталлдық тұқым түзетіндіктен, мұндай айналуды қайта кристализация деп атайды. Полиморфты айналу кезінде металлдар немесе құймалар қасиеттері өте тез өзгереді: көлемі, жылусыйымдылығы, жылуөткізгіштігі, магниттік қасиеті механикалық және химиялық қасиеттері және т.б. өзгереді



§

Азоттандыру- беткі қабаты азотпен қанықтыратын химико- термиялық өңдеу. Ең бірінші рет азоттандыруды Чижевский И.Л.өндірісте 20 жылдары қолданды. Азоттандыру кезінде тек қана қаттылық пен тозуға төзімділік жоғарламайды,сонымен қатар коррозияға төзімділігі өседі. Азоттандыру кезінде бұйымды белгілі бір жылдамдықпен аммиак NH3 келетін

герметиялық пешке салады.Қыздыру кезінде аммиак мына реакция бойыша диссоциаланады: 2NH3=2N 3H2. Атомдық азот бұйым беті сіңіріп және түбіне диффундіріледі. Көміртекті болаттардың азоттандырылган қабатта алынған фазалар жоғары қаттылықты қамтамасыз етпейді және морт сынғыш қабат түзеді. Азоттандыру үшін құрамды алюминий,молибден,хром,титан бар болаттар құрылады. Бұл элеметтердің нитридтері дисперсті және жоғары қаттылық пен термиялық тұрақтылыққа ие болады. Типтік

азоттандырылған болаттар:38 ХМЮА, 35ХМЮА,30 ХТ2Н3Ю.

Азоттандырылған қабаттың тереңдігі мен беткі қаттылығы кейбір факторларға байланысты оның ішінде негізгілері: азоттандыру температурасы,азоттандыру ұзақтығы және азоттандырылатын болаттың құрамы. Детальдардың жұмыс істеу шартына байланысты азоттандыру келесілерге бөлінеді:

1.Бетінің қаттылығын және тозуға төзімділігін жоғарлату

2.Коррозияға қарсылығын жақсарту (антикоррозиялық азоттандыру)

Бірінші жағдайда үрдіс 500…560°С температурада 24…90 сағат бойы жүргізіледі,себебі азоттандыру жылдамдығы 0,01мм/сағ құрайды.Беткі қабаттағы азоттың құрамы 10…12% құрайды,ал қабат қалыңдығы(Һ)-0,3…0,6мм.Бетінің қаттылығы шамамен 1000 HV.Салқындау пешпен бірге аммиак ағынында жүргізіледі. Иондық азоттандыру кезінде азоттандырудың уақыты барынша қысқарады.Катод(детальмен) және анод иондарының арасында бықсу разряды пайда болады.Азотқұрамдас газдар иондалады,және иондар катодтың бетін бомбылайды,оны қанығу температурасына дейін қыздырады.Катодтық шаңдану 1100…1400 В қысыммен 5…60мин бойы орындалады және қысымы 0,1…0,2 мм рт.ст, ал жұмыстық қысым 400…1100

В,үрдістің ұзақтылығы 24 сағатқа дейін. Антикоррозиялық азоттандыру легирленген және көміртекті болаттарда жүргізіледі. Азоттандыру температурасы 650…700°С,үрдіс ұзақтығы -10 сағат.Бетінде коррозияға қарсы жоғары төзімділікке ие ε- фаза қалыңдығы 0,01…0,03 мм қабат пайда болады (ε-фаза- гексагональді торға ие, темір нитридінің Fe3N негізіндегі қатты ерітінді). Азоттандыру ақырғы механикалық және термиялық өңдеуден өткен дайын бұйымда жүргізіледі. Азоттандырудан кейін бұйым өзегінде жоғары беріктікке және тұтқырлыққа ие сорбит құрылымын сақтайды. Цианирлеу және нитроцементтендіру.

Цианерлеу- беті бір уақытта көміртек және азотпен қанығатын химия- термиялық өңдеу.Ол цианисті тұз балқытылған ваннада жүргізіледі,мысалы NaCN-тың NaCL,BaCL

тұздарының қосылуымен және т.б.Цианисті натрийдің тотығуында атомдық азот және көміртек тотығы түзіледі: 2NaCNO O2 → Na2CO3 CO 2Nа

Қабаттың тереңдігі және ондағы көміртек пен азоттың концентрациясы үрдістің температурасына және оның ұзақтылығына байланысты.

Цианирлі қабат жоғары қаттлыққа 58…62HRC ие және тозуға жақсы

қарсыласады.Коррозияға төзімділігі және беріктігі жоғарлайды. Үрдістің ұзақтығы 0,5…2 сағат.

Жоғары температуралы цианирлеу– 800…950°С температурасында,және 0,6%…1,2% көміртегі бар болаттың қанығуымен жүргізіледі(сұйық цементтелу).Цианерлеу қабатындағы азоттың құрамы 0,2…0,6%, ал қабаттың қалыңдығы 0,15…2 мм.Бұйым цианирленгеннен кейін төмен жұмсаруға және шынықтыруға ие болады.Жобаланған қабаттың ақырғы құрылымы Fe2(C,N) карбониттердің жуқа қабатынан,сосын азоттық мартенситтен құралады.

Цементтендіруді жоғары температуралы цианерлеумен салыстырғанда жоғары жылдамдықпен жүреді,бұйымды аз деформацияға әкеліп соқтырады, тозуға қарсыласады және жоғары қаттылыққа ие.

Төменгі температуралы цианерлеу540…600°С температурасында болаттың азотпен қанығуымен жүргізіледі.Бұл үрдіс бұйымдарға тезкезкіш,жоғары хромды болаттардан жасалады.Ақырғы өңдеу болып табылады. Цианирлеудің негізгі кемшілігі болып цианисті тұздардың ұлы болып келуі.

Нитроцементтендіруцементтендірілетін газдан және диссоциацияланатын аммиактан тұратын газ тәріздес құймада жүргізілетін цианерлеу. Газдың құрамы және үрдіс температурасы жоспарланған қабатта көміртек пен азоттың қатынасымен анықталады.

Жоғары температуралы нитроцементтендіру– 830…950°С температурасында жүргізіледі.Құрамында аммиак мөлшері жоғары көміртекті және аз легирленген болаттардан жасалатын бұйымдар машина жасауда қолданылады.Шынықтырудың төменгі жұмсаруымен жүруі ақырғы термиялық өңдеу болып табылады.Қаттылығы 56…62 HRC. ВАЗ-да бұйымның 95% нитроцементтендіруге ұшырайды.

Төменгі температуралы нитроцементтендіругетермиялық өңдеуден кейінгі тезкескіш болаттардан жасалатын бұйымдар ұшырайды.Үрдіс 530…570°С температурада 1,5…3 сағат бойы жүреді.Қаттылығы 900…1200 HV, қалыңдығы 0,02…0,004 мм болтын беткі қабат түзіледі.



§

Беріктендіріп өңдеу технологиялық процесстерінің бір түрі – термомеханикалық өңдеу (ТМӨ) болып табылады. Термомеханикалық өңдеу материалдардың құрылысы мен құрылымын өзгертудің комбинациялық әдісіне жатады. Негізінен пластикалық деформация және термиялық өңдеу термомеханикалық өңдеу әдісіне кіреді (алдын-ала деформацияланған аустениттік құрылымдағы болаттың шыңдалуы). Термомеханикалық өңдеу негізінен металлдың беріктігін арттырғанда оның пластикалығының төмендуіне және соғылымды тұтқырлығы шыңдалудан кейінгі соғылымды тұтқырлықпен салыстырғанда 1,5-2 есе жоғарылауына негізделген. Деформация жүретін температураға байланысты термомеханикалық өңдеу жоғары температуралы термомеханикалық өңдеу (ЖТТМӨ) және төменгі температуралы термомеханикалық өңдеу (ТТТМӨ) болып бөлінеді. Жоғары температуралы термомеханикалық өңдеудің негізі болатты аустениттік құрылымға дейінгі температураға дейін (А3-тен жоғары ) қыздырумен сипатталады. Осы температурада болат деформацияланып, аустениттік құрылымға өтеді. Осындай аустениттік құрылымдағы болат шыңдалады (16.1 а –сурет). Жоғары температуралы термомеханикалық өңдеу қауіпті температура интервалындағы жасытылған сынғыштықты толығымен жояды және бөлме температурасында соғылымды тұтқырлықты тез жоғарылатады. Салқынға сынғыштыққа тепмпературалық өтуі төмендейді. Жоғары температуралы термомеханикалық өңдеу сынғыштықты азайтады және термиялық өңдеу кезіндегі сынықтардың пайда болуына сезімталдықты төмендетеді. Қорытпалардың күй диагрммасы | Скачать Реферат

16.1-сурет. Болатты термомеханикалық өңдеуден өткізу схемасы: а – жоғары температуралытермомеханикалық өңдеу (ЖТТМӨ); б – төмегі температуралы термомеханикалық өңдеу(ТТТМӨ). Жоғары температуралы термомеханикалық өңдеуді көміртекті, легирленген, конструкциялық, серіппелі және инструментальді болаттарды өңдеуде жиі қолданады. 100-2000С температурада жасыту болаттың беріктігін сақтау үшін жүргізіледі.

Төменгі температуралы термомеханикалық өңдеу (аусформинг).

Болатты аустениттік құрылымға дейін қыздырады.Сосын жоғары температурада ұстайды да,кейін мартенситтік өзгерістің басталар температурасынан жоғары температурада (400-6000С) салқындатады, бірақ бұл температура қайыра кристалдану(рекристаллизация) температурасынан төмен болуы керек, және де кейін осы температурада қысыммен өңдеуді және шыңдауды жүзеге асырады (16.1 б -сурет) Төменгі температуралы термомеханикалық өңдеу болаттың беріктігін

жоғарылатқанымен, жасытылған сынғыштықты азайта алмайды. Сонымен қатар, ол жоғары дәрежелі деформацияда (75…95%) жүзеге асырылатын болғандықтан, оған қуаты үлкен қондырғы қолданылады. Төменгі температуралы термомеханикалық өңдеуді орташа көміртекті легирленген мартенситтік шыңдалған екілік аустенитті тұрақтанған болатта қолданады. Термомеханикалық өңдеуде беріктіктің жоғарылауы деформация нәтижесінде аустенитте дәндердің (блоктардың) ұсақталуына негізделген. Қарапайым шыңдалумен салыстырғанда блоктардың өлшемдері 2-4 есе кішірейеді. Сонымен қатар дислокация тығыздығы жоғарылайды. Шыңдалғаннан кейін аустенитте ұсақ мартенситтік пластинкалар пайда болады, кернеу төмендейді.



§

Жоғары көміртекті және көптеген легирленген болаттар мартенситтік өзгеруінің (Мк) аяқталу температурасының 0○С төмен мәніне ие. Сондықтан шымдаудан кейін болат құрылымында бұйымның қаттылығын төмендететін, сонымен қатар магниттік қасиеттерін нашарлататын қалдықтық аустениттің елеулі көлемі байқалады. Қалдықтық аустенитті жою үшін бұйымды Мк (-80○С) температурасынан төмен болатын төменгі температуралар аймағында қосымша салқындатудан өткізеді. Әдетте бұл үшін құрғақ мұзды қолданады. Мұндай өңдеуді болатты суықпен өңдеу деп аталады. Суықпен өңдеуді аустениттің қалыптануын болдырмау үшін, шымдаудан кейін дереу жүргізу қажет. Суықпен өңдеуден кейінгі қаттылықтың өсуі әдетте 1… 4HRC құрайды. Суықпен өңдеу ішкі кернеуді төмендетпейтіндіктен, суықпен өңдеуден кейін болатты төменгі жүмсартуға ұшыратады. Суықпен өңдеуге шарикті подшипниктер, дәл механизмдер, өлшегіш аспаптар бөлшектерін ұшыратады. Пластикалық деформация әдісімен беріктендіру

Бетті механикалық беріктендірудің әдістерінің негізгі нұсқаулануы – шаршау

беріктігін жоғарлату. Механикалық беріктендірудің әдістері – беттік қабатты 0,2-0,4 мм тереңдікке дейін тойтару. Ал өзге түрлеріне – бытыра ағынымен өңдеу және роликтермен өңдеу жатады. Бытыра ағынымен өңдеу – дайын бөлшектердің бетін бытырамен өңдеу. Бұл өңделетін бөлшектің бетіне болат немесе шойын бытыра атқылайтын арнайы қондырғылардың көмегімен жүргізіледі. Бытыра диаметрі – 0,2-4 мм. Бытыраның соққылары 0,2-0,4 мм тереңдікте пастикалық деформация туындатады. Бөлшектердің орлары мен томпақ жерлерін беріктендіруге қолданылады. Серппелер, рессорлар, тізбек түйіндер, шынжырлар, гильзалар, поршеньдар, тісті дөңгелектер тектес бұйымдарға қолданылады. Роликтермен өңдеу кезінде деформацияға өңделіп жатқан бұйымның бетін қатты

металлдан жасалған роликтермен қысу арқылы қол жеткізіледі. Өңделініп жатқан материалдың аққыштығын үзетіндей етіп роликке күш түсірілсе, онда

керекті тереңдіктегі тойтаруға қол жеткіземіз. Өңдеу микрогеометрияны жақсартады. Сығудың қалдық кернеуі туындаса, шаршаудың шегі мен бұйымның мәңгілігі артады. Роликтермен өңдеу біліктердің мойындарын, сымдарды, құбырларды калибрлегенде, шыбықтарды өңдегенде қолданылады. Арнайы жабдықтарды талап етпейді, токарлық және сүргілегіш станоктарды қолдануға болады.

44. Конструкциялық болаттар.

Конструкциялық болаттар әр түрлі машина детальдарын жасауға кеңінен колданылады және келесідей міндеттерді орындайды:

●жоғары төзімділігін сынаумен және жеткілікті тұтқырлығымен;

●жақсы технологиялық қасиетімен;

●тиімділігімен;

●тапшы емес.

Болаттың жоғары төзімділігі термиялық өңдеудің режимдерімен, химиялық

құрамының рационалды жолын таңдау арқылы және металлургиялық сапасының

жақсартуымен жүзеге асады. Конструкциялық болаттардың құрамында көміртек негізгі роль атқарады. Көміртек болаттың беріктілігін арттырады, бірақ пластикалығы мен тұтқырлығын төмендетеді, суық сынуын жоғарлатады. Сондықтан оның құрамы регламенттелген және 0,6% аспайды.Конструкциялық беріктілікке легирленген элементтер әсерін тигізеді. Конструкциялық беріктілігінің жоғарлауы шыңдалудың шекті жылдамдығына, дәннің ұсақталуына байланысты.

Беріктігін арттыратын термиялық өңдеу кешенді түрде механикалық қасиетін

жақсартады. Металлургиялық сапа конструкциялық болаттарға әсерін тигізеді.



§

Төзимділыққа жұмыс жасайтын және өзгергіш және екпінді жүктердің әрекетіне

ұшырайтын бөлшектер дайындау үшін қолданылады. Бөлшектер үстіңгі бетінің беріктігін, қаттылығын және өзектің жеткілікті тұтқырлығын біріктіруі тиіс.

0,25% дейін көміртек құрайтын төменгі көміртекті болаттар цементацияға ұшырайды, бұл тұтқыр өзекті алу үшін қолданылады. Үлкен жүктермен жұмыс жасайтын бөлшектер үшін құрамында көп көміртегі болатын ( 0,35% дейін) болаттар қолданылады. Көміртек құрамының жоғарылауымен өзектің беріктігі жоғарылайды, ал тұтқырлығы төмендейді. Бөлшектер цианирленуге және нитроцементацияға ұшырайды. Цементтелген көміртекті болаттар 15,20,25 аз жүкті (төлке, білік, ось, шпилька) тиеу шартында жұмыс жасайтын төменгі өлшемдегі бөлшектерді даярлау үшін қолданылады. Беттің қаттылығы 60…64 HRC құрайды, ал өзегі жұмсақ болып қалады. Цементті легирленген болаттар беттің жоғарғы қаттылығынан басқа жеткілікті берік өзегі де (жұдырық тәріздес муфталар, поршеньдер, төлкелер) қажет болатын ірі және ауыр жүктелген бөлшектер үшін қолданады. Хромды болаттар 15Х,20Х, h=1…1,5 мм тереңдікте болатын цементтелген қарапайым түрдегі кішкене бұйымдарды даярлау үшін қолданылады. Майда цементациядан кейін орындалған салқындату арқылы шынықтыру кезінде өзек бейнитті құрылымда болады. Сол себепті хромды болаттар өзектегі пластикалықтың аздығынан және цементтелген қабатта жоғарғы беріктігі кезінде беріктік қасиеттеріне ие болады. Хромдық болаттардың ванадиймен (15ХФ) қосымша легирленуі пластикалығы мен тұтқырлықты жақсартатын ұсақ дәндерді алуға жағдай жасайды. Никель цементтелген қабаттың тереңдігін үлкейтеді, бидайдың дәндерінің өсу шегіне және өрескел цементитті тордың тууына кедергі болады, өзектің қасиеттеріне оң ықпалын тигізеді. Хром никельді 20ХН, 12ХНЗА үлкен жүкті тиеулер (тісті доңғалақтар , шлицті біліктер) кезінде жұмыс жасайтын орташа және үлкен өлшемде бөлшектер дайындау үшін қолданылады. Ферритте еритін хроммен және никельмен бір уақытта легирлену өзек пен цементтелген қабаттың беріктігін, пластикалығын және тұтқырлығын үлкейтеді. Болаттар

қыздыруға аз сезгіш болып табылады. Тоңазыған аустениттің тұрақтылығы перлитті және аралық айналу облысында хромникельді болаттарда жоғарғы қыздыруды қамтамасыз етеді майда және ауада салқындатумен бірге ірі бөлшектер шынықтыруын өткізуге мүмкіндік береді. Вольфраммен және молибденмен қосымша легирленген болаттарды (18Х2Н4ВА, Х2Н4МА) ірі ауыр жүктелген бөлшектерді дайындау үшін қолданылады. Бұл болаттар ең жақсы конструкциялық болаттар болып табылады, бірақ никель тапшылығынан олардың

қолданылуына шек қойылады. Хромомарганецті болаттар қымбат хромоникельді болаттардың орнына қолданылады, алайда бұл болаттар қызуға аз тұрақты және аз тұтқырлықта болады. Аз мөлшердегі титанның (0,06…0,12%) жүргізілуі қызуға болаттың бейімділігін кемітеді (18ХГТ, 30ХГТ). Беріктікті жоғарылату мақсатында бор легирленуін пайдаланады (0,001…0,005%) 20ХГР, бірақ бор қыздыру кезінде бидай дәндерінің өсуіне жағдай жасайды.

Жақсартылған болаттар.

Термиялық жақсаруға ұшыраған болаттарды күрделі шартта жұмыс жасайтын

әртүрлі бөлшектерді даярлауы үшін кең қолданады ( әр түрлі жүкті тиеулердің әрекетінде, соның ішінде өзгергіш және динамикалық). Болаттар екпінді жүктерді жақсы қабылдайтын сорбит құрылымды болады. Сынғыш қиратылуға кедергі- маңызды болып табылады. Жақсаруға көміртек 0,30…0,50% құрайтын орта көміртекті болаттар ұшырайды. Жақсартылған көміртекті болаттар 35, 40, 45 арзан болады, олардан кішкене күштеулер болатын (болат 35) бөлшектер және жоғарғы беріктікті талап ететін (40, 45 болаттар) бөлшектер дайындайды. Бірақ бұл болаттардың термиялық жақсаруы болаттар төменгі қыздыруға ие болғандықтан кішкене қима бөлшектерінде ғана механикалық қасиеттерінің жоғарғы кешенін қамтамасыз етеді. Бұл топтағы болаттарды тұрақты жағдайда да қолдануға

болады. Өзектің тұтқырлығы (тісті доңғалақтар, біліктер, осьтер, төлкелер) кезінде жоғарғы беттің қаттылығын талап ететін бөлшектер беттік шынықтыруда жоғарғы жиілік токтарына душар болады. Күштенулердің алынып тасталуына төменгі жүмсартулер өткізіледі.



§

Беріктігі жоғары болаттар дегеніміз – оптимальді термиялық өңдеумен, химиялық

құрылымды таңдау барысында беріктік шегі 1500 МПа – дан жоғары болатын болаттар. Төменгі бейнит құрылымын алу мақсатында изотермиялық шынықтыру немесе төмендетіп жүмсартумен (200-2500 С) бірге шынықтыруды қолдануды, орташа көміртекті легирленген болаттардың (30ХГСН2А, 40ХН2МА) осындай деңгейдегі беріктігін алу үшін жүзеге асады. Орташа көміртекті легирленген изотермиялық шынықтырудан кейін төмен беріктікке ие болады, бірақ пластикалығы мен тұтқырлығы жоғарылайды. Сондықтан бұлар жұмыста

шынықтырылған және төмендетіп жүмсарқандарға қарағанда ыңғайлы. Шынықтырылған және төмендетіп жүмсарқан болаттардың беріктігінің жоғары деңгейде болуы олардың кернеу концентраттарына жоғары әлсіздігі және кішігірім бұзылуларға бейімделеді. Сондықтан қарқынды жіктеу шарттарында жұмыс жасау үшін қолдану ұсынылады. Ванадий мен вольфрам, молибден мен легирлеу 200…3000 С температура кезінде қаттылығын арттыру процесін тежейді. Бұл жәй бұзылуға кедергіні жоғарылатып, суыққа сынуды төмендетеді және ұсақ дәндердің пайда болуына мүмкіндік туғызады. 30ХГСА, 38ХНЗМА болаттар төменгі температурада термомеханикалық өңдеуден кейін қарапайым термиялық өңдеумен салыстырғанда екі есе соғу тұтқырлығы мен қатыстық ұзарудың көбеюі мен бірге беріктік шегі 2800 МПа тең болады. Бұл пластикалықтың төмендеуіне әкелетін мартенсит кристалының іштей дислокацияға ұшырауы деформация кезінде жеңілдетілуі аустениттен көміртегінің ішінара бөлініп шығуымен байланысты.

Орташа көміртекті легирленген болаттардың технологиялығы мен конструктивті

беріктігі бойынша мартенсивті тозатын (03Н18К9М5Т , 04Х 11Н9М2Д2ТЮ) болаттар алынады. Олар кесуге кішігірім сезімталдылыққа, аз ғана бұзылуларға жоғары қарсылығымен және 200 МПа жуық беріктік кезінде суыққа сынудың төзімділігіне ие. Басқа элементтермен қоса хром, алюминий, титан, молибден, кобальт сияқты қосымша легирленген көміртексіз никельмен темірдің (8-25 %) құймасын мартенситтік тозатын болаттар негізінде түсіндіріледі. Шынықтыру нәтижесінде көміртегінің аз концентрациясымен кобальт, никель сияқты элемент құрылымының жоғары болуы арқасында суда немесе ауада жоғары пластикалығы, бірақ беріктігі аз легирленген элементтермен аса қаныққан темір никельді мартенсит түзіледі. Ұзақ дисперсті фазалармен байланысты когерентті мартенситті матрицада тозу процесінде 450-5500 С де сапасының артуы жүреді. Температурадан 5000 С ге дейінгі интервалда мартенситтік тозатың болаттар

жоғары конструкциялық беріктікке ие және ракета двигательдердің корпустарын, атқыш және артиллериалық қару – жарақтарды, су асты кемелердің корпустарын, баттискафтарын турбомашиналардың, жоғары жіктелген дисктерін, тісті дөңгелектерді, шпинделдерді, червяктарды және де тағы да басқаларды дайындау үшін ұсынылады.

Серіппелік болаттар.

Пружиналар, рессорлар және басқа да серпімді элементтер әр түрлі машиналар мен

механизмдердің негізгі детальдары болып табылады. Жұмыс барысында оларға әр түрлі салмақ түседі. Салмақтың әсерінен пружиналар мен рессорлар серпімді деформацияға ұшырайды, ал салмақ күшін тежегенде өзінің алғашқы формасы мен өлшеміне қайта оралады. Жұмыстың негізгі қасиеті бұл статикалық және екпінді күштердің әсерінен тек қана серпімді деформацияға ұшырауы талап етіледі, сонымен бірге қалдық деформация есепке алынбайды. Пружиналы болаттарға қойылатын талаптар бұл ағындылық, серпімділік және төзімділік шектерінің мәнінің жоғары болуы, сонымен қатар қажетті пластикалыққа ие болуы және әлсіз бұзылуға қарсылық, кернеу релаксациясына шыдамды болуы. Кернеу күші

мен деформация арасындағы пропорционалдық байқалған кезде пружиналар серпімді деформация облысында жұмыс жасайды.Ұзақ жұмыс кезінде серпімділік деформация энергиясының бір бөлігі пластикалық энергиясына көшкен кезде пропорционалдық бұзылады. Тұрақты деформация жиынтығы кезінде кернеудің өз бетімен төмендеуі кернеу релаксациясы деп аталады. Релаксация пружина жұмысының сенімділігіне және де серпімділіктің азаюына септігін тигізеді.

Пружиналарды көміртекті (65-70) және легирленген (60С2, 50ХГС, 60С2Х ФА,

55ХГР) конструкциялық болаттардан дайындайды. Пружиналы көміртекті болаттардың қаттылығын арттыру үшін, ұсату қарқыны мен гидроабразивті өңдеудің нәтижесінде салқын пластикалық деформацияны қолданады. Осы

процесстерде детальдардың беткі қабатынан сығылу кернеуінің қалдық мәні көзделеді. 400-4800С температура кезінде орташа жүмсару мен шынықтырудан кейін серпімділік шегінің мәні жоғарылайды. Барлық қима бойынша троостит құрылымын алу үшін пружина дайындауға қолданылатын болаттардың іштей қыздыруға қамтамасыз ету керек. Изотермиялық шынықтыру кезінде пружиналы болаттың қасиеттері серпімді және берік болады. Пружиналы болаттың серпімділік щегін жоғарылату үшін кремний, марганец, хром, вольфрам, ванадий, бор сияқты элементтермен легирлейді. Қажу беріктігін арттыру мақсатында шынықтыруда қыздыру кезінде көміртексіздендіру рұқсат етілмейді және де беттің жоғары сапалы болуына талап қойылады. Арнайы белгіленген элементтер мен пружина дайындау үшін жоғары хромды мартенситті (30Х13), мартенситті тозған (03Х12Н10Д2Т) , даттанбайтын аустенитті (12Х18Н10Т), аустенитті – мартенситті (09Х15Н8Ю), тез кескіш (P18) және де басқа да болатпен құймаларды қолданады.

Шариктіподшипникті болаттар

Айнымалы сипаттағы жоғарғы салмақ әсеріне ұшырайды. Басқа қойылатын талаптар бұл, тозуға төзімділігі мен беріктігінің жоғары болуы, шыдамдылық шегінің жоғары болуы, кернеу концентраттарының метал емес қоспалардың ликвациялық қуыстардың болмауы. Шариктіподшипникті болаттар көміртек құрамының жоғары болуымен (1% жуық) және де хромның (ШХ9, ШХ15) болуымен мінезделеді. Шынықтырудан кейін көміртек пен хром құрамының жоғары болуы қажетті тесілгіштік, тозуға төзімділік, жоғары қаттылық, мартенсит пен карбидтің қосындысы тектес құрылымды қамтамасыз етеді. Одан әрмен тесілгіштікті жоғарылату үшін қосымша марганец, кремний (ШХ15СГ)

сияқты элементтермен легирлейді. Карбидтік ликвацияның, карбидтік тордың метал емес қоспалардың болуы үшін болатты қатаң түрде металлургиялық бақылауға алады. Термиялық өңдеуге жасыту,шынықтыру және жіберу кіреді. Жасытуды соғудан кейін қаттылықты төмендету және шынықтыру процесіне құрылымын дайындау үшін жүргізіледі. Массивті детальдарға байланысты шынықтыру температурасы 790…880˚С. Суыту майда (сақина роликтер), тұздың (шариктер) немесе соданың сулы ерітіндісінде жүргізіледі. 1…2 сағат ағымында болатты жасыту 150…170°С температурада жүргізіледі.Қаттылығы 62…66

НRС қамтитынын ескере отырып: ШХ9 болат маркасынан кішігірім өлшемді шариктер мен роликтер, ал ШХ15 болаттан аса ірілерін дайындайды.Тербеліс детальдарының подшипниктерін, аса үлкен салмаққа төзімді прокатты станоктардың подшипниктерін дайындау үшін 20Х2Н4А және 18ХГТ маркалы болатты пайдаланады,ал кейінгі процесс 5…10 мм тереңдіктегі цементация жүргізіледі. Азоттық қышқыл және басқа да агрессивті ортада жұмыс жасайтын деталь подшипниктерін дайындауға 95Х18 қолданылады.



§

Құрамында 0,65…1,35% көміртек бар. У7 … У13А болаттар жоғары қаттылыққа ие, жақсы шлифтеледі, арзан және тапшы емес. У7 … У8А маркалы болаттан ағаш жұмыстары бойынша және балға, штамп, шапқы, пуансон тұрақтылығының жоғарлауыш қажет ететін соғу әсерін тигізетін аспаптар дайындалады. У9 … У12 маркалы болаттар аса жоғары қаттылыққа және тозуға төзімділікке ие, фрез,

бұрғылар дайындауға қолданады.У13 болаты максималды қаттылыққа ие, олар егеулерді, граверлі аспаптарды дайындау үшін қолданылады. Қаттылықты төмендету және қолайлы құрылым жасау үшін барлық аспаптық болаттар

аспаптың дайындалуына дейін жасытуға ұшырайды. Эвтектоидтан кейінгі болаттар үшін сфероидтерленген жасыту өткізіледі, нәтижесінде екінші ретті цементит дәнді формаға ие болады.Салқындату жылдамдығын дұрыстай отырып, дәннің әр түрлі өлшемін алуға болады. Ақырғы термиялық өңдеу – шынықтыру келесі жүмсартумен болып табылады. Шынықтыруды эвтектоидқа дейінгі болаттар үшін толық жүргізеді, ал эвтектоидтан кейінгілер үшін толық емес. Шыңдалған болаттардың құрылымы не мартенсит, не мартенсит пен карбидтер. Жүмсарту температурасы аспаптар үшін қажетті қаттылыққа байланысты таңдалады. Жоғарғы тұтқырлықты қажет ететін соққы әсерімен болатын аспаптар үшін У7, У8

болаттарынан HRC 56…58 қаттылығын қамтамасыз ететін 280…300°С температурада жүмсаруді жүргізеді. Егеулер, таңбалаушылар, тәпілер (плашки) үшін 150…200°С температурада жүмсару жүргізіледі,бұл уақытта HRC 62…64 максималды қаттылығының алынуын қамтамасыз етіледі.Көміртекті аспапты болаттардың негізгі кемшіліктері олардың онша жоғары емес қыздыруда (5… 10 мм), төмен жылу тұрақтылық (200°С дейін) болып табылады, яғни аспаптар тек қана жоғары емес кесу жылдамдығында жұмыс жасауы мүмкін.

Легирленген аспаптық болаттар.

0,9…1,4% көміртегін құрайды. Легирленген элементтер ретінде хром, вольфрам, ванадий, марганец, кремний және т.б. болып табылады. Легирленген элементтердің жалпы құрамы 5% дейін. Жоғарғы қаттылық және тозуға төтеп беру негізінен көміртегінің жоғарғы тұрақтылығымен анықталады. Легирлеу шынықтыру мен қыздыруын жоғарылауы, ұсақ дәннің сақталуы, беріктік пен тұтқырлықтың жоғарылауы үшін қолданылады. Термиялық өңдеу шынықтыру мен жүмсартуді қосады. Шынықтыруды 800…850°С температурадан майға немесе бырысу (коробление) мүмкіндігін азайтатын және шынықтыру жарылулары пайда болатын сатылы шынықтыруды жүргізеді. Төменгі температуралар жүмсартуді 150…200°С температурада жүргізеді, олар HRC 61…66 қаттылықты қамтамасыз етеді. Кей кезде тұтқырлықтың жоғарылауы үшін 300°С дейін жүмсарту температурасын жоғарылатады, бірақ бұл кезде HRC 55…60 қаттылығының төмендеуі байқалады.

Ағаш өңдейтін аспаптар үшін 6ХС және 9ХФ болаттарынан тұтқырлықты

жақсартатын изотермиялық шынықтыру ұсынылады. Кремнийдің жоғарғы құрамдылығы (9ХС болаты) 40 мм дейін қыздырудің жоғарылауына

және жүмсарту кезінде мартенситтің тұрақтылығының өсуіне әсер етеді. Құрамында кремний бар болаттардың кемшіліктері – олардың өңдеу кезінде көміртексіздендіруге сезгіштігі, кремниймен қоса ферриттің беріктігі себебінен түр өзгертуі және кесумен өңдеудің нашарлығы болып табылады. Марганецтің жоғарғы құрамы (ХВГ, 9ХВСГ болаттары) шынықтыру кезінде аспаптың

деформациясын азайтатын аустенит қалдығының мөлшерінің өсуіне әсерін тигізеді. Бұл әсіресе аз диаметрдегі жоғарғы ұзындыққа ие аспаптар үшін маңызды, мысалы, созулар. Хром қыздырудан және шынықтырудан кейінгі қаттылықты жоғарылатады. Болаттар соққылық және кесу аспаптарының дайындалуы үшін қолданылады. «Алмазды» болат ХВ5 5% вольфрамды құрайды. Вольфрамның болуы себебінен термиялық өңдеу жағдайында ұсақ дисперсті карбидті фазаның артығына ие. Қаттылық HRC 65…67 құрайды. Болат жоғарғы өлшемдегі дәлдікті және өткір кескіш жиектің (кромка) ұзақ мерзімін сақтайтын болаттардың дайындалуы үшін қолданылады (ұңғылар, граверлі аспап).



§

Болаттар ерекшеліктері үшін өзінің атына ие болды. Жоғарғы жылу тұрақтылық

салдарынан (550…650°С), бұлардан дайындалатын аспаптар кесудің жеткілікті жоғарғы жылдамдықтарымен жұмыс жасай алады. Болаттар 0,7… 1,5 % көміртегіні, 18 % дейін негізгі легирленген элементтер – вольфрам, 5 % дейін хром мен молибден, 10 % дейін кобальтты құрайды. Ванадийдің қосылуы аспаптың тозуға төтеп беруін жоғарылатады, бірақ шлифтеуді нашарлатады. Кобальт жылу тұрақтылықты 650°С дейін және HRC 67…70, екінші ретті қаттылықты жоғарылатады. Тезкескіш болаттардың микроқұрылымы құйма жағдайында эвтектикалық құрылымды құрушыға ие болады. Тезкескіш болаттардан аспаптардың оптимальды ерекшеліктерін алу үшін мүмкіндігінше біртекті емес құрылымды – карбидті ликвацияны- жою қажет. Бұл үшін тезкескіш болаттардағы кесектер интенсивті пластикалық деформацияға (темір соғу) ұшырайды. Бұл кезде эвтектика карбидін елеу жүреді және дайындау қимасы бойынша карбидтің біртекті бөлінуі жүзеге асырылады. Кейін 860…900°С температура кезінде болат жасытылуы жүргізіледі. Күйдірілген тезкескіш болаттардың құрылымы – ұсақ дәнді (сорбит тәрізді), перлит және карбид, ұсақ эвтектоидты және ірі бірінші реттікті. Осындай құрылымды болаттар кесумен жақсы өңделедіЛегирленген элементтердің басым көпшілігі карбидті фазада орналасқан. Дайын

аспапта болаттардың оптимальды ерекшеліктерін алу үшін термиялық өңдеу кезінде мартенситтің легирленген элементтермен максималды қанықтыруын қамтамасыз етуі қажет. Шынықтыру кезінде тезкескіш болаттар өте жоғары температураға дейін, 1280°С шамасында қыздыруды талап етеді.Қыздыруды жылытудың біркелкілігін жақсартатын және беттің көміртексіздендру мүмкіндігін азайтатын жақсы қышқылданған тұзды ваннада ВаС12 жүзеге асырады. Қызудың термиялық фазалық күштенулерді төмендету үшін сатылы түрде жүзеге асырады: 600…650°С және 850…900°С температура кезінде қызуды баяулатады. Тезкескіш

болаттардың термиялық өңдеу режим графигі 19.1. суретте көрсетілген. Қорытпалардың күй диагрммасы | Скачать Реферат Шынықтыру температурасынан кейін салқындатылу майда өтеізіледі. Болаттың

құрылымы шынықтырудан кейін легирленген, өте ұсақ дисперсті мартенситтен, белгілі бір мөлшерде (30…40%) аустенит қалдығынан және вольфрам карбидінен тұрады. Қаттылық 60…62 HRC құрайды. Аустенит қалдығының барысын шыңдалған болат құрылымында кесу қасиеттерін төмендетеді. Аустенит қалдығының барынша кетіру үшін 560°С температурада үшеселік жүмсарту

өткізіледі. Йод қыздыру кезінде 400°С жоғары жүмсарту қаттылықтың жоғарылауы байқалады. Мұны легирленген аустенит қалдығынан легирленген карбид бөлінеді деп түсінуге болады. Аустенит жүмсарту температурасының салқындауы кезінде жүмсарту мартенситіне айналдырылады , не қаттылыққа өсу деп атайды . Қаттылықтың артуына жүмсарту температурасы кезінде бөлінген легирленген элементтердің ұсақ дисперсті карбидтер әсер етеді. Ең үлкен қаттылығына жүмсартудің 560°С температурасы кезінде жетеді. Біреселікті жүмсартудан кейін аустенит қалдығының мөлшері 10% дейін төмендейді. Оның

мөлшерін ең кішісіне дейін азайту үшін үшеселік жүмсарту қажет. Жүмсартудан кейін болаттың қаттылығы 64…65 HRC құрайды. Термиялық өңдеуден кейін

болаттың құрылымы жүмсалтылған мартенситі мен карбидтен тұрады. Термиялық өңдеу тез кескіш болаттарды суықпен өңдеуде қолданады . Шынықтырудан соң

болатты -80…-100°С температурасына дейін салқындатады.Бұдан кейін күштенулердің алып тасталынуы үшін 560°С температурада біреселік жүмсарту жүргізіледі. Кейде тезкескіш болаттардың тозуға төтеп беруін арттыру үшін төменгі температурадағы цианирленуді қолданады. Тезкескіш болаттардың арасында кескіш аспаптардың негізгі түрлері кескіштер, бұрғылар, долбяктар, созғыштар, машина таңбалаушылар, қағаз кесуге арналған пышақтар болып

табылады. Тезкескіш болаттардан көбіне аспаптың жұмыс жасайтын бөлігін ғана

дайындайды. Көрсетілген болаттардан жасалатын өлшеу аспаптарының негізгі талаптарына қаттылықтың жоғарылығы және тозуға төтеп беру, ұзақ уақыт өлшемдерінің тұрақтылығы жатады.Соңғы талап сызықтық ұзаруының температуралық коэффициентінің минимальдығымен және уақыт кезінде құрылымдық айналулардың мәлімдемелерімен қамтамасыз етеді. Өлшеу аспаптардың дайындалуы үшін қолданылады:

●жоғарғы көміртекті аспаптық болаттар, легирленген және көміртекті (У12, Х, Х9, ХГ болаттары) , шынықтырудан кейін және 10…30 сағат аралығында төменгі температуралы (120…170°С ) жүмсартуы реттелген. Жүмсаруға дейін салқындатумен өңдеуді жүргізген дұрыс. 62…67 HRC қаттылык алынады.

●төменгі жүмсартуда шынықтырылған және цементациядан өткізілген аз көміртекті болаттар (болат 15,20) алынады.

● жоғарғы қаттылыққа азоттаудан кейінгі нитралои (болат 38ХМЮА)



§

Қоршаған орта әсерінен металдың бұзылуын тотығу деп атаймыз. Тотығу металды бұзып қана қоймай, оның эксплуатациялық бөлшектеріне кері әсер етеді.

Тотығуды қоршаған ортаға байланысты химиялық және электрохимиялық деп айыруға болады.Электрохимиялық тотығу су ерітінділерінде және де ылғалы бар жай атмосферада болады. Бұл тотығудың негізі бұйымның бетіндегі метал иондары тереңдегі иондармен аз ғана байланысты болғанымен оңайлықпен металдан су молекуласы арқылы ажыратылады.Металл өзінің оң зарятталған бөлшектерімен иондарының бір бөлігін жоғалта отырып, мөлшерден тыс көлемде қосылған электрондардың әсерінен теріс зарядталады. Сол кезде металға жанасқан су қабаты метал ионының көмегімен оң зарядталады. Металл- су шекарасындағы зарядтардың әр түрлігі потенциалдардың секірісімен түсіндіріледі. Секіріс

үрдіс бойына металдың еруіне байланысты үйкеліп, ал метан ерітіндісіндегі иондардың шөгуіне байланысты кеміп өзгеріп тұрады. Егер металда ерітіндіге өтетін және шөгілетін иондардың саны бірдей болса, онда металдың еру және шөгу жылдамдықтары бірдей болады. Және де үрдіс кезінде тотығу (металдың

бұзылуы) жүрмейді. Оған тепе-тең потенциялы сәйкес келеді. Нольдік потенциял ретінде сулы ерітіндідегі сутегінің оң иондары жиналған сутегі ионының тепе- теңдік потенциялы, 1литрге Н 1 молі. Басқа элементтердің стандартты потенциалдары сутегінің потенциалы бойынша Есептелінген . Оттек ертіндісі бар суда, тотығуға теріс ұшыраған металдардың стандартты потенциалы мәні теріс электрохимиялық потенциалға қарағанда белсенділек болады. Металдан кететін иондар ОН ˉ иондарымен әрекеттесе отырып,тот деп аталатын суда ерімейтін гидроксидтерді құрайды, ал процесс тот басу деп аталады. Темірдің тот басу тізбегі:

2Fe – 4e → 2Fe

2Fe 4OH ˉ → 2Fe(OH)2

Темір гидроксидінде Fe(OH)2 суда ерітілген оттегі болса,ол Fe(OH)2 айналады.Бұл

ерімейтін қосылыс болғандықтан теңдік жағдайына жетпейді және коррозия толығымен бұзылғанша жүреді. Құрылысына байланысты коррозия әр түрлі сипатта болады:

●егер біртекті металл болса – коррозия барлық бет бойынша біртекті жүреді.

●егер біртекті болмаса – коррозия әр жерде әр түрлі жүреді және нүктелік деп аталады.Бұл құбылыс ең қауіпті және бұйымның тез бүлінуіне әкеледі. Химиялық коррозия металдың ылғал жоқ газдың ортамен әрекеттесуі нәтежиесінде

жүреді.Металл бетінде кристалдық тордың 1…2 период қабатындай пленкалар пайда болады. Бұл қабат металдың оттегімен әрі қарай әрекеттесуіне бөлек болып, судағы электрохимиялық коррозиядан қорғайды. Коррозиялық – төзімді қоспалар жасау кезінде қоспада электрохимиялық потенциалдылықтың жоғарғы мәні және ол мүмкіндігінше бір фазалы болуы керек.

54. Коррозияға шыдамды болаттардын және күймалардын классификациясы.Коррозиялық тұрақтылық жоғарылауы мүмкін,егер: көміртегі құрамын азайту және

темірмен бірге қатты қоспалар құрайтын легирлеуші элементтерді енгізу арқылы. Басты коррозиялық тұрақты техникалық қоспаларға құрамында хром мөлшері жоғары тоттанбайтын болаттар, яғни хромды және хромникельді жатады. . Құрылысына байланысты коррозия әр түрлі сипатта болады:

●егер біртекті металл болса – коррозия барлық бет бойынша біртекті жүреді.

●егер біртекті болмаса – коррозия әр жерде әр түрлі жүреді және нүктелік деп аталады.Бұл құбылыс ең қауіпті және бұйымның тез бүлінуіне әкеледі. Химиялық коррозия металдың ылғал жоқ газдың ортамен әрекеттесуі нәтежиесінде

жүреді.Металл бетінде кристалдық тордың 1…2 период қабатындай пленкалар пайда болады. Бұл қабат металдың оттегімен әрі қарай әрекеттесуіне бөлек болып, судағы электрохимиялық коррозиядан қорғайды. Коррозиялық – төзімді қоспалар жасау кезінде қоспада электрохимиялық потенциалдылықтың жоғарғы мәні және ол мүмкіндігінше бір фазалы болуы керек.



§

Ұнтақты материал деп металдық ұнтақтарды керек пішінге престеу арқылы және вакуумда немесе қорғалған атмосферада 0.75-0.8 Т температурада пісірілген материал. Ұнтақты материал көпіршікті және компактты болып ажыратылады.

Көпіршікті деп соңғы тазалаудан кейін 10-30% көпіршік қалатын материалды айтамыз.Бұл қоспаларнегізінен антифрикциялық детальдармен фильтрлерді жасауда қолданылады. Антифрикциондық ұнтақты қоспалар аз үйкеліс коэффициентіне ие және тозуға шыдамды болып келеді. Ұнтақты қортпалардан жасалған подшипниктер қосымша майлаусыз, өз порларынан шыққан май есебінен жұмыс істей алады. Подшипниктер темір мен 1-7% графит және қолаграфиттен, оның 8-10% қалайы және 2-4% графит болатын қортпалардан жасайды.

Темірграфитті материалдардың металдық құрылымы перлитті болу керек көміртегінің үлестік салмағы 1%. Бұндай құрылым подшипникке жоғары жылдамдықпен салмақ түсіргенде аз желінуді береді. Темірграфит материалдарға күкірт(0,8-1,0%) немесе сульфид(3,5-4,0%) қосса, жоғарғы үйкеліс қабатын сульфид пленкасы жабады. Ол тозуды оданда азайта түседі. Майланған темірграфиттің болат үстіндегі үйкеліс коэффициенті 0,07-0,09. Темірграфиттен жасалған подшипниктер максимал температура 100-200ºс қолданылады. Майланбаған қолаграфиттің болат үстіндегі үйкеліс коэффициенті 0,04-0,07, ал майланған кезде 0,05-0,007. Салмақ түсіру шегі 400-500 МПа және жұмыс температурасы 200-250 ºс көп емес. Темірграфиттің механикалық қасиеттері: σ=180-300МПа және қаттылығы 60-120НB, ал қолаграфиттікі: σ =30-50МПа, қаттылығы 25-50НВ. Темір мен мыс негізінде пісірілген материалдар тормоздық құрылымдарда фрикциондық бұйымдар ретінде қолданылады. Фрикциондық бұйымдар жоғарғы үйкеліс коэффициентін, механикалық төзімділік және тозуға шыдамды болу керек.

Фрикциондық материалдардың үйкеліс коэффициентін көбейту үшін оларға кремний, бор карбидын,қиын еритін оксидтер және тағы басқа заттарды қосады.

Қатты майлау компоненттері графит, қорғасын, сульфид болып табылыды. Темір негізді материал үшін шойын үстіндегі үйкеліс коэффициенті 0,18-0,40 ал мыс негізді үшін 0,17-0,25.

Мыс негізді фрикциондық қортпалар болат детальдармен бірге, 400 МПа қысымда, сырғанау жылдамдығы 40 м/с және максимал температура 300-350ºс қолданылады. Мыс негізді фрикциондық материал МК5 қортпасы болып табылады. Оның 4%-темір,`7%-графит, 8%-қорғасын, 9%-қалайы, 0-2%-никель.

Майлау материалысыз үйкеліс кезіндегі жұмыс шарттары үшін темір негізді материалдар қолданылады. Көп қолданылатын материал ФМК11(15%-мыс,9%-графит,3%-асбест,3%-кремний оксиді,6%-барит). Фрикциондық материалдарды жұқа сектор тәрізді жасап оны болат тұтқаға бекітеді.

Ұнтақты материалдарды фильтрлеуші бұйымдарда кеңінен пайдаланады.

Көпіршіктілігі 45-50% болатын никель, темір, титан, алюминий, коррозияға төзімді болат, қалайы ұнтақтарынан жасалған пластина, құбыр тәріздес фильтрлерді сұйықтар мен газдарды қатты қоспалардан тазарту үшін қолданады.

Электротехника мен радиотехникада темір-никель-алюминий негізді қортпадан жасалған ұнтақты магниттер қолданылады. Ұнтақты магниттердің қасиеттері құйма магнит қасиеттерінен жоғары болады.

Көбіне ұнтақты металлургия арнайы қортпалар жасауда қолданылады:никель негізді, ыстыққа төзімді, дисперсиялық қатайтылған никель алюминий титан мыс негізді материалдар.

Құю және қысыммен өңдеуде керекті қортпа алынбаған жағдайда пісірілген алюминьді қортпа қолданылады.

Қазігі кезде легирленген болат, қалайы, латунь, алюминий қортпаларынан жасалған компактты материалдар кең қолданыла бастады. Олардан әртүрлі шестерен кулачоктар крандар подшипниктердің корпустарын және тағы басқа машина детальдарын жасайды.



Рефераты:  Экология. Значение леса (Антонина Горбунова-Наумова) / Проза.ру
Оцените статью
Реферат Зона
Добавить комментарий