Кәсіби білім беру жөніндегі сараптамалық кеңесі бастапқы кәсіби білім беру бағдарламасын іске асыратын білім беру мекемелерінің оқу процесінде оқу құралы ретінде пайдалану үшін жол берді

11-нші басылым, стереотиптік

Бұл кітап Қазақстан Республикасының Білім жəне ғылым министрлігі жəне «Кəсіпқор» холдингі» КЕАҚ арасында жасалған шартқа сəйкес «ТжКБ жүйесі үшін шетел әдебиетін сатып алуды және аударуды ұйымдастыру жөніндегі қызметтер» мемлекеттік тапсырмасын орындау аясында қазақ тіліне аударылды. Аталған кітаптың орыс тіліндегі нұсқасы Ресей Федерациясының білім беру үдерісіне қойылатын талаптардың ескерілуімен жасалды. Қазақстан Республикасының техникалық жəне кəсіптік білім беру жүйесіндегі білім беру ұйымдарының осы жағдайды ескеруі жəне оқу үдерісінде мазмұнды бөлімді (технология, материалдар жəне қажетті ақпарат) қолдануы қажет. Аударманы «Delta Consultіng Group» ЖШС жүзеге асырды, заңды мекенжайы: Астана қ., Иманов көш., 19,

«Алма-Ата» БО, 809С , телефоны: 8 (7172) 78 79 29, эл. поштасы: іnfo@dcg.kz

А28 Материалтану (металл өңдеу) : кәсіби орта білім беру мекемелерінің студенттеріне арналған оқу құралы / А. М.Адаскин, В. М. Зуев. — 11-нші басылым, стер. — М. : «Академия» баспа орталығы, 2014. — 288 п.

Конструкциялық және құрал-жабдық ретінде қолданылатын металл, бейметалл және композициялық материалдар қарастырылған және оларды қолдану бойынша ұсынымдар берілген. Материалдардың құрылысы мен қасиеттерін зерттеу әдістері келтірілген. Апробация нәтижелері бойынша бірқатар өзгерістер енгізілді. Алғашқы рет пісіру және дәнекерлеу барысында қолданылатын технологиялық материалдар қарастырылды, «Құрал-жабдық материалдары» тарауы анағұрлым кеңейтілген және тәжірибелік ұсынымдармен толықтырылған. Оқу құралы металл өңдеумен байланысты кәсіптер үшін СПО ФГОС сәйкес «Материалтану негіздері» жалпы кәсіби пәні зерделеу кезінде қолданылуы мүмкін. Кәсіби орта білім беру мекемелерінің студенттеріне арналған. Оқытудың өзге нысандарына қолданылуы мүмкін.

© Ресімдеу. «Академия» баспа орталығы, 2012

Материалтану — материалдардың құрылысы мен қасиеттерін зерттейтін және олардың құрамы, құрылысы мен қасиеттері арасында байланысты орнататын ғылым. Адамзаттың бар тарихы түрлі материалдарды қолданумен байланысты, атап айтқанда олар тұтас дәуірлерге атаулар берді: тас дәуірі, қола дәуірі, темір дәуірі. Бастапқы даму сатысында адам табиғи материалдарды қолданды — ағаш, сүйек, тас. Ерекше орынды тас иеленді, одан еңбек құралдары жасалды — тас балталары, ағаш пышақтары. Тастың көмегімен шамамен 500 мың жыл бұрын адамдар отты табуға үйренгенін атап өткен жөн. Тұрмыстық керек-жарақтарды дайындау кезінде балшықты күйдіру үшін отты пайдалану керамиканы дайындау технологиясына жол салды. Келесі даму кезеңінде адам металдарды қолдана бастады. Әрине, бірінші кезекте, табиғатта таза және табиғи түрінде кездесетін металдар қолданылды. Ең алдымен ол мыс, оны қолдануды бастау біздің заманымызға дейін 7-нші мыңжылдыққа жатқызылады. Біздің заманымызға дейін 4-мыңжылдықта қорытпаларды алудың металлургиялық процестерін қолдану басталды. Қоладан — мыс пен өзге де металдардан, бірінші кезекте, таза мысқа қарағанда жақсы қасиеттері бар қалайының қорытпасынан жасалған металл құралдар басым болды. Маңызды даму кезеңінде темірді және оның қорытпаларын қолдану болды. XІX ғасырдың ортасына қарай болат өндірудің мартен әдісі, ал ғасырдың соңына қарай — конвертерлік әдіс игерілді. Темір негізіндегі қорытпалар қазіргі уақытта да негізні конструкциялық материал болып табылады. Өнеркәсіптік өндіріс ғылыми базасыз жүзеге асырылуы мүмкін емес. Атап айтқанда, XІX ғасырдың ортасын металтану — материалтану саласының — ғылым ретінде тууы уақыты деп есептеуге болады. Оның дамуына едәуір үлесті орыс және кеңес ғалымдары енгізді. Ғылымның маңызды даму кезеңдерінде тоқталайық. Металтанудың негізін қалаушы біртуар орыс ғалым Д.К.Чернов (1839—1921) болып табылады. Обухов заводында жұмыс істеп, болат өндірісімен айналыса отырып, ол болатты қыздыру кезінде жүретін өзгерістерге зерттеу жүргізді, оның нәтижелері 1868 жылы жарияланды. Оның жұмысында визуалды түрде айқындалған болатты қыздыру түстері болатқа айналдыруда жүретін температураларға сәйкес келетіндігі көрсетілген. Осы температуралар сыни шектер деп аталды (Чернов шектері). Д.К.Черновтың өзі темір — көміртегі жағдайы диаграммасының маңызды сызықтарын көрсетті. Ле-Шателье (1850—1936) ойлап тапқан пирометрді қолднағна француз зерттеушісі Ф.Осмонд (1849—1912) сыни шектердің температурасын анықтады, осы температуралар кезінде өзгерістердің сипатын суреттеді және негізгі құрылымдарға атау берді. 10 жылдан кейін Д. К.Чернов қорытпалардың кристалдану теориясының негіздерін баяндады, оны одан әрі Петербург ғылым академиясының мүшесі-тілшісі Г.Г.Тамман (1861 — 1938) дамытты. Металтанудың маңызды бағытының — металлографияның негізін қалаушы — қорытпалардың құрылымын зерделеу үшін микроскопты алғаш қолданған орыс ғалымы-металлург П.П. Аносов (1799—1851). Оның жұмыстары негізінде А. Мартенс (1850— 1914) және өзге де ғалымдар темір мен көміртегі қорытпаларының микроқұрылымдарының суреттерін әзірледі. Ғылымның теориясына маңызды үлесті американдық Д. Гибсс (1839 — 1903) енгізді, ол термодинамиканың принциптерін пайдалана отырып, фазалардың тепе-теңдік теориясын әзірледі. Осы теорияның негізінде, сондай-ақ бірқатар ғалымдардың Ресейдегі Н. Т. Гудцовтың (1885—1957), А.А.Байковтың (1870—1946), Англиядағы Р. Аустеннің (1843 — 1902) металлографиялық талдаудың көмегімен металл қорытпаларында қатты ерітінділердің болуымен дәлелденді. Металтанудың ғылыми негіздерін әзірлеуге едәуір үлесті қорытпаларды зерделеу үшін физика-химиялық талдау әдістерін қолданған және қорытпалардың олардың типтері мен химиялық құрамына қарай қасиеттерінің өзгеру заңдылығын орнатқан Н.С.Курнаков (1860—1941) енгізді. Қорытпаларды беріктендіру теориясына маңызды үлесті кеңес ғалымдары енгізген еді. Атап айтқанда, Я.И.Френкель металдардың теориялық беріктелігіне есепті орындады, ол металдардың нақты беріктілігін зерделеудің түрткісі болды, нәтижесінде дислокациялар, металдардың пластикалық ағыны теориясы және дислокациялардың орын алмастыруға кедергілер құруға беріктендіру әдістері әзірленді. Полиморфты алмасулар нәтижесіндегі дәндерді ұсақтау фактілерін В. Д. Садовский орнатты, ал дисперсиялық қатаюмен беріктелген түсті металдардың қорытпаларын И.Н. Фридляндер әзірледі. Жиырмасыншы ғасыр металтануда электрондық және рентгендік материалдардың құрылымын зерттеудің жаңа әдістерін әзірлеумен және қолданумен есте қалған. Олардың қолданылуы көп жағдайларда жаңа материалдарды құру саласында маңызды жетістіктерге әсер етті. 1960-ншы жылдарда алмаздың өнеркәсіптік синтезі жүзеге асырылды, сондай-ақ табиғатта кездеспейтін синтетикалық заттар, атап айтқанда қасиеттері алмазға жақын бордың текше нитриді құрылды. XX ғасырдың бірінші жартысында полимерлер — металдардың қасиеттерінен күрт ерекшеленетін қасиеттері бар жаңа материалдар пайда болды. Полимерлер техниканың түрлі салаларында: машина құруда, химиялық және ас өнеркәсібінде және бірқатар басқа облыстарда кеңінен қолданылады. Полиэтилендісоғысты жеңіп алуға мүмкіндік берген полимер деп атайды, себебі оның жоғары диэлектр қасиеттері көбінесе радардың тиімділігін анықтады. Заманауи техниканың дамуы жаңа әмбебап қасиеттерімен материалдарды қолданусыз мүмкін емес. Атомдық энергетика және ғарыштық техника үшін тым жоғары температуралар кезінде және абсолютті нөлге жақын температуралар кезінде де жұмыс істей алатын материалдар қажет. Компьютерлік технологиялар ерекше электр қасиеттері бар материалдарды қолдану арасында ғана мүмкін болды. Осылайша, материалтану — техникалық прогресті айқындайтын маңызды, басым ғылымдардың бірі. Материалтанудың міндеті материалдың құрылысы (құрылымы) және оның қасиеттері арасында өзара байланысты орнату болып табылады. Сондықтан зерттеу кезінде материалдың құрылысын зерделеу әдістері және пайдалану шарттарында материалдардың тәртібін айқындауға мүмкіндік беретін әдістер де қолданылады. Бірінші басылымы 2001 жылы шыққан кітап орта кәсіби білім берудің түрлі мекемелерінде апробациясынан өтті. Оқу басылымының бағытын — металтану (метал өңдеу) ескере отырып, кітаптан жанар-жағармай материалдарына арналған тарау алынып тасталды. «Құралдардың материалдары» тарауы кескіш және штамптық құралдарды жасау үшін материалдарды қолдану бойынша бірқатар тәжірибелік ұсынымдарымен едәуір кеңейтілді және толықтырылды. Осы басылымда ажырамайтын қосылыстарды алу үшін пісіру және дәнекерлеу үшін қолданылатын технологиялық материалдар алғашқы рет қарастырылады.

АТОМДЫҚ БАЙЛАНЫСТАРДЫҢ ТИПТЕРІ ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ МАТЕРИАЛДАРДЫҢ ҚАСИЕТТЕРІНЕ     ӘСЕР ЕТУІ

Қатты денелерде атомдар арасында тартылыс және тебіліс күштері әрекет етеді. Алғашқылар материалдың тұтастығын қамтамасыз ете отырып, атомдарды бірге ұстайды, екіншілері атомдарға қосылуға жол бермейді. Қатты заттар тартылыс және тебіліс күштерінің тепе-теңдігі кезінде болады.

Тебіліс күшінің жаратылысы барлық қатты заттар бірдей. Тебіліс күші атомдар олардың сыртқы электрондарының орбиталарымен анағұрлым жанасқан кезде туындайды.  Бұл ретте атомдар ядроларының оң зарядтары электрондармен толықтай экрандалмайды, оның салдарынан олардың арасында тебіліс күші туындайды.

жаратылысы әркелкі, атап айтқанда ол материалдың қасиетін айқындайды. Тартылыс күштерімен шартталған байланыстың төрт түрі болады: иондық, коваленттік, металл және Ван-дер-Ваальс күші.

Иондық байланыс әртекті атомдармен құрылған қосылыстарға тән. Бір элементтің атомдарының сыртқы электрондары

Иондық байланыс типімен заттың типтік үлгісі ретінде ас тұзын — NaCl келтіруге болады. Натрий кезеңдік жүйенің бірінші тобына жатады, оның сыртқы орбитасында бір электрон орналасқан. Хлор — жетінші топтың элементі, оның сыртқы

NaCl натрийдің бір электронының хлор орбитасына көшуі тұрақты конфигурациясымен екі түрлі зарядталған ионның құрылуына әкеледі. Натрийдің оң ионы неонның тұрақты конфигурациясы алынады; хлордың теріс ионы — аргонның тұрақты конфигурациясы. Атомаралық тартылыс күші — электр статистикалық, сондықтан иондық байланыс күшті болып табылады. Иондық байланыспен қатты зат әр оң ионның жанында теріс иондар ғана және керісінше болатындығымен сипатталады (1.1-сурет). Осылайша, заттағы атомдар қатаң реттеліп орналастырылады. Байланыстың иондық типі химиялық қосылыстар үшін тән. Иондық байланыс типімен анағұрлым танымал және кеңінен таралған материал — шыны, оның негізі түрлі элементтердің оксидтері болып табылады.

жолымен тұрақты қосылыстардың құрылуы нәтижесінде орнатылады. Осындай байланыстың үлгісі екі атоммен құрылған хлордың молекуласы қызмет ете алады, олардың әрқайсысында сыртқы орбитасында жеті электроннан бар. Сыртқы орбитада сегіз электронның болуы тән тұрақты конфигураци бір электронды ортақтастыру нәтижесінде құрылады (1.2-сурет).

Тұрақты конфигурациялардың құрылуы 8 – N ережемен анықталады,

і ртегінің кристалдық модификациясы. Көміртегі төрт валентті электрон бар. Алмаздың құрылуы төрт атомның әрқайсысының бір электроны бойынша ортақтастыру кезінде жүреді. Коваленттік байланыстың механикалық беріктігі оның бағытталған сипаты салдарынан анағұрлым жеткілікті. Шынында, байланыс күші заттың жаратылысына байланысты. Осылайша, ол алмазға едәуір үлкен және коваленттік байланыс тән болып табылатын полимерлерде біршама әлсіз болады.

Металдардың атомдарында ядромен әлсіз байланысты сыртқы электрондардың кішігірім саны (бір немесе екі) болады. Сыртқы орбиталарда тұрған электрондардың атомдарымен жақындаған кезде өз атомдарымен байланысты жоғалтады және ұжымдастырылады, яғни

электрондық газ құра отырып, аталған металдың барлық атомдарының игілігі болады. Оң зарядталған иондар теріс зарядталған электрондан және оң зарядталған иондар арасында тартылыс күші иондар арасында тебіліс күшімен теңдестірілетіндей бір бірінен арақашықтықта орналастырылады. Электрондық газдың болуы металдың қасиетін анықтайды: жоғары жылу және электр өткізгіштік. Байланыстың иондық және коваленттік типтері үшін тән атомдар арасында күшті бағытталған байланыстардың жоқтығы металдардың маңызды қасиеттерінің бірін — олардың иілгіштігін, яғни пішінді бұзбай өзгерту қабілеттілігін анықтайды. Сондықтан металл өнімдерді жасау кезінде пластикалық өзгерту әдістері — соғу, жұқарту, тарту кеңінен қолданылады.

болып табылуымен байланысты. Орташа уақытпен электрондар атомда ядроға қатысты кеңістікте симметриялы орналасқан, алайда әр нақты уақытта теріс зарядтардың орталығы оң заряды бар ядромен сәйкес келмеуі мүмкін, осылайша дипол құрылады.  Диполдардың өзара іс-қимылы тартылыс күшінің туындауына әкеледі. Осы іс-қимыл бір атоммен құрылған диполдың болуы салдарынан біршама күшееді, көршілес атомда диполдың туындауына ықпал етеді. Ван-дер-Ваальс күші барлық атомдар арасында болады. Олар әлсіз және жоғарыда қарастырылған басқа типтердің анағұрлым күшті байланыстар болмаған кезде ғана мәнге ие болады. Осы күш полимерлердің негізі болып табылатын үлкен органикалық молекулалардың өзара іс-қимылына ғана әсер етеді.

Қазіргі уақытта баршаға мәлім элементтердің ішінен жартысынаг көбі металдар болып табылады.

Металдар

Барлық металдар және олардан құрылған қорытпалар темір және оның негізіндегі қорытпалар жататын (олардың үлесіне металл өнімдері әлемінде шығарылатын шамамен 95 % тиесілі)

металл деп бөлінеді. Техникада шартты сыныптама қабылданған, онда түсті металдар топтарға бөлінеді: жеңіл (Al, Mg), ауыр (Cu, Pb), қиын балқитын (W, Mo), асыл (Au, Pt), шашыраңқы (Gd, Іn), сирек жерлік (Sc, Y), радиоактивтік (Ra, U). «Таза металл» ұғымы шартты болып табылады, кез келген таза металл қоспаларды қамтиды. Осы термин 0,010...0,001% қоспаларды қамтитын металды білдіреді. Заманауи металлургия жоғары таза металдарды алуға мүмкіндік береді (99,999 %). Алайда, қоспалар, шағын көлемде болса да, металдың қасиеттеріне әсер етуі мүмкін. Таза металдар төмен беріктікке ие, сондықтан олардың техникада конструкциялық материалдар ретінде қолданысы шектелген. Таза металдармен салыстырғанда аса жоғары беріктік пен қаттылыққа ие қорытпалар кеңінен қолданылады.

Қорытпалар

Құрамдауыштар

Металдар мен қорытпалардың құрылысын, айналымдарын және қасиеттерін қарау үшін «фаза» және «құрылым» ұғымдарын енгізейік.

Фаза бірдей химиялық құрамына, құрылысына ие және басқа фазалармен бөлу шекарасы бар және көшу кезінде олар арқылы қорытпаның қасиеттері күрт өзгеретін қорытпаның біркелкі бөлігі аталады. Мысалы, сұйық металл бір фазалық жүйе болып табылады. Кристалдандыру процесінде жүйе екі фазадан тұрады: сұйық және қатты. Бұл ретте фазалардың қасиеттері едәуір ерекшеленеді. Фазалар жеке металдар немесе бейметалдар, химиялық және өзге де қосылыстар болуы мүмкін.

Құрылым металдың құрылысын, яғни фазалардың санын, олардың пішінін және өлшемін, сондай-ақ өзара орнын білдіреді.

Құрылымдық құрамдас қорытпалар оларға тән ерекшеліктермен бірдей құрылысы бар қорытпаның оқшауланған бөлшегі деп аталады. Құрылымдық құрамдас бөлшектер бір, екі немесе одан да көп фазалардан тұруы мүмкін.

Жалпы мәліметтер. Әр металл (зат) төрт агрегатты күйде болуы мүмкін: газ тәрізді, сұйық, қатты және плазма түрінде.

Газ тәрізді күйінде атомдар (бөлшектер) арасында арақашықтық үлкен, өзара іс-қимыл жасау күші шағын және атомдар бір-бірін итеріп, кеңістіктікте абыл-сабыл орын ауыстырады. Газ тәрізді заттардың атомдары үлкен кинетикалық энергияға ие.

Сұйық металда атомдар жақын тәртіпті ғана сақтайды, яғни шағын көлемде атомдардың кішігірім саны реттелген және заңға сәйкес орналасқан. Жақын реттілік тұрақты емес, ол жылу ауытқулардың іс-әрекетімен туындауы және жоғалып кетуі мүмкін.

Қатты күйінде тұрған металдарда атомдардың орналасу тәртібі қатаң түрде айқындалған және заңға сыйымды, өзара іс-қимыл жасау күші теңдестірілген, дене өз пішінін сақтайды. Металдар атомдардың кеңістіктікте дұрыс заңға сәйкес орналасуымен кристалдық құрылысқа ие. Атомдардың заңға сәйкес орналасуы (атап айтқанда, оң зарядты иондар) 2.1-суретте келтірілген. Бір кеңістікте орналасқан атомдардың орталықтары арқылы жүргізілген жорамалдағы сызықтар тораптарда атомдар орналасқан торды құрайды. Осындай конфигурация

алуға мүмкіндік береді (2.2-сурет). Кеңістікті кристалдық тор суретте күрделі,

сондықтан кристалдардың атомдық құрылысы туралы түсінік қарапайым кристалдық ұяшықтар түріде беріледі.

Қарапайым кристалдық ұяшық жалпы алғанда металдың атомдық құрылымы туралы түсінікті беретін шағын көлемді білдіреді, оның кеңістікте қайталануы кристалдық торды құрайды. Қарапайы кристалдық ұяшығы келесідей негізгі параметрлермен сипатталады: тордың аралығы, үйлестіру саны, атомдық радиус, базис (атомдық тығыздық).

Тордың аралығы деп қарапайым тордың ұяшығында екі көршілес бөлшектердің (атомдар, иондар) орталықтары арасындағы арақашықтықты атайды (2.3-сурет).

торда кез келген таңдап алынған атомнан жақын арақашықтықта тұрған атомдардың санын көрсетеді.

Атомдық радиус тепе-теңдік шарттарда элементтің кристалдық ұяшығында жақын атомдардың орталықтары арасындағы атомаралық арақашықтықтың жартысын білдіреді.

Кристалдық құрылыстың қарапайым типі текше тор болып табылады, онда атомдар текшенің бұрыштарында орналасады (2.3-суретті қараңыз). Оның үлгісінде тордың негізгі параметрлерін көрсетеміз: • тордың базисі 1 ((1/8) • 8 = 1 тең, текшенің бұрыштарында орналасқан атомдардың әрқайсысы сегіз қарапайым ұяшықтың ішінен біреуі келеді, яғни бір ұяшыққа 1/8 атом келеді). Қарапайы текше торда атомдар жеткілікті тығыз салынбаған (қапталмаған). Атомдардың анағұрлым бір-біріне жақын орынды иеленуге ынтасы тордың жаңа типтерінің құрылуына әкеледі. Металдардың көбіне кристалдық торлардың келесідей типтері тән: көлемдік-орталықтандырылған текше (КОТ); қырлы-орталықтандырылған текше (ҚОТ); гексагонал тығыз қапталған (ГТҚ). Кристалдық торлардың негізгі типтері 2.4-суретте көрсетілген.

Көлемдік-орталықтандырылған торда (2.4, а-сурет) атомдар текшенің бұрыштары мен орталығында орналасқан. Тордың аралығы а тең, үйлестіру саны

8, тордың базисі 2 ((1/8) • 8 + + 1 = 2 тең;8 атом текшенің бұрыштарында орналасқан, текшенің орталығындағы 1 атом бір ғана ұяшыққа ғана жатады). Тордың осы типінде К, Na, Lі, Ta, W, Mo, Fe a

, Cr, Nb металдар және басқаларда бар.

Қырлы-орталықтандырылған текше торда (2.4, б-сурет) атомдар текшенің бұрыштарында және оның қырларының орталықтарында орналасқан. Осы тор а аралығымен,

= 12 үйлестіру санымен,4-ке тең  базиспен сипатталады: (1/8) • 8 + 1/2 • 6 = 4; текшенің бұрыштарында 8 атомның және қырлардың орталықтарындағы 6 атомның екі қарапайым ұяшыққа жатады.

2.4-сурет. Кристалдық торлардың типтері және оларда атомдарда қаптау схемалары: а

б

в

Текше қырлы-орталықтандырылған торда келесідей металдары болады:  Ca, Pb, Nі, Ag, Au, Pt, Fe g

(2.4, в-сурет) атомдар призманың алты қырлы негіздерінің ұштарында және орталықтарында орналасқан, бұдан басқа үш атом призманың орташа жазықтығында болады. Тордың аралығы — а

с/а

туындауы тән. Осы терминмен кристалдық торлардың түрлі типтерін қалыптастыруға заттың қабілеттілігін атайды. Осылайша, түрлі температуралар барысында темір КОТ немесе ҚОТ торына, кобальт — ҰОТ және ГТҚ торына ие.Полиморфизм басқа металдарға да тән.

деп аталады. Төмен температуралық түрленуді а деп атайды, ал жоғары температуралық түрлену — b, g, 8 және т.б.Бір түрленуден екіншісіне кристалдық торды өзгертіп айналуы

полиморфты айналу деп аталады. Полиморфты айналу қыздыру немесе салқындару нәтижесінде болады: таза металдарда тұрақты температура кезінде, ал қорытпаларда — температуралар интервалында. Кристалдардың анизотропиясы және кристалдық денелердің изотрипиясы. Кристалдық торларда атомдық тығыздылық түрлі жазықтықтар бойынша бірдей емес — түрлі атомдық жазықтықтардың аудан бірлігіне атомдардың бірдей емес саны келеді. Мысалы, КОТ торы үшін қырмен сәйкес келетін жазықтықтағы атомдардың санын салыстырайық. Кристалдық тордың түрлі жазықтықтағында және бағыттарында осы қасиеттердің салдарынан бірдей болмайды. Түрлі кристаллографиялық бағыттары бойынша қасиеттердің түрлілігі кристалдың

Нақты металдардың құрылысы мүлтіксіз металдардан едәуір ерекшеленеді. Кристалдардың (металдардың)

мүлтіксіз құрылысы барысында барлық атомдар теориялық тұрғыдан кристалдық тордың тораптарында қатаң түрде болады. Осындай металдың теориялық беріктігі өте жоғары. Осылайша, ығысу барысында теориялық беріктігі (жанама кернеудің әрекетімен) т

80 ГПа). Шынында, темірдің беріктігі шамамен 100 есе аз — 150 МПа. Осындай сәйкессіздік металдардың мүлтіксіз және нақты құрылысының түрлігігімен түсіндіріледі. Біріншіден, техникалық металдар кристалдардың (дәндердің) үлкен көлемінен тұрады, яғни

жартылай кристалдық заттар болып табылады, бұл ретте кристалдар (дәндер) нақты металда дұрыс пішіні және атомдардың мүлтіксіз реттілікті орналасуы жоқ. Екіншіден, жартылай кристалдардың өздерінде

жетілмегендіктің (ақаулықтардың) түрлі тегі болады. Кристалдық құрылыстың нүктелік, сызықтық және беттік жетілмегендіктері болады.

торапаралық (дислокацияланған) атомдар жатады (2.5-сурет). Нүктелік ақаулықтардың құрылуы жылу ауытқулардың әрекетімен атомдардың диффузиялық орын ауыстырумен байланысты. Металдың температурасы көтерілген сайын бос орындар саны өседі. Нүктелік ақаулықтар металдардың кейбір физикалық қасиеттеріне (электр өткізгіштік, магниттік қасиеттер және т.б.) және металдар мен қорытпалардағы фазалық айналымдарға әсер етеді.

Сызықтық ақаулықтар екі өлшемде шағын мөлшеріне және үшінші өлшемде үлкен ұзындыққа ие. Осы жетілмегендіктер

дислокациялар деп аталады. Дислокациялар кристалдандыру процесінде және ең бастысы металды өзгерту кезінде құрылады. Шеттік, бұрандалық және аралыс дисклоция болады. Шеттік дислокацияны қарастырайық — ол кристалдық тордың үстіңгі бөлігінде атомдардың артық жартылай жазықтық (экстра жазықтық) ретінде құрылыстың бұрмалануын білдіреді (2.6-сурет). Шеттік дислокация мыңдаған атомдық қатарға ұзындық бойынша жайылады; ол тік болуы мүмкін, сондай-ақ кез келген жаққа бүгіледі. Дислокациялардың бары, ең алдымен, металдардың беріктігін айқындайды. 2.6-сурет. Кристалдық тордың 2.5-сурет. Нүктелік ақаулықтардың сызбасы:        сызықтық ақаулығы — а

б

Мүлтіксіз металда бір бөліктің екіншісіне қарай ығысу үшін барлық атомаралық байланысты біруақтылы бұзу (үзу) қажет.  Дислокациялардың бары кезінде барлық атомаралық байланыстардың біруақтылы бұзылмауымен, кезекпен — бірінен кейін бірімен қол жеткізіледі  — бұл ретте дислокацияның орнын ауыстыруы жүреді (2.7-сурет). Әрине, ол үшін едәуір аз күшті салу талап етіледі. Дислокациялар өте аз кернеу — 10

Па аз барысында орын ауыстыруы мүмкін.

Пластикалық деформация дислокациялардың сырғуы есебінен жеңілдейтіндіктен, беріктікті арттыру мүлтіксіз құрылысты металды алумен немесе дислокациялардың қозғалыс жолында кедергілерді құру есебінен қол жеткізілуі мүмкін. Кедергілер болып басқа дислокациялар, қоспалардың атомдары, дәндердің шекаралары, яғни торды құру ақаулықтары болып қызмет етеді (2.8-сурет).

деп атау алған өте жұқа дислокациясыз кристалдарда бар; нақты бұйымдар үшін оны алу мүмкін емес. Сондықтан беріктікті ұлғайтуға беріктендірудің түрлі тетіктерінің көмегімен ақаулықтардың тығыздылығын арттыру есебінен болады (тойтарма, дисперсиялық қатаю және басқалары).

жатады. Дәндер арасындағы шекара  10 атомаралық қашықтыққа дейін енімен өтпелі облысты білдіреді, онда белгілі бір кристаллографиялық бағдары бар бір дәннің торы өзге кристаллографиялық бағдарымен өзге дәннің торына өтеді.

Өтпелі қабаттың құрылысы күрделі: онда атомдардың дұрыс орналастырылуы бұзылған (2.9-сурет), қоспалардың концентрациясы жоғарылатылған, дисклоциялар жиналған. Дәндер шекаралары дислокациялардың орын ауыстыруына кедергі жасайды. Дислокация дәннің шекарасынан өте алмайды, себебі жаңа дәнде сырғыма жазықтығы осы дислокацияның қозғалыс жазықтығымен сәйкес келмейді. Шекаралардың ұзындығы ұзақ болған сайын, дәндердің өлшемі кішірееді. Шекаралар ұзындығының ұлғаюы дисклокациялардың орын ауыстыруына анағұрлым кедергі жасайтындықтан, дәннің ұсақталуы металл материалдарының беріктік және аққыштық шектерінің артуына әкеледі. Аққыштық шегінің дәннің шамасына тәуелділігі келесідей:

о т = о

+ kd

_1/2 ,

мұнда о

және к

d

деп аталады. Ол жүйенің тұрақсыз термодинамикалық күйінен тұрақтыға, яғни анағұрлым көп энергиясы бар күйінен энергиясы аз күйіне өтуі салдарынан өтеді. Осы процесті 2.10-суретте көрсе-тілген схеманың көмегімен суреттеп көрейік. Шар

орыннан

анағұрлым тұрақты орынды иеленуге ынталанады, себебі оның әлеуетті энергиясы 1 орынға қарағанда

орында аз.

2.10-сурет. Бос энергияны азайтуға жүйенің ұмтылуы

Жүйенің энергетикалық күйінің сипаттамаларының бірі бос энергия болып табылады.

Бос энергия температураның өзгерісі, полиморфты айналымдар, балқыту және т.б. кезінде қайтымды өзгеретін заттың толық энергиясының бір бөлігі деп аталады. Температура көтерілген сайын бос энергияның шамасы азаяды. Сұйық және қатты заттың бос энергиясының өзгеруі 2.11-суретте көрсетілген.

Бос энергия шамасының

теңдестірілген температурасы кезінде сұйық және қатты күйінде металл тең болады.

Т жоғары температура кезінде бос энергияны аз қоры  бар сұйық металл анағұрлым тұрақты, ал осы температурадан төмен қатты металл едәуір тұрақты. кристалдандыру процесі сұйық металл

s

төмен салқындатқан жағдайда ғана дамиды .

Іс жүзінде кристалдандыру процесі басталатын температура

к

s

және

к

к .

Металдың сұйық күйінен қаттыға өту процесін уақыт t

координаталарында қисық салқындату көмегімен суреттеуге болады. 2.12-суретте әр түрлі жылдамдықпен салқындату кезінде таза металдардың кристалдануын сипаттайтын қисық салқындату көрсетілген (v

, v

, v

). Кристалдандыру тұрақты температура барысында өтеді, сондықтан қисық салқындатуда көлденең алаң пайда болады (температураның түсуіндегі тоқтау), оның құрылуы

кристалдандырудың жасырын жылудың бөлінуімен түсіндіріледі. Балқыту барысында жылу сіңіріледі, ол атомдар энергиясының артуына, яғни металдың кристалдық торын бұзуына жұмсалады. Бұл жылу жасырын деп аталады. Кристалдандыру процесінде кері құбы л ыс жүреді, атап айтқанда температураның түсуін тоқтататын кристалдандырудың жасырын жылуы ретінде энергия бөлінеді. Өте баяу салқындату кезінде тым суып кету дәрежесі төмен және кристалдандыру теңдестірілгенге жақын температура кезінде жүреді. Салқындату жылдамдығын ұлғайтумен  тым суып кету дәрежесі өседі ( v

жәнеv

салқындату жылдамдықтарына сәйкес келетін қисық) және кристалдандыру процесі кристалдандырудың теңдестірілген температурасына қарағанда анағұрлым төмен температураларда өтеді.

► •■■■> _

Кристалдандыру үшін қажетті тым суып кету дәрежесі металдың жаратылысынан және тазалығынан тәуелді. Металл анағұрлым таза болған сайын, соғұрлым тым суып кетуіне қатты кристалдар ұрықтарының туындау үшін талап етіледі. Кристалдандырудың схема түріндегі процесі 2.13-суретте көрсетілген. Басында сұйық қорытпаның көптеген учаскелерінде

кристалдандыру орталықтары (кристалдардың ұрықтары) пайда болады. Оларды сұйық қорғағанша, кристалдар еркін өседі және дұрыс геометриялық пішінге ие болады. Алайда, өсетін кристалдардың соқтығысуы барысында олардың дұрыс пішіні бұзылады, себебі байланыстың (шекараның) учаскелерінде олардың өсуі тоқталады. Кристал сұйықтықпен жанасу бағытында ғана өседі. Нәтижесінде түпкілікті қатаюдан кейін кристалдар симметриялы емес (дұрыс емес) пішінге ие болады. Оларды

Кристалдандыру процесінің жылдамдығы екі шамамен айқындалады: кристалдандыру орталықтарының туындау жылдамдығы және кристалдардың өсу жылдамдығы.

уақыт бірлігі ішінде кристалдың сызықтық өлшемдерін ұлғайту жылдамдығын білдіреді.

(СК) тәуелділігі:

Кристалдандырудың орталық саны (ОС) және кристалдар өсуінің (КӨ) жылдамдығы тым суып кету дәрежесіне тәуелді. Кристалдандырудың

теңдестірілген температурасы кезінде ұрықтар саны және олардың өсу жылдамдығы нөлге тең (2.14-суре), сондықтан қатаю жүзеге асырылмайды, тым суып кету дәрежесін ұлғайтқан кезде осы параметрлер өседі және тым суып кетудің түрлі дәрежелерімен максимумға жетеді.

Тым суып кетудің

кішігірім дәрежесі кезінде (2.14-суретті қараңыз) ұрықтар саны аз, ал жылдамдығы жоғары. Осы шарттарда ірі дін алынады. Тым суыр кету дәрежесі ұлғайғанда — АТ

и АТ

кезінде — ұрықтардың саны олардың өсу жылдамдығына қарағанда тым өседі және дәннің өлшемі металда төмендейді.

Тым асып кетудің А

аса үлкен дәрежелері кезінде кристалдандыру орталықтарының саны және өсу жылдамдығы нөлге тең, себебі төмен температура барысында атомдардың диффузиялық қозғалысы өте төмен және кристалдандыру жүрмейді. Нәтижесінде қатаюдан кейін атомдар реттеліп орналастырылмай, аморфты құрылым пайда болады. Металдарда оған салқындатудың өте жоғары жылдамдықтары кезінде ғана қол жеткізіледі (8.9-кіші бөлімін қараңыз), бұл ретте шыныларда осындай құрылым (12.2.2-кіші бөлімін қараңыз) салқындатудың қарапайым жылдамдықтары кезінде алынады. Осылайша, салқындату жылдамдығы дәннің шамасын анықтайды: ол жоғары болған сайын, металдың дәні ұсақ болады. Ұсақ дәнді құрылымына ие металл ол аса жоғары беріктікке ғана емес, сондай-ақ өте екпінді жабысқақтыққа және иілгіштікке ие болады. Ұсақ дәнді алу үшін жоғары жылдамдықпен салқындату үлкен массадағы құймалар үшін мүмкін емес. Осы жағдайда сұйық металған баяу балқитын бөлшектер (оксидтер және басқалары) енгізіледі, олар кристалдандырудың жасырын орталықтары болып табылады және

деп аталады. Түрлену, іс жүзінде металдың құрамын өзгертпей, кристалдандыру барысында ұсақ дәннің алуын қамтамасыз етеді.

Металдың қатаюы процесінде құрылатын кристалдар салқындату жылдамдығына және қоспалардың санына байланысты түрлі пішімге ие болуы мүмкін. Жылуды бұру бағытында кристалл басқа бағыттарға қарағанда тез өседі, нәтижесінде ағаш тәрізді кристалл —

дендрит құрылады (2.15-сурет). Дендриттің схема түріндегі суретін алғаш рет Д.К.Чернов жасаған. Кристалдардың дендритті құрылысы құю металы үшін типтік болып табылады. Сұйық металдың кристалдандырылуы құймақалыптың қабырғаларында басталады. Бұл ретте елеулі интенсивті салқындату кристалдандыру орталықтарының орасан зор сандарының құрылуына әкеледі. Салқындатудың жоғары жылдамдығына байланысты құрылған кристалдар өсуге үлгермейді, сондықтан құйманың бірінші аймағында

ұсақ дәнді құрылыс болады (2.16-сурет). Бірінші аймақ құрылғаннан кейін кристалдандыру шарты өзгереді. Салқындатылатын металл температурасының төмендеуі құймақалып қағбырғалары температурасының көтерілуі салқындату жылдамдығының төмендеуіне әкеледі. Кристалдандырудың осы сатысы үшін жылуды құймақалып қабырғаларына перпендикулярлы бағытталған бұру тән. Осы мезетте құрылатын кристалдар сұйық металдың ішіне құймақалып қабырғаларына перпендикулярлы өседі. Бұл құйманың екінші аймағының

құрылуына әкеледі.

Одан әрі кристалдандыру процесінде жылуды бұру бағыты жоғалады, салқындату жылдамдығы анағұрлым төмендейді, сондықтан құйманың орталық бөлігінде

Металды кристалдандыру қажеттілігіне қарай қоспалар сұйық бөлігіне ығыстыралады. Бұл элементтердің шағын көлемде және құйманың түрлі аймақтарында әркелкі орналасуын айқындайды.

Сұйық металда қаттыға қарағанда үлкен үлестік көлемі болады, сондықтан соңғы кезекті қататын құйманың үстіңгі бөлігінде

, әдетте ол металдың анағұрлым ластанған бөлігімен қоршалған. Құйманың үстіңгі бөлігін кесіп тастайды және қайта балқытады, ал қалдық металл қысыммен өңдеуге ұшырайды. Қорытпалардың келесідей типтері болады: қатты ерітінділер, химиялық қосылыстар, қоспалар.

Қатты ерітінді типінің қорытпалары олардың құрылуы барысында бір құрамдауыш (еріткіш) өзінің кристалдық торын сақтауымен, ал басқаның (ерітілгеннің) атомдары еріткіштің кристалдық торында орналасуымен сипатталады. Осылайша, осы типтің қорытпалары бір фазалы, оларда еріткіштің кристалдық торы болады. Қатты ерітінді типінің қорытпаларындағы құрамдауыштарының атомдары реттеліп орналасқан. Еріткіш құрамдауыштың атомдары алмасудың қатты ерітіндісін құра отырып, кристалдық торда ерітіндінің атомдарын алмастырады

2.17-сурет. Алмасудың қатты ерітіндісінің (а)

және енгізудің қатты ерітіндісінің (б

немесе енгізудің қатты еріткішін құра отырып, оның кристалдық торында еріткіштің атомдары арасында орналасады (2.17-сурет).

Алмасудың қатты ерітінділері элементтердің кезеңдік жүйесіне жақын орналасқан металдардан тұрады. Өзара ерігіштік бойынша құрамдауыштардың шектелмеген және шектелген ерігіштігімен қатты ерітінділер болады. Құрамдауыштардың шектелмеген ерігіштігімен қатты ерітінділерде ерітінді құрамдауышының кез келген концентрациясы мүмкін (100 % дейін). Шектелмеген ерігіштікпен алмасудың қатты ерітінділері келесідей жағдайларда құрылады: Құрамдауыштардың атомдық радиустары біркелкі болмағандықтан, алмасудың қатты ерітінділері құрылған кезде кристалдық тордың бұрмалануы жүреді (2.18-сурет), бұл диффузиялық процестерінің өтуін баяулатады.

r

атомдық радиусы

0,6R. Осы жағдайда ғана ерітілген құрамдауыштың атомы кристалдық ұяшыққа енгізе отырып, ерітіндінің атомдары арасында орналасуы мүмкін. Осындай қатты ерітінділер металдар және бейметалдар — шағын атомдық радиустары бар (Н, N, C, B) кезеңдік жүйенің І және ІІ кезеңдерінің элементтері арасында туындайды.

а

б

Қатты ерітінділер қасиеттері бойынша еріткіш металға жақын. Олар, әдетте, иілімді, суық және ыстық күйінде өзгере береді. Қатты ерітінділер грек әліпбиінің әріптерімен белгіленеді: a, b, g және т.б. немесе А (В), мұнда А — ерітінді, В — ерітілген құрамдауыш.

Химиялық қосылыстар элементтердің кезеңдік жүйесінде бір бірінен алыс орналасқан элементтерді құрайды. Осы типтің қоспалары үшін келесілер тән: Химиялық қосылыс атомдық құрылыстан және кристалдық торлардан ерекшеленетін заттарды құрайды. Бұл ретте металл — бейметалл және металл — металл типінің қосылысы мүмкін. Металл — бейметалл қосылысы байланыстың иондық типімен сипатталады. Осы химиялық қосылыстарының атаулары бейметалл элементтің түрімен анықталады: нитрид — металдың азотпен қосылысы; карбид — көміртекпен қосылысы; оксид — оттегімен қосылысы және т.б.

Металл — металл қосылыстары интерметаллид деп аталады (мысалы, CuAl

). Осы қосылыстар байланыстың металл типімен сипатталады. Осы қосылыстардың кристалдық торларының тораптарында электрондық газды ұстайтын оң зарядталған иондар орналасады.

Қоспалар қатты күйінде бір-бірінде ерімейтін, сондай-ақ қосылысты құрып, химиялық өзара іс-қимылға қабілетті емес құрамдауыштарды құрайды. Қоспа типтегі қорытпаларда әр құрамдауыш өзінің кристалдық торын сақтайды. Қоспаның құрылымы әркелкі, ол бірнеше фазалардан тұрады. Қоспалардың механикалық қасиеттері құрамдауыштардың сандық қатынасына, сондай-ақ фазалардың өлшемдеріне және пішіндеріне байланысты.

құрамдауыштардың температурасы мен концентрациясына байланысты осы жүйе қорытпаларының фазалық күйінің графикалық суретін білдіреді. Ола жүйенің бос энергиясының ең аз мәніне сәйкес келетін теңгерілген күйі үшін жасалады. Күй диаграммасы металтанудың теориясы мен тәжірибесінде маңызды рөлді ойнайды. Олардың көмегімен қорытпалардың фазалық және құрылымдық айналымдарын зерттеуге болады, диаграммалар талдауы қорытпалар қасиеттерінің өзгеруін болжауға және термиялық өңдеудің оңтайлы режимдерін тағайындауға мүмкіндік береді. Фазалардың ережесі. Қорытпалардың күйі сыртқы жағдайларға (температураға, қысымға) байланысты және құрылған фазалардың санымен және олардың химиялық құрамымен сипатталады. Теңгерілген фазалардың санын өзгертпей, сыртқы жағдайдарды (температураны, қысымды) өзгерту мүмкіндігі

деп аталады. Фазалардың ережесі тепе-теңдікте тұрған еркіндік дәрежесінің, құрамдауыштар мен фазалардың сандары арасындағы өзара іс-қимылмен айқындалады:

Мұнда

Металл қорытпаларында қысым фазалық күйге аз әсер етеді, сондықтан келтірілген теңдеу келесідей түрді түпкілікті қабылдайды::

Қорытпалар күйінің диаграммалары температура — құрамдауыш концентрациясы координаталарында құралады. Температура ординаталардың осі бойынша, ал құрамдауыштардың концентрациясы —абсцисса осі бойынша созбайланады. Бұл ретте сол жақтан оңға қарай В құрамдауышының саны, ал оң жақтан солға қарай — А құрамдауышының саны ұлғаяды. Осылайша, координаталардың басында А таза құрамдауыш болады (абсцисса нөлге тең —В құрамдауышын қамту = 0 %),100% тең абцисса мәні кезінде В таза құрамдауыш болады (2.19-сурет). Қорытпада құрамдауыштарды жалпы қамту 100 % тең, абцисса осіндегі әр нүкте екі құрамдауыштың белгіленген құрамына сәйкес келеді. Мысалы, С нүктесі В құрамдауышының 40 % және А құрамдауышының 60 % қамтыған қорытпаны, ал

нүктесі — В құрамдауышының  60 %және А құрамдауышының 40 % қамтыған қорытпаны сипаттайды (2.19-суретті қараңыз). Күй диаграммаларын құру үшін эксперименттік деректер қолданылады, олардың негізінде сол бір құрамдауыштардан тұратын, алайда әркелкі химиялық құрамы бар қорытпалар қисық салқындату серияларын құрайды. Қисық салқындату көмегімен қорытпаның

сыни межелері анықталады — бұл қорытпаларда фазалық айналымдар жүретін температуралар. Қорытпалардың қисық салқындатуында олар бүгу немесе салқындату қарқынының өзгеруі туралы куәландыратын алаңдар ретінде айқындалады, бұл кристалдандырудың жасырын жылуды бөлумен байланысты. Қисық салқындатуды алу үшін термиялық талдау әдісі қолданылады. Белгілі құрамдағы қорытпаны немесе таза металды пешке орналастырылған отбақырда балқыту температурасына дейін қыздырады. Одан кейін пештің электр қуат беру көзі өшіріледі және металл пешпен бірге сууды бастайды. Қорытпаның салқындауы оның барлық температуралар барысында теңгерілген жағдайын қамтамасыз ету үшін баяу болуы тиіс. Тең аралық уақыт арқылы салқындату процесінде температура мәні тіркеледі, ол бойынша уақыт t

2.20-сурет. Термиялық талдауға арналған қондыру схемасы:

Қоспа типтегі қорытпалардың күй диаграммасы. Қорғасын — сүрме(Pb— Sb) үлгісінде осы диаграмманың құрылысын келтірейік. Құрамдауыштар мен қорытпалардың қисық салқындауы 2.21-суретте ұсынылған. Таза металдар мен қорытпалар үшін сыни межелері 2.1-кестеде келтірілген. Қисық салқындатуды талдау негізінде (2.21-суретті және 2.1-кестені қараңыз) Pb жәнеSb (2.22, а-сурет) жүйесінің күй диаграммасын құрастырайық. АВС диаграммасының сызықтары, одан тек сұйық фаза (Ж) жоғары болатын

Қорғасын мен сүрменің таза металдары тұрақты температура барысында кристалдандырылады. Бұл фазалардың ережесіне сәйкес келеді. Шынында да, К құрамдауышының саны бірге тең (таза металл), кристалдандыру барысында Ф фазалар саны екі — сұйық және қатты, бұл ретте С еркіндік дәрежелері нөлге тең:

К - Ф + 1 = 1 - 2 + 1 = 0. Бұл кристалдандыру тұрақты температура барысында өтуі керектігін білдіреді.

Pb Sb

Pb— Sb жүйесі қорытпаларының сыни межелері

2.22-сурет. Pb— Sb жүйесінің күй диаграммасы: а

б

Біреуі қоспағанда (87 % Pb, 13 % Sb), барлық қорытпаларды кристалдандыру температуралар интервалында өтеді. Бұл ретте К = 2 (Pb жәнеSb), Ф = 2 (сұйық және қатты фазалар), яғни

= 1 — фазалық құрамды өзгертпей, температураның өзгеруі мүмкін. Ерекше орынды жоғарыда аталған қорытпа (87 % Pb, 13 % Sb) алады, ол таза металдар сияқты тұрақты температура кезінде кристалданады, яғни

= 0.К = 2 кезінде Ф = 3 болған жағдайда ғана мүмкін, онда

= 2 - 3 + 1 = 0. Бұл бір қорытпаны кристалдандыру барысында біруақтылы үш фаза болатынын (сұйық, қорғасын және сүрме) білдіреді, яғни сұйықтықтан қоспаны құра отырып, екі құрамдауыш біруақтылы бөлінеді.

(Э) деп аталады. Эвтектикалық қорытпаның кристалдандырылуын келесідей сипаттауға болады. Ж ^ Э [Pb + Sb]. Нәтижесінде, эвтектика екі фазадан тұрады: қорғасын және сүрме.

бөлумен басталады. Артық деп эвтектика құрамының қорытпасына қарағанда қорытпаның құрамында көп болатын фаза деп аталады. Осылайша, эвтектикаға дейінгі қорытпаларда артық фаза қорғасын (олардың құрамында ол 87 % артық), ал эвтектикадан кейінгі қорытпаларда — сүрме (осы қорытпалардың оның құрамы 13 % асып түседі) болады. Эвтектикаға дейінгі қорытпаларды бастапқы кристалдандыру қорғасынды бөлумен, ал эвтектикадан кейінгілерде — сүрмені бөлумен, яғни артық фазаны бөлумен басталады. Артық фазаны бөлу шамасына қарай сұйықтықтың құрамы өзгереді. Эвтектикаға дейінгі қорытпаларда оларда сұйықтықтан қорғасынды бөлу есебінен сүрменің көлемі, ал эвтектикадан кейінгілерде, керісінше, қорғасын көлемі ұлғаяды. Салқындату шамасына қарай сұйықтықтың құрамы, осылайша,эвтектикалыққа талпынады. 246 °С температура барысында барлық қорытпалардың түпкілікті қатаюы жүреді (2.1-кестені қараңыз). Бұл ретте кез келген қорытпаның сұйықтық құрамының температурасы эвтектикалыққа сәйкес келеді және қалған сұйықтық эвтектикалық тетік бойынша қатады. Осылайша, Pb —Sb жүйесінде эвтектикаға дейінгі қорытпалардың құрылымы қорғасын кристалдарынан және эвтектикадан тұрады Pb + Э^ + Sb], ал эвтектикадан кейінгі қорытпаларда — сүрме кристалдарынан және эвтектикадан Sb + Э^ + Sb] тұрады (2.23-сурет), бұл күй диаграммасында да көрсетілген (2.22, а-суретті қараңыз). Қорытпалардың құрылымы көрсетілген диаграмма

құрылымдық деп аталады. Құрылымдар сипатталмай, фазалар ғана көрсетілген диаграмма фазалық деп аталады (2.22, б

айтқанда олардың фазалық құрамын, массасын және әр фазаның химиялық құрамын (яғни олардың құрамындағы құрамдауыштарды) анықтауға мүмкіндік береді. Бұл диаграмманың бір фазалық және екі фазалық облыстарында әр түрлі орындалады. Бір фазалық облыста фазаның массасы қорытпаның массасына тең, ал оның химиялық құрамы қорытпаның құрамына сәйкес келеді (2.22, б-суретті қараңыз). Осылайша, t

температура кезінде І қорытпа сұйық күйінде болады, яғни бір фазалық құрылымы бар. Сұйықтықтың да, қорытпаның да құрамына концентрациялар осінде а меже проекциясымен айқындалады (72 % Sb және 28 % Pb). Осындай әдісті екі фазалық облыста қорытпалардың күйін талдау барысында қолдануға болмайды. Бұл температура өзгерген кезде фазалардың химиялық құрамы және олардың массасы тұрақты болып қалмауымен байланыты. Осылайша, мысалы, температураны төмендету кезінде Pb — Sb жүйесінің эвтектикаға дейінгі қорытпаларды кристалдандыру процесінде ликвидус сызығынан солидус сызығына дейін сұйықтықтың химиялық құрамы өзгереді: онда сұйықтықтан қорғасынды бөлу есебінен сүрменің көлемі ұлғаяды, бұл ретте сұйықтықтың массасы азаяды, ал қатты фаза ұлғаяды (фазалардың жиынтық массасы тұрақты, қорытпа массасына тең болып қалады). Қорытпалардың күйін талдау келесідей орындалады (2.22, б-суретті қараңыз). Диаграммада қорытпынң орнын сипаттайтын b нүктесі арқылы белгіленген нүктесі бар екі фазалық облысты шектейтін диаграмма сызықтарымен қиялысына дейін горизонталь —

с нүктесі — бар сұйық фазаның бір фазалық облыстың шекарасымен конодтың қиылысуы; d

нүктесі— бар қатты фазаның шекарасымен конодтың қиылысуы.

Қорытпаның фазалық құрамы осы температура кезінде (b нүктесі) конода қиылысатын бір фазалық облыстардың фазаларымен айқындалады. Осы жағдайда қорытпаның фазалық құрамы — бұл сұйықтық (с нүктесі) және сүрме (d нүктесі).

Фазалардың химиялық құрамы конодтың қиылысу және концентрациялар осінде күй диаграммасы сызықтарының меже проекцияларына сәйкес келеді. Әр проекция қиылысу нүктесі шекаралас фазаның құрамына көрсетеді. Осылайша, с нүктесінің проекциясы сұйық фазада құрамдауыштардың концентрациясын (44 % Sb және 56 % РЬ), d нүктесінің проекциялары—қатты фазада құрамдауыштардың концентрациясын (бұл таза құрамдауыш Sb) анықтайды. Осылайша, ликвидус сызығы қанығу жолы болып табылады — ол осы температура барысында сұйықтықта құрамдауыштардың шекті ерігіштігін көрсетеді.

Фазалардың массасын анықтау үшін тұтқыш ережесі қолданылады. Кез келген нүктеде, яғни кез келген температурада қорытпаның жалпы массасы конодтың ұзындығына — cd кесіндісіне сәйкес келеді. Сәйкес келетін фазалардың саны қарсы орналасқан кесіндімен: сұйықтық массасы — bd

кесіндісімен, ал қатты фаза — cb

бұл химиялық құрамның қорытпаның көлемі бойынша әркелкі орналасуы. Кристалдандыру процесінде сұйықтықтың қалыңдығынан өзгеше қалыңдылықпен кристалдар сұйықтықтан бөлінеді. Бұл кристалдар, егер олардың қалыңдығы сұйықтықтың қалыңдығынан аз болса, қалқып шығуына немесе егер олардың қалыңдығы сұйықтықтың қалыңдығынан асып түссе, басылуына әкеледі. Құймалар нәтижесінде құрамы және қасиеттері бойынша әркелкі болады. Осының алдын алу үшін кристалдандыру процесінде қорытпалар интенсивті орын ауыстырады.

Осындай типтегі қорытпалардың күй диаграммасында2.24-суретте көрсетілген-дей түрі болады. Құрамдауыштарды кристалдандыру (таза металдар) тұрақты температура кезінде жүреді (жоғарыда көрсетілгендей С = 0). Кристалдандыру процесінде қорытпалар еркіндіктің бір дәрежесіне ие болады (температураны фазалық құрамды өзгертпей ауыстыруға болады). Шынында да, құрылым екі фазадан тұрады: сұйықтық (Ж) және қатты ерітінді (а). Осылайша, Ф = 2 (Ж және а), К = 2 (А және В құрамдауыштары) және

Фазалар ережесіне сәйкес С = 2 - 2 + 1 = 1. Бұл кристалдандыру температулар интервалында, атап айтқанда ликвидус (үстіңгі қисық) және солидус (астыңғы қисық) сызықтары арасында жүретінін білдереді.

Кристалдандыру процесінде құрамы абцисса осінде b

, b

нүктелер проекцияларына сәйкес келетін а қатты ерітіндінің кристалдары сұйықтықтан бөлінеді. Бұл қатты ерітіндінің құрамы солидус сызығы, сұйықтық құрамы — ликвидус сызығы бойынша өзгереді.

тән. Бірінші сатыда құрылған кристалдандыру орталықтары В баяу балқитын құрамдауыштың басым бөлігін қамтиды. Температураның төмендеуі барысында бөлінген орталыққа қосылатын келесідей қабаттардың құрамына осы құрамдауыштың саны азаяды (мысалы, b

нүкте проекциясынан b

нүкте проекциясына қарай). Ішкі дәндік ликвация диффузиялық процестер есебінен төмендейді, ол қатқаннан кейін жоғары температуралар кезінде қорытпаның ұзақ ұстау уақытында жүреді.

ерігіштігі металл қоспаларында шектелмегендерге қарағанда әлдеқайда жиі кездеседі. Құрамдауыштардың шектелген ерігіштігімен қорытпалардың күй диаграммасындағы (2.25-сурет)

сызығы — ликвидус сызығы,

сызығы — солидус сызығы.Осы жүйеде қатты ерітінділерін ұсынатын фазаларды құрайды:

2.25-сурет. Құрамдауыштардың шектелген ерігіштігімен қатты ерітіндінің            күй диаграммасы

а (В в А) және b (А в В). Шекті ерігіштік қатты күйінде сызықтармен айқындалады:

(В в А) және

(А в В).

нүктесінен сол жағына қарай және G нүктесінен оң жағына қарай диаграммада тұрған қорытпаларды кристалдандыру процестері құрамдауыштары шектелмеген ерігіштігімен қатты ерітінділерді құрайтын қорытпаларда сияқты. Осы қорытпалар бір фазалық құрылымға ие.

нүктесінен

нүктесінің проекциясына дейін және

нүктесінен С нүктесінің проекциясына дейін интервалындағы диаграммада орналасқан қорытпаларды кристалдандыру алдындағы қарастырылғаннан ерекшеленеді. Аталған облыстарға жататын қорытпалардың ішінен біреуінің кристалдандыру процесін қарастырайық (І қорытпа). Нүктеден жоғары

қорытпа сұйық күйінде болады.

нүктесінде а-қатты ерітіндінің кристалдардың сұйықтығынан бөлінуімен қорытпаның кристалдануы басталады.

нүктесінен

нүктесіне дейін температураның төмендеу шамасына қарай құрамдауыштардың концентрациясы сұйық фазасында

а

нүктеде қорытпаның кристалдануы аяқталады, қорытпаның құрылымы осы нүктеден төмен а-қатты ерітіндінің дәндерінен ғана тұрады, құрамдауыштардың концентрациясы қорытпаларда сияқты (яғни қорытпаның және а-қатты ерітіндінің химиялық құрамдары сәйкес келеді).

нүктесіне дейін айналымдар жүрмейді, қатты күйінде тұрған қорытпаның салқындау жалғасады.

нүктесінен төмен а-қатты ерітіндіден қорытпаның салқындату шамасына қарай ірілінетін b-қатты ерітіндінің кристалдары бөліне бастайды. b-фазасының бөліну процесі а-қатты ерітіндіде В құрамдауышының ерігіштік температурасының (концентрация)  төмендеуі кезінде төмендеуімен түсіндіріледі, бұл

сызығын көрсетеді. Ол

нүктесіне сәйкес келетін температурада шамамен 17 % құрайды — бұл осы температура (конода d

п

деп аталатын сұйықтықтан бөлінетін кристалдардан ерекшеленіп, bіі болып белгіленеді. Ұқсас процестер

нүктесінен

нүктесінің проекциясына дейінгі интервалында күй диаграммасында орналасқан қорытпаларды кристалдандыру барысында жүретін болады, алайда мұнда екінші a-фазасының кристалдары— a

, ал осы қорытпалардың құрылымы — b + a

болады.

интервалында (мысалы, ІІ қорытпа) күй диаграммасында орналасқан қорытпаларды кристалдандыру қарастырылған қорғасын — сүрме жүйесіне ұқсас эвтектиканың құрылуымен жүреді.

Ерекшелік осы жүйеде эвтектика таза емес құрамдауыштардан а және р қатты ерітінділер қоспасынан тұруымен негізделеді.

сызығында эвтектикалық айналым жүреді: Ж ^ Э [а + р].

Құрамында А 45 % және В 55 % бар қорытпа (оның салқындату сызығы Е нүктесі арқылы өтеді) эвтектикалық болып табылады, оның құрылымы — эвтектика Э[а + р].

Қорытпалардың эвтектикаға дейінгі құрылым — a + Э + р п

, эвтектикадан кейінгі — р + Э + a

Химиялық қосылыспен қорытпалардың күй диаграммасы. Химиялық қосылыспен күй диаграммасы екі бөлікке бөлуге болады (2.26-сурет). Диаграмманың бір бөлігінде А құрамдауышпен және А^^ химиялық қосылыспен, ал екіншісінде —А m

n химиялық қосылыспен және В құрамдауышпен құрылған қорытпалар болады. Осы жағдайда химиялық қосылыс құрамдауыштардың біреуі рөлінде болады. Осы диаграммасының әр бөлігі құрамдауыштары қоспаның қатты күйінде құрылған қорытпалардың жекелеген күй диаграммасын ұсынады. Осы қорыптамалардағы айналымдар жоғарыда қарастырылған. Тәжірибеде құрамдауыш — химиялық қосылыс (А — А^^ шегінде күй диаграммасының бөліктері ғана қарастыру мүмкін. Осындай түрінде кеңінен қолданылатын күй диаграммасы темір — көміртегі зерделеді, атап айтқанда Fe — Fe

C шегінде, мұнда Fe

C — химиялық қосылыс, темір карбиді.

Беріктендіру әдістері дислокациялар алмастыруға кедергілерді құрумен байланысты. Осыған белгіленген түрдің қорытпаларын термиялық өңдеу есебінен қол жеткізуге болады: қайта кристалдандыру; дисперсиялық қатаю, мартенсит айналым, әсіресе болат үшін тән (5.1.2 және 5.2-кіші бөлімдерін қараңыз); пластикалық өзгеру (тойтару).

Қайта кристалдандыру

t

температураға дейін қыздыру кезінде (2.27-сурет) айналым басталады (а ^ у).

ж

2.27-сурет. Қайта кристалдандыру есебінен қорытпаларды беріктендіру схемасы: а

б

в

Қайтадан құрылған g-фаза бастапқы a-фазасының шекаралары бойынша туындайды және дәннің аз шамасына ие. t

температураға дейін қыздыру кезінде айналым аяқталады, бұл ретте қорытпаның құрылымы ұсақ дәнді g-фазасымен ғана ұсынылған. Салқындату кезінде кері (у ^ а)-айналым және дәннің екінші рет ұсақталуы жүреді.

Дисперсиялық қатаю

температура), бұл ретте екінші фазаның бөлшектері қатты ерітіндіде ериді. Құрылған бір фазалық құрылым одан әрі салқындатумен, яғни шыңдаумен тіркеледі. Екінші фазаның бөлінуі тез салқындатумен басылады, сондықтан бөлмелік температура кезінде аса қаныққан қатты ерітіндінің құрылымы алынады. Екінші фазаның бөлінуі тозу, яғни оның өсуін емес, екінші фазаның бөлінуін туындататын t

төмен температураға дейін қыздыру кезінде жүреді. Нәтижесінде қатты ерітіндінің дәндерімен және екінші фазаның ұсақ бөлшектерімен құрылым алынады. Осылайша, алюминий қорытпалары, тез кескіш болат және басқалары беріктендіріледі.

Тойтару — пластикалық өзгерумен туындатылған металл материалының құрылымы мен қасиеттерінің өзгеруі. Тойтару нәтижесінде металдың беріктік шегі артады, ал оның иілгіштігі төмендейді (2.29-сурет). Пластикалық өзгеруі нәтижесінде кристалдық тордың бұрмалануы жүреді, металдың дәні өзгереді және белгілі бағдарға ие болады. Өзгергенге дейін дәнде тең осьтік пішімге ие, ал дән өзгергеннен кейін басында әрекеттегі күш бағытында созылады, ал одан кейін бөлшектенеді, яғни ұсақталады (2.30-сурет), бұл беріктіктің артуына әкеледі. Деформацияланған металл әркелкі күйінде болады. Осындай металда бөлмелік температурада оның анағұрлым тұрақты күйіне әкелетін процестер өздігінен өтеді. Егер деформацияланған металл қыздырулы болса, онда осы процестердің жылдамдығы өседі.

2.29-сурет. Пластикалық өзгерістердің металдың механикалық қасиеттеріне әсер етуі: о в

f

а

б

в

Кішігірім қыздыру (темір үшін 300... 400 °С дейін) кристалдық тордың бұрмалануын алып тастауға әкеледі, алайда микроқұрылым өзгерістерсіз қалады — дәндер баяғыдай созылған пішінін сақтап қалады. Беріктік біршама төмендейді, ал иілгіштік артады. Осындай өңдеу

Температураны одан әрі көтерген сайын атомдардың қозғалысы өседі және созылған дәндер арасында интенсивтік туу және тең осьтік дәндердің өсуі жүреді. Нәтижесінде металл тойтаруға дейін болған құрылымға және қасиеттерге оралады(2.31-сурет). Бұл құбылыс

Қайта кристалдандыруды бастау температурасы металдың жаратылысына — оны балқыту температурасына, сондай-ақ осы метал немесе қорытпа таза болуына байланысты:

Т = аТ

р а J

р

және

пл

2.31-сурет. Қыздырудың тойтарылған металдың механикалық қасиеттеріне әсер етуі : о в

техникалық таза металдар мен қорытпалар үшін ол 0,3... 0,4 құрайды, қатты ерітінді типтегі қорытпалар үшін — 0,5... 0,6, ал кейбір жағдайларда 0,8 қол жеткізіледі. Қайта кристалдандыру температурасы металдарды қысыммен өңдеу процестерінде маңызды рөлді ойнайды. Қайта кристалдандыру температурасынан төмен жүргізілетін өңдеу тойтаруды тудырады және қысыммен

суықтай өңдеу деп аталады. Егер өңдеу қайта кристалдандыру температурасынан асып түсетін температуралар кезінде орындалса, тойтару туындамайтын кезде онда ол қысыммен

Қайта кристалдандыру температурасы балқыту температурасына байланысты болғандықтан, онда өңдеуді ыстыққа және суыққа бөлетін шекаралас температуралар түрлі металдар үшін қатты ерекшеленеді. Осылайша, қорғасынның бөлмелік температура кезінде пластикалық өзгеруі ыстықтай өңдеу болып табылады және тойтарумен тудырылмайды. Шынында да, қорғасынды балқыту температурасы      327 °С немесе 600 К құрайды. a = 0,4 (таза металл) үшін қайта

р

кристалдандыру температурасын анықтайық:  Т р = 600• 0,4 = 240 К = -33 °С. Осылайша, қорғасынды оны теріс температураларда орындасақ, пластикалық өзгерту есебінен беріктендіруге болады. Тәжірибеде тойтаруды алып тастау үшін металл қайта кристалдандыру процесін тездету үшін аса жоғары температуға дейін қыздырылады. Осы операция

қайта кристалдандыратын қыздыру деп аталады. Ол дайындамаларды (мысалы, металлургия өндірісіндегі сымдар, ленталар) және бұйымдарды суықтай пластикалық өзгерту әдістерімен өндіру барысында қажет. Осылайша, дайындаманы белгілі диаметрге дейін жұқартқаннан кейін оның иілгіштігі одан әрі суықтай өңдеу мүмкін болмайтындай төмендейді, себебі металл бұзылады. Одан әрі жұқартуды жүргізу үшін бастапқы иілгіштікті қалпына келтіру мақсатында қайта кристалдандыратын қыздыру орындалады (2.31-суретті қараңыз).

2.32-сурет. Қыздыру ұзақтығының (а)

және температураның (б

< 7

Бұл ретте, металдың құрылымы ірі дәнді болмауы тиіс, себебі беріктікпен қатар жоғары иілгіштік ұсақ дәнді қорытпаларға тән. Қайта кристалдандыру диффузиялық процесс болып табылады, сондықтан қайта кристалдандырылған дәннің шамасына қыздыру температурасы (2.32, а-сурет) және оның ұзақтығы (2.32, б-сурет) әсер етеді. Оңтайлы температуралардан жоғары қыздыру және ұстау уақытын ұлғайту диффузиялық процестерді тездетеді. Бұл дәндердің интенсивті өсуіне және металдың ірі дәнді құрылымы нәтижесінде алуына әсер етеді.

металдың құрылысын құралсыз көзбен немесе кішігірім ұлғайған кезде (30 ретке дейін) зерделеуінде негізделеді. Бұл аса ұлғаю кезінде орындалатын микроталдауға қарағанда бұйымның үлкен бетін біруақтылы қарауға мүмкіндік береді. Макроталдау құрылыстың барлық ерекшеліктерін айқындау мүмкіндік бермейді. Оны нәзік әдістердің көмегіменн егжей-тегжейлі зерделеуді қажет ететін бұйымдардың учаскелерін таңдау мақсатында алдын ала жиі қолданады. Макроталдаудың анағұрлым типтік міндеттері: сынықтардың түрлерін зерделеу (сынықтың тұтқырлық, нәзік және басқа түрлері болады); метал тұтастығының бұзылуы (жарықтардың, пісіру ақаулықтарының, кеуектілердің болуы және басқалары); құйманың құрылысы; бұйымның жасалу технологиясы туралы жорамалдауға мүмкіндік беретін металдың талшықты құрылымы (пісіру, қалыпталған, кесіп өңдеумен алынған); ликввация, яғни металдың химиялық әркелкі болуы. Макрошлиф деп аталатын арнайы дайындалған объектіде орындалатын фототаңба әдісімен болатта күкірттің ликвациясын анықталуында толығырақ тоқталайық. Макрошливтің беті ұсақ егеу қағазбен өңделеді және спиртке сіңірілген мақта тампонымен тазартылады. Бетке күкірт қышқылының 5% ерітіндісімен сіңірілен жарық ететін фотоқағазбен қысылады және 3... 15 минут ұстайды. Болаттағы күкірт сульфидтер түрінде болады — FeS немесеMnS, олар күкірт қышқылымен әрекет етеді: FeS + H

^ FeSO

Сульфидтер орналасқан орындарда тікелей бөлінетін күкірт сутегі фотоқағаздың бромды күміспен әрекет етеді: H

S + 2AgBr ^ 2HBr + Ag

Күкіртті күмісте (Ag

S) күңгірт түс болады, сондықтан фотоқағазда сульфидтердің іздері болып табылатын күңгірт учаскелері пайда болады. Бұл талдау бірқатар тұжырымдар жасауға мүмкіндік береді. Осылайша, пісіру қосылыстарының макрошлифі бойынша (3.1-сурет) келесідей қорытынды жасауға болады: бұйым пісірілгеніне көз жеткізу; пісірілген учаске құрамында күкірті аз болаттан жасалғанын

белгілеу — ол ақшыл; талшықтардың орналасуы бойынша (сульфидтерді жұқарту кезінде созылған) бұйым платискалық өзгеріспен — иілу әдісімен алынғанын айқындау; бұдан басқа, жарықты айқындау.

Микроскопиялық талдау (микроталдау) схемасы 3.2-суретте көрсетілген металлографиялық микроскопта (металломикроскоп) аса ұлғаю кезінде орындалады. Металдар мөлдір емес, сондықтан құрылымын зерделеу шағылысқан жарықта жүргізіледі. Зерттеулер арнайы объектіде — микрошлифте орындалады. Микрошлифтің зерттелетін беті беттің ең аз кедір-бұдырлығына ие болуы тиіс — дұрыс бейнені алу үшін айнадай болуы керек

-*        ► — дәндер шекараларынан көрсетілген күн сәулелері

Микрошлифті дайындау үшін зерттеулер объектісінде тегіс бетті өңдеу қажет. Оны шағын өлшемдегі бұйымдарда тікелей дайындайды, ал үлкен бұйымдардан арнайы үлгіні кесіп алады. Айнадай бетке анағұрлым күрделіден анағұрлым нәзікке өтетін бірнеше нөмірлердің абразивтік қабығын өңдеу және одан әрі абразивтік немесе алмаз пасталарымен тегістеу жолымен жетеді. Құрылымды айқындау үшін шлифті қышқылдардың немесе сілтілердің ерітінділерімен өңдеу қолданылады. Бұл ретте болаттың дәні анықталады. Бұл дән шлифінің бетінде түрлі кристаллографиялық бағыттарда шығады және анизотропия салдарынан (2-бөлімді қараңыз) түрлі деңгейде өңделеді (3.3-сурет) және жарықты әр түрлі көрсетеді. Осылайша, қорытпаның түрлі фазаларын анықтауға болады, себебі олардың қасиеттері әркелкі және өңдеу түрлі деңгейде жүреді (3.4-сурет). Микроскоптың көру шегінде анағұрлым күңгірт дәндердің шекаралары көрінеді, себебі олар ақаулықтардың жиналуына байланысты анағұрлым қатты өңделеді, сондықтан бейне шекаралардан шашырайды, микроскоптың көздігіне және бақылаушының көздеріне түспейді. Оптикалық микроскоптар 1500 есе ұлғаяды және 2 мкм және одан да көп болатын құрылымдық құрамдас өлшемдерді зерделеуге болады, бұл жарық толқынының ұзындығымен байланысты. Микроскоптың ұлғаюы объективті және көздікті ұлғаюдың өндірісіне тең (оларда ойып жасалған).Ұлғаю келесідей белгіленеді: 200 х . Анағұрлым ұлғаю электрондық микроскоптарға тән —100 мың есе жоғары, оларды пайдалану кезінде 10 -7 см өлшемдермен объектілердің рұқсаты қажет болуы мүмкін (мысалы, құрылымдық құрамдас).

Жалпы мәліметтер. Материалдардың механикалық қасиеттері арнайы үлгілерде анықталады. Жүктемені қосу шарттарына байланысты статистикалық және динамикалық сынаулар болып бөлінеді.

Сынаулар қалыпты (бөлмелік) немесе жоғарылатылған температура кезінде орындалады. Материалдардың анағұрлым жиі анықталатын механикалық сипаттамалар болып табылады: қаттылық, беріктік және серпімділік шектері, екпінді жабысқақтық. Сонымен қатар, төзімділік және сырғыштық шектері анықталады. Беріктік шегі созу, қысу, бұру және бүктеу сынаулары процесінде орнатылады.

Беріктік шегін, сырғыштық шегін, салыстырмалы ұзарту және қысуды үзуші машиналарда орындалатын арнайы үлгілерді созуға сынаулар кезінде анықтайды (3.5-сурет). Үлгілерді үзуші машиналардың қысқышына орналастырылады, одан кейін бұзылғанға дейін созады.

Жүктемені қосу процесінде үлгіде

үлгсінің ауданына о кернеуі, МПа, Р қосылған күшінің тең қатынасы туындайды:

Иілгіш деформация жүктемені алып тастағаннан кейін толығымен жойылады және материалдың құрылымында және қасиеттерінде елеулі өзгерістерге әкелмейді. Абсолюттік және салыстырмалы деформация болады.

Абсолюттік деформация Dl

3.5-сурет. Созуға сынау үшін үлгі

Кернеу және салыстырмалы иілгіш деформация арасында сызықтық тәуелділік бар —

Пластикалық деформация жүктемені алып тастағаннан кейін жоғалады (жүктеу жойылғаннан кейін, алюминий сымға бүктеледі, сым бүгілмейді - бұл пластикалық деформацияланған). Созылу сынақтарында диаграмма салыстырмалы деформацияның бойынша құрастырылған (3.6-сурет). Осылайша, үзілуге ​​беріктігі с анықталады - тесіп үлгідегі (қисық А нүктесін) орын, онда кернеу; пропорционалды шектеу opc пластик деформациясының жоқтығы барынша жоғары кернеу болып табылады. пропорционалдық шегі дәл анықтамасы тәжірибеде аққыштық шегі анықталады, қиын болғандықтан - белгілі бір мөлшерін тұрақты деформациясы тудыратын кернеу, мысалы o02 - кернеу қалдық деформация бастапқы үлгісі ұзындығы 0,2% құрайды. а> опт қалдық деформация орын алғанда (қараңыз. сур. 3.6). Бұзылудан бұрын үлгілі пластикалық деформацияға ұшырайды - ұзартады, диаметрі азайған мойын қалыптасады (3.7-сурет). Металдың икемділігі ұзарту 8 = Dl / l және салыстырмалы ұзарту y = (F0-Fk) / F0 сипатталады, онда F0 үлгідегі бастапқы қимасы; Fk сәтсіздікке ұшырағаннан кейін үлгінің ең аз көлденең қимасы. Осы сипаттамалардың неғұрлым көп мәндері, пластикалық материал неғұрлым көп болса. Қаттылығын анықтау. Қаттылығын материалдың үлкен пластикалық деформацияларға төзімділігі сипаттайды. Қаттылықты анықтаудың ең кең таралған әдістері арнайы корпустың сынама материалына интрессор деп аталатын, пластикалық деформацияның пайда болуымен байланысты.

Материалда инстентирдің ізі қалады, сол арқылы қаттылықтың мәні бағаланады. Қаттылықты анықтау материалдың қасиеттерін зерттеудің ең кең таралған әдісі болып табылады.

Бұл бірқатар себептерге байланысты: қаттылықты анықтау бұзылыспайтын әдіс болып табылады, өйткені мұндай өлшеуден кейін оның мақсатына сәйкес пайдаланылуы мүмкін; қаттылық сынақтары жоғары біліктілікті қажет етпейді; қаттылықты біле отырып, басқа механикалық қасиеттер туралы айтуға болады. Бринелл әдісі. Интерент - сынама үлгісіне арнайы баспасөзде басылған болаттан жасалған шар тәрізді шар (3.8-сурет). Нәтижесінде сынаманың бетінде сфералық ұңғыма түрінде із қалдырылады (3.9-сурет). Басып шығарудың диаметрі екі жақты перпендикуляр бағытта өлшенеді  микроскопы - масштабтағы үлкейткіш шыны (3.10 сурет). Қаттылықтың HB саны, кгс / мм2 - қолданылатын жүктің баспа бетіне қатынасы, формула бойынша есептеледі

)] 1/2 ,

мұнда Р - қолданбалы жүктеме; D және d, тиісінше, доптың диаметрі және ізі. Іс жүзінде, баспа диаметріне байланысты қаттылық мәндері көрсетілетін кесте қолданылады. Шарды диаметрі мен жүктемесі d = қатынасы үшін таңдалады= (0,25 ... 0,5), яғни, түрлі материалдар үшін бұл параметрлер әртүрлі. 10 километрді құрайтын диаметрі 10 кг, салмағы 3000 кгс (29430 N) және ұстау уақыты 10 сек, қаттылық тек сандар мен латын әріптерімен ғана көрсетіледі, мысалы 200 HB. Бұл шарттар болаттардың және шойын үтірлерінің қаттылығын анықтау үшін қабылданады. Сынақ жағдайын өзгерткенде, қаттылық мәндеріне қосымша, шариктің диаметрі, жүктеменің күші мен ұстау уақыты көрсетіледі. Мысалы, 185 HB / 5/750/20, мұндағы 5 - шар диаметрі мм, 750 кгс (7,350 N) жүктемесі, 20 - жүктеменің астында тұру уақыты. Бринелл әдісі әмбебап емес. Материалдың қаттылығы 450 ХБ-нан (деформациялануы мүмкін), сондай-ақ үлгілердің тереңдігі он еседен кем емес сынақтарға жол бермейді. Бринелл қаттылығы мен беріктігі мен беріктігінің беріктігімен келесі ара қатынастар байқалады: болат құю үшін = НВ / 3, от = НВ / 6; алюминий қорытпалары үшін = 0.362 МБ; мыс қорытпалары үшін = 0.26 МБ.

Роквелл әдісі. бетінің қаттылық емес абзацы, және үлгідегі оның ену тереңдігін анықталады фактісі бұрын талқыланды өтіріктерден Бұл әдістің негізгі айырмашылығы. Жабық материалдарды сынау үшін қатты материалдарды сынау үшін болат қатталған шарды сынау үшін шұңқыр ретінде Алмаз конусы қолданылады. өте жоғары қаттылық материалдарды аз қатты материалдарды (мысалы, шыңдалған болат) үшін үлкен, аз (қатты қорытпалар - гауһар конусы 60 кгс (500 N) немесе 150 кгс (1400 N) материал қаттылығына байланысты үшін орнатылған пайдалана ІC кезінде жүктеме , керамиканы кесу), Алмазды сүртуге жол бермеу үшін. Болат шыңы 100 кгс (900 N) жүктемені басады. Сынақтар қара (С) және қызыл (B) шкаласы бар арнайы құралымен орындалады. Шкала C 60 және 150 кгс жүктеме кезінде гауһартас конусы бар сынақтарда, 60 кгс салмақпен доп үшін B масштабында қолданылады. Қаттылық сандары: НРК-алмаз конусы, 150 кгс жүктеме; HRA - Алмаз конусы, жүктемесі 60 кгс; HRB-болат шкафы, салмағы 100 кг. HB бірлік кем шамамен 10 есе бөлімшелерінде HRC қаттылық саны, яғни 30 HRC қаттылығы шамамен 300 HB-ге тең. HRC = 2HRA- 104: қаттылық мәнін арасындағы және C келесі қарым-қатынаста болу таразы .

Виккер әдісі.

Бұл әдіс төртбұрышты гауһар пирамиданың 136 градусқа тең қарама-қарсы беттер арасындағы бұрышқа енуіне негізделген. Қаттылық саны HV (кгс / мм2) деп белгіленеді және жүктің басып шығарудың бетіне қатынасы бойынша анықталады. Қаттылық саны HV = 1,854P / d2 формуласы бойынша есептеледі, мұнда d - баспа диагоналдарының орташа ұзындығы. Жүктеме 1-ден 100 кгс-ға дейін (10-нан 1000-ға дейін) өзгеруі мүмкін. Диагональдардың мөлшері құрылғыға салынған арнайы микроскоптың көмегімен анықталады. Қорытпаның өте жұқа қабаттарын немесе жекелеген фазаларын өлшеу үшін микроағзалықты өлшеу әдісі 1-ден 500 г (0,01-ден 5 Н-қа дейін) жүктеме кезінде қолданылады, ол сондай-ақ HV бірліктерінде анықталады. Brіnell және Vіckers үшін қаттылықтың мәндері (450 НВ дейін) іс жүзінде тең.

Шор әдісі.

Шөлдік қаттылықты өлшеу кезінде, бұрын қолданылғаннан өзгеше қағида қолданылады. Қаттылық пластикалық деформацияға емес, серпімділік шамасымен бағаланады. Нысанның бетінде арнайы атыс күші Hn биіктігінен түседі. Зардап шеккенде энергияның бір бөлігі зерттелетін материалдың пластикалық деформациясына жұмсалады. Қалған икемді деформация шабуылшыға H0 саны бойынша серпімді қалпына келтіру түрінде қайтарылады (3.11 сурет). Бұл жағдайда балға өзі деформацияланбайды, себебі ол Алмастың ұшымен жабдықталған. Серпімді деформацияның шамасы бойынша анықталған қалпына келтіруді қалпына келтірудің биіктігі материалдың қаттылығын жоғарылатады . Қаттылық Н0 шабуылшысының көтерілу биіктігімен анықталады (3.11 суретті қараңыз). Shore құрылғысындағы қаттылық шкаласы 130 бірлікке бөлінген. Ол беріктендірілген эвтектоидты болаттан жасалған қаттылық 100 бірлікке тең етіп жасалған. Бұл құрылғылар жиі, бөлшектер тікелей қаттылығын анықтау үшін, әсіресе көлемді пайдаланылады. Осы әдістердің қолдану мүмкін емес, кейбір жағдайларда, металл қаттылығы (бетіндегі үлкен қаттылық файл слайдтар) шламын әлі мүмкін жою кезінде белгілі максималды қаттылық бар материалдан файлдар калибрленген анықталады. Бұл әдіс аз дәл, бірақ қарапайым цех бойынша қолдану оңай. Шаршауды сынау. Металдардың шаршау қателігі қайталанатын кернеулер жағдайында пайда болады, олардың мәндері беріктік шегінен аз. Бұл процесс жою біртіндеп отыр - шаршау - қалыптасу кезеңінде металл ең жүктелген немесе әлсіреген жерде айнымалы жүктемелер циклі үлкен санының әсерінен болып табылады, содан кейін сызаттар өсіп, сондықтан, үздіксіз металл ауданы біртіндеп = P азаяды және кернеу артып / F, тұрақты жүктеме кезінде саласындағы F F төмендеуі стресс артуына әкеледі. металл тез жою бар екенін, сондықтан жұмыс кернеу, созылу беріктігі (яғни, шамамен> с) асып ретінде көлденең қимасының қалған өзгеріссіз бөлігі, қолданбалы қуатына шыдай алмайды, нүктелік туындайды. Шаршауға қарсы материалдың қасиеті төзімділік деп аталады. Металлдың алдын-ала белгіленген циклдердің қайталануына кедергі келтірмейтін ең үлкен кернеу төзімділік шегі деп аталады. Шаршау сынағы көбінесе үнемі иілу жүктемесі бар айналмалы үлгімен жүзеге асырылады. Үлгінің әрбір нүктесіндегі кернеулер бір ретті оң (созылу) жағынан теріс (қысу) дейін өзгереді, яғни. Син қисықтары заңға сәйкес өзгереді (3.12-сурет). Осы жүктеме кезінде ең үлкен және ең аз кернеулердің қатынасы -1 болады. Бұл жағдайда төзімділік шегі o_ ^ арқылы белгіленеді. Сынаулар келесідей түрде орындалады. Берілген кернеу үшін сәтсіздікке дейінгі циклдардың саны анықталады, нәтижесінде алынған мән n-o графасында бейнеленген, мұнда n - циклдардың саны. Нәтижесінде шаршау қисықтары алынады (3.13-сурет). Бұл қисықта көрініп тұрғандай, ешқандай бұзылуға алып келмейтін кернеу бар, бұл төзімділік шегі, яғни, кернеу бөлігінен төмен болған кезде, жұмыс істей алатындай ұзақ уақыт жұмыс істей алады. Сырғыштық сынау. Сырғыштық - бұл тұрақты кернеу әрекетімен уақыт бойынша материалды деформациялау. Металлдарда сіңірілу жоғары температурада ғана байқалады, бұл полимерлер үшін бөлме температурасында болуы мүмкін (12-тарауды қараңыз). Металл ішінде сіңіп кеткен кезде келесі процестер орын алады. Қолданылған жүктеме нәтижесінде пластикалық деформация пайда болады, бұл қатайтады. Қаттылдау нәтижесінде материалдың қатаюы орын алады, шығымдылық стрессі артады, деформация тоқтайды. Алайда, жоғары температура кезінде қайта кристаллизация процесі басталады (деформация қатып қалады) және деформация қайта пайда болады. Осылайша, сіңірілу кезінде екі процестер орын алады: металлды қатты қатайтумен және қатты температураның әсерінен қатаюдан тазарту. Жұмыстың қатаюын төмендетіп, шығымдылық кернеулерінің мәндерін төмендеткен соң, деформация қайтадан дамиды. Тегістеу сынақтары тұрақты жүктеме кезінде арнайы қондырғыларда жүргізіледі. Үлгі сынақ машинасының қысқыштарына орналастырылып, пешке орналастырылған. Бұл жағдайда үлгінің ұзындығын өлшеу және жазу автоматты түрде орындалады, яғни. қисық сызық жазылады (3.14-сурет). Бұл қисығы бойынша OA бөлімі жүктеу кезінде пайда болған деформацияға сәйкес келеді; AB - тұрақсыз серпілістің бір бөлігі; BC - қисық бейімімен сипатталатын тұрақты жылдамдықта металдың деформацияланған кезде тұрақты сілкіну аймағы; Компакт-дискідегі процесс толықтығы тек тұрақты жылдамдықта емес, тезірек жүреді, бұл кезең Д нүктесінде бұзылуымен аяқталады. Ұмытылмас сынақтар кезінде сіңіру шегі мен ұзақ мерзімді беріктігі айқындалады. Рұқсат етілген шектеу s - бұл берілген температурада t, яғни деформацияға алып келетін стресс. белгілі бір уақытқа қалдық деформацияның мөлшерін реттейтін (б.з.д. бөлімі). Мысалы, a0 ° 2 / 1Oo = 1000 МПа, сіңіру шегі, яғни 700 ° C сынақ температурасында 100 сағатқа 0,2% қалдық деформацияға арналған резерв 1000 МПа дегенді білдіреді.

Ұзақ мерзімді беріктік

Соққы беріктігін анықтау. Төзімділік тесттері сынақтың динамикалық түрлеріне жатады. Соққы беріктігін анықтау үшін кернеу концентраторы ретінде қызмет ететін U-cut немесе V-тәрізді кесілген стандартты үлгілер пайдаланылады. Кесектің пішініне байланысты төзімділік KCU немесе KCV деп аталады. Үлгі маятниктің асыл тұқымдастарына орнатылады (3.15-сурет), маятниктің әсері палубаға қарама-қарсы орналасқан үлгідегі жағына қолданылады. Маятника h1 биіктігіне көтеріледі, ол төмендейді, үлгісін бұзады және h2 биіктігіне көтеріледі. h1> h2, өйткені сақталған энергия бөлігі үлгіні бұзуға жұмсалады. Осылайша, жою жұмыстары: A = mG (hj-h2), kJ. Оның маятниктің масштабынан оқылады. Соққы беріктігі - бұл сынудың салыстырмалы өнімділігі, яғни. F үлгісінің көлденең қимасын анықтайтын әсер ету жұмыстары .

Осылайша, KCU (KCV) =

кДж/м

Суық сымбаттылықтың шегі. Көптеген металдар мен қорытпалар, негізінен, бcc және hcp торымен, температура төмендеген кезде тұтқыр сынықтардан мыжылғанға дейін ауысады, бұл сынықтың сипатының өзгеруінде және төзімділігінің төмендеуімен көрінеді. Бұл өзгерістердің температуралық диапазоны суық қысқа шегі немесе сынғыштықтың сыни температурасы деп аталады. Металлдың құрылымдық жағдайына және беріктік деңгейіне байланысты сынғыш сыныққа өту тегіс немесе күрт болуы мүмкін. Суретте. 3.16 ұсақ түйіршікті және ұсақ сұрыпталған болаттардың суық сынғыш табалдырығының температуралық тәуелділігі көрсетілген. Суық қаттылық шегінен төменгі 4 және одан төменгі шекаралар арасында бөлінеді. Бұл температура диапазонында тұтқыр талшық үзілісінен сынғыш сыныққа өту бар. Көптеген суық сынғыш шегі сынақ температурасынан анықталады, онда сыну кезінде Т50 тұтқыр талшықты компоненттің 50% қатысады. Суық сымбаттылық шегі неғұрлым жоғары болса, металл сынық сынған үрдіс соғұрлым көп болады; мысалы, егер ол 20 ° C жоғары болса, метал сынғыш бөлме температурасында үзіледі. Өнімдер сынғыш сынған кезде алынбаған кезде суық мыжылған табалдырықтан жоғары температурада жұмыс істеуге тиіс. Суық қарсаңында астық өлшемін, химиялық құрамы, ауқымды фактор және т.б. (өнім өлшемдері), стресс кен байыту фабрикасы, тиеу нормасы, әсер Солтүстік жағдайларда пайдалану үшін, суық мөрдің төменгі шегі бар болаттан жасалған бөлшектер - солтүстік нұсқасы талап етіледі. Суық борпылдақты допингке никельмен легірлеу арқылы қол жеткізіледі. Жарықтарға төзімділікті анықтау. қарсылық сызаттар қатысуымен оның жұмыс істеу қабілетін (төмендей емес) қамтамасыз ету үшін материал қабілетін сипаттайды. Материалдағы жарықтар шаршағандықтан, металлургиялық ақаудың салдарынан болуы мүмкін және т.б. болуы мүмкін. Crack яғни стресс концентратор (сур. 3.17, A), орташадан жоғары, оның шыңы AP amaxznachіtelno кернеу болып табылады сондықтан олар есептеледі, сондықтан қаншалықты көп, соғұрлым ұзақ және өткір жарық:

sm ax = s

ср^^Щг , мұнда l - жарықшаның ұзындығы, р - жарықшаның ашылу радиусы. Жарықтың аузынан қашықтық азайған сайын кернеулер азаяды (3.17-сурет, б). Егер жарықтың аузындағы кернеулер оны таратуға әкелетін болса, есептік кернеулердің шығу нүктесінен төмен болса да, материал жойылады.

Крек қарсылықтары K1c критерийі бойынша бағаланады. K1c кедергісінің кедергі коэффициенті бөлікке әсер ететін деструктивті стресстің көлемін және жарықтың ұзындығын білдіреді:

і c

= 2sрл/p/, мұнда op - бұл белгілі бір жарықшаның ұзындығы l кезінде беріктік есептеулерде есепке алынуы керек деструктивті кернеулер .

Осылайша, коэффициент өлшемі — МПа • м 1/2 .

Жарыққа төзімділік коэффициенті материалдың сипаттамасы болып табылады. Одан тыс орталық кернеуде алдын-ала қалыптасқан жарықтар бар арнайы үлгілер бойынша анықталады (3.18-сурет). Металдардың физикалық қасиеттері электрлік, магниттік және жылулық қасиеттерді қамтиды. Бірқатар бөлшектер үшін олар металдарды қолдану мүмкіндігін анықтайды. Біріншіден, бұл жоғары электр өткізгіштікті, немесе керісінше, жоғары электр кедергісі, сондай-ақ белгілі бір магниттік қасиеттерін талап етуі мүмкін, мұндай материалдық емес магниттік, т.б. болуы тиіс, оның электр өнеркәсібінде пайдаланылатын бөліктері болып табылады, Мұндай жағдайларда механикалық қасиеттер қайталанады. бос электрондардың болуы, немесе электронды газ, жоғары электр және жылу өткізгіштігі анықтайды - металдардың физикалық қасиеттері олардың құрылымын анықталады. Арнайы электр кедергісін анықтау. оның мөлшерін дирижер rzavіsіt (ол үлкен, ұзындығы L және көлденең қимасының ауданы үлкен кем sprovodnіka болып табылады) және материалдық қасиеттерін электр кедергісі: R = PL / с, P- электрлік қарсыласу материалдық Ом • мм2 / м немесе Ом • см, яғни. ұзындығы 1mm2 және 1 м дирижері ауданы кедергісі. Ең қарапайым тәсілі - өткізгіштің кедергісін вольтметр-ампермер әдісімен анықтау (3.19-сурет). CD-өткізгіштің сегменті қарсылығын анықтау керек болатын материалдан жасалған. FB аралықтағы кедергі r формуламен анықталады r= (j

b

мұндағы jF- jB - F және B нүктелеріндегі әлеуетті айырмашылық (вольтметр көрсеткіштері V), І - ток күші (амперметр А). Ұзындығы FB және үлгінің көлденең қимасын біліп, р есептеңіз. Қарсылықты анықтаудың басқа әдістері бар (мысалы, бір және екі көпір). Металдардың нақты кедергісі температураға тәуелді, ол соғұрлым жоғары, температура неғұрлым жоғары:

t

= Р0(1 + at), мұнда p0 және pt - 0 ° C және t температурасындағы қарсылықтар; a- температура коэффициенті. Электротехникалық мыс өткізгіштері кеңінен қолданылады (р = 1.7 • 10-8 Ом • см немесе 0.017 мкм) және алюминий (p = 2.7 • 10-8 Ом • см немесе 0.027 мкм).

Өзіндік кедергісі кері өткізгіштігі деп аталады: g = 1 / p.

Магнитті қасиеттері. Магниттік қасиеттерге сәйкес материалдар екі класқа бөлінеді: магниттік тәртіпте және магниттік тәртіпте реттелген. Бірінші класс диамагнитикалық және парамагнитикалық материалдарды қамтиды, ал екінші сыныпқа ферромагниттік материалдар кіреді. Бірінші кластағы материал үшін кеңістіктегі қарапайым магниттік сәттер кездейсоқ бөлініп, екінші тәртіппен (3.20-сурет). Магнитті реттелген металдар магниттік сезімталдықтың үлкен мәнімен ерекшеленеді. Бұл магнит өрісінің қарқындылығын және І магниттелуін сипаттайтын c мәні:

Диамагнитикалық материалдар үшін парамагнит материалдары үшін теріс көрсеткіштері бар, бұл оң. Осылайша, магнит өрісінде темір-магниттік материалдарды магнит. Бұл металдар үлкен магниттік сезімталдыққа ие және салыстырмалы түрде кішігірім кен орындарында қанықтыру үшін магнетизациялануы мүмкін, сонымен қатар олар магнитизацияға ие болады, яғни магнитизацияға ие болады. магнит өрісін алып тастағаннан кейін магниттік қасиеттерді сақтаңыз. Ферромагниттік магниттік гистерезис (сур. 3.21) бар. Кезде үшін магниттелген магнит өрісінің өріс кернеулігі Н ұлғайта OS бірінші қисық арттырады және өз магниттелген материал арттыру. Бұл екі шаманың сомасы Тесла өлшенген магниттік индукция B деп аталады (1 Т = 104 Г (гаус)): B = H + 4pІ. Қанықтандыру магнитизациясынан (bs) ферромагнетпен жеткеннен кейін, жалпы магнитизация өріс беріктігінің артуына байланысты ғана артады. Өрістің H күші жойылған кезде, demagnetіzatіon OC - магниттелген қисық сызық бойымен емес, CDE сызығының бойымен гистерезис циклін қалыптастырады.

Материалдың маңызды магниттік қасиеттері (3.21-суретті қараңыз): • Қалдық магниттік индукция BH - қанықтылығына магнитизацияланғаннан кейін материалда сақталатын индукция шамасы, содан кейін сыртқы магнит өрісін нөлге (H = 0) толығымен жояды; ол гистерезис қисықтың OD сегменті болып табылады.

Сурет. 3.21. Магнит өрісінің магнит өрісінің күші функциясы ретінде ферромагнит Басқаша айтқанда, магнит өрісін алып тастағаннан кейін, ферромагнет магниттік қасиеттерді біріктіреді; •

с мәжбүрлеу күші - бастапқы магнит өрісінің интенсивтілігі, ол бастапқыда қолданылатын өрісіне кері белгісі бар, толық демагнетизация үшін қажет. Бұл гистерезис қисықындағы ЕО сегменті; • магниттік өткізгіштігі материалдың магнитизациялау мүмкіндігін сипаттайды және магнит өрісінің беріктігіне байланысты. Материалдардың магнитті сипаттамалары арнайы әдістермен - баллистикалық, магнитометриялық және т.б. Материалдардың магниттік қасиеттерінің әр түрлі комбинациясы оларды қолдануды анықтайды (8.3-бөлімін қараңыз). Электротехника, аспап жасау және басқа салаларда магнитті емес (парамагнит) материалдар қажет. Оларға түсті металдар (мыс, алюминий және оларға негізделген қорытпалар), сондай-ақ аустенитикалық болаттар кіреді (8.1-бөлімді қараңыз). Жылу қасиеттері. температура айырмашылығы Санағыш туындайды, егер материал жылу өткізгіштік, басқа бір бөлігінде жылу аудару жөніндегі өз мүмкіндігіне сипаттайды.

Қатты денеде (3.22-сурет) l

қашықтықта екі паралельді жазықтықты бөліп,

ауданымен екі бірдей қиылысты алайық. Қиылыстардың біреуі t b

, ел екіншісінде — t

температура, егер t

> t

болса, онда жылу ағыны тілдің бағыты бойынша орын ауыстырады.

берілген жылу саны (t

) температуралардың түрлілігіне,

үйкеліске және t

уақытқа тікелей пропорционалды және керісінше l

)/l, мұнда 1 — материалдың жаратылысына байланысты үлестік жылу өткізгіштік, ол дене арқылы 1 с ішінде 1 см

қиылыспен, 1 см ұзындықпен өтетін жылудың көлемін анықтайды. 1 үлестік жылу өткізгіштік кал/(с • см • °C) өлшенеді немесе Вт/(м • К) (1 кал/(с • см • °C) = 0,0024 Вт/(м • К)).

Ерекше шарттар бойынша жылу өткізгіштігінің мәні температурадан тәуелді:

t = 1

(1 + aT), мұндағы 10 - 0 ° C температурада жылу өткізгіштігі; a - жылу өткізгіштігінің коэффициенті; T - температура. Жылулық өткізгіштікті анықтау үшін сынақ материалы бір жағынан тұрақты температураны қамтамасыз ететін жылытқыш құрылғыға, ал екіншісі тоңазытқыш ретінде жұмыс істейтін су жылытқышқа орналастырылады. Суды қыздыру кезінде, t уақытында өтетін Қ жылу мөлшері тексеріледі.

Температура айырмасын (t - t2) екі нүктеде өлшеу арқылы олардың арасындағы қашықтық 1 және көлденең қиманың ауданы 1 мәнін анықтайды. Байланыстың металл типі металдардың жоғары жылу өткізгіштігін анықтайды. бір немесе екі тәртібін төмен ковалентной немесе іon¬noy өткізгіштігі бар металл емес материалдар. материалдардың жылу өткізгіштігінің үлкен айырмашылық өнер және күнделікті өмірде prі¬menenіe отыр. Жылу оқшаулағыш қасиеттері металл емес материалдармен жабдықталған, жылуды қажет ететін жағдайда металдар пайдаланылады, себебі олар жоғары жылу өткізгіштікке ие. Термоэлектрлік қасиеттері. төмендегідей бірінші термоэлектрлік әсер (Seebeck әсері) болып табылады: әр түрлі металдар екі өткізгіштер, егер, және әр түрлі температурада қыздырылған байланыс нүктелері (ауысулар) ұштарын қосылу, тізбегінде бар Seebeck ЭҚК болады және термоэлектрлік ағымдағы. Жылу электр (E) ыстық және суық айрығының және материалдардың сипаты температура арасындағы айырмашылық байланысты:

Е = аТ + bT

+ cT

, мұнда Т - температура; a, b, c - материалдардың қасиеттеріне байланысты коэффициенттер. Бұл нәтиже термопары арқылы температураны анықтау үшін қолданылады. Термопарк - термоэмф мәнінің суық және ыстық нүктелердің температуралық айырмашылығына тәуелділігі (термопары аяқталды) тәуелді болатын екі түрлі гетерогенді өткізгіштердің түйіні. Температураны өлшеу кезінде термопардың түйіндерінің біреуі температураны өлшеу қажет жерде орналастырылады. Термоэмфті өлшеу және алынған мәндерді термопары өлшенген температурамен салыстыру арқылы температураны анықтайды. Жылу кеңейту. Материалдар қызған кезде жылу кеңеюі байқалады. Оның шамасы сызықтық кеңеюдің (TКЛР) a температуралық коэффициентімен есептеледі. Бұл ұзындығының салыстырмалы өзгеруіне тең өлшемсіз сан. Жылулық кеңейтудің жылу коэффициенті дилатометриялық талдау арқылы анықталады .

Температураға байланысты Dl ұзындығының өзгеруі механикалық, оптикалық және электрлік дигатометрлермен жазылады. Температураға металлдардың кеңеюінің тәуелділігі қисық сызық сипатына ие (3.23-сурет). Жоғарыда көрсетілген тәуелділіктен көріп отырмыз, коэффициенттің мәні артып келе жатқан температурамен артады.

Сұйықтық үлгідегі толық немесе бірнеше қайталанатын тиелген, жұптасып, қайнаған тұзды ерітіндіде және т.б.: әдістерін бірқатар пайдалана отырып айқындалады тоттануға төзімділігі - Мұнда біз жоғары практикалық мәні бар металдардың ең маңызды химиялық қасиеттері бір ғана қарайды, басқа сөзбен айтқанда, материалды пайдалану жағдайларына байланысты. нәтижелері материалды салмақ жоғалту сипатталады, коррозиялық бағамы сандық бағаланды. Осы көпір сипаттамаларына байланысты sіlnostoykіe материалдар (жылдамдығы 0,1 мм / жыл), тұрақты (0,1 ... 1,0 мм / жыл) ponіzhennostoykіe (1.1 ... 3.0 мм / бөлінеді жыл), malostoykіe (3,1.10,0 мм / жыл) және тұрақсыз (астам 10,1 мм / жыл). коррозияға ену құны Р коррозия жылдамдығын анықтау бойынша, 3.10 мм / жыл. Кристал аралық тоттану үрдісіне арналған бірнеше сынақ әдісі бар (8.1 бөлімін қараңыз). Олардың бірін келтірейік. Сынамалар мыс сульфаты мен күкірт қышқылының қайнаған ерітіндісінде 24 сағат бойы жүргізіледі. Содан кейін олардың қалыңдығы сынаманың қалыңдығына байланысты арнайы муфтаға 90 ° бұрышта бүгіледі. Егер ешқандай сызаттар пайда болмаса, болат қырлы коррозияға төзімді, сызаттардың бар болуы, керісінше, межгрянулярлық коррозия үрдісін көрсетеді.

Технологиялық сипаттамалар бөлшектерді өндіру кезінде материалдардың мінез-құлқын сипаттайды. Технологиямен технологиялық операцияларды жүргізуге ыңғайлылықты түсіну керек. Бұл дегеніміз, технологиялық қасиеттер деңгейі белгілі бір технологияны пайдалану мүмкіндігін анықтайды. материалдың Төмен бейімделу өнімділігін некеге немесе өңдеу себептері төмендеуіне әкелуі мүмкін. Бөлшектерді өндіруде қолданылатын негізгі технологиялық процестер: құю, қысыммен өңдеу, кесу, дәнекерлеу. Кастинг үрдісіндегі технологиялық процесс материалдың сұйылтуымен және шөгуімен бағаланады. Сұйықтық ағыны материалдың қалыпты толтыру мүмкіндігін сипаттайды. Сұйық металл құйылған құбырды елестетіңіз. Бұл түтікше өтіп бара жатқанда, метал салқындатылып, оның қатты қайнаған кезде қозғалысы тоқтайды. Осылайша, кристалданудың төменгі температурасы (балқу) бар металл үшін аққыштық жақсы. Мемлекеттік диаграммаларды талдау көрсеткендей, ең төменгі температура эвтектикалық құрамның қорытпаларына ие . Осылайша, Al — Sі жүйесі 11,7 % Sі қамтитын қорытпаны білдіреді (3.24-сурет). Кремний құрамына жақын қорытпалары — бұл

Бұл эвтектиканың құрамында болаттардан айырмашылығы, олардың жоғары құю қасиеттерін анықтайтын құйма үтіктің құрылымында эвтектиканың болуы. Болат және шойын - темірі мен көміртегінің қорытпалары (4-тарауды қараңыз). Пішінделген құю өндірісінде, яғни. күрделі пішіндегі бұйымдар, материалдың азаюы болуы керек: оның көлемін қалыңдататын кезде аз (азайған) болуы керек. Шойынның құрамында бұл құрылымда - графитте бос көмірдің болуына байланысты болады.

А1 Ц,7%        Sі, %

3.24-сурет. Al—Sі жүйесінің күй диаграммасы

Оның тығыздығы темірдің тығыздығынан әлдеқайда аз болғандықтан, оның азаюын анықтайтын үлкен көлемге ие. Кішкентай шөгу қоладан-ақ, өйткені қола құю кеуектілігі жоғары. Қола шөгуінің коэффициенті 1% -дан аз, шойын - шамамен 1,5%, ал болаттар үшін ол 2% -дан асады. Жоғары икемділік бір фазалы қорытпаларға тән; екінші фазаның пайда болуы, әсіресе оның қатты қаттылығы немесе төзімділігі төмен болса, металлдың пластикалық қасиетін айтарлықтай азайтады. Осылайша, Al-Cu жүйесінде (3.25-график) мыс құрамын 5,7% дейін құрайтын қорытпалар деформацияланады, яғни. эвтектикамен қамтылмаған. Осы қорытпалардың кейбіреулері балқудың басталуына дейін бір фазалы (І аймағы), басқалары (аймақ ІІ) қыздырылған кезде бір фаза болады. Cu-Zn жүйесіндегі қорытпаларда (3.26-сурет) мырыш құрамының 38-ден 39% аспаған кезде жоғары пластиктен байқалады. бір фазалы қорытпаларда, содан кейін ол күрт төмендейді. Қысыммен негізгі құрылымдық металлды болаттардың механикалық қасиеттеріне назар аударайық. Шойын жоғары беріктіктен және өте аз пластикамен байланысты пластикалық деформация әдістерімен өңделмейді. Болаттың бедерлілігі неғұрлым жоғары болса, онда көміртегі мен құрамындағы зиянды қоспалар төмендейді: күкірт және фосфор.

а

3.26-сурет. Cu — Zn (а)

жүйесінің диаграммасы и

мырыштың қамтылуы жездің қасиеттеріне әсер етуі (б)

Күкірт құрамының артуы болаттың қызаруы кезінде пайда болады - ыстық пластиктің деформациясы кезінде бұзылу. Бұл сульфиддер FeS-Fe жүйесінде төменгі эвтектиканы қалыптастырады, сондықтан, соғу кезінде қыздырылған кезде деформация кезінде бұзылуды тудыратын құрылымда сұйықтық құрылады. Төмен күкірт құрамында (0,03% -дан төмен) қызару байқалмайды, өйткені күкірт сульфид емес, қатты ерітіндіні қалыптастырады. Өнеркәсіпте болаттан жасалған бөлшектерді өндіруде суық пластик деформация технологиясы кең таралған. Бұл операциялар парағының (сығындысы, иілісі) және көлемді (түсіру) соққылы болып табылады. Жоғары дәрежелі деформация дәрежесімен айрықша күрделі штамптау үшін, болаттардағы көміртегі мөлшері 0,08% -дан аспауы керек. Көміртегі мөлшері 0,2 ... 0,3% болғанда, бөліктердің иілуін және сәл созылуын орындауға болады, ал мазмұны 0,3-0,4% ғана үлкен радиуспен иілу мүмкін. Белгілі бір деформация дәрежесі бар операцияларды жүргізу мүмкіндігін бағалау үшін суық пластик деформация процесін модельдеуге арналған әртүрлі технологиялық сынақтар (үлгілер) қолданылады. Металдардың ауқымына байланысты келесі технологиялық сынақтар пайдаланылады: иілу, иілу, бұрылуға, сфералық тесікке сурет салу. Иілу тестілері арнайы құрылғыда жүргізіледі және табақтарға, жолақтарға және пішінделген материалдарға қолданылады. Металл суық және қызған күйде болуы мүмкін. Мақсаты металдың пішіні мен өлшемдерінде берілген иілімді қабылдауға қабілеттілігін анықтау болып табылады. Үлгінің қалыңдығы материалдың қалыңдығына, ені - қос қалыңдыққа тең болуы керек, бірақ кемінде 10 мм. Иілудің үш түрі бар: белгілі бұрышқа иілу (3.27, a); жағын параллельге дейін майыстырмайды (3.27, с), ал майлаудың қалыңдығы пластиктің талаптарына байланысты техникалық шарттармен реттеледі; үлгідегі жақтардың («қайталану») жанасуына жақын орналасады (3.27-график, с). Сынулар, шергектер, алмасулар немесе сынықтар үлгісінде болмау металлдың сынауға төтеп бергенін дәлелдейді. Иілудің сынақтары металлдың қайталануына және иілуіне қарсы тұру қабілетін анықтауға көмектеседі. Сынақ қалыңдығы 5 мм-ден аспайтын және 0,8,7 мм диаметрі бар сымға арналған табақ пен табақ металға бағынады.

3.29-сурет. Сфералық саңылауға арналған сына схемасы Бір ұшын қысылған үлгі солға және оңға ауыспалы иілуге ұшырайды (3.28-сурет). Бір иілісі үшін иілісі және 90 ° бұрышы болып табылады. Сынақтар жойылуына әкеледі. Техникалық талаптардың негізінде жоюға дейінгі соққылардың саны берілген. Бұралу сынағы диаметрі 10 мм дейін сымдар үшін жүргізіледі. Сымның белгілі бір кернеуі пайда болады (үзілу күші 2%), бұралу сәтсіздікке біркелкі жылдамдықпен жүзеге асырылады. Икемділік көрсеткіші - бұрылыстардың саны (толық 360 ° айналуы). Бір параққа және таспа 0,1 жүзеге сорғышты сфералық майысқан (сынақтар ... суық қалыптастыру үшін материалдың қабілетін анықтау үшін 2.0 мм. Тест ұңғыманы сығымдау сақинасы мен кескіш сақина арасындағы контур бойымен қысылған үлгідегі сфералық ұңғыманы салудан тұрады (3.29-сурет). Сынақ шағылыстың қарама-қарсы жағында кішкентай жарықтар пайда болғанда тоқтатылады, олар айна арқылы анықталады. Металлдың түсіру қабілеті - тартылған тесіктің тереңдігі h. Осылайша, парағының қалыңдығы 0,5 мм қалыңдығы 5 кг, 08 кп, 08 кг және 10 кП болат маркалар үшін тереңдікке созылатын болат (SH) үшін сурет тереңдігі кем дегенде: 9,0 мм болуы керек; Тереңдікке арналған болаттың (D) 8,4 мм; Қалыпты сызба болатына (H) 8,0 мм . Шөгінділердің сынақтары болатты суық түсіру мүмкіндігін сипаттайды, олар биіктігі екі еселенген диаметріне тең және үлгінің ұштары осіне перпендикуляр болып табылатын үлгі бойынша жүзеге асырылады. Тестілеу техникалық шарттарда анықталған белгілі бір биіктікке (үлгі ұзындығының 1/2 немесе 1/4 дейін) суық түсуден тұрады. Шөгінді үлгідегі ұштар мен бүйір беттерде ешқандай жарық пен шерге болмауы керек . Механикалық өңдеу - көрсеткіштер бірқатар бағаланады кешенді материал: өңдеу қуаттарын, бетінің сапасы, чип қарау. Белгілі бір шарттарға байланысты критерийлердің кез-келгені шешуші болуы мүмкін. Мысалы, автоматтандырылған өндіріс жағдайында чиптің пайда болу мәселесі ең маңызды болып табылады - чиптер кесу аймағынан оңай алынып тасталуы керек. қарапайым болыңыз, су ағызбаңыз. Ең жиі қолданылатын материалдың өнімділігі тұрғысынан тиімділігін бағалау. Критерий - алдын ала берілген құралдың өміріне қол жеткізуге болатын кесу жылдамдығы. пайдаланылатын V60- критерий, реттелетін кескіш құрал тозу м / мин 60-минуттық қарсылық қол, онда кесу жылдамдығы. V60 критерийі процестің абсолютті өлшемі болып табылады. Сол салыстырмалы индикаторды қолданыңыз K «:

v~ v 60і /v

603-r, мұндағы v60і және v60ax - сынақ және сілтеме болатының өңделуі. Стандарт үшін жиі болат 45-ден қаттылық 160 ... 180 ХБ қабылданады. Тазаланған беттің кедір-бұдыры арнайы құралдармен анықталады: профилометрлер және профилактика. Қаттылық негізінен материалдың қаттылығына байланысты, қаттылықтың жоғарылығы кішігірім кедірдікті қамтамасыз етеді; бетінің сапасы жақсы. Фишкалар түріндегі үздік механикалық қасиеттер үздіксіз флиш чипінен гөрі элементтік қабаты бар материалдарға ие. Бос фишкалар құрылыста төменгі беріктігі бар (мысалы, шойын шойынындағы графит) фазасы болған жағдайда пайда болады. Мұндай чиптер кесу аймағынан оңай алынып тасталады, бұл жаппай автоматтандырылған өндіріс жағдайында аса маңызды. Металлдардың дәнекерлілігі физикалық және технологиялық дәнекерлеуді қамтиды. Физикалық пісірілу мүмкіндігі - монолитті қосылымды құрайтын металлдың қасиеті. Мұндай сваривтіліктің іс жүзінде барлық техникалық қорытпалары мен таза металдар, сондай-ақ бірқатар металдар жоқ. Технологиялық дәнекерлеуге сәйкес, дәнекерлеу процесінде металдың мінез-құлқы бағаланады, ол дәнекерлеу кезінде металлдың тотығу үрдісімен, сондай-ақ ыстық және суық жарықтар қалыптасу үрдісімен сипатталады. Тотығу үрдісі металлдың химиялық қасиеттерімен анықталады. Металлдың химиялық белсенділігі неғұрлым жоғары болса, тотығу үрдісі соғұрлым көп болады; сондықтан мұқият дәнекерлеуді қорғау қажет. Ең белсенді металдарға титан, цирконий, ниобий, тантал, вольфрам және молибден жатады. Жоғары химиялық белсенділік түсті металдармен ерекшеленеді: алюминий, магний, мыс, никель, олардың негізінде қорытпалар. Пісіруді вакуумда, инертті газ ортасында немесе арнайы жабындарды немесе ағындарды қолдану керек (11-тарауды қараңыз). Бұл металдарды дәнекерлеу кезінде балқытылған металды ғана емес, сондай-ақ салқындататын тігісті, сондай-ақ жоғары температураға дейін қыздыруға болатын дәнекерлеу бассейніне іргелес металлды қорғау қажет. Ыстық сызаттар қалыптастыру үрдісі - кристалдану үдерісінде, яғни қатты және сұйық фазалардың болуы кезінде, сондай-ақ қатты жағдайда жоғары температураларда пайда болуы. Жоғары температура кезінде материалдың беріктігі азаяды, сондықтан ол тігістің қысылуынан және салқындату кезінде металл көлемінің төмендеуінен болған кернеулердің салдарынан ыдырауы мүмкін. Ыстық жарықтар да, өздігінен де, жақын аралық аймақта да пайда болуы мүмкін . Ыстық сызаттар қалыптастыру үрдісінің материалын бағалау үшін екі негізгі сынау түрі жүргізіледі: техникалық үлгілерді дәнекерлеу және машина сынау әдістері. Бірінші жағдайда, осы қаттылықтың үлгісі дәнекерленген, ол үшін T-толқыны және сақиналы үлгілер пайдаланылады (3.30-сурет). Осы сынақтарды жүзеге асырған кезде алдымен тігісті 1 дәнекерлеңіз, содан кейін 2 қалыңдығын орнатыңыз, ал 2-шламда сызаттар пайда болмайды. б Машина әдісімен сынақ кезінде дәнекерлеу кезінде үлгіні созыңыз немесе бүгіңіз. Ыстық сызаттарға бейімділік деформацияның мөлшерімен сипатталады, бұл жарықтың пайда болуына әкеледі Суық жарықшақтарды қалыптастыру үрдісі - металдың икемділігін жоғалтқан кезде немесе дәнекерленген буындардағы қалдық кернеулердің әрекет етуі кезінде тез салқындату кезінде жылытылған металды қатайтуға байланысты жарықтар пайда болуы. Суық жарықшақтардың алдын алу үшін дәнекерленген қосылысқа жақын метал аймағы салқындату жылдамдығын азайту үшін қызады. Сынау үшін технологиялық үлгілер пайдаланылады (3.31-сурет). Крест тәрізді үлгіде сандар тігістің дәйектілігін көрсетеді. Ең қатаң жағдайларда төрт нүкте бар, онда жарықтар бар. Дәнекерленген конструкцияларды өндіру үшін ең көп таралған материал - болаттардың дәнекерлілігін қарастырайық. Негізгі қауіп-қатер - суық сызаттардың қалыптасуы, бұл қатаң құрылымды алуға бейімділік. Болатта неғұрлым көп көміртегі бар болса, бұл қауіп көп. Сол сияқты легирленген элементтердің әсері де бар. Олардың Ce-ның пісірімділігіне жалпы әсері келесі формула бойынша бағаланады:

C= C+ Mn/6 + (Cr+ Mo+ V)/5 + (Nі + Cu)/15.

Біріншітопқақұрамында Ce <0.25% барболаттар, оларсызаттардыңпайдаболуынсызжақсыдәнекерленген. Сэ = 0,25 ... 0,35% болаттардәнекерленгендәнекерленген, крекингкеөтебейімемес, бірақкейбіржағдайлардажылытуқажет. Ce = 0.36.0, 45% кезіндеболаттардыңпісірумүмкіндігішектеулі, оларкрекингкебейім, оларбелгілібіржағдайлардатекдәнекерлеугеболады, жылытуқажет..

1. Макро талдаулар қандай міндеттерді шешеді? 2. Микроанализ қандай міндеттерді шешеді? 3. Өнеркәсіпте материалдардың қаттылығын анықтаудың қандай әдістері пайдаланылады? 4. Неліктен қаттылықтың анықтамасы салада кеңінен таралған? 5. Созылу үшін сынақтарда металдардың қандай қасиеттері анықталады? 6. Соққы күші қандай және ол қалай анықталады? 7. Тұрақты электр төзімділігі қалай анықталады? 8. ТермоЭДС дегеніміз не? Термоэлемент эффектісі қалай қолданылады? 9. Коррозия үрдісі қалай анықталады?

Таза темір 99,99 % Fе қамтиды, темірдің техникалық сорты — 99,80...99,91 % Fе. Темірді балқыту температурасы 1539 °С.768 °С температурасына —

Кюринүктесіне

) дейін — темір магнитті қасиеттерге ие, ал осы температура кезінде оларды жоғалтады. Темірде екі аллотпропиялық модификациясы бар: торымен КОТ Fе a

с және торымен ҚОТ Fе т с (4.1-сурет). a-темір 911 °С төмен және 1401 °С жоғары температураларда болады. 911... 1401 °С температуралар интервалында g-темір болады. Таза металл өнеркәсіпте кеңінен қолданылмайды. Техникада

темірдің көміртегімен қорытпалары қолданылады, олардың құрылымы темір — көміртегі күй диаграммасымен суреттеледі.

4.1-сурет. Темірдің сыни межелері:

с3

г3

с4 ,

г

Көміртекті 6,67 % қамту кезінде Fe

деген атауды алған темір карбиді, ол 850 HV дейін жоғары қаттылыққа ие. 2-бөлімде айтылғандай химиялық қосылысты құрайтын құрамдауыштармен күй диаграммасы құрамдауыш — химиялық қосылыс жүйесі шегінде жиі қарастырылады, онда химиялық қосылыс құрамдауыш рөлін ойнайды (2.26-суретті қараңыз). Химиялық қосылыс — цементитті алу сәтіне дейін диаграмма жасалған (4.2-сурет), себебі оны

C) деп жиі атайды. Диаграмманы осындай шектерде қарау өнеркәсіпте көрсетілген мәннен аспайтын құрамында көміртегі бар қорытпалардың кеңінен қолданылуымен ақталған. Осы диаграмма термиялық өңдеудің теориясы мен тәжірибесі үшін ерекше маңызды мәніне ие. Ол тепе-тең күйінде тұрған, яғни баяу салқындату немесе қыздыру нәтижесінде алынған қорытпалардың құрылымын сипаттайтынын еске салайық.

Fe— Fe

C жүйесінің күй диаграммасы. Жүйенің құрамдауыштары болып табылады (4.2-суретті қараңыз): Цементиттің (Ц) химиялық қосылысынан басқа, темір көміртегімен қатты ерітінділер мен қоспаларды құрайжы (2-бөлімді қараңыз), олар

a

(С) белгіленеді. Көміртегінің ферритте еруі өте төмен —20 °С (диаграмманың

нүктесі) кезінде шамамен 0,006 %, ол температура көтерілгенде өседі және 727 °С (диаграмманың

нүктесі) кезінде 0,02 % максималды мәніне жетеді. Ферриттің кристалдық торы — КОТ. Феррит — қатты енгізу ерітіндісі: көміртегі атомдары a-темір торының буын аралығында орналасады. Феррит магнитті және аса иілгіш. Ферриттің қаттылығы 80...100 НВ.

т (С) белгіленеді. Аустенит жоғары температуралардаға ғана болады — 727 °С және одан да жоғары. Көміртегінің аустенитте еруі жоғары —727 °С шағын температурада 0,8 % (диаграмманың

нүктесі). Ол температура көтерілген кезде өседі (ферритте секілді) және 1147 °С температурада 2,14 % максималды мәнге жетеді (диаграмманың Е нүктесі). Аустениттің кристалдық торы — ҚОТ. Аустенит — қатты енгізу ерітіндісі. Аустенит магнитті емес, оның үлестік көлемі ферритке қарағанда жоғары атомдық тығыздылығы салдарынан аз (2-бөлімді қараңыз). Аустениттің қаттылығы шамамен 200 НВ.

4.2-сурет. Темір — цементит қорытпасының күй диаграммасы

1147 °С температурада 2,14 % көміртекті қамтитын қорытпаларда  және одан да сұйық күйінде

эвтектика құрылады (2-бөлімді қараңыз). Эвтектикалық айналу тұрақты температурада жүреді. Эвтектикалық айлану кезінде үш фаза біруақтылы жүретінін еске сала кетейік: сұйық және екі қатты, яғни еркіндік дәрежесінің саны

(Л) деп аталады, ол аустенит пен цементиттің қоспасын білдіреді. Ледебурит тұрақты құрамдағы сұйықтықтың кристалдануы кезінде құрылады (4,3 % С).ледебуриттің құрылуымен эвтектикалық айналуды Ж^

6 67 ] формуламен жазуға болады. Сандар айналу сәтінде тиісті фазаларда көміртегінің қамтылуын білдіреді: оның аустенитте қамтылуы 2,14% тең, диаграмманың Е нүктесіне сәйкес келеді, көміртегіні цементитте қамтуы 6,67 %—

нүктесі. 1147 °С температурада конода

диаграманың сызығымен сәйкес келеді. Ледебурит жоғары қаттылыққа ие (550 НУ), өте нәзік. 727 °С температурада 0,02 % және одан да артық көміртекті қамтитын қорытпаларда аустенит феррит және цементит қоспасына айналады, бұл ретте осы фазалар біруақытылы бөлінеді. Осылайша, айналымда барлық үш фаза біруақтылы қатысады, яғни ол тұрақты температурада жүреді. Қатты ерітіндіден осындай айналым бастапқы фазасы — сұйық болатын эвтектикалықтан өзгеше

Fe — Fe

(П) деп аталады. аустениттің перлитке айналу процесі мына формуламен жазуға болады: Ао,

6 67 ]. Ферритте көміртекті қамту Р нүктесіне, цементитте — диаграмманың К нүктесіне сәйкес келеді. Түпкілікті салқындатудан кейін, яғни бөлмелеік температурада қорытпалардың құрылымын анықтайтын Fe— Fe

C жүйедегі айналымдарды қарастырайық.Көлденең ECF және PSK желілерінде болған өзгерістер бұрынырақ қаралды — бұл эвтектикалық және эвтектоидті айналымдар.Осылайша, қорытпалардың құрылымында 2,14% астам С (Е нүктесінің оң жағында жатыр) құрамында ледебурит; 0,02% астам С (P нүктесінің оң жағында жатыр) — перлит. Диаграмманың көлбеу сызығы маңызды: DC, ES, PQ, барлығы сұйық, аустенит және феррит құрамында көміртектің шектеулі ерігіштігін көрсетеді. Демек, көміртегі мөлшері 4,3% асатын қорытпаларды салқындату кезінде, DC желісіне сәйкес келетін температураға жеткенде цементит сұйық фазада көміртектің ерігіштігі төмендеуіне байланысты босатылады. Бұл цементит (Ц^

бастапқы деп аталады. Бастапқы цементит кристалдары үлкен болып табылады, олар өсуіне кедергі келтірмейтін сұйықтықтан босатылады. ES желісінің оң жағында орналасқан қорытпалар салқындатылған кезде аустенит құрамындағы көміртегі температурасының төмендеген температурасы төмендегеннен кейін

екінші

п ) деп аталатын цементит шығарылады. Аналогия бойынша, ферриттен босатылған цементит (PQ желісі)

үшінші

ш

) деп аталады.

Бұл құрамында кемінде 0,02% С қамтитын қорытпалар, олардың құрылымында перлит жоқ. Бұл жағдайда 0,006% кем көміртекті (Q нүктесі) құрамындағы қорытпалар бір фазалық және таза феррит құрылымына ие (4.2-суретті қараңыз). Алайда мұндай тазалықтың металын алу өте қиын. Іс жүзінде, қорытпалар құрамында феррит пен церемент цементтен тұратын 0,01 ... 0,02% көміртегі құрамы пайдаланылады - бұл

Бұл 0,02,2,14% C қамтитын қорытпалар. Олардың құрылымында перлит бар, бірақ ледебурит жоқ. 0,8% кем көміртекті құрамы бар

эвтектикадан кейінгі деп аталады. Олардың құрылымы тиісінше феррит + перлит, перлит, перлит + цементит қайталама (4.4-сурет)

Шойын.

Бұл қорытпалар 2,14% астам C қамтиды. Олар эвтектика - ледебурит қатысуымен болаттардан құрылымдық ерекшеленеді. 4,3% кем Сболатын

эвтектикаға дейінгі

727 ° C (PSK желісі) температурасында көміртектен шығатын аустенит 0,8% дейін (S нүктесі) перлитке айналады. Б ұл айналымды аустенит құрылымдық еркін (эвтектикаға дейінгі шойында бар) түрде және ледибурит құрамында кіретіндей ұшырайды.

4.3-сурет. Техникалық таза темірдің микроқұрылымы

а        б        в а

б

в

4.5-сурет. Ақ шойынның микроқұрылымы: а

б

в

Осылайша, аустенит пен цементит қоспасынан тұратын 727 ° C жоғары температурада ледебурит

аустенитті

) деп аталады. Шойынның құрылымы 4.5-суретте келтірілген.Шойындағы көміртегі тек цементте ғана емес, графит түрінде де еркін күйде болуы мүмкін (7-тарауды қараңыз).

Термиялық өңдеудің мақсаты

металлдың қажетті құрылымын дайындау кезінде қажетті қасиеттер (механикалық, физикалық, химиялық) кешенді дайындамадан немесе бұйымнан алу. Мәселен, оның мақсаты

материалдың мөлшері мен пішінін өзгертуге емес, материалдың қасиеттерін өзгерту

термиялық өңдеу басқа технологиялардан (құю, дәнекерлеу, басу және кесу) ерекшеленеді.

Болаттардың да, шойындардың да термиялық өңделуі негізделеді: Термиялық өңдеу жұмсартқыш, қатайтқыш, тұрақтандырушы болуы мүмкін, сондай-ақ арнайы мақсаттарға ие болуы мүмкін (7-тарауды қараңыз).

Жұмсартқыш өңдеуді қажетті технологиялық қасиеттерді дайындамаға беру үшін жүзеге асырады (мысалы, материалдың төмен кернеулігі мен беріктігі кезінде кесумен өңделуі жоғары болады);

беріктендіргіш

тұрақтандыру

Болат пен шойыннан жасалған бұйымдар мен дайындамалар ұшрайтын негізгі операциялар — қыздыру, шыңдау және жұмсарту. Қыздыру температурасы белгілі бір температураға дейін термиялық, бұл температурада изотермиялық ұстамдылықтан, белгілі бір жылдамдықпен салқындатудан тұрады. Fe—Fe3C жүйесі қорытпаларының — болат және шойынның айналу жарытылысы —қыздыру және салқындату кезінде бірдей болғандықтан, бұл өзгерістер болаттардың мысалы ретінде қарастырылады.

фазалық түрленулердің температураларына қызған кезде пайда болуы. Термиялық өңдеу кезінде болатты және шойын қыздыру режимдерін анықтайтын температура. Fe-Fe3C күй диаграммасына сәйкес (4.2-суретті қараңыз), біз мынадай сыни нүктелерді таңдаймыз: Айналым температурасы (сын нүктелері) іс жүзінде диаграммада келтірілген тепе-теңдік температураларынан біршама ерекшеленеді: қыздырылған кезде олар бірнеше жоғары, салқындату - төмен. Салқындату және қыздыру кезінде сыни нүктелерді ажырату үшін олар индекстермен қосымша белгіленеді: с

қыздыру кезінде (А с1

с3

ст

) және r

салқындату кезінде (А г1 ,

г

т ).

Fe—Fe3C диаграммасының болат бұрышын қарастырайық (5.1-сурет). Перлит аустенитке (П[Ф + Ц] ^ А) өте баяу қыздыруға айналуы 121°C температурада аяқталуы мүмкін, яғни, Fе —FезСдиаграммасына толық сәйкес келеді

5.1-сурет. Темір — цементит жүйесі күй диаграммасының болат бұрышы

Бұл процесс кристалдық торды өзгерту немесе қайта кристалдану жолымен ферриттен кристалдардың ұрықтарының құрылуы (бастапқы КОТ ферриттің торы, соңғы ҚОТ аустениттің торы), олардың одан әрі өсуі және цементиттің аустенитте еруі нәтижесінде өтеді. Бұл трансформация диффузиялық сипатқа ие және көміртегі атомдарының ауыстыруымен бірге жүреді. Аустенит ұрықтары феррит пен цементит кристалдарының шекарасында пайда болады (5.2-сурет).

с1 нүктесіне қатысты қызып кету дәрежесінің артуымен аустенитке перлит түрлендіру жеделдетіледі (5.3-сурет). Осылайша, температура 140-дан 800° C дейін өсуі аустенит ұрықтарының пайда болу жылдамдығының шамамен 280 есе артуына және олардың өсу қарқыны шамамен 80 есеге артуына алып келеді.Айналым процесінің аяқталуы аустенит қалыптасуымен және перлит жоғалуымен сипатталады. Жаңа құрылған аустенит тіпті бір астық көлемінде әркелкі. Цементит пластинкалары пайдаланатын жерлерде көміртекті құрамы феррит пластинкалары бар жерлерге қарағанда әлдеқайда жоғары.

Біртекті (гомогендік) аустенит алу үшін болатты А с1 жоғары қыздырып, диффузиялық процестерді аяқтау үшін төзімділік беру  қажет.Аустенитке перлитке айналу жылдамдығы тек қыздыру температурасына ғана емес, сондай-ақ цементит пен оның пішініне байланысты. Цементит бөлшектерінің кішігірім бөлігі, перлит аустенитке жылдамырақ айналады.

5.2-сурет. Қыздыру кезінде перилиттің аустенитке айналу схемасы

5.3-сурет. Перлиттің аустенитке айналу жылдамдығының қыздыру температурасына әсер ету:

t

t

и v

қыздыру жылдамдығы;

c1

Эвтектикаға дейінгі болаттар (C <0,8%) феррит пен перлиттен тұратын бастапқы құрылыммен қыздырылған кезде келесі құрылымдық өзгерістер орын алады. 727 ° C температурасында перлит аустенитке айналады. Бұл жағдайда аустенит пен ферриттің екі фазалық құрылымы сақталады. Кейінгі жылыту кезінде феррит аустенитке айналады, ол А с3 сыни нүктесіне сәйкес келетін температураға жеткенде, яғниGS желісінде аяқталады (4.2-суретті қараңыз).

Эвтектикаға дейінгі болаттарда (C> 0,8%) А с1 (727 ° C, PSK желісі) қызған кезде перлит аустенитке айналады. Сонымен қатар, осы температурада цементит аустенитке (SE сызығына сәйкес) еруі басталады, ол А ст

сыни нүктесіне сәйкес келетін температурада, яғни SE желісінде аяқталады. Аустенит дәндері перлит дәндерінің шекарасынан өтеді. Бұл шекаралар ұзақтығы үлкен, сондықтан перлит аустенитіне айналу көптеген ұрықтардың пайда болуынан басталады, нәтижесінде, түрлену аяқталғаннан кейін кіші өлшемдегі аустенит дәндерінің көп саны қалыптасады (2.7-кіші бөлімді қараңыз).

5.4-сурет. Қыздыру кезінде болат дәндерінің өсу схемасы:

тегі ірі дәнді болат;

мәнін анықтайды. Одан әрі жылыту немесе ұстау аустенитикалық дәннің өсуіне әкеледі.

Болаттардың екі типі болады: тегі ұсақ дәнді және тегі ұсақ ірі дәнді. Осы жағдайда түп негіздік — бұл аустенитті дәннің өсуіне байімділігі.

с1 сыни нүктесінен өтіп жатқанда, шағын дәні бар аустенит құрылымын аламыз. Кейінгі қыздыру кезінде, ұсақ дәнді болаттан жасалған аустенит дәні 950 ... 1000 ° С температураға дейін көтерілмейді. Ірі дәнді болатта дәннің өсуі сыни нүктеге жақын температурада басталады.

бойынша айқындайды (5.5-сурет). Ол үшін болатты тегі ұсақ дәнді болаттарда дән өспейтін, ал ірі дәнді болаттарда өсетін температураға дейін қыздырады (930 °С), ал салқындатудан кейін дәннің мөлшерін анықтайды. Ұсақ дәнді болаттарда дәннің мөлшері 5-тен 8-ге дейін, тегі ірі дәнді болаттарда 1-ден 4 баллға дейін Болаттың пайдалану қасиеттері нақты дәннің мөлшерімен анықталады. Болаттың ірі дәні қаттылыққа әсер етпейді, бірақ беріктігі мен қатаңдығын азайтады. Кейбір технологиялық қасиеттер, керісінше, текті дәнмен анықталады. Осылайша, болат аса иілгіштікке болған кезде,тегі ұсақ дәнді болат аса жоғары температурада жұқартуға (соғуға) болады. Тегі ұсақ дәнді болат термиялық өңдеу кезінде анағұрлым технологиялылық — онда шыңдау температураларының анағұрлым кең интервалы, сондықтан осындай болат қайта қыздыруға бейімді емес (5.4-суретті қараңыз).

Термиялық өңделуіне байланысты болаттардың және шойынның қыздыру режимдері темір—цементит диаграммасымен анықталады.Бұл шексіз көп мөлшерлі қорытпалар үшін жасалған диаграмма олардың құрылымдарын тепе-теңдік күйінде сипаттайды, яғни өте баяу қыздыру мен салқындату нәтижесінде алынған. Осылайша, Fe—Fe3C жүйесі қорытпаларының құрылымы мен қасиеттеріне өте маңызды әсер ететін жылу жылдамдығы, ең бастысы салқындатқышты есепке алмайды. Түрлі салқындату жылдамдықтарында алынған құрылымдар аустенит

5.6-сурет. Эвтектоидті болат аустенитінің изотермиялық айналу диаграммасы (0,8 % C) Бұл диаграмма t немесе lgt координаттарында жасалған, сол композицияның қорытпасы (болат) үшін температурасы t. Осылайша, әрбір болат үшін бұл диаграмма өзінің жеке түріне ие. Эвтектоидті болат үлгісінде түрлі жылдамдықтармен салқындату барысында аустениттің айналуын қарастырайық (0,8 % С, 5.6-суретті қараңыз). Айналымдар механизмі бойынша оларды перлитті, бенитті және мартенситке бөлуге болады.

], ол баяу салқындату барысында өтеді (5.6-суретті қараңыз).

жоғары температурада (І диаграммасында І аймағы) аустенит - тепе-теңдік фазасы болып табылады яғни осы температурада бұл құрылым шексіз өзгеріссіз қалады.

температурасында аустенит пен перлит тепе-теңдікке ие.

Аустенитті перлитке айналдыру үшін перлиттың еркін энергиясы аустенитке қарағанда аз болуы үшін кейбір салқындатуды қажет етеді. Осылайша, температура

(ІІ аймағына) төмен түссе, аустенит тұрақсыз, салқындатылған болады және белгілі бір уақыттан кейін оның феррит-цементит құрылымына ыдырауы басталады. Шағын салқындату кристаллизация параметрлері (кристаллизация орталықтары мен олардың өсу жылдамдығы) өте төмен, сондықтан трансформация жеткілікті ұзақ уақыт өткеннен кейін басталады. Осындай әсер әсіресе қатты сіңіру кезінде пайда болады (2.14 суретті қараңыз). Бұл кристалданудың ең жоғары жылдамдығы (яғни, A ^ n түрлендіру) белгілі бір аралық (орта) деңгейдегі сіңіру деңгейімен жеткізіледі. Басқаша айтқанда, ыдыраудың басталу қисық сызығы (диаграммадағы а қисық сызық) уақыт координаты болуы керек - C тәрізді. Шынында да, 550 ° C температурасында өте салқындатылған аустенит тұрақтылығының ең төменгі деңгейімен жеткізіледі. Бұл температурада салқындатылған аустениттіңболу ұзақтығы минималды, көміртекті болаттар үшін - 1 ... 2 с.Ұқсас пішіні түрлендірудің қисық сызығына ие (б қисығы). Бұл қисықтардың пішіні изотермиялық трансформация диаграммасының екінші атауын анықтады — C-тәрізді диаграмма. Аймақтың диаграммасында бірінші қисықтың сол жағында салқындатылған аустенит бар (5.6-суретті қараңыз). Ол бастапқы және аяқталу қисық айналу арасындағы ыдырайды —бұл қисық сызықтар, олараустенит, феррит пен цементит (ІІІ аймақ) үш фазаның бар аймағын шектейтін a және b қисығы. Аустенитті перлитке айналдыру кезінде диффузиялық және диффузиялық емес процестер орын алады.

Диффузия процестері, алдымен, аустениттен цементит оқшаулауында, екіншіден, олардың өсуінде.Аустениттен цементит оқшаулауына байланысты көміртегі концентрациясы азаяды(А

Көміртектіні 0,02 % тең аустенитте қамту 727 °С кезінде көміртектінің ферритте барынша еруіне сәйкес келеді — Fe — Fe

C диаграммадағы Р нүктесі (4.2-суретті қараңыз), кристалдық КОТ торы ҚОТ өзгерістерімен аустениттің ферритке диффузиялық емес айналуы (А

Салқындату жылдамдығын өзгерту, яғни уақыт өте келе дамып келе жатқан диффузиялық процестерге ықпал ете аламыз, бірақ біз өте жоғары жылдамдықпен, дереу кезінде пайда болатын диффузиялық емес процестерді бақылай алмаймыз. Диффузиялық үдерістің екінші сатысының — цемент кристалдарының өсуі (коагуляциясы) —бұл кристалдардың әртүрлі өлшемдерімен (әр түрлі дисперстілік) құрылымдарды алу мүмкіндігін азайтуға мүмкіндік береді. Осылайша, аустенит ыдырайтын өнімдерінің құрылымы мен қасиеттері айналу температурасына байланысты. Айналу жоғары температура кезінде орын алған жағдайда, яғни1 сәуле (5.6-суретті қараңыз) перлит деп аталатын феррит пен цементит қоспасының (оның кристалдарының өсіп-өнетін уақыты бар) қоспасы алынған, төменгі салқындату жылдамдығы мен жоғары сіңіру деңгейі алынды. Бұл құрылым тепе-тең, сондықтан ол Fe—Fe3C күйінің диаграммасымен сипатталады. Айналым температурасының төмендеуі, демек, салқындату үдеуі цементит кристалдарының (2 сәуле) кристалдардың аз өсуіне әкеледі, бұл

Айналымның тіпті төменгі температурасында троостит-дисперсиялық құрылымы (3-сәуле) құрылады. Осылайша, перлит, сорбит және троостит әртүрлі диспериялық феррит-цементит қоспалары (ІV аймағы) болып табылады. Осы құрылымдардың цементиті пластиналық құрылымға ие.

5.7-сурет. Аустениттің изотермиялық айналу диаграммасы: а

б

Феррит-цементит қоспаларының қаттылығы мен беріктігі жоғары, цементит құрылымы неғұрлым жіңішке және оның құрылысы неғұрлым көп таралған. Осылайша, 0,8% С болатқа арналған, перлит, сорбит және трооститтың қаттылығы шамамен 200, тиісінше 300 және 400 ГБ. Устениттің эвтектикаға дейінгі және эвтектикадан кейінгі болаттарға изотермиялық айналуы эвтектоидті болатқа айналудан ерекшеленеді. Жоғарғы температура диапазонында аустенит алдымен артық фазалардан босатылады: эвтектикаға дейінгі болаттардағы феррит пен эвтектикадан кейінгі цементит. Осы фазалардың оқшаулануы диаграммаларда қосымша сызықтарды сипаттайды (5.7-сурет). Дегенмен, асып кету фазаларын босату тек кішігірім салқындату деңгейінде ғана мүмкін болады; маңызды салқындату кезінде аустениттың ыдырауы олардың алдын-ала оқшауланусыз орын алады. Бұл жағдайда алынған феррит-цементит қоспасындағы көміртектің мөлшері эвтектоидтан өзгеше болады. Сутбит және эвтектоидты болаттардағы сорбиттің құрамында кем, ал гиперэтекоидте 0,8% астам көміртек. Мартенситті айналу диффузиялық процесті толығымен жабуға болатын (цементиттің аустениттен бөлінуі), алайда диффузиялық емес (g^ а)-айналым жүретін аса жоғары жылдамдықпен (4 сәуле) салқындату кезінде болады (5.6-суретті қараңыз). Мұндай өзгеріс

Мартенсит қандай болатынын диффузиялық айналу кезінде көміртегі бөлінбей аустенит ҚОТ торының a-темірдің КОТ торына қайта құрылуы ғана жүреді [Fe g

(Q^Fe a (С)]. Бұл мартенситте көміртегінің болуы ол бастапқы аустенитте сақталғанын, яғни оның а-темірдегі шектік ерігіштігі анағұрлым көп екенін білдіреді. Fe— Fe

Cдиаграммасына сәйкес бөлмелік температура барысында көміртегінің ерігіштігі 0,006 % құрайды —Fe — Fe

C диаграммасының

Жоғары көміртектің құрамына байланысты темірдің кристалдық торы өте бұрмаланған. Мартценттің түтікшелі кристалдық торы бар, онда текше бірінен айырмашылығы c параметрі a параметрінен үлкен (5.8-сурет). К/а қатынасы тетрагоналылық дәрежесі деп аталады. Көміртектің мөлшері артып, тетрагоналылық дәрежесі артады (5.9-сурет). Мартенсит қатты қаттылыққа ие, ол көміртегі мөлшерінің артуымен артады (5.10-сурет). Диффузиялық процестерді тоқтатуды қамтамасыз ететін ең төменгі салқындату жылдамдығы г , кр күрделі суыту жылдамдығы деп аталады. Графикалық түрде ол бірінші С-тәрізді қисыққа тәуелді болады (5.6 суретті қараңыз). Осындай және жоғары салқындату жағдайларында аустенит марцеситке перлит түріндегі конструкциялардың қалыптасуы арқылы айналады.

1,08 |

1,04

1,00 £ Аустенитті мартенситке айналдыру диаграммада V аймағына сәйкес келетін температура диапазонында орын алады (5.6-суретті қараңыз).

Мартенсит өзгерістің басталу температурасы

н

арқылы белгіленеді; түрлендірудің соңы - М к

. Мартенсит өзгерістердің пайда болуы үшінМ н

к температура ауқымында аустенитті үздіксіз салқындату.Егер салқындату тоқтаса, аустенит мартенситке айналады.

Мартенсит трансформацияның басы мен аяғының температурасы (М н

және М к нүктелері) салқындату жылдамдығына байланысты емес және болаттың химиялық құрамымен анықталады. Болатта неғұрлым көп көміртегі және аустенитке қыздырылған кезде, бұл температуралар неғұрлым төмен (5.11, а-сурет). Кобальт пен алюминий қоспағанда, барлық легирленген элементтер М н

және М к нүктелерінің температурасын төмендетеді (5.11, б-сурет). Температура 20 ° C-тан төмен болғанда (салқындату сұйылту кезінде шын мәнінде орын алатын цехтың температурасы) қатаюдан кейін құрылым құрылымы аустенит сақтайды, қалдық деп аталады. Мартенсит өзгерісі кристалдық ядролардың өсу жылдамдығымен сипатталады, ол 1000 ... 7000 м/с. Мартенсит кристалдары, олар плиталар, әдетте 60 немесе 120 ° бұрышпен бағдарланған.

5.11-сурет. Мартенситті айналудың

н

басы және

к

аяғы температураларына көміртекті болатты қамтуына (а)

және қоспалаушы элементтердің М н

мартенситті айналуды бастау температурасына әсер етуі (б) Мартенсит тақталарының өлшемдері бастапқы аустенит дәнінің мәні бойынша анықталады. Аустенит дәні неғұрлым көп болса, соғұрлым мартенсит тақтасы соғұрлым үлкен болады. Бөлім жазықтықта, пластиналар инелер нысаны бар, микроскопта иненің құрылымы көрінеді.

Бейнитті (аралық) түрлендіру темір атомдарының диффузиясының айтарлықтай баяулаған кезде және көміртегі атомдары салыстырмалы түрде оңай жұмыс істейтін температураларда (салқындату жылдамдығы троостит қалыптасуымен салыстырғанда жоғары, бірақ мартенсит алу үшін жеткіліксіз) болып келеді. Перлитті және мартенситика түрлендірулердің сипаттамасы трансформацияға тән. Аралық қайта құрулардың нәтижесінде қабатты үгіндіден тұратын көміртекті (төменгі көміртекті мартенсит) және цементитпен алмастыратын құрылым қалыптастырылады. Бұл құрылым

бейнит, тиісінше аралық қайта өзгерудің жоғарғы немесе төменгі аралық температурасында бөлінеді. Өз құрылысы бойынша жоғарғы бейнит трооститке ұқсайды, төменгісі — мартенсит.Төменгі беріктігі мен иілгіштігі үстіңгіге қарағанда жоғары.

жұмсарту; ыстық пластиктің деформациясы, құю немесе дәнекерлеу барысында пайда болған құрылымдағы ақауларды түзету; осы әдістермен бланктерді дайындау кезінде туындайтын

қалдық кернеулерді жою .

Жылытумен байланысты дайындамалар алу технологиялық үдерістері кезінде жеделдетілген салқындату кернеулердің пайда болуына және қаттылықтың ұлғаюына әкелетін тепе-тең емес құрылымның пайда болуына әкеледі. Бұл олардың икемділігін қысқартуға және икемділікті төмендетуге мүмкіндік береді. Жуындыру кезінде, қайтадан кристаллизация мүмкін, соның арқасында астықты ұнтақтау.

болып табылады, ол құйылған, соғылған, жалған және дәнекерленген бланкілер қысыммен жұмыс істеуге немесе салқындатуға ұшырайды. Алдыңғы емдеу құрылым мен қасиеттердің өзгеруіне (қатайтуға) немесе кернеулердің пайда болуына себеп болған (егер ұнтақтаудан кейін).

болып табылады. Машина жасау кәсіпорындарына болат күйдірілген күйінде, яғни кесумен өңдеу үшін дайындалған түрінде металлургтардан түседі. 1-ші және 2-ші түрлердің өршуі ерекшеленеді. Бірінші типтегі күйдіру кезінде, әдетте, фазалық өзгерістер болмайды (қайта кристаллизация) немесе соңғы нәтижеге әсер етпейді. Екінші түрдің өрнектелуі қыздыру мен салқындату кезінде фазалық қайта құрулар пайда болатын, бұл металл құрылымына елеулі әсер етеді.

с3 температурасынан 30-50 ° C-қа дейін қызады (мұнда толық кристаллизация жүреді), ол осы температурада өзгереді және қайтадан баяу салқындатылады. Қыздыру кезінде ферритті-марганец құрылымы аустенитке айналады, содан кейін баяу салқындату кезінде аустенит феррит пен перлитке қайта айналдырылады. Осылайша алынған құрылымдар тепе-теңдік болып табылады, олар темір —ементит диаграммасымен сипатталады. Толық өртеудің негізгі мақсаттары: алдын-ала өңдеу кезінде (құю, соғу), кесу алдында болаттың алдын-өңдеу (қаттылықтан кейін, болаттың беріктігі мен беріктігінің төмендігі) және қалдық кернеулерді жою кезінде пайда болған құрылымдық ақауларды жою. Іс жүзінде жылу жылдамдығы әдетте 100 ° C / сағ, ал изотермиялық қартаюдың ұзақтығы жабылған бөліктердің беткейінің массасына байланысты. Жылыту температурасының А с3 нүктесінен жоғары шамадан асып кетуі аустенит дәнінің ұлғаюына әкеліп соқтырады, бұл болаттың қасиеттерін нашарлатады.

5.12-сурет. Күйдіру және қалыптандыру температурасы:

Баяу салқындату аустениттың феррит пен перлитке бөлінуін қамтамасыз етуі керек.

Қосындыланған болаттаркөміртегіден (150^200°С) қарағанда баяу салқындатылады (10°С100°С), өйткені бұл болаттардағы диффузиялық процестер кристалдық тордың бұрмалануына байланысты баяулайды (2.6.1 және 2.18 сурет қараңыз).

с1 жоғары және баяу салқындатудан тұрады. Сонымен қатар, эвтектоидты болаттарда тек ішінара қайта кристалдану пайда болады

перлиттегі ферритқана полиморфтық өзгеріске ұшырайды.

Толық емес күйдіру жеңілдету және механикалық өңдеуді жақсарту үшін алдын-ала эвтектоидты болаттарда толық емес жануды алдын-ала ыстық өңдеу өңделмеген түйірлердің пайда болуына әкеп соқтырмайды (басқаша толық күйдіру қажет).

Эвтектикадан кейінгі болаттардың толық емес күйдіру цементит қабырғасының бөлшектерінен гөрі түйіршікті перлит өндірісін қамтамасыз етуі керек. Мұндай күйдіру

сферидтаушы деп аталады. Сфероидализациямен суыту аустенит тек феррит-карбид қоспасына ыдырауды ғана емес, сондай-ақ тұндыру карбидтерінің коагуляциясын (спироидизациясын) қамтамасыз ету үшін баяу болуы керек.

Бұл күйдіру

с1

маңында температураның мезгіл-мезгіл өзгеруімен жүзеге асырылуы мүмкін (5.13-сурет). Пластиналық перлитке қарағанда дәнді құрылымы бар болат бірнеше артықшылыққа ие: олар қызып кетуді азайтады, су ағып кету кезінде сызаттар мен деформацияларды қалыптастырады, сондай-ақ кесу арқылы жақсы өңделеді.

Изотермиялық күйдіру көбінесе уақыт пен термиялық өңдеуді азайту мақсатымен жүзеге асырылады (5.14-сурет).

Бұл жағдайда болат қыздырылады, содан кейін жылдамдықпен салқындатылады (көбіне басқа пешке көшу арқылы)

с1 50 ... 100 ° C-тан төмен температураға дейін. Бұл температурада аустенит толық бөлшектелгенге дейін сақталады, содан кейін ол ауада салқындатылады. Изотермикалық күйдіру көбінесе қосындыланған болаттар үшін қолданылады, себебі бұл процесс ұзақтығын қысқартады. күйдіруді жылдамдату үшін изотермиялық ұстамдылық температурасы перлитті аймақтағысалқындатылған аустениттың ең төменгі тұрақтылық температурасына жақын болуы керек (5.6-суретті қараңыз). Изотермиялық күйдіруден кейін біртекті құрылым алынады. Металл беткі қабаттарының (суықтай болат, таспа, сым, шыбық, гальваникалық бөлшектер және т.с.с.) қышқылдануына және көміртексіздендіруге жол берілмесе, қорғаныш атмосферасы немесе вакуумдық пештері бар пештерде ашық күйдіру орындалады. Қалыптандыру. Бұл операцияға болат ұшырайды. Бұл Ac3 жоғары эвтектоидты болатты және гиперэтектоидты A ^ жоғары 50.60 ° C-тан жоғары температурада ұстап, одан әрі ауадағы салқындатуды жүзеге асырады (5.12-суретті қараңыз). Қалыптасқан кезде құйма немесе доғалдау арқылы алынған қылшықтағы құрылымды жоятын болатты қайта кристаллизациялау. Ауадағы салқындату нәтижесінде аустениттың феррит-цементит қоспасына ыдырауы төменгі температурада болады, осылайша қоспаның дисперсиясы ұлғаяды, осылайша сорбит құрылымы алынады.

күйдірудің орнына қалыпқа келтіріледі. Сонымен қатар, жабдықты пайдалану азаяды - салқындату пеште емес, ауада орындалады. Болаттың қаттылығы қатты жанудан гөрі жоғары, бірақ төмен көміртекті болаттар үшін оның мәндері бұрынғысынша төмен. Қалыптандыру өңдеудің тиімділігін іс жүзінде азайтпайды, бірақ кесу кезінде беттің сапасын жақсартады

Орташа көміртекті болаттар үшін қалыпқа келтірулер сұйылту мен жоғары температурамен немесе жақсартумен бірге қолданылады (5.3-кіші бөлімін қараңыз). Механикалық қасиеттері біршама төмен, бірақ өнімнің деформациясы суды сөндіру және жоғары температурада алу кезінде алынған заттармен салыстырғанда азаяды. Сонымен қатар, термиялық өңдеу өнімділігінің өнімділігі артады — екі операция орнына бір операция жасалады.

Кейінгі жоғары температурамен (600 ... 650 ° C) қалыпқа келтіру құрылымды түзету және легирленген болаттардың кесу қиқымын жақсарту үшін жиі жанудың орнына қолданылады. Күйдіру және қалыптандыру ақаулары. Ақаулар жылу режимдерінің бұзылуына байланысты (қызып кету немесе қызып кету, ұстау уақытын бұзу, қолайсыз атмосферада қыздыру), сондай-ақ жедел қыздыру мен салқындату туындайды. Егер жылыту өте жылдам болса, тек сыртқы қабаттардың жылулық кеңеюі орын алады, сондықтан өнімнің ортасында созылу кернеуі пайда болады, бұл сызаттардың пайда болуына себеп болуы мүмкін. Бұл ірі дайындамалар үшін ең қауіпті. Жарылудың пайда болу ықтималдығы жылу өткізгіштіктің нашарлығы және сызықтық кеңеюдің жоғары температура коэффициенті бар болаттардың қыздыруымен бірге артады. Бұл қоспалаушы элементтердің көп мөлшерін қамтитын болаттар (мысалы, коррозияға төзімді хром-никельді болаттар).

құрылады, ол өте қызу құрылымы деп аталады. Қызып кету үлкен кристалды жылтырақ қисық сипатталады. Ол қайта кристаллизация, қалыпқа келтіру немесе жақсартумен (жоғары температурадағы температурадан сөндіру) жойылады. Өте жоғары температурада өте қызып кетеді. Күйіп кеткенде, тек өте күшті астық өсімі ғана емес, сонымен қатар металдың астыңғы жағының бойымен балқуы мүмкін.

Қызып кету

Металл бетінің сапасы жылу атмосферасымен анықталады. Кәдімгі пештің атмосферасы, әдетте, тотығу газдарының (оттегі, су буы, көмірқышқыл газы және т.б.) болуына байланысты тотықтырады. Мұндай атмосфера

қабыршақтың пайда болуын мен

көміртексіздендірудің тудырады. Көміртегі бар газдардың болуы - көміртегі тотығы, көмірсутектер - керісінше, бетінің

Көміртексіздендіру көміртегі тотығудың (оттегімен әрекеттеседі) темірден бұрын еруіне байланысты. Егер тотығу жылдамдығы ішке кіретін көмірдің диффузия жылдамдығынан үлкен болса, қабыршақтың пайда болуы орын алады, өйткені бұл жағдайда оттегі де көміртегі мен темірді тотықтырады. Бұйымдыкөміртексіздендіруден және қабыршақтың пайда болуынан қорғау мақсатында қорғаныш атмосферасы немесе вакуумды пештер пайдаланылады, ал олардың болмаған кезде жылуды балшық, қорапшамен немесе көмірмен немесе шойын құйылған шойынмен толтырылған құбырлармен тығыздалған контейнерлерді қолдану қажет.

Шыңдау

Шыңдау болаттың сыни нүктелерден жоғары температураны жылытудан, бұл температурада изотермиялық ұстап тұрады және мартенсит құрылымын алу үшін сыни мәннен асатын жылдамдықпен тез салқындатудан тұрады.

с3 жоғары температурада 30 ... 50 ° C температурасында жүргізіледі. Бұл жылыту кезінде болатта аустенит құрылымы болады (5.15-сурет), содан кейін мартенсит құрылымы аса маңызды мөлшерден жоғары жылдамдықпен салқындағаннан кейін. Бұл шыңдау

с3

төмен температурада қатайту, бірақ

с1

деп аталады. Мұндай қыздыру бүкіл көлемде аустенит өндіруді қамтамасыз етпейді, феррит құрылымда сақталады (5.15-суретті қараңыз). Сондықтан құрылыста тез салқындағаннан кейін, аустениттен қалыптасқан мартенситпен қатар феррит болады. Мұндай құрылым ферританың төменгі қаттылығына байланысты қажетті қаттылықты қамтамасыз етпейді. Демек, эвтектикаға дейінгі болаттар толық қатаюға ұшырауы керек.

Температураның асып кетуі (А с3 жоғары 30,50 ° C жоғары) болатты қаттылықты арттырмайды. Бұл эвтектикаға дейінгі болаттың А с3 үстінен қыздырылған кезде, болатта бар барлық көміртекті мартенситпен сөндіргеннен кейін табылғанымен, сонымен бірге беріктігі үшін қаттылық барынша ұлғайтылғанымен түсіндіріледі. Сонымен қатар, температураның жоғарылауы аустенит дәнінің ұлғаюына, мартенсит пластиналарының көбеюіне және, осылайша, күштің төмендеуіне әкеледі

с1 температурасынан 50,70°C дейін қызады Осы температураларда цементит аустенитпен бірге болаттардың құрылымында сақталады (5.15-суретті қараңыз). Сондықтан эвтектикаға дейінгі болаттардың құрылымы: мартенсит және цементит, сондай-ақ қалдық аустенит.

Көміртектің жоғарылауы М к температурасын төмендететінін еске салайық (5.11-суретті қараңыз). Қалыпты аустенит әрқашан қатайтылған эвтектикадан кейінгі болаттар құрылымында кездеседі.

Қыздыру

с1 температурасынан әлдеқайда жоғары, бұл негізсіз. Бұл астықтың өсуіне және қаттылыққа (қалдық аустенит мөлшерінің ұлғаюына байланысты) күштің төмендеуіне әкеледі. Осылайша эвтектикадан кейінгі болат толық емес шыңдауға ұшырайды.

Суық өңдеу құрылымнан қалдық аустенитті жою үшін орындалады. Оның қатысуы болаттардың қаттылығын азайтады, сонымен қатар, жүктемелердің әсер етуі кезінде аустенитті мартенситке немесе феррит-цементит қоспаларына түрлендіруге болады, бұл дәл бөлшектерге жол берілмейтін өлшемдерді өзгертуге әкеледі.Сонымен қатар, құрамында көміртегі бар 0,6% асатын көміртекті болаттар және көп мөлшерленген (5.11-суретті қараңыз), мартенсит айналдыру нүктесі (М к

нүктесі) 20°C төмен және сөнгеннен кейін құрылымда қалдық аустенит бар. Қалдық аустенитты жою немесе оның мөлшерін кеміту үшін, сөндіруден кейінгі болат теріс температураға дейін салқындатылады: яғни

суық өңдеу жүргізіледі. Нәтижесінде мартенситті айналым қайта жаңғыртылады. Осылайша, суық өңдеу, негізінен, шыңдаумен салқындатудың жалғасы болып табылады. Практикада, суық өңдеу емделушінің мөлшерін уақытында өзгертуге жол берілмейтін (калибрлер, өлшеу плиткалары, шарикті мойынтіректердің сақиналары және т.б.) нақты бөлшектерінің өлшемдерін тұрақтандыру үшін қолданылады. Егер бөлшектерді қатайтқаннан кейін цехта ұзақ уақыт қалатын болса, суықтанудың әсері төмендейді. Бұл аустенитты тұрақтандыруға әкеледі, ол суықпен өңдеуде барлық қалдық аустенит мартенситке айналмайтындығын көрсетеді. Демек, суықпен өңдеуден кейін дереу жүзеге асырылуы керек.

Шыңдау және төзімділік болаттың маңызды технологиялық қасиеттері болып табылады.

Шыңдау

Болатта неғұрлым көп көміртегі бар, сондықтан қатайтылғаннан кейін және мартенситпен соғұрлым қатты болады. Оның максималды мәні (65 ... 66 HRC) ол көміртегі концентрациясына 0,6-0,8% артық келеді (5.10 суретті қараңыз). 0,3% -дан астам көміртегі бар болаттарда, төменгі-көміртекті мартенсит пайда болады, ол қатты қаттылықты жоғалтпайды. Демек, өндірістік практикада 0,3% -дан астам көміртегі бар болаттар «қатайтылмайды» деп есептеледі; Мұндай көміртекті болаттардан жасалған бұйымдар жойылмайды.

Төзімділік

Болаттың беріктігі салқындатылған аустенит тұрақтылығына байланысты, демек, сыни салқындату жылдамдығына байланысты. Қызудың деңгейі неғұрлым жоғары болса,

Салқындатылған аустениттың әртүрлі тұрақтылығы бар екі болатты (№ 1 және 2-ші болаттар) және әртүрлі сыни салқындату жылдамдықтарын қарастырайық ^ кр1

< ^ кр2 (5.16, а-сурет). Біз осы болаттан жасалған бір секцияның екі бөлігін қатайтамыз; Суды сөндіру кезінде v n бөлшектердің салқындату шарттары бірдей. Әрине, екі бөліктің ядросының салқындату жылдамдығы бетонның салқындату жылдамдығынан аз болады. Әрине, екі бет пен екі бөліктің бұйымдары бірдей жылдамдықпен салқындатылады. №1 болаттан дайындалған бөлік барлық учаскеде мартенсит құрылымын (М) алады, өйткені^ >v

p

. №2 болаттан дайындалған бөлік белгілі бір тереңдікке тек мартенсит құрылымын алады, өйткені, және v a

> v^,яғни кристалдан жоғары жылдамдықпен, тек беті салқындатылады, ал өзек баяуырақ ^ <v^салқындатылады. №1 болаттың беріктігі, яғни мартенсит құрылымы және болат бөлігінде біркелкі жоғары қаттылық болады. №2 болатта аустенит өзегінде феррит-цементит қоспасына ыдырайды (мысалы, троостит —F + C), сондықтан негізгі қаттылік бетіндегі қаттылықтан аз болады (5.16, б, в-сурет).

сипатталады. Бұл орталықтың ішіндегі сұйытылғаннан кейін поли мартенситикалық аймақ алынатын - үлгідегі максималды диаметрі - мартенсит пен тростоттен тұратын құрылым. Қаттылықты анықтау үшін бет-жүзді әдісті қолданыңыз (5.17-сурет). Температураның температурасына дейін жеткізілетін стандартты үлгіні арнайы қондырғыда шашатындан (5.17-сурет, а) соңынан салқындатады. Салқындату жылдамдығы аяғынан қашықтыққа дейін азаяды, ал үлгінің ұзындығы бойынша құрылымы мен қаттылығы тиісінше өзгереді (5.17-сурет, б)

5.16-сурет. Болаттың төзімділігі және оның қаттылыққа әсер етуі: а

в

Шыңдалған қабаттың тереңдігін анықтағаннан кейін, яғни номограммадан бастап, жартысынан мартенситтік аймаққа дейін қашықтық (5.18-сурет) суда және майда сөнген кезде болаттың сыни диаметрін анықтайды.

Жартылай мартенситтық аймақтың орналасу тереңдігі сынама бойымен шекарадан соң шеткіге дейін өлшенген қаттылыққа байланысты белгіленеді (5.6, б-суретті қараңыз). Әртүрлі балқымаларда бірдей болатты беріктендіру белгінің ішіндегі химиялық құрамның өзгеруіне және онымен байланысты астық мөлшеріне және т.б. байланысты өте кең шегінде өзгеруі мүмкін. Демек, болаттың беріктігі сызықпен емес, беріктік белдеуімен сипатталады (5.19-сурет). Салқындатылған аустенит тұрақтылығын анықтайтын бірқатар факторларға, сондай-ақ салқындату жағдайларына байланысты.

Салқындату жылдамдығының жоғарылауымен беріктігі азаяды. Демек, сыни диаметрдің екі шамасы номограммада беріледі: жылдам (суда) және баяу (маймен) салқындату.

сондай-ақ беріктігі әсер етеді. Іс жүзінде барлық қоспалаушы элементтер салқындатылған аустенит тұрақтылығын арттырады, демек, беріктігі. Демек, барлық қосындыланған болаттар көміртекті болаттарға қарағанда жоғары беріктігі бар. Көміртекті болаттардың сыни диаметрі суда сөндірілген кезде 10 ... 20 мм шегінде жатыр, ал қосындыланған болаттар 250-300 мм дейін секцияға салынады (бұл болаттың легірлену деңгейіне байланысты).

жиі кездеседі. Деформацияны оның пішінін сақтай отырып, бөліктің өлшемдеріндегі өзгерістерді өзгерту әдеттегідей және бөлшектің кескіні өзгереді (ол бүктелген, пропеллермен оралған және т.б.). Бірқатар жағдайларда, сызаттардың пайда болуы немесе тіпті бірнеше бөлікке бланктерді толығымен жою.

Деформация және бүгілу тез суытуды жүзеге асыратын сұйылтуға тән. Сондықтан біз осы термиялық өңдеудің төмендегі жұмысын қарастырамыз.

болып табылады. Сыртқы күштерді қолданбастан өнімде сөндіру үрдісінде кернеулердің кернеуі орын алады; олар сөндірілгеннен кейін қалады, сондықтан оларды

қалдық деп атайды. Температураның кернеуі жылу (жылу) және құрылымдық (фазалық) кернеулерге бөлінеді.

Термиялық кернеулер беті мен өзектің біркелкі емес салқындауы нәтижесінде пайда болады. Бөлімнің температуралық құлдырауы бұйымның әр түрлі қабаттарының біркелкі емес жылуды қысуына әкеледі. Термиялық кернеулер, негізінен, тозу процесі кезінде салқындату кезінде, көлемнің азаюымен жүреді. Беткі қабаттардың көлемін азайту, пластикалық өзектің әлі де салқындатылғанына кедергі келтіреді.Өзек салқындаған кезде, бұрынғы салқындатылған төмен пластикалық беткі қабаттармен көлемді азайтуға жол берілмейді. Осылайша, салқындату аяқталғаннан кейін де, бірдей температура барлық көлемде орнатылса, бұйымға қалдық кернеулер әсер етеді: кейбір жерлерде қысу, басқаларында —созылу. Температураның неғұрлым жоғары температурасы және салқындату жылдамдығы неғұрлым жоғары болса, температураның төмендеуі өнім бөлігінде пайда болады және демек, термиялық кернеулер соғұрлым көп болады. Жылу кернеулерін азайту салқындату жылдамдығын төмендету арқылы жүзеге асырылады.

Құрылымдық кернеулер көлемнің ұлғаюына байланысты мартенситикалық трансформация нәтижесінде пайда болады. Мартенсит көлемі бастапқы құрылым көлемінен — феррит пен цементиттен үлкенірек. Металлургиядағы және, тиісінше, мартенсит құрамындағы көміртегі мөлшері неғұрлым жоғары болса, соғұрлым үлкен көлем өзгереді және құрылымдық кернеулердің деңгейі неғұрлым жоғары болады. о зак

шыңдау кернеклерінің шамасы:

Осылайша, беріктендіру деформациясының төмендеуі, әсіресе қиманың диаметрі немесе қалыңдығына тән ұзын және жіңішке бөлшектердің үлкен (ұзындығы 10 және одан да көп) ұзындығының қатынасын қамтитын шағын қаттылықтарды өндіруде маңызды міндет болып табылады. Қатты кесу деформациялары сонымен қатар ұзындығы бойымен көлденең қиманың өлшемдеріндегі өткір өзгерістері бар күрделі пішіннің егжей-тегжейінде көрінуі мүмкін. Деформацияларға және шиеленіс концентраторларының бөліктеріндегі жарықтар пайда болуына бейім, яғни. түрлі өрнектері, өткір нүктелері, өткір жиектері бар.

байланысты. Көміртекті болат емес деформацияланған емес, қоспаланған аз. Қосындыланған болаттардың сыни салқындату жылдамдығы төменірек болады, сондықтан олардан дайындалған бөліктер маймен баяу маймен немесе тіпті ауадағы (мысалы, көміртек сияқты) суда емес, ауада да суыту арқылы салқындатылады. Сонымен қатар, беріктен кейін қалдық аустенит олардың құрылымында сақталады; оның көлемі ферритке қарағанда аз, бұл мартенситикалық трансформациядан туындаған көлемнің өсуін өтеуге мүмкіндік береді. Басқаша айтқанда, бұл жағдайда қалдық аустениттың болуы пайдалы.

с1 температурасынан төмен температурада және одан кейінгі изотермиялық ұстамдылықтан тұратын тұрақтандырғыш термиялық өңдеуді орындау қажет. Бұл операциялар әртүрлі деп аталады: температура, тозу немесе төмен температурадағы күйдіру. Бұл өңдеуге қажеттілік кесу кезінде кесу барысында дайындамадағы қалдық кернеулердің пайда болуына байланысты. Әдетте, олар шығымдылық нүктесінен айтарлықтай төмен, бірақ олар қауіп төндіреді, өйткені суды сөндіру кезінде қызған кезде бұл кернеулер өнімділіктің жоғарылауымен төмендейді. Дайындама тіпті салқындату алдында деформацияланады. Іс жүзінде, бұл өңдеу көбінесе үлкен кесу тереңдігімен өңделіп, қалдықты кернеулердің туындауына әкеліп соғатын өңдеуден кейін жүзеге асырылады. Демалысты тұрақтандыру тиімдірек, температурасы неғұрлым жоғары.

Деформациялардың мөлшерін мартенсит түрлендірудің температуралық ауқымында баяу салқындату арқылы азайтуға болады. Фазалық трансформация жағдайында болаттың икемділігі күрт артады (аустенит мартенситке айналған кезде шамамен 20 есе), сондықтан тез салқындату кезінде пайда болатын жылу кернеуі бөліктің айтарлықтай бұрмалануына әкеледі. Бұл мәселе түрлі технологиялық сөндіруді қолдану арқылы шешіледі (5.20-сурет).

Бір салқындатқышта шыңдау (желілік а) кеңінен қолдану қажет. Белгілі бір температураға дейін қыздырылған бөлік толығымен салқындатылғанша қалады, ол суды ағызатын ортада суға батырылады. Бұл технология М н

к температуралық ауқымындағы салқындату жылдамдығын төмендетуге мүмкіндік бермейді. Бұл әдіс жай пішіннің бөліктері үшін пайдаланылады. Қаттылдау кернеулерін азайту үшін, кейде бөліктер суды құйғанда сұйықтыққа батырылмай тұрып, ауадағы салқындатылады, бөліктер мен салқындатқыш орта арасындағы температура айырмасын азайту үшін салқындатылады. Қаттыланудың бұл әдісі суықпен сөндіру деп аталады. Салқындаған кезде, бөліктің температурасы гипоэтекоидты болаттар үшін

г3

нүктесінің төмен емес және гипереутроидты болаттардың

г1

(б сызығы) сөнгенде, қыздырылған бөлік суы алғаш рет жойылып кетуіне жол бермеу үшін, ең алдымен, суперқабылданған аустениттың ең төменгі температурасынан төмен суда тез салқындатылады. Осыдан кейін бөлік қызыл (май, тұзды сутегі немесе ауа) басқа біріне ауыстырылады, содан кейін ол — М к температуралық ауқымында баяу салқындайды. Бұл әдіс жоғары көміртекті болатты сөндіру үшін қолданылады және жоғары калибрленген термисторды қажет етеді, өйткені судың қартаю уақытын орнату қиын. Әдетте бұл өте аз (3 ... 4 с).

МС қайнатылған кезде (ыстық), қыздырылған бөлік М н нүктесінен (әдетте 230,250 ° C) жоғары температураға ие емес температурада сөндіргіш ортада салқындатылады және ол температурада теңдестірілмегенше сақталады Кейінгі салқындату кезінде жылу кернеуін төмендету мақсатында секция болады.

Ұстамдылық өте ұзақ болмауы керек, өйткені аусынды айналдыруды байнитке айналдыруға болмайды. Содан кейін ауадағы соңғы салқындату бар, онда аустенит мартенситке айналады. Қажет болған жағдайда бөлшектердің түзілуі (түзулері) аустенит мартенситке айналдырылған кезде болаттың икемділігін жоғарылату арқылы осы сәтте жүзеге асырылады. Қаттылығын күшейту процесінде, көлемнің өзгеруі, шиеленісуі және жарықтар пайда болу қаупі едәуір төмендейді. Іс жүзінде ол легирленген болаттар үшін қолданылады.

Изотермиялық берікте ндіру (г сызығы) кезеңді түрде бірдей түрде орындалады, бірақ баяулататын ортада ұзақ уақыт ұстай отырып, төменгі белдік құрылымын қалыптастырады. Изотермиялық қартаюдың қажетті уақыты аустенит изотермиялық трансформациясының диаграммасынан анықталады. Негізгі изотермиялық беріктендіру кезінде легирленген болаттар қолданылады. Изотермиялық беріктендіруден жұмсарту жүргізілмейді. Ерітілген тұздар (мысалы, 55% KNO3 және 45% NaNO2) немесе сілтілі (20% NaOH және 80% KOH) салқындату құралдары ретінде сатылы және изотермиялық сөндіру үшін пайдаланылады. Сілті мен тұздардың балқуына 0,5 ... 1,0% су қосып, салқындату жылдамдығын арттырады. Өзін-өзі босатумен бірге деформациялар азайып кетеді. Осы технологияға сәйкес, бүкіл қыздырылған бөлік суға батырылмайды, бірақ оның жұмыс бөлігі ғана және қысқа әсер етуден кейін шығарылады. Суға батырылмаған бөліктің қызуына байланысты өнімнің жұмыс бөлігі қызады. Қажетті қыздыру температурасы ластанудың түсімен анықталады және ол жоғары болған кезде бөлік суда қайтадан салқындатылады. Ақтығы түстерінің көрінісі темір оксидтерінің жұқа қабаттарының таза (жылтыратылған, беті) бетінде пайда болуымен түсіндіріледі. Қабаттың түсі температураға байланысты тотықтың қалыңдығымен анықталады: ашық сары - 220 ° С; сары - 230 ° C; қараңғы сары - 240 ° C; қоңыр - 255 ° С; қызыл түс - 265 ° С; күлгін - 285 ° C; қара және ашық-көк - 295.310 ° C; сұр - 330 ° С Қыздыру және салқындату кезінде, бөлшектердің өз салмағының әсерінен ешқандай деформация болмайтындай орналасуы керек: ұзындықты бөліктер суспендінің тік қалпында қыздырылуы керек; қону циклінің эллипсіне жол бермеу үшін, соңында қондырғысы бар дәл орталық тесікшелері бар бөліктер. Астенитті мартенситке айналдыру кезінде болаттың максималды икемділікке ие болған жағдайда бөлшектерді түзету өте ыңғайлы. Мұндай технологиялар плиталар астындағы өлшейтін бөлшектердің сөнуі арқылы жүзеге асырылады. Дегенмен, бұл тек жалпылама бөлшектер үшін ғана мүмкін

Ұзын бөліктерді түзету иілу басқыштарына иілу арқылы жүзеге асырылады. Сонымен қатар, киімнің деформациясы сөндіру кезінде пайда болған қисықтан жоғары болуы тиіс (иілу арқылы икемдеу). Бұл жүктеме жойылғаннан кейін пайда болатын серпімді деформацияны өтеу үшін қажет. Қаттылдау кернеулерінің төмендеуі кейінгі температура арқылы, басқаша айтқанда, қатты бланкілерді Ac1 сыни нүктеден төмен жылыту арқылы қол жеткізіледі, яғни. 727 ° C-тан төмен (5.4-бөлімін қараңыз). Беткі тотығу және дарборсыздандыру әдеттегі атмосферада жалынмен немесе электр пештерде қызған кезде пайда болады. Бұл ұнтақтауды көбейтуді талап етеді, бұл өндіріс бөліктерінің технологиясының құнын және күрделілігін арттырады. Ақауларды жою үшін қорғау атмосферасын пайдалану керек. Өткізу уақытының қызып кетуі немесе ұзартылуы аустенит дәнінің өршуіне әкеліп соғады, демек, күйдіруден кейін мартенсит емес. Бұл болаттың сынғыштығына әкеледі, ал қатайтқан кезде крекингтің ықтималдығын арттырады. Қатты қаттылықтың жеткіліксіздігі қызып кетуден немесе жеткілікті қарқынды салқындатудан туындауы мүмкін. Қызып кетудің (төменгі сөндіру температурасы, тым қысқа потенциалды уақыт) нәтижесінде мартенситке көміртегінің толығымен еруі себебінен қаттылық азаяды. Төмен салқындату жылдамдығымен құрылым құрылымы мартенситке қарағанда төменгі қаттылыққа ие перлит түріндегі өнімдерден (сорбитол, тростит) тұрады.

Ақауды жою үшін қатайту технологиясын сақтау қажет.

Жұмсақ дақтардың қалыптасуы (нүктелік қаттылық) суда еріту арқылы салқындатылған көміртекті болаттарға тән. Бұл су қайнаған кезде бу пішінінің пайда болуына байланысты. Байланыстыру бөліктерінен және бумен жылуды кетірудің көпіршіктері баяулайды, өйткені будың жылу өткізгіштік деңгейі судан әлдеқайда аз. Мартенсит төмен салқындату жылдамдығынан құрылмайды. Бұдан басқа, қалыңдыктың масштабында, қаттылайтын кенелер арқылы қатайтылған жерлерде және т.б. болуы мүмкін. Бұл ақаулықты болдырмау үшін қысым астында болатын бөліктерге калорий сұйықтығын беру немесе бу бүріккішті сындырып, сөндіру сұйықтығының ішіндегі бөлігін қуатты түрде жылжыту қажет; сөндіру алдында масштабты жою; Қатты қыстырғыштарды ұстау нүктесінде салқындатуға жол бермейтін өткір жақтары бар.

Жұмсарту -

с1 берілген температура және одан кейінгі салқындату (әдетте әуе) кезінде изотермиялық қартаю төмен температураға дейін болат жылыту тұрады металл қасиеттерін қалыптастыру қорытынды термоөңдеу қадам. СЭҚ көміртегі аса қаныққан қатты ерітіндісі - мартенсит толық немесе ішінара ыдырау арқылы қалыптасатын түпкілікті құрылымын және қасиеттерін алу - шынығу мақсаты. Жұмсарту кезінде қалдық кернеулер азаяды және теңдестірілген құрылым алынады. Жылытылған кезде марбензит карбидтердің босатылуына байланысты көміртектен босатылады. Fe3C (- ерітіндіде қатты көміртек мазмұнын жылыту температурасына байланысты тепе-теңдікті аспауы мүмкін (барлық көміртек емес бөлектелген), бұл жағдайда, құрылымы мартенсит немесе Qna диаграмма Fe мемлекет сәйкес нүктесінде тәсіл сондай-көктем (0.006% C), сақталады құрылымында қатты ерітінді, содан кейін (сурет 4.2 және 5.1 қараңыз) -  феррит. Тұндыру карбидтер коагуляция көп немесе аз дәрежеде жасыту температурасына байланысты орын алады. Жұмсартудың үш түрі бар: орта температурасы (орташа) және жоғары температура (жоғары) (сурет 5.21), төмен температура (төмен).

Төмен температура 150 ... 250 ° C температурада жүргізіледі. Сонымен қатар, қатты ерітіндідегі көміртектің мөлшері тепе-теңдік күйінде қалады (барлық марганецтен шыққан көміртек емес). Мұндай босатудан кейінгі құрылым мартенсит болып табылады, ол мартенсит (M3) қарағанда, температура мартенсит (Mott) деп аталады. Мартенсит кристалдық торының тетрагондық дәрежесі біршама азаяды, ал қаттылық аздап азаяды (5.10 суретті қараңыз). КСУ-нің соңғы күші мен жылжымалы тұтқырлығы қатаю кернеулерінің азаюы нәтижесінде бірнеше жоғарылайды. Осылайша, төмен температурадан кейінгі болат құрылымы мартенсит температурасын түзеді. Болат қаттылықты сақтайды. Төмен босату төзімділік жағдайында жұмыс істейтін құралдар мен бөлшектерді ұстайды, олар үшін қатты қаттылық қажет: • кесу және өлшеу құралдары, көміртекті және легирленген құрама болаттардан жасалған суық деформациялық маркалар; • жер үсті сөндіруден кейінгі бөліктер (5.5.2-бөлімді қараңыз), карбюрлеу және кейіннен суды төгу (5.5.1-бөлімін қараңыз). Әдетте, демалыс уақытының ұзақтығы - 1,2,5 сағат, өлшеу құралы ұзынырақ әсер ететін өлшемдерді тұрақтандыру мақсатында тазартылады .

5.21-сурет. Жұмсарту температурасының болаттың құрылымына және механикалық қасиеттеріне әсері: о в

упр

қаттылық

Жұмсарту ауада, май немесе балқытылған тұздар (50% KNO3і 50% NaNO2), әуе жүзеге асырылады. Сұйық ортада жылдам және біркелкі жылу қамтамасыз етіледі, сондай-ақ температура дәл реттеледі. Орташа температура 350 ... 500 ° С температурада жүзеге асырылады. 300 ° C жоғары температурада цементит түріндегі барлық көміртек мартенситтен босатылады. Алайда, мұндай температурада цемент коагуляциясы (- 0,3 • 10-5 мм цементита бөлшектердің орташа диаметрі) өте аз. Орта шынығу нәтижесінде troostіte мереке деп аталатын феррит-цементита қоспаны қалыптасады, бірақ ағады - аустенит ыдырау кезінде алынған троостит айырмашылығы Тотп (5.1.3 бөлім және 5.6 суретті қараңыз). Жұмсартутроостит цемент түйіршіктелген құрылымы бар, және аустените ыдырауы алынған - технологиялық қасиеттерін бірқатар анықтайды пластина: астық құрылымы өңдеу процесінде жоғары өнімділігі мен үздік иілгіштікке қол жеткізді. Қоспаны-цементита феррит ыдырауы мартенсит 40,48 МӨСБ азайту-берілген қаттылығын еріп, бірақ беріктігі сөндіру стресс төмендеуі ретінде, өсті. Алайда, негізгі орта шынығу нәтижесінде серпімді лимиті максималды мәні жетті деп (қараңыз. Сур. 5.21) факт болып табылады. Сондықтан, орташа босату нәтижесінде қаттылығы және қанағаттанарлық беріктігі шынығу үшін жеткілікті болып табылатын, бұлақтар, бұлақтар, серпімді мүшелері, сондай-ақ бөлшектер мен құралдар жататын (мысалы, қолмен құралдары) қажет. Орташа температурадағы температура ауаның атмосферасымен тұздар мен пештердің балқымаларында жүзеге асырылуы мүмкін.

Жоғары температура 500 ... 600 ° С температурада жүзеге асырылады. Сорбитол жұмсарту (Сотп) деп аталатын түйіршіктелген цемент нәтижесінде феррит-цементита құрылымы. Жоғары демалысына кезде мартенсит бастап көміртегі толық бөлу, сондай-ақ айтарлықтай өсуін ғана емес, орын (ұюының) кристалдар (олар троостит қарағанда шамамен 3 есе көп болып, яғни сорбит 10-5 мм цементита бөлшектердің орташа диаметрі,) цемент тұндыру. болат қаттылығын шынығу нәтижесінде 300 HB болып табылатын, айтарлықтай төмендейді, бірақ айтарлықтай Икемділік пен беріктігі арттыру (қараңыз. сур. 5.10), сонымен қатар, сөндіру кернеулер жүзінде толық жою бар. Шыңдалған және шыңдалған болат өртеуге салыстырғанда механикалық қасиеттерін жоғары мәндерін алуды қамтамасыз етеді: беріктігі (және с), қаттылығы, тұтқырлығы (8 және у), және тұтқырлығы (KCU). Демек, судың ерітіндісі мен жоғары температурадан тұратын термоөңдеу жақсару деп аталады. Жоғары кернеу жағдайында жұмыс істейтін бөлшектер әсер ету жүктемелерімен бірге жақсарады. Жоғары мерекелер тұздардың балқуымен және ауамен атмосферада пештерде жүргізіледі. Мерзімді қартаюы емес, демалыс, соңғы жылу бұрын полиморфты трансформация жоқ беріктендіру жататын қорытпалар емдеу, (2.7 кіші бөлімі қараңыз), сондай-ақ қорытпалар қолданылады, (7 тарауды қараңыз) құрылымын тұрақтандыру үшін сөнбейді мүмкін емес. Қартаю, егер ол бөлме температурасында орын алса немесе оны жоғары температура кезінде жасанды болса, табиғи болуы мүмкін. Температура мен тұрақтандыру қартаюының операциялары қалдық штамдарды жою немесе азайту үшін жүзеге асырылады. шынығу және қартаю кезінде преформаларды кернеулер жылу операцияларды жақсы, жоғары температураны жойылған . Қаттылықты күшейту және одан кейінгі температура тозуы, әсер ету жүктемелерімен ұштастырылған тозу жағдайында бөліктің өнімділігін қамтамасыз ете алмайды. Бұл үшін бір мезгілде қаттылық пен қатаңдықтың жоғары мәндері қажет. Алайда жоғары болат көлемін бірақ төмен беріктігі беріктендіру кейін табандылық бар, және керісінше (5.10 суреттіқараңыз). Мұндай жағдайларда бетінің қатаюы қолданылады. Бұл бөлшектер жоғары беттік қаттылық қамтамасыз етеді және осылайша кезде тұтқыр негізгі тозуға. Бетінің беріктігін химиялық термиялық өңдеу әдісімен (ХТӨ) химиялық және термиялық әсерлерін химиялық құрамы, бетінің қабатының құрылымы мен қасиеттерін өзгерту, сондай-ақ бетінің қатаюын болдырмау мақсатында біріктіреді . Химиялық құрамы түрлі элементтердің беткі қабатына диффузияға байланысты өзгереді. ХТӨ нәтижесі бойынша, дайындаудың жоғары тозуға төзімділігі беткі қабаттың қаттылығын арттыру арқылы, тұтқыр өзегін сақтай отырып қол жеткізіледі. Химиялық-термиялық өңдеу сондай-ақ коррозияға төзімділікке жету үшін орындалады. Бірқатар жағдайларда бұл проблемаларды бір мезгілде шешуге болады. Бетінің беріктігін арттыру тек қана бет қабатының тереңдігіне дейін қыздыру арқылы жүзеге асырылады, сондықтан кейінгі салқындату кезінде бұл қабат тек қана көлденең қиманың барлық бөліктеріне емес, тек осы қабатқа бөлінеді. Соққы жүктемелеріне төзімділігі өзек ​​арқылы қамтамасыз етіледі.

Химиялық-термиялық өңдеу әртүрлі элементтердің бөлшектердің беткі жағылуын сыртқы ортадан олардың диффузиясы арқылы алу процесі. Химиялық-термиялық өңдеу процесі үш кезеңнен тұрады: • молекулалардың ыдырауы мен диффузиялық элементтің белсенді атомдарының пайда болуынан тұратын диссоциация. Мысалы, атомдық көміртекті (2CO3CO2 + С), атомдық азоттың (2НН3 ^ 3Н2 + 2Н) қалыптасуымен аммиак көміртек тотығының диссоциациясы;

Диффузия қабатының қалыңдығы температураға, қартаюдың ұзақтығына және бөліктің бетіне диффузиялық элементтің концентрациясына байланысты (5.22-сурет). Диффузия жылдамдығы және, демек, қабаттың қалыңдығы HTO процесінің температурасы мен ұзақтығы артып келеді. Бұл жағдайда параболикалық уақыт тәуелділігі байқалады (5.22, а-сурет) және температура әлдеқайда күшті - экспоненталық (5.22, б-сурет). Сондықтан температура тиімділігін арттыру қабаттың мәнін арттырады . 5.22-сурет. Диффузиялық қабаттың қалыңдығының технологиялық параметрлерге тәуелділігі: а

б

Термиялық өңдеу үшін цементтеу, азоттау, (ционирование) карбониттау және диффузия (гальваникалық қоспағанда) металлизация: мынадай өнеркәсібінде, ең кең таралған түрлері XTO. Цементтеу - болат бөлшектер көміртегі беті қабаттарының диффузиялық қанықтыру процесі. Цементтеу цемент деп аталатын көміртегі 0,25 ... 0,3% дейін төменгі көміртекті болаттар үшін жүргізіледі. Бұл цементтеу болат, тепе-теңдік (жасыту) шарты бойынша құрылымы - феррит (көпшілігі) және перлит. Бұл болаттардың қаттылығы мен беріктігі төмен, ал иілгіштігі мен төзімділігі жоғары. Көміртекті құрамының төмен болуына байланысты олар іс жүзінде жойылмайды. Цементтеу БАҚ 900,950 ° C, мысалы кем көміртегі бар, carburіzer жүргізіледі тұрақты аустенит (4.2 сурет қараңыз) - AC 3 жоғары. аустените көміртек ерігіштік, өйткені температура таңдау ферритті қарағанда айтарлықтай жоғары болып табылады: аустените 2.14% -ға дейін, ал нүктелері Е және F дейін Fe фазалық диаграмма сәйкес келеді ферритті, 0,02% - Fe3C (4.2 сурет қараңыз.). . жылыту температурасы неғұрлым жоғары, соғұрлым көміртегі аустените ерітілген болады, бірақ бұл оның дәніндей арттырады. Қанықтылық жылдамдығы шамамен 0,1 мм / сағ. Осылайша, 1 мм алу үшін цемент қабаты тереңдігі кем дегенде 10 сағат үшін қажет. Цементтелген қабаттағы көміртегі концентрациясы жер бетінен бөліктің ядросына дейін азаяды (5.23-сурет). Осыған байланысты, қабат құрылымында баяу салқындатылғаннан кейін үш аймақ бөлінуі мүмкін: гиперэтекет, эвтектоид және конструкциялармен алдын ала эвтектоид, тиісінше, P + Cn; П және П + Ф (4.2-суретті қараңыз). Цементтелген қабаттың тиімді құндылығы үшін тереңдігі феррита 50% және 50% перлиттен (құрамында 0.4 ... 0.45% көміртегі бар) тұратын эвтектоидты болат құрылымына түседі.

Біртіндеп түрлі қаттылық аймақтарын болуы ол қаттылық күрт төмендеуі кезінде туындайтын стресс байыту фабрикаларын жояды негізгі бөліктерінде бетінен біртіндеп төмендеуін қамтамасыз етеді. Цементацияның екі технологиясын қолданыңыз: қатты және газ. процесс қарқындату үшін BaCO3 (25%) және СаСО3 (5%), көмір түйіршіктерді слипания алдын алу үшін: Қатты цементтеу белсендірілген көмір (70%) және ұнтағы бар карбюризатор жүзеге асырылады. Толық мәліметтер болат дәнекерленген немесе шойын қораптарда (контейнерлерде) оралған. Қораптың төменгі бөлігінде және бөліктердің әрқайсысында карбюратор қабаты жабылған. Қорап қақпағы жабық, қосылым отқа төзімді балшықпен бекітіліп, содан кейін пешке қойылады. Көміртегі көмір көмірқышқыл газынан CO қалыптастыру цементтеу терезесінде оттегі қазіргі, және барий карбонат әрекеттеседі: BaCO3 + BaO + C ^ атом көміртек 2CO + CO2 қалыптастырылады 2CO, ^ Sat. Нәтижесінде атом көміртек аустените еритін, болат бөлшектер сорып және терең сейілтетін отыр. Бұл техниканың кемшіліктері оның ол контейнерлерді қыздыру үшін уақыт қажет, өйткені, цементтеу газ (2 есе аз) салыстырғанда көміртегі қанықтыру бетінің дәрежесін және неғұрлым төмен ставкасын реттеу мүмкіндігі аталады, және қоспалар болуы тиіс. Қатты цементтеу бір және шағын пакеттік өндіру үшін пайдаланылады, ол орындауға қарапайым, ешқандай арнайы жабдық талап етеді. Газды кәдеге жарату сериялық және кең ауқымды өндіріс үшін тән. Ол газдар бар ортада жүзеге асырылады. атом көміртек диссоциациялану қалыптастырған онда CH4 метан (табиғи газ) және көміртек тотығы СО қоспасынан тұратын ең жиі пайдаланылатын карбюзатор:

ат

ат .

Газды цементтеу қабаттағы көміртегі концентрациясын, процесті механикаландыру және автоматтандыруды қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, процесс аз уақыт алады. Өз кезегінде, карборинг негізгі тапсырманы орындауды қамтамасыз етпейді - бөлшектердің беткі қабатының қатты қаттылығын және тозуға төзімділігін қамтамасыз ету. Бұл бөліктің тек қана көміртегін тиімді бөлуді жасайды. Беткі қабаттың қажетті қатаюына кейінгі термиялық өңдеуден кейін, су тоттанудан және төменгі температурадан (160 ... 180 ° C) тұратын қатудан кейін қол жеткізіледі. Беткі қабаттың беріктігі мен бөлшектердің ядросына қойылатын талаптарға байланысты әртүрлі технологиялар қолданылады (5.24-кесте). Беткі қаттылықты ғана талап ететін бөлшектер мен басқа механикалық қасиеттер өнімділікті шектемейді, қатаю цементтеу температурасынан орындалады. Технология тек газды карбиздеу арқылы жүзеге асырылады. Пештен алынатын бөлшектер ауаның температурасына дейін салқындатылады (аяздан тазартылған), содан соң сөндіру ортасына салқындатылады (5.24 а, сурет). Емдеу термалды кернеулерді азайтады. Бұл технология ең үнемді және оңай автоматтандыруға ұшырайды. Дегенмен, болат құйынды құрылымы бар және күш пен төзімділікті азайтады. Осындай өңделгеннен кейін қанағаттанарлық қасиеттер бар, кейде гидролитті түрде ұсақ түйіршікті болаттар алынады.

Ең кең таралған технология - бөліктерді катмарлаудан цех қабатына дейін салқындатудан кейін қосымша жылыту арқылы қатайтады. Бұл жағдайда, сөндіру 820 ... 850 ° C (сур. 5.24, б), әдетте, қандырып болаттар (780.800 ° C) пайдаланылатын бірнеше жоғары температура, болып температурада жүзеге асырылады. Бұл жағдайда қайта кристалдану нәтижесінде астық цементтелген қабатпен ғана емес, ішінара да ядродан алынады, себебі ядро ​​осындай температурадан ішінара сөнуден өтеді (5.3.1 және 5.15-суреттерді қараңыз). Бетінде (5,8%) майда мартенсит, қайталама цементит және қалдық аустенит пайда болады. Корпустың жоғары беріктігі мен төзімділігін талап ететін ауыр жүктелген бөлшектер цементтеуден кейін қосарланған сөндіруге ұшырайды (5.24,с-сурет). Бірінші суыту Ac3 нүктесінің жоғары температурасынан орындалады. Негізгі құрылымы (бұл эвтектоидты болаттың құрылымы) толық кристаллизациядан өтіп, ұсақ түйіршікті болады. Дегенмен, осы алғашқы сіңірудің нәтижесінде беткі қабаттағы қатты күйген мартенсит құрылымы азаяды. Екінші сөндіру цементтелген қабатты дәндерді (бұл гиперэтектоидты болат құрылымы) бірінші сөндіру кезінде қызып кету үшін Ac1 нүктесінен (750.780 ° C) сәл жоғары температурадан жүзеге асырылады. Бұл технологияның жетіспеушілігі қосарланған сөндіру нәтижесінде бөліктердің соғылуының артуы болып табылады. Ядрдің құрылымы болаттың құрамына байланысты. Көміртекті болат бөлшектер үшін феррит пен перлит; болат құю деңгейіне байланысты сорбитол, тростоттон немесе төмен көміртекті мартенсит. Цементирлеуден, сөндіруден және төмен температурадан кейін бетінің қабатының қаттылығы 58,62 HRC, ал көміртекті болаттар үшін 20 HRC және қорытпалар үшін 25,45 HRC. Осылайша, компоненттер бетінің жоғары қаттылығын (тозуға төзімділікті) және ядродың жоғары соққы беріктігін қамтамасыз етеді (соққы жүктемелеріне жақсы қарсылық). Цементтеу жоғары тозу және динамикалық жүктемелер жағдайында жұмыс істейтін бөлшектерге (мысалы, дөңгелектер дөңгелектері, құрттар, камералар, тарату роликтері және т.б.) ұшырайды. Цементтеу өнімнің бүкіл бетіне әсер етпеуі мүмкін. Бұл жағдайда карбюрлендіруге жатпайтын жерлер гальваникалық мыс жабыны немесе арнайы жабынмен қорғалған. Цементтеу және кейіннен термиялық өңдеу арқылы күшейтілетін бөлікті дайындаудың типтік технологиялық процесі:

Күйдіруден кейін және кейінгі термиялық өңдеуден кейін деформациялар орын алады, сондықтан әрлеу міндетті болып табылады. Бөлшектің цементтелген қабатының ең көп таралған қалыңдығы 0,8 ... 1,2 мм құрайды, сондықтан, карборивация кезінде, тегістеу үшін ескеруді ескере отырып, үлкен қалыңдықтың - 1,2,1,5 мм қабатын алу қажет. Нитрлеу - болат бетінің азотты қанықтыру. Аммиак ортасында процесс 480.560 ° С температура диапазонында жүзеге асырылады. Мұндай температураларда аммиак атомдық азотты (2NH3 ^ 2N + 3H2) қалыптастырады, ол компоненттің беткі қабаттарына таралады. Азот болатындағы ерігіштігі көміртегіден жоғары, 591 ° С температурада 0,1% құрайды. Нитрлеу әдісі Cr, Mo, V, Al бар жұмсақ легирленген болаттар үшін қолданылады, себебі көміртекті болаттар нитрле алу кезінде қатайтылмайды (5.25, а). Азот натрий қабатын қатты қаттылыққа бөлетін легирленген элементтері бар устойчивые нитридтерін қалыптастырады. Алюминий нитридтерінің ең үлкен қаттылығы бар. Алюминийден жасалған және нитрилдер арқылы қатайтуға арнайы әзірленген 38Х2МЮА болаттан жасалған бөлшектердің беткі қаттылығы, нитроздан кейін 1100.1200 Вт жетеді (6.3 бөлімін қараңыз) .

5.25-сурет. Азоттық параметрлердің (a) қалыңдығына және азот қабатының қалыңдығына әсері (б)

Әдетте, нитриллеу процесі 500 ... 520 ° C температурада жүзеге асырылады. Бұл жағдайда, 24,90 сағатқа дейін 0,5 мм қабаты қалыңдығы. қабаты қалыңдығы үлкенірек, ұзақ процесс орын алады (сур. 5.25, б). Бұл ұзақтығы процесінің төменгі температурасына байланысты азоттың нашар диффузиясымен түсіндіріледі. Процесті жеделдету үшін екі сатылы нитрация қолданылады. Алдымен 500.520 ° C температурада, содан кейін 540.560 ° C температурада жүргізіледі. Бұл азоттық қабаттың қатты қаттылығын сақтай отырып, процесті 1,5 - 2 есе жылдамдатады. Температураның одан әрі артуы қаттылықты айтарлықтай төмендетеді (5.16-суретті қараңыз, а). Процесінің ұзақтығын айтарлықтай азайтады иондарды нитрлеуге мүмкіндік береді. Бөлшектер вакуумдық камераға орналастырылады (5.26-сурет). Катодтың (бөлшектердің) және анодтың (вакуумдық контейнердің) арасында атомдар мен азот иондары бар газ ортасында жарқыраған разряд пайда болады. Сонымен қатар, оң зарядталған азот иондарының ағыны компоненттің бетіне (катодты) түседі. Иондар катодқа соғылған кезде, жылу шығарылады, себебі оның бөлігінің беті қызады. Бұл жағдайда темірдегі азоттың ерігіштігі жоғарылайды және ол деталға ауысады. Пеш камерасындағы жұмыс қысымы 130.1300 Па. Газмен салыстырғанда, ион нитрлеуі бірнеше артықшылыққа ие: аз уақытты өңдеу, азот қабатының сапасы, қабаттың сынғыштығы азаяды. Нитрлеуге дейін бөліктер суды сөндіру және жоғары температурадан (жақсарту) тұратын термиялық өңдеуге ұшырайды. Бұл жоғары соққыға жетеді. Содан кейін олар өңделеді, соның ішінде ұнтақтау, өнімге соңғы өлшемдері беріледі. Nіtrіdіng өндіріс бөліктерінің технологиялық процесінде соңғы өңдеу болуы мүмкін. Бұл, ең алдымен, азоттық температурасы жоғары температура температурасынан төмен болғандықтан мүмкін. Сондықтан жақсарту арқылы алынған бөліктің ядросының құрылымы мен қасиеттері өзгеріссіз қалады. Екіншіден, азотты еріту кезінде деформациялар өте аз және болжамды, себебі нитроляцияның төмен температурасы температурадағы кернеулерді тудырмайды және (a ^ y) өзгеруінен төмен, сондықтан фазалық кернеулер пайда болмайды. Бөлшектердің өлшемдері нақты азот қабатының көлемінің өсуіне байланысты өзгереді. Бірақ бұл өзгерістер алдын-ала болжанады және өлшемдерді түзету арқылы ескерілуі мүмкін. Бірқатар жағдайларда, азотпен байытылғаннан кейін, әрлеу жүргізіледі - 0.02 ... 0,05 мм қалыңдығы ұсақ ұнтақтау. Нитрлеуге жатпайтын аймақтар электролиттік әдіспен немесе сұйық шынымен қапталған жұқа қабат (0.001.015 мм) қалайымен қорғалған.

Азитрлеудің артықшылығы 1100.1200 Вт-қа дейін өте жоғары беткі қаттылықты қамтиды (70.72 HRC, 60.64 HRC-нен артық емес көмірсутегі бар); 500 ° С жоғары қыздыру кезінде қаттылықты сақтау (200 ° С-тан жоғары емес карбондау кезінде); қабаттың коррозияға төзімділігі. Өнімдердің коррозияға төзімділігін арттыру үшін, қысқа мерзімді нитротация 600.700 ° C температурада (кішкене бөліктер үшін 15 мин, ірі бөліктерде - 6.10 сағ) жүзеге асырылады. Қатты қабаты жұмсақ өзегіне басылған болуы мүмкін - цементтеу қабаты тереңдігі салыстырғанда кемшілігі ол әлсіз қарсылық жоғары байланыс күйзеліске анықтайды, шағын болып табылады. Сонымен қатар, азотпен байыту кезінде қатты қабаттың қаттылығын жоғалту кернеу концентрациясы болып табылатын созылмаған қабатқа дейін өте қатты төмендейді. Аса жоғары тозуға төзімділік талап етілетін жабдықтың нақтылығын айқындайтын бұйымдар азоттандыруға ұшырайды: координатолы-жонғыш білдектерінің гильзалары, сондай-ақ кескіш (таңбалаушы) және штампты (тартпалы пуансондары) құралдардың кейбір түрлері.

Нитроцементациялау және циандау.

Болат бұйымдардың беттік қабаттарын біруақтылы көміртегімен және азотпен диффузиялық сіңіру процестерін

Нитроцементациялау 2... 10 сағат ішінде 840...860°С температурада көміртектендіргіш газ бен аммиактан тұратын ортада орындалады. Бұл ретте 0,7...0,9 % көміртекті және 0,3.0,4 % дейін азотты қамтитын жуандығы 0,2.0,8 мм болатын қабат алынады (анағұрлым жиі қолданылады). Бұйымды нитроцементациялаудан кейін цеметтелетін бұйымдар үшін сияқты термиялау өңдеуге, яғни 800.825 °С дейін суытумен тікелей пештен немесе екінші қыздырудан және 160.180 °С температурада төмен жұмсартудан кейін шыңдауға ұшырайды. Қабаттың қаттылығы 58.62 HRC құрайды. Газ көмірсутегімен салыстырғанда, нитроцентринг бірнеше артықшылықтарға ие. Төменгі технологиялық температура аустенитикалық астықтың өсуін және үлкен деформацияларды тудырмайды. Кішкентай деформацияларға байланысты нитроармонизация әдетте цементтелген болаттан жасалған кешенді конфигурация бөліктеріне бағынады. Автомобиль және автомобиль өнеркәсібінде кеңінен қолданылады. Қалдық аустенит үйкеліс бөліктерінің жақсы жұмыс істеуін қамтамасыз етеді (мысалы, автокөлік көлеңкесін үнсіз пайдалануды қамтамасыз етеді). Цианидтендіру көміртегі мен азоттың қайнар көзі ретінде CN бар: NaCN натрий цианиді, K4Fe (CN) 6 сары қанты тұзы және тағы басқалары бар балқытылған тұздарда жүзеге асырылады. Цианидтеу өнімдерді балқытылған толтырылған ваннаға сіңдіру арқылы жүзеге асырылады. Алынған қабаттың қалыңдығы процестің температурасына және оның ұзақтығына байланысты (5.27-сурет). Жоғары температура, орташа температуралық және төмен температуралы цианидация бар. Жоғары температуралық цивилизация 930,950 o C температурада жүзеге асырылады. Бұл температура диапазонында бөлшектердің беті көп дәрежеде көміртегі (0,8,1,2% С дейін) және азоттармен (0,2 ... 0,3% N дейін) қаныққан. Цианизацияланған қабат құрылымы цементтелгенге ұқсас. Жоғары температуралы цианидадан кейін бөліктер ауада салқындатылып, содан кейін судың сөнуі мен төмен температураға ұшырауы мүмкін. Қатты қабаттың тереңдігі 0,5,2,0 мм; Процестің ұзақтығы 1,5,6 сағатты құрайды Жоғары ыстық цианид тозу жағдайында жұмыс істейтін цементтелген болаттан жасалған машиналардың маңызды бөліктері үшін цементтеудің орнына қолданылады. Орташа температуралық цианидация 30,90 минут ішінде 820,860 ° C температурада жүзеге асырылады. 0,7% С және 0,8 ... 1,2% Н. Бар тереңдік тереңдігі (0,15-0,35 мм).

5.27-сурет. Цианирленген қабаттың қалыңдығына және өңдеу температурасына тәуелділігі

Төмен технологиялық температура кейіннен цианидация температурасынан тікелей сөндіруге мүмкіндік береді. Шыдамдылықтан кейін төмен демалыстар керек. Цианидтің бұл түрі кішкене бөліктерді қатайту үшін қолданылады. Төмен температурадағы цианидация 5,20,700 ° С температура кезінде 0,5,3 сағат бойы жүзеге асырылады, бұл қабаттар негізінен азотпен қаныққан. Беткі қабатта, қатты қалыңдығы 0,2-0,5 мм қалыңдығы азотпен қапталған феррит қабаты бар, бетінде қатты қабат (6,20 мкм) Fe3 (N, C) қатты карбонитрит пайда болады. Бұл емдеу тозу жағдайында жұмыс істейтін бөлшектерге қолданылады: втулка, кішкентай тісті доңғалақтар, автомобиль қозғалтқыштарының клапан біліктері, сондай-ақ жоғары жылдамдықтағы болаттан жасалған құралдар. Цементтеуден бұрын цианидцияның артықшылықтары: қысқа процестің уақыты; күшейтілген қабаттың тозуға төзімділігі жоғары; деформация және соғуды азайту; ваннаға құйылған бөліктің тек бір бөлігін қатайтуға мүмкіндік береді. Процестің негізгі кемшіліктері: жоғары уыттылық және цианид тұздарының құны. Цианидтеу арнайы бөлмелерде жүзеге асырылады, бұл ванналардың айналарынан жақсы сорғышты қамтамасыз етеді. Диффузиялық металлизациалау - металдармен болаттың беткі қабаттарының диффузиялық қанықтыру процесі. Aлиттеу - алюминиймен болаттың бетін толтыру процесі, ол 900 ... 1000 ° C кезінде 3 ... 12 сағатта жүзеге асырылады. Алюминирлеу нәтижесінде болат жоғары беріктігі (850,900 ° C дейін) және атмосферадағы коррозияға төзімділік пен бірнеше коррозиялық ортаны алады. Құбырлар, түсті қорытпаларды құюға арналған құрал, термопара жабыны, газ құрастырғыш машиналардың бөліктері және т.б. Хроммен қаптау - хроммен байытылған коррозияға төзімділікті, қышқылға төзімділікті және шкаланың кедергісін (850 ° C дейін) жақсарту үшін жүргізіледі. Орта және жоғары көміртекті болаттардың қаптамасы қаттылықты және төзімділікті арттырады. Хром 50% металл хром немесе феррохром, 49% алюминий және 1% аммоний хлоридінен тұратын ұнтақ қоспаларында, 1000 x 1050 ° С кезінде жиі өткізіледі. Хромдалған көміртекті болаттардан алынған диффузия қабаты құрамында темір атомдарының белгілі бір саны ерітілген хром карбидтерінен тұрады. Бұл қабат 1200.1300 HV жоғары қаттылыққа ие. Хром қабатының қалыңдығы өңдеу уақыты 6,15 сағатта 0,015,0 020 мм-ге жетеді. Хром бумен сумен қамтамасыз ететін арматура, клапандар, клапандар, сондай-ақ коррозиялық ортада жұмыс істейтін бөлшектер үшін қолданылады. Титанация технологиясы (титанмен қанықтыру) және болат бөлшектерін мырыштау (мырыштың қанықтыру) дамыған.

Жалпы мәліметтер. Беттік қабаттау технологиясы компоненттің беткі қабатының қатты қаттылығын алу үшін тұтқыр өзегін сақтай отырып қолданылады. Бұл технологиялар дегидраттың беткі қабатын жылдам сыну нүктелерінен айтарлықтай асып кететін температураға дейін негізделген. Бұл жағдайда бөліктің қимасы бойынша температураның біркелкі емес бөлінуі орын алады (5.28-кесте). 5.28-сурет. Беттік жылыту кезінде бөліктің көлденең қимасы бойынша температураны бөлу::

М — мартенсит; Ф — феррит; П — перлит Өтпелі қабаттың болуы (ІІ аймақ) жер бетіндегі қаттылықтың бөлшектердің өзегіне дейін біркелкі төмендеуін қамтамасыз етеді; қаттылық күрт төмендеген кезде туындайтын кернеулердің концентраторларының пайда болуын болдырмайды. Бұл сөндіру үшін металлдың беткі қабаттары Ac3-ге қарағанда әлдеқайда жоғары қызады, бірақ бұл қызып кетудің өте жоғары болуына әкеліп соқтырмайды, өйткені аустенит дәнінің өсіп жететін уақыты жоқ. Бетінің беріктігін арттыру өте тиімді, қызу уақыты ХТӨ қарағанда шамалы емес - секундтың өлшеміне байланысты секунд немесе минут. Егер бетінің беріктігінің ұзақтығы механикалық өңдеу жұмыстарының ұзақтығына сәйкес болса, оны механикалық шеберханаларда өткізуге болады. Бұл ауқымды өндіріс үшін маңызды, себебі ол технологиялық үдерісті толығымен автоматтандыруға мүмкіндік береді, бұл жалпы ағынның бөліктерін шығарады. беті жылыту ең көп тараған әдістері электр тогын, электр байланыс жылыту, лазерлік жылыту өту кезінде индукциялық қыздыру токтар және оттегі-ацетилен жалын қуаты жоғары жиілікті жылу, су электролит жылыту табылады. Жоғары жиіліктегі токтармен индукциялық қыздыру. Бұл технология өнеркәсіпте кеңінен қолданылады. жоғары жиілікті жылу токтар (HDTV) айнымалы магнит өрісінде орналасқан бөлігінде ток келтіру, жылу әсерінен жүзеге асырылады. Индукциялық жылу жүрегінде электромагниттік индукция құбылысы табылады. Ауыстырылатын электр тогының тұйық ток тізбегіне өтетін кезде, айнымалы магнит өрісі пайда болады. орында болса, айнымалы магниттік өріс басқа дирижер, индуктор (далалық) сияқты бірдей жиілікті электр тогын индукцияланған бар. Өнеркәсіптік қондырғыларда схема мыс саңылауларының немесе шинаның бір немесе бірнеше айналымдары болып табылады. Бұл индуктор деп аталады (5.29-сурет). индуктор sozdaet¬sya жоғары жиілігі арқылы электр тогының ағыны, оның күш сызықтары индуктор элементіндегі орнатылған 3 еніп айнымалы магниттік өріс кезде индуктор 2. орналастырылған жаппай дирижер элементті 1, жылыту үшін.

5.29-сурет. ТВЧ индукциялық қыхдыру схемасы:

Нәтижесінде компоненттің беткі қабатында құйынды ағымдар пайда болады (Фуко ағымдары), бұл қабаттың контактсыз түрде жоғары температурадағы қызуына әкеледі. Өнім бөліміндегі ағымдағы тығыздық бірдей емес. Беттік қабаттағы негізінен жоғары жиіліктегі токтар ағып тұрады. Бұл құбылыс бетінің әсері деп аталады. Ағымдардың өнім бөлігіндегі біркелкі емес таралуы біркелкі емес қыздыруға әкеледі: беткі қабаттар өте жылдам қызады, ал ядро ​​тек қыздырылмайды немесе тек болаттың жылу өткізгіштікпен қызады. Жылытылатын (қыздырылған) қабаттың жуандығы у келесі форумалы бойынша анықталады, мм, у =

5030- 4т^/р/ (mf ),

мұнда р — үлестік электрлік қарсылық, Ом • м; m— магниттіөткізгіштік, Гн/м; f

Формуладан ток тогының соғу жиілігі соғұрлым жоғары болады, бұл азайған қабаттың қалыңдығы аз болады. 1 мм қалың қабатты алу үшін, оңтайлы ток жиілігі шамамен 2 кг, шамамен 15 кГц және шамамен 4 кГц 4 кг үшін 60 кГц болуы керек. Ток жиілігі жоғары жиілікті генератордың түрімен анықталады. Жартылай өткізгішті (тиристор) және машина генераторлары 0,5 - 10 кГц жиілікте жартылай өткізгіш ток береді, шамдар - 60,440 кГц. Суды сөндіруге арналған индукциялық жылудың маңызды ерекшелігі оның жоғары жылдамдығы - 100,1000 ° C / с. Кюри нүктесінен (768 ° C) жоғарырақ температура кезінде магнит қасиеттерінің жоғарылауына байланысты ферромагниттен парамагнетикалық күйге көшуіне байланысты азаяды (5.30-сурет). Жоғары жиілікті токпен жылыту жылдамдығы пештерде жылу жылдамдығынан бірнеше есе жоғары. Сондықтан перлит аустенитке айналу жоғары температураларға ауысады.

Фазалық айнымалылардың температурадағы қызу жылдамдығы неғұрлым жоғары болса, соғұрлым судың температурасы оңтайлы құрылымды алу және максималды қаттылықты жоғарылату керек. Мәселен, қыздырғанда жылытылатын кезде, болаттың температурасы 0.4% С 840 ... 860 ° C, қыздыру температурасын 250 ° C / с - 880 ... 920 ° C температурасында жылыту кезінде және 500 ° C жылыту жылдамдығы кезінде S / s - 960 ... 1020 ° С. Жоғары шынығу температурасы қарамастан, әсер-ды қалыпты сөндіру кезінде кішірек HDTV қыздырғанда аустенит астық өлшемін. Бұл жоғары қызу жылдамдығына және изотермиялық қартаюдың болмауына байланысты. Ұсақ инелі мартенсит көшу қабаты - мартенсит және феррит, және негізгі бастапқы құрылымын (5,28 суретті қараңыз) бар шыңдалған қабаты: индукциялық қимасы құрылған өнімдері түрлі микроқұрылымын астам беріктендіру кейін. HDTV-нің қатаюынан кейінгі бөліктің үстіңгі қабаттары дәстүрлі беріктен кейін компонентке қарағанда қаттылықты жоғарылатады. Осылайша, 0,4% болат табандылық C 52,54 HRCposle сусымалы сөндіру және 56. 58 HRC HDTV сөндіру артық емес. HDTV-ні қатайтқан кезде салқындату сұйықтықты салқындату сұйықтығына құйып немесе душ құрылғының көмегімен (шашыратқыш) көмегімен салқындатқыш сұйықтықпен шашыратып салынады. сұйықтықты салқындату әдетте қыздырылған су болып табылады ретінде пайдаланылатын (° C 30,40) немесе эмульсия болып табылады. Бөлшектердің конструкциясына және өлшеміне қарай әртүрлі қыздыру әдісі пайдаланылады: индуктор бүкіл бөлігін қамтиды, онда • бір мезгілде жылыту сұйық немесе бүріккіштің тиелген салқындату шығаратын, (мысалы, втулки шағын биіктігі, ұсақ тісті) шағын бөлшектер N-барит үшін пайдаланылады; (Мысалы, қону мойын біліктерді беріктендіру) ол бүкіл бір бөлігі болып табылады, цементтеу қажет болған • дәйекті (баламалы) жылыту қолданылады, бірақ тек кейбір оның бөліктерінің; • Ұзақ бөліктерді нығайту үшін үздіксіз дәйекті әдіс қолданылады. Бұл жағдайда дөңгелек секция өз осі бойынша айналады және стационарлық индуктивті және шашыратқышқа қатысты жоғарыдан төменге қарай жылжиды. Кейде, керісінше, индуктивтілік және дайындауды (машинаның қасарыстырып жазық нұсқаулықтары) салыстырмалы бүріккіш жылжиды туралы. Бөліктің (немесе индуктордың) қозғалыс жылдамдығы 0,3 ... 3,0 см / с. Үздіксіз-дәйекті әдіс біліктер, біліктер, қорғасын бұрандалары және т.б. ТВЧ жылытуды сөндіргеннен кейін, бөлшектер қатты бетінің қатты қаттылығын сақтау үшін 160 200 ° C температурада төмен температурада қолданылады. Шығу электр немесе газ пештерінде орындалады. Кем әдетте айтарлықтай төмен қыздыру жылдамдығы (15.20 ° C / с) индукциялық қыздыру токтар коммерциялық жиілігін (50 Гц) пайдаланылады. Жоғары жиіліктегі токтармен қоректендіру көбінесе 0,40 ... 0,55% көміртегі бар құрылымдық орта-көміртекті болаттан жасалған бөлшектерге жатады. Легирленген болаттар сирек пайдаланылады, өйткені бетінің беріктілігі беріктігі артуды қажет етпейді. Қатты қабаттың тереңдігі әдетте 0,8 деңгейінде белгіленеді. 1.2 мм. Бұл қабат қатты қаттылыққа ие. Феррит-перлиттік құрылымына негізгі жеткілікті беріктігі қамтамасыз етеді және өсіп қаттылығын және күш бар перлит олардың құрылымындағы көміртектенуін қарағанда, өйткені осы болаттар үлкен көміртегі мазмұны көміртектенуін бөліктері (қарағанда жоғары беріктігі бар ферритпен салыстыру). Сонымен қатар, егер қажет болса, қатаюдан бұрын, ТВЧ ядролық материалды жақсартады (қатайтушы және жоғары температура) немесе қалыпқа келтіреді.. Осылайша, ТВЧ қатаюы әсіресе тозу, динамикалық және ауыспалы жүктемелер (тісті берілістер, біліктер және т.б.) жағдайында жұмыс істейтін ауыр бөліктерді дайындау үшін тиімді. Жоғары жиіліктегі токтармен 2-2,5 есе азайту төзімділік шегін арттырады. Бұл беттік қабаттағы үлкен қысымды кернеулердің пайда болуына байланысты. Олар жұмыс кезінде пайда болған, қауіпті жұмыс кернеулерін төмендетеді. Сондай-ақ, беріктендіру көміртекті және легирленген құрама болаттардан (файлдар, аралау дискілері) жасалған кескіш аспаптарға бағынады. HD және төменгі температурадан кейін, бетон құрылымы мартенсит, цементит қайталама және қаттылық - 62,65 HRC. Негізгі перлит пен цементит құрылымын сақтайды. Түрлі конструкцияларын индуктордың пайдалану (сур. 5.31) сөндіру ТВЧ дөңгелек және жалпақ екі бөліктерін болады.

• бұқаралық және ірі көлемдегі өндірістегі маңызды процесті автоматтандыру мүмкіндігі;

• Деформациялар (шиқылдау), топырақ қабатының тек қыздырылғандығынан, топырақты қатайтуға қарағанда әлдеқайда аз;

• дайындамадағы қаттылықты қолайлы түрде бөлу.

Негізгі кемшіліктер: пайдалану мүмкін еместігікүрделі конфигурация туралы мәліметтер, сондай-ақ жабдықтардың жоғары құны. ТВЧ қатаюы арқылы қатайтылған бөлшектерді өндірудің типтік технологиялық процесі : Электролитдегі беріктендіру. Беткі қабаттандырудың бұл түрі катодты қыздыру әсері деп аталатын физикалық құбылысқа негізделген.

Электролит ванна 1 2 (кальцийленген сода 5 ... 10% ерітінді) қандырды элементті 3 (сур. 5.32) түсірілсе. Тұрақты ток көзін 220 теріс полюсі қосылған Detaіl. 250 В, моншаның корпусы - оң полюске дейін. электролит арқылы электр тогы өтетін электролит диссоциациялану жүреді, және оң электр ағымдағы беті бөліктерін жылынып, жоғары температураға дейін қызған кезде 4. Сутегі, сондықтан, жоғары төзімділігі бар сутегі жейдесін қалыптастыру бөліктерін тастап сутегі иондары тапсырды. Бөліктің беткі қабатын қажетті температураға дейін қыздырғаннан кейін ток ағып кетеді және салқындатқыш құрал - бұл технологиялық мүмкін болатын электролит. Электролит кезінде беріктендірілген кезде температура біртіндеп оның бөлігінің бетінен ядроға түседі, бұл қалдықты созу стрестерін азайтады және беріктендіру сызаттарының пайда болуына жол бермейді.Қаттылықтың нәтижесінде мартенсит беткі қабатта алынады, ал сорбит тәрізді перлит пен феррит ядродан алынады. Контактілі жылу арқылы бетінің беріктігін арттыру. Жылыту трансформатордан 2-ден 8 В-қа дейінгі электр тоғының 1-бөлігіне және диаметрі 200 ... 300 мм және 10 ... 15 мм ені бар мыс роликке жеткізілуіне байланысты жүзеге асырылады (5.33-сурет). Жер үсті жылыту мыс роликтің контакті нүктесінде және бөлігінде шығарылған жылудың салдарынан жүзеге асырылады. Роликтің ені бойынша ағымдағы тығыздық 1500,5000 А / мм құрайды. Дайындау материалы айналады және мыс роликті жылытылған 3-бөлімнен кейін 5,8 мм / с жылдамдықпен жылжытады. Жылытылған бетті салқындату роликтің артындағы бүріккіштен жасалады. Беттік беріктендіру әдісі тек революцияның органдарына ғана қатысты, ол оны пайдалануды айтарлықтай шектейді. Газды жалынмен жылыту. Мұндай қыздыру арнайы қыздырғыштың көмегімен ацетилен-оттегі жалыны арқылы жүзеге асырылады. Ыстық жану өнімдері қыздырғыштың шашатын тесіктерінен (сурет 5.34) 100 м / с жылдамдықта пайда болады. Жалынның жоғары температурасы (2400.3150 ° C) арқасында, өнімнің беті тез сіңіп кету температурасына дейін қызады, ал ядро қызғанша уақыт жоқ.

Сурет. 5.35. Тегіс (a) және цилиндрлік (б) беттерді қатайтудың кеңестері

Қыздыру қабатының қалыңдығы (әдетте 2 ... 4 мм-ге тең болады) қыздырылған бөлікке қатысты жылу қозғалыс жылдамдығымен және өртелген газ қоспасының тұтынылуымен реттеледі. Дайындаманың конфигурациясына байланысты қыздырғыштардың әр түрлі пішінді ұштары болуы мүмкін (5.35-сурет). Жылытудан кейін тез суыту суда батыру арқылы және көбінесе бүріккішпен жүзеге асырылады. Жіңішке беткі қабаты (0,5 ... 1,0 мм) мартенсит құрылымын сатып алу арқылы тоқтатылады, қаттылық 56 HRC дейін, базалық қабаттар құрылымы мартенсит және тростит болып табылады. Негізгі ядроның бастапқы құрылымын (феррит пен перлит) және бастапқы қаттылықты сақтайды. Газбен жалынмен қаттау қаттыден деформацияны азайтады және тотығу іздерінсіз таза бетті сақтайды. Қаттылығын бастамас бұрын бөлшектер жыртылған немесе қалыпқа келтірілген. Кейбір жағдайларда жалынның беріктенуі - бетінің қатты қаттылығын алудың жалғыз жолы (мысалы, өте үлкен бөліктер). Газды жалынмен жылыту үлкен бөліктерді қатайту үшін кеңінен қолданылады, мысалы, металлургиялық жабдықтар (роликті орамалар, роликтер, түзеткіш парақтарға арналған роликтер және т.б.), сондай-ақ жөндеу өндірісінде. Лазерлі қыздыру. Бөлшектер қатты күйдегі (оптикалық) немесе газ (CO2) лазермен қызады. Лазерлік сәуле өте қатты таралатын жарық сәулесі арқылы таралады, ол қатты бөлшектердің бетінде жылу түріне айналады. Оптикалық лазер импульсті қыздыруға және үздіксіз қыздыру үшін газ лазерлеріне мүмкіндік береді. Бөліктердің бетінде импульстік сәулелену кезінде 5 мм дейін диаметрі бар беріктендіру нүктелері пайда болады; Үздіксіз - ені 3 мм-ге дейінгі жолақ. Барлық бетті жылу үшін, бөлік лазер сәулесіне қатысты жылжиды. Бұл жағдайда, жұмыс жағдайына байланысты, сөндіру қыздырылған сызықтарды (дақтарды) бір-біріне жабыстырып немесе өткізбестен жүзеге асырылады. Лазерлік сәуле әсерінен бөліктің беті өте жылдам қызады (10-7 ... 10-3 с) жоғары температураға дейін. Температураның төменгі қабаттарға бөлінуі жылу өткізумен байланысты. Лазерлік сөндіруге мәжбүрлеп салқындату талап етілмейді, қыздырылған бөліктердің беріктенуі металлдың ішкі бөлігіне жылуды қарқынды алып тастаумен байланысты. Үздіксіз радиацияның лазерлері жоғары өнімділікті қамтамасыз етеді, қатайтылудың біркелкілігі және күрделі беттерді өңдеуге мүмкіндік береді. Қаттылық қабаты қалыңдығы 0,3 ... 1,0 мм. Лазерді нығайту бөліктердің жекелеген беттерін, сондай-ақ тозуға төзімділік пен шаршау күшін анықтайтын күрделі пішіннің бөліктерін қатайту үшін қолданылады, және басқа әдістермен бетінің беріктігін арттыру қиын.

Дайындамаларды жылыту. Металл беті жылытылған кезде, белсенді, дәстүрлі және қорғаныш бөлінген жылу тасымалдағыштарына байланысты. Белсенді медиа химиялық-термиялық өңдеуді орындау кезінде пайдаланылады, олар жоғарыда қаралған (5.5.1-бөлімін қараңыз). Әдеттегі ортаға ауа - электр пештерінің атмосферасы мен газ жану өнімдері - газ пештерінің атмосферасы кіреді. Осы бұқаралық ақпарат құралдарында қызған кезде, метал пештің атмосферасына жауап береді. Болаттың тотығуы 200 ° C-тан басталады (бір мезгілде түстің түстері пайда болады). Температураның жоғарылауы тотығуды күшейтеді және масштабтың пайда болуына себеп болады - темір металдан жасалған негізгі металлдарға нашар байланған темір тотықтары пайда болады. 700 ° C жоғары температура кезінде болат құймаларының бетінің декорборациясы басталады. Бұл процестер неғұрлым қарқынды дамып, температура неғұрлым жоғары болса және ұстап тұру ұзағырақ болса. Сондықтан, әдеттегі атмосфералық пештерде қызған кезде, металдың жоғары температурада болу уақытын азайту ұсынылады. Қорғаныс ортасы болатты тотығудан, масштабтаудан және дезарлаудан қорғайды. Өнеркәсіпте газ және сұйық орталар қолданылады. Газдың эндотермиялық және экзотермиялық атмосферасы ауамен белгілі бір қатынаста табиғи газды жағу арқылы алынады. Бұл атмосфералар 650.1100 ° С температура кезінде термиялық өңдеуді жүзеге асыруға мүмкіндік береді, ал преформалардың жеңіл беттерін сақтайды. Дегенмен, олар әмбебап емес, өйткені кейбір термиялық өңдеу жұмыстары төмен температураларда (мысалы, болаттардың қаттылығын), ал басқалары, керісінше жоғары температура кезінде орындалады. Қорғаныс ортасы - инертті газдардан тұрады - атмосфера, аргон, гелий. Алайда, олардың құны жоғары болғандықтан, олар кеңінен қолданылмады. Өнеркәсіпте вакуумдағы жылу кеңінен қолданылады, бұл тотығудан және декорбермациядан сенімді қорғанысты қамтамасыз етумен қатар, металды газсыздандыруға да ықпал етеді. Газ тәрізді бұқаралық ақпарат құралдарында жылытудың іс жүзінде барлық түрлері үшін жылыту жүргізіледі: күйдіру және қалыпқа келтіру, сөндіру және температура. Сұйық медиа жылу және салқындату құралдары ретінде пайдаланылады. Олар суды сөндіру, температурадан тазарту, сондай-ақ суды сөндіру кезінде салқындату үшін қолданылады, мысалы изотермиялық сөндіру кезінде (5.15 суретті қараңыз).

Бір жағынан, балқу нүктесімен шектелген әртүрлі температура диапазондарында кейбір композицияларды келтірейік, ал екінші жағынан - қайнау температурасы бойынша және әртүрлі жылу өңдеу операциялары үшін пайдаланылады. Осылайша, 45% NaNO3 және 55% KNO3 тұратын қоспасы 160: 650 ° C температура диапазонында жұмыс істейді, ол барлық түрлердегі (төмен, орташа және жоғары) температура температурасын қамтиды. Кеуіп кететін қоспалар өте кең температура диапазонын қамтиды, оларды пайдалану кез келген болатты қатайтуға мүмкіндік береді. Мысалы, 750.850 ° C-тан алдын ала эвтектоид пен гиперэтекоид көміртегінің қатаюы орындалады. Жылыту уақытын таңдаңыз. Пештегі бөліктерді табудың жалпы уақыты белгіленген температура мен осы температурада ұстау уақытына дейін қыздыру уақытынан тұрады. Жеткілікті реттелетін уақыт теледидар тұрғандары, ол мүмкін емес, жалпы уақыт бұл компонент өзгерту сонша, дайындамалар бүкіл көлемінің (аустените перлит, мысалы, толық конверсия) өтеді, құрылымдық өзгерістер анықталады. Алдын ала белгіленген температураға дейін қыздыру уақыты T өзгертілуі мүмкін, жалпы уақыт осы компонент көптеген факторларға тәуелді болып табылады. Ең алдымен, металды қыздыру жылдамдығын әртүрлі технологияларды қолдану арқылы өзгертуге болады. Ең жоғары жылдамдық HDTV-ты 1000 ° C / с дейін қыздыру арқылы қамтамасыз етіледі. сұйық ортада (балқытылған тұз) жылу жылдамдығы шамамен 10 ° C / с, және ауада (газ) бар пештерде табылады атмосфера айтарлықтай төмен - шамамен 1 ° C / с. Алайда, барлық қыздыру әдістерінің барлығы әмбебап болып табылмайды, сондықтан олар өзара алмастырылмайды. Ең жоғары жылдамдық жер үсті жылыту технологиясымен қамтамасыз етілген. Дегенмен, оларды пайдалану негізінен жер үсті сөндіруге шектелген. Ол сондай-ақ, негізінен, олар қабілеті және демалыс үшін пайдаланылады әмбебап сұйықтар, емес. термоөңдеу барлық түрлері жүзеге асырылады пеші, - Ол газ (вакуум) орталарда ең әмбебап жабдықтар болып табылады . Қорғаныш атмосфераны пайдаланған кезде, жалпы жылу уақытының өсуі соншалықты маңызды емес. Керісінше, дәстүрлі атмосфералық пештерде қызған кезде, теріс құбылыстарды азайту үшін (тотығу, декарорбизация және т.б.) аз болуы керек. Дегенмен, жылу жылдамдығын ерікті түрде арттыру мүмкін емес, бірқатар факторларды ескеру қажет: болаттың химиялық құрамы, бөлшектердің өлшемдері және дизайны, Ең алдымен, оның химиялық құрамына байланысты болаттың жылу өткізгіштігін еске түсіру керек. Төмен жылу өткізгіштігі бар болаттардың жылдам қызуы кернеулердің пайда болуына себеп болады, сонымен қатар бөліктің және ядраның бір мезгілде өтетін көлемінің өзгеруіне байланысты. Сондықтан допелге қарағанда жылу өткізгіштікке ие болатын көміртекті болаттар тез қыздыруы мүмкін. Сонымен қатар, қыздыру жылдамдығы бөліктің дизайны бойынша анықталады. Қарапайым пішін туралы егжей-тегжейлі қызып кетуі мүмкін, бұл секцияның температурасы төмендейді. Жылдамырақ болатындай, болаттардан жасалған бөлшектер біртекті құрылыммен қыздыруы мүмкін. Қыздыру жылдамдығы бір мезгілде жылытылған металдың (зарядтың) массасына және пеш ішіндегі бос жерлердің орналасуына байланысты. Бұл пештің көлемі бойынша температура айырмашылығы айтарлықтай болуы мүмкін - жылытқыштарға жақын бөлшектер жылдамырақ қызады. Термоөңдеу тәжірибесінде жұмыс регламентінің қыздыру жылдамдығын қамтамасыз ететін режимдер қолданылады. Пештің көмегімен бөліктердің баяу жылытуы (бөлшектер суық пешке салынған) ірі мөлшердегі құймалар мен легирленген болаттардың құйылуы үшін қолданылады. Бланкілерді конфигурациялау неғұрлым күрделі болса, жылуды баяулатады. Осы технологиямен жылыту уақыты ең ұзын. Жылытуды жылдамдату түрлі жолдармен жүзеге асырылады. Ағаштар қажетті температураға қыздырылған пешке орналастырылады. Жылыту уақыты азаяды, бірақ жұмыс бөлігіндегі температура мен жылу кернеулерінің артуы артады. Температура техникамен талап етілгеннен әлдеқайда жоғары пешке салынған болса, жылдамырақ орнатылған температураға дейін қызады. Бланктер қызып кетпейді, өйткені олар пешке қойылғанда, температура күрт төмендейді. Содан кейін белгіленген температураға дейін қыздыру тез жүреді, бірақ жұмыс бөлшектерінің бөлігіндегі температура айырмашылығы артады, демек термиялық кернеулер артады. Температура айырмасын азайту үшін алдын ала қыздыру арқылы қыздыру керек. Бұл үшін екі пештер қолданылады. Алғашқы пештің температурасы қажет болғаннан төмен - ол қызады, содан кейін бұйымдар соңғы жылытуға арналған екінші пешке ауыстырылады. Бұл әдіс сұйық қыздыру құралдарын қолданғанда да қолданылады. Атап айтқанда, жоғары температурада (1200 ° C-тан жоғары) жоғары жылдамдықтағы болаттан жасалатын аспаптардың беріктенуі жүргізіледі. Алдын-ала қыздыру, құралдың осындай жоғары температурада ваннаға орналастырылған жылытусыз дереу болған жағдайда пайда болатын деформацияларды болдырмау үшін қажет. Дайындамаларды салқындату. түрлі термоөңдеу операцияларды жасау кезінде, салқындату жылдамдығы айтарлықтай айырмашылығы - өртеуге кезінде өте баяу кейбір болаттарды қандырып өте тез қажет үшін. Бұл жылдамдықты салқындату жүргізілетін орта бақыланады. Пештің көмегімен бланкілерді салқындату, яғни. өте баяу, күйдіру барысында пайда болды. Термиялық өңдеудің барлық басқа операциялары үшін салқындату жоғары жылдамдықпен жүзеге асырылады. Пештен әлдеқайда жылдамырақ ауаны салқындату орын алады, ол қалыпқа келтіріледі, сондай-ақ қатты тұрақтылықпен (ауаны қатайтатын болаттар) тотықтыратын болаттар үшін қолданылады. Түбегейлі, прокаливаемости opredelya¬etsya болаттарды қандырып кезінде салқындату жылдамдығы. Неғұрлым жоғары болса, онда баяуырақ суытуды салқындатуға болады (5.5 суретті қараңыз). Сондықтан әртүрлі болаттар үшін сұйытылған сұйықтықтар басқа салқындату жылдамдығын қамтамасыз етеді.

Түрлі орталарда болатты салқындату жылдамдығы

Салқындату жылдамдығы

Судағы май

су, °С:

эмульсиясы

Май:

10%-дық су

Ауа:

ерітіндісі:

бір қалыпты

NaOH

қысыммен

NaCl

Қаттылдау орталары. Салқындату (сөндіру) ортасы оның бұзылуын болдырмау үшін 550 ... 650 ° C температурада 550 градусқа дейін жоғары суланған аустенит тұрақтылығының төменгі температурасында болуы керек (5.6 суретті қараңыз). Керісінше, мартенситикалық трансформация Mn-Mk температура ауқымында, беріктендіру кернеулерін азайту үшін баяу салқындату қажет. Сұйылтқыш құралдарды термиялық өңдеу тәжірибесінде ең жиі қолданылатын сипаттамалар 5.2-кестеде келтірілген. Су және су ерітінділері арзан және кеңінен бөлінген салқындатқыштар. Олардың артықшылығы - аустенитаның ең төменгі тұрақтылығының аймағында салқындатудың жоғары жылдамдығы, сонымен қатар күйзеліс мартенситикалық трансформация аймағында жоғары салқындату жылдамдығы болып табылады (5.2-кестені қараңыз). Оларды пайдалану қатты қабілетін арттырады, бірақ деформациялар мен жарықтар ықтималдығын арттырады. Су көміртекті болаттарды қатайту үшін қолданылады . Судың қаттылығын байқаған кезде қаттылықтың анық болуы мүмкін (5.3.4-бөлімін қараңыз). Сұйықтық ретінде, булану жоғары температурасы тұздар мен сілтілер сулы ерітінділері, бұл алдын алу үшін. Алайда, суыту жылдамдығы күрт артады (5.2-кестені қараңыз), ол сөндіру кернеулерінің үлкен мәнін анықтайды. Майлар сөндіру кернеулер мен деформациялардың азаюына әкеледі салқындату жылдамдығы ауқымды MH- Mk, айтарлықтай қысқарту қамтамасыз етеді. Алайда, бұл (қараңыз. 5.2-кесте). Қайта салқындатумен аустенит тұрақтылықтың ең төменгі ауқымында салқындату, Сондықтан жоғары берік емес, көміртек бар легірленген болаттарды сөндіру пайдаланылатын мұнай баяулатады. Су эмульсия (суға өте аз сұйық тамшылардың құралған эмульсия) мұнай және су 30 температурасы ... 40 ° C vіntervale 650 салқындату жылдамдығын азайтады ... 550 ° C (. кестесін қараңыз. 5.2) және, осылайша, штамм ықтималдығы , сонымен қатар беріктігі төмендейді. Бұл баспа материалы тек бөліктің беткі қабатын қатайту қажет болғанда HDTV-ні қатайту үшін қолданылады. Терең қабілеті бар болаттар үшін бұл бірнеше жылдам салқындату үшін қажет болған, қысыммен өте төмен салқындату жылдамдығын, немесе ауаны қамтамасыз орта тыныш ауаны, қандырып ретінде пайдаланылады (5.2-кестені қараңыз). Екі жағдайда да сөндіру кернеуі өте аз. Металл плиталар астында салқындату да төмен жылдамдықпен жүреді. Мұндай салқындату деформация (5.3.4-кіші бөлімін қараңыз) жоқ жүзінде қамтамасыз түзету мен қатаю қабілеті біріктіреді. температура диапазоны MH- Mk - Бұл технология, мысалы, бірінші жылы-мұнай (650.550°C ауқымында салқындату жеделдету), содан кейін пластиналардың бойынша екі ортада қандырып кезінде болат немесе терең серпімді үшін пайдалануға болады. Ірі өлшемді бөлшектерді қатайту кезінде су-ауа қоспалары қолданылады. Оларды арнайы саңылаулар арқылы жібереді. Араластың салқындату қабілеті судағы судың мөлшеріне және ауа қысымының қарқындылығына байланысты. Салқындатқыш сұйықтықтар сияқты полимерлердің су ерітінділерін қолдану су мен мұнайдағы салқындату жылдамдығы арасындағы кең ауқымдағы салқындату жылдамдығын өзгертуге мүмкіндік береді. Олар массасы мен беткі қабатының қатаюына қолданылады. Көптеген құрылымдық болаттар үшін Mn температурасы 170 ... 330°С. Mn нүктесінен сәл жоғары температурада сіңдіру арқылы жүзеге асырылатын олардың изотермиялық сөндіруі үшін тұздардың балқуы қолданылады. Атап айтқанда, 160,650 ° С диапазонында жұмыс істейтін NaNO3 (45%) және KNO3 (55%) араласқан қоспасы пайдаланылады.

Өнеркәсіптік өндірістегі болаттарда негізгі элементтерден (қорытпаланған болаттардағы темір, көміртекті және легирленген элементтер) басқа қоспалар бар - тұрақты және кездейсоқ, қайталама шикізаттан немесе рудалардан болатқа түседі.

• кездейсоқ - хром, никель, мыс, қалайы, мышьяк және т.б., олардың саны аз; олар қасиеттерге аз әсер етеді және болашақта қарастырылмайды. Күкірт темірмен бірге FeS темір сульфидінің химиялық құрамын құрайды. Сульфидтер төзімділік пен икемділікті елеулі түрде азайтады. Сонымен қатар, болаттың күкірттің болуы пластиктің деформациясы кезінде (құю, жылжымалы) қыштың бұзылуына әкелуі мүмкін. Бұл құбылыс қызару деп аталды. Fe-Fe жүйесінде балқу температурасы төмен эвтектика пайда болады. Күл сорғымен шектесетін жерлерде ыстық күйде кету температурасы - 900 ... 1150 ° C (қызыл ыстық температура) қызған кезде, болат еріп кетеді және сұйық формалар. Осы себепті, деформация кезінде құс жойылады («үзіледі») немесе онда жастар пайда болады. Болатта күкірттің мөлшері 0.025% немесе одан кем болған кезде қызаруы болмайды, өйткені бұл мөлшерде сульфидті құрмай темірде ерітеді. Марганецті болатқа енгізу арқылы қызару жойылады. Марганец өзінің сульфидінен темірді қалпына келтіріп, өзінің реакциялық сульфидін (балқу температурасы 1620 ° C) келесі реакцияға сәйкес қалпына келтіреді: FeS + Mn + Fe + MnS. Фосфор болаттың икемділігі мен төзімділігін айтарлықтай төмендетеді, әсіресе төмен температураларда. Фосфор суық қысымды жоғарылатады (3.2 бөлімді және 3.16-суретті қараңыз), бұл өте нашар, себебі болат балқытатын температуралар жоғары. Сондықтан, егер суық борсық шегі 20 ° C немесе одан жоғары болса, онда болат тіпті бөлме температурасында мыжылып қалады. Газдар шамалы мөлшерде тіпті болаттың қасиеттерін айтарлықтай нашарлатады. Оттегі, азот құрғақ қосылыстар (оксидтер мен нитридтер) құрайды, бұл суық сынғыш табалдырықтың ұлғаюына және төзімділіктің төмендеуіне әкеледі. Сутектің болуы флокеннің (сопақ немесе дөңгелек пішіндегі жіңішке сызаттардың) илемді илемдестірілуіне және ірі кесектерге айналуына себеп болады, бұл болатты қатты шығарады. Марганец және кремний пайдалы қоспалар болып табылады - деоксиданттар. Деоксид - темірдің оксидтерінен FeO + Mn + Fe + MnO, сондай-ақ 2FeO + Sі + 2Fe + SіO2. Алынған марганец және кремний тотығы шлактада жүзіп кетеді, олар металды құймас бұрын оны бірге алып тастайды. Сонымен қатар, марганец күкірттің зиянды әсерін жояды, қызарудың пайда болуына жол бермейді, жоғарыда айтылғандай; Металлды газсыздандыру кремнийі құймалардың тығыздығын арттырады.

Сыныптама құрамында күкірттің және фосфордың болат құрамына негізделеді, яғни зиянды қоспалар. Болаттың сапасы жоғары, құрамында күкірт пен фосфор аз. Келесі болаттардың негізгі топтары сапасымен ерекшеленуі мүмкін:

• 0,025% күкірт және 0,025% фосфор, электр пештерде балқыту дейін қамтитын тот баспайтын болаттар. Күкірт, сульфидтер қалыптасады емес, сондықтан мөлшерде демек, темір ерігенде, тот баспайтын болаттан жатпайды; • ерекше сапалы болат арнайы металлургиялық технологияларды пайдалана отырып алынған: электрошлак NE-replava (ЭПР) - қож арнайы қабаты бар болатты қайта балқыту кезінде 0,002 ... 0,008% күкірт құрамды азайтады; Вакуумдық-доғалы қондырғы (VDP) болаттан жасалған газдарды толығымен жояды.

Көміртекті болаттарды таңбалау. Көміртегі болатының шығысы әдеттегі сапа, жоғары сапалы және жоғары сапалы. Легирленген болат - жоғары сапалы, жоғары сапалы және әсіресе жоғары сапалы. Кәдімгі сапаның болаттары Ст әріптерімен және болаттың сериялық нөмірін көрсететін санмен белгіленеді: Ст0, Ст1, Ст2, Ст3,Ст4, Ст5, Ст6. Нөмірдің көбеюі кезінде көміртектің мөлшері мен беріктігі жоғарылайды, бірақ пластиктің төмендеуі байқалады. Осылайша, болат көміртегі мазмұны сынып (тар) байланысты 0,06-ден 0,43% -ға дейін өсті, үзілуге ​​беріктігі МПа 150-ден 300-ге дейін 600 МПа және аққыштық шегі o02 300 S дейін өсті, және ұзаруы 32 8 дейін төмендеді 14% дейін. Кәдімгі сапалы болат негізінен құрылыс ретінде пайдаланылады. Олар термиялық өңдеуге ұшырамайды. Сапалы көміртекті болаттар машина жасау болып табылады, олар машина бөлшектері (құрылымдық болаттар) немесе аспаптар (құрама болаттар) жасау үшін қолданылады. Қажетті қасиеттерді қамтамасыз ету үшін олар термиялық өңдеуге ұшырайды және сондықтан брендті таңбалауда көрсетілген кепілдендірілген химиялық құраммен қамтамасыз етіледі. Құрылымдық болаттар көміртектің орташа мөлшерін жүз пайызбен көрсететін сандармен белгіленеді. Машина жасау өнеркәсібі мынадай болаттарды пайдаланады: 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, көміртегі мазмұны лимиттері белгіленеді әрбір болат сынып 70.; мысалы 20 болат құрамында 0,18 ... 0,22%, болат 25 - 0,23 ... 0,27%, болат 40 - 0,37 ... 0,42% және т.б. Болаттан жасалған сынықты білдіретін сандар көміртегі концентрациясының дөңгелектенуінің ең жақын бесеуіне дейін алынады. Аспаптық көміртекті болаттар 0,7-ден 1,3% -ке дейін бар. Олар Y әрпімен және пайызбен оннан бір бөліктегі орташа көміртегі мөлшерін көрсететін сандармен белгіленеді. Осылайша, U7 құрамындағы көміртегі мөлшері - 0,7%, болаттың U12-да - 1,2%. Құралдар үшін мынадай болаттар пайдаланылады: V7, V8, V9, V10, V11, V12 және V13. Жоғары сапалы болаттар (аспаптық көміртекті және легирленген және құрылымдық қоспаланған) болат сыныбының соңында А әрпін белгілейді. Мысалы, V8A, V10A, V12A. Легирленген болаттарды таңбалау. Боллдарды белгілеу үшін сандар мен әріптер жүйесі қолданылады. Көміртегі мазмұны таңбалық белгілердің басындағы суреттермен көрсетіледі. Оның мазмұны көміртекті болаттан, сол сияқты көрсетеді: sotyhdo¬lyah пайызға құрылыс және құралды болат жылы бағаларын. шамамен 1% - нөмірлері құралы болаттан, көміртек тән басталатын жоқ. Қоспалаушы элементтер кириллицамен (орыс) әріптермен белгіленеді: Х — хром, Н — никель, К — кобальт, С — кремний, М — молибден, Г — марганец, В — вольфрам, Ф — ванадий, Т — титан, Б — ниобий, Д — мыс, Р — бор, Ю — алюминий. Әріптің артындағы сан осы элементтің орташа мәнін пайызбен білдіреді. Егер сурет болмаса, ондаэлемент шамамен 1% құрайды. Ерекшелік, әдетте, шағын мөлшерде құрылымдық болаттарда: вольфрам және молибден (0,25-0,5%), титан және алюминий (0,1% -ға дейін), ванадий (0, 1.0.2%). Осы контентпен олардың брендтегі болуы көрсетіледі, бірақ сурет орнатылмаған. А әрпі маркалы белгілердің соңында, сондай-ақ көміртекті болаттар үшін, болаттың жоғары сапалы екендігін көрсетеді. Егер A әрпі наурыздың ортасында болса, онда ол болатта азоттың легирленген элемент ретінде болуын көрсетеді.

12ХН3А болат - жоғары сапалы құрғатылған, шамамен 0,12% көміртегі, 1% хром және 3% никель бар; ХВГ болаты - инструментальды легирленген, құрамында 1% көмір, 1% хром, 1% вольфрам және 1% марганец бар. Электрошлак қайта қалпына келтірумен алынған жоғары сапалы болаттар көбінесе маркалы белгілердің соңында «Ш» әрпімен индекстеледі. Кейбір арнайы легирленген болаттардың тағайындалуы жалпы қабылданғаннан біршама ерекшеленеді. Бұл айырмашылықтар тиісті бөлімдерде қаралады.

Қоспалаушы элементтер болаттан балқытылған кезде болатқа кіретін қоспалардан айырмашылығы, құрылымы мен қасиеттерін өзгерту үшін арнайы болатқа енгізіледі. Қоспалаушы элементтері бар болаттар қосындыланған деп аталады. Қоспалаушы элементтердің (жақшада көрсетілген), төмен қосындыланған (2,3% дейін), орташа қосындыланған (3,10%) және жоғары қосындыланған болаттар (10% -дан астам) ерекшеленеді. Болаттың құрылымы мен қасиеттерінің өзгеруі болатқа енгізілген элементтер темірмен және / немесе көмірмен өзара әрекеттескен кезде ғана мүмкін болады, сол кезде бұл элементтер ақ легірленеді. Болаттың негізгі легирленген элементтері темір болып табылатын қатты субстратикалық шешімдерді құрайтын металдар болып табылады. Темір полиморфты металл болып табылады және екі модификацияға ие: a-үтікті (КОТ тор) және g-темір (ҚОТ торы). Темірде дəрменді тормен жабдықталған элементтер оңай еритін болады. Тиісінше, g-темір - ҚОТ торымен элементтер.

Бірінші топқа хром, молибден, вольфрам, ванадий, титан және кремний жатады. Олармен темір қорытпалары биіктік торлы қатты ерітінділері бар қорытпалардың кеңейтілген аймағы бар мемлекеттік сызбамен сипатталады. g-қатты қатты ерітінділердің ауданы күрт төмендейді (6.1,а сур.). (Ao y) - трансформацияланбайтын қорытпалар, яғни оң және феррит деп аталатын концентрациясы осіне, жатып,. (4.1 см жүйесі Fe-Fe3C схемасына сәйкес NB нүктесі.) Жоғары температуралы модификациясы СЭҚ болуымен температурасын - Бұл қоспалау элементтері A3 (жүйесі мемлекеттік диаграммада Fe- Fe3C нүкте G) жетілдіру және температура A4 төмендетті.

. Периодтық жүйеде олар темірдің сол жағында орналасқан, ал солға соғұрлым көп (күштірек) олардың карбиді қалыптастыру қабілеті.

6.1-сурет. Темір — қоспалаушы элемент қорытпасының күй диаграмасының түріне және темірдің полиморфты айналу температурасына әсері: а —

КОТторымен қоспалаушы элементтер; б —

ҚОТ торымен қоспалаушы элементтер Осылайша,марганец - күшті карбидінің титан, және әлсіз (қоспағанда темір) болып табылады. Темір марганецтен әлдеқайда әлсіз карбид құрайтын компонент. Ішінара кристалды торда темір атомдары ауыстыру цемент ерітілген аз мөлшерде (пайыз бірнеше оннан) марганец болаттардың (қарамастан оның саны), (2% дейін) хром, сондай-ақ вольфрам және молибден бар. Дәстүрлі бастап қасиеттері аз түрлі цемент қоспасы құрылады. Жалпы формасындағы оның формуласы M3C деп жазылған, онда М - металл атомдары. Осылайша, цементита құрамы (Fe, Cr) 3Cіlі (Fe, Mn) 3Cі т.б. болуы мүмкін. Жоғары концентрацияларда болаттағы легирленген элементтер өздерінің карбидтерін құрайды. Осылайша, кезінде 2 мазмұны ... болаттар хром карбидінің 10% Cr7C3 қалыптасады, және uvelіche¬nіі 10% қарағанда - Cr23C6. Сонымен қатар, осы карбидтер темір (ірі соманы) және басқа да қоспалау элементтері тарата алады. Содан кейін олар M7C3 және M23C6 ретінде белгіленеді. Вольфрам және молибден күрделі карбидтер Fe3W3Cі Fe3Mo3C (M6C) қалыптастырады. Барлық осы карбидтер қыздырылған кезде аустенитпен салыстырмалы түрде оңай ериді. Элементтерін қалыптастыру күшті карбидінің MC түрі карбидтер (TІC, VC, WC, МС) құрайды. Вольфрам және молибден болады, сондай-ақ түрі M2C карбидтер (W2Cі Mo2C) құрылады. Барлық осы карбидтер іс жүзінде аустенитте ерімейді. Көміртегі және күшті карбид қалыптастыру элементтерінің байланыс энергиясы көміртек атомдары және темір қарағанда айтарлықтай жоғары болады. 800.1000 HV, титан карбид (TІC) -3200 HV Бұл цемент карбиді қаттылық үлкен қаттылық анықтайды. Сонымен қатар, олар жоғары температурада austenі¬te еруі, жылу бойынша күшті карбидінің Карбид құраушы элементтерінің төзімділігі өсті. Осылайша, аустените цементита олардың ерігенге температурасында (шамамен 1300 ° С бастап, ванадий карбидтер (VC) және іс жүзінде аустените титан (TІC) ериді, ал, 727 ° С температурада 850.900 ° С температурада хром карбидтер еруі басталады) болаттардың балқу температурасынан жоғары. Гибриттерлер - бұл никель және кремний. Осылайша, кремний графитизация реакциясын айтарлықтай жылдамдатады, яғни. Ол цементита көміртектің еркін қалыптастыру ыдырайды. Графит ретінде кеңінен (7-тарауын қараңыз) темір балқыту пайдаланылады. Бейтарап элементтері (9.2.2-кіші бөлімін қараңыз) байланыстырғыш металл ретінде қатты-қорытпалар пайдаланылатын кеңінен кобальт қамтиды. Күйдірілген легирленген болаттар беріктігі мен қаттылығын көміртегі қарағанда үлкен, бірақ төменде олардың беріктігі бар (сур. 6.2). нв Это Бұл ферритте өсетін қорытпа элементтері, әсіресе марганец пен кремнийді нығайтады. Легирленген элементтер Fe-Fe3C жүйесінің мемлекеттік диаграммалық сызықтарының позицияларына айтарлықтай әсер етеді. Жылытқан кезде олар аустенитпен ериді, оның кристалды торын бұрмалап, ондағы көміртектің ерігіштігін төмендетеді. Нәтижесінде SE сызығы солға қарай жылжиды, яғни төменгі көміртекті мазмұнына қарай (6.3-сурет). Эвтектоидтіледебурит және онда эвтектика легирленген болаттан кем көміртекті болаттан қарағанда төмен көміртекті мазмұны кезінде қол жеткізіледі,яғни бұл перлиттік құрылымы фактісі әкеледі, Осылайша, 5% хром бар болат 0,6% С температурада ледебурит болып табылады, және құрылымында көміртек 1,5% қазірдің өзінде Ledebur бар шойын, ал эвтектоидті көміртегі болаттарында 0,8% астам көміртек бар - мемлекеттік диаграмма (4.2-суретті қараңыз). Fe-Fe3 C құрылымында пайда жүйесі мемлекеттік диаграммада сәйкес, астам 2.14% көміртекті егер - нүкте Е. Осылайша, көміртекті болаттар үшін тән эвтектикаға дейінгі, эвтектоидті және эвтектикадан кейінгі бөлінумен қатар (4.2-кіші бөлімін және 4.2-суретті қараңыз), қосындыланған болаттарда тағы бір топ пайда болады — эвтектикадан кейінгі шойындарға ұқсас құрылыммен

Көміртекті заттардың алдында легірленген болаттардың негізгі артықшылықтары термиялық өңдеу кезінде көрінеді. Ең алдымен, бұл аустенит изотермиялық трансформациясының диаграммасының түріне байланысты. Марганец және никельді аустенит ыдырау басталады C-тәрізді сызық диаграмма оңға ығысып, онда салқындатумен аустените тұрақтылықты жақсарту (сур. 6.4, а). Карбид қалыптастыру элементтері оңға желісін ішківедомстволық ғана емес, сонымен қатар түбегейлі диаграмма түрін өзгерту: диаграмма бөлінеді, ол екі ең төменгі тұрақтылық пайда (сурет 6.4 б.) Аустенит салқындатыдатылады. Осылайша, ол уақыт ауысымы басталу кейінірек басталады және сыни салқындату жылдамдығы, яғни азаюына әкеледі аустенит ыдырауы переохлаждением маңызды болып табылады, беріктігі артуы. Бұл 6.5. суреттің көмегімен көзге елестетейік. Көміртекті болаттан жасалған жылдамдығы негізгі бөліктері (Сер ^ <^ CR) кем маңызды болып табылады, сондықтан негізгі құрылымы - орнына мартенсита сорбитол (сурет 6.5, а.), яғни, бетіне қарағанда негізгі қаттылығы төмен.

6.4-сурет. Көміртекті болатта аустенит пен Nі, Sі, Mn (a) және қатты карбидті құрайтын элементтермен (b) тығыздалған болаттың изотермиялық трансформациясының диаграммалары

уст

неуст

кр

сер

н

к

Легирленген болаттан жасалынған бөлшектер төзімділікке ие ( сер >v^) және қима бойынша мартенсит құрылымы бар (6.5, б сурет). 40 және 40X болаттардың 10 және 40 мм қаттылығы 6.6 суретте көрсетілген. Осылайша, легирленген болаттардан бастап, барлық бөліктерде күшейтілуі керек үлкен бөліктің бөлшектерін жасау керек. Сонымен қатар, қорытылған болаттардың маңызды артықшылығы - су тотығу кезінде баяу салқындату мүмкіндігі (көміртекті болат бөлшектер сияқты суда емес, мұнай немесе балқытылған тұздарда). Бұл кернеулерді азайтады, демек, бөліктердің деформациясы, сызаттардың пайда болуына жол бермейді. Сондықтан, қатайтылған кезде деформацияға бейім күрделі пішіннің егжей-тегжейлері, қорытпаланған болаттан жасалуы керек. C-тәрізді диаграмманың формасына легирленген элементтердің әсері, сондай-ақ Mn және Mk марценттік нүктелерінің температурасын азайтады (6.7, а). Бұл сығылған болаттар құрылымында қалдық аустенит пайда болуына әкеледі (6.7, б). Жоғары көміртекті болаттардағы оның мөлшері өте күшті. Мұндай жағдайларда қалдық аустенитті жоюға арналған бөліктерді жылу өңдеу технологиясында суықпен емдеу қажет. Ерекшеліктер алюминий және кобальт болып табылады - олар Mn және Mk температураларын, сондай-ақ температураға әсер етпейтін кремнийді көтереді. Легирленген элементтер жылыну кезінде мартенсит тұрақтылығын арттырады, і. одан көміртегі атомдарының шығуын кешіктіріп, карбидтердің коагуляция жылдамдығын азайтады (6.8-сурет). Осылайша, бірдей қаттылық пен беріктікті алу үшін легирленген болат бөлшектерін жоғары температурада шығару керек. Сурет. 6.7. Магниттік элементтердің Mn (а) марттенттік трансформациясының басталу температурасына және қалдық аустенит (b) мөлшерінің 1% С Легирленген болаттардың оң қасиеттерімен қатар көміртекті болаттарда іс жүзінде байқалмаған бірқатар кемшіліктер бар.

Сынғыштықты жою

Флокен жалған немесе илектелген болаттан пайда болатын шағын ішкі сызықтар деп аталады. Олар көбінесе хром бар шойын болаттар кездеседі (хром, хром-никельді, хромомарганецтіжәне т. б.). Барлық сызаттар сияқты, флоты да болаттың механикалық қасиеттерін қатты төмендетеді. Флокендер болаттың беріктігінен гөрі қауіпті (ақаулар болмаған жағдайда), себебі ең көп жүктелген бөлшектер осындай болаттан жасалады. Флоккендердің пайда болуының себебі - сутегінің (0.0008% жоғары) болаттың болатында болуы. Пластикалық деформация аяқталғаннан кейін болат тез арада 250.20 ° C аралығындағы салқындатылған кезде пайда болады. Бұл жағдайда сутегі үлкен қысым жасайды, бұл сызаттардың пайда болуына әкеледі. Егер осы температура интервалындағы болат баяу салқындаса, онда сутегі болаттан ерекшеленуі мүмкін және отар пайда болмайды. Флокендар құйма болаттан сирек кездеседі, өйткені кеуектік құрылымы кеуектілігі сутегінің болаттан алынуын жеңілдетеді. Флокендер дөңгелектеу немесе кішірек өлшемге жылжыту арқылы жойылады. Бұл жағдайда жарықшақтардың «дәнекерлеуі» орын алады. Флокен қалыңдығы (диаметрі) 25 мм-ден кем емес секцияларда іс жүзінде болмайды.

байқалады. Штампталған кезде шөгілетін қабықшалар мен көпіршіктер ластанған металдардың қабаттары ретінде созылады. Сынған кезде сыну ламинацияланады, өткір иілу және шығыңқы. Термиялық өңдеу сланецті сынуды түзетпейді. Құрылымды тек қана болатты кесуге болады.

Карбидті сұйылту (әркелкі болуы) орта және жоғары көміртекті легирленген болаттарда тігістер түрінде және карбидтердің жергілікті жинақтамасында байқалады. карбидтер, кластерлер байланысты қимасы бойынша механикалық қасиеттері күрт өзгеруіне құралы өміріндегі төмендеуіне әкелуі Бұл ақау, әсіресе құрал болат, өте қауіпті болып табылады. Карбидтің біркелкі болмауы неғұрлым көп болса, болаттың өнімділік қасиеттері неғұрлым төмен. Термиялық өңдеу арқылы карбид фазасының бөлінуін жою мүмкін емес. Карбидтің гетерогенділігі аз, пластикалық деформацияның дәрежесі болат өңдеу (дөңгелектеу, жылжымалы). болаттарды легірленген термиялық өңдеу режимдері бұзылуы бұрын талқыланды ақаулар (және т.б., сызаттар қандыру, Көміртексіздендіру, қызып, күю) тән және көміртек болаттар болып тудыруы .

Бұл тарауда жалпы техникалық мақсаттар үшін құрылымдық болаттарды қарастырамыз. Арнайы болаттар мен құралдар төменде талқыланады (8-тарау және 9.2.1-бөлімін қараңыз).

Құрылысқа құрылыс және машина жасаушы болат кіреді.

Құрылыс болаты – қарапайым сапа болды (St0, St1, St2, St3, St4, St5, St6). Олардағы көміртегі мөлшері кішкентай, сондықтан олар жақсы пісіруге ие, бірақ төменгі қаттылығы мен жоғары беріктігі бар. Негізінен дәнекерленген, балқытылған және болт конструкцияларын (құрылыс шұңқырлары, трусалар, крандарды, рамаларды салу және т.б.) өндіру үшін пайдаланылады.  Бұл болаттар негізінен термиялық өңдеуді қатайтпай жеткізу жағдайында қолданылады. Болат металлургиялық зауыттар ыстықтай илектелген прокат нысандарымен (бөренелер, шыбықтар, арналар, бұрыштар, парақтар, пішіндер және т.б.) жеткізіледі. Бұл болаттар кейде машина жасауда кейбір төмендетілген және дәнекерленген машина бөлшектері үшін пайдаланылады: біліктер, біліктер, біліктер, тойтармалар және т.б., сондай-ақ дәнекерленген денелер мен тіректер. Машина жасаушы болаттар машина бөлшектерін жасау үшін қолданылады. Олар құрамында көміртекті және легирленген болаттар, құрамында 0.08 ... 0.10-дан 0.70% көміртегі бар. Көміртекті болат жоғары сапалы және алюминий сапасы жоғары сапалы, жоғары сапалы және әсіресе жоғары сапалы (6.1-бөлімін қараңыз) шығарады. Көміртекке дейінгі жалпы техникалық қолданудың қорытылған болаттарының басты артықшылығы олардың күшейе түсуі болып табылады. Сондықтан қосындыланған болатты термиялық өңдеуге ұшырайтын болаттар үшін ғана қолданады. Оларды қолдану облыстары: үлкен қиылысты бұйымдар, термиялық өңдеу барысында түрленуге бейімді технологиялық емес болаттар (еске сала кетейік, қосындыланған болат шыңдау барысында суда емес, майда баяу салқындатады, бұл түрлендіруді төмендетеді). Цементтелген болат. Олар 0,3% С дейін болатын көміртекті және қоспаланған болаттар, олар үшін қатайтудың негізгі тәсілі цементтеу немесе нитрокарборизации болып табылады. Осы болаттардан жасалған бұйымдар цементтеуге; технологиясы бұйымға қойылатын пайдалану талаптарынан тағайындаталын шыңдауға (5.3.1-кіші бөлімін және  5.15-суретті қараңыз); төмен жұмсартуға ұшырайды. Бұл жабысқақ өзек болғанда, көміртекті және қосындыланған болаттарда жа жоғары беттік қаттылықты (62.65 HRC) қамтамасыз етеді (5.10-суретті қараңыз). Цемент қабатының тереңдігі әдетте 0,8,1,2 мм орнатылады. Бұл беріктендіру әдісі жоғарылатылған тозу және динамикалық (екпінді) жүктемелер (тісті доңғалақтар, жұдырықшалар және басқалары) шарттарында жұмыс істейтін бұйымдар үшін қолданылады. осы болаттардың жұмысқа қабілеттілігі беттік қабаттың да, сондай-ақ өзектің қасиеттеріне тәуелді.

болаттар кішігірім қиылысты және қарапайым пішімдегі машиналардың аз жүктелген бұйымдары үшін қолданылады. Болаттар өзектерінің аққыштық шегі жоғары емес  — 300 МПа дейін.

Төмен қосындыланған хромды, марганецті және хром-ванадий болаттары — 15Х, 20Х, 15Г, 20Г, 15ХФ және басқалары — 35...40 мм дейін қиылысты бұйымдар үшін қолданылады. Термиялық өңдеуден кейін өзектің қаттылығы 35.38 HRC құрайды, аққыштық шегі 500.600 МПа жетеді.

Орташа қосыдыланған никельді қамтитын болаттар (12ХН3А, 12Х2Н4А, 18Х2Н4МА және басқалары), сондай-ақ аз қосындыланған титанды болаттар (18ХГТ, 25ХГТ, 30ХГТ) жоғарылатылған үйкеліс, динамикалық жүктемелер және жоғары байланысты кернеулер шарттарында жұмыс істейтін 80.100 мм және одан да артық қиылысты ірі бұйымдар үшін қолданылады. Осы болаттардың аққыштық шегі шамамен 700 МПа.

болаттар, олар үшін беріктендірудің негізгі тәсілі сорбиттің құрылымын алуды қамтамасыз ететін жақсарту (шыңдау және жоғары жұмсарту) болып табылады. Көміртектің қамтылуы көміртекті және қосындыланған болаттардың жоғары екпінді жабысқақтығы барысында о в

~ « 900.1000 МПа, о т « 650.750 МПа механикалық қасиеттердің жақын деңгейін анықтайды (5.21-суретті қараңыз). Алайда, осы қасиеттер көміртекті және қосындыланған болаттар үшін қосындылау деңгейіне байланысты түрлі қиылыстарда жетеді. Қосындыланған болаттар үшін осы қасиеттерді барлық көлемде беріктендірілетін үлкен қиылысты бұйымдар үшін алуға болады.

жақсартылатын болаттар төмен шыңдауға тиіслі (10.15 мм дейін). Жақсартылған күйінде олар кішігірім қиылысты және қарапайы пішімдегі бұйымдарды дайындау үшін қолданылады. Осы болаттар күйдірілген және қалыптандырылған күйінде жоғары емес жүктемелерде жұмыс істейтін үлкен қиылысты бұйымдарды жасау үшін қолданылады. 40, 45, 50, 55 болаттардан тозуға (біліктердің мойындары мен оймакілтектері, тегершік тістері және басқалары) жұмыс істейтін бұйымдары, жекелеген бөлшектер (беттер) өндіріледі. Бұл беттер ТВЧ жергілікті шыңдауға ұшырайды.

(35Г, 40Г, 45Г, 40Г2, 45Г2) болаттар қосындыланған арасында анағұрлым арзан болып табылады және 30.35 мм дейін қиылыспен орташа жүктелген бұйымдар үшін қолданылады.

Хром-марганецті

(хромансили 30ХГСА, 35ХГСА) болаттар анағұрлым терең шыңдалады және жақсартудан кейін үлкен қиылысты бұйымдарда жоғары беріктікті қасиеттерге ие болады  — 60...70 мм дейін.

Хром-никель болаттар (40ХН, 45ХН, 50ХН) 7 0 мм дейін, ал хром-никель-молибден (30ХН2МА, 38ХН3МА, 40ХН2МА, 40Х2Н2МА) болаттар — 100 мм және одан да артық қиылыс диаметрмен бұйымдарды жасау үшін қолданылады. Осы болаттар жауапты мақсаттарғы ірі бұйымдар үшін арналғар (турбиналардың біліктері мен роторлары, компрессорлардың жүктелген бұйымдары және басқалары).

хром-молибден-алюминий болаты жақсартудан кейін азотттандыруға ұшырайтын бұйымдар үшін қолданылады. Осы бұйымдар жоғарылатылған тозу шарттарында жұмыс істейді (қозғалтқыш цилиндрлерінің, тегершіктердің гильзалары, ажарлауыш білдектердің сүмбілері және т.с.с.).

Серіппегіш-серіппелі болаттар рессорларды, серіппелерді және басқа да серпімді элементтер жасау үшін арналған. Оларға қойылатын негізгі талап — серпімділіктің жоғары шегі, бұл жүктеме барысында пластикалық деформацияның жоқтығына кепілдік береді. Серпімділер ретінде 0,6...0,8% С көміртекті және қосындыланған болаттар қолданылады. бұйымдар шыңдауға және орташа жұмсартуға (420.480 °С) ұшырайды. Осындай термиялық өңдеу трооиститтің құрылымын және серпімділік шектерінің максималды мәндерін алуды қамтамасыз етеді (5.21-суретті қараңыз).

шағын қиылысты бұйымдарда жоғары емес кернеулерде қажетті қасиеттерін қамтамасыз етеді. Осы болаттардың серпімділік шегі 630.700 МПа құрайды.

Марганецті болаттар (60Г, 65Г) серпімділік шегінің шамасы бойынша көміректілерден ерекшелігі аз (630.660 МПа), алайда үлкен шыңдауға ие болады және үлкен қиылысты бұйымдар үшін қолданылуы мүмкін. Серпімділіктің аса жоғары шегі (840.940 МПа дейін) термиялық өңдеуден кейін кремний (55С2, 60С2) және кремний-марганец (60С2Г) болаттары алынады, олар автомобильдердің, тракторлардың, теміржол вагондардың жүктелген серіппелері мен рессорларын жасау үшін кеңінен қолданылады. Серпімділік шегінің осы мәндері кезінде де үздік технологиялық қасиеттерге хром-марганец (50ХГА) және хром-ванадий (50ХФА, 50ХГФА) болаттары ие, сондай-ақ олар жылуға төзімді, бұл оларрды автомобильдердің серіппелері мен рессорларын жасау үшін ғана емес, сонымен қатар 300.350 °С дейін қыздыру кезінде жұмыс істейтін клапан серіппелерін жасау үшін жарамды болады.

Шарлы мойынтіректі болаттар тербеліс мойынтірегінің бұйымдарын жасау үшін арналған (сыртқы және ішкі сақиналар, шарлар, роликтер). Осы болаттардың жұмыс беттері айныма таңбалы жүктемелер шарттарында жұмыс істейді, жоғары байланыс кернеулеріне тартылады. Осы болаттар жоғары қаттылыққа ие болуы тиіс (62...

HRC), ол көміртекті жоғары қамту кезінде қол жеткізіледі — шамамен

Шарлы мойынтіректі болаттар майда 820.850 °С шыңдалады және 150...170°С барысында төмен жұмсартудан өткізеді, термиялық өңдеуден кейінгі құрылым — жұмсарту мартенситі. Болаттарда зиян қоспаларды қамту төмен болуы тиіс (S < 0,02 %, P < 0,027 %), кері жағдайда мойынтіректердің жұмыс жасау ұзақтығы күрт төмендейді. Осы болаттардың белгіленуі конструкциялық үшін қабылданған біршама ерекшеленеді: алғашқы әріп Ш маркада болат шарлы мойынтіректі екенін білдіреді; екінші Х әрпі және одан кейінгі қойылатын сандар хромның қамтылуы көрсетеді. Бұл ретте, зиян қоспаларды аса аз болуына қарамастан, А әрпі марканың соңында қойылмайды. Қалған қоспалаушы элементтер конструкциялық болаттарда сияқты белгіленеді. 1 % көміртегі және 1,5% хром қамтитын ШХ15 болаты кеңінен қолданылады. Үлкен қиылысты бұйымдар үшін (ірі мойынтіректер) аса қосындыланған болат — ШХ15СГ қолданылады. Мойынтіректердің аса жауапты мақсаттағы бұйымдары зиян қоспаларды аз қамтитын аса жоғары сапалы болаттардан жасалады — ШХ15-ШД және ШХ15СГ-ШД. Осы болаттар кезек-кезек екі рет қайта балқытауға ұшырайды: күкіртті алып тастау үшін электр қожды (Ш) және газдарды алып тастау үшін вакуумдық-доғалық (Д).

Автоматты болаттар

Болаттардың өңдемділігін кесумен жақсарту оларға қорғасынды (0,15...0,30 %), селенді (0,04...0,10 %) және кальцийді енгізумен қол жеткізіледі, бұл ретте механикалық қасиеттері жеткілікті жоғары болып сақталады. Автоматты болаттар марканың басында А әрпімен және пайыздың жүздік үлесінде көміртектің орташа құрамын көрсететін сандар білгіленеді (мысалы, А12 — автоматты болат, көміректі орташа қамту — 0,12 %). Марганец Г әрпімен (егер онда болаттың көлемі 1 % артық болса, мысалы А40Г болаты), қорғасын  — С, селен — Е әрпімен белгіленеді. Құрамында кальцийі бар болаттар АЦ әріптерімен белгіленеді, мысалы АЦ40. Ресей өнеркәсібінде кальций бар болат пайдаланылды. Жоғары өңдеу кезінде олар құрамында зиянды қоспалардың, күкірттің және фосфордың көп мөлшері бар автоматты болаттардың жетіспеушілігі болмайды. Бұл болаттардың жұмысын жақсартуға ішкі майдың рөлін атқаратын және адгезияның пайда болуына кедергі болатын бірнеше мкм қалыңдығында кальций бар қабаттың кесу аймағында пайда болуына байланысты қол жеткізіледі. Сонымен қатар, болаттың кальций болуы белгілі бір кесу жылдамдықтарында құралдың бетіне пайда болуына кедергі келтіреді және алдын-ала тозудың алдын алады. Қыздыруға арналған бөлшектер кальций бар болаттардан, біліктерден және т.б.

Шойын

• ақ (ақшыл-ақ үзілістің пайда болуына байланысты), оның ішінде барлық көміртекті цементитте байланыстырылған күйде; • Графитпен бірге, көміртектің барлығы немесе бір бөлігі металл негізде (матрицада) графит түрінде еркін күйде.

Шойыннан болат сияқты тұрақты қоспалар бар.

Күкірт және фосфор құйылған үтіктің тұтқырлығы мен пластикасын, сондай-ақ болаттарда азайтады. Алайда, бұл қоспалардың осы қасиеттерге зиянды әсері айқын емес, өйткені шойын - бұл нәзік материал. Осыған байланысты шұңқырларда күкірт мөлшері жоғары - 0,1 ... 0,12% және фосфор - 0,4 ... 0,6%. Шойын құймасы құйма қорытпа болып табылады, сондықтан шойынның технологиялық қасиеттеріне қоспалардың әсерін -

Күкірт ағымдылықты төмендетеді, шөгуді арттырады және крекинг үрдісін арттырады. Фосфор балқу температурасын азайту арқылы сұйықтықты жақсартады. Көркем кастинг үшін фосфор мөлшері артуы бар шойын пайдаланылады.

Марганец және кремний

Ақ шойындағы барлық көміртекті цементте күйде орналасқан. Ақ шойынның құрылымы Fe-Fe3C жүйесінің фазалық диаграммасымен сипатталады. Қысқыштар құрылымында, сондай-ақ жоғары қаттылық (дейін 450.550 DІ) бар жоғары қаттылық (800 ... 1000 HV), сондықтан ақ үтікті бар цементита hіmі¬cheskogo қосылыстардың үлкен саны, жоғары ұнтақталуын бар. Бұл қиын механикалық өңдеу болып табылады, оларды пайдалану шамадан тыс тозу жағдайында жұмыс және (мысалы, шар диірмені шарлар) айтарлықтай механикалық өңдеуді талап етеді қарапайым пішіні мен шағын массасы шектеулі өнеркәсіпте өндірістік құйылған бөлшектер болып табылады. Ақ шойынның негізгі мақсаты - шойыннан жасалған шойынға айналу. Ағартылған шойын үтікінде аздап көп, бірақ шектеулі қолдану да бар. графит шойынды - осындай ақ шойын құю бетінің қабаты құрылымы, және өзегінде. Ағарту - бұл құюдың бетінің тез салқындауы. металл құйма (металл зең) балқыған үтікті құю және қашан беткі қабатын ағартылған нысаны тереңдігі 12.30 мм құрайды. Тоңазытылған шойын бетіндегі жоғары табандылық бар, ол парақ илектеу, тежегіш және басқа да компоненттерін өндірістік орамды, іс жүзінде өңдеу ұшыраған жоқ және жоғары салдарынан nosostoykostі талап ортада пайдалану үшін алдын-ала тағайындалған үшін пайдаланылады.

Бұл шойын үтірлері өнеркәсіпте кең қолданды. Шойын құю - құймаларды жасау үшін пайдаланылатын құйма құймалары. Шойынның жақсы өтімділігі бар (олардың қатаю температурасы болаттарға қарағанда төмен), сондай-ақ графит түрінде бос көміртектің болуына байланысты аз мөлшерде (3,5 бөлімді қараңыз). Шойынның графит қалыптасу процесі графитизация деп аталады. графит қалыптастыру 5 ° C (жылдам салқындату цемент бойынша) қарағанда жоғары немесе ұзақ кезінде экспонаттау цементита ыдырауын rezulta¬te емес переохлаждение дәрежесі өте баяу салқындату, сұйық фазадан кезде Nepos-тиегіштер бөлу орын алуы мүмкін. Цементит (C) графит (D) және 727 ° C жоғары температурада аустенит (А) темірдегі көміртекті қатты ерітіндісі немесе төмен температурада феррит (F) түрінде еркін көмірге ыдырайды:

Сұйықшойынмен (Al2O3, SіO2 жәнет.б.) кездесетінәртүрліметаллемесқоспаларкристалдануорталықтарыболыптабыладыжәнеграфитизацияпроцесінжеңілдетеді. Графиттіңқосындыларыныңтүрінебайланыстықұйылғаншойынтөмендегітүрлергебөлінеді:

Цементиттың ыдырауы толығымен немесе ішінара орын алуы мүмкін. Толық емес ыдырау кезінде графитпен бірге құрылымда цементит бар. Цементит (С

байл ) көміртегі көлеміне байланысты шойынның металл негізінің (матриттің) құрылымы өзгереді.

0,02... 0,8        Феррит        +        перлит        Феррит + перлит + графит

0,8        Перлит        Перлит + графит Осылайша, шойын құрылымдық сипаттамаларын тоғыз түрлері ажырата алады: графит (сұр, жоғары берік және көнгіш) нысанына үш, феррит, ферри-перлитті немесе перлиттік матрица болуы мүмкін, олардың әрқайсысы (7.1-кесте.). ферриттен қарағанда жоғары табандылық пен беріктігі перлиттік. Сондықтан, ең тұрақтылығы шойын тозу төмен, перлиттік негізделген графит бірдей нысанын бар - феррит негізде. Сұр шойынды түсін электрондық бар білдіреді темір үзіліс аталады құйылған. Сұр шойын тікелей құйылады. 2,4 ... 3,8% көміртегі, 1,4% кремний 1,25.1,4% марганец (беріктік артады) құрамында осы шойын. Металл субстрат құрылымы химиялық-темірмен анықталады және құю салқындату жылдамдығы қояды отыр. Кремний және көміртегі темір мазмұны ұлғаюы көп толық графиттеу үлес. Сол сияқты баяу салқындату әсері. Графиттеу - диффузия процесі, сондықтан кезде vyso¬kіh температура құю, яғни ұзақ болып табылады, егер ол жақсы дамып келеді, баяу салқындатқыш. 7.1 суретте келтірілген шойын химиялық құрамын функциясы ретінде металл матрицаны құрылымын анықтайтын құрылымдық сұлбасы үтікті, және құю химиялық құрамы мен қалыңдығы аралас әсері (сур. 7.1, б).

Металдық негіздің құрылымы және графитті қосылымдар пішіндері

ш

Феррит + перлит

ш ш

Перлит

7.1-сурет. Шойындардың құрылымдық диаграммасы: a - көміртегі мен кремнийдің металдың астарының құрылымына әсері; b - шойынның құрылымына салқындату жылдамдығының әсері (құйма қабырғасының қалыңдығы) және көміртекті және кремнийдің жалпы концентрациясы; І - ақ шойын; ІІ - жарты (ағартылған) шойын; ІІІ - сұр пирлитикалық шойын; ІV - сұр феррит-перлит шойындары; V - сұр феррит шойын

Төмен немесе жоғары мазмұнды графиттеу жылдамдығы салқындату графиттеу осы жағдайларда орын емес, ақ темір (аймағы І) алынды. Графитизацияның аз дәрежесінде графитпен қатар, лотбуритпен бірге перлит бар. Бұл шойын жарты шойын деп аталады (ІІ аймақ). салдарынан құрамы темір графиттеу арттыру және (немесе) графиттеу А үлкен дәрежесі қалың құю салқындату жылдамдығы қатарынан металл субстрат мынадай құрылымдарды өндіреді азайту: перлиттік (аймағы ІІІ), феррит-перлиттік (аймағы ІV), және, ақырында ферритті (аймағы V). Сұр құйылған шойынның күші аз. Плиталар графит сұр шойын Сонымен қатар, стресс кен байыту фабрикасы бар, металл тұтастығын бұзып, жарықшақты ретінде қарастырылуы мүмкін. Плиталар созылып кеткен кезде шойынның беріктігін азайтады. Графит тақтайшалары неғұрлым үлкен болса және олар біркелкі көлемде таратылса, шойынның беріктігі неғұрлым төмен. Минималды беріктігі сұр ферроциум шойынмен қамтамасыз етілген.

есептеуге болады, онда графиттің пластинкалары кіші өлшемге ие және матрицада анағұрлым бірдей орналасқан. Графиттің вермикулярлық пішіндерімен шойындар сұр шойындардың орнына жиі қолданылады. Вместе с тем включения графита не оказывают практического влияния на прочность при сжатии, потому что при таком нагружении трещины закрываются. Предел прочности при сжатии в 3 — 5 раз больше, чем при растяжении (примерно такой же, как у низкоуглеродистой стали, например Ст3). Мұндай жүктелген сызаттар жабық болғандықтан, графит қосу, қысу күші бойынша практикалық әсер етпейді. Сығылу күші созылғаннан 3-тен 5 есе артық (төменгі көміртекті болат сияқты, мысалы, Ст3). Сұр шойындардың беріктігін арттыруына түрлендірумен (мысалы, 0,3... 0,8% мөлшерде 75% ферросилиций) және қосындылаумен (хром, никель, алюминий) қол жеткізуге болады. Еркін графит серпімділік модулін айтарлықтай азайтады. Сонымен қатар, құрамында еркін графиттің болуы болаттан алдын ала шойынның бірқатар артықшылықтарын анықтайды: • Жақсы чиптің бөлінуін қамтамасыз ететін кесу арқылы жақсы өңдеу мүмкіндігі - шойынның өңделуіне арналған чиптер, болат сияқты суды ағызу емес;

• графиттің майлау әсерінен антифрикциялық қасиеттері жоғары; • демпферлік қасиеттердің болуы, өйткені графит енгізілімдері тербелісті сөндіреді;

• бет ақауларына сезімталдықтың толық болмауы дерлік (жіктер және т.б.). Сұр құйылған шой СШ (сұр шойын) әріптерімен және кернеу беріктігін көрсететін сандармен белгіленедікгс / мм2 (1 кгс / мм2 = 10 МПа). Мысалы, SCh20 - 20 кгс / мм2 (200 МПа) Созылуға беріктігі бар сұр шойын. Сұр қысқыштар үшін аз беріктігі ферриттік (СШ10, СШ15) және ферриттік-перлитті (СШ20, СШ25) ие және т.б. қамытын, поршеньді цилиндрлер, тісті, өндіру кем жүктелген бөлшектер пайдаланылады үшін темір пайдаланылады құйылған; пирлитикалық (СШ30, СШ35) - көп жүктелген. Жақсы аққыштық сұр шойын ие енгізілуіне көркем құю пайдаланылатын барлық фосфорлы мазмұны (1,6%) болды. Өнеркәсіпте арнайы қасиеттері бар шойын, атап айтқанда антифрикционды, AC әріптерімен белгіленеді. Жоғары беріктігі бар шойын құйылғанға дейін магний немесе цериямен модификацияланған кезде алынады. үзілуге ​​беріктігі мен Иілгіштігі: Арбаша-магний графит әсерінен жоғары механикалық қасиеттерін шойын қамтамасыз сфералық (домалақ) пішіні, айналады. сфероидальных графит әлдеқайда аз метал негізін әлсіретеді, себебі ол күйзеліске концентратор білдірді емес, өйткені бұл, болып табылады. Барлық шойынның ішінде перлит негізіндегі жоғары беріктік шойынның максималды беріктігі. Соғып шойын және кгс / мм2 Созылу кезінде беріктігі көрсету нөмірлерін осы үтік әріптер RF белгілеңіз. Мысалы, HF 60 - 60 кгс / мм2 (600 МПа) және Созылуға беріктігі соғып шойын. Шойын ең үлкен күші Перлит негізделген (HF 80, HF 60) бар, ол ферритной-перлитный негізде (HF 50, HF 45) бар темір азаяды және ферриттік темір базасын (HF 42, HF 38) ең төменгі болып табылады.

Арнайы қасиеттерді алу үшін жоғары беріктігі бар шойын құймалары хром, никель, молибден, титан және алюминиймен қорытылады:ыстыққа төзімділік, антифрикцион, коррозияға төзімділік және т.б.Жоғары берікті шойын болатты алмастырады. Олардың ішінде роликті роликті фабрикалардан, автомобильдерден жасалған кранкфилдерден және т.б.Тұтқыр темір үгіндіден қопсыту арқылы ақ шойыннан дайындалады. Ол екі кезеңде жүргізіледі (7.2-сурет). Бірінші саты құймаларды 950... 1000 °С температураға дейін қыздырудан және осы температурада ұзақ изотермиялық ұстамдылықтан (10.15 сағ) тұрады. Ұстамдылық процесінде ледебуриттің құрамына кіретін цементиттің және ішінара екінші цементиттің (Ц ^ А + Г) ыдырауы жүреді. Одан кейін баяу салқындату жүзеге асырылады (5.12 сағ), оның процесінде аустениттен екінші цементиттің бөлінуі және үлпекті графитті құра отырып, оның ыдырауы (Ц ^ А + Г) жүреді. Осы өрттің нәтижесінде, барлық цементит ыдырағаннан кейін, феррит шойынмен (жеңіл үзіліспен) қозғалады. Жиырылу толық емес, содан кейін екінші кезеңі жасыту графит туралы экспозиция дайын иілгіш ферриттік-перлитный шойын, бірақ екінші қадам қоспағанда кезде - перлитті соғып шойын (барқыт қара). Ұшу-уақыт жеке қадамдар жасыту соғып ақ үтікті жеделдету: алюминий өзгертілген темір (кем бор және висмут), алдын ала құю жылу температурасын көтеріп, температура ° С 1080 бірінші кезеңі графитпен қозғалды. Флако-графит металл негізін тақтайшаға қарағанда әлдеқайда әлсіретеді. Күйдіру кезінде толығымен алынып тасталған құйма кернеулерінің жоқтығы шойыннан құйылатын шойынның жоғары механикалық қасиеттерін тудырады. иілгіш шойын беріп, олар сұр шойын беріктігі мен Икемділік және сұр және иілгіш темір айтарлықтай болып табылады. Олардың жоғары шойыннан жасалған пластикалығына байланысты, олар әйгілі атауды алды. Алайда, бұл атау шартты. Пластмассалық деформациялау үшін ширатылған шойынның икемділігі жеткіліксіз, сондықтан шойын шойын ысталған емес. КС - шойыннан жасалған шойын әріптерін белгілеңіз - және сандар. Алғашқы сандар - созылу күшінің ең жоғары беріктігі (кгс / мм2), екіншісі ұзарту (%). Мысалы, CN 45-6 білдіреді: 45 кгс / мм2 Созылуға беріктігі (450 МПа), және 6%-ға тең сынақ созу, салыстырмалы бар соғып шойын. Көнгіш шойыннан кішігірім өлшемдегі — жуандығы 40.50 мм аспайтын құймаларды алуға болады. Бұл ақ шойыннан ірі габаритті құймаларды алу кезінде графиттеудің болуымен байланысты (7.1-суретті қараңыз). Иілгіш үтік статикалық жүктеме және динамикалық жұмыс істейтін шағын өлшемдері қатысты егжей өндірілетін (артқы осі тұрғын үй, кесе, тежегіш түйреуіш, автомобиль үшін күпшектер.)

Шойын қышқылдандыру, жұмсарту, тұрақтандыру, сондай-ақ графитизирующая емдеу. Құрамында цементит бар шойын үтірлеріне емдеуді күшейту мүмкін. Шойын құю, сондай-ақ болат, қатаюға және температураға ұшырайды. Қатты болған кезде шойын 850 ... 950 ° C дейін аустенитпен цементит ерітіндісіне дейін қызады. Күрделі конфигурация өнімдерінің қыздыру жылдамдығы қарапайымнан аз. Изотермиялық өңдеу уақыты тордың салмағына байланысты анықталады және әдетте 1-ден 3 сағатқа дейін суда немесе майда салқындату жүргізіледі. Қаттылдау нәтижесінде мартенсит, бенит немесе тростит алынып, сонымен қатар құрылымда графит бар. Температурасы (200.600 ° C) бөліктің қасиеттеріне қойылатын талаптарға байланысты белгіленеді. Босатудан кейін салқындату ауада жүзеге асырылады. Көлемді беріктендіру шағын мөлшерде орындалады. Үлкен бөліктерді қатайту үшін, мысалы, машина төсегін бағыттаңыз, бетінің бетін жабыңыз. Жылыту оттегі-ацетилендік жалын немесе 900,1000 ° С температураға дейін жоғары жиілікті токпен жүзеге асырылады. Содан кейін бөлшектер сумен немесе май эмульсиясымен салқындатылады. Нәтижесінде бетінің қабатының қаттылығы, беріктігі және тозуға төзімділігі артады. Шойынның егжей-тегжейлері үшін изотермиялық ерітінді де мүмкін. Оның технологиясы болаттарға ұқсас: аустенитте цементит ерітіндісін қыздыру, Mn-дан (200.400 ° C) біршама жоғары температурада балқытылған тұздардағы изотермиялық қартаю. Аустенит изотермиялық ыдырауы үшін сіңіру уақыты (10.90 мин) жеткілікті болуы керек. Мұндай қатаюдан кейін (демалыстар жасалмайды) ине тротит + графит құрылымы алынады. Изотермиялық беріктендіру нәтижесінде қаттылық пен беріктігі артады. Графитизациялау әдісі - ақ шойынның жоғарыда талқыланатын, жоғарыда талқыланатын алуына жол бермеу (7.3 бөлімін қараңыз). Өңдеуді жұмсарту үшін жұмсартқыштың жануын жіктеу, төмен температурадағы жануды графитизациялау мүмкін. Ол 680,700 ° C (төменгі нүкте) немесе ұзындығы 760-нан 700 ° C-қа дейін баяу салқындату арқылы пластиктің кесілуін және көбейтілуін жақсарту үшін тасымалданады. Ұстау уақыты эвтектоид цементитінің толық немесе талап етілген ішінара ыдырауы үшін жеткілікті болуы керек. Шойын құю үшін 1,4 сағ, шойын құю үшін - 60 сағ дейін.Келектің үгіндісі нәтижесінде феррит саны артып, қаттылық азаяды, бірақ машинада жұмыс жақсарады. Тұрақтандыруға арналған станоктар мен машиналардың негізгі бөліктері (рамка, корпус және т.б.) үшін, машинаның дәлдігін анықтайды. Бұл мәліметтер үшін пішін мен өлшемді уақытында сақтау өте маңызды. Өлшеміндегі өзгерістер қаптастыру процесінде туындайтын қалдық кернеулердің болуына байланысты, жеке элементтердің біркелкі емес салқындатуына және (немесе) ірі көлемдегі құймаларға арналған қатты өңдеуге байланысты. Пайдалану процесінде бұл кернеулер деформацияны тудыратын (демек) азайып кетеді. Шойын бөліктерінің мөлшерін тұрақтандыру термиялық өңдеуге байланысты болуы мүмкін, бұл қалдық кернеулер деңгейінің төмендеуіне немесе шойынның деформациялануына әкеледі. Қалдық кернеулерді алып тастау (азайту) үшін температураның төмендеуі өте төмен температура кезінде өте төмен температура болып табылады, онда температура A1 (520,620 ° C) критикалық нүктеден төмен. Холдингтің ұзақтығы кастингтің массасы мен дизайсына байланысты және 1-ден 8 сағатқа дейін болады. Преформ 70,100 ° C / сағ жылдамдықпен қызады; Изотермиялық ұстап тұрудан кейін температурасы 20,50 ° C / сағ, жылу кернеуінің пайда болуын болдырмау үшін ауадағы салқындатылғаннан кейін 200 ° C дейін салқындату. Мұндай жыпылықтау фаза түрлендірулерін тудырмайды және қалған кернеулерді азайтады, ал жұмыс кезінде деформациялар іс жүзінде жойылады. Штаммды беріктендіру әдісі қолданбалы жүктемелердің нәтижесінде қаттылықты тудыратын қыш материалында микропластикалық деформациялар пайда болғанына негізделеді. деформацияның дамуына кедергі келтіретін беріктік сипаттамаларын арттырады. Бұл принцип бойынша келесі технологиялар негізделеді: табиғи, жасанды және дірілдеу қартаюы; статикалық жүктеме әдісі. Табиғи қартаю ашық ауада немесе жылытылмайтын бөлмеде ұзақ мерзімді (3 айдан 1,5,2 жылға дейін) механикалық өңделген құймалар. Тұрақты температураның өзгеруіне байланысты (күнделікті, маусымдық) емдеу кезінде, құюда қосымша кернеулер пайда болады, бұл микропластикалық деформация мен суық жұмысқа әкеледі. Табиғи қартаю құймалардың мөлшері мен формасын тұрақтандырудың ең әмбебап және сенімді әдісі болып табылады, кез келген конфигурация мен массаның бөліктері үшін жарамды. Қолайсыздық - процестің ұзақтығы. Жасанды қартаю бірнеше сағат бойы жоғары температура кезінде жүзеге асырылады. Құймалар 100 - 200 ° C температурасы бар пешке жүктеледі, 550 ... 570 ° C температурада 30,60 ° С / с жылдамдықпен қызады, 3,5 сағат бойы сақталады және пеште 150 200 ° C дейін салқындатады, сосын ауада. Вибратордың қартаюы мәжбүрлі циклдық кернеулердің әсерінен туындайды - тербелістер - құюда. Діріл кезінде, кернеулер шойынның жергілікті пластикалық деформацияларын тудырып, құйылған кезде пайда болады, осылайша кейінгі соғыс беттеріне төзімділікті арттырады. Бұл технология қатты қаттылығы жоқ, бір өлшемді немесе екі өлшемді (яғни, бір немесе екі басым өлшемдері) бөліктері үшін ең тиімді. Статикалық жүктеме әдісі дірілдеу қартаюынан ерекшеленеді, бұл бөлік сыртқы статикалық кернеулерге ұшырайды (0,6,0,75). Жылулық соққылық әдісі - деформация-термиялық қартаю. Бұл әдіс бүкіл бөліктің немесе оның жеке секцияларының тез қызуы мен салқындатуынан тұрады. Температураның кернеуіне байланысты пластикалық деформацияларға байланысты жергілікті қатты жұмыс күшейгендіктен бүгілуге ​​төзімділік артуда. Жылу соққысы төменде көрсетілгендей орындалады: бланктер дайындаманы қыздыру үшін қажетті температурадан жоғары температурада пешке орналастырылады. Экспозиция жіңішке қабырғаның температурасы алдын-ала анықталған температураға (200.400 ° C) жетпейінше жүргізіледі, содан кейін ауадағы салқындату өте өткір болады. Бұл әдіс қаттылықтың жоғары бөліктері үшін өте тиімді - қораптың үш өлшемді бөліктері. Әдіс үлкен бөліктерге (3,5 тоннадан астам) ие болатын үлкен бөліктерге қолданылмайды, олар қыздыруға және салқындатуға болмайды.

1.Шойынның қандай түрлерін білесіз? 2. Шойынның қандай түрі ақ деп аталады? Ағартқыш және ағартылған шойын дегеніміз не? 3. Шойын графитпен не туралы білесіз? Графиттің шойын түрінде қандай формасы бар? 4. Металл негізінің қандай құрылымы шойын болуы мүмкін? 5. Ең көп және аз берік шойынды деп атаңыз. 6. Сұр, күшті және шойыннан құйылған шойыннан қалай құйылады? 7. Шойынның түрлі түрлері қандай? 8. Шойыннан жасалған бөлшектерге қандай термиялық өңдеу жатады? 9. Шойын бөліктеріне қандай қатайтатын және тұрақтандырушы ем қолданылады? 10. Шойынның қандай түрін металл табақтары суықтай илеу үшін қаума алу үшін пайдаланылады? 11. Үйкеліске қарсы қасиеттермен шойын қалай белгіленеді?

газдардың (газдық коррозия) және неэлектролиттердің (мұнай және оның өнімдері) металдарына ықпал етуі барысында дамиды, ол электр зарядының көшіруіне байланысты емес.

нәтижесінде бұзылады:  қышқылдар, сілтілер дәне тұз ерітінділері. Электр химиялық коррозия атмосфералық (дымқыл ауада), топырақты, теңіз суының ықпалымен болады. Электролит болған кезде, микрогальваникалық жұптардың көптігінен туындайды, онда төмендетілген теріс электр химиялық әлеуетімен учаскелер анодтар болып табылады және ериді. Бұл осы агресситі ортада коррозияға қатынасы бойынша оған анағұрлым электр химиялық әлеуеті көп металдар ұшырамайды. Ауа ортасына қатынасы бойынша үлкен электр химиялық әлеует бар және нәтижесінде коррозияға Pt, Au, Ag, Cu, Nі, Co және кейбір басқа металдар ұшырамайды, ал теріс — Fe, Cr, Zn, Al және басқалары ауада коррозияға ұшырайды. Егер металдың құрылымы біркелкі (біркелкі қатты ерітінді) болса, онда металдың барлық беті бойынша біркелкі коррозия байқалады. Әркелкі құрылым кезінде коррозия беттің кейбір учаскелерінде ғана дамиды. Коррозияның осы түрі анағұрлым қауіпті, себебі коррозиямен зақымдалған учаскелерге іргелес облыста кернеулердің концентраторлары болып табылады, бұл металдың механикалық қасиеттерін едәуір төменедетеді.

Металдарды коррозиядан қорғаудың бірнеше тәсілдері бар: • енжарлату — металдың бетінде ауа оттегісі өтпейтін берік оксидті қабықшаны құру;

)темір оксидтерін құрайды,  олар ауа отегінің өтуіне кедергі жасамайтын борпылдақ қабықша ретінде көрсетіледі, сондықтан коррозия металдың ішіне дейін таралады. Болаттардың коррозияға төзімділігі қорғаныш оксидті қабықшаларды құрайтын және (немесе) электр химиялық әлеуетті көтеретін элементтердің қосындылаумен қол жеткізіледі. Осындай элементтер хром және никель болып табылады. Өнеркәсіпте

Хромды болат. Ауа ортасындағы хромда шағын электр химиялық әлеуеті бар, алайда беттеCr

хром оксидінің тығыз және берік қабықшалары туындауы есебінен жоғары коррозияға тұрақтылыққа ие, ол металдың ішіне оттегінің кірмеуіне кедергі жасайды, оның нәтижесінде атмосферадағы коррозия процесі аяқталады. Болаттардың коррозияға төзімділігі, хроммен қосындылау олардың электр химиялық әлеуеті арттыру есебінен өседі. Алайда, оған болатта хромның белгіленген көлемі кезінде ғана қол жеткізіледі. Болаттың коррозияға төзімділігінің өсуі тұрақты емес,

мас. % пропорционалды көлемде енгізу кезінде жүреді (8.1-сурет).

Eq, в

0,2 -

0,6 -

электр химиялық әлеуетін өзгерту Осылайша, конструкциялық хромды болат, бұдан бұрын қарастырылған - 40Х, 40ХФА, 40ХН, 40ХН2МА, 40Х2Н2МА және басқалары — олар хромды кемінде

% қамтиды, коррозиялық төзімділігі жоқ.

Өнеркәсіпте хромды 12 және 25 % аса қамтуымен коррозияға төзімді хромды болат қолданылады.

C жүйесінің күй диаграммасы

нүктесін көміртегінің мәні аз облысқа (6.3-суретті қараңыз)ығыстыратынын еске салайық (4.2-суретті қараңыз), яғни перлит құрылымы (эвтектоидты) бар болаттар 0,8 % аз көміртекті қамтиды, бұл ретте аз болған сайын, болат анағұрлым қосындыланған. Осылайша, 12Х13 және 20Х13 болаты эвтектикаға дейінгі (олардың құрылымы күйдірілген күйінде феррит және перлит), 30Х13 болаты —эвтектоидты (құрылымы перлит), ал 40Х13 болаты — эвтектикадан кейінгі (құрылымы перлит, цементит және хром карбиді) болып табылады. Осы топтың болаттары атмосферада, суда, бірқатар қышқылдар мен сілтілердің әлсіз ерітінділерінде коррозияға төзімді. 12Х13 және 20Х13 төмен көміртекті болаттар жоғары емес беріктікке және қаттылыққа ие, іс жүзінде термиялық өңдеу кезінде беріктендірілмейді, олардың артықшылығы — жоғары иілгіштік. Осы болаттар турбиналар қалақтарын, гидравликалық құрылғылардың қақпақшаларын, крекинг-қондырмалардың арматураларын дайындау үшін қолданылады. Осы топтың болаттарында көміртектің қамтылуын арттыру қаттылық пен беріктіктің ұлғаюына, алайда иілгіштіктің төмендеуінеәкеледі. Күйдірілген күйінде коррозиялық төзімділік күрт төмендейді. Ол хромның бір бөлігі (Cr

)хром карбидінің құрылуына жұмсалуымен байланысты, сондықтан қатты ерітіндіде хромның концентрациясы 12% жетпейді. Көміртекті 0,3...0,4% қамтитын болаттар үшін Cr

карбид аустенитінде еруі есебінен қатты ерітіндіні хроммен байытылуын қамтамасыз ететін термиялық өңдеу  қажет. 30Х13 және 40Х13 болаты 1000.1100 °С температурада шыңдауға жатады. Болаттардың шыңдаудан кейін құрылымы — мартенсит. Болаттарды шыңдау және төмен жұмсарту (200 °С) шамамен 40 HRC және 50 HRC жеткілікті жоғары қаттылықпен 30Х13 және 40Х13 болаттарын алуға мүмкіндік береді. Осы болаттар хирургиялық құралдар, серпімді элементтер жасау үшін қолданылады.

Екінші топқа аса жоғары электр химиялық әлеуетке ие және демек, үлкен коррозиялық төзімділікке ие 25.30%Cr (мысалы, 12Х28 болаты) қосындыланған болаттар жатады. Осы болаттар азот қышқылында, тұз қышқылының әлсіз ерітінділерінде және бірқатар басқа қышқылдарында коррозияға тұрақты; оларды химиялық өнеркәсіптің аппаратурасын жасау үшін қолданылады.

Хром-никельді аустенитті болаттар 12 % хром және 9.10 % никель қосындыланған, никельді аз қамту кезінде коррозиялық төзімділікке қол жеткізілмейді. Никельді осындай қамтумен болаттар

12Х18Н9 және 12Х18Н9Т (0,12% C, 18% Cr, 9% Nіи около 0,1 % Tів стали 12Х18Н9Т) маркалы хром-никельді болаттар анағұрлым кеңінен қолданылады. Осы болаттардың құрылымы — аустенит, олар полиморфты айналыға ұшырамайды, яғни оларды термиялық өңдеумен беріктендіру мүмкін емес. Алайда, осы болаттардан жасалған бұйымдар қатты ерітіндіні хроммен байыту есебінен коррозиялық төзімділігін арттыру үшін термиялық өңдеуге ұшырайды. Күйдірілген болаттың құрылымында көміртектің бар болуы хром карбиді болады, бұл хромның бәрі қатты ерітіндіде болмайтынын білдіреді. Суда салқындатумен 1 000 °С температурада шыңдау хром карбидін аустенитте ерітуге және тез салқындату кезінде олардың бөлінуін алдын алуға мүмкіндік береді.

пайда болуы қауіптілігі туындайды. Шыңдалған болатты қыздыру кезінде (мысалы, пісіру кезінде) аустенит дәндерінің шекаралары бойынша (Cr

) хром карбидінің бөлінуі мүмкін. Бұл, біріншіден, шекаралас аймақтарда орналасқан аустенит облыстарын шекті деңгейден

% төмен хроммен бірігуіне, сондай-ақ микрогальваникалық жұптардың құрылуына әкеледі, себебі түрлі электр химиялық әлеуетімен екі фаза — аустенит және карбид құрылады. Нәтижесінде жергілікті коррозияның көптеген ошақтары туындайды. Кристаларалық коррозияға зақымдалған болаттан жасалған табақ металдық дыбысты шығармайды және кішігірім жүктемелерде ұнтақталып, бұзылуы мүмкін. Коррозияның осы түріне бейімділік алып тастауға болады немесе қосындылаумен — болатқа күшті карбидті құраушы элементтерді, мысалы титанды енгізумен (12Х18Н9Т болаты шамамен 0,1 % Tі қамтиды) күрт төмендетуге болады. Титан бар көміртекті өзінің TіC карбидінде байланытырады, хром карбидтерін құруға көміректі қалмайды, сондықтан бар хром аустенитте ериді. Аустенитті тот баспайтын болаттар жоғары иілгіштікке жоқ, олар қысыммен жақсы өңделеді. Болаттардың пісіруге бейімділігі де өте жақсы. Болаттарды тойтару есебінен же беріктендіруге болады. 40% тең түрлендіру кезінде беріктік шегі кем дегенде 2 есе өседі (шамамен 600-ден 1400 МПа дейін). Сонымен бірге тойтарумен беріктендіруге бейімділік кесумен аса төмен өнімділікке әкеледі, себебі болаттар кесу процесінде беріктендіріледі. Хром-никельді аустенитті болаттар коррозияға қарсылық бойынша хромдылар асып түседі, олар теңіз суында, лактарда, органикалық және азот қышқылдрында, әлсіз сілтілерде коррозияға төзімді. Осы болаттар көрсетілген орталарда жұмыс істейтін бұйымдарды жасау үшін қолданылады.

(отқаққа беріктік)  — бұл металдың жоғары температураларда қышқылдануға қарсы тұру қабілеттілігі. Температура көтерілген кезде металдардың қышқылдану жылдамдығы өседі. Темір 570 °С жоғары температураларда металдың бетін оттегінің ықпалынан қорғамайтын FeO, Fe

, Fe

хроммен, алюминиймен немесе кремниймен қосындылаумен қол жеткізіледі. Осы элементтер болаттың бетінде қышқылдануға қиындататын Cr

, Al

, SіO

тығыз оксидтерді құрайды.

Қорғаныш оксидті қабықшаның құрылуы тиісті қоспалаушы элементтердің бар болуымен ғана қамтамасыз етіледі. Сондықтан ыстыққа төзімділік болаттың химиялық құрамымен айқындалады және оның құрылымына байланысты болмайды.

қолданылады. Хромның әсер етуі 15...20 % қамту кезінде анағұрлым көрінеді (12Х17, 15Х25Т болаттары). Аса жоғары температураларда

хром-никельді болаттар (20Х23Н13) және никель негізіндегі қорытпалар (44.46%Nі, 15.17% Cr, 2,9...3,9% Al құрамымен ХН45Ю) қолданылады. Кремний және алюминийді қамту 4 % аспайды, аса көп қамту кезінде қорытпала аса нәзік болады. Ыстыққа төзімді болаттар мен қорытпалар пеш жабдықтарын, шүмекті аппараттарды, газ турбиналық қондырмалардың бұйымдарын жасау үшін қолданылады.

Ыстыққа беріктік материалдың сырғыштыққа қарсы тұруымен сипатталады. Сырғыштық қайта кристалдану температурасынан асып түсетін жұмыс температурасы және сырғыштық шегінен тыс кернеу барысында дамитынын еске салып кетейік (3.2-кіші бөлімін және 3.14-суретті қараңыз). Осылайша, ыстыққа беріктік өз кезегінде металды Т

р

р а

пл> мұндатехникалық таза металдар үшін а = 0,3.0,4; қорытпалар үшін а = 0,6.0,8. Осылайша, ыстыққа беріктікті көтеруге жоғары балқыту температурамен (қиын балқитын) металдарды, сондай-ақ а коэффициентін ұлғайту есебінен қорытпаларды қолданумен қол жеткізіледі. a(0,6 ...0,8) жоғары мәндері қатты ерітінділер үшін тән. Бұл ретте аустенитті болаттар және қорытпалар ферритке қарағанда үлкен ыстыққа беріктікке ие, себебі қайта кристалдану температурасы КОТ торымен, ҚОТ қорытпаларда жоғары.

ие, себебі дәндердің шекараларында көптеген ақаулықтар жиналады, бұл оларды металда анағұрлым әлсіз учаскелері қылады. Бұдан басқа, шекаралары бойынша бір дәннен екіншісіне орын ауыстыру нәтижесінде сырғыштық процесі дамиды. Қысқа мерзімді пайдалануға арналған қорытпалар үшін анағұрлым беріктікті қамтамасыз ететін құрылым оңтайлы болып табылады. Бұл қатты ерітіндіден және екінші фазаның беріктендіргіш дисперсиялық бөлшектерінен тұратын құрылым (2.7-кіші бөлімін және 2.28-суретті қараңыз). Ұзақ пайдалануға арналған қорытпалардың құрылымы бір фазалық болуы тиіс.

сағат жұмыс ұзақтығы кезінде жұмыс жасау үшін төмен көміртекті болат қолданылады, хроммен, молибденмен және ванадиймен (12ХМ, 15ХМ, 12Х1МФ) қосындыланған кішігірім көлемде (

% дейін) оларды қазандық жабдығының бұйымдары үшін қолданады (бу құбырлары, нығайтқыштар және т.б.). Сонымен бірге, хроммен және кремниймен қосындыланған шамамен құрамында 0,4 % көміртегі бар болат қолданылады —

сильхром (40Х9С2, 40Х10С2М). Олардың айрықша ерекшелігі қышқылдануға жоғары қарсы тұруы болып табылады, бұл хром мен кремнийді жоғары қамтумен қамтамасыз етіледі. Сильхромдар ішкі жылу қозғалқыштарының шығару клапандары үшін қолданылады.

Аустенитті болаттар (12Х18Н9Т, 08Х18Н10Т)850 °С дейін температурада жұмыс істейтін бұйымдар үшін қолданылады.

% Cr, 2,7 % Tі, 1,0

металдар қолданылады (1539 °С). Оларға 2 468, 2 625, 2 996, 1 849 және 3 410 °С балқыту температураларымен Nb, Mo, Ta, Crи Wс жатады. Таза металдар салыстырмалы төмен ыстыққа беріктігі бар болғандықтан (а коэффициентінің шағын мәні), онда ыстыққа беріктікті көтеру үшін оларды қатты ерітінділерді құрайтын элементтермен қосындылайды. Барлық қиын балқитын металдар төмен ыстыққа беріктігіне ие, осыған байланысты оларға қорғаныш жабындылар салады.

деп бөлінеді. Осы материалдар негізгі магнитті сипатталарының шамаларымен ерекшеленеді (3.21-суретті қараңыз):

r

қалдық индукция, Н с

r

және

с

жоғары мәндеріне ие. Магнитті жұмсақ, керісінше, Н с

шағын мәніне және ц жоғары мәніне ие (

. 2-

тұрақты магниттерді жасау үшін қолданылады. Олар күшті магнитті өрістерді магниттеледі, ал одан кейін өрісті алып тастағаннан кейін өзінің магнитті қасиеттерін сақтайды. Магнитті болаттар және қорытпалар

r

қалдық индукцияның және Н с

коэрцитивтік күштің жоғары мәндеріне ие (8.2, а-сурет).

а        б 8.2-сурет. Магнитті қатты (а) және магнитті жұмсақ (б) материалдардың қисық гистерезисасы:

r

индукция; H c

Ішкі магнитті өрісті алып тастағаннан кейін қалатын қалдық индукцияның жоғары мәні тұрақты магниттерді жасау үшін магнитті қатты материалдардың қолданылуын анықтады. Коэрцитивтік күштің жоғары мәні тұрақты магниттердің магнитсіздендіруге қарсы тұру қабілеттігіне кепілдік береді. Коэрцитивтік күш екінші дисперсиялық фазаның қатты ерітіндіде болғанда өседі, кристалдық торда кернеу туындайды, дәндер ұсақталады. Шағын өлшемдегі тұрақты магниттер У10, У12 көміртекті эвтектоидты болаттардан жасалады. Мартенситке шыңдау үлкен шыңдау кернеулердің туындау салдарынан коэрцитивтік күштің жоғары мәндерін қамтамасыз етеді. У12 болатты суда шыңдаудан кейін келесідей магнитті қасиеттерді иеленеді:

c =

4 800 A/м;

r = 0,8 Тл. Қосындыланған конструкциялық болаттардаіс жүзінде магнитті сипаттарға, алайда үлкен шынықтыруға ие, сондықтан олардан үлкен өлшемді магниттержі жасауға болады. Қазіргі уақытта тұрақты магниттер үшін хроммен, вольфраммен, кобальтпен немесе бірнеше бірлескен элементтермен (ЕХ3, ЕХ7В6, ЕХ5К5) қосындыланған 1 % С болат кеңінен қолданылады. Магнитті болаттар Е әрпімен, ал бұдан әрі танымал конструкциялық болат сияқты таңбаланады, мысалы ЕХ9К15М2 болат 1 % С, 9 % Cr, 15 % Co, 2 % Mo қамтиды. Болаттың жоғары магнитті қасиеттерін алу үшін қалыптандырудан, майда немесе суда шыңдаудан және 10...24 сағат бойы 100 °С кезінде төмен температуралық жұмсартудан тұратын

карбидтердің коагуляциялауы (өсуі) салдарынан қыздыру процесінде туындайтын «магнитті бұзушылықтарын» жою үшін өткізеді. Нәтижесінде коэрцитивтік күш төмендейді, себебі ол екінші фазаның дәндерінің шағын өлшемдері — оның дисперсиялығы кезінде ғана жоғары мәндерне ие. Шыңдау кезінде салқындату жарықтардың қыртыстануына және құрылуына жол бермеу үшін майда өткізеді, алайда бұл суда салқындатумен салыстырғанда біршама магнитті қасиеттерді төмендетеді. Суықпен өңдеу магнитті қасиеттері арттырады, себебі магнитті емес фаза — аустенит жойылады. Жұмсарту коэрцитивтік күшті біршама төмендетеді, алайда пайдалану процесінде магнитті қасиеттердің тұрақтылығын қамтамасыз етеді. Болаттар арзан материл болып табылады, алайда олардың магнитті сипаттамалары төмен. Анағұрлым жоғары магнитті қасиеттер Fe — Al — Nі—

% Al, 24 % Co, 14 % Nі, 3 % Cu) жүйелерінің қорытпалары ие. Бұл дисперсиялық-қататын қорытпалар. Бұл қорытпалар пластикалық түрлендіруге, кесумен өңдеуге ұшырамайды, олардан бұйымдар құю арқылы жасалады.

ұшырайды. 1300 °С дейін қыздырылған дайындама 160 А/м кернеумен электр магниттің полюстері арасына орналастырылады және 500 °С дейін одан кейін ауада магнитті өрістің әсерінсіз салқындатады. Жұмсарту 600 °С кезінде орындалады. Осы температурада дисперсиялық қатаю, яғни аса қаныққан қатты ерітіндіден екінші фазаның өте ұсақ бөлшектерінің бөлінуі жүреді (2.7-кіші бөлімін қараңыз), олардың бары коэрцитивтік күшті көтереді. Осындай өңдеуден кейін қорытпалар

анизотропиялық магнитті қасиеттерге ие болады. Аса жоғары магнитті қасиеттер шыңдау кезінде қосылған сыртқы магнитті өріс бағытында қол жеткізіледі.

. 2, б-сурет) айнымалы магнитті өрістерде жұмыс істейтін өзектерді, магнитті құрылғыларды жасау үшін қолданылады. Магнитті жұмсақ материалдарда біркелкі (гомогендік) құрылымы және ірі дәні болады.

қолданылады. Оны реле өзектерін, тұрақты токтың электр магниттерін, электр машиналарының полюстерін жасау үшін қолданады. Көміртекті және кремниймен қосындыланған электр техникалық болат кеңінен қолданысын өнеркәсіпте тапты (0,05...0,005 % С, 1,0...4,8 % Sі). Кремниймен қосындылауы болаттың электлік қарсылығын арттырады, құйын тогына шығындарды төмендетеді, магнитті өткізгіштікті арттырады, коэрцитивтік күшті, сондай-ақ гистерезиске шығындарды төмендетеді. Мәнсіз тойтару магнитті өткізгіштікті қатты төмендетеді және коэрцитивтік күшті көтереді. Жұқартудан кейін құрылымның кернеулері мен қателерін алып тастау, сондай-ақ дәнді ірілендіру үшін электр техникалық болат сутегі атмосферасында 1100.1200 °С кезінде қыздыруға ұшырайды. Табақты кесу, қалыптау және майыстыру барысында электр техникалық болаттың магнитті қасиеттері нашарлайды. Оларды қалпына келтіру үшін 2 сағат бойы изотермиялық ұстамдылықпен 750.800 °С қыздыру және одан әрі 400 °С дейін баяу (50 °С/сағ) салқындату ұсынылады. Электр техникалық болат жуындығы 0,05-тен 1 мм дейін табақтар түрінде жасалады.

Магнитті емес болаттар.

Электр машина жасауда және аспаптар жасауда көптеген бұйымдар магнитті емес болаттардан жасалады. Бұрында осы мақсаттар үшін түсті металдар қолданылған, ал қазір магнитті емес аустенитті болат кеңінен қолданылады. Осы болаттардың қолданылуы бұйымдардың құнын төмендетеді, сондай-ақ механикалық қасиеттерді арттырады және электр аппаратурада құйын токтың жоғалуын төмендетеді.

, сондай-ақ никель марганецпен ішінара немесе толығымен алмастырылған 55Г9Н9Х3 және 45Г17Ю3 анағұрлым арзан аустенитті болаттар кеңінен қолданылады.

Бұл р төмен (өткізгіштер) немесе жоғары электр қарсылығымен материалдар, ыстыққа төзімді қорытпалар, термоэлектродты қорытпалар.

мыс болып табылады р = 0,017.0,018 мкОм• м, шағын мәндер р күмісте ғана — 0,016 мкОм • м. Қоспалар мыстың электр өткізгіштігін қатты төмендетеді, сондықтан оларды қамту 0,05 % (М0 маркалы) және 0,1 % дейін (М1 маркалы) шектейді. Мысты сымдар мен ленталар күйдірілген күйінде — ЖМ маркалы (жұмсақ мыс) немесе суық пластикалық түрлендіруден кейін (тойтару) — ҚТ маркалы жеткізіледі. ЖМ жұмсақ мыс иілгіштік пен созымдылық маңызды болатын орауыш және монтаждау сымдары, ток өткізетін шиналар, кәбілдер жасау үшін қолданылады (о в

= 200... 300 МПа,

= 40...50%). ҚМ қатты мыс жоғары қаттылықты, қажалуға қарсылықты және үлкен механикалық беріктікті қамтамасыз ету қажет болғанда қолданылады (о в

= 350.480 МПа,

= 0,5...0,4 %). Одан ауа желілері, электр машиналарының коллектор пластиналары үшін сымдар жасалады.

Алюминий — мыстан кейін қолданысы бойынша өткізгіштік материал. Ол жоғары электр өткізгіштікке (мыс электр өткізгіштігінің 60%) және шағын тығыздылыққа (2,7 г/см

) ие. Алюминий мыстан шамамен 3,5 жеңіл (оның тығыздылығы 8,9 г/см

), сондықтан мысты алюминийге ауыстыру электр энергияны сол берілетін қуаты кезінде сымдардың массасын шамамен

есе төмендетуге мүмкіндік береді. Бұл ауа желілерінің электр тарату сымдарын жасау үшін кеңін қолданысын айқындады. Бұдан басқа, алюминий трансформаторлар мен электр машиналарының, электр магниттерінің кәбілдері мен орауыштарын жасау үшін қолданылады. Алюминийден диаметрі 0,06-дан

мм сым, жуындығы 0,006-дан 0,15 мм фольга, сондай-ақ жуандығы 3-ден 12 мм дейін шиналар жасалады.

Жоғары үлестік электр карсылығымен қорытпалар қатты ерітінділерде оларды құрайтын элементтерге қарағанда жоғары болғандықтан қатты ерітінділер болып табылады.

қорытпалар және пештің және электр қыздырғыш құрылғыларының қыздырғыш элементтері үшін қолданылатын

Реостаттық қорытпалар ретінде мыс және никель қорытпалары кеңінен қолданылады: константан (40% Nі, 1,5%Mn, қалдық — Cu) және никелин (45 % Nі, 55 % Cu). Ыстыққа төзімді болаттар ретінде нихромдар (мысалы, Х20Н80 — 80% Nі, 20% Cr), фехралдар (Х13Ю4 — 13% Cr, 4% Al, қалғаны — Fe), хромалдар (Х23Ю5 — 23 % Cr, 5 % Al, қалғаны— Fe) қолданылады. Осы қорытпалар 1100.1200 °С дейін температурада пайдалану үшін қолданылады. Аса жоғары температура үшін — 1500.2500 °С — қиын балқитын металдар вольфрам және молибден (балқыту температурасы тиісінше 3 380 және 2990 °С) және олардың негізіндегі қорытпалар.

Термоэлектродты қорытпалар термопарларды, яғни температура датчиктерін дайындау үшін қолданылады (3.3-кіші бөлімін қараңыз). Термопаралар үшін қорытпаларға қойылатын негізгі талаптар: термоЭДС үлкен өлшемдері; термоэлектрлік қасиеттерінің тұрақтылығы; жұмыс температуралары интервалында қышқылдануға қарсы тұрақтылығы. Негізгі термоэлектродты қорытпалар болып табылады: никельжәнемыс-никель: алюмель —НМцАК 2-2-1 (95% Nі, 2% Mn, 2% Al, 1 % Sі), хромель— НХ 9,5 (90% Nі, 10% Cr), копель — МНМц 43-0,5 (56,5% Cu, 43% Nі, 0,5%Mn). Өнеркәсіптер келесідей термопаралары қолданылады: 600 °С дейін температурада ХК (хромель — копель);1000 °С дейін —ХА (хромель — алюмель). Жоғары температураларды өлшеу үшін (1600-ден... 1800 °С) термопаралар қолданылады, электродтардың біреуі платина, ал екіншісі платина мен родий қорытпасы — платинородий (термопара ПП: платина — платинородий) болып табылады.

қорытпалар талап етіледі (СКТК). Белгіленген СКТК материалдарды таңдау үшін темір-никель қорытпалары қолданылады. Осы қорытпалардың сызықтың кеңеюдің температуралық коэффициенті металдар үшін (3.23-суретті қараңыз) қарапайымнан ерекшеленетін күрделі тәуелділікке сәйкес өзгереді (8.3-сурет). 36 % Nі қорытпасы

-6

және 12,2 • 10 -6

-1

-6

осы қорытпаларда температура өзгерген кезде Е серпімділік модулі іс жүзінді тұрақты болып қалады.

Бұл темір-никель-хромды қорытпалар (36 % Nі,

% Cr). Осы қорытпалардың сызықтық кеңеюдің температуралық коэффициенті 18...23 • 10 -6

-1

шегінде жатады, бұл көміртекті болаттарға қарағанда шамамен

Тозуға төзімділік үйкеліс жұптары жұмыс жасайтын шарттары қатты тәуелді болады. Нақты шарттар үшін тиісті болаттар таңдау қажет.

Қаттылығы жоғары болаттар абразивтік тозу шарттарына жұмыс жасау үшін қажет. Тозу тозуға төзімділікті арттыруды қажет ететін бұйыммен жұпта жұмыс жасайтын материалдың қатты бөлшектерін микрокесу есебінен қол жеткізіледі. Қаттылықтың жоғары мәндері оларды беріктендіру технологиясын қолдана отырып, болаттардың тұтас қатары үшін қол жеткізілуі мүмкін.

Көлемдік және беттік шыңдауға (5.4.2-кіші бөлімді қараңыз) көміртекті жоғары қамтитын болаттар ұшырайды: құрал-жабдықты У10, У12,

ХФ және мойынтіректі ШХ15, ШХ15СГ (6.5-кіш бөлімді қараңыз). Бірдей қаттылық кезінде анағұрлым жоғары тозуға төзімділікке эвтектикадан кейін болаттар ие, олардың құрылымында шыңдаудан кейін мартенситпен қатар карбидтер — жоғары қаттылықты химиялық қосылыстар болады.

қолданумен қол жеткізіледі: тиісті болаттарды цементтеу, азоттандыру (5.4.1-кіші бөлімін қараңыз).

жоғары қысым және динамикалық жүктемелер шарттарында жұмыс жасау барысында тиімді. Үйкеліс кезінде туындайтын пластикалық түрлендірудің әрекетімен материалдың беті тойтырылады, бұл тозуды төмендетуге әкеледі. Осындай типтің болаттарына

Гадфильд болаты (110Г13Л) жатады, ол 1,1% С және 13%Mn қамтиды. Құйма күйіндегі болаттың құрылымы: аустенит және карбиды (Fe, Mn)

C. Осы болаттың барынша тозуға төзімділігі суда салқындатумен 1050.1100 °С температурада шыңдау нәтижесінде қол жеткізіледі. Шыңдаудан кейін болат аустенит құрылымын және келесідей қасиеттерді алады: о в

= 800.900 МПа; о

= 310.350 МПа; 5 = 25.15 %; қаттылығы — 180.200 НВ. Жоғары қысымның және екпінді жүктеменің әрекетімен тойтару нәтижесінде беріктендіріледі, бұл болаттың жоғары тозуға төзімділігін қамтамасыз етеді. Болат жоғары қысым және екпінді жүктеме кезінде тозу шарттарында жұмыс істейтін бұйымдар үшін қолданылады, мысалы шынжыр табанды машиналардың трактары, экскаваторлардың күректері, трамвай айқыштары және т.б. Тойтаруды тудыратын мәні бар жүктемелер болмағанда, осы болаттың тозуға төзімділігінің артуы байқалмайды. Ол таза абразивтік тозуға нашар қарсылық білдіреді. 110Г13Л болаты кесумен нашар өңделеді. Одан жасалатын бұйымдар құйма немесе сирек кезде ыстық пластикалық түрлендіру әдістерімен алынады.

Жоғары берікті болаттарға 1800... 2 000 МПаберіктік шегі бар болаттар жатады. Бұл орташа көміртекті кешенді қосындыланған болаттар, мартенситті-тозатын болаттар мен трипсталдар.

, мысалы 40ХГСН3ВА осындай қаттылықты 250.300 °С температурада шыңдау және жұмсартудан кейін (2000 МПа дейін) алады. Осылайша, иілгіштіктің және екпінді жабысқақтың қанағаттандырылған шамаларына қол жеткізіледі (5 = 10 %, у = 40 %, KCU= 0,3 МДж/м

). Беріктік жұмсартудың төмендетілген температурасымен, сондай-ақ көміртекті көп қамтитын болаттарды қолданумен көтерілуі мүмкін. Алайда, бұл ретте болаттың иілгіштігі қатты төмендейді, яғни нәзік бұзылуға бейімділігі артады, нәтижесінде осындай болаттар екпінді жүктемелерге әлсіз қарсы тұрады.

Мартенситті-тозатын болаттар қоспалаушы элементтерді жиынтық қамтуы (никель, кобальт, молибден, алюминий) едәуір 10 % асатын көміртексіз жоғары қосындыланға болаттар болып табылады. Көміртегі қоспа болып табылады — оның қамтылуы 0,04 %  аспауы тиіс. Н18К9М5ТЮ (18 % Nі, 9 % Co, 5 % Mo, 0,5 % Tі, 0,1%Al) болаты кеңінен қолданылады. 840.860°С шыңдаудан кейін болат төмен беріктікке ие, алайда иілімді болады. Осындай күйінде болат кесумен өңдеуге, түрлендіруге ұшырайды, яғни пішін құраушы операциялар жасалады. Беріктендіруге Nі

Tі немесеNі

(Tі, Al) дисперсиялық бөлшектердің бөлінуі есебінен дисперсиялық қатаю нәтижесінде (2.7-кіші юөлімін қараңыз) 480.500 °С кезінде тозумен қол жеткізіледі. Шыңдаудан және тозудан кейін мартенситті-тозатын болаттарда келесідей механикалық қасиеттері болады: о в

= 2200.2400 МПа; о

= = 1500.1800 МПа; 5 = 12.15%; у = 40.55%; KCU= 10,6 МД ж /м

Мартенситті-тозатын болаттардың дәстүрлі қолданылатын болаттардан маңызды технологиялық ерекшелігін ескеру қажет. Дайындамалардың механикалық өңдеуі болатта ең төмен беріктік қасиеттері болған кезде шыңдауға дейін емес, одан кейін жүзеге асырылады. Осылайша, көміртекті және қосындыланған болаттарда өлшемдер мен пішіндерде (түрлендіру, қыртыстану) негізгі өзгерістерді тудыратын операция — шыңдау — кесумен өңдеуге дейін технологиялық процестіне ең басына шығарылған. Сондықтан мартенситті-тозатын болаттарда шыңдау кернеулері мәнді емес, сондай-ақ олардың шамасы шағын, сондықтан қоспалаушы элементтердің жоғары қамтылуына байланысты, олар ауада салқындатумен шыңдауды қабылдайды.

Н18К10М5ТЮ болатын қоспағанда, беріктігі біршама төмен (о в = 1600... 1800 МПа)Н12К8М4Г2, Н9Х12Д2ТБ типтегі аз қосындыланған мартенситті-тозатын болаттар қолданылады. Жоғары беріктік және екпінді жабысқақтық, мысалы авиацияда қажет болған кезде мартенситті-тозатын болаттар қолданылады.

Трипсталдар

% Nі; 4 % Mo; 2 % Mn; 2 % Sі. Никель мен марганецтің болуы 1000.1100 °С температурада шыңдаудан кейін беріктігі төмен аустенитті құрылым алуды қамтамасыз етеді. Болаттың беріктігі бөлмелік температурада түрлендіруден кейін өседі, нәтижесінде аустенит мартенситке ауысады (салқындату кезінде алынатын мартенситтен ерекшелігі ол түрлендіру мартенситі деп аталады). Трипсталдар жоғары иілгіштікті сақтай отыра, жоғары беріктікке (о в

= 1800 МПа;

= 20 %). Осы болаттардың айрықша ерекшелігі жарықтың дамуына жоғары қарсылығы болып табылады: оларда К 1с мәні жоғарыда қарастырылған барлық беріктігі жоғары болаттарға қарағанда жоғары болады.

Қарапайым болаттар мен қорытпалар пластикалық түрлендіруден кейін өз пішінін қайта келтірмейді. Пішін жады әсеріне ие қорытпалардың ерекшелігі суық пластикалық түрлендіруден кейін қыздыру жоғары температурада, яғни бұдан бұрын орындалған ыстық пластикалық түрлендіру кезінде бұйымның пішінін орындау болып табылады. Осылайша, мысалы, егер сымды жоғары температурада шиыршыққа ораса, ал төмен температурада түзетсе (босатса), онда қайта қыздыру пішінді өзгертеді: сым қайтадан шиыршық пішініне қайта оралады және оны салқындату кезінде сақтайды.

Қазіргі уақытта осындай қорытпалардың көп саны белгілі. Осы қорытпалар мыс

типтегі қорытпалар анағұрлым таралған (Н50Т50). Оларда пішін жады әсері мыңдаған циклдар бойы қайталанады. Нитинол токтың автоматты үзгіштерде, сақтау құрылғыларында, температуралық-сезгіш датчиктерде қолданылады.

Аморфты күйдегі металдар мен қорытпалар, яғни металл шынылары алғашқы рет 1959—1960 жылдары алынды. Олар дәстүрлі кристалдық құрылысы бар құрамдағы қорытпалардан айтарлықтай ерекшеленеді. Түрлі құрамдағы металл шынылары жоғары механикалық, магнитті, коррозияға қарсы қасиеттерге ие.

Бір дән беретін аморфты құрылым аса жоғары салқындату — 10

К/с және одан да жоғары жылдамдық кезінде құрылады, оның арқасында ОС және КО кристалдандыру параметрлері нөлге тең болған кезде ең жоғары асыра суытылған дәрежеге қол жеткізіледі (дәстүрлі әдістермен құймаларды алу кезінде салқындату жылдамдығы шамамен 1 К/с).

, ортада мыстан жасалған диск орналасқан 3, төменгісі вакуумдық резервуар болып табылады. Сумен салқындатылатын мысты тигель 4 үстіңгі және ортаңғы камераларды бөлетін қабырғада орналасқан. Металды тигельге 5 орналастырғаннан кейін 10 -4 Па қысыммен вакуумды құру ауа айдап шығарылады, одан әрі үстіңгі және ортаңғы камераларға (5.8)-10

Па қысыммен аргон түседі. Материал балқытылғаннан кейін

8.4-сурет. Аморфты күйіндегі металдарды алу үшін қондырма схемасы (металл шынысы):

пан;

металл;

ортаңғы камерада қысым дросселді клапанның көмегімен

орташа алғанда 10

Па дейін түседі. Түрлі қысымның әсірінен балқу ортаңғы камераға түседі және айналып тұрған мыс дискісіне тиеді. Сұйық металды үздіксіз беру кезінде аморфты құрылыммен лента құрылады. Металл шыныларының аморфты құрылымы тұрақты емес, ол анағұрлым тепе-тең, яғни кристалдық пішінді алуға талпынады. Бұл кристалдандыру Т кр

температурасынан жоғары қыздыру кезінде жүреді:

Осы материалдардың қолданылуы температурамен шектелген. Олар өз қасиеттерін Ткр төмен болған кезде ғана сақтайды. Бұдан басқа, оларды шығару түр жиыны шектелген, негізінен ол жұқа фольга, ленталар, жіптер, себебі ұлкен қиылыстарда аса жоғары салқындату жылдамдықтарына қол жеткізу мүмкін емес. Негізгі қолдану облысы — микроэлектроника және радиоэлектроника, онда фольга қолданылады және жартылай өткізгіштерде немесе оқшаулайтын төсеніштерде аморфты металдардың жұқа қабықшаларын салу қажет. Алайда, аморфты металдық қорытпалардың осындай қолданыуы технологиялық түсінікпен, сондай-ақ олардың қасиеттерімен айқындалады. Металл шынылары ерекше электр және магнитті қасиеттер ие. Осылайша, Nі

Sі

в қорытпасының үлестік электерге қарсылығы нихромға қарағанда 1,5 есеп көп (жоғары қарсылықпен дәстүрлі қорытпа). Темір-кобальт қорытпалары жоғары магниттік өткізгіштікке және шағын коэрцитивтік күшке ие, бұл магнитті жұмсақ материалдар үшін қажет. Коэрцитивтік күш аз болса, дән ірілеу болады, ал аморфты қорытпалардың құрылымы бірыңғай дәнге ұқсас. Олар дәстүрлі пермаллойды —45-тен 83 % Nі дейін қамтитын қорытпаларды алмастыра алады. Құрамына темір, хром және кобальт кіретін аморфты қорытпалар үшін қаттылық пен беріктіктің жоғары шамаларының үйлесуі тән (

1-кесте ).

Аморфты қорытпаларды таңбалауы болаттар мен қорытпалар үшін қабылданған таңбалаудан ерекшеленеді. Олар ұқсас химиялық қосылыспен көрсетіледі.

Беріктік шегі о в

, МПа Fe

Fe

Cr