«Білімді дамытудың федералды институты» Федералды мем- лекеттік мекемесі орта кәсіби білім бағдарламаларын жүзеге асыратын білім беру мекемелерінің оқу үдерісінде пайдалану үшін оқулық ретінде ұсынылған

Рецензияның тіркеу нөмірі 355, 22 маусым 2009 ж.

8-басылым, стереотипті

ӘОЖ 620.22(075.32) КБЖ 30.3я723

Р ец ензенттер: «Мытишинск машинақұрастыру техникумының» ОКБ МБМ-нің оқытушысы О.И.Калашникова; «Циклон» ОҒЗИ» ААҚ метрологиялық қызметінің бжетекшісі, техн.ғ.канд., доц. В.С.Громов

Моряков О.С.

Материалтану: орта кәсіби білім беру мекемелеріне арналған оқулық / О.С.Моряков. – 8-басылым, стер. – М.: «Академия» баспа орталығы, 2015. – 288 с.

Оқулық «Машина жасау технологиясы» мамандығы бойынша орта кәсіби  білім  берудің  Федералды  мемлекеттік  білім  стандарттарының,

«Материалтану» ББ талаптарына сәйкес құрастырылған.

Оқулықта машина жасау құрылысында өнімдерді дайындауға арналған қазіргі заманғы құрастырмалы, құралды металдар мен қорытпаларға, ме- талл емес материалдарға сипаттама берілген. Металдардың механикалық және техникалық сынақтардан өткізу, термиялық және химия-термиялық өңдеу тәсілдері сөз етілген. Материалдарды кесу, қысу, полимеризация- лау, желімдеу, әртүрлі тәсілдермен балқыту (электрлі-сәулелі, плазмалық, лазерлік, аргонмен имектеп пісіру, ультрадыбысты т.б.) тәсілдеріне сипат- тама жасалған.

Орта кәсіби білім мекемелерінің студенттеріне арналған.

КБЖ30.3я723

Берілген баспаның түпнұсқа-макеті «Академия» баспа орталығының жекеменші- гі болып табылады, оны құқық иесінің рұқсатынсыз кез келген тәсілмен көбейту- ге тиым салынады.

© Рәсімдеу.  «Академия» баспа орталығы, 2012

Құрметті оқырман!

Бұл оқулық «Машина жасау технологиясы» мамандығы бойынша оқу-әдістемелік кешеннің бір бөлігі болып табылады. Оқулық жалпы кәсіби «Материалтану» пәнін меңгеруге арналған. Жаңа буынның оқу-әдістемелік кешендеріне жалпыбілімдік және жалпыкәсіби пәндер мен кәсіби модулдерді меңгеруді қамтамасыз ететін дәстүрлі және инновациялық оқу материалдары кіреді. Әрбір кешеннің құрамында жалпы және кәсіби құзыреттіліктерді, оның ішінде жұмыс берушінің талаптарын ескере отырып, меңгеруге қа- жетті оқулықтар мен оқу құралдары, оқыту және бақылау тәсілдері

кірген.

Оқу басылымдары электронды білім беру ресурстарымен то- лықтырылады. Электронды ресурстар интерактивті жаттығулары мен тренажерлер, мультимедиялық нысандар, Интернеттегі қосым- ша материалдар мен ресурстарға сілтемелері бар теориялық және практикалық модулдерден тұрады. Мұнда оқу үдерісінің негізгі па- раметрлері: жұмыс уақыты, бақылау және практикалық тапсырма- ларды орындау нәтижелері белгіленген терминологиялық сөздік пен электронды журнал ендірілген. Электронды ресурстар оқу үдерісіне жеңіл кірігіп, әртүрлі оқу бағдарламаларына бейімделе алады.

Кіріспе

Материалтану – материалдардың құрамы, құрылысы және қа- сиеттері, олардың механикалық, жылулық және басқа да сыртқы ықпалдар әсерінен өзгеру заңдылықтары арасындағы байланысты қарастыратын ғылым. Маңыздысы – өңделетін материал ғана емес, осы өңдеуге қажетті қондырғылардың (механизмдер мен машина- лар) материалдарының, мәселен, кесу, қысу, балқыту т.б. іс-әрекет- тері туралы ілім. Машиналардың немесе механизмдердің құрылысын, олардың жұмыс істеу шарттарын біле отырып, осы қондырғылардың оңтай- лы ұзақ мерзімді жарамдылығын қамтамасыз ететіндей қажетті ма- териалдарды таңдауға болады. Машина жасау материалдары өнер- кәсіп өнімдерінің бүкіл көлемінің төрттен бірін құрайды. Машина жасау – қорғанысқа арналған өнімдер мен тұтынушылық заттарды, еңбек құралдарын дайындайтын өңдеу өндірісі салалары- ның кешені. Ең маңызды салалары – білдек жасау (металл кесетін, ұсталық-баспақтау, құю жабдығы т.б.), транспорттық машина жасау (жер үстіндегі, ауадағы, судағы, ғарыштағы және басқа да транс- порттық құралдар), энергетикалық машина жасау т.б. Машина жасайтын негізгі материалдарға ауыр индустрияның негізі болып табылатын – металлдар мен қорытпалар

жатады. Оларсыз халық шаруашылығының бірде-бір саласы дами алмайды. Алайда табиғат ресурстарын тиімді пайдалану қажеттігі металлдан жасалмаған құрастырмалы материалдардың пайда болуына түртк іболды. Бұндай материалдар бүгінгі таңда техниканың әртүрлі сала- ларында кең қолданыс тауып келеді. Мысал ретінде пластмассаны

Бұл жерде металл қорытпалары туралы айтылып отыр. Металл қорытпалар – жоғары температурада екі немесе одан да көп металлды немесе металлдарды металл емес заттармен ерітіп, қорыту нәтижесінде алынған материалдар (қорытпаның металлдық қасиеттер кешені болады, оның атауы құрамындағы негізгі металлмен аталады).

атауға болады. Пластмасса дәстүрлі материалдардың кейбір қаси- еттерінен асып түсетін қасиеттерге ие. Пластмассаларды қолдану машина жасауда, жеңіл және тағам өндірісінде, құрылыста, автомо- биль-, ұшақ- және зымыран жасау өндірісінде туындаған көптеген техникалық мәселелерді шешуге мүмкіндік беріп отыр. Сондай-ақ, пластмассаларсыз телефония, радиоэлектроника, электртехникалық өндіріс пен басқа да салалардың дамуы мүмкін болмайды. Техниканың қазіргі замандағы дамуы көптеген жаңа материал- дарды ойлап табуға ынталандырып келеді. Жаңа материалдардың қасиеттері техникалық талаптарға толық жауап беруде. Композици- ялық материалдардың заманауи жаңа тобы ғалымдардың пікірінше, өнеркәсіптің ары қарай қарқынды дамуына сеп болады. Материалдарды өңдеу саласында металлдар, пластмассалар, күй- іктастарды ең жаңашыл тәсілдерімен құю, сондай-ақ қысым арқылы өңдеу және жаңашыл жоғары дәрежеде қатты материалдарды құрал- дар ретінде пайдаланып, кесу кең қолданыс тауып отыр. Материал- дарды өңдеудің құю тәсілі – ең үнемді тәсіл болып табылады, себебі құю кезінде материалдарды қайтарылмайтын жоғалту дәрежесі ба- рынша аз, ал өнімділігі –жоғары болады. Ғылым мен техниканың қазіргі заманғы жетістіктері көптеген шеберлер, инженерлер мен ғалымдардың еңбектеріне сүйенеді. Ке- меңгер ойшыл, ғалым М.В.Ломоносов өзінің 1763 жылы жарық көр- ген «Металлургия мен кен істерінің бастапқы негіздері» еңбегінде металлургиялық үдерістердің физикалық және химиялық табиғаты- на ғылыми түсініктемелер беріп, металлдарды қорыту мен өңдеудің технологиялық үдерістерін құрастыру бойынша маңызды практика- лық нұсқаулықтар берген. М.В.Ломоносовтың металлургия саласындағы идеялары шетел- дік металлургияның көп жылдық теориялық зерттемелерін басып озып, орыс ғалымдары мен инженерлерінің кейінгі зертеулеріне не- гіз болған. ХІХ ғасырдың басында орыс инженерлерінің шығармашылық бастамалары, әсіресе, қару-жарақ жасайтын орал және тула зауытта- рында кең қолданыс тапты. Ұлы орыс металлургы П.А.Аносов Зла- тоуствойский қару-жарақ зауытында жоғары сапалы болат дайындау және өңдеу, атап айтқанда, отбақырларда темірлерді тікелей це- менттеу арқылы құйма болаттарды алу, газдық цементтеу тәсілінің негізін қалаған-ды. 1937 жылы А.А.Аносов шойыннан болат алу

тәсілін Францияда П.Мартен қолданғанға дейін 30 жыл бұрын ойлап тапқан болатын. П.А.Аносовтың металлтану мен қыздырып өңдеу бойынша еңбектері оны металлограцияның негізін салушы ретінде танытты. П.А.Аносовтың «Болаттар туралы» атты кітабында болат- ты өндіру мен зерттеу бойынша маңызды нұсқаулықтар келтірілген. П.П.Аносовтың еңбектерін оның шәкірті – Петербургтегі Обу- ховский зауытының негізін қалаған талантты инженер М.Обухов жалғастырды. Обуховский зауытында танымал ғалым Д.К.Чернов та жұмыс жасаған-ды. Оның металлтану бойынша еңбектері металл- дар мен қорытпаларды меңгеру бойынша білімді жетілдіріп, болат- ты ыстық механикалық және қыздырып өңдеу ісін ғылыми негізде-

уге сеп болды.

Д.К.Черновтың идеялары академик Н.С.Курнаковтың еңбектерін- де ары қарай дамытылды. Н.С.Курнаков – металлдар мен қорытпа- лардың физика-химиялық талдамасының құрастырушысы, қорытпа- лардың кристалдық құрылыс, құрылым мен қасиеттері арасындағы байланысты көрсетуші. Ғалым-металлург А.А.Байков металлдар мен қорытпалардың хи- миялық құрамы мен қасиеттерін зертетудің металлургиялық үдері- стері мен тәсілдері теориясының негізін қалаған. А.А.Байковтың «Жоғары сапалы болат және оның сипаттамасы», «Металлдарды қалпына келтіру және тотықтандыру» т.б. еңбектері қара металлур- гияның дамуына сүбелі үлес қосты.

Материалтанудың дамуына Ю.А.Бринелль (Швеция), С.П.Ро- квелл (США), А.Мартенс (Германия) т.б. секілді шетелдік ғалымдар зор үлес қосқан.

Тарау 1. Материалдар туралы жалпы мәліметтер Тарау 2. Материалдарды химиялық- қыздырып өңдеу және сынақтан өткізу тәсілдері

1-тарау

1.1.

Техникалық материалдарды сипаттау үшін олардың физикалық, химиялық, технологиялық және механикалық

қасиеттерін пайда- ланады .

Физикалық қасиеттері (тығыздығы, жылу өткізгіштігі, балқу температурасы, қызулық ұлғаюы, магнитті сипаттамасы, жылу-, электрөткізгіштігі т.б.) материалдардың жылу, гравитациялық, элек- трмагнитті және радиациялық өрістердегі іс-әрекетін сипаттайды.

Химиялық қасиеттері тотығу, газдардың енуі және басқа да зат- тармен өзара әрекетке түсу қабілеттерін сипаттайды.

Технологи- ялық қасиеттері қысым, кесу, қыздыру арқылы ыстық және суық өңдеуге түсу қабілеттерін сипаттайды. Материалдардың

механика- лық қасиеттері олардың әртүрлі қуаттардың ықпалына түскендегі іс-әрекеттерін сипаттайды. Материалдардың құрылысының белгілі бір зерттеу тәсілдері арқылы анықталып, агрегаттық күйін айқын- дайтын ерекшеліктері құрылымы деп аталып, құрылымдық тығыз- дығын сипаттайды. Машина жасау материалдарының құрылымын бағалау барысын- да заттардың (қатты, сұйық, газ тәрізді) мінсіз

агрегаттық күйін негізге алады . Алайда нақты материалдарға, әдетте, қатты мен сұй- ық арасындағы шекаралық аралық типті күй тән болады. Атап ай- тсақ, аморфты (шыны тәрізді), сұйық кристллды және кристалды. Материалдардың осы аталған әрбір күйінің қалыптасуы белгілі бір сыртқы физикалық жағдайларға байланысты жұзеге асады. Бұл жағдайларды термодинамикалық факторлар деп атайды. Термоди- намикалық факторлар – басты құрылымы болып табылатын ми- кробөлшектер (заттардың табиғатына байланысты атомдар, иондар мен молекулалар) дененің көлемінде ретсіз (аморфты заттар) неме- се қатаң тәртіппен ретті орналасатын (кристалл заттар) әрбір заттың

тән температурасы мен қысымдары. Аралық сұйық кристалды күй де болуы ықтимал. Мәселен, бұл күй кейбір органикалық заттардың ұзын таяқша тәрізді пішінді молекулаларынан қалыптасады. Осы молекулалардан сұйық кристалдан түзіледі, себебі олардың басты қасиеттері – әрі сұйықтық (аққыштығы), әрі кристалдық заттарының болуы (тұрақты құрылым). Кристалдық құрылымы бар материалдарды пайдаланғанда, олар- дың кристалды торларын – бөлшектердің (атом, ион немесе молеку- лалар) кристалдағы дұрыс орналасуын анықтау керек. Қатты дене- дегі әрбір бөлшектердің күйі – өзгермейді және кейбір тепе-теңдік нүктелеріне қатысты жылулық ауытқуларға тұрақты. Мұндай нүкте- лер элементарлы кристалл ұяшықтарының түйіні ретінде қарасты- рылады. Бұл түйіндерді бірнеше мәрте қайталанғанда, үш шамада да кристалды толығымен алып, құрастыруға болады. Мұндай ұяшықтағы бөлшектердің жанасуы олардың бір-бірін өзара тебілісімен ғана шектеледі. Себебі бір заттағы бөлшектердің зарядтары біртекті болады. Бірақ әрбір бөлшектің өз көршісі бола- ды, көршілері сол бөлшекпен бірдейленіп кетеді. Былайша айтқан- да, қатты кристалдарға алыс реттілік, немесе тұрақты құрылым тән болады. Көпшілік қатты заттар кристалды болып келеді. Кристалдағы бөлшектердің арасындағы типті арақашықтық 0,2...0,5 нм (1 нм = 1 Кристалл сияқты қатты дене элементарлы торларының атомдары, иондары немесе молекулаларының алыс орналасу реттілігі болған- да ғана, өмір сүре алады. Реттілігі бұзылса, бөлшектер арасындағы тепе-тең арақашықтықтар өзгереді (мәселен, қыздыру барысында ұлғаяды) және қатты дене (кристалл) не балқып кетеді (сұйықтыққа айналады) немесе ұшып кетеді (газ түріндегі күйге түседі). Қатты күйінде заттың түрі өзгеруі мүмкін, қасиеттері әртүрлі бола алады. Алайда бұл жағдайда кристалл топ да өзгеріп, басқа түрге еніп (мо- дификацияланып), басқа аллотропты күйге түсуі тиіс. Көпшілік зат-

тар әртүрлі аллотропты пішінде болуы мүмкін. Көміртектің еркін күйдегі ықтимал түрленуіне – графит жәна алмаз түріне екі мысал келтірейік. Сену қиын, бірақ графит (табиғаты – қаттылық дәрежесі төмен, жұмсақ минерал; өндірісте – күй және құрым, яғни ағаш не- месе тас көмірді, антрацитті жаққан кезінде түзілетін жұмсақ қара ұнтақ) мен алмаз (қаттылық дәрежесі – өте жоғары, ерекше гауһар текті бедерлер жасалғаннан кейін – жалтыраған бағалы тасқа айна- лады) – бір ғана элементтің – көміртектің атомды кристалдары бо- лып табылады. Графит барынша жоғары температурада жұмыс жа- сауға арналған отбақырларды дайындау үшін отқа төзімді материал ретінде қолданылса, алмаз ашық отта жылдам жанып кетеді. Металл қатарына жатпайтын графит металлдарға тән кейбір қасиеттерді (электрөткізгіштік) көрсете алады. Графиттің құрылымы дұрыс ал- тыбұрыштардың түйініндегі көміртек атомдарының параллель қа- баттарынан құралған. Қабаттар біреуінен кейін қайталанып отыра- ды, әрбір қабатты екіншісін орнынан жылжытып отырады. Мұндай кристалды торды гексагоналды деп атайды. Тығыз алмаздың торла- ры – куб түрінде болады (а = 0,354 нм), кубтың ортасындағы әрбір қырының, сондай-ақ кубтың түйіндерінде көміртек атомдары орна- ласады (мұнда торды гранецентрлік кубты тор деп атайды). Осылай- ша, зат ретіндегі еркін көміртектің екі түрлі атомды кристалды торы болады. Әрбір кристалды затты бір-бірінен кристалл торына қарай ажы- ратуға болады. Металлдардың барлығы және олардың қорытпалары- ның кристалдық құрылымында металды кристалды торлары бола- ды: оның ерекшелігі – түйіндерінде зарядталған иондар (катиондар) мен жартылай еркін атомдар орналасады, ал түйіндер арасындағы аралықта атомдардың сыртқы орбиталарында орналаспайтын, бірақ металлға қатысты болған электрондар еркін қозғалады. Бұл элек- трондар қоғамдық деп танылады, олар металдардың зат ретінде қа- сиеттерін айқындайды (атап айтсақ, жылу-, электрөткізгіштігі т.б.). Металдардың негізгі кристалл торлары машина жасауда кең қол- даныс тапқан. Олар:

көлемдік-центристік кубтық

сурет 1.1 , а

б

в

) болып бөлінеді.

КЦК-да сегіз атом кубтың жоғары жағында және біреуі – орта- сында (бұл атом, мәселен, Fe темір құрамында төменгі температура- да болады, яғни а-темір, Cr хром, W вольфрам, Mo молибден) орна-

Сурет 1.1. Негізгі кристалл торлардың типтері а

б

в

ласады. ГКЦ атомдары алмазда ғана емес, кубтың жоғары жағында және әрбір шетінің ортасында орналасады (бұл Al алюминий, Cu мыс, Au алтын және γ-темірге тән). Гексагоналды кристалл тор Zn цинк пен Mg магний құрамында болады. Металдар, металдардың металдармен және металл емес заттар- мен қорытпалары ерітілген (сұйық) күйден суу барысында қатты күйге айналуы барысында кристалды құрылымға ие болады. Кейбір металдар, мәселен темір мен кобальт әртүрлі температурада қатты күйінде аллотропты өзгеріске түсіп, соның барысында кубтық тор гексагоналды торға ыңғайланады. Айталық, темір 1400 о

о

о

С-тан төмен температу- рада, сондай-ақ 1392 о

С-та балқыту температурасына дейін (1539 о

С) термодинамикалық тұрақты болып келеді. 911...1392 о С температу- ра арасында γ-темір тұрақты болып келеді. Қисық суыту кезіндегі 768 о С-тағы температуралық баспалдақ темірдің магнитті қасиет- терін білдіреді: бұл температурадан жоғары болса, темір магниттілі- гінен айрылады, ал төменгі температурада – магнитті қасиеттерін айқын көрсетеді.

Магнитті емес, яғни 911...768 о С температурасы арасындағы α-темірді β-темір деп атайды. Ал оның 1539...1392 о С арасындағы жоғары температурадағы модификациясын δ-темір деп атайды (көлемдік-центристік кубтық тор). Орталықтың кристалдар түзілген барлық жағындағы балқытпа- ны бірмезетте суытқан кезде кристализация әрекеті дамиды. Саны

Сурет 1.2. Қисық суытылған темір: α (δ), γ, α – темірдің кристалл торларының аллотропты өзгерістері; суыту барысы

көп кристалдардың өсуіне қарай бір кристалдар екінші кристал- дарға кедергі келтіре бастайды. Нәтижесіндже геометриялық дұрыс көпқырлы  кристалдар  орнына  дұрыс  емес  бұзылған  пішінді  де-

деп атайды. Өң- делген кесіктерін микроскоп астында мұқият қарағанда, оның түй- ірлері дұрыс емес пішінді, ал көлемі әртүрлі (мәселен, 0,1-ден 1,0 мм-ге дейін) болып келетіні анықталды. Егер кристалл заттардың физикалық қасиеттері әртүрлі бағытта- рында біртекті болмаса, бұл заттарды

Химиялық өңдеу кезінде анизотропты заттар әртүрлі жылдам- дықта тапталады, сондықтан олардың мехникалық қасиеттері де бір- текті болмайды. Егер материалдардың барлық бағыттағы физикалық қасиеттері біркелкі болса, оларды

Поликристалды құрылысында анизотропия кристалды құрылымға қарағанда аз болады. Себебі металдың түйірлері біртек- ті, ұсақ болып, қасиеттері жағынан изотропты материалдарға жақы- рынақ болып келеді.

байқалады. Кри- сталдардың құрылысындағы кемшіліктер кристалл топтағы бөл- шектердің периодтық орналасуының бұзылуына байланысты. Кри- сталдардағы ауытқулар төрт топқа бөлінеді: нүктелі (нөл-өлшемді), желілі (бірөлшемді), үстірт (екі өлшемді) және көлемдік (үш өл- шемді).

Нүктелі ауытқулар өлшемдерге шаққан өте аз мөлшерлі болып, бар-жоғы бірнеше атомдық диаметрлер түрінде көрініс бе- реді. Оларға вакансиялар, түйінаралық атомдар, қоспалар атомдары мен олардың кешендері жатады.

Желілі ауытқулардың атомдық өлшемдері екі өлшемді болып, ал үшіншілері – кристалдың ұзын- дығымен бірдей өлшемді болып келеді.

Үстірт ауытқулар (түйір- лердің шектері) тек бір ғана өлшемде аз болып, атомдарды топтауда кемшілік бар екенін көрсетеді.

Көлемді ауытқулар (кристалдардың кемістіктері) – жарықшақтар, тордың басқа типтеріне қосымшалар, бос қуыстар мен қабыршақтар. Кристалдардағы ауытқулар материалдардың механикалық қа- сиеттеріне (бұзылу, пластикалық деформация, рекристаллизация, ескіру т.б.), сондай-ақ кристалдардың физикалық қасиеттеріне (жар- тылайөткізгіш техникада)  айтарлықтай ықпал етеді.

Аморфты күй

физикалық қасиеттері бірдей болады. Аморфты заттардың белгілі бір балқыту температурасы болмайды, олар

Өзінің құрылысы жағынан, аморфты қатты заттар мен сұй- ықтықтар қатты және газ түріндегі дене арасындағы аралықта тұра- ды, оның жақын тәртібі болады (тек көрші бөлшектерінің орнала- суында ғана келісімділік байқалады). Қатты заттаржың бөлшектері секілді аморфты заттардың бөлшектері де тепе-теңдік күйінде жылу- лық тербеліс жасайды. Алайда егер қатты денеде олар өзгермейтін болса, аморфты денеде белгілі бір уақыт өткен соң бөлшектер жаңа күйге өтіп, аморфты заттардың жабысқақтық және аққыштың қаси- етін көрсетеді. Бір ғана зат әрі кристалл, әрі аморфты түрде кезде- се алады. Алайда заттың аморфты күйі кристалл күйге оңай ауыса алады (мәселен, шыны). Мұндай ауысу суыту жылдамдығына және заттың жабысқақтық қасиетіне байланысты.

Бір күйден екінші күйге өз бетімен өту мерзімдері әртүрлі болады

Аморфты қатты металл болмайды. Тіпті қалыпты жағдайларда сұйық күйінде кездесетін сынап -40°С суықта қатып, кристалдана- ды.

1.2.

Қатты заттар мен байланыстар.

Қатты денелер оң (электрондар) және теріс (атомдардың ядрола- ры) зарядтардың өзара байланысының есебінен өмір сүреді. Бұндай байланыстар барысында туындаған

тартылыс күші осы аталған бөлшектерді (электрондар мен ядролар) өзара жақындастырады. Тартылыс күшімен бірге

тебіліс күші болады. Бұл күш бөлшек- тердің бірігуіне кедергі келтіреді. Тебіліс күштері біртекті заряд- талған бөлшектердің белгілі бір арақашықтықта жақындауы кезін- де туындайды. Тебіліс күшінің туындауы барлық қатты заттар үшін біркелкі болып келсе, тартылыс күші – әртүрлі әрі қатты дененің пайда болу табиғатына байланысты туындаған. Тартылыс күші ион- ды, ковалентті және металл байланыстарды, сондай-ақ молекулярлы өзара әрекеттесу күшін (Ван-дер-Ваальс күші) туындатады.

Байланыстың иондық типі

Байланыстың коваленттік типі

Органикалық қосылыстардың молекулаларындағы негізгі бай- ланыстардың барлығы ковалентті деп танылады. Атомдық торлары мен коваленттілік байланысы бар кристалдар баяу балқитын тығы- здығы жоғары және тозуға төзімді материалдарды түзеті (мәселен, боразон). Молекуларалық өзара әрекеттесу күші диполдардың электроста- тикалық өзара әрекеті нәтижесінде туындайды. Дипол дегеніміз – мөлшері жағынан тең, бірақ зарядтарының белгісіне қарай бір-бірі- не қарама-қайшы екі нүктелі электр зарядтарының  жиынтығы. Бұл күштер коваленттілік күшкке қарағанда әлсіз, алайда алыс арақашықтықта пайда болады. Егер зат полярлы молекулалардан тұрса (су), олар бір-біріне қатысты өздерінің әртүрлі аталатын заряд- талған шетіне қарай бейімделіп, соның нәтижесінде бір-біріне өзара тартылады. Егер зат полярлы емес, бірақ поляризацияға икемді мо- лекулалардан тұрса (көміртек диоксиді), индукцияланған диполдар туындайды. Молекулалар поляризацияланып, туындаған индукция- ланған дипол өз кезегінде көрші орналасқан молекулаларды поляри- зациялайды: молекулалар бір-біріне өзара тартылады. Механикалық байланыс 80% химиялық элементтерге және көп- теген металл қорытпаларына тән болады. Бұлар қалыпты жағдайда жоғары жылу- және электрөткізгіштігімен, созылмалығымен, иіл- гіштігімен, металлдық жарқылымен және басқа да қасиеттерімен ерекшеленеді. Металлдардың мұндай қасиеттері олардың кристалл торларында атомдық ядролармен әлсіз байланысқан қозғалмалы электрондарының көп мөлшерде (1 см

-де 1022 – 10

. Қазіргі заманғы ғылым мен тех- никаның талаптарына толық жауап беретін қорытпалардың көпте- ген түрлері бар. Қорытпалар жұмсақ, қатты, электркедергілері төмен

немесе жоғары, магнитті және магнитті емес, қышқыл дарымайтын, ыстыққа төзімді, жеңіл, ауыр т.б. болып бөлінеді. Қорытпалардың барлығына тән қасиеттер – механикалық қоспаларға бөлінуі, қатты ерітінділер мен химиялық қосылыстар (сурет 1.3).

Қоспалар (механикалық қоспалар) сұйық күйден қатты күй- ге өткен кезде бір-бірінің құрамында ерімей, өзара әрекеттеспейтін компоненттерді түзеді. Қоспаның құрамындағы әрбір компонент өзінің қасиеттері мен кристалл торларын, олардың компоненттерінің көлемі бойынша теп емес бөлшектену қасиетін сақтап қалады. Мұндай қоспаларда ендірілетін қатты ерітінділер және аз мөл- шерде орын алмастыратын қатты ерітінділер болады (

сурет 1.3 , а ). Компоненттердің сандық арақатынасын өзгерте отырып, механика- лық қоспалардың әртүрлі қасиеттеріне қол жеткізуге болады. Кейде механикалық қоспаларды

орын алмастыратын қатты ерітінді деп атайды. Егер компоненттің атомдары кристалл торларының ішінде жартылай орналасса, оларды

б ). Айталық, мыс пен никельдің қосындысынан туындаған орын алмасудың қатты ерітіндісінде ни- кельдің атомдары мыстың кристалл торларының түйіндерінде ор- наласады. Ендірудің қатты ерітіндісінде металл емес заттардың атомдары металл атомдарының арасындағы аралықта орналасады. Ендірудің қатты ерітіндісінің типтік үлгісі – темірдің құрамындағы көміртектің қатты ерітіндісі. Қатты ерітінділер – болат, қола, көпте- ген шынылар, минералдар – дала шпарттары т.б. Химиялық қосылыстар әртүрлі кристалл торлары мен олардың атомдары бар элементтер түзеді. Химиялық қосылыстар металдың металмен және металл еместің металл еместерді түзе алады. Түзіл- ген қорытпалардың ерекшелігі – балқыту температурасы тұрақты, қаттылығы мен сынғыштығы жоғары, өзіндік кристалл торлары бар және құрамындағы компоненттердің қасиеттерінен өзгеше болып келеді. Металдың металмен химиялық қосылысының байланыстық металды типі болады. Оны интерметаллидтер деп атайды. Алл ме-

талдың металл емес затпен химиялық қосылысы – байланыстың иондық типі болып, металл еместің түріне қарай аталады (оксид, карбид, нитрид т.б.). көміртектің темірмен химиялық қосылысының атомдық-кристалл торы 1.3, в

Ақиқат қорытпалардың микроқұрылымы – қосылыстардың бір- неше типтерінің комбинациясын білдіреді. Мәселен, химиялық қо- сылыстар мен қатты ерітінділердің механикалық қоспалары.

Металдардың кристализациясы . Сұйық металдың кристали- зациясына балқытпадағы қоспаларды суыту жылдамдығы мен мөл- шері тікелей ықпал етеді. Суыту көбірек байқалған жерде

дендрит- тер

Сурет 1.3. Қорытпалардың құрылысы а

б

в

түріндегі өсінділері бар негізгі өс пайда болады. Бұл өс пен өсінділер- де сұйық күйде тұрған металл кристализацияланып, бостықтардың орны толтырылып, біртіндеп суи бастайды. Нәтижесінде үлкен бір кристалл пайда болады. Құймақалыптың қабырғаларымен үйкеле отырып, металл жыл- дам суып, қыртыс түзеді. Қыртыстар ұсақ кристалдардан құралады. Себебі жоғары жылдамдықта суығанда олар үлкен мөлшерге дейін өсіп үлгермейді (кристализацияның бірінші аймағы). Құймақалып- тардың өсінің бағытына қарай балқытпаларды суыту баяу жүзеге асады, нәтижесінде құймақалыптың қабырғаларына перпендикуляр, дұрыс бейімделген ірі бағана тәрізді (радикалды) кристалдар пайда болады. Мұндай кристалдардың мөлшері барынша аз болғаны дұрыс, себебі құйманы ары қарай өңдегенде (соққанда және жұқартқанда), олардың үйкелу жазығының бойымен металда жарықтар пайда бо- лады. Осымен кристализацияның екінші аймағы аяқталады. Одан ары металл құйманың өстік бөлігінде кристалданады. (кри- сталлизацияның үшінші аймағы). Ірі теңөстік ретсіз орналасқан кри- сталдар түзіледі. Оның себебі – суыту жылдамдығының төмендеуі және жылудың берілу бағытының өзгеруі. Кристаллизацияланғанда, металл көлемі азаяды,  түбінде  тұн- ба түзіліп, нәтижесінде металдың қатайған қабатының қалыңдығы ұлғайып, құйманың ортасындағы сұйықтық мөлшері азаяды. Құй- маның жоғары бөлігінде орнығатын қабыршақ пайда болады. Оған қалдықтар түсіп отырады. Құймалардың ауытқуларға орнығатын және газ түріндегі қабыр- шықтар (бостықтар мен көпіршіктер), металл емес қосындылар мен айыруды жатқызуға болады. Газ түріндегі қабыршықтар пештің ат- мосферасында сұйық металл жұтылып, реакцияларда металл жұқа- рып, соның салдарынан қайнап тұрған металл ауаны қармап, немесе тіпті басқа себептермен пайда болады. Металл емес қосындылар металдың (болат) қалыңдығында марганец, алюминий және крем- ний диоксидінің оксидтері тотыққанда пайда болады. Яғни металдар балқытпаның үстіңгі бетіне қалқып шығуға үлгермей қалады. Айы- ру (сегрегация) – құймадағы металдың біртекті емес құрамы. Ай- ырудың түзілуіне құйманың қатаюы кезіндегі күкірт, фосфор және көміртектің болуы тікелей әсер етеді. Айыруды қорыту арқылы және вакуумға металды құю арқылы төмендетуге не азайтуға болады. Әрбір затқа (металға) белгілі бір термиодинамикалық жағдай- ларда  атомды-кристалды  құрылым  сәйкес  келеді.  Кейбір  заттар,

мәселен, темір, көміртек, кварц температура мен қысымның әртүр- лі интералдарында салмағы бірдей әртүрлі кристалл құрылымға ие болады. Қатты заттың екі немесе одан да көп кристалл құрылымда өмір сүру қабілетінің болуы полиморфизм (аллотропия) деп ата- лады. Полиморфизмнің мысалы ретінде алмаз бен графитті, яғни көміртектен тұратын, кристалл торлары әртүрлі және қасиеттеріне қарай оңай ажыратылатын заттарды жатқызуға болады. Кристалли- зация заттың фазалық ауысуының тәсілі ретінде жылуды бөле алу қасиетімен жалғасын тауып отырады. Кристаллизация белгілі бір жағдайларға – балқытпаның қайта суытуға қол жеткізгенде бастала- ды. Балқытпа қайта суытылғанда бірнеше ұсақ кристалдар түзіледі. Оны кристаллизация ортасы деп атайды (

сурет 1.4 , а-г ). Кристалдар балқытпаның жаңа атомдарын біріктіргенде, көбейе береді. Кри- сталлдың қырларының өсуі қабаттар бойынша жүзеге асырылады. Кристаллизацияның өсу шарттары мен суу жылдамдығына  тіке- лей тәуелді болуы кристалдардың құрылымы мен формаларының әртүрлілігіне әкеп соқтырады (көпқырлы, пластикалық, ине тәрізді,

Сурет 1.4. Кристаллизация сызбасы а-г

д

е

дендритті т.б.). кристалдар бір-бірімен шексіз кеңістікте түйіскен- де, олардың формасы өзгереді (сурет 1,4, д ). Кристаллизацияның ең соңғы сатысы – түйірлердің, немесе кристаллиттердің түзілуі (сурет 1.4, е ). Металдардың кристаллизациясы фазалар ережесіне – термоди- намика мен физикалық химия заңдарына сәйкес жүзеге асырылады. Бұл заң бойынша фазалардың мөлшері, тепе-тең жүйедегі компо- ненттері мен еркіндік дәрежелерінің арасында тәуелділік анықта- лады. Біркомпонентті жүйе бірнеше фазалардан тұруы мүмкін. Су – тең салмақты термодинамикалық жүйе, ол үш фазадан тұрады – мұз, су және судың буы. Судың термодинамикалық диаграммасында үш қи- сық бір нүкте бойында жуысады. Оларды үштік деп атайды. Үштік 611 Па қысымында термодинамикалық температураны – 273,16 К есептеудің бастапқы (реперлі) нүктесі. Фазалық тепе-теңдік дегеніміз

Екі реттік қорытпалардың кристаллизациясы, солидус және лик- видус желілері, доэвтективті, эвтективті және заэвтективті болаттар туралы қосымша мәліметтер 2.1-тараушасында сөз етіледі.

Нақты кристалдардың ауытқулары.

Нақты кристалдардың құрамында ауытқулар болады. Бұл ауытқу- лардың мөлшері мен типтері кристалл заттардың кейбір қасиеттері- не ықпал етіп отырады. Кей жағдайларда бұл ықпал күшті болса, осы құрылымдық ұасиеттердің кейбіреулерінің практикалық маңы- зы өте жоғары болады (мәселен, металды нығайтады). Нақты кри- сталдардың құрылымындағы ауытқулар әртүрлі болады. Оларды нүктелі, сызықтық және үстірт ауытқулар деп бөлуге болады. Қара-

а

) және түйіндер арасындағы атомдар.

Мұндай ауытқулардың болуы тордағы жекелеген атомдар немесе иондарда оны берілген температурадағы орташа мәнге айналдыра- тын энергиясының болатындығына байланысты. Мұндай атомдар басқаларға қарағанда қарқынды тербеліп, бір орнынан екінші орынға, мәселен, тордың түйінінен түйіндер арасына оңай ауыса алады. Түйіннен шыққан атомды

б ), ал оның бұрынғы орналасқан орнын ва- кансия деп атайды. Кез келген сәтте вакансиямен көрші орналасқан атом сол вакансияның орнына тұрып, өз орнын басқа атомдарға не- месе жаңа вакансия үшін босатып бере алады. Сөйтіп, вакансия бір орыннан екіншісіне ауысады. Нүктелі ауытқулар жартылай өткізгіш материалардың қасиеттеріне үлкен әсер етеді.

деп аталады. Шектік дислокация тордағы басы артық жазықтықтың (экстражазықтық) шегі (сурет 1.5, в ). Дислокациялар кристалдардың түзілуі мен өсуі барысында туындайды. Сақтық шараларын барын- ша мұқият сақтағанда да, өсіп жатқан кристалдың құрамында дисло- кациялардың мөлшері жеткілікті болады. Сондай-ақ, олардың мөл- шері механикалық күш түскенде көбейе береді. Бұл кристалл құрамында ішкі кернеудің туындауына әкеп соқты- рады. Нүктелі ауытқулар секілді дислокациялар  қозғалмалы бола-

Сурет 1.5 Кристалдардың ауытқулары а

б

в

ды. Олардың қозғамалығы әсіресе металды кристалдарда көбірек көрінеді. Металдардың механикалық қасиеттері дислокациялардың тығыздығына (яғни көлеміндегі бірлігінің мөлшеріне) және кри- сталл құрамында орын алмасу қабілетіне тікелей байланысты. Үстірт ауытқулар кристалл дененің үстіңгі бетінде немесе кри- сталдардың шекараларында болады. Бұл ауытқу әртүрлі нүктелі және сызықтық ауытқулардың көп мөлшердегі жиынтығын біл- діреді.

Металдардың құрылымын зерттеу . Металдардың құрылымын зерттеу – визуалды, ешқандай аспапсыз немесе микроскоптар, үлкей- тетін (10 есеге дейін) шынылар мен басқа да құралдарды пайдалана отырып, жүзеге асырылады. Оны

макроталдау деп атайды. Мәсе- лен, лупаның көмегімен балқыту арқылы жасалған бөлшектердің сынықтарының сипатын, олардың түйіршіктілігін, жарықтарының, бөгде қоспалардың, бос орындардың болуын анықтап, қалыптау арқылы дасалған бөлшектерде қылаулар, жарықтар, созылмалар, жылжу, тесіктер т.б. болуы мен өлшемін анықтауға болады. Бұны, міне, макроталдау деп атаймыз. Сонымен қатар, металдың құрылымы мен құрамындағы айталық, күкірттің болуын фототаңбалар арқылы анықтауға болады. Бұл үшін үлгінің болат тілімтасын дайындайды. Тілімтас алдымен ысылып, содан кейін тегістеледі. Одан ары оның жазықтығын сақтай отырып, майын кетіріп, сосын күкірт қышқылының әлсіз ерітіндісін қоса отырып, жарық түсірілген фотоқағазды бекітіп, біраз уақыт шет- ке қойып қояды. Фотоқағазда тілімтастың құрылымының таңбасы не ізі түседі. Осындай тәсілмен үлгінің үстіндегі күкірт пен оның қоспаларын анықтауға және орналастыруға (айыруға) болады. Се- бебі фотоқағаздың үстінде күкірт қара дақтар түрінде көрінеді. Үлгіні дайындау тәсілін өңдейтін құрал-жабдықтың белгілеріне қарай анықтауға болады. Микроскоп арқылы металдарды мұқият зерттеу барысында орын- далатын терең зерттеулер

микроталдаулар деп аталады. Мұндай зерттеулерді арнайы үлгілерде – сәйкес материалдардан жасалған

тілімтастарда жүзеге асырылады. Ол үшін үлгінің жазық дайын- дамасын тегістеп, барынша жылтыратады (

α кедір-бұдырлық пара- метрлері – 0,100 мкм), сосын майдан тазартып, микроскоп арқылы мұқият зерттейді. Зерттеліп отырған металдардың микроқұрылысы химиялық белсенді заттармен өңдеп (алдын ала өңделгеннен кейін),

микрорельефті құрып және құрылымдық компоненттерін әртүрлі түске бояп, оларды жарықта сәулеленетін нысандарға айналдырып, зерттейді. Лабораториялық жағдайларда жарыққа сәуле түсіріп, микроскоп- тың көмегімен металдың құрылымын және оның жылулық, механи- калық, басқа да әсерлерден кейін өзгеруін мұқият қарастыруға бо- лады. Мұндай микроскоптың арнайы сәуле түсіретін жүйесі болады және металдар мен қорытпалардың микроқұрылымын көп дәреже- де үлкейтіп (2000-ға дейін) суретке түсіріп, зерттеу кезінде қолда- нылады. Электронды микроскоп миллион есе үлкейтуге қабілетті.

Спектралды талдау зерттеліп отырған объектіні шығару спектрі (эмиссиялық талдау), сіңіру (адсорбциялы талдау), жарықты комби- нациялық шашырату мен люминесценциялау бойынша сапалы және сандық бағалауға мүмкіндік береді. Спектралды талдау басқа талдау түрлерінен жоғары сезімталдығымен ерекшеленеді. Сондықтан өн- дірістің әртүрлі салаларында қолданылады.

Рентгеноспектралды талдау рентген сәулелерінің дифракци- ясына негізделіп, металл, қорытпалар мен минерлардың кристалл торларының типтері мен сипатты өлшемдерін, сондай-ақ олардың ішкі кернеу құрамында орналасу қалпын анықтауға мүмкіндік бе- реді. Рентгеноспектралды талдаудың көмегімен талшықты матери- алдардың, аморфты және сұйық денелердің құрылымын зерттеп, ге- терогенді (біртекті емес) жүйелердің сандық және сапалық фазалық талдауын жүргізіп, олардың құрамындағы әртүрлі кристалл фаза- лардың мазмұнын анықтауға болады.

Электронды-оптикалық талдау электрондарды заттармен шашырату, бейнелеу және сіңіруге негізделіп, электрондардың шоғырының көмегімен 10

есеге дейін үлкейтілген, ең үлкен энерги- яға дейін (30...100 кэВ-ке дейін) объектінің бейнесін бақылауға және суретке түсіруге мүмкіндік береді. Сондай-ақ, жекелеген атомдық жазықтықтардың бейнесін алып, зерттеуге және металдар мен қо- рытпалардағы, кристалл құрылымындағы дислокацияларды анықта- уға болады. Басқа зерттеулер мен сынақтар (мәселен, металдардың қат- тылығын Бринелл тәсілімен анықтау) 2.4-тараушада сөз етілетін бо- лады.

1.3.

Қазіргі заманғы техникада өздерінің қасиеттері жағынан өте жоға- ры деңгейдегі (дәстүрлі материалдармен салыстырғанда) жаңа мате- риалдарды қолдану талабы күшейіп келеді. Мұндай материалдарға үздіксіз кристалл торлары бар бірлі-жарым кристалдар түріндегі монокристалды материалдарды жатқызуға болады. Монокристал- дар

болып бөлінеді. Табиғи монокристал- дарға кварц, тасты тұз, флюорит т.б. монокристалдары жатады. Та- биғи қорлар монокристалды материалдарды талап етілген сапа мен көлемге сәйкес жеткілікті деңгейде заманауи өндірілуін қамтамасыз ете алмайды. Табиғи монокристалдар өте қымбат әрі қолжетімді болмайды. Ғалымдар монокристалдарды жасанды жолмен өндіру тәсілін ойлап тапты. Бұл тәсілдің ең негізгілері – балқытпалар мен ерітінділерден монокристалды материалдарды алу тәсілі.

Балқытпалардан монокристалдарды өндіру технологиясына шолу жасап өтелік. Балқытпадан кристалл алу үшін затты балқы- тып, содан кейін суыту керек. алайда металдарды өндірістік жағдай- да дәл осылайша балқытады: металды балқыту немесе құюдың бар- лық үдерістері – балқытпадан поликристалды металды алу арқылы кристаллизациялау тәсілі болып табылады. Монокристалды алу үшін кристаллизация балқытпаның бүкіл көлемінде емес, тек аз ғана бөлігінде жүзеге асуы қажет. Оның есесі- не, өсу жылдамдығы сағатына бірнеше сантиметрге жету керек. Үл- кен монокристалдарды өндірудің бірнеше тәсілі белгілі. Олардың ішінде жиі қолданылатынын ғана қарастырып көрелік. Яғни қажетсіз қысым мен біртектілікті болдырмау үшін отбақырды қолданбастан, өңдеу тәсіліне назар аударалық. Бұл жағдайдың өзінде монокристал- дарды көпқырды етіп өндіру мүмкін емес, себебі айналу, жылудың бөлінуі мен басқа да себептер оған еркін өсуге кедергі келтіреді. Балқытпалардан металдардың монокристалдары, жартылай өт- кізгіштер мен оптикада пайдаланылатын мөлдір кристалдар т.б. өн- діріледі. Бұл жағдайда салмағы 80 кг әбден жетілдірілген, біртекті, таза монокристалдар алынады. Техникада қолданылатын қарапайым металдардың құрылымы – поликристалды болып келеді. Бірақ, заманауи құрал-жабдықтардың көмегімен монокристалды металл өндіруге үйренді. Поликристал- дарға қарағанда, монокристалдар мықты, оңай деформацияланып,

жылдам сына қоймайды, химиялық әсерлерге әлдеқайда төзімді ке- леді. Монокристалдардан құймалар, пластиналар, трубалар, сымдар, ленталар мен басқа да кәсіби өнімдер жасалады. Молибден мен вольфрамның монокристалдарын пайдалану электрвакуумды аспап- тардың қызметін он немесе жүз есе күшейтуге сеп болды. Темір, молибден, вольфрам мен магнийдің жетілдірілген және таза монокристалдары жоғары икемділік қасиетке ие. Бұл түйін- дердің қалың металл өзектерін байлауға мүмкіндік береді. Алюми- ний, цинк, висмут, қорғасын, темірдің монокристалдары атомды техникада монохроматорларды өндіру және нейтрондарды поля- ризациялау үшін қолданылады. Газ турбиналы авиациялық қозғал- тқыштардағы турбинді қалақтар күрделі жағдайларда жұмыс жа- сайды: газ ағынының жоғары және күрт өзгергіш температуралары, күрт ауысып отыратын қуатты қысым. Бұл жағдайда поликристалл материалдан жасалған қалақтар салыстырмалы түрде жылдам бұзы- лады. бұзылу түйіршіктердің шекараларынан басталады. Монокри- сталды қалақтар поликристалды қалақтармен салыстырғанда, 6-7 есе мықты әрі төзімді болып шықты. Алайда монокристалды материалды бұрыннан таныс тәсілдер- мен (кесу, қалыпқа салу, жұқарту т.б.) өңдесе, оның салмағының көп бөлігі қалдыққа кетіп, қолдану тиімділігі айтарлықтай төмендейді. монокристалдарды дайын өнімдер түрінде өндіру тәсілі ұсынылды. Бұл тәсіл ары қарай өңдеуді қажет етпейді. Аталған тәсіл бастапқы заттың 5-түтікшенің үстіне тесіктері бар тілімше пішінді 4-түтік- ше қойылады (

сурет 1.6 ). Тілімше материалдары балқытпамен өза- ра әрекетке түспейді, ал тесігінің формасы мен өлшемдері 3-түтік- шенің тесіктерінің мөлшері мен көлемі секілді болашақ өнімге сай болады. Балқытпа түтіктің ішінде тұтасу күші арқылы сақталып, түтікше көтерілгенде оның артынан созылып, 2-мұздатқыштың ай- мағына түсіп, қатаяды. Яғни 1-өнімге айналады. Осылайша 10 м/сағ жылдамдықта монокристалды және поликристалды кескінделген өнім өндіріледі. Осы тәсілмен металдан басқа лағыл, жақұт, корунд секілді зат- тар өндіріледі. Оның негізі – алюминий оксиді. Ұсақталған корунд түрпілі материал ретінде, қызыл лағыл сағаттардың тірек тастарын, хронометрлер мен аналитикалық таразыларды т.б. жасау үшін қол- данылады. Қызыл лағыл лазер дайындауда қолданылады. Мұнда ол сәулелі шоғырды энергияны сақтау заңын бұзбастан күшейтеді. Се- бебі сәулелі шоғыр хром құрамындағы атомдардың қоспаларының

лағылдың кристалдарындағы электронды ауысу арқылы күшейеді. Қазіргі заманауи лазерлердің қуаты миллиард ваттқа дейін көтеріліп, сәулелі шоғырды ғаламшарларға жіберуге, одан ары ғарыш кемелері мен серіктерге бақылау жасап отыруға мүмкіндік берді. Сондай-ақ лазер металдар мен басқа да материалдарды өндірісте өңдеу үшін қолдануға мүмкіндік берді. Лағылдың кристалдарынан басқа лазер- лерде влюорит, анартас, галиий арсениді т.б. пайдаланылады.

тік типті қондырғылардың түтіндерінде өсіріледі. Алюминий оксидінен алынған опа түріндегі ұнтақ үздіксіз жіңішкелеп оты- рып, температурасы 2 000°С-тан жоғары шатырлауық газға (суте- гі мен оттегінің қоспасы) араластырылады. Мұнда ұнтақ балқып, ұсақ тамшыларға айналады. Балқытпаның тамшылары түтікшеге түсіріліп, қатып, кристаллизацияланады. Дәл осылайша, ұзындығы 1 м-ге және салмағы бірнеше килограмм болатын жақұттың, лейко- жақұттардың (бояғыш қоспаларына қарай) кристалдары да дайын- далады. Көлемі үлкен лағылдардың кристалдары кристаллизация тәсілімен өсіріледі. Қаттылығының жоғары деңгейі, жалтыратуға қабілеттілігі мен мінсіз құрылымына қарап, жақұтты жартылай өткізгіш аспаптарды өндіруде әртүрлі үлдірлерді өсіру барысында төсеніш ретінде пай- даланады.

Сурет 1.6 Кескінделген кристалдарды өсіру

Кварцтың (тау хрусталы) кристалдары да арнайы қондырғылар көмегімен жасанды жолмен өсіріледі. Бұл материалдың бірқатар құнды физикалық қасиеттері бар, ол көзге көрінетін және көрін- бейтін ультафиолетті (УФ) сәуле астында мөлдір түсті береді. Сон- дықтан, мөлдір кварцтан линзалар, призмалар мен басқа да опти- калық аспаптар жасалады. Кварцтың пьезоэлектрлік әсері (егер кварцты қатты сығып немесе өрістің бағытына қарай созылғанда, оның қырларында электр зарядтары туындайды) жоғары. Кейде кері пьезоэлектрлі әсері болуы да мүмкін (электр өрісін қосқаннан кей- ін кварцтың кристалдары сығылып немесе өрістің бағытына қарай созылады). Кварцтың тілікшелеріне ауыспалы электр зарядтарымен әрекеттестіру барысында кері әсерді пайдалану кезінде ол мерзімді түрде сығылып, созыла бастайды, яғни тербеледі. Тілікшелерге кварцты қосқанда, ультрадыбысты (УД) жиілік тербелісіе УД-гене- раторлар түседі. Оның жиілігі УД-тоқындар аз сіңіріліп, суда жыл- дам бөлшектенуімен тиімді. Осылайша эхолот жасалады. Оның көмегімен суасты нысандары табылып, олардың тереңдігіне дейінгі арақашықтық, суасты тереңдігі өлшенеді. Пьезоэлектрлі әсер тек кварцта ғана емес, басқа да кристалл зат- тарда байқалады. Мәселен, сегнет тұзында, барий титанатында, ка- лий дигидрофосфатында, аммонийде т.б. байқалады. Пьезоэлектрлі тілікшелері бар аспаптар қабылдау және хабарлау радиостанцияла- рының жиілігін тұрақтандыру үшін радиотехникада пайдаланыла- ды. Олар қысымның өзгеруін жылдам әрі нақты белгілеп, дыбысты жарыққа шығару, жазу және беру үшін кеңірек пайдаланылады. Кварц – табиғаттағы кең таралған минералдардың бірі. Оның әра- луан түрлері – яшма, жылтыр тас, шақпақтас, күлгінтас, халцедон және тау хрусталы. Алайда табиғат бүгінгі техниканы кварцпен қа- жетті мөлшер мен сапаға сай жеткілікті деңгейде қамти алмайды. Кварц қалыпты жағдайда суда, қатты еріткіштер мен қышқылдар- да ерімейді. Ерігіштік қасиеті тек қана температураны жоғарылату арқылы арттыруға болады. Ал су ерітінділерде атмосфералық қысым барысында оны тек 100°C-қа дейін жоғарылатуға болады (жоғары температурада су қайнап, буланып кетеді). Сондықтан, кварц кристалдары гидротермалды тәсілмен өсіріледі. Ол 300...350°С тем- пературада және 200 МПа-ға дейінгі (2 тыс. атм) қысымда

тәулігін- де бірнеше ондыққа дейінгі жылдамдықта жүзеге асырылады. Бұл

Па = 10 5 бар = 9,81 ■ 10 6 атм; 1 бар = 1 ■ 105 Па = 0,98 атм = 0,1 МПа.

табиғаттағы үдерісіне қарағанда айтарлықтай жылдам өрбиді деген сөз. Бастапқы шикізат ретінде ұсақталған не ұнтақталған кварцты пайдаланады. Ол ыстық сілтіде еріп, буланып, суытылған кезде квар- цты түтік ретінде түбіне шөгеді. Нәтижесінде кварцтың кристалда- ры кез келген мөлшерде, әрі таза және біртекті болып өсіріледі.

1.4.

Сұйық кристалдар (СК) – кейбір органикалық заттардың ерекше күйі. Олар сұйықтықтың реологиялық қасиеттеріне (созылыңқылық) ие болады, бірақ молекулаларын орналасуы ретті, әрі кристалдарға тән кейбір қасиеттерінің анизотропиясы байқалады. Сұйық кристал- дар молекулалары ұзартылған таяқша тәрізді пішінді болып келген, сызықтық және циклдың атомдық топтамасы бар заттарды түзеді. Молекулалардың мұндай формасы олардың өзара төсеніштерінің параллелдігін анықтайды. Бұл СК құрылымының негізгі белгісі бо- лып табылады. Аталған күй тек молекулалары күрделі кейбір орга- никалық заттарға тән болады. Мәселен,

холестерилбензоат синтети- калық зат.

Көпшілік заттар тек қана үш агрегатты күйде бола алады: қат- ты, сұйық және газ түріндегі. Сұйық кристалдар – заттың агрегат- ты аралық (қатты кристалл мен сұйықтықтың қасиеттері) ерекше күйі. Кейбір заттардың сұйық кристалды күйі (

мезофазалар ) олар балқығанда байқалады. Нәтижесінде кристалдың балқу температу- расынан сұйық кристалды фазаға кәдімгі сұйықтыққа өтудің жоғары температурасына дейінгі аралығында сұйық кристалды фаза қалып- тасады. Балқу барысында сұйық кристалды фазаның түзілуі – СК- дың қалыпты сұйықтықтардан басты айырмашылығы болып табы- лады. Кәдімгі сұйықтық секілді СК созылыңқылық қасиетіне ие бо- лады. Олар өзі құйылатын ыдыстың формасын қабылдайды. Бұл – оларды баршаға таныс кристалдардан ерекшелеп тұратын қасиет. Алайда оларды сұйықтықпен біріктіретін осы қасиетіне қарамастан, СК кристалдарға тән қасиеттерге ие бола алады. Бұлар – кристалл түзетін

молекулалардың кеңістікте ретті орналасуы . Ол кәдімгі кристалдардағыдай толыққанды болмаса да, СК-дың қасиетіне әсер етіп,  кәдімгі  сұйықтардан  осылайша  ерекшеленіп  тұрады.  Бұдан

шығатын қорытынды – СК-да қатаң кристалл торлар болмайды, сон- дықтан СК-дар кәдімгі сұйықтық секілді болып, сұйықтықаққыштық қасиетке ие болады. СК-ды кәдімгі сұйықтыққа ұқсататын қасиеттердің бірі – мо- лекулалардың кеңістікте бейімделуінің реттілігі. Мұндай реттілік, мәселен, СК молекулаларының ұзынша формасының ұзартылған өсі біркелкі болып бейімделуінен көрінеді. Молекулалардың бөлінуінің басқа да күрделі нұсқалары болуы мүмкін. СК молекулаларындағы өстердің бейімделу түріне қарай мынадай түрлері жіктеледі: немати- калық, смектикалық және холестеринді.

Нематикалық СК -дың құрылысы ретті болады, олардың моле- кулалары – параллель болғанмен, өзінің өсінің бойымен бір-бірі- не ерікті арақашықтықта орналасады.

өзінің құрылысына қарай нематикалық СК-ға ұқсайды, бірақ олардан мо- лекулаларының ұзын өсіне перпендикуляр бағытта шиыршықталып орналасуына қарай ерекшеленеді. Олар техникада СК-дың қасиеттерінің сыртқы әсерлерге тәуел- ділігіне қарай қолданылады. Қазіргі таңда СК-дары бар қондырғылар ақпаратты бейнелеу аспаптарында кең қолданылады. Осындай қондырғыларды жаппай ендіру басымдықтары зерттеу шараларына қарай және мезаморф- ты фазаларының (мезофаза) игерілуіне қарай әрқилы және кең мас- штабты (термометрлерден теледидарларға және басқа да аспаптарға дейінгі) болып келеді.

Сурет 1.7 Оптикалық ұяшық

3,5

СК-ды техникада пайдалану жолымен таныса отырып, біз көпте- ген қондырғыларға индикаторлық элемент болып табылатын опти- калық ұяшықты қарастырайық. Оптикалық ұяшық дегеніміз –

және шыныдан жасалған тілімшелері

арқылы біріктірілген қондырғы. Диэлектриктен (шыны, полимер) дайындалған тілімшелерге тоқ өткізгіш мөлдір бірікпені (қалайы диоксиді) жағады. Егер екі тілік- шенің де

және

мөлдір электродтары болса, мұндай ұяшық әлсіз сәулеленіп, екіншісі мөлдір болмаса, бейнеленіп жұмыс жасайды. Сағаттарда цифрлық индикациясы бар СК-да жүздеген оптика- лық ұяшық болады. Олардың электродтары цифр түрінде орындала- ды, ал белгілі бір цифрларының ендірілуі электр сигналдарын беру кезінде ұяшықтарының комбинациясына сай жүзеге асырылады. СК-дағы индикаторлардың басқа типтерден айырмашылығын бай- қап көрелік. Егер әдетте, ақпаратты бейнелейтін қондырғыларда, мәселен, кәдімгі теледидардың экранында, оның орналасқан жерінде сәуле әлсіз болса, беретін бейнесі де айқындала түссе, СК-дардағы қонды- рғылар керісінде болады. Экрандағы ақпарат жарықтандыру жоғары болған сайын жақсырақ көрінеді. Сондықтан СК теледидарларды жарық бөлмеде көре беруге болады. Электр сигналдарын бір немесе жүздеген ұяшықтарға жеткізу қиындық тудырады. Алайда миллиондаған оптикалық қяшықтар қолданылатын теледидар экраны үшін әрбір оптикалық ұяшыққа басқарушы қысымды жеткізу – қиын мәселе. Әрине, шешімі та- былды. Ғалымдар бір емес, бірнеше ұяшықтарды басқарудың тоқ өткізгіш арналарын ойлап тапты. Параллель және өзара перпенди- куляр өткізгіштер арқылы әрбір оптикалық ұяшықты жалғастырған- да, квадрат тор түріндегі қондырғы немесе матрица –

). Матрицалық жүйе басқарушы өткізгіштердің мөлшерін азайтуға айтарлықтай әсер етті. Сөйтіп,

дисплейдің миллиондаған ұяшықтарын басқару үшін екі миллион өткізгіштердің орнына небәрі екі мың жеткілікті болады. Бір-бірімен шиыршықталып жатқан өткізгіштер – электродтар арқылы берілетін басқарушы сигнал ұяшықтар өздерінің күйін екі электродқа да қысым жіберілгенде ғана өзгереді (сурет 1.8, а

). Ма- трицаның сипаттамасын

микросызбаның әрбір сұйық кристалды элементтерін рет-ретімен қосу арқылы жақсартуға болады.

Сурет 1.8 Матрица: а

б

Бұл жағдайда ондаған микросекундқа дейін қосқанда, ал өшір- генде миллисекундқа дейін жеткізгенде жылдам әрекет байқалады. Теледидар экрандарынан басқа СК компьютерлердің монитор- ларын, электронды ойындардың дисплейлердің, калькуляторы бар сағаттар мен сөздіктерді, қажетті ақпараттардың үлкен жиынтығы бар оятқыш сағаттарды т.б. құралдарды дайындау барысында пай- даланады. Айталық, дәнекерлеушінің бетпердесін (қалқаншасын) жұмыс кезінде пайдалану – өте ыңғайлы. Себебі бетпердедегі күңгірт шы- нының орнына аралық қабаттары бар екі жарық СК пайдаланыла- ды. Электр доғалар ысыған кезде СК молекулалары фотоэлементтің сигналына сай айналып, тіптен сәуле өткізбей қалады. Дәнекерлеуші доғаға үйреншікті күңгірт шыныдан қарағандай қарайды. Дәнекер- леу аяқталған соң фотоэлементтің сигналы бойынша СК молекула- лары бастапқы күйіне оралады. Яғни бетпердедегі шыны не терезе мөлдір болады. Қараңғыдан жарыққа шығу және керісінше небәрі жүзден бір секундқа созылады. Көз үшін бұл – бір сәтттік. Жарықты әрекет етіп тұрған сұйық кристалды ұяшықтардың мөлшерін өзгер- ту арқылы реттеп отыруға болады. СК көбінесе жарнама қондырғы- ларында пайдаланылады.

1.5.

Металдардың ортақ (физика-механикалық) қасиеттері – негізінен бүкіл материалдарға тән қасиеттер: тығыздығы, балқу температура- сы, сызықтық (немесе көлемдік) кеңеюінің температуралық коэффи- центі, жылу өткізгіштігі т.б.

Тығыздық

) өлшенеді. Тығыздығына қарай жеңіл металдарға – магний (1 740 кг/м

), бериллий (1 820 кг/м

), ал ауыр металдарға – платина (21 499 кг/м

алтын (19 500 кг/м

), вольфрам (19 300 кг/м

) және ең ауыр осмий (22 500 кг/м

) жатады. Қалған металдар тығыздығына қарай жеңіл және ауыр материалдар арасында тұрады. Металдың тығыздығын оның техникада қолдану, сондай-ақ алу мен өндіру ерекшелігіне қарай анықталады. Сөйтіп, мұндай металдар мен қорытпалар ави- ақұрылысында кең қолданылады. Себебі бұл құрылыста бұндай ме- талдардың салмағы – минималды болады. Алтын мен платина та- биғатта таза күйінде кездеседі және тығыздығы жоғары болып, шаю арқылы алынады. Тығыздығы арасында айтарлықтай айырма бола- тын металдардың қорытпалары кейбір қиындықтарымен ерекшеле- неді. Себебі жеңіл металдар қорыту кезінде қалқып шыққыш болып, компоненттерін бөлудің тепе-теңдігі бұзылады.

Балқу температурасы

Сызықтық (немесе көлемдік) кеңеюдің температуралық коэффи- центі – 1°C ысыту кезінде дененің ұзындығына немесе көлеміне қа- рай ұлғаюы. Бұл коэффицент сызықтық немесе көлемдік болуына қарай, жылулық кеңеюге сипаттама беру кезінде

а, К -1

Жылусыйымдылығы

Газ сіңіру қабілеті

Реакция нәтижесінде металға қарағанда тығыздығы азырақ оксидтер мен алюминий нитридтері түзіліп, қоқысқа айналады. Мыс пен мыс қорытпалар фосфордың оттегіне өте жақындығын негізге ала отырып, фосфорлы мыс құрамында тотығады. Бұл – өте маңызды, себебі қалыпты тотыққан мысты қысыммен барынша аз қалдық шығара отырып, өңдеуге болады. Тотықтандыру оксидтерін металмен салыстырғанда қалдық түрінде жеңіл қалқып шығу нәтижесі деп айтуға болады.

Электрлік кедергі

ерекшеліктерін ескеру керек. Атап айтсақ, сыртқы электрон қабатындағы электрондардың аз мөлшерін (көптеген металдардың атомындағы 1-ден 3-ке дейінгі электрондар); осы электронды тұрақты күйге өтуі үшін пайдалануын және соның салдарынан, ерекше хиимиялық құрамы –

металдық байланысын (көбінесе валентті электрондардың металл заттың бір-бірімен байланысқан атомдарынан және метал мен қорытпалардың құрылысына әсер ететін металды кристалл торлардың түзілуінен көрінеді).

Механикалық қасиеттері

Әрбір металдың өз түсі болады. Басқа металдардан ашық-қызыл түсімен мыс және сары түсімен алтын ерекшеленіп тұрады. Басқа металдарды бір-бірінен  тек  арнайы  дағдыларды  иемденгенде ғана ажыратуға болады. Мәселен, қола мен бериллий қоласы түсі

жағынан алтынға ұқсайды, бірақ біртүрлі қызғылтық реңкі болады. Жезді алтынмен шатастыруға болады. Ақ түсті алтын, платина, кадмий, сынап, сүрме – көкшіл-ақ түсті, висмут – ақшыл қызғылт түсті болса, қорғасын мен күшәннің түсі – қоңырқай болады. Көптеген металдар ауада тотығып, қарая алады. Алтын, платина, күміс секілді металдар ауада тотықпайды. Күміс күкірттің қасында қалса, күңгірттеніп кетеді. Алюминий мен оның қорытпалары ауада жұқа оксидті қабыршаланып, ұзақ уақыт бойы қоңырқай түсін сақтай алады.

2-тарау МАТЕРИАЛДАРДЫ ТЕРМИЯЛЫҚ, ХИМИЯ-ТЕРМИЯЛЫҚ ӨҢДЕУ ЖӘНЕ СЫНАҚТАН ӨТКІЗУ ТӘСІЛДЕРІ

2.1.

Өндірісте  қолданылатын  металдардың  көпшілігі  қорытпалар немесе қоспалар болып табылады. Машина жасау құрылысының негізгі  материалдары  –  темірдің,  ең  бірінші  кезекте,  болаттың қорытпалары. Болат – темірдің көміртекпен және құрамында 2% көміртек  болатын  басқа  да  элементтермен  қоспасы.  Көміртек  – болаттың маңызды қоспасы. Оның мөлшерінен болаттың тығыздығы, мықтылығы, қаттылығы мен икемділігі тікелей байланысты. Темір мен көміртектен басқа болаттың құрамына кремний, марганец, күкірт пен фосфор кіреді. Бұл қоспалар әдетте болаттың құрамына балқыту барысында  түсіп,  оның  маңызды  әрі  ажырамас  компоненттеріне айналады.  Қорытпаның  жекелеген  компоненттерінің  қасиеттерін біле тұра, оның қасиеттерін дөп басып айту қиын. Қорытпалардың ортақ физикалық және химиялық қасиеттері мен белгілі бір нақты жағдайларда  қолдану  мүмкіндіктері  туралы  қорытпа  қатқаннан кейін типі мен құрамына талдау жасау арқылы сипаттама беруге болады. Температура мен құрамына қарай қорытпада орын алатын өзгерістерді        көрнекі                дәлелдеу                үшін        қорытпалардың        күйінің диаграммасын қолдануға болады. Мәселен, қазіргі таңда техникада 12 мыңнан астам темір қорытпалары, әсіресе, болаттар қолданылады. Құрамында        2,14%        көміртек        болатын                темірге        негізделген қорытпалардың  бірі  –  шойындар.  Әсіресе  құрамында  3...3,15% көміртек  болатын  шойындар  кең  қолданылып  жүр.  Қорытпада 6,67%  көміртек  болса,  FE C  химиялық  қосындысы  –  цементит (темір карбиді) түзіледі. Ол шойынның маңызды компоненті болып табылады.  Сондықтан,  темірдің  әртүрлі  қорытпаларына  зерттеу жасау үшін темірдің күйінің диаграммасы – көміртек пайдаланылады.

Диаграмма көміртекпен қорытпаны түгел қамтымайды, тек 6,67% көміртектен тұратын қорытпаларды сипаттайды. Себебі басқа қорытпалардың практикалық маңызы төмен болады. Қорытпаның құрамының өсінде әдетте, екі шкаланы келтіреді: көміртектің қорытпадағы салмақты мөлшері – 0...0,67% (сурет 2.1) және қорытпа құрамындағы цементиттің мөлшері – 0...100% FE C, яғни диаграм- маның сол жақтағы өсі таза темірге (100% FE), ал оң жақтағы өсі – таза цементитке (100% FE C) сәйкес келеді.

4,3

Рис. 2.1. Диаграмма состояния сплавов железо-углерод:

α γ

нии ограничения области твердого раствора углерода в a-железе (Fea) соотγ

вет¬ственно при высоких и низких температурах;

А, s, L

Қалыпты температурада болат мынадай құрылымдық бөлшектерден тұра алады: Эвтетика мен эвтектоид – мағынасына қарай бір-біріне ұқсас ұғымдар (грек тіліндегі

) болғанмен, эвтектика – балқытпадан (сұйық ерітінді) түзілетін тез балқитын қоспа болса, эвтектоид – қатты ерітінді. Диаграммадан көріп отырғанымыздай, эвтектиттік өзгерістер шойынға қатысты, ал эвтектоидті өзгерістер болатқа қатысты. Болатқа айналу үдерісін оның 0,83% көміртектен тұратын балқытпасын ақырындап суыта отырып қарастырып көрелік. Балқытпаның қатуы (кристализациясы)

нүктесінде басталады (сурет 2.2) да, аустенит кристалдары түсіп қалады. Оның құрамын

нүктесімен белгіледік. Балқытпаның құрамының өзгеруі

сызығымен, ал кристалдардың құрамының өзгеруі

сызығымен жүзеге асады. Кристалдардың құрамы

нүктесіне жеткенде, кристаллизация аяқталады. Қатты ерітінді түзілгенде, бір мезетте қатты күйдегі диффузия үдерісі белең алады. Соның нәтижесінде баяу суытылғанда бүкіл кристалдардың құрамы бірдей не біртекті болып шығады.

) аустенит өзгеріссіз суыса, 727°С температурада құрамы Ф феррит пен Ц цементит тілімшелері- нен тұратын эвтектоидті ыдырау жүзеге асады. Феррит пен цементит өңделген тілімтаста перламутр секілденіп жалтырайды. Сондықтан бұл құрылым «перлит П» деп аталады. 1147°С температурада 4,3% С-тан (С нүктесі) тұратын балқыт- падан А аустенит мен Ц цементиттің қоспасы түрінде эвтективті қорытпа шығады. Оның кристаллизациясы бір әрі тұрақты темпера- турада басталып, аяқталады. Осы эвтектиканың түзілуі (ледебурит) шойынды қақтауға төзімді етеді. Бірақ оны төменгі балқыту темпе- ратурасы жоғары көміртекті қорытпалардың (шойындардың) құйма материалдар ретінде пайдалануға мүмкіндік береді.

Осылайша, темір – көміртек қорытпалары күйінің диаграммасын

Сурет 2.2 темір – көміртек қорытпасының күйінің диаграмма- сындағы EJBC үзіндісі

1, 2, 3

лизацияның аяқталу нүктелері;

мұқият зерттегенде, мынадай маңызды қорытынды жасауға бола- ды: бөлме температурасында теміркөміртекті қорытпалар әрдайым екі құрылымдық элементтерден тұрады: жұмсақ иілгіш феррит пен қатты цементит. Бұл екі элемент қорытпаны нығайтады. Аталған құрылымдық элементтер механикалық қоспа түзеді немесе еркін күйге өтеді. Теміркөміртекті қорытпаларды суыту барысында орын алатын құрылымдық өзгерістер қайтымды болады. Ысыту барысын- да кері құбылыстар байқалады. Диаграммада тек арнайы қоспала- ры жоқ дәстүрлі құрамдағы қорытпаларды баяу суытқанда немесе ысытқанда жүзеге асатын үдерістерді көрсетеді. Қорытпаларды балқыту таза металдардағыдай белгілі бір темпе- ратурада емес, температуралар интервалында жүзеге асатыны және құрамындағы компоненттерді балқылау сипаты күрделі болатыны белгілі. Одан ары қарай күміс – мыс қорытпаларының жай-күйінің диаграммасын қарастырып (

қисығы, оған қорытпалар толығымен қатаятын жоғары температура сәйкес келеді. Ал

ликвидус сызығы

қисығы, оған қорытпалар толығымен балқып кететін төменгі

Сурет 2.3 Күміс – мыс қорытпасының күйінің диаграммасы

температура сәйкес келеді. Таза күмістің (

нүктесі) балқыту температурасы

960°C, ал таза мыстың (

нүктесі) балқыту тем- пературасы – 1083°C құрайды. Эвтектикалық қорытпасының құрамында (

нүктесі) 72 % Аg + 28 % Cu болып, 779°С температуда (Ag – Cu қорытпаларын балқытудың ең төменгі температурасы) сұй- ықталады. Мұндай құрамның ПСр72 дәнекері болады. Басқа құрамдағы қорытпалар (эвтикалық емес) жоғары темпе- ратурада толығымен балқып кетеді. Мәселен, 50% Ag және 50% Cu-дан тұратын қорытпа 1 нүктесінде 779°C-та балқиды, ал 2 нүктесінде 867°C температурада толығымен сұйықталады (солидус пен ликвидус температуралары). Солидус (қисық

) пен лик- видус (қисық

) сызықтарының температуралары арасындағы айырманы – балқу интервалы деп атайды. Температуралардың осы интервалында қорытпаның сұйық және қатты фазалары бір мезетте жүзеге асады.

2.2.

Термиялық өңдеу

аралық

ақырғы

Босаңдату

сурет 2.4 ), осы температурада бірнеше уақыт ұстап тұру, одан ары баяулатып суыту (әдетте пешпен бірге) үдерісі. Босаңдатудың түр- леріне нормализация мен изотермиялық босаңдату жатады. Толық босаңдату ұсақ түйіршікті құрылымды алу, қаттылығын төмендету, өңдеушілігі мен тұтқырлығын жақсарту, ішкі қысымды болдырмау, құрылымдық әртектілік пен түйіршіктігін азайту, сон- дай-ақ болатты одан ары өңдеуге дайындау үшін қолданылады. Әдетте,  толық  босаңдатудан   қысыммен   өңделгеннен   кейін- гі (көлемдік қалыпқа салу, ыстықта қақтау т.б.) және беріктілік қасиетіне өткен өнімдер жіберіледі. Босаңдату үшін оларды ал- дымен 30...50°C температурада

сызығынан жоғары деңгейде қыздырып, бірнеше уақыт осы температурада сақтап, содан кейін пешпен бірге суытады. Нәтижесінде қаттылық дәрежесі төмен ақырғы құрылымға қол жеткізеді: феррит – перлит. Құйманы бірінші реттік кристаллизациялау кезіндегі ластанудың (бөгде заттардың қосылуы) біркелкі емес бөлінуі босаңдату арқылы жойыла қоймайды (тазаланбайды). Сонымен қатар, жоғары дәрежеде қыздырылса, болат тотықтандыру ортасында күйіп кетуі мүмкін. Егер болат күйіп кетсе, оны қайта қалпына келтіру мүмкін болмайды. Оның үстіне, суыту жылдамдығының маңызы да соншалықты зор. Егер құрамында 0,2 % -ға дейін көміртек бар болат өте баяу суытылса, түйіршіктерінің шекараларында еркін цементит түзіліп, үлгілерді 90°-ға бұрғанда, тесіктер пайда болып, соққы тұтқырлығы төмендеп

Сурет 2.4 Темір-көміртек қорытпаларының күйінің диаграм- масынан үзінді (босаңдату, шыңдау мен нормализациялау температурасын көрсете отырып)

кетеді. Құрылымы қалыпты (феррит пен перлит) болатта мұндай құ- былыс байқалмайды. Қыздырғаннан кейін

сызығында болатты өте жылдам суыту, яғни пештен алып суытқанда, болаттың құрылы- мы ұсақ түйіршіктеліп кетеді. Мұндай құрылымды өндірісте

сорбит

деп атайды. Суыту жылдамдығын 50°С/с-қа ұлғайтса, одан да ұсақ (майда) құрылымға қол жеткізуге болады. Оны

Әбден қақталған болаттың ұсақ кристалды құрылымы мен икемділігін қайта қалпына келтіру тек белгіленген температурадан төменгі температурада қыздырып, босаңдатқанда ғана мүмкін бо- лады. Құрылымын қайта қалпына келтірудің мұндай үдерісі

деп ата- лады. Босаңдатудың мұндай тұрі тек 450...700°С температурада ғана жүзеге асырылады.

Нормализация

), осы температурада біршама уақыт сұтап тұру және одан ары ауада суыту үдерісі. Нормализация кезінде бо- латты суыту жылдамдығы толық босаңдату мен пеш ішінде суытуға қарағанда, әлдеқайда жоғары. Нәтижесінде перлит пен ферриттің түйіршіктері жұмсарып, қорытпаның құрылымы тепе-тең болып шығады. Сондай-ақ, нормализацияланғаннан кейін болат қатты әрі мықты бола түседі. Бұл қасиеттер өңделіп жатқан болаттың құра- мындағы көміртектің мөлшеріне және суыту шарттарына байла- нысты. Болат құрамында көміртектің мөлшері көп болған сайын, суытқан кезде ол қатайып, одан дайындалатын өнімнің қалыңдығы жұқсарып, қыздырғаннан кейін жылдам суып, қаттылық дәрежесі жоғарылай түседі. Көміртек мөлшері (0,25%-ға дейін) төмен болаттың соққы тұтқы- рлығы нормализацияланғаннан кейін жоғарылайды және болатты қосымша өңдеу қажет болмай қалады. Көміртек мөлшері көп, сон- дай-ақ құрамында қоспасы көп болаттар (күрделі пішінді өнімдер дайындалған) нормализацияланғаннан кейін ішкі қысымды төмен- дету не жою үшін жұмсартылуы керек.

Изотермиялық босаңдату

Шыңдау

және

сызықтары бойынша өзгеру температурасынан

да жоғары температурада қыздыру және бөлме температурасында жылдам суыту үдерісі. Нәтижесінде металдың құрылымы біркелкі емес күйге (шыңдалған) түседі. Оны металдың атомдарының қозғалмалығын өзгертпестен, тепе-теңдік күйге ауысуы үшін бөлме температурасында ұзақ уақыт сақтайды. Жоғары температурада қыздыру металдың құрылымын аустенит күйіне ауыстыру үшін қажет. Қорытпаны жаңа күйге өтуі үшін осы температурада айтарлықтай жеткілікті уақыт ұстайды. Шыңдау барысында жылдам суыту 600...400°C температуралық диапазоннан тез өтуге септігін тигізеді. Бұл диапозонда аустениттің перлитке айналып кету қаупі болады. Бұл жағдайды барынша болдырмау керек, себебі шыңдау өнімнің қаттылығы мен мықтылығын жоғарылату үшін мартенсит құрылымын алу мақсатында жүргізіледі. Суытудың жылдамдығы минималды болғанда, суытылған аустениттің негізгі бөлігі жартылай немесе толығымен мартенситке айналады. Оны шыңдаудың

деп  атайды. Бұл жылдамдық металдың біртекті құрылымы түзілетіндей жылдамдықтан да асып түсуі керек. Шыңдау үшін қыздырылған болатты жылдам (диффузиялық емес) суыту барысында аустениттің

мартенситке ауысуы

Мартенсит

Болатты толық шыңдау оны

сызығынан жоғары деңгейде 20...30°С температурада ұсақ бөлшектерге және 50...75°С темпера- турада ірі өнімдер үшін қыздыру нәтижесінде жүзеге асырылады. Суда 150...200°С/с жылдамдықта жылдам суытылғаннан кейін ау- стенит 300...200°С-қа дейін өзгеріссіз қалады. Тек одан ары суытыла түскенде ғана оның жаңа құрылымы – перлит емес, қиылысқан ұсақ инелер түріндегі, қаттылығы өте үлкен, сынғыштығы өте жоғары құрылым – мартенсит қалыптасады. Мартенситтен басқа шыңдалған болаттың құрылымында аз ғана мөлшерде аустенит болады. Оның мөлшері болаттың құрамын- дағы көміртек қаншалықты көп болса, соншалықты жоғары бола-

ды. Болат құрамында марганец, никель, хром секілді қоспалар бол- са, шыңдалған болаттың құрамындағы аустениттің көп мөлшерін сақтап қалуға болады. Тіпті аустенитті құрылым, яғни магнитті емес болат құрылымын алуға болады. Себебі ол магнитке тартылмайтын болады.

Маргенситтің салыстырмалы көлемі

аустениттің және болаттың құрамындағы басқа да құрылымдардың салыстырмалы көлемінен жоғары болғандықтан, болат шыңдалғаннан кейін көлемі жағынан ұлғайып, қысымы артып, дайын болған өнімнің мөлшері өзгереді. Көміртекті болаттармен жұмыс жасау кезінде бұл құбылысты мін- детті түрде ескеру керек. Сонымен қатар, мартенсит үшін СКТК аустениттің СКТК-не қарағанда бір жарым есем аз болғандықтан, болаттың суыту барысындағы ішкі құрылымдық қысымының дәре- жесін ұлғайтып жібереді. Осының бәрі өнімнің әбден шыңдалды де- геннен кейін өзгеруі мен шытынауына әкеп соқтырады. Шыңдаудың сапасына суытуға арналған сұйықтықтың тигізетін әсері зор. Суыту қабілеті өте жоғары сұйықтық – су болып табы- лады. Суға кейде суу жылдамдығын арттырып, қақты жою үшін тұз қосып пайдаланады. Ағын суды мен шыңдалып жатқан өнімнің қозғалысы судың суытылып жатқан өнімнің үстіңгі бетіне барынша жетуіне кедергі келтіретін бу қаптамасының түзілуін болдырмайды. Құрамында қосындысы мен көміртек мөлшері өте көп болаттан дай- ындалған пішіні күрделі жәге қабырғалары өте жұқа өнімдер әдетте, май ішінде суытылады (бірқалыпты суыту тәртібі). Шыңдаудың басты мақсаты – болаттан 60...67 HRC дейінгі дәре- жедегі жоғары қаттылыққа қол жеткізуді қамтамасыз ететін мартен- сит құрылымын алу. Болаттың шыңдалғанын есепке ала отырып, мартенсит құрылымының қалыптасу тереңдігін ескеруге, ондағы жоғары қаттылықты алуға (әсіресе ауыр өнімдерді дайындау ба- рысында маңызды) мүмкіндік туады. Көміртекті болаттардың бөл- шектері қалыңдығы 20 мм болып бөлініп алып, шыңдалады. Оған қоспа элементтерді (марганец, хром, никель, молибден т.б.) қосу термиялық өңдеу қабатының қалыңдығын айтарлықтай қалыңдатып жібереді.

Заттың массасының бірлігімен орын алған көлем, яғни заттың тығыздығына кері шама (1/р, м3/кг).

баттың қалыңдыңы жұқса болған сайын, шыңдалушылық қабілеті де жоғары болады. Тез кескіш болаттар ерекше термиялық өңдеуден өтеді. Яғни температураны 1 250... 1 320°С-қа дейін жоғарылатып, қыздырып, 540.580°C температурада екі немесе үш реттік жұмсартылады. Төзімділік дәрежесін жоғарылату тез кескіш болатты 520.580°C температурада циандау арқылы жүзеге асырылады. Үстірт шыңдау дайын өнімнің қаттылығы мен жабысқақтық ортасын алу қажет болғанда ғана жүргізіледі. Мұндай шыңдау машина жасау құрылысында кең қолданыс тапқан. Әсіресе болаттан жасалған бөлшектердің тез шаршап қалатын мықтылығын жоғарылату үшін белсенді пайдаланылады. Шыңдау үшін өнімдерді қыздырудың екі тәсілі жиі қолданылады: газды жалынмен және жиілігі жоғары токпен (ЖЖТ).

Бірінші тәсіл

Екінші тәсіл

Үстірт шыңдауға әдетте, көміртек мөлшері 0,34...1,24% құрай- тын көміртекті болаттардан жасалған өнімдер жіберіледі. Көбінесе 40...45 болаттары (МЕМСТ 1050–88) кең қолданылады. Олардың шыңдалғаннан және жұмсартылғаннан кейінгі қаттылығы – 40...50 HRC құрайды, ал шыңдалған қабатының тереңдігі – 3...4 мм болады. Жиілігі жоғары шыңдауға құрамындағы қоспасының мөлшері аз болаттардан жасалған өнімдер жіберіледі (40Х, 40ХС, 40ХН және т.б.). Шыңдалғаннан және жұмсартылғаннан кейін олардың қат- тылығы – 54...64 HRC, шыңдалу тереңдігі – 6...8 мм құрайды. ЖЖТ-да қыздырылғаннан кейінгі қоспасы бар болаттардан жасалған өнімдерді шыңдаудың қиындығы мынада: олар қыздыру температурасының өзгерістеріне тым сезімтал, құрамындағы көмтеген  қоспа  элементтер  аустениттің  түйіршіктерінің  өсуіне

кедергі келтіреді, яғни қыздырудың  минималды температурасының артуына әкеп соқтырады. Бұл жақсы нәтиже бере қоймайды. Шыңдаудың танымал тәсілдерінің ішінде бейнит болат алуға септігін тигізетін изотермиялық шыңдауды атауға болады.

Изотермиялық шыңдау

бейнит ) болып шығады. Изотермиялық шыңдаудың артықшылықтары – ара, серіппе, құбыр- лар, қалыптар жасайтын элементтер мен басқа да бөлшектерді өңдеу барысында шытынау мен өзгеруді болдырмау болса, кемшіліктері – суыту үшін арнайы қондырғыны талап етуі және термиялық өңдеу- дің бұл үдерісінің уақыттық ұзақтығы. Кей жағдайларда (мәселен, қажетті қондырғылар жоқ, құрал-сай- мандарды шұғыл жөндеу керек, бөлшектердің партиясы аз т.б.) ма- манның қыздыруға жеткілікті температураны белгілей алу тәжіри- бесі жеткілікті болса, көміртек құрылымды болаттардың қақтау, босаңдату, нормализациялау және шыңдау деңгейін қызарған түсі- не қарап анықтауға болады. Себебі болаттың қызарған түсіне бел- гілі бір температура сәйкес келеді. Сонда, қошқыл-қызыл түс – бо- латтың 650...730°C температураға дейін, сары-қызыл түс – 900...1 050°C температураға дейін, ал ашық-сары түс – 1150...1250°C температураға дейін қыздырылғанан білдіреді. Осыған ұқсас жағдайларда шыңдалған бөлшектерді жұмсартуға жіберуге болады. Ол үшін 400°C температураға дейін болаттың түрлі түске енуіне ескеру керек. қыздырылған бөлшектің түсі суыту кезінде өзгерсе, белгілі бір температураны білдіреді деген сөз. Мәселен, көк түс (көктікен түсті) – қыздыру температурасы 300°C екенін, ақшыл сары-алтын түс – 225°C температура екенін көрсетеді. Бөлшектің үстіңгі бетін қажетті түске жеткеннен кейін өнімді суыта бастайды. Мұндай жұмсартуды арнайы қыздырылып, шыңдалған бөлшекке, немесе шыңдалғаннан кейін 400...350°С температураға суытылған бөлшекке қатысты да жүргізуге болады. Яғни қажетті түстің пайда болуын күтіп, содан кейін өнімді шыңдайтын ваннаға қайтадан салу керек болады.

Термиялық өңдеудің сипатталған бұл тәсілі өрескел екені түсінік- ті, бірақ кейде пайдаланылып жатады.

өткізеді, яғни аспапты 150...200°С тем- ператураға дейін қыздыра отырып, қысымды жартылай азайтып, сынғыштығын төмендетіп, қаттылығы мен өзгермейтін көлемін сақтап қалуға болады. Суытылған кезде аустенит бөлшектерге бөлініп, жұмсартылған мартенсит құрылымы қалыптасады.

Орта- ша жұмсарту 300...400°C температурада жүргізіледі. Бұл жағдайда өнімнің иілгіштігі төмен, мықтылығы мен жалтырлығы жоғары дәрежеде болады. Жұмсартылған болат троостит құрылымына жетеді. Мұндай болатты рессор, серіппе, шалғы, ағаш кесетін ара т.б. құрал-саймандарын дайындау үшін пайдаланады.

Жоғары жұмсарту температураны 500...650°С жеткізіп, қыздыру арқылы жүргізіледі. Бұл жағдайда болаттың механикалық мықтылығы өте жоғары болады. Қалыптасқан сорбит құрылымы троостит құрылы- мына қарағанда жұмсақ, бірақ перлиттен қатты болады. Болатты одан ары жоғары дәрежеде жұмсарту арқылы шыңдау барысында бөлшектердің көлденең қималары өзгереді, бірақ соққы тұтқырлығы жоғарылап, мартенситтің көміртекті болаттың құра- мында қалуына септігін тигізеді. Термиялық өңдеуден өткен болат- тардың геометриялық өлшемдерінің өзгеруін материалдарды таңдау және өнімдерді құрастыру не жасау кезінде ескеру керек. Жоғары жұмсарту арқылы шыңдауды

Болаттың әртүрлі құрылымының қаттылығы мына көрсеткіштерді береді: перлит – 160...200, сорбит – 270, троостит – 400, мартенсит – 720, аустенит – 155, феррит – 90, графит – 3 және цементит – 820 НВ.

Болатты суықпен өңдеу

те бұл тәсілмен жоғары көміртекті, тез кескіш және цементтеліп шыңдалған болаттар өңделеді. Оларды 0°С-ден төмен температура- да (әдетте, -80°C) суытады.

Болаттарды ең төменгі температурада суыту – бөлме температу- расына жеткенде тоқтап қалған шыңдауды жалғастыру болып сана- лады. Қалған аустениттен қосымша мартенсит түзілуін жалғастыра береді. Мұндай өңдеудің нәтижесінде болаттың қаттылығы жоға- рылайды; құрылымы теңесіп, біртекті болады; өнімнің көлемінің тұрақтылығы жоғарылайды; кескіш қасиеттері (әсіресе, аспаптар үшін маңызды) жақсарады. Айта кететін жайт – мартенситке ауысқан аустениттің мөлшері шыңдала салып суытылса, максималды дәре- жеде болады. Болат құрамында 0,6% көміртек болса, суықпен өңдеу айтар- лықтай нәтиже бере қоймайды. Себебі мұндай болатта аустениттің қалдығы аз болады, әрі мартенсит қосымша түзіле алмайды.

дегеніміз – болаттан жасалған өнімдерді қалыпты жағдайларда ұзақ уақыт сақтағанда орын алатын құбылыс. Табиғи жолмен тозу кей жағдайлардат орын ала бермейді, мәселен калибрлар мен басқа да өлшеу құралдары өздігімен тоза қоймайды. Сондықтан, жасанды жолмен тоздыру тәсілі қолданылады.

Жасанды жол- мен тозу дегеніміз – болатты 200°C температураға дейін қайтадан қыздырып (төменгі жұмсартудан кейін), бөлме температурасына дейін баяу суыту. Нәтижесінде шыңдалу барысында болаттың құрамында түзілген мартенсит ақырындап көміртек бөліп, болаттың сынғыштығы азайып, тығыздалып, дәл аспаптардың бөлшектерінің мөлшері мен өлшемін тұрақты етуге септігін тигізеді. Жасанды және табиғи жолмен түзудің арасындағы айырмашылық – әдетте, үдерістің ұзақтығына байланысты. Айталық, шойын құймалар 6-12 ай ішінде табиғи жолмен тозады. Ал

температураға дейін қыздырып, осы температурада 1...8 сағат бойы (шойыннан жасалған өнімдерді қыздыру жылдамдығына, қабырғаларының қалыңдығына және химиялық құрамына байланысты) ұстап, пештің ішінде баяу суытса, небәрі бірнеше сағат ішінде жасанды жолмен тоздыруға болады.

Алюминий қорытпалары үшін тозу үдерісі дисперсиялық қатаю құбылысына – ерітіндіден өте ұсақ (дисперсті) кристалдардың химиялық қосылысының (силицид, алюминид т.б.) бөлінуіе байланысты. Шыңдау нәтижесінде алюминий құрамында қоспа элементтердің (мыс, магний, кремний, цинк т.б.) жеткілікті деңгейдегі ерітіндісі қалыптасады. Мұндай күйдегі қорытпаның тығыздық  дәрежесі  төмен  болады.  Егер  оны  жасанды  жолмен

тоздырса, ерітіндіден ұсақ дисперсті кристалдардың химиялық қосылыстары бөлініп, алюминий қорытпалдарының мықтылығы жоғарылайды. Дәл осылайша басқа да түрлі-түсті және қара түсті қорытпаларды (бериллий қолалары, коррозиялық төзімді болаттар) тоздыру барысында дисперсті қатаюға қол жеткізуге болады. Түрлі-түсті металдардың талап етілген қасиеттерін алу мақса- тында, оларды болат сияқты термиялық өңдеуден өткізеді. Дюра- люминия үшін қысыммен өңдегеннен кейін де жоғары механика- лық қасиеттерге тек шыңдау арқылы ғана қол жеткізуге болады. Ол үшін бұл металдарды қыздырады, мәселен, электр пешінде 520°C температурада, сосын біраз уақыт осы температураны сақтап (дайындаманың көлеміне қарай ұстау уақытын көбейтуге болады), содан кейін температурасы 10...15°C ағын су құйылған ыдысқа жылдам салып, суытады. Мұндай жылдам суыту қатты ерітіндіден нығайтушы дюралюминий қызметін атқаратын магнийдің кремниймен (силицид магнийі) және мыстың алюминиймен (мыс алюминиді) химиялық қосылысының бөлінуінің алдын алуға септігін тигізеді. Одан ары термиялық өңдеуге дейін дюралюминий табиғи жолмен тоздырылады – ауада 4...6 тәулік бойы ұстайды, нәтижесінде оның мықтылығы арта түседі. Дюралиминийді босаңдату үшін 340...400°С температура қажет, дайындамасының көлеміне қарай осы температурада ұстап, одан ары пеште баяу суытады.

Магний қорытпалары да шыңдатылып, тоздырылады. Алайда олардың тиімділігі алюминий қорытпаларын термиялық өңдеуге қарағанда, әлдеқайда төмендейді. магн температурада босаңдатып, 380°C температурада шыңдап, одан ары 8...16 сағат бойы ұстап, ауада суытып, механикалық және пластикалық қасиеттерін жоғарылатады. Металды 170...180°C температурада қыздыра отырып, тоздырып, ауада 16 сағат бойы суытады. Әсіресе титанның тығыздығы жоғары болады. Оны 600...650°C температурадағы вакуумда қысқа мерзімді босаңдату арқылы алады, ал 900...1000°С температурада қыздыру арқылы шыңдап, 100...300°C температурада тоздыра отырып, тығы- здығын барынша жоғарылатады. Мыс

Бе- риллий қоласы 325°C температурада шыңдалып, тоздырылады. Металдарды термиялық өңдеуден термиялық қондырғыларда (пештерде) өткізіледі. Пештің температурасы автоматты реттеу жүйелерінің көмегімен қажетті деңгейде сақталып тұрады. Әдетте, бұл   жүйелердің   тетіктері   ретінде   термоэлектрлі   өзгерткіштер

(терможұптар) мен кедергі термометрлері жұмсалады. Пештің жай-күйіне және белгілі бір температуралық деңгейіне қосымша бақылауды визуалды оптикалық пирометр арқылы жүргізіледі.

2.3.

Химия-термиялық өңдеуді болаттардың көптеген қасиеттерін жақсарту мақсатында жүргізеді. Әсіресе, қаттылығы, тозутөзімділігі, қызутөзімділігі, шаршауға төзімділігі т.б. қасиеттерін жақсарту үшін жүргізіледі. Мұндай өңдеу өнімнің үстіңгі бетін көміртекпен (цементация), азотпен (азоттандыру), алюминиймен (алиттеу), бір мезеттекөміртекпеназотпен(цианирлеу), кремниймен(кремнийлеу), хроммен (хромдау), цинкпен (цинктеу) т.б. металдармен өңдеу арқылы жүзеге асырылады. Машина жасау құрылысында кең қолданыс тапқан химия- термиялық өңдеу үдерістерімен жақынырақ танысалық.

Цементация (көміртектендіру) – көміртек мөлшері төмен болат- тардың үстіңгі бетін көміртекпен диффузды байыту үдерісі. Көмір- тектендіру тереңдігі әдетте, 0,5...0,2 мм арасында болады. Бөлшек- тердің тағайындалу дәрежесіне қарай. Цементазиядан кейін шыңдау мен жұмсарту қажет, себебі бөлшектің үстіңгі беті – қыртысы қажал- масы үшін қатты болуы керек. ал ортасы – созылғыш, динамикалық жүкті көтере алуы керек. Мұндай бөлшектерді тозғанша, майысты- рып, бұрап қолдануға болады. Көміртектің қайнар көзі (карбюриза- тор) – қатты, сұйық және газ түрінде бола алады. Қатты карюризаторда болатты цементациялау барысында бөлшектер металл жәшіктеріне салынып, үстіне ағаш көмірін (кокс) төгіп, жәшікті герметикалық қақпақпен жауып, оның үстіне өңделіп жатқан бөлшектердің маркасынан дайындалған материалдан жасалған шыбықтарды («куәгерлер») қойяды. Жәшікті пешке салып, 900...930°С температурада белгілі бір уақыт бойы ұстап, цементация жылдамдығын 0,10...0,15 мм/сағ-қа жеткізеді. Үдерістің барысын «куәгерлердегі» цементацияның қабатының қалыңдығы бойын- ша басқарып отырады. Бөлшектерді салар алдында оларды әртүрлі тәсілдермен цементацияланбайтын орындардан бөлек ұстайды. Бұл үшін майлап, мысқа айналдырып, тесіктерді тығындармен, әсіресе бұрандамен бекітіп, олардың күйіп кетуін болдырмайды.

Газды цементациялау барысында карбюзатор ретінде газдар (табиғи, кокс т.б.) немесе сұйық көміртектер (пропан, керосин, бен- зол т.б.) пайдаланылады. Олар үздіксіз жұмыс жасайтын пештің жұ- мысшы көлемінде еріп, өңделіп отырған өнімнің үстіңгі бетін көмір- текпен қанықтырады.

Сұйық ортада цементациялауға арналған ванна натрий карбо- натынан (негізі) және натрий хлориді мен карборунд қоспасынан тұрады. Цементацияның мұндай түрі ұсақ бөлшектердің үстіңгі бетін нығайту үшін қолданады. Үдеріс 870...900°C температурада өте жылдам жүзеге асады (көміртекпен қаныққан қабаттың қалыңдығы 40 минуттың ішінде 0,15...0,20 мм-ге жетеді).

Азоттандыру

Алюминдеу (алиттеу)

Осы аталған тәсілдермен алюминий өнімнің үстіне  жағыла- ды, содан кейін  оны  үстіңгі  бетінде  және  белгілі  бір  тереңдік- те орнықтыру (қыздырып жабындау) қажет болады. Осылайша, 800°C температурада диффузды қабаттың тереңдігі қыздырып жабындау температурасы мен ұзақтығына қарай   0,02...0,025 мм-

ге жетеді. Алюминий оксидтің жұқа қабыршағының арқасында алитті көміртекті болаттың ыстыққа төзімділігі үстінде жабыны жоқ болатқа қарағанда ондаған есе жоғары болады. Алитті қабат құрамында күкіртті сутек бар ортаның жоғары температурасына қарсы тұра алады. Осы тәсілмен ыстыққа берік болаттардың ыстыққа төзімділігін жоғарылатады. Балқытпаның ішіне салу тәсілі арқылы алынған алитті қабат металды коррозиядан қорғап, кейде цинктеу орнына пайдаланылады. Үстіне жағу алиттеудің басқа тәсілдерінен өзгеше болып келеді. Бұл жағдайда алюминий өнімге жұқарту барысында жағылады, яғни қорғалған қабатты бекіту механикалық қатаю есебінен жүргізіледі.

Циандау

Цианданған қабаттың қызуға төзімділігі өте жоғары болады, ал қаттылығы 70 HRC-ге жетеді, аспаптың төзімділігін қамтамасыз етіп, цианданбаған аспаптың төзімділігінен 1,5...2 есе жоғары бола- ды. Болаттан жасалған бөлшектердің үстіңгі қабатын диффузды қанықтыруды басқа металдармен де жүргізуге болады – цинкпен, кремниймен, хроммен т.б. Айталық, цинктауды, әдетте, бекітпе бөлшектерді (бұранда, бұрама, сомын, тұғырық, еспе серіппелерді т.б.) дайындау үшін пайдаланады. Бұл үшін олардың үстіңгі бетін алдын ала оксидті кірден тазартады, майсыздандырып, флюстің ыстық ерітіндісінде өңдеуден өткізіп, кептіреді. Одан ары бөлшектерді цинктің ұсақтығы –75...300 мкм, салмағы бөлшектердің массасынан 5...10 есе үлкен ұнтақтарымен бірге герметикалық болатты барабанға салады. Барабанды қыздыру температурасы 350...600°C болатын электрпешке салады. Алынған бөлшектердің диффузды қабатының қалыңдығы пештің температурасына және бөлшектерді осы температурада ұстау ұзақтығына байланысты. Мәселен, термиялық қондырғының 350...400°С температурасында және 1 сағаттық өңдеу ұзақтығында алынған өнімнің қалыңдығы – 20 мкм-ге жетеді.

Кремнийлеу барысында болат бөлшектері кремниймен қанықты- рылады. Оның дереккөзі ретінде аммоний хлориді мен ферросили-

цияның ұнтақ тәрізді қоспасы пайдаланылады. 1100°С температура- да 10...24 сағат ішінде бөлшектердің қалыңдығы 0,8...1,0 мм болатын диффузды қабатын алуға болады. Кремнийлеуді газды ортада – ІV кремний хлоридінің буында жүргізуге болады. Бөлшектерді коррозиядан сақтау, тозып кеткен үстіңгі қабатта- рын қайта қалпына келтіру, қажетті үстіңгі беттік қасиет беру үшін өнімнің үстіне металданған жабындар жағады. Металлизациялау- дың бұл үдерісі әртүрлі металдар (көміртек мөлшері өте жоғары бо- лат, қола, никель, мыс, алюминий және т.б. арнайы металлизаторлар) көмегімен жүргізіледі. Өнімнің үстіне жабын жағу үшін пайдала- нылатын металл электрлі доға тәрізді болып қолданылады. Немесе газды оттықтың көмегімен балқытылып, сығымдалған газ өңделіп жатқан өнімнің үстіңгі бетіне жіберіледі. Жағылған металдың сапа- сы металлизатордың өңделетін үстіңгі бетіне дейінгі арақашықтығы- на, ыдыратылған бөлшектердің жылдамдығына (100...200 м/с) және бөлшектердің көлеміне (0,02...0,04 мм) байланысты болса, металли- зация үдерісінің өнімділігі орта есеппен алғанда 2,5...3,0 кг металға/ сағ байланысты болады.

Хромдау

Болат немесе шойыннан жасалған өнімнің үстіңгі бетін хромдау нәтижесінде хромның қабыршағы коррозиялық төзімділігін, то- тығуға төзімділігін және қаттылығын, тозуға төзімділігін жоғарыла- тады. Сонымен қатар, өнімнің құрамындағы мыс пен никельдің қаба- тының үстіне жағылған хром өнімге әдемі түр береді. Мұндай тәсіл- мен хромдаудан автомобиль, мотоцикл және басқа да техникалар- дың бөльшектері өте алады. Хромдау шынылардың, айналардың, прожекторлардың бейнелеуге төзімділігін (бұл жағдайда хром алю- миний мен күмістің орнына пайдаланылып тотығуға қарсы жоғары төзімді болып келеді) жоғарылату; аспаптардың – пластмассалар, ре- зеңкелер, шынылар, керамика мен металдардан жасалған өнімдерді өндіру үшін пайдаланылатын қалыптардың, пресс-қалыптардың, құмай қалыптардың тозуға төзімділігін (қайта өңделген материал-

дардың жабысқақтығын болдырмай, пішін беретін қондырғылардың қабырғаларына жабысып қалуын төмендетуден басқасы) арттыру; іштен жанатын қозғалтқыштардың поршенді сақиналары мен ци- линдрлерін өндіру (қуыстық хромдау бос орындардағы майларды ұстап тұруға қабілетті қабатты қалыптастыруға мүмкіндік береді); әбден тозған бөлшектердің өлшемдерін қайта қалпына келтіру (бұл жағдайда қолдану мерзімін көбейту үшін қалыңдығы 500 мкм бо- латын әбден тозған термиялық өңделген өнімдердің түбіне тұнған «қатты хромды» жағып, одан ары қарай – механикалық өңдеуді өт- кізеді – қалыпқа келтіру, жалтырату керек. Хромды басқа металдар- дың үстіне жағын жағу тәсіліне ұқсас жолмен жаңады). Осы аталған тәсілдердің барлығы болат пен шойынды химия-тер- миялық өңдеудің нұсқалары болып саналады. Болат пен шойыннан жасалған өнімдердің химия-термиялық өңделмейтін орындары әртүрлі тәсілдермен бөлек алынуы тиіс (сылау т.б.).

2.4.

Металдарды механикалық сынақтан өткізу

арнайы . Сынақтардың осында көп түрінің ішінде созу, қаттылық, соққы, майыстыру және т.б. сынақтар негізгісі болып табылады. ақ Металдарды созылыңқылығына қарай сынақтан өткізу барысын- да біріздендірілген үлгілер мен арнайы машиналар пайдаланылады. Сынақ барысында күш жұмсалған сайын металл үлгілермен жүзе- ге асатын өзгерістер координаталары бар диаграмма түрінде бел- гіленіп, тіркеліп отырады (

сурет 2.5 ): ордината өсі бойымен қуаты мен абсцисс өсі бойымен созылуы. Диаграмманың көмегімен про-

у пр

Сурет 2.5 Металдың созылу диаграммасы

Пропорционалдылық шегі

в

түсіруге сәйкес келетін қысым пайда болады. Оны а

уақытша ке-

дергісі (

созылу барысында мықтылық шегі ) деп атайды. Одан ары үлгіні ұзарту үдерісі ұлғайып, үлгі үзіліп кететін мойын қалыптаса- ды. Созылу диаграммасы металдың бұзылмастан, деформациялану (созылу) қасиеті туралы айтуға мүмкіндік береді. Яғни металдың пластикалық қасиетін сипаттайды. Бұл қасиетті қатысымды ұзарту және үлгіні үзілу кезінде сығу арқылы көрсетуге болады (екі пара- метр де пайызбен көрсетіледі).

Қатысымды ұзарту

Қатысымды сығ у – үлгінің көлденең қимасының үзілетін жерін- дегі аумағын азайтып, үлгінің бастапқы аумағына жеткізу.

Қаттылығына қарай сынақтан өткізу

Өндірісте Бриннелл, Роквелл, Виккерс т.б. тәсілдері пайдаланыла- ды. Сынақтан өтілген металдың үстіңгі қабаттарында ауытқулар (тесіктер, жарықтар т.б.) болмауы керек. Бринелл тәсілімен металдың қаттылығын (НВ қаттылығы) анықтаудың мәні мынада – болаттан шынықырып жасалған кішкен- тай шарды сынақтан өтілетін үлгінің (өнім) ішінде белгілі бір тәртіп- пен (жүктеменің шамасы, жүктеу ұзақтығы) қысу керек. Сынақ аяқталғаннан кейін кішкентай шардың іздері (шұңқыр) анықталып, сынақтан өткізілген үлгінің (өнімнің) іздерінің ауданына кішкентай шарды сығып, күш салу мөлшерін есептейді. Сынақтан өтілетін үл- гінің тәжірибеге сүйеніп жобаланған қаттылығын ескере отырып, диаметрі әртүрлі   (2,5; 5 және 10 мм) және жүктемесі 0,6...30 кН (62,5... 3 000 кгс) болатын кішкентай шарларды пайдалануға бола- ды. Тәжірибеде іздің диаметрін НВ қаттылығының санына аудару сызбасы пайдаланылады. Қаттылығын анықтаудың бұл тәсілінің бірнеше кемшіліктері бар: кішкентай шардың іздері өнімнің үстің- гі бетін бүлдіреді; қаттылығын өлшеу уақыты салыстырмалы түрде көп болады; өнімнің шардың қаттылығына сәйкес қаттылығын өл- шеу мүмкін емес (кішкентай шар деформацияланады); жұқа және ұсақ өнімдердің қаттылығын өлшеу қиынға соғады (олардың дефор- мациясы жүзеге асады).

Роквелл тәсілімен қаттылық дәрежесін анықтау барысында ин- дентор –

қатты ұшы – жүктің әсерінен сынақтан өткелі тұрған ме- талдың үстіңгі бетіне сіңеді (

сурет 2.6 ), алайда бұл жағдайда диаме- трі емес, іздердің тереңдігі өлшенеді. Үстел типіндегі аспаптардың

үш шкаласы бар

индикаторы болады.

Олар шкала бірліктерінің 20...50; 25...100; 20....70 диапозонының қаттылығын есептеу үшін пайдаланылады. Қаттылық бірлігі ретінде индентордың 2 мкм-ге өстік орналасуына сай келетін шама қолданы- лады.

және

шкалаларымен жұмыс жасау барысында ұш ретінде ең жоғарғы бұрышы 120° болатын алмазды конус немесе қатты қо- рытпадан  жасалған конус қолданылады. Алмазды конус қатты қорытпаларды сынақтан өткізу кезінде, ал қатты қорытпалы конус – қаттылығы 20...50 бірлік болатын бөлшек- тер үшін

шкаласымен жұмыс жасау кезінде индентор ретінде диаметрі

дюйм) болатын кішкентай ғана болат шарды пайдала- нуға болады. В шкаласы салыстырмалы түрде жұмсақ металдардың қаттылығын өлшеуге арналған. Себебі қаттылығы жоғары кішкентай

Сурет 2.6 Қаттылығынөлшеуге арналған Роквелл ас- пабы

пайдаланылады.

шар деформацияланып, матери- алға 0,06 мм тереңдікте ғана әлсіз сіңеді.

шкаласын пайдаланғанда, ұш ретінде алмаз конус жұмсала- ды. Бұл жағдайда аспап шынықты- рылған бөлшектердің қаттылығы өлшенеді. Өндірістік жағдайларда, әдетте,

және

шкалалары бойынша өлшеу кезінде жүк 600; 1000; 1500 Н болуы керек. Ал қаттылығы HRA, HRB, HRC шкаласымен белгіле- неді (оның шамалары өлшеусіз).

Роквелл аспабымен жұмыс істеу барысында сынақтан өтетін металдың үлгісін (

), үстелге (

) орналастырып, сермердің көме- гімен ( 3)

көтеру бұрандасымен (

) және жүкпен (

) ұшында (

талап етілген күшті тудырып, оның индикатордың ( 8) шкаласының бойымен орналасуын белгілеп алады. Содан кейін тұтқаның көмегімен (

) күшті сыналып отырған металдан түсіріп, қаттылығын өлшеу құралының (индикатор) шкаласы бойынша қаттылығының мәнін анықтайды. Виккерс тәсілі – материалдың қаттылық дәрежесін сыналып отырған өнімге алмаздан жасалған ұшты  (индентор  –  жоғарғы екі қырлы бұрышы 136° төрт қырлы дұрыс пирамида пішінінде- гі) қаттырақ басып кіргізу арқылы өлшеу тәсілі. Виккерс бойынша қаттылық дегеніміз – HV – жүктің инденторға іздің пирамидалды үстіңгі ауданына қатысы. Басып кіргізілетін 50...1000 Н (5. 100 кгс) өлшемді жүкті таңдау сыналып отырған үлгінің қаттылығы мен қалыңдығына байланысты. Металдардың қаттылығын анықтаудың басқа да тәсілдері бар. Мәселен,

Шор аспабымен және кішкентай шарды  динамикалық  кіргізу  жолымен  анықтау.  Шынықтырылған

немесе шынықтырылып, қалыпқа түсірілген бөлшектің қаттылығын өлшеудің ізін қалдырмай анықтау үшін әдетте, Шор аспабы пайдаланылады. Аспаптың жұмысы әлсіз серпуге – сыналып отырған дененің үстіңгі бетіне түскен жеңіл екпінді кері серпілістің биіктігін анықтауға негізделеді. Шор аспабымен қаттылығын анықтау алмазды ұштың серіппелі биіктігіне пропорционал бірлікпен өлшенеді. Бағалау – барынша жақындастырылған. Мәселен, жұқа тілімше мен  қалыңдығы үлкен ауыр бөлшектердің иілгіштік дәрежесі қаттылығы біркелкі болғанмен, әртүрлі болып келеді. Алайда, Шор аспабы ықшам болып келеді. Оны көлемі жағынан үлкен бөлшектердің қаттылығын бақылау үшін қолдануға болады. Көлемі үлкен өнімдердің (мәселен, илемді орнақтың біліктерін) қаттылығын анықтау үшін

). Оның жұмысы кішкентай шарды динамикалық кіргізуге негізделген. Арнайы шеңберде (

) белдемелері бар сынықтар (

) ор- наласқан. Сынықтарға серіппелер орнықтырылған (

Шеңбердің (

) төменгі бөлігіндегі В тесігіне болаттан жасалған кішкентай шар (

) мен қаттылығы белгілі эталонды тілімше (

) орналастырылады. Қаттылығын өлшеу барысында аспапты сына- лып отырған бөлшекке (

) кіріктіріп, орташа күшпен балғамен (

) бірнеше мәрте соғады. Содан кейін сыналатын бөлшектің ( 5)

және эталонды тілімшенің (

) шұңқыр- ларының сынақтарды қатты соққанда пайда болатын іздері өзара салыстыры- лады. Одан ары арнайы кесте бойынша сыналып отырған өнімнің қаттылық дәрежесі анықталады.

Осы        қарастырылып        өткен        қат-

Сурет 2.7 Польди қол аспабы

тылығын өлшеу құралдарынан басқа өндірісте әмбебап шағын элек- тронды қаттылық өлшеуіштер ТЭМП-2, ТЭМП-3 пайдаланылады. Олар әртүрлі материалдардың (болат, мыс, алюминий, резеңке т.б.) және олардан жасалған өнімдердің (құбырлар, рельстер, тегершік- тер, құймалар, соғылмалар т.б.) қаттылығын Бриннелл (НВ), Роквелл (HRC), Шор (HSD), Виккерс (HV) өлшеуге арналған.

Қаттылықты өлшеуіштердің динамикалық жұмыс жасау жолы екпінге (

) (диаметрі 3 мм кішкентай шардың (

) соққының жыл- дамдығы мен кері серпілісіне негізделген (сурет 2.8). Бұл электрон- ды блоктың (

) үш өлшемді шамасына шаққандағы шартты қат- тылығына ауысып, сұйық кристалды (СК) индикаторда (

, мәселен 462) көрініс береді. Шартты қаттылықтың өлшенген шамасы бойын- ша ауыспалы кестелердің көмегімен қаттылықтың бұрыннан белгілі шкаласына сай келетін шамасы анықталады.

Осы тәсілмен қаттылық дәрежесін өлшеу үшін аспапты былайша дайындайды: (

) электронды блогында орналасқан итергішпен (

) тетікте тұрған (

) кішкентай шарды цангалы қысқышқа кіріктіріп, тетіктің жоғары жағында орналасқан (

) төмен түсіруші түймешік- тің көмегімен көтереді. Одан кейін тетікті тірек сақинамен (

) сына- лып отырған өнімнің (

) үстіне тығыз қысып жабыстырып, төмен түсіретін түймешікті басады. Екпін (

) сыналып отырған өнімнің үстіне соғылып жанасқаннан кейін СК-индикаторында шартты қат- тылықтың үш өлшемді шамасы түрінде нәтижесі шығады. Өлшенген шартты қаттылықтың ақырғы мәні –орташа арифме- тикалық бес өлшем. Жылына бір рет аспапты мерзімді тексеруден өткізіп отырады. Ол үшін қаттылықты өлшеудің үлгілік өлшемі пай- даланылады. Бұл қаттылық өлшемі қаттылық шкаласының екінші тобынан (Бринелл, Роквелл, Шор, Виккерс) төмен болмауы керек әрі нормативті шарттар қатаң сақталуы керек. Осы аталған аспаптардың көмегімен қаттылықтан басқа уақытша кедергі (созылуға берікті- гінің шегін) және аққыштық шегін анықтауға болады. Қаттылықты өлшеу құралдарымен бірге өндірісте материалдың қаттылық дәрежесін өлшеу үшін

Олардың көмегімен болаттан жасалған бөлшектердің қаттылығы өлшеуші құрал жоқ кезінде немесе өлшеу ауданы тіптен кішкентай болғанда немесе аспаптың инденторы сыймаса, сондай-ақ өнімнің мөлшері кішкентай ғана болған жағдайда өлшенеді. Бағаналы теңе- спе егеулер – қаттылығы бұрыннан белгілі, У10 болаттан жасалғаг

Сурет 2.8 ТЭМП-3 ықшам электронды қаттылық өлшеу құралы

егеулер. Олар үш қырлы, квадрат және майда кертіктері бар дөңге- лек пішінді болады. Егеудің кертіктерінің сыналып отырған метал- мен ілінуі бақыланып отырған бөлшектің үстінде сызаттың іздеріне қарай анықталады. Сызат егеудің үстіңгі тістерін бүлдірмейді. Пай- далану кезінде егеудің тістерінің өткірлігін бақыланып отырған үл- гілермен (сақиналармен) ілінуін жүйелі түрде тексеріп отыру керек. Егеулердің қаттылығы екі топты болады: төменгі және жоғары шек- терінің қаттылығын тексеру. Бақыланушы сақиналар (тілімшелер)

қаттылығының 57...59; 59...61 және 61...63 HRC арасындағы үш түрі болады. Олардың қаттылық дәрежесі бақыланып отырған үлгілердің қаттылық шегіне сай болуы керек.

Соққыға төзімділігін сынау (соққымен майыстыру) – металдың мықтылығының динамикалық маңызды белгісі болып табылады. Әсіресе,соққыжәнеайнымалыжүктемеменәрітөменгітемпературада жұмыс жасайтын өнімдерді сынақтан өткізудің маңызы зор. Бұл жағдайда металл пластикалық деформациясыз соққының әсерінен оп-оңай бүлінеді. Оны

сынғыш метал деп атайды. Ал соққы жүктемесінен кейін бұзылған металл пластикалық деформациядан кейін –

иілгіш металл деп аталады. Статикалық жағдайларда сынақтан өтіп, жұмыс жасайтын металдар соққы жүктемесіне қарсы тұра алмай, бұзылатыны, себебі соққыға иілгіштік қасиеті жоқ екені анықталды.

Соққы иілгіштігін сынау үшін (материалды соққы жүктемесіне қарсы тұруы) Шарпи маятникті тоқпағы (сурет 2.9) пайдаланылады. Тоқпақпенарнайыүлгі– айырбастарбұзылады. тоқпақтөртбұрышты, ортасында U- немесе V-пішінді кертіктері бар болаттан жасалған қайрақ. Тоқпақтың маятнигінің белгілі бір дәрежедегі биіктіктен үлгінің кертікке қарама-қарсы орналасқан жақтарын соғып, оны бұзады. Маятниктің соққыға дейінгі және соққыдан кейінгі жұмысын белгілеп, оның массасы мен үлгі бұзылғаннан кейінгі түсу

және һ көтеру биіктігін есепке алады. Жұмысының арасындағы айырманы үлгінің көлденең қимасының ауданына қатысты белгілейді. Бөлу барысында алынған бірлік металдың соққы төзімділігінің дәрежесін көрсетеді: тұтқырлығы төмен болған сайын, материал сынғыш келеді.

Майысқыштығын сынақтан сынғыш материалдар (шыныққан болат, шойын) өткізіледі. Олар азын-аулақ пластикалық деформа- цияға ұшырайды. Бұзылу сәтінің басталуын дөп басып айту мүм- кін емес болғандықтан, металдың майысқақтығын сәйкес иілгіштігі басталған сәтке сәйкес анықтайды.

Ширатылуына қарай сынақтан өткізу ең жауапты, ширату үшін барынша үлкен күшпен жұмыс жасайтын бөлшектер (иінді білік, шатун) дайындалатын материалдың пропорционалдылығын, иілгіштігін, аққыштығын және басқа да сипаттарының шегін анықтау үшін жүргізіледі. Осы аталып өткен сынамалардан басқа металдарды сынақтан өт- кізудің басқа да тәсілдері болады. Мәселен, шаршап қалу дәрежесін

Сурет 2.9 Шапри маятникті тоқпағы

Н, һ

және ұзақ мерзімді мықтылығын сынау. Шаршаңқылық – материал- дың көп реттік айнымалы жүктеменің әсерінен бұзылғанға дейінгі күйінің өзгеруі. Оны шамасына немесе бағытына қарай, немесе әрі шамасына, әрі бағытына қарай өлшейді. Ұзақ уақыт қызмет еткен металл пластикалық күйден сынғыштық күйде өтеді, яғни шар- шайды. Шаршауға қарсы тұра білу

төзімділік шегі (шаршау шегі) арқылы сипатталады. Төзімділік шегі дегеніміз – материалдың қай- талама-айнымалы жүктемені ең жоғары циклдық қысымда бүлінбе- стен не бұзылмастан көтере алуы. Мәселен, болаттар үшін жүкте- менің 5 млн циклы белгіленген. Ал жеңіл құйма қорытпалар үшін

Сырғыштық (жылжымалық)

Сырғыштық шегі

Ұзақ уақыттық мықтылығы не беріктігі – ұзақ уақыт ішінде сырғыштық күйінде тұрған материалдың мықтылығы.

Ұзақ уақыттық мықтылық шегі

Материалдарды сынақтан өткізу ұзақ уақыт бойы бұзылмай не сынбай жұмыс жасайтын, әрі ең ауыр жағдайларда да апаттарға төзімді болып келетін сенімді машиналарды жасау үшін қажет. Бұл

Басқа жағдайларда жұмыс жасайтын қондырғылар үшін арнайы сынақтар жүргізіліп, олардың сенімділігі мен жұмысқа қабілеттілігі анықталып, расталады.

2.5.

Жауапкершілігі жоғары жағдайларда сатып алынған не әкелінген метариалды өндіріске пайдаланбас бұрын оның ілеспе құжаттармен кепілдік берілген қасиеттері шындығында қанағаттанарлық дәреже- де екенін анықтау мақсатында технологиялық сынақтар жүргізілуі

керек. Материалдарды сынақтары мен сынамалары оларға қойыла- тын талаптарға, өнімнің тағайындалуы және басқа да факторларға тікелей байланысты. Бұл материалдардан өнімдерді дайындаудың технологиялық үдерісіне белгілі бір талаптар қойылады. Машина жасау құрылысында және басқа да өндіріс салаларын- да жалпы қабылданған талаптарға өнімді дайындау үшін әкелінген металл типі мен сапасы жағынан қойылған талаптарға сәйкестігін анықтау мақсатында жүргізілетін технологиялық сынақтар (сынама- лар) жатады.

Ұшқынды сынама

шарт орындалуы қажет: сынақтар білдек пен түрпілі шең- бердің жылдамдық белгілері тұрақты бір ғана қайрақта жүргізулі керек, тексерілетін бөлшектері таза, тот баспаған болуы шарт. Болат- тың типін ұшқынға қарай анықтау барысында ұшқынның түсі ғана емес, ұшқын тізбектерінің пішіні мен ұзындығы, саны, тізбектерінің ең шетіндегі жұлдызшалары мен тіліктерінің мөлшері өте маңыз-

Сурет 2.10 Ұшқынды сынама арқылы болаттың типін анықтау а

б

в

г

д

ды. Машиналар мен құрал-жабдықтардың бөлшектерін дайындауда пайдаланылатын болаттардың типтерінің саны шектеулі болса, аз ғана тәжірибеге сүйеніп, материалдың маркасын оңай әрі жылдам анықтауға болады. Егер күмән тудырса, салыстыру үшін үлгілерді пайдалану керек.

Кесте 2.1. Эриксен аспабы арқылы тексерілетін әртүрлі металдар үшін шұңқырлардың минималды тереңдігі (ені 30...50 мм ленталар үшін)

0,60... 1,1

1,2... 1,5

Мыс М1, М2, М3

7,5 8,0 9,0 9,5

3,4 3,8 4,0

Болат 10 (жұм- сақ, күйдірілген

4,2

6,7

, а ) болат – жұлдызшалары жоқ сары түсті ұшқынның шоғырын бер- се; көміртек мөлшері орташа (сурет 2.10, б ) болаттан жарық жұл- дызшаларының саны айтарлықтай көп шоғыры шығады; көміртек мөлшері өте жоғары құралды болаттан (сурет 2.10, в ) – ұсақ жарық жұлдызшалары көп ұшқынның қысқа ғана шоғыры берілсе, тез ке- скіш болаттан (сурет 2.10, г ) – ұшқынның шоғыры жұлдызшасыз, қошқыл-қызыл сызықтар түрінде беріледі; марганец типті болаттан (сурет 2.10, д

кірік- тірілген шұңқырдың тереңдігімен анықталады: сақиналы үстіңгі беті сығымдалған тілімшелерде бірінші жарық пайда болғанға дейінгі аралықта шұңқыр терең болған сайын оның созылу қабілеті (жал- пақты қалыпталу) жоғары болады. Кіріспе бақылау кезінде бақыла- нып отырған шұңқырдың тереңдігі ілеспе құжаттарда (ТУ немесе

) бұрандалар (

) мен матрица (

) арасында қысылады. Одан кейін сфералық пуан- сонның үлгісіне (

) көмегімен жүргі- зеді. Пуансонның орнын ауыстыру үшін сермер (

) пайдаланылады. Оның шкаласы бар (

) барабаны болады. Барабан шұңқырдың те- реңдігін 0,01 мм дәлдікпен өлшеуге арналған.

Созылыңқылығы

Майысқақтығын сынау

90°-та қарама-қарсы жаққа ширату арқылы жүзеге асырылады. Металдың үлгісі сынақлғаннан кейін бүлінбесе

Сурет 2.11 Жалпақ металдың созылуға қабілеттілігін анықта- уға арналған Эриксен аспабы

да;

Құрал-саймандарды жасау құрылысында технологиялық сына- малар ретінде, айталық, мыс үшін «су ауруларын» анықтау, шыны- лар мен металдарға арналған СКТК-н бақылау жасау секілді тәсіл- дерді пайдаланады. Оттегісі жоқ мыстың құрамындағы «су ауруы» анықталуы керек. Себебі мыстың құрамында оттегі қоспалары бол- са, қыздырған кезде сутек ортада оттегі мен сутегі арасында реакция басталып, сулы булар пайда болады. Сөйтіп металдың ішінде бос орындар мен микрожарықтар пайда болады. Яғни мыстың вакуум- дық тығыздығы бұзылады. Мыстың қалыпты сұрыптары сутегі ор- тасында термиялық өңдеуден өткізілмейді. Оттегісі жоқ мыстың «су ауруының» болмау дәрежесін қалың- дығы 2 мм және ені 10 мм үлгіні бөліп алып, анықтау керек. Қыз- дырғаннан кейін сутегі ортасында үлгілер кем дегенде белгіленген бұрышта бүгіліп, шыдас беруі тиіс.

СКТК) әдетте екі қабатты жіп алу тәсілімен анықталады. Газ оттығының жалынының астында екі шынының дәнекерленіп бірікпесін дайындайды – эталонды және сынама үшін. Олардан ұзын жіп шығарады. Эталон мен үлгінің СКТК тепе-тең болғанда, жіп суытылғаннан кейін тіке қатып қалады, ал айырма болса – май- ысады не бүгіледі. Жіптің майысу дәрежесіне қарай үлгінің СКТК шамасын анықтайды. Планиниттің сызықтық кеңеюінің температуралық коэффицентін ТШ-на тіркелген кесте мен диаграмма бойынша никельдің жүрекше- дегі мөлшері мен мыс қабықшасының қалыңдығына қарай анықтай- ды. Ковар, керамика және басқа да материалдардың сызықтық кеңе- юінің температуралық коэффицентін айталық, кварцты дилатоме- трдің көмегімен анықтайды. Бұл принцип дененің мөлшерін жылу- дың әсерімен өлшеуге негізделген. Аталған өлшемнің сезімталдығы

-12

м-ге дейін.

Әмбебап дилатометр СКТК-ны материалды  абсалютті  неме- се дифференциалды кеңейту немесе сығу (қыздыру немесе суыту

кезінде) тәсілімен анықтауға мүмкіндік береді. Дилатометр авто- матты бағдарламалық қондырғының көмегімен үлгіні белгіленген жылдамдықта қыздырады. Сондықтан үлгінің кеңеюі уақытқа бай- ланысты тіркеліп отырады. дифференциалды тәсіл бойынша дила- тометрдің оптикалық қондырғысының көмегімен бақыланушы және эталон үлгінің белгіленген қыздыру температурасындағы әртүрлілі- гін анықтайды. Екі жағдайда да өлшеудің көрсеткіштері жарыққа сезімтал лентада жазылып отырады. Дилатометр төрт қондырғыдан тұрады: диламетрдің өзінен, оны орналастыру механизмі бар пештен, үстел-пульттан және белгіленген жылдамдықта температураны реттеп отыратын автоматты бағдар- ламалық қондырғыдан. Дилатометрдің басында негізгі оптикалық жүйеге арналған жарық көзі мен өлшейтін оптикалық-механикалық қондырғы болады. Эталон ретінде пирос қоспасынан жасалған үлгі іріктеліп алынады. Үлгі 0...1000°С температура диапозонында қы- здыру және суыту кезінде бастапқы қалпына кері қайтарыла алмау қасиетімен ерекшеленеді. Дилатометрдің оптикалық жүйесі қозғалмалы жалпақ және сфе- рикалық шынылардан тұрады. СКТК-ты абсалютті тәсілмен анықтау барысында сыналып отырған үлгінің шынылар жүйесі арқылы кеңе- юі жарыққа сезімтал айналмалы лентаға жазылады. Сондай-ақ лен- таға үлгінің кеңеюінің эталонның кеңеюіне байланысты көрсеткіші жазылады. Эталон кеңеюі бәріне таныс масштабта жазылған темпе- ратураға байланысты. Бұл температурада қисық сызық үлгі мен эта- лонның температураға байланысты кеңеюінің тәуелділік дәрежесін көрсетеді.

3-тарау

3.1.

Құрастыруға арналған материалдар – күш жүктемесін қабыл- дайтын қондырғыларды (машиналар,механизмдер, аспаптар, аппа- раттар, транспорттық құралдар т.б.) жасау үшін қолданылатын ма- териалдар. Бұл материалдар

Металды материалдар қысқаша, әдетте металдар деп аталады. Олар іштей былайша жіктеледі:

қара (темір және оның негізінде- гі қорытпалар – металл өнімдерінің 95%-н құрайды) және

ауыр

қиын балқитын

асыл (бағалы)

Біздің зерттеу жұмысымыздың нысаны – өндірісте құрастырушы ретінде қолданылатын металдар.

Шойын

мен

ферроқорытпалар

Шойынның құрамында С еркін көміртектің (графиттің) болуы сынықтарының сұр түсінен көрінеді. Бұндай шойынды

сұр шойын деп атайды. Егер көміртек байланысты күйде болса, яғни Fe C темір карбиді түрінде болса, шойынның сынығының түсі – ашық, жарқыл болады. Ондай шойынды

ақ шойын деп атайды.Сұр шойын – машина жасау құрылысында өзінің құймалық қаси- еті, аз ғана созылғыштығы, қыздыруға төмен дәрежедегі төзімділі- гінің арқасында кең қолданыс тапқан. Десек те, сұр шойынның мықтылығы мен тозуға төзімділігі аса жоғары емес. Мұндай шой- ыннан күрделі пішінді бөлшектер құйылады. Күрделі пішінді бөл- шектерге бедлгіленген габаритті мөлшерді сақтап қалу керек деген қатаң талап қойылмайды. Ал дайныдалған өнімнің қабырғаларының қалыңдығы мықтылығына қарай емес, өндіру технологиясына қа- рай анықталады. Мықтылығы төменгі дәрежедегі сұр шойындар мықтылығы жоғары сұр шойындарға қарағанда, құймалық қасиеті өте жақсы болады, механикалық қысымды аз пайдаланып, өзгеріске түсе қоймайды. Мықтылығы орташа сұр шойындардың құймалары машина жа- сау құрылысында білдектер мен машиналардың корпустық және тірек бөлшектерін дайындау үшін кең қолданылып келеді. Мұндай мақсатта СШ10, СШ15, СШ18 маркалы шойындар (мұндағы СШ – сұр шойын, ал цифрлар

). Айталық, СШ18 маркалы шойын – созылғандағы мықтылығы кем дегенде 180 МПа болатын сұр шойын. Иінді біліктер, беріліс бөлшектері, айтарлықтай жоғары жүктілік, жылдамдық пен қысымдылық жағдайында тозғанша жұмыс жасай- тыг ауыржүкті тұғырлар мен бағыттаушылар мықтылық дәрежесі жоғары, СШ30, СШ35 (МЕМСТ 1412-85) маркалы сұр шойындар- дан жасалады. Сұр шойынның мықтылығын жасқасарту үшін майда жұқа қат- парлы графитті арнайы өңдеуден өткізу –

модификациялау арқылы біртекті бөлу мен орналастыру қажет. Шойындар қорытпаларға графиттелген қоспаларды (ферросилиций, силикокальций, силико- алюминий т.б.) ендіру арқылы модификацияланады. Бұл қоспалар графитизацияның қосымша орталықтарын қалыптастырып, нәтиже- сінде майда жұқа қатпарлы графит түзіледі. Мұндай шойынды

Күйдіру – қысым арқылы суықтай өңдеу жолымен металдан жасалған материал- дардың мықтылығы мен қаттылығын арттыру

жоғары дәрежеде төзімділігімен, жақсартылған құмайлық қасиет- терімен, құрылымының біртектілігімен ерекшеленеді. Оны отандық құймаларды (дизелді цилиндрлер, цилиндрлердің блоктары, жұды- рықшалы иінді біліктерді т.б.) жасау үшін қолданады.

Мықтылығы жоғары шойындар сұр шойынды магниймен (0,5...1,2%), кальциймен, цериймен т.б. модификациялау арқылы алынады. Бұл қоспалар шойын кристаллизацияланғанда, оның құра- мындағы графиттің шар түрінде қалыптасып, шойынға созылуға 1 ГПа-ға дейін (100 кгс/мм

) және 8...10% ұзартуға деген жоғары төзімділік қабілетін үстеуіне септігін тигізеді. Шар тәрізді графит- тері бар шойындікі секілді мұндай иілгіштік тіпті ұсақ жұқа қатпар- лы графиттері бар, ең сапалы деп танылған сұр шойындарда да бол- майды. Сонымен қатар, шар тәрізді графиттерінің арқасында шойын қажалуға қарсы жоғары төзімділікке ие болып, антифрикциялы қа- сиеттері жақсарады. Шойынның құрамы біркелкі құймаларының құрылымы құйма- ның қалыңдығына қарай әртүрлі болып келеді. Қалыңдығы әртүрлі құймалардың қажетті құрылымын қамтамасыз ету үшін олардың хи- миялық құрамын жақсы білу керек. Қабырғалары жұқа құймаларды құрамындағы 3,6%-ға дейін көміртек пен 2,8%-ға дейін кремний бар шойындардан дайындай- ды. Шойынның сұйық аққыштық қасиетін жоғарылатуға фосфор көмектеседі (алайда шойынның жұқа қатпарлы қасиеттерін фос- фор төмендетіп тастайды; шойынның жоғары жұқа қатпарлық қа- сиетін дамыту үшін фосфордың мқлшері 0,08%-ден аспауы керек). Қабырғалары қалың құймалар мен көркем құймалар үшін шойын- ның құрамындағы фосфор 1,2%-ға дейін бола алады. Құймалар- дың антифрикциялық қасиеттері никель мен хромның қоспаларын арттырып, кремний, күкірт пен фосфордың мөлшерін бір мезетте төмендетіп тастайды. Хром мен никельдің көп мөлшері шойынның ыстыққа және коррозияға төзімділік қасиеттерін жоғарылатады. Әбден тозғанша (тежегіш қалыптар, тас майдалағыш құралдар- дың қысаң тік жағалары т.б.), жоғары температурада (желтартқыштар т.б.), реагенттердің химиялық ықпалымен (сыйымдылық және агрес- сивті орталарға арналған арматура) жұмыс жасайтын өнімдер

ақ шойыннан құйма тәсілімен дайындалады. Илемдеу біліктері, вагон доңғалақтары, гидроцилиндрлер мен басқа да өнімдер

ағартылған шойыннан (үстіңгі беті ақ шойыннан, ал негізгі массасы сұр шой- ынның қасиеттері мен құрамына ие) жасалады. Ағартылған шойын

қоспасыз деп бөлінеді. Ақ шой- ындардың құрамына никель мен борды қосу арқылы шойынды то- зуға төзімді етсе, хромды қосу арқылы оларды тозуға және жылуға төзімді етеді, кремний – тотығуға төзімділігін арттырады. Шойынның құрамындағы қоспа компоненттерінің атауына қа- рай, қоспа шойындарды никелді, алюминийлі, хромды т.б. шойын- дар деп атайды. Айталық, ЧН19ХЗШ никель қосылған шойынның коррозиялық шыдамдылығы, мықтылығы, иілгіштігі өте жоғары бо- лады, құрамында 17...20% никель, 2,5...3,5% хром мен кем дегенде 0,08% күкірт болады. Марканың таңбалануындағы «Ш» әрпі – осы шойынның құрамындағы көміртек (графит) шар тәрізді пішінде екендігін білдіреді. ЭАЧЮ-22 маркалы алюминийлі шойын ыстыққа және тозуға төзімді материал болып саналады («А» әрпі – антифрик- циялы деген мағына береді), 19...25% алюминий мен жұқа қатпарлы көміртек бар.

Чугаль қорытпасы

Хромды шойындар (ЖЧХ1–ЖЧХ30 маркалы) ыстыққа төзімді (шойынның маркасындағы «Ж» әрпі), коррозияға төзімді және то- зуға төзімді құймаларды жасауға арналған. Хромды шойындардан жасалған өнімдердің (құрамында 13...16% хром бар) шекті жұмыс теппературасы – 900°С, ал хром мөлшері 20...30% құрайтын шойын- дардың шекті жұмыс температурасы – 1200°С.

Қақтауға төзімді шойын

) және ұзартылғандағы мықтылық шегі – 1,5.15% болады. Құрамында пер- лит негізгі қоспа ретінде болатын қақтауға төзімді шойынның со- зылғандағы мықтылық шегі – 0,5...0,6 ГПа (50.60 кгс/мм

) болады, алайда олардың ұзартуға төзімділік шегі небәрі 2...4% болып, құра- мында ферриті бар қақтауға төзімді шойынға қарағанда, соққыға

барынша төмен дәрежеде шыдас береді. Десек те, перлитті қақта- уға төзімді шойынның ферритті шойынға қарағандағы басты ар- тықшылығы – тозуға барынша жоғары төзімділігі. Қақтауға төзімді шойынның құрамында 0,5...1,6% көміртек, 0,3.0,5% марганец, 0,2% фосфор мен 0,1% күкірт болады. Қақтауға төзімді шойындар – шағын көлемді, бірақ пішіні күр- делі құйма өнімдерін жасауда пайдаланылатын ең арзан әрі ыңғай- лы материал. Олардан автомобильдердің, білдектердің, суқұбыр арматуралары, конвейерлер мен элеваторлардың бөлшектері құйма тәсілімен жасалады. Қақтауға төзімді шойынның артықшылығы – аққыштық шегінің мықтылық шегіне қарағанда жоғары болатыны, майыстыру мен бүгуге барынша шыдамды, құйылған үстіңгі беті коррозияға қарсы шыдайды, кесетін құралмен оп-оңай өңделеді, мықтылығы төмен. Қақтауға төзімді шойындарды атауына және кейбір механикалық қасиеттеріне қарай атайды. Мәселен, КШ40-4 және МШ60-8 мар- каларындағы «Ч» әрпі – шойын болса, «Қ» - қақтауға төзімді, «В»

Қарапайым сапалы көміртекті болаттар «Бл» (болат) әріп- терімен және 0-ден 6-ға дейінгі мықтылық дәрежесінің өсу ретіне қарай марка нөмірімен (марканың соңында тотығу тәсілін білдіретін әріптер болады: «бс» – байсалды, «жб» – жартылай байсалды, «қн»

болып бөлінеді. Қоспалы болаттардың маркаларын анықтау үшін олардың химиялық құрамын негізге алады. Алғашқы цифрлар, мәселен, құрастыруға ар- налған болаттар – көміртектің мөлшері орташа болаттар пайыздың жүздік үлесін, ал құралдық болаттар – пайзыдың ондық үлесін біл- діреді. Қоспалы элементтер орыс әліпбиіндегі мынадай әріптермен белгіленеді: азот (марканың соңындағы) – А, алюминий – Ю, бор Құрастыруға арналған сапалы көміртекті болаттар машина жасау құрылысында термиялық өңделетін және термиялық өңделмейтін әртүрлі бөлшектерді жасау үшін пайдаланылады. Мұндай матери- алдарды маркалау кезінде «болат» сөзінен кейін екі мәнді цифр – көміртектің орташа мөлшерінің пайыздық жүздік үлесі жазылады. Аталған болаттың маркалары: 08; 10; 15; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 55; 58; 60; 65; 70. Бұндай шынығу құрамында 0,30...0,35% көміртек бар болаттарда басталады деп саналады. Егер үстіңгі беті қатты және ор- тасы жұмсақ болғаны қажет болса, көміртек мөлшері төмен сапалы

болатты пайдаланады (мәселен, болат 20). Осы болаттан цемента- цияланатын және қаттылығы 60...64 HRC жетіп, шынықтырылатын бөлшектер дайындалады. Кейін олар ақырғы рет өңдеуден өтеді. Көміртек мөлшері орташа сапалы болат (айталық, болат 45) шыныға бастайды, бірақ қаттылығы 42.44 HRC тең болады. Жону автоматтары үшін жасалатын бөлшектер үшін құрамында фосфор мен  күкірт  мөлшері  көп  автоматты  болаттар   пайдаланылады. Бұл болаттар «А» әрпімен және екі мәнді санмен – көміртектің мөлшерінің пайыздық жүздік үлесі – белгілейді. Айталық, А12 автоматты болатының құрамында орташа есеппен 0,12% көміртек болады. Автоматты болаттардан жасалған бөлшектердің сыртқы ди- аметрі (мұндай болаттардың шыбықшаларын цангамен қысу үшін) калибрленген, кедір-бұдырлығы аз болып, кесу арқылы өңделіп, әдетте уатқанда майда жаңқалар шығады. Құрастыруға арналған болаттан қарапайым және үлгілімді сұрып- тық пішінді өнімдердің кең ассортименті жасалады: суықтай илем- делген (қалыңдығы – 0,05...3,6 мм), ыстықтай илемделген (2,2...3,6 мм) ленталар, жұқса (0,24 мм) және қалың (4...160 мм) табақшалар, жолақтар (4...8 мм) және кең жолақтар (6...60 мм), дөңгелек, квадрат және алты бұрышты қима өнімдер, бұрыштар (тең жақты және әр- жақты), швеллер, қоставрлар, үлгілімді прокаттар, құбырлар (элек- трдәнекерлеугі, жіксіз, сым тартатын) т.б. Құйма тәсілімен болаттан өнімдер жаса уүшін арнайы көміртекті болаттар пайдаланылады. Құйманығ қасиеттеріне қара йоларды үш топқа бөлеміз: І – қарапайым, ІІ – жоғары және ІІІ – ерекше саралы. Болат құймалар, әдетте, құрылымы нашар болып келеді, сәйкесінше, қысым арқылы жасалған болат өнімдерге қарағанда, механикалық қасиеттері төмен болады.

Қоспалы болаттар

жоғары қоспалы деп саналады. Қоспалы элементтер ретінде хром, никель, молибден, вольфрам, ванадий, марганец пен титан қолданылады. Қоспалы элементтеріне қарай оларды хромды, никелді, хромникелді, молибденді т.б. атпен атап, маркасында осы элементтерді міндетті түрде көрсетеді. Мәселен, құрастыруға ар-

налған 40ХН2МА маркалы жоғары сапалы хромникелді болаттың құрамында («А» әрпі марканың соңында тұр) 0,4 % көміртек, ша- мамен 1 % хром, шамамен 2 % никель және 1 % молибден болады. Коррозияға шыдамды болаттар да құрастыруға арналған матери- алдар ретінде жұмсалады. Олар өндірісте өте кең қолданыс тапқан.

Коррозияға шыдамды жоғары қоспалы болаттар дегеніміз – ауа атмосферасында, теңіз және өзен суларында да, сондай-ақ кейбір агресситі ортада коррозияға төзімді болаттар. Олардың ішінде кең танылғандар – хромды (құрамында 12...27% хром бар) және хромни- келді (18% хром мен 9% никель бар) болаттар. Олардың құрамында бұдан басқа да қоспалар болуы мүмкін, мәселен, титан мен алюми- ний. Коррозияға шыдамды жоғары қоспалы болаттарды тағайын- далуына қарай жіктеп, құрастыруға арналған, құралдық, тотығуға төзімді, ыстыққа төзімді, отқаққа берік (қызуға төзімді) материал- дар, сондай-ақ электр кедергісі жоғары болаттар деп топтайды. Со- лардың бірнешеуімен танысып көрелік. Коррозияға шыдамды болаттарды іштей тағы екі топқа жіктеуге болады: атмосфераға төзімді және тотығуға төзімді деп (агрессивті ортаға төзімді). Айта кететін жайт – атмосфералық әсерлерге бар- лық коррозияға шыдамды болаттардың барлығы төзе алады, алайда экономикалық мақсаттарда атмосфераға төзімді болаттар ретінде Х14, 20Х13, 30Х13, 40Х13, Х13Н4Г9 т.б. маркалы болаттар пайда- лана бастады. Осы аталған болаттардан турбиналардың қалақшала- ры, гидравликалық қысымның клапандары, тегершіктер, тұрмыстық қалдықтарға арналған заттар жасалады. 40Х13 маркалы болат хи- рургиялық,к есетін, өлшейтін құралдарды жасау үшін пайдаланыла- ды. Ол шынығып (көміртек мөлшері – 0,4%), магнитті үстел үстінде қалыпталады.

Тотығуға төзімді болаттар Х17, Х17Н2, Х25, Х28, 20Х18Н9, Х18Н9Т, Х18Н11Б т.б. маркалы болып, олардан азотты-қышқыл- ды зауыттарға арналған құрал-саймандар, шандар, құбыр желілері, жылу алмастырғыштар, абсорбциялы мұнаралар жасалады. Сон- дай-ақ Х17, Х17Н2 маркалы болаттардан асханалық, асүйлік, кон- сервілеу зауыттарына және үй тұрмысында қолданылатын заттар мен құрал-жабдықтар жасалады. Күкіртті, қайнатылған фосфорлы, құмырсқа және сірке қышқыл- дарына Х18Н12М3Т маркалы болат жақсы шыдас береді. Оларды осы аталған ортада қолданылатын құрал-жабдықтар мен құрылғы-

Ыстыққа төзімділік

бұзылуға ұшырауға қарсы тұра білу қабілеті.

Ыстыққа төзімді болат – жоғары температурадағы агрессивті ор- тада да өзінің механикалық қасиеттерін сақтай отырып, жұмыс істе- уге қабілетті болат. Бұл болаттың отқаққа және ыстыққа төзімділік қабілеттері бірін-бірі толықтырып, құрамындағы хром (30%-ға дей- ін) мен никельдің (78%-ға дейін) көп мөлшерінің арқасында кең та- нылғандығын ескере отырып, танысатын боламыз. Құрал-сайман- дарды жасауға арналған болаттардың ыстыққа төзімділік қасиетін арттыруда вольфрам мен молибденді қосу да септігін тигізеді. Кейбір ыстыққа төзімді болаттар – қызуға төзімді деп танылады, себебі олар агрессивті ортада және шектен тыс жүктемеде, жоғары температурада бірнеше уақыт бойы жұмыс жасауға қабілетті бола- ды. Айталық, Х18Н25С2 және Х25Н2С2 маркалы болаттар 1100°C температурада отқаққа, ыстыққа және тотығу мен қызуға төзімді болып келеді. Оларды шектен тыс жүктемеде жұмыс жасайтын өнімдерді, мәселен, пештің ленталарына арналған конвейерлерді жасау үшін пайдаланады. Мұндай конвейерлер термиялық өңделген көлемі үлкен өнімдердің қуаттылық әсеріне және жоғары температураға шыдайды. Х20Н14С2, Х23Н13 және Х23Н18 марка- лы болаттар 1000°C дейінгі температурада отқаққа төзімді, ыстыққа және тотығуға төзімді болады. Олардан қазандықтардың аспалары мен тіреуіштерін, газ пиролизіне арналған қондырғылардың бөлшектерін, дәнекерлеуші сымдар мен құбырларды т.б. жасайды. Мұндай болаттар, айталық Х9С2, Х12ЮС, Х14Н14В2М (МЕМСТ 20072-75) маркалы болаттар жоғары қысым мен жоғары температу- рада (800°C-қа дейін) жұмыс жасайтын газ және бу турбиналарын, бу ысытқыштарын т.б. жасауға пайдаланылады. Себебі олар қақтар- ды түзе алмайды және ыстыққа төзімді болып келеді. Тиектер, со- ташықтар, сорғыштар, құбырлардың жекелеген бөлшектері мен 650°C температурада күкірт қышқылының әсерлерінде жұмыс істей алатын басқа да өнімдерді Х6СМ және Х7СМ маркалы болаттардан жасайды. Х18Н9Т маркалы болаттан жасалатын бөшектер 600°C-қа дейінгі температурада жұмыс жасауға қабілетті. Болаттың бұл түрі

кристалитаралық коррозияға (түйіршіктерінің шекараларындағы коррозия) ұшырамайды, қыздырылғанда газ түзбейді, сондықтан оларды вакуумды жүйелерді жасауда пайдаланады.

Нитраллой

Хромансиль

3.2.

Маеріп көрелік. Түрлі-тү сті қорытпалардың қоспа компонент- терінің маркасын таңбалау темір қоспалары бар қорытпалардың таңб аларына қарағанда, айтарлықтай айырмашылығы бар. Темір қоспасы бар қорытпаларды белгілеудің бірнеше таңбаларын қара- стырайық: алюминий – А (АЛ), бериллий – Б, темір – Ж, кадмий Мыс

Жез – мыстың екілік немесе одан да күрделі қоспалары. Оның ба- сты қоспа элементі – цинк. Екілік (

қарапайым ) жездің қасиеттерін жақсарту үшін оған алюминиймен, қалайымен, кремниймен, темір- мен және қорғасын т.б. қосады. Алынған күрделі (

арнайы ) жездер оның құрамына қосылған цинк секілді қоспа элементтің атымен ата- лады. Өндірісте қорғасынды (қорғасын мөлшері – 1...2,5%), крем- нийлі (кремний мөлшері – 2,5...4,5%), марганецті (марганец мөлшері жездердің түрлері белгілі. Жездің маркалары «Ж» әрпімен таңбала- нады, одан ары қарапайым жезлдің цифрлары – құрамындағы мы- стың мөлшері мен пайызы белгіленеді. Күрделі (арнайы) жездердің маркаларында қоспалардың (қорғасын, темір, никель, марганец т.б.) әріптік таңбалары мен одан ары цифрлар дефис арқылы жазылады Жездерді қысыммен және құйма тәсілімен өңделетін деп бөледі. Жез құрамында әртүрлі компоненттердің болуы оның қасиетін өз- гертеді. Айталық, жез құрамына қорғасын қосылса, ЖҚ59-1 маркасы шығып, кескіш құралмен жақсы өңделетіндей етеді. Жез құрамында кремнийдің қосылуы механикалық қасиеттерін, кескіш құралдар- дың өңдеушілік қасиетін, құю кезінде сұйық аққыштық қасиетін жақсартып, оған қорғасын қоспасын қосса, антифрикциялы етеді. Марганецті жездің механикалық қасиеттері өте жоғары болып, кор- розия мен қызуға төзімді келеді. Жез құрамындағы алюминий оның мықтылығын және теңіз суына қарсы тұру қабілетін көтереді. Машина жасау құрылысында пайдаланылатын қарапайым жез- дердің құрамында 45% цинк, қалғандары – мыс болады. Арнайы жездердің құрамында мыс пен цинктен басқа басқа да элементтер болады. Мәселен, алюминийникельді және кремний-марганецті ЖАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5 жездің құрамында алюминий, никель, кремний, марганец болады. Алайда құрамында мыстың мөлшері өте көп (88.97%, қалғаны – 10% цинк) жездер де болады. Оларды томпак (мыстың мырышпен қоспасы болып саналатын жез, Ж96, Ж90) деп атайды. Бұл жездер коррозияға жоғары дәрежеде шыдамды болып келеді. Оларды биметалды материалдар – болат-жез, конденсаци- ялық-мұздату құралдарын, сондай-ақ алтынмен сыртқы ұқсастығы- на қарай көркемдік өнімдерді (зергерлік және сәндік заттар) жасау үшін қолданады. Ж68 және Ж62 жездері кейде жонғыш білдекте дайындамаларды аралық босаңдата отырып, кіріктіру тәсілімен да- налай көлемі үлкен өнімдерді жасауда пайдаланады.

Мысты-цинкті қорытпалардың спецификалық ерекшелігі – күй- дірілген

бөлшектердің жылулық және атмосфералық жағдайлар- дың  әсерінен  бұзылуы,  былайша  айтқанда,  «маусымдық  ауруға

ұшырауы». Айталық, күшпен бастырылған жезден жасалған өнім- дер (ұштарында кескіштері бар түйреуіштер т.б.) өздігімен әрі күт- пеген жерден үзіліп қалуы мүмкін. Мұндай өнімдердің жұмыс жасау ұзақтығы күйдірудің дәрежесіне және қысымның концентрациясы- на байланысты бірнеше минуттан бірнеше күнге, тіпті бірнеше айға дейін созылуы мүмкін. Қола – мыс қосылған қорытпалар, әдетте қоспа ретінде (цинк пен никельден басқа) қалайы (басты қоспа элемент), алюминий, берил- лий, кремний, свинец, хром және басқа да элементтер жұмсалады. Ең ескі қорытпалар ретінде – қалайы қолалары мен кейінірек пайда болған қалайысы жоқ қолаларды атауға болады. Маркасын таңба- лауда екі әріп – «Қл» – қорытпаның түрі – «қола» деп белгіленсе, кейінгі орында компоненттерін көрсететін әріптер, сосын дефис арқылы цифрлар – олардың пайыздық мөлшері жазылады. Мәселен, ҚлОЦС6-6-3 – қалайы қоласының құрамында 6% қалайы, 6% цинк, 3% қорғасын, қалғаны – мыс болады. Қоладан өнімдер жасау үшін оларды кесіп немесе құю тәсілімен өңдейді. Қоланың құйма және антифрикциялық қасиеттері жоғары, сыртқы пішіні – сұлу, коррози- яға шыдамды болып келеді. Жез секілді, қоланы да қоспа элементтерінің (мыстан басқа) ата- уына қарай атайды. Айталық, қалайылы (құрамындағы қалайы мөл- шері – 2...7%), кремнийлі (кремний мөлшері – 2,75...3,5% және мар- ганец мөлшері – 1...5%), қорғасынды (мөлшері – 33%), алюминийлі (мөлшері – 8...12%) т.б. Ерте кезеңдерден бері қалайыдан жасалған қолалар кең танылып, техникада жиі қолданылған. Қалайының тапшылығынан қалайы қо- ласының орнын басатын заттар, мәселен, кремнийлі жез пайда бол- ды. Қалайы қолаларының құйма, антифрикциялық және антикорро- зиялы қасиеттері жоғары, кесу арқылы жақсы өңделеді. Сондықтан, оларды мүсіндер мен көркем құймалар жасауға жиі пайдаланса, тех- никада – тұщы су мен теңіз суында 2,5 МПа дейінгі қысымда жақ- сы жұмыс істей алатын арматураларды жасау үшін пайдаланады. Қалайы қолаларынан мойынтәрек жылжымалары жасалады. Бұл қо- ланың кемшілігі – оның қатуының арасындаңғы үлкен арақашықтық (150°C-қа дейін), бұл құмйларадың ішінде бос орындардың пайда болуына және герметикалық қасиетінен айрылуына сеп болады. Аталған кемшілік суыту жылдамдығын әртүрлі тәсілдермен (орта- сынан теуіп құю, металдан жасалған қалыптарды пайдалану, қолаға цинкті араластыру, қысыммен кристаллизациялау т.б.) жоғарыла-

тып, қол жеткізуге болады. Құймаларда пайда болған бітеулік емес қасиетін тек 650...700°С температурада кем дегенде 2 сағ босаңдату арқылы (қабырғаларының қалыңдығына байланысты) және өнімді пешпен бірге 300...350°C-ке дейінгі температураға суыту арқылы жоюға болады. Қалайының қола құрамындағы мөлшерін үнемдеу және қоланың кейбір қасиеттерін жақсарту мақсатында төмендету үшін оның құра- мына әртүрлі қоспаларды қосады. Цинкты қосу арқылы қоланың механикалық және құю қасиеттерін жақсартуға болады. Қорғасын құйма, антифрикциялық және антикоррозиялық қасиеттерін жақ- сартса, никель (1,5%)-ға дейін механикалық қасиеттерін жақсартып, қоланың құрамындағы қорғасынның жойылуына кедергі келтіреді. Кремнийлі қоладағы кремнийдің мөлшері оның иілгіштігін жақ- сартса, марганецтің қоспасы мықтылығы мен шынықтыру қасиетін арттырады. Мұндай қолалар серіппелер мен үлгілімді құймалар жасауда пайдаланылады. Қола электронды материал ретінде таныл- ды, оларды электрлік контактылы машиналар жасауда пайдалана басиады. Оларға

никель-бериллийлі (1,4...1,6% никель, 0,2...0,4% бериллий және 0,05...0,15% титан) және басқа да қолаларды жатқызуға бола- ды. Аталған қолалар диаметрлері әртүрлі шыбықшалар, жолақтар, табақшалар, термоөңделген және темоөңделмеген күйдегі созылған және баспаланған пішінде шығарылады. Бұл қолалардың электрод- тарға қажетті қасиеттері болады. Қасиеттерінің ішіндегі ең басты- лары – жоғары электрһткізгіштігі мен қолдану кезіндегі жоғары температураға механикалық төзімділігі. Жоғары электрөткізгіштігі қоланың компоненттерінің есебінен, ал механикалық мықтылығы арнайы күйдіру немесе тойтарылып шегелену арқылы қалыптасады. Роквелл бойынша қаттылығы 61.64 HRB-ден төмен болмауы керек. Электродты қоланың әрбір маркасының өз тағайындалу орны болады. Айталық, ҚлНБТ типіндегі никель-бериллийлі қола коррозияға шыдамды болаттар, титандар т.б. металдарды нүктелі және жіктік дәнекерлеу электродтары үшін пайдаланылады. Қорғасын     қолаларының     құрамында     60%     қорғасын және   2,25...2,79%   никель   болып,   қалайы   қоласының   ор- нын  басатын  зат  ретінде  қалайы  мөлшері  жоғары  баббиттің

Баббит – тез балқитын антифрикциялы қорытпалар, басты компоненттері – иілгіш қалайы немесе құрамында қатты мыс, сүрме және никель қоспасы бар қорғасын.

орнына қолданылады. Баббит әдетте, мойынтіректің жылжымалы астарындағы болаттан жасалған ленталардың жабыны ретінде пай- даланылады. Қорғасын қоласының құрамындағы никельдің қоспа- сы қорғасын мен мыстың жойылуының алдын алып, қорытпаның мықтылығын жоғарылатады.

Нейзильберлер

деп аталатын түрі (43% никель мен 0,5% марганецтен тұрады) кең танылған. Ол пирометрия

мақсатында хромелмен жұптасып кері термоэлектрод ретінде қолданылады. Мысты-никелді қорытпалардың ішінде ко- пельдің хромелмен жұптасуының термобуындағы термоэлектродты қуаты (термоЭДҚ) жоғары болады. Бұл қорытпа 600°С-қа дейін- гі температурада және 800°C температурада аз уақыт қана жұмыс істейді. Копельден өтемелік сымдар жасалады.

Манганин

Никель

Контактісіз тәсілмен температураны өлшеу, яғни пирометрдің әсері қыздырылған денелердің (біздің жағдайда - термоэлектродтардың) өз жылуын қолдануына негізде- леді (біздің жағдайда - термоэлектродтардың)

құйма және деформациялайтын қорытпалар мен қоспалы болаттар жасауға жиі қолданылады. Никелді қорытпаларды шартты түрде бірнеше топқа бөлуге бо- лады: электртехникалық мақсаттарда төменгі қоспалы; термоэлект- роды (хромель, алюмель); коррозияға шыдамды (монель – металл), қызуға төзімді (нихром мен ферронихром). Никель қорытпаларын- дағы қоспа элементтер – алюминий, кремний, марганец, хром, мыс пен темір. Сөйтіп, алюминий никельдің термоэлектрлік қасиеттерін төмендетіп, электрлік қарсылық көрсету қабілетін және қызуға төзімділігін жоғарылатады. Кремний қызуға төзімділігін арттырса, марганец электрлік кедергілігін жоғарылатады. Хромның қоспасы қорытпаның электрлік кедергілігі мен жылулық қасиеттерін (қызуға және ыстыққа төзімділігін) ұлғайтады. Мысты қосу арқылы қорыт- паның коррозияға шыдамдылығы мен мықтылығын жоғарылатуға болады. Коррозияға шыдамдылығына қарай никельдің мыспен қорыт- палары никель мен мыстың бөлек-бөлек алғандағы құрамынан әл- деқайда мықты болады. Никельдің 30% мыспен қорытпасының тұщы, теңіз суына, ауа мен агресситі ортаға төзімділік қабілеті жоға- ры болады. Никельдің титанмен, темірмен және басқа да металдармен қо- рытпасының кейбір қасиеттеріне сипаттама беріп кетелік.

Нитинол

Нимоник

Пермаллойлар

Перминвар

қоспасын (70% никель мен 7,5% молибденнің қоспасынан жасалған перминвар да болады) радио- және электртехникасында трансфор- маторлар мен дросселдердідің тұрақтылығы жоғары жүрекшелерін жасау үшін жиі қолданады.

Перменорм

Никельді қорытпаларға термобуларды құрастыру үшін пайда- ланылатын  қорытпалар  хромель  мен  алюмель  жатады.

Хромель

Алюмель

3.3.

Тығыздығы аз мөлшердегі металдарды жеңіл металдар деп атай- ды. Кең қолданылып жүрген жеңіл металдарға алюминий (тығыз- дығы – 2700 кг/м

), магний (1740 кг/м

), бериллий (2848 кг/м

) және титан (4505 кг/м

) жатады. Бұл металдардан жеңіл қорытпалар алынады. Сондай-ақ оларды басқа қорытпаларға құйма қоспалар ретінде пайдаланады. Жеңіл металдар мен қорытпалардан ауа және су транспорттарының құрастырма жұмыстарға арналған құрылғы- лары мен бөлшектерін жасайды. Жеңіл металдар мен қорытпалар- дың мықтылық үлесі өте жоғары болады, яғни механикалық қасиет- терінің тығыздығына қатысы жоғары болады. Мәселен, алюминий қорытпалары құйма күйінде үлесті тығыздығы жағынан басқа құйма қорытпалардан жоғары болады, ал деформацияланған күйінде тығы- здығы жоғары құрастыруға арналған болаттармен тең дәрежеде бо- лады. Құрастыруға арналған жеңіл қорытпаларға алюминий, бериллий, магний және титан қорытпалары жатады. Олардың үлесті тығыз-

дығы құрастыруға арналған басты қоспасы – темір немесе никель болатын басқа қорытпаларға қарағанда, жоғары болады. Тығыздығы бірдей дюралюминий қазандық болатына қарағанда 3 есе жеңіл, әрі оның үлесті тығыздығы болатқа қарағанда 3 есе жоғары болады. Алюминий – жеңіл қорытпалардың негізі, құймалы қоспалар (мыс, кремний, магний, цинк, марганец) кез келген металдың тығы- здығын жоғарылату мақсатында қосылады.

Алюминийдің негізгі қорытпалары

Дуралюминдер

Силуминдер

Алюминий құйма қорытпалары физикалық-химиялық қасиет- теріне қарай құрамындағы қоспа элементтеріне байланысты бірне- ше топтарға бөліне алады.

Кремний мөлшері көп алюминий қорытпаларының (5% және одан да көп) құйма қабілеті өте жоғары болады – шектен тыс сұйық аққыштығы, түбіне шөгу дәрежесі төмен, ыстық күйінде жарықтары жоқ т.б. (бұл АЛ2, АЛ4, АЛ9 және т.б. қорытпалары).

Құрамындағы магний мөлшері өте көп алюминий қорытпа- лардың (4% және одан да көп) тығыздығы қоспады алюминий қо- рытпаларына қарағанда өте аз және салыстырмалы түрде жоғары болады (бұл АЛ8, АМг5, АМг6 қорытпалар).

Құрамындағы мыс мөлшері өте көп алюминий қорытпалар (4% және одан жоғары) айтарлықтай ерекше қасиеттерге ие емес – қа- тысты тығыздық, коррозияға шыдамдылығы мен сұйық аққыштығы төмен. Сондықтан олар тағайындалуы аса жауапты емес өнімдерді жасауға ғана жарайды (бұл АЛ7, АЛ12, АЛ19 қорытпалары).

мөлшері өте көп алюми- ний қорытпалары құйма қалыптарды жақсы толтырып, үстіңгі беті өте таза болып, арнайы термиялық өңдеуді қажет етпейді (АЛ11 т.б. қорытпалар). Гетерогенді (біртекті емес) және құрылымы тұрақты (АЛ1 типін- дегі қорытпалар) көпфазалық қорытпалар ыстыққа төзімді болып,

жоғары температурада жұмыс жасауға арналған бөлшектерді жасау- да пайдаланылады. Ыстыққа төзімділігі қаншалықты жоғары болса, қорытпаның технологиялық қасиеті соншалықты әлсіз болады. Деформацияланған алюминий қорытпаларының ішінен мәселен, қоспалығы төмен және термиялық мықты емес АМц, АМг типін- дегі қорытпаларды атауға болады. Бұл топқа темір мен кремний қоспалары тұрақты, кейде титан қосылып отыратын қорытпаларды жатқызуға болады. Құрамында 2...7% магний бар қорытпалар магно- лит типіндегі материалдардың тобын түзеді, олардың коррозиялық шыдамдылығы өте жоғары, иілгіш және жақсы балқитын болып ке- леді. Тығыздандырудың негізгі тәсілі – күйдіру. Аталған қорытпадан профильдер, құбырлар, табақшалар, шыбықшалар т.б. жасалады. Дюралюмин (Д16) типіндегі қорытпалар шынықтырылып, кейде то- здырылып қолданылады. Олар 200°C температурада жұмыс жасауға қабілетті. Сондықтан, аталған қорытпаларды жоғары температурада жұмыс жасайтын құрастыру бөлшектерін өндіру үшін пайдаланады. Осы материалдар тойтарма шегелер жасауға пайдаланылса, оларды сыртқы жамылғысын алып тастаған кезде аз уақыт жұмсалады. Дюралюминдер мен силуминдермен бірге қорытпалардың басқы қоспасы алюминий болып келетін басқа да түрлері пайдаланылады

Авиаль

Магналий

Бериллий мен бериллий қорытпалары

жұмыс жасайтын аппараттар мен басқа да қондырғылар) қарқынды дамуына байланысты бүгінгі таңда жоғары сұранысқа ие болып ке- леді. Себебі бұл материалдардың құнды қасиеттері көп. Бериллийдің тіпті аз мөлшері болса да, түрлі түсті металдарға не- месе болаттарға қосылатын болса, олардың қасиеттерін айтарлықтай жақсарады. Айталық, мыстың 1...5% бериллиймен қорытпасының (

Таза бериллийге қарағанда, мұндай материал механикалық тәсіл- дермен өте жақсы өңделеді. Олардан қалыңдығы 0,1 мм ленталар дайындауға болады. Берилиий қоласы серіппелерді, рессорлар, амортизаторлар, мойынтіректер, тегершіктер мен жоғары тығыз- дықты, шаршауға және коррозияға төзімділікті, температуралардың кең интервалында иілгіштігін сақтау қабілеті талап етілетін басқа да өнімдерді жасауда пайдаланылады. Бериллий қоспасы қосылған болаттардың тығыздығы, коррози- яға шыдамдылығы мен балқығыштығы өте жоғары болады. Басқа болаттармен салыстырғанда, бериллий қосылған қорытпаның теңіз суының, мұнай, мазут және басқа да көміртекті отын түрлерінің әсеріне төзімділігі жоғары болады. Мұндай болаттар кеме жасау құрылысында және судың түбінде жұмыс жасайтын аппараттарды дайындауда кең қолданылады. Құрамында бериллий бар қорытпалар ғылым мен техниканың әртүрлі салаларында, әсіресе ядролық физикада, авиацияда, зымы- рын жасау құрылысыгда, ғарыштық қондырғыларды, машина жасау құрылысы мен медицинада қолданылады. Айталық, ұшақтың берил- лий қоспсы бар қанатының салмағы болаттан жасалған дәл осындай қанатының салмағынан 60%-ға, титаннан жасалған қанаттың сал- мағы 30%-ға төмен болады. Бериллий қорытпаларын ұшақтарды, турбореактивті және тур- бовинтті қозғалтқыштардың, жоғары дыбысты ұшақтардың қанат- тарының алдыңғы бөлігінің жиектерінің бөлшектерін, лонжерондар мен доңғалақтардың тежегіш дискілері мен бұрамалы рулдерді орау үшін пайдаланады. Осы қоспаларды ғарыштық құрал-жабдықтар үшін пайдалану олардың жоғары үлесті тығыздығына және жоға- ры үлесті қаттылығының үйлесімділігіне байланысты. Бериллийдің қаттылығы икемді деформация шегінде құрастыруға арналған басқа материалдарға қарағанда 6 есе жоғары болады.

Металдардың қасиеттерін қорытпаларды алудың бастапқы саты- сында бериллийді қосу жолымен, сондай-ақ өнімнің үстіңгі бетін бе- риллиймен қанықтыру арқылы (цементацияға ұқсатып) жақсартуға болады. Технология аса күрделі емес: болаттан жасалған бөлшек- терді берилиий ұнтағына салып, 900...1100°С температурада 10...15 сағат бойы ұстап тұрады. Диффузия нәтижесінде болаттан жасалған бөлшектердің үстіңгі бетінде қалыңдығы 0,15...0,40 мм болатын бе- риллийдің темірмен және көміртекпен бірлігінен қабат түзіледі. Бұл қабат қорытпаны ыстыққа төзімді, теңіз суына және азот қышқылы- на шыдамды етеді. Оның үстіне, бұл қорытпалар тозғанша жұмыс жасайды. Бериллий талшықтары мен синтетикалық қағазды пайдалана отырып, жаңа композициялық материал дайындауға болады. Бұл

). Оның диэлектрлік және жылуөткізгіштік қасиеттері жоғары, тығыздығы жеңіл (2957 кг/м

тең), ал жылуөткізгіштігі – жылуөткізгіш мыстың 50%-н құрайды. Бериллийдің жылушығаратын қабілеті – өте жоғары, жанған кез- де 1 кг бериллийден 60000 кДж жылу бөлінеді, сондықтан оларды зымыран жанармайына қоспа ретінде пайдаланады. Металл берил- лийден басқа қоспа ретінде бериллийдің қосылыстары, айталық, бериллий гидриді мен кейбір бериллийорганикалық заттар пайдала- нылады. Осы жетістіктерінен басқа бериллий мен оның қосылыстары- ның кемшіліктері де бар. Олардың бастысы – жоғары уыттылығы (уландыру қасиеті). Әсіресе бериллийдің қосылыстарының ұсақ бөлшектерінің зияны шектен тыс жоғары болады. Дисперстілігі (ұсақтығы) майда болған сайын, олар улы бола түседі. Уыттылық дәрежесі бірігу температурасына – 1600°C температурада бірігетін бериллий  оксидіне  (бромеллит)  байланысты.  Алайда  ол  500°C

температурада түзілген дәл сондай материалға қарағанда, улы емес. Тірі ағзаға түсіп, бериллий сүйек және өкпе ұлпасымен бірігіп, оны бұза бастайды. Сондай-ақ, ол тердің ісіп қызаруын – дерматитті тудырады. Жұмысшылар үшін бериллий оксидінің ауадағы рұқсат етілген шекті концентрациясы (РШК) аз болып, бір куб метрге шаққанда микрограмманың мыңнан бір үлесін құрайды. Магний алюминиймен (11%-ға дейін) жән басқа металдармен (марганец 2,5%-ға дейін, цинк 2...3%-ға дейін, мыс – 0,25%, крем- ний – 1,5% және титан) қосылып, өте жеңіл қорытпаларды түзеді. Олардан жасалған өнімдер авиация өндірісінде 400...430°С темпера- турада қыздырып, құю арқылы қысыммен өңдеу жолымен алынады.

Магний қорытпаларды шынықтырып, тоздырады. Алайда тер- миялық өңдеуінің тиімділігі алюминий қорытпаларымен салысты- рғанда аз. Коррозиядан магний қорытпалары оксидтендіру және лак жағу арқылы қорғайды. Магний қорытпалары

Құйма магний қорытпаларына МҚ2 (1...2% марганец), МҚ6 (9,0...10,2% алюминий, 0,6...1,2% цинк, 0,15...0,50% марганец пен т.б.), ал

деформацияланған магний қорытпаларына – МА1 (1,3...2,5% марганец), МА5 (7,8...9,2% алюминий, 0,15...0,50%

марганец, 0,2...0,8% цинк т.б.) жатады.

МҚ2 қорытпасының артықшылығы – коррозиялық шыдам- дылығы мен қайнау қабілеті жоғары, термиялық өңдеуге жіберіл- мейді. Осы қорытпаның құйма қасиеттері – төмен, сондықтан олар- ды бензобактарды, бензомайлы арматураларды және қарапайым конфигурацияның басқа да бөлшектерін жасау үшін пайдаланады. МҚ6 қорытпасының құйма қасиеттері жақсы, олардан құймалар- ды жерге құю арқылы емес, темірқорамға құю және қысым арқылы алады. МҚ6 қорытпасының қайнау қабілеті – қанағаттанарлық деңгейде, ал коррозиялық шыдамдылығы – басқа қорытпалармен салыстырғанда, төмен. Осы қорытпадан қозғалтқыштардың ауы- ржүктемелі бөлшектері дайындалады, себебі қорытпанығ аққыштық шегі жоғары болады. Құйма қорытпаларды құю үшін 700...800°C температураға дейін қыздырады. 600...440°C температура интервалын кристаллизацияланады, сызықтық кемуі орта есеппен алғанда 1,2...1,4% құрайды. Магнийлі деформацияланған қорытпалар термиялық өңделген және өңделмеген түріндегі табақшалар, шыбықшалар, профильдер, тілімшелер, шыңдалған темір табақтары түрінде дайындалады.

Титан жер қойнауларында алюминий, темір және магнийден кей- ін қолданылуы жағынан төртінші орында. Бұл жеңіл металл (тығы- здығы – 4540 кг/м

) 1660°C температурада балқиды, оттегі, азот, көміртекпен оп-оңай қосылыс – оксидтер, нитридтер, карбидтер түзеді. Олар қатты әрі қиын балқитын болып табылады. Қоспа ретінде көптеген металл материалдардың құрамына қосылып, ыстыққа төзімді қорытпалар түзеді. Ал оның карбидтері – ең қатты қорытпалардың негізгі құрамдас бөлігі болып табылады. Аталған металл кесу арқылы оп-оңай өңделеді, 900°С температурада қызды- рғанда, соғылады. Ал 1000°C температурада әртүрлі профилдер мен құбырлардың шыбықшаларына баспаланып, суық күйінде сырғиды. Алайда жылдам тығыздалып, вакуумда (гелий) жиі босаңдатылып, содан кейін иілгіш бола түседі. Титанды аргонды-доғалық қайнату арқылы балқытады. Өндірістік титан қорытпалардың құрамында 8% марганец, неме- се 4% марганец пен алюминий, немесе 2% темір, хром мен молиб- ден, немесе 3% алюминий мен 5% хром т.б. болады. Титан қорыт- паларының басты артықшылықтары – ыстыққа жоғары дәрежеде төзімділігі, қызуға төзімділігі, коррозияға шыдамдылығы, электр- лік кедергісінің жоғары дәрежесі мен үлесті тығыздығының жоға- рылығы. Осыны ескере отырып, титан қорытпаларды авиация өн- дірісінде пайдаланады. Титан қорытпаларынан фюзеляж, ұшақтың құйрығындағы жазық жерлер т.б. бөлшектері жасалады. Турбореак- тивті қозғалтқыштарда – мотор рамалары, дискілері мен компрес- сорларының қалақшалары, кернегіш сақиналар мен басқа да бөл- шектерді жасауға болады. Гидроұшақтардың қалтқылары теңіз суына төзімді титан қорыт- палардан жасалады. Суасты қайықтары мен судың терең түбіндегі аппараттар корпустары ескіш винттер, құбырлар, сорғыштар т.б. секілді титан қорытпаларынан жасалады. Титан химиялық (құбыр желілері, агресситі ортаға арналған резервуарлар), құралдық (қатты қорытпалары бар титан карбидтері), электртехникалық (электрлік кедергісі жоғары қорытпалар), медициналық (ішкі протездер) және өндірістің басқа да салаларында қолданылады. Құрастыруға арналған жеңіл қорытпаларды суық әрі ыстық күй- інде өңдеуден өткізуге болады. Суықтай өңдеу кезінде деформаци- ялау деңгейінің ұлғаюына қарай металдың қаттылығы мен тығыз- дығы түзіледі. Ары қарай деформациялау үшін тағы да күш жұмсау

керек. Бұл жағдайда металл тығыздалып, иілгіштігі төмендейді. Бы- лайша айтқанда, тойтарылады.

hart

Сурет 3.1 Түрлі түсті металдар мен қорытпалардың ов тығы- здық шегінің тойтаруға байланысты өзгеру диаграммасы (бо- саңдату деңгейі)

1, 2

3,10

4, 9

Ол металдың механикалық қасиеттерін қысыммен өңдеу (қалып- тау, құю, сырғыту, сүйреу, роликпен тегістеу, майдалау т.б.) арқылы жоғарылату әрекетімен бірдей.

Түрлі түсті металдардың тығыздығын тойтаруға қарай өзгерту

в

мен алюминий сауыты, мыс пен никель, құрамында әртүрлі компо- ненттері бар никелиндер, алюминий және фосфоритті қола, констан- тан, жез үшін көрсетілген.

3.4.

Машина жасау құрылысында алюминий қорытпа түрінде, әрі таза күйінде электр сымдары мен басқа да мақсаттарда қолданылады. Құрастыруға арналған материал ретінде алюминий құрылыста, ави- ацияда, электртехникасында, электроникада (композиялық материал матрица ретінде қызмет етеді) пайдаланылады. Қоспа зат ретінде алюминий мыс, магний, титан, темір және басқа да материалдардың қорытпаларына қосылады. Алюминий оксиді –

корунд

Металды алюминий ұнтағы мен темір оксидінің қоспасы тер- митті материал түзеді, ол ірі габаритті құрылымдарды (

алюмино- термия ) қайнатуға арналған. Қайнату аймағында қайта қалпына келтіру үдерісі 3000°C-ға дейінгі температурада жүзеге асады. Дәл осындай ұнтақтар әскери мақсаттарда өртейтін материал ретінде пайдаланылады.

Бериллий

, жақсы соғыла- ды, ал қоспа қорытпалары олардың механикалық қасиеттерін жақ- сартады. Бериллий біраз техникалық маңызды қасиеттерге иеҮ ол алюми- нийден 1,5 есе жеңіл; тығыздығы – болаттың тығыздығынан 4 есе жоғары;, иілгіштік модулінің мықтылыққа қатысы басқа металдарға қарағанда, әлдеқайда жоғары; қаттылық дәрежесі – өте жоғары (шы- ныны кесе алады) – Бринелл шкаласы бойынша оның қаттылығы 10

Н/м

-ға тең; ыстыққа және коррозияға төзімді; иілгіштік модулі өте жоғары. Бериллий көптеген металдармен – алюминиймен, никел- мен, темірмен, хроммен, марганецпен, молибденмен және басқа да

металдармен бірге – қаттылығы жоғары, бірақ жеңіл қорытпаларды түзіп, авиациялық, газды, тау-кен өндірісінде ядролық физика т.б. мақсаттарда қолданылады.

Ванадий – күміс-ақ түсті жалтыр металл, 1929°C температурада балқиды, тығыздығы – 6110 кг/м

, қаттылығы жоғары, ауада тотығуға тұрақты, алайда қышқылдың (күкірт, азот, плавикова қышқылы және қышқылдардың қоспасында – азот пен түз қышқылы) ішінде ериді. Ваннадий арнайы және құралдық болаттарды өндіруде қолданыла- ды. Қоспа элемент ретінде ванадий тозуға төзімділікті, болаттар- дың созылыңқылығын, ұсақ түйіршіктілікті, жоғары температурада қаттылық пен беріктікті жоғарылатады, әрі олардың иілгіштігі мен сынғыштығын арттырады. Ваннадий титан қорытпаларының құра- мына кіреді.

Вольфрам

, қат- тылығы жоғары, басқа металдармен салыстырғанда балқу темпера- турасы өте жоғары (3420°C) металл. Вольфрам ауада тотықпайды, тек қана қызыл түске дейін қызартатын температурада ғана тотығады, қышқылдарға, оның ішінде азот пен тұз қышқылына берік, азот және плавикова қышқылының қоспасында ериді. Вольфрам арнайы қорытпаларды, тез кесетін болаттардығ шынықтыру жіптері, жа- рықтандыру шамдарын дайындау үшін қолданылып, жоғары темпе- ратурада қаттылығын сақтап қалады. Құрамында вольфрам мөлшері 20% болатын құралдық болат өздігімен шынығады. Вольфрам молибден, мыс, хром, никель, күміс, оксид мен карбиттерін қосып, қорытпалар түзеді. Осы қорытпалардың басты артықшылықтары – қыздырғанға барынша жоғары төзімділік, аз булануы, СКТК дәрежесі төмен. Вольфрам карбидтерінің тозуға төзімділігі жоғары болады. Вольфрамның кемшіліктері – бөлме температурасындадаиілгішкелуі.Вольфрамменоданбасқаөнімдерді дайындау өндірісінде әдетте, ұнтақты металлургия тәсілдерін басшылыққа алады. Вольфрамның қасиеттерінің арқасында оны ядролық энергетикада, космонавтикада, электртехникасында, электроника мен техниканың басқа да салаларында пайдаланады.

Темір

, ылғалдың қасында ауада жылдам то- тығады, сілтілер темірге әсер ете қоймайды. Барлық металдардың ішінде темір магниттік қасиеттері өте жоғары болады, көміртек, кремний, фосфор, күкірт, оттегімен оңай қорытылады. Машина жа-

сау құрылысында көміртекпен және басқа да элементтермен – болат- тар, шойындар мен ферроқорытпалар түрінде қолданылады. Құрамында темір бар материалдарды басқа барлық металдарды қосып алу үдерісінен 15 есе жоғары. Темірді өндірісте пайдалану үлесі – бүкіл металлургиялық өнімнің 93%-н құрайды. Темір мен оның қорытпаларын – қара металл деп, ал өндірісті – қара металлур- гия деп атайды. Темір иілгіш келеді, жақсы соғылып, сырғытылады, механикалық тәсілмен оңай өңделеді. Темірдің қасиеті қоспаларының мөлшеріне байланысты. Қатты темір құрамында көміртек пен басқа да элемент- тер ериді. Темір құрамында көміртектің 6,67% мөлшері болғанда, темір карбиді (цементит) түзіледі. Оның кристалл торлары күрделі болады, ал қаттылығы мен сынғыштығы алмаздың қаттылығы мен сынғыштығына ұқсас келеді.

Кадмий

. Ауада кадмий тотықпайды, суда ешқандай реакция бермейді, себебі оның сырты оксидті пленкамен қорғалған. Кадмий күкірт және түз қышқылының ерітіндісінде баяу ериді. Кадмийді жеңіл балқитын және мойынтірек қорытпаларын, дәнекерлерін, қорғаушы жабындылар (кадмидтеу) дайындау үшін акумуляторлар мен ядролық энергетикада пайдаланылады. Кад- мий сульфиді бояу, шынының пигменті, керамика, фарфор ретінде пайдаланылады; ал оның қосылыстары пластмассаларды тұрақтан- дырғыш ретінде қызмет етеді. Кадмий баяу нейтрондарды қатты сіңіреді, сондықтан кадмий біліктерін ядролық реакторлар ретінде ұласпалы реакцияның жылдамдығын реттеу үшін пайдаланады. Суда және араластырылған қышқылдарда еритін кадмий қосылы- стары улы болып келеді, әсіресе кадмий оксидінің буы ауаға тараса, қатты уландырады.

, 1483°C температурада балқиды. Ол өте қатты, созылмалы қасиеті жоғары, темірге ұқсайды, магнитті қасиеттерге ие. Су, ауа менс ілті кобальтқа әсер етпейді, араластырылған қышқылда баяу ериді. Кобальт ыстыққа және қызуға төзімді материалдардың құрамына кіріп, тұрақты магниттерді (

альнико, магнико ) және кесуші құралдарды, керметтерді, сондай-ақ қышқылға төзімді және қатты қорытпалар- ды дайындау үшін қолданылады. Кобальттың қосылыстары шыныға күңгірт-көк реңк беріп, көркемдік шыныларды, мозайкаларды жасау үшін қолданылады.

Кремний

құрайды.

Еркін кремний екі модификацияда кездеседі: кристалды және аморфты, бірқатар металдардың (мыс, темір, кальций, платина, висмут т.б.) құрамында еріп, олармен қосылыс (

Кремний қышқылда ерімейді, бірақ сілті құрамында жақсы ериді. Кремний карбиді (

карборунд ) қаттылығы жағынан алмазға жақын әрі абразивті материал ретінде қолданылады. Кремнийдің металдармен қорытпасы серіппелі, қышқылға төзімді, трансформа- циялы және басқа да болаттарды түзеді. Ал кремниймен қанықты- рылған металдың үстіңгі беті (силицирлеу үдерісі) 800...850°C температураға дейін ыстыққа төзімді болады. Кремнийді қорыту барысында темірдің қорытпасы –

Кремнийорганикалық қосылыстар (силикондар) жақпа және қорғаушы материалдар ретінде қолданылады. Таза кремний – күңгірт-қоңыр түсті кристалды, металл жарқылы бар материал, оның торлары алмазға жақын, жартылай өткізгіштік қасиетке ие, қасиеттері оған қосылған қоспалар арқылы анықталады. Таза кремний жартылай өткізгіш аспаптар мен күн сәулесінен жұмыс жасайтын батареяларды жасау үшін қолданылады.

Марганец

. Ауада марганец оксидті пленкамен қапталып, металдың ары қарай тотығуна кедергі болады. Марганец құрастырмалы және құйма болаттардың құрамы- на кіріп, олардың мықтылығын, қаттылығы мен шынықтырушылық қасиетін жоғарылатады. Ол сынғыштыққа қарсы қабілеттілікті жоғарылатады. Марганец жез және қоланың құрамында, алюмомар- ганецті құйма және деформацияланған қорытпалар, сондай-ақ элек- трлік кедергісі жоғары (

манганин ) қорытпалар құрамында пайдала- нылады. Қорытпаға 12...14% марганец қосылса, тозуға асқан төзімді қорытпа алынады.

Магний

, соғуға қабілетті, қыздырғанда көп мөлшерде жылу бөле отырып, қызады (оксид түзеді). Суда марга- нец баяу реакцияланады, бірақ қышқыл құрамында жақсы ериді. Машина жасау құрылысында марганец жеңіл қорытпаларды дайын- дау үшін, алюминий, марганец және цинк қосылған қорытпаларға жоғары механикалық қасиеттер үстейді. Металлургияда марганец

әдетте, қорытпа құрамынан күкірт пен оттегіні жою үшін металдың ваннасына қоспа ретінде жұмсалады; титанды өндіру барысында қолданылады. Магний ұнтағының тотықтырғыш заттармен қоспа- сы жарықтандыру, өртегіш ракеталар мен снарядтарды өндіру үшін қолданылады. Магнийдің табиғи силикаттары –

асбест

Мыс

, 1083°C температурасында балқиды. Ауада мыс тотығып, күңгірт түске еніп, ылғалдың қасында жасыл реңкке енеді, 200...375°С тем- пературада қара түсті мыс оксидіне дейін тотығады. Мыс таза күй- інде де, әртүрлі қорытпалар түрінде де өндірісте пайдаланылады. Мыстың маңызды қорытпалары ретінде жез, қола, мысты-никелді материалдар мен дюралюминдер пайдаланылады. Өндірісте жоға- рыда аталған қорытпаларды алу үшін табиғатта өндірілген мыстың 30%-ы шығындалып, қолданылады. Электрөндірісінде балқы- тылған мыстың 30...40%-ы сымдарды, жылуалмастырғыштарды, мұздатқыштар мен плазматрондардың бөлшектерін дайындау және басқа да мақсатта пайдаланылады. Мыс тұзды, әдетте, улы тұздар- ды түзеді. Сондықтан, мыстан жасалған ыдыстарды қалайылап, улы тұздарды түзу мүмкіндігінің алдын алады.

Молибден

. Бөлме температурасында молиб- ден ауада тотықпайды, ал қыздырғанда ақ түсті молибден триоксиді- не айналады. Молибден азотт немесе ыстық концентрациялы күкірт қышқылында ериді, басқа қышқылдар бөлме температурасында мо- либденге аса әсер ете қоймайды. Молибден арнайы және тез кескіш болаттарды, металды-кера- микалық қорытпаларды (оларға қаттылық пен  мықтылық  үстей- ді), сондықтан термиялық қондырғылардың ысыту элементтерін дайындау үшін пайдаланылады. Сондай-ақ, бұл металл реактивті қозғалтқыштар үшін ыстыққа төзімді қорытпалардың, ал химиялық өндірісте қышқылға төзімді қорытпалардың компоненті ретінде қолданылады. Молибден дисульфиді мойынтіректерді қатты майлау үшін пайдаланылады. Ықшамдалған молибден ең бастысы, ұнтақты металлургия тәсілімен, атап айтсақ, ұнтақты штапикке баспалап, одан ары біріктіру арқылы алынады. Молибден мен вольфрам кар- бидтүзуші элемент деп танылады, оның қаттылығы мен мықтылығы

жоғары температурадағы болаттың тығыздығы мен мықтылығынан әлдеқайда жоғары болып, болаттардың шынығуын арттырып, оларға ұсақтүйіршіктік беріп, жасыту морттығын болдырмайды.

Никель

, өте иілгіш (оңай соғылып, сырғытылады). Таза күйінде ауада тотықпайды және суда жемірілмейді. Сонымен қатар, никель магнитті қасиетке ие. Оны тығыз, ыстыққа төзімді, магниттілігі төмен, электрлік кедергілігі мен термоЭДҚ қасиетке ие қорытпалар мен болаттарды алу үшін қоспа материалы ретінде пайдаланылады.

Қалайы

. Ауада және суда қалайы әрекет ет- пейді, бірақ қышқылдар мен сілтілер құрамында тез ериді. Ұзағырақ суытқанда, қалайы модификациясын өзгертіп, қоңыр қалайыға өтіп («қалайы ауруы»), ұнтаққа айналады. Қалайы өзінің қасиеттерін қайта қалпына келтіру үшін әлгі ұнтақты қайтадан балқыту керек. өндірісте қалайы қаңылтырды қалайылау үшін, сондай-ақ бірқатар қорытпалар – қола, баббит, дәнекер ретінде пайдаланылады.

Күкірт

) түрінде кездеседі.

Күкірт галогендермен (фтор, хлор, бром, астат, иод), сутегімен, оттегімен және көптеген металдармен өзара әрекеттеседі. Күкірттің мұндай қосылыстары, айталық күкіртті газ бен күкіртті ангидрид су- мен әрекеттескенде, күкіртті және күкірт қышқылын түзеді. Күкіртті резеңкені вулканизациялау үшін пайдаланады. Металдар үшін күкірт

Титан

, яғни алюминийден 1,7 есе ауыр (тығыз), бірақ темірден 1,75 есе жеңіл (дәл осындай мөлшерде хром- нан жеңіл және никельден 2 есе жеңіл). Қалыпты жағдайларда ти-

тан ауа мен судың әсеріне төзімді келеді. Жоғары температурада титан белсенді болып, оттегімен, көміртекпен, күкіртпен, азотпен қосылып, тұзды, күкірт және азот қышқылында ериді. Титан арнайы болаттарды, қатты қорытпаларды, жоғары элек- трөткізгіш қолаларды, газ турбиналарының қалақшаларын, сүңгуір суасты қайықтары мен судың терең түбінде жұмыс жасайтын аппа- раттарды жасау үшін қолданылады. Басқа металдармен салыстырғанда, титан агрессивті ортаға төзімді келеді. Сондықтан құбыр желілерін, сорғыштар мен реактор- ларды жасау үшін пайдаланылады. Титанның газды сіңіру қабілеті өте жоғары болғандықтан, терең вакуумдарды алу үшін вакуумды техникада маңызды рөл атқарады. титан диоксиді эмаль, глазурь, бояу өндіруде пигмент ретінде, сондай-ақ резеңке, пластмасс өнім- дер мен қағаздарды өндіру барысында пигмент әрі толтырғыш зат ретінде жұмсалады.

Көміртек

Графиттен электродтар, отбақырлар, мойынтіректер дайындай- ды; көміртектің қосылыстары цементация, цианирлеу, металл өнім- дерді борлау үшін пайдаланылады. Көміртектің мөлшерінің болат құрамында көп мөлшерде болуы оның қаттылығын арттырып, плак- тикалық деформацияға қарсылық дәрежесін көтеріп, иілгіштігі мен қайнау қабілетін төмендетеді. Техникалық көміртектің (күйе) тығы- здығы – 1800...1950 кг/м

Ақ түсті фосфор

, балқу температурасы – 593°C құрайтын аморфты ұнтақ, шырпы дайындау өндірісінде пайдаланылады.

Қара түсті фосфор

фитке ұқсайды, тығыздығы

2700 кг/м

, аса белсенді емес металл. Фосфорлардың ішінде ең белсендісі – ақ түсті фосфор. Фосфор әдетте, болаттың зиянды қоспасы (күкірт секілді), оны болат құрамынан ажырату операциясына ерекше ден қойылады. Түйіршік арасындағы кеңістікте орналасқан сынғыш қабаттары фосформен қаныққан болып, металдың пластикалық қасиеттерін төмендетеді, әсересе, төменгі температурада (

суыққа сынғыш бо- лат ). Фосфордың көміртекті құрастырмалы болат құрамындағы мөлшері 0,035%-дан, ал жоғары сапалы болат құрамындағы мөл- шері – 0,02%-дан аспауы керек. Десек те, автоматты болаттың құра- мындағы фосфордың (немесе күкірттің) мөлшері жаңқаның жеңіл шығуын қамтамасыз етіп, құрал-саймандардың қызуын төменде- теді. Фосфор мөлшері көп болғанда, болаттың қаттылығы артып, болат ірітүйіршікті сынықтар түзіп, суыққа сынғыш келеді. Осы бо- латтардан сомын жасайды. Фосфор кейбір қорытпалардың, мәселен, фосфорлы қоланың құрамына кіреді. Шойынды фоосфордың құрамында көміртекпен бірге фосфорлы эвтектика түзіледі. Ол қатты әрі сынғыш келеді, шойынды суықта сынғыш етіп, сұйық аққыштық қасиетін арттырады. Фосфорлы шой- ыннан үстіңгі беті таза және кемуі әлсіз байқалатын өте жұқа құй- малар алынадыү себебі қатқанк езде фосфоритті жвтектика көлемі жағынан ұлғаяды.

Хром

құрайды. Ауада тотығады, ең көп қолданылатын қоспа материал болып саналады. Араластырылған күкірт және тұз қышқылы хромды сутегіні бөле отырып, ерітеді. Суық концентрациялы азот қышқылында хром ерімейді, өңдеуден өткеннен кейін оның белсенділігі пассивтеледі. Болаттың құрамына хром қосылғанда, оның қаттылығы созыл- малық, шынығу, коррозияға шыдамдылық, қышқылға төзімділік және ыстыққа төзімділік қасиетін өзгертпестен, артады. Хром ме- талл өнімдерін коррозиядан қорғау үшін сыртқы жабын ретінде пайдаланылады (

хромизация үдерісі). Хром болаттарынан суасты кемелерінің корпустары мен химиялық аппаратураның бөлшектері жасалады. Хромның тұздары бояғыштар, тотықтандырғыштар, май- далағыштар ретінде қолданылады. Алайда хром қышқылдарының тұздары өте улы екенін естен шығармау керек.

Цинк

балқиды, тығыздығы – 7130 кг/м

құрайды. Ауада цинк оксидті пленкамен қапталып, жалтырынан айрылады. Ал суда мүлдем ре- акция көрсетпейді. Цинк негізінен техникада қолданылады – жұм- сақ жұқа қатпарлы болатты және сымдарды

цинктендіру оларды коррозиядан қорғау үшін жүзеге асырылады. Сондай-ақ, цинк басқа металдармен (жез, дәнекер, мойынтірек қорытпалары мен қысым арқылы құю жолымен алынған қорытпалар) қорытпа компоненті ретінде пайдаланылады. Цинк оксиді – жақсы сынғыш қабілетке ие, әрі резеңке өнімдерінің орнын толтыратын цинк белилдерін дайын- дау үшін пайдаланылады. Цинк – өте улы металл.

3.5.

Сынғыштық қасиеті өте жоғары материалдар машина жасау құрылысында әртүрлі құрал-саймандардың сынғыш элементтерін

Сөйтіп, сынғыш элементтердің жұмысы – энергияны ары қарай беру немесе қажетті тұрақты күшті сақтау үшін жинақтау.

) көптеген конструк- циялары белгілі. Олар созу, сығу және ширату үшін (сурет 3.2, а-г ) жұмыс жасайды. Кең таралғандары – цилиндрлі пішінді созу және сығу серіппелері. Олар әдетте дөңгелек қималардың сымдарын өру арқылы дайындайды. Ширату үшін торсиондық біліктер (сурет 3.2, д ) жұмыс жасайды. Олар қозғалтқыштар ескекті бұрандаға қарай ай- налмалы сәтті беру үшіг аспа моторлардың қайықшаларында қолда- нылады. Рессорлар (сурет 3.2, е ) автомобильдерде майыстыру үшін жұмссалады. Үлкен жүктер мен аз ғана сынғыштық орын ауыстыру жағдайында  өсі  бойынша  табақшалы  серіппелер  пайдаланылады

г

д

е

ж

з

(сурет 3.2, з

), ал амортизатор ретінде сақиналы серіппелер (сурет 3.2, ж

) қолданылады.

Серіппелер сымдарды суық әрі ыстық күйінде өру арқылы ала- ды. Суық өру арқылы алынған серіппелер, әдетте, термиялық өңдел- ген сымдардан алады, және олар өрілгеннен кейін босаңдатылады. Ыстық өру арқылы жасалған серіппелер құйма болаттардан дайын күйінде алынып одан кейін тек шынықтырылады. Кейбір серіппе- лер (статикалық және органикалық әсер ететін) «еріксіздендіреді», яғни бірнеше уақыт бойы сынғыштық шегінен жоғары жұмысшы таңбаның астында ұстайды. Серіппелерді орап, нәтижесінде қалдық деформацияға ұшыратады. Ол жұмысшы серіппенің үстіне қатпар- ланып, серіппенің ұстау қабілетін 20...25%-ға арттырады. Әдетте, суық өрме жасау үшін диаметрі 10 мм-ге дейін, ал ыстық өрме үшін Серіппелерге арналған материалдардың сынғыштық қасиеті уақытқа қарамастан, тұрақты болып келеді. Мұндай қасиетке белгілі бір дәрежеде көміртек мөлшері жоғары сапалы, марганецті, крем- нийлі, хромаванадийлі және басқа да болаттар ие болады. Айталық, 65, 70 болаттар өлшемі 15 мм орамдардың қималарын дайындауда

пайдаланылады. Себебі бұл болаттардың механикалық қасиеті жақ- сы әрі шынығуы жоғары болады. Ауыржүктемелі серіппелер үшін 50ХФА (МЕМСТ 14959-68) маркалы болаттар қолданылады. Олар- дың төзімділігі мен жылуға төзімділігінің шегі өте жоғары болады. Химиялық белсенді ортада жұмыс жасауға арналған  серіппе- лер қоланың әрқилы түрлерінен – бериллийлі (ҚлБ2), қалайылы (ҚлҚЦ4-3) (МЕМСТ 18175-78 және МЕМСТ 5017-74) түрлерінен жасалады. Қышқылдарды қотаруға арналған сорғыштарда серіппелі элементтерді дайындау үшін фторопласт қолданылады. коррозиядан қорғау үшін серіппелерді кадмийлендіріп, шашыратқыш полиэти- ленмен қаптайды. Транспортты құралдардың аспасының тегіс емес жолда соққыны жұмсартуға арналған сынғыш элементі – рессор болып табылады. Ол қалдық деформациясыз жұмысшы жүктемені ұстап тұра алады. Рессорлар табақшалы, торсионды және бұрандалы болып бөлінеді. Табақшалы рессорлар – транспорттық құралдарда пайдаланыла- ды. Оның иілгіштігін жоғарылату үшін оларды ұзындығы әртүрлі жалпақ қатпарларынан (сурет 3.2, е ) жинап алып, рессорды майы- суға төзімді діңгекке айналдырады. табақшалар арасында тығыз бай- ланыс болуы және біртекті кіріктендіру үшін қысқа табақшалардың бастапқы қисықтығын сақтап дайындайды. Табақшалар арасында үйкеліс туындағанда, рессорлар түзілген тербелісті өшіреді. Әдетте, рессорлар кремнийлі, кремний-никелді және хроммарганецті болат- тардан жасалады. Олар шаршау мықтылығын бытыралы ағынды өң- деу арқылы жоғарылату үшін пайдаланылатын қорытпалар. Торсион – серіппе немесе иілгіш белдік, айналдырмады сәттерді беру үшін және ширату үшін жұмсалады. Сынғыш элементтер металл емес материалдардан – резеңке, по- лимерден жасалады. Олар әдетте, сынғыш баллондарды өндіру үшін пайдаланылады. Мұндағы жұмысшы дене – ауа (пневматикалық рессор) немесе май (гидравликалық рессорлар) жұмсалады.

Тозуға төзімділік

сты өрбиді. Тозуға төзімділкті құрастырмалық қасиетін жетілдіру арқылы арттыруға болады. Сондай-ақ қолдану шарттарын жақсарту (әбден жетілдірілген майлау құралдары мен материалдарын пайда- лану кезінде үйкелуді төмендетіп және абразивті әсерді қорғау бары- сында) арқылы арттыруға болады. Туындау механизміне қарай үйкелетін бөлшектердің тозуы бы- лайша классификацияланады: Арнайы тозуға төзімді болаттар ойлап табылған. Олар Г13 мар- ганецті болат, құрамында 1,0...1,3% көміртек және 11... 14% марга- нец болады. Әрі болаттың бұл түрінің тойтаруға қабілетті болады. Мұндай болаттың ерекшелігі – өзінің қасиетін қысым мен соққы жүктемесінің әсерінен үстірт тойтарма түзілгеннен кейін тозуға деген төзімді болу кезінде көрсетуі. Сондықтан, бұндай болаттан жасалған өнімдер (теміржол бағыттаушыларының бөлшектері, тасу- атқыш қондырғының қысаң тік жағалары, жер қазатын машиналар- дың шөміштерінің тістері) абразивті доңғалақпен құю арқылы өңдеу жолымен жасалады. Тозу деңгейін төмендету, демек, бөлшектердің тозуға төзіиділігін жоғарылату үшін машина жасау құрылысында мойынтіректер пай- даланылады. Айналмалы белдіктердің немесе әртүрлі қондырғы- лардың өсінің тіректері бола отырып, мойынтіректер ерікті айналу- ды (немесе томалау) әрекеттерін қамтамасыз етеді. Мойынтіректер белдіктер мен өстерді айнала қозғалатын айналмалы қондырғыларға

(тегершік, жалғастырғыштар, тісті доңғалақтар) демеу көрсету үшін сирек пайдаланылады. Демеулердің үйкелу түріне қарай сырғу (сы- рғу үйкелісі) және томалау (томалау үйкелісі) мойынтіректері деп бөлінеді.

, а ). Төлкеде белдіктің мойыны немесе өсі майлау қаба- тында айналып тұрады. Бұл мойынтіректер радиалды, өстік және си- рек жағдайда, радиалды-өстік жүктемелерді көтере алады. Мұндай мойынтіректердің қалыпты жұмыс жасауы үшін майлау қабаты үй- лесімді болып, қысымның астында үздіксіз үйкелу аймағына жүйелі түрде беріліп тұруы керек. Томалау мойынтіректерімен салыстырғанда, сырғыту мой- ынтіректері машина жасау құрылысында азырақ қолданыс тапқан. Алайда олар дәстүрлі түрде қолданылатын техника салалары бар: олар алмалы-салмалы мойынтірек-қосымшаларға (сурет 3.3, б ), ішкі жану қозғалтқыштарының иінді белдіктеріне, жылдам жүретін нақты аспаптардың тіректеріне және үлкен соққылар мен тербеліс жүкте- месіне ұшыраған дыбыссыз жүретін қондырғылардың тіректеріне, сондай-ақ суда, агресситі ортада және ластанған майлағыштарда жұ-

Сурет 3.3. Сырғу мойынтіректері а

б

в

мыс жасайтын жартылай екі құймасы бар мойынтіректерге (сурет 3.3, в

сырғыту мойынтіректері әртүрлі болуы мүм- кін: бірбүтін және алмалы-салмалы, өздігімен қондырылатын және топсалы, тұрақты және реттеліп отыратын саңылаулы, майламалы жырашықтары бар және жырашықтары жоқ, антифрикциялы қа- баттары алдын ала қондырылған және оны жинау барысында құй- ылған. Прециозды (жоғары дәлдікті көрсететін) қондырғыларда белдіктердің тіректері – сығымдалған ауа болуы мүмкін. Белдіктер минутына бірнеше мыңнан бірнеше ондаған мың айналма жасап, электромагнитті қондырғы арқылы әрекет ете бастайды. Мойынтіректердің жұмыс жасау қабілеттерінің арқасында ма- шиналар мен механизмдер ұзақ уақыт шыдас беретінін қатаң ескере отырып, мойынтіректердің материалдарына бірқатар қасиеттеріне сай жоғары талаптар қойылады: мойынтіректерің материалдар жүй- есіндегі төменгі үйкелу коэффиценті – белдіктің мойнының матери- алы – майланатын орта; жылуды жақсы өткізушілігі және матери- алдардың СКТК төмендігі; үйкелмелі материалдардың жеңіл түрде қосымша жұмыс жасауы және майланатын ортаның онымен мықты адгезиясы (тұтасуы); коррозияға төзімділігі және берік тірек сеппе- лері бар пластикалық негізінің антифрикциялы қабатының оңтайлы құрылымы.

Қорғасынды қолалар ҚрҚ-30 жоғары жылдамдықта, қысым мен ауыспалы жүктемелермен жұмыс жасайтын, сондай-ақ шаршауға деген төзімділіктің жоғары дәрежесін талап ететін мойынтіректерді дайындау үшін қолданылады. Айта кететін жайт – шетмойындардың (белдіктердің мойындары) қаттылығы жоғары, кедір-бұдырлығы төмен және жоғары сапалы майлармен майлануы міндетті.

пайдаланылады. Олардың құрамында дефицит- ті қалайы болмайды. Жүктемесі аса үлкен емес дыбыссыз жүретін машиналарға антифрикциялы шойындар қойылады, алайда олар соққы жүктемелеріне және майлау түрлеріне өте сезімтал болып ке- леді. Автомобиль қозғалтқыштарында полиметалды көпқабатты мой- ынтірек кең қолданыс тапқан. Олардың негізі – болаттан жасалады, қорғасынды қоланың қабаттарының қалыңдығы 0,25 мм болады (жылуды өткізгіштігі мен шаршау төзімділігі жоғары жастықша- лардың фукнциясын орындайды), никелдің өте жұқа қабаты неме- се мыстың цинкпен қорытпасы (қалайынығ болатты негізбен диф- фузиясыне кедергі келтіреді) және антифрикциялы үстіңгі бетінде қосымша жұмыс жасауға қабілетті қалайының қорытпасы болады

Пісірілген материалдар

Темірграфиттің құрамында 95...98% темір, 2...5% графит бола- ды, кеуектілігі – 15...30% көрсетеді.

Қолаграфит

, бұл – пластмассалар, ағаштың қатты түрлері (емен, шам- шат, тасағаш т.б.), баспаланған ағаштар (лигностон), резеңке мен графит. Көпшілік мойынтірек жасауға арналған металл емес мате- риалдардың ерекшеліктері – олардың жылуөткізгіштігінің төмен бо- луы, сондықтан ең қолайлы майлау – су (жұмысшы сұйықтық) және қоршаған орта болуы мүмкін.

Металл емес материалдардан жасалған мойынтіректер белдіктің материалдарымен химиялық ұқсастығы болмаған жағдайда пайда- ланылады. Алайда олардың қосымша жұмыс жасау қабілеті жақсы (тез тозғыш жұмсақ өнімдер пайда болғанда), сумен немесе жұмыс- шы сұйықтықпен (батпалы сорғышпен сорып алынған) майлау мүм- кіндігі жоғары. Үстіңгі қабатында қоладан бос орындары бар, негізі – болат бо- лып табылатын, фторопласт-4 және қорғасынды сіңдіріп алған, графит және екікүкіртті молибден қосылған мойынтіректер кең та- нылып жүр. Мұндай мойынтіректердің антифрикциялы қасиеттері жоғары, өздігімен майланып, температураның кең диапозонында жұмыс жасауға қабілетті.

Текстолитті мойынтіректер мен

баспаланған ағаштардан жасалған мойынтіректер (жұмысшы ретінде үстіңгі беті қап- талған) жақсы жұмыс жасайды. Оларды ауыр машиналарда – шардан жасалған диірмендерде, блюминг пен ірі сұрыпты ыстықтай жұқар- татын жұқарту білдектері үшін пайдаланады. Мұндай мойынтірек- тердің ұзақтығы қоладан жасалған мойынтіректерге қарағанда, әл- деқайда көбірек.

Капроннан жасалған мойынтіректердің антифрикциялы қаси- еттері жақсы, тозу ұзақтығы – қоладан жасалған мойынтіректерге қарағанда, 3-4 есе төмен. Резеңкеден жасалған мойынтіректер (Гу- дрич мойынтіректері) судаға катерлердің ескек белдіктерінің тірек- тері ретінде жақсы жұмыс жасайды.

Графиттен жасалған мойынтіректер құрғақ үйкелудің коэф- фицентін 0,04...0,05-ке түсіріп, температураның  кең  диапозонын- да (-200-ден +1000°C-ға дейін) өзінің антифрикциялы қасиеттерін сақтап, жылуөткізгіштігі мен коррозиялық төзімділігі жоғары бола- ды. Сондықтан, оларды күрделенген майлау немесе майлау мүмкін болмаған жағдайда ғана қолданады. Графит төменфрикциялы материал ретінде ауада майланатын жылдам жүретін қондырғылар үшін пайдаланады. Графиттен қорға- сын қосып жасалған мойынтіректер жақсы жұмыс жасайды.

, а

г

), дара тіректі (сурет 3.4, д

Сурет 3.4 Томалау мойынтіректері а

б, в

г

д

е, ж

Томалау мойынтіректерінің сақиналары мен бөлшектерінің ба- сты материалдары ретінде арнайы шар типті мойынтіректік бо- латтар жұмсалады. Оларды «Ш» әрпімен таңбалайды. Мәселен, ШХ15, ШХ15СГ (МЕМСТ 801-78) маркалы болат – көміртек мқл- шері жоғары хром қосылған болат, құрамында 1,0...1,1% көміртек, шамамен 15% хром және кремний мен марганец қоспалары болады (ШХ15СГ).

Жаймалауыш құралдардың (жылына 100 мкм-ге дейін) механика- лық қасиеттерінің деградациясы (тозу) есебінен металдардың өзді- гімен бұзылу жылдамдығына қарамастан, жыл сайын, жобалау есеп- теріне қарасақ, металдың коррозиядан әлемдік жойылуы шамамен 20 млн тоннаға жетіп отырады. Металқұрылғылардың техникалық жай-күйіне негізінен оның табиғи тозуы емес, коррозияның әртүрлі түрлерімен байланысты негативті әсерлер зиян тигізіп отырады. автомобиль, кеме, хими- ялық өндірістердің аппаратураларының бөлшектерін жөндеуге (ал- мастыру) кеткен шығындар металдың негізгі бағасынан әлдеқайда көбейіп кетеді. Коррозиядан бұзылған құбыр желілерінен мұнай мен газдың шығыпк етуімен туындаған жанама шығындар да болады. Сондықтан, металдардың бұзылуымен күресу өте маңызды үдеріс, әрі материалды шығындарды талап етеді. Коррозия – металдардың химиялық және электрхимиялық фак- торлар салдарынан бұзылуы. Коррозия үдерісі металл оксидтерінің және соған сәйкес химиялық қосылыстардың түзіліп, одан ары ме- талдың құрылысының түгелімен бұзылуынан көрінеді. Әсіресе, атмосфералық коррозия кең таралған. Оның дамуына қарай метал- дардың бұзылуы үшін барлық шаралар қалыптаса бастайды. Атмос- фералық коррозияға негізінен қара металдар көбірек ұшырайды, олар – көміртекті шойындар мен болаттар. Түрлі түсті металдар мен көміртек мөлшері жоғары болаттардың әдетте, атмосфералық жағдайлар мен агресситі ортаға коррозиялық төзімділігі әлдеқайда жоғары болып келеді. Металдың коррозиясы, әдетте, біртекті дамымайды. Оның си- паты металдың құрылымы біртекті емес әрі оған әртүрлі қоспалар (феррит, цементит) қосылатынына, сондай-ақ үстірт ауытқуларға – сызаттар, қауіптер, әртүрлі орта (құрамдар мен электрөткізгіштігі) мен металдың металмен байланысынан туындайтын электрлік по- тенциалдар – байланысты. Электрлік потенциал метал сұйық элек- трөткізгіш ортаға, яғни тұз, қышқыл және сілті еріген суға түскен сәтінде туындайды. Металдың ерітіндіге иондар немесе адсорбция түрінде өтуі нәтижесінде металдың құрылымдар электрлік потенци- алдың әсеріне ұшырайды.

Бұл потенциалдың шамасын не көрсеткіштерін электрөткізгіш ортадағы екі металдың өзара әрекетін бағалау және химиялық реак- циялардың бағытын анықтау үшін пайдалануға болады. Әртүрлі екі металдың өзара әрекеті барысында потенциалдар да әрқилы болып, гальваникалық жұп түзіліп, оның құрамындағы кері потенциалы бар металл еріп, коррозияланады. Айталық, цинкті жабынның, темірге қарағанда, кері потенциалдық дәрежесі жоғары, сондықтан цинкті бұзылудан жақсы сақтайды. Ал никелді жабынның потенциалы оң деп саналады (кесте 3.1).

Мыс

+0,52

Анод және катод жабындылары бар металдардың бұзылу (кор- розиясы) сипаты туралы коррозияның даму сызбасына (

кесте 3.5 )

Сурет 3.5 Коррозияның даму сызбасы а

б

3, 5

қарап сөз етуге болады. Оны агрессивті ортада жұмыс жасайтын машиналар мен кез келген металл құрастырмаларды жасау кезін- де ескеру керек. Цинк жабындылары бар (

) болаттан жасалған (

) өнімдер ылғалдың (

) әсерінен (сурет 3.5, а

) никелді жабындылары бар (

) өнімдерге (сурет 3.5, б ) қарағанда, коррозияға төзімді келеді. Алюминий қорытпалардың тот баспайтын және арнайы болат- тармен, сондай-ақ мыс жәни никель қорытпаларымен әрекеттесуіне жол бермеген дұрыс. Магний қорытпаларының бөлшектерін алюми- ний, мыс, никель қорытпаларымен, ал болаттан жасалған бөлшек-

терді – мыс және никель қорытпалармен біріктіруге болмайды.

Әртүрлі металдар мен қорытпалардың коррозияға төзімділік дең- гейі біркелкі емес. Мәселен, натрий, калий, литий қалыпты жағдай- ларда да коррозияға төзімді емес, сондықтан техникада қолдануға болмайды. Ал хром, никель, алюминий, молибден, кобалть мен басқа да металдар коррозиялана бермейді. Темір, никель, магний, кадмий болса сілтілердің әрекетіне қарсы төзімді келіп, қышқылда ғана бұ- зылады. цинк, алюминий мен қорғасын нейтралды ортада мүлдем бұзылмайды, бірақ қышқылдар мен сілтілердің әсеріне ұшырап оты- рады. Әсіресе, жергілікті коррозияның қаупі жоғары болады. Әрине, ол көзге көріне бермейді әрі механикалық жүктемеден-ақ (

коррозиялы шаршау ) бөлшектердің бұзылуының себебі болып табылады. Өнім- дерді коррозиядан қорғаудың көптеген тәсілдері белгілі бір жағдай- ларда жарамды болғанмен, кейбір жағдайларда жарамсыз келеді. Соған байланысты, коррозиядан қорғауға кіріспес бұрын, бұзылу- дың туындау себебі мен шарттарын, қорғалатын өнімнің формасы мен мөлшерін, сондай-ақ экономикалық мақсатталығын жақсылап анықтап алу керек. Коррозиядан қорғаудың басты тәсілдері мыналар: коррозияға төзімді материалдарды алу; металдың үстіңгі бетінде оксидті плен- каны өсіру; металл жабындыларды жағу; протекторлар қолдану; ме- талды емес жабындарды пайдалану.

Коррозияға төзімді материалдарды дайындау оларға арнайы қоспа элементтерді (хром, никель, марганец т.б.) қосу арқылы жүзе- ге асырылып, металдың бұзылуға қарсылығын жоғарылатады. Оксидті пленкаларды өсіру – техникада болаттан, алюминий мен басқа да материалдарды дайындау барысында қолданылады. Бұл жағдайда екі негізгі тәсілді пайдаланады:  оксидтеу (күшті оксидті

ортада өңдеу) және анодтау (оксидті ортада анодты өңдеу). Оксидтеу кезінде көміртекті болаттардың үстіңгі бетіне қалыңдығы күңгірт (қара) түсті 1...10 мкм темір оксиді жағылады. Ол металды атмос- фералық жағдайдағы төменгі ылғалдылықта да сақтайды. Болатты көгілдірлендіру (оксидтеу) үшін болатты күңгірт түске дейін өзгер- генше қыздырып, осы түске енгенде суыған майда суытады. Әдетте, негізі алюминий болып табылатын қорытпалар қалың- дығы 5...25 мкм оксидті пленканы түзу долымен анодтайды, бұл металды коррозиядан қорғап, электрден қорғайтын қасиет үстеп, лакпен боялған жабындар үшін жақсы қабаттама ретінде жұмсала- ды. Коррозиядан марганец фосфаты мен темір фосфатынан тұратын, фосфаттау арқылы алынған пленканың төзімділігі өте жоғары бола- ды.

Металл жабындыны жағу бірнеше тәсілдер арқылы жүзеге асады: балқытпаға салу; гальваникалық жабын жағу; диффузионды тәсіл; жалату (бір металдың үстіне екіншісін жұқарту арқылы жағу не жалату).

, әдетте, температуралық әсерге ұшырай қоймайтын материалдарды сақтауға септігін тигізеді. Бұл тәсілдің өндірушілік қасиеті жоғары, бірақ бүкіл өнімге түгел жағыла қой- майды. Коррозиядан қорғаудың

гальваникалық тәсілі техникада жиі қолданылады. Бұл жағдайда қалыңдығы 5...30 мкм материалдарды ұсақтүйіршікті бос орынсыз жағу керек. Бұл жабынның шикі (шы- нықтырылмаған) және шыныққан өнімдердің үстіңгі бетімен тамаша адгезиялана алады. Мұндай жабындар қорғаушы, декоративті және қайта қалпына келтіруші болып жіктеледі. Мәселен, цинк, кадмий мен никель қорғаушы жабын ретінде жұмсалса, никель, хром, күміс пен алтын – декоративті жабын болып табылады. Қатты хроммен жа- бындау тозғанға жұмыс жасайтын метал бөлшектерінің қаттылығы мен тозуға төзімділігін арттырады. Хромның көп көлемді қабатын (500 мкм-ге дейін) өсіру металл өнімнің тозып кеткен үстіңгі бетін қайта қалпына келтіреді.

Диффузды тәсіл

әрекеттесетін өнімдердің «қатаюын» төмендетіп, тозуға төзімділі- гін арттырып, күкірт, азот және көміртек бар ортада коррозиядан қорғайды.

Жалату

Протекторлар

Цинктеу

Цинктеу қалыңдығы – қолдану жағдайларына байланысты бо- лып, 3...30 мкм интервалында тұрады. Ал бұзылудың орташа жыл- дамдығы – жылына 1,0...1,5 мкм құрайды.

Қалайылау

Кадмидтеу цинктеуден теңіз буымен және теңіз суымен қа- ныққан атмосфераның әсеріне асқан төзімділігімен ерекшеленеді. Сондай-ақ, кадмий қышқылды ерітінділерге шыдас беріп, сілті құра- мында ери қоймайды. Жабынның қалыңдығы әдетте, 9...45 мкм ара-

(лак, бояу, эмаль) – өнімді атмсофе- ралық әсерлерден қорғайтын кең танылған жабындар. Олар метал- дың үстіне жағылған органикалық заттар мен пигменттерден бір не- месе бірнеше қабатты пленка түзіп, кепкеннен кейін үздіксіз қорғау және декоративті жабын бола түседі.

Эмаль жабын

Металл емес жабындардың бұл түріне, айталық, металдың үсті- не пластмассаны (полиэтилен) немесе термиялық өңделген (30 мин 90°C температурада, сосын 1 сағ 360°C температурада) фторопласт- тың суспензиясын шашырату секілді тәсілдер жатады. Металды гуммирлеуге (резеңкемен қаптауға) болады. Осы аталған қорғау тәсілдерінен басқа өндірісте фосфаттау секіл- ді тәсіл кең қолданыс тапқан.

Фосфаттау

Фосфаттау – көміртек мөлшері жоғары және төмен маркалы бо- латтар мен шойындардың, сондай-ақ түрлі түсті металдардың (алю- миний, цинк, магний т.б.) бөлшектерін жаппай қорғаудың барынша үнемді, қарапайым әрі сенімді тәсілдерінің бірі. Фосфатты плен- каның қалыңдығы – өнімді механикалық өңдеудің түріне, жабын жағуға дайындау және фосфаттау тәртібіне байланысты 7...8-ден 40...50 мкм арасында болуы мүмкін. Фосфатты пленканың артықшылықтары мынадай: металмен мықты бірігіп, бос орындары бар құрылымды қалыптастырады; электризолятор ретінде сенімді; балқыған металдармен жібітілмей- ді; өртеу, майлау және органикалық майларының, бензон, толуол және күкіртті сутегіден басқа газдардың барлық түрлерімен әрекет- тескенде, коррозияға төзімді келеді. Химиялық, әрі электролитті (электр тогын іске қоса отырып) фосфаттауға болады. Бұл жағдайда қара, ашық, күңгір-қоңыр, түссіз пленкалар түзіледі. Аталған тәсілмен бекіткіш бөлшектерді, серіп-

пелерді, тегершіктерді, құбырларды және машина жасау құрылысы- ның басқа да өнімдерін қаптайды. Фосфатты пленканың қалыңдығы жабынмен қапталған бөлшектердің көлемін өзгертпейді. Сапалы фосфатты пленка фосфатты қабатқа жағылған лак-бояу жабындарының коррозияға төзімділігін 8-10 есе арттырады.

4-тарау

4.1.

Пл астмассалар – жоғары молекулалы табиғи және синтетикалық қосылыстардың (полимерлер) негізінде алынатын, жылу мен қы- сымның әсерінен қажетті пішінді қабылдап, сақтап қала алатын пла- стикалық м

ассалар.

Полимерлер – молекулаларының біртекті буындары көп рет қай- таланып, құрамы мен құрылысына қарай мономерлерге ұқсайтын қосылыстар. Полимерлердің молекулаларының көлемі үлкен (мар- комолекулалар), олардың құрамында бірнеше ондықтан бастап бір- неше мыңға дейін химиялық біріккен буындар болуы мүмкін (сурет 4.1).

, а

), бұтақты (сурет 4.1, б

), торлы (сурет 4.1, в

) және кеңістікті (үш өлшемді, сурет 4.1, г ) болуы мүмкін. Молекулалардың орналасуына қарай полимерлердің құрылысы әрі кристалды, әрі аморфты болуы мүмкін, бқл олардың қасиеттерін анықтайды. Металдарға қарағанда, кристалды полимерлер – буындар мен шынжырларының ретті (параллель) орналасуы. Ол 90%-ға жетіп, суыту және созылу жылдамдығының өзгеруіне қарай өзгере алады. Кристалл құрылымды полимерлердің қаттылығы, тығыздығы мен жылуөткізгіштігі жоғары болып келеді. Полимердің мықтылығы өс бойымен орналасқаннан кейін молекулалар бастапқы мөлшеріне қа- рағанда, он есе ұлғаюына қарай анықталады. Табиғи полимерлер – шыны, кәріптас, шайыр, ылғалды балшық т.б. Синтетикалық полимерлер екі тәсілмен алынады: полимериза- ция және поликонденсация. Полимеризация дегеніміз – мономерден қысқа байланыстардың ашылуы арқасында жоғары молекулалық қосылыстар – полимерлер түзілетін химиялық үдеріс (

сурет 4.2 , а ).

өлшемді) құрылысы

Қозғаушының радикалы (R) – электрондармен бірікпеген бөлшектер. Олар полимеризациялауды қарқынды етуге септігін тигізеді. Жеке полимеризациялануға қабілетті

және

деп аталады. Стиролдың (полистиролға жеке полимеризацияланады)

Сурет 4.2. Реакция сызбасы а

б

в

г

металокрилді қышқыл эфирімен (полиметакрилатқа өздігімен полимеризацияланады – органикалық шыны) немесе хлорлы винилдің винилацетатмен үстеме полимеризациясы басқа да қасиеттерге ие материалдардың пайда болуына септігін тигізеді.

Үстеме полимеризация екі түрлі болады: жүйелі (сурет 4.2, б

) және ретсіз (сурет 4.2, в

) құрылысты.

Мономер полимермен өзара әрекеттескенде былайша айтқанда, привитті (қиюластырылған) үстеме полимер түзіледі. Ал әртүрлі полимерлер өзара әрекеттескенде, үстеме полимерлердің блогы қалыптасады.

Поликонденсация

г ) мономерлері кері қайтарылмайтын өзара әрекеттесу сал- дарынан жоғары молекулярлы заттар түзіп, жанама өнімдерді шыға- ратын химиялық үдеріс. Полимерлерді алу үшін белгілі бір тәртіп (температура, қысым), сондай-ақ катализаторларды, ерітінділер мен R қозғаушыларын т.б. қолдану керек. Бұлар жоғары молекулярлы қосылыстардың қалпына кері қайтарылмай өсуін қамтамасыз етеді. Полимеризация  мен  поликонденсация  арқылы  полимерлердің мыңнан  астам  түрлері  өндіріледі.  Алайда  олардың  ішінде  бар- жоғы   оннан   астамы   ғана   техникада   қолданылады.   Солардың негізінде әртүрлі маркалы және тағайындалу орны әрқилы жүздеген

пластмассалар құрастырылады.

Полимерлі қосылыстар мен оларға сай келетін пластмассаларды термореактивті және термопластикалық жеп бөледі.

Термореактивті пластмассалар

Термопластикалық    пластмассалар Пластмассалар  күнделікті  тұрмыс  пен  техникада  барынша жиі қолданылып келеді. Себебі олар қасиеттеріне қарай дәстүрлі материалдардан (металдар, ағаштар, шыны  т.б.)  әлдеқайда жоғары. Пластмассалардың басты артықшылықтарын атап өтелік: шикізаттың қолжетімдігі (мұнай, көмір, әк, ауа т.б.); осы шикізаттар қорының таусылмайтындығы; пластмассаларды бұрыннан белгілі

тәсілдермен өңдеудің қарапайымдылығы; қысым, қалыптау, баспалау, экструкзия, бумен өңдеп үтіктеу т.б. арқылы құю (осы тәсілдердің барлығы өндірісті жоғары өнімді әрі арзан етеді); пресс-қалыптарды дайындау құнының арзандығы (ең күрделі бөлшектердің жұмыссыйымдылығы пресс-қалыптардың бағасына қарай анықталады, әрі осы өнімдерді механикалық жолмен дайындау құнына қарағандай әлдеқайда төмен). Айта кететін жайт Пластмасса өнімдерінің сыртқы пішіні – жабдықтау (пресс- қалып) сапасына және бастапқы материалдың түсіне байланысты. Оны пигменттерді қосу арқылы реттеп отыруға болады. Әдетте, өнімдер жарқыл, тегіс, қатты болып шығып, қосымша өңдеуді қажет етпейді (құйма жолдың іздерін тазалаудан басқа). Пластмассалардың  физика-механикалық   қасиеттері   әрқилы әрі кейбір жағдайларда резеңке, ағаш, металл және басқа да материалдардың орнын баса алады. Орташа есеппен, пластмассалар алюминийден 2 есе, мыс, қорғасын,  болат  т.б.  металдардан  5-7 есе жеңіл. Ультражеңіл әрі жылу өткізгіштік өабілеті нашар пластмасса түрлері – пенопласт және кеуекті пласт. Механикалық қасиеттеріне қарай пластмассалар металдарға жете қоймайды, бірақ шартты көрсеткіштеріне (мықтылығының мықтылық шегіне қатысы жағынан) қарасақ, пластмассалар болаттардың ең үздік маркаларынан да асып түседі.

деп аталады. Алдын ала кесіп алынған немесе кесілмеген стандартты үлгілерді алып, арнайы аспап – маятникті дің не тоқпақ арқылы сыналады. Сынақтың қорытындысы бойынша, кесік үлгінің мықтылық көрсеткіші кесілмеген (полистирол, винипласт, полиамид) үлгіге қарағанда 8-12 есе төен болады. Целлулоид пен ұнтақты толтырушылары бар пластмассалар (фенопласттар, аминопластар) бұл көрсеткіш 3-4 есе төмен болады. Талшықты және қатпарлы толтырушылары бар пластмассалардың (текстолит, гетинакс, прессұнтақтардан алыған өнімдер) көрсеткіштері бірыңғай болады. Пластмассалар металдарға қарағанда коррозияға төзімді келеді, әрі атмосфералық әсерлерге қана емес, тіпті қышқылдарға, сілтілерге,

тұздар мен ерітінділерге шыдас бере алады. Әсіресе көптеген химиялық заттардың әсерлеріне фторопласт-3 мен фторопласт-4 шыдамды келсе, қатысты төзімділікке төменгі (ТҚ) және жоғары (ЖҚ) қысымды  полиэтилен ие болады. Пластмассалардың оптикалық қасиеттері өте жоғары болады. Айталық, органикалық шыны шамамен 73 % УФ-сәуле өткізе алады, силикатты шыны болса тек 1...3% сәуле өткізуге қабілетті. Сонымен қатар, полистирол, поликарбонат, органикалық шыны жарық сәуле- лерін толқындардың кең диапозонында да өткізе алады, олар түссіз, мөлдір және механикалық жағынан мықты болып келеді. Сондықтан машина жасау құрылысы мен оптикада жиі пайдаланылады. Электрлік қасиеттеріне қарай пластмассалар – электр тогын нашар өткізгіш ретінде танылады, яғни диэлектриктер (изолятор) саналады, жоғары жиілікті қондырғыларда жақсы жұмыс жасайды. Ал олардың физика-механикалық қасиеттерін ескерсек, радиотехника, байланыс құрылғылары, жоғары жиілікті ток генераторлары т.б. жасауда белсенді қолданылатынын айтуға болады. Пластмассалардың жылу өткізгіштігі металдардың жылу өткізгіштігіне қарағанда 500...600 есе төмен. Пенопластар пласмассалардың монолитті құймаларына қарағанда, жылуөткізгіштігі 10 есе төмен. Сондықтан, олар жылуизоляторлар ретінде өндірісте кең қолданыс тапқан. Жылуөткізгіштігін арттыру үшін пластмассаларға жылуөткізетін қоспалар (графит, металл ұнтақтары) қосады. Пластмассалардың қызутөзімділігі әртүрлі болады. Олардың көпшілігі -60 до +80°С (термопласттар) немесе +120°С (реакто- пластар) температурасының интервалында жұмыс жасай алады. Кремнийорганикалық негізді пластмассалардың жұмысшы темпера- турасы – 200°С-қа дейін және одан жоғары. Суыққатөзімді пластмас- салар – фторопласт-4, ол -269°C-қа шыдас бере алады. Ал винипласт және полипропилен секілді материалдар -20°С-тан төмен темпера- турада сынғыш келеді. Органикалық пластмасссалар – жанғыш келеді, алайда олардың жану температурасы мен қырқыны әртүрлі болады. Термореактивті пластмассалар ішінен, мәселен, фенопластар балқымайды, оңай- лықпен жанбайды, ал термопластикалық пластмассалардың ішінде полиэтилендер жоғары және төменгі қысымда көгілдір түсті жалын беріп, жанып, полимер балқып, ағады (ал иісі ыстық парафинді шам-

ның иісіне ұқсайды). Көптеген пластмассалар үйкелу мен тозу коэф- фиценттері төмен болып келеді. Сондықтан, айталық, қабатталған аңаш пластиктер мен капрон сырғыту мойынтіректерін жасау үшін пайдаланылады. Пласмассаларды фрикциялы және антифрикциялы қасиеттері бар полимерлерге жіктеуге болады.

Фрикциялы пласмассалар (абсест қоспалары бар фенопластар) үйкелу коэффиценті 0,3...0,8 көрсеткішті береді, олардың үйкелетін үстіңгі қабаттарының тозуы аса көп емес. Үйкелу коэффиценті көп пластмассалар тежегіш қондырғыларын жасау үшін пайдаланыла- ды.

Антифрикциялы пластмассалардың (фторопласт, полиамид, полиформальдегид) үйкелу коэффиценті – 0,14 майсыз және май не сумен майлағанда, 0,01 көрсеткіш береді. Пластмассалар тозуға төзімді келеді (мәселен, поливинилхлоридті қарамай негізді линоле- ум), ал капронның тозуға төзімділігі қола мен баббиттің майланған- дағы тозуға төзімділігінен 10-20 есе, және құрғақ үйкелу кезіндегі тозу төзімділігінен 100-160 есе жоғары. Ең тиімді антифрикциялы материал – металлфторопласт – қа- лыңдығы 1,2...2,5 мм, үстіңгі бетіне фторопласт пен қалыңдығы 0,02 мм молибден дисульфатынан құралған жабын жағылған, болаттан жасалған лента. Майыстыру тәсілімен бұл ленталардан төлкелер – сырғыту мойынтіректері жасалады. Пластмассалардан басқа техникада әртүрлі синтетикалық шайы- рлар мен компаундтар қолданылады.

Эпоксидті шайырлар

Кремнийорганикалық шайырлар

р  –  фенолдың  немесе  оның қоспаларын (крезол, ксилол) формальдегидтермен қышқылды  не- месе сілтілі катализаторлар ортасында поликонденсациялау арқылы анылған  синтетикалық  полимерлер.  Фенолмормальдегидті  шайы- рдың  түрі  –  фенолформальдегидті  шайыр,  ол  пресс-ұнтақтарды,

Қорыта келе, кейбір пластмасса өнімдерінің қасиеттері мен өн- дірісте қолданылуына сипаттама беріп өтелік.

Плексиглас

және жарықтымөл- дірлігі – 91% құрайды, ацетон, дихлорэтан, бензол ішінде тез ери- ді, жанғыш, бірақ су, сулы сілтілі ерітінділерге, неорганикалық қышқылдар, бензин және майларға шыдас бере алады. Бұл материал кесетін құралмен жақсы өңделеді, жақсы жабыстырылып, балқыты- лады, жұқа тілімшелер мен блоктар ретінде өндірістің әртүрлі сала- ларында қолданыс тапқан.

Органикалық шын ы – полиметилметакрилат, полистирол, по- ликарбонат негізді оптикалық мөлдір материалдардың техникалық атауы. Одан өндірілетін үшқабатты сынықтары жоқ шыны авиация, автомобиль және кеме жасау құрылысында құрастырмалы материал ретінде кең қолданылады.

Текстолит

болатын қабатты пластик. Текстолит жұқа тілімшелер, серіппелер, құбырлар ретінде өндіріліп, тісті доңға- лақтар, тегершіктер, төлке, мойынтіректердің ішпектері, электртех- никалық бөлшектер ретінде қолданылады.

Гетинакс

диэлектрик болып саналады, тығыздығы – 1200...1400 кг/м

. Гети- накс өндірісте тілімшелер мен цилиндрлі дайындамалар ретінде шығарылады, олардың үстіңгі беті мысты фольгамен (фольгалы ге- нитакс) немесе шыныматамен (шынылыгетинакс) қапталуы мүмкін. Радио-, телебөлшектерді және байланыс аппаратураларын жасау үшін, сондай-ақ қапмауға арналған декоративті материал ретінде пайдаланылады.

Фенопласттар

Полистирол

құрайтын  стирол- ды полимеризациялау нәтижесінде алынған қатты өнім. Оның жылутөзімділігі мен мықтылығы айтарлықтай төмен, жақсы диэлек- трик, суға, араластырылған қышқылдар мен сілтілерге жақсы шы- дас береді, арзан. Сондықтан, өндірісте пенопластарды, радио- және телеаппаратураларының корпустарын жасау үшін жиі қолданылады. Аса сынғыш емес қасиетінің арқасында полистиролдың орнына тұр- мыстық өнімдерді өндіру барысында соққыға шыдамды полистирол қолданылады. Ол стиролдың бутадиенді каучукпен үстеме полимері саналады.

Винипласт

Фторопласт-3

құрай-

тын, 210...215°C температурада балқитын қатты өнім. Бөлме температурасында химиялық тұрғыдан органикалық ерітіндіде төзімді, қышқылдың, тотықтырғыш заттар мен сілті ерітінділерінің әрекетіне шыдамды, 130...150°С температурада хош иісті көмірсу- тектерінің ішінде ериді. Фторопласт-3 негізінен, құбырлардың, со- рғыштардың антикорриозды мен электр қондырғыларын қорғайтын жабын ретінде жұмсалады.

Фторопласт-4

құрайтын қат- ты өнім. Бұл материал химиялық төзімді, иілгіш, суықта аққыш, жақсы диэлектрик, 415°C температурада ыдырайды, жанбайды және суды сіңірмейді. Фторопласта-4-тен жасалып, алдын ала қалыптандырылған өнімдер 360...380°C температурада піседі. Аталған материал электртехникасында, радиотехникасында және химия өндірісінде құбырлар, қаптамалар мен шоғырсымдар ретінде пайдаланылады. Сонымен қатар, оны антифрикциялы материал ретінде де қолданады.

Полиэтилен

құрайтын, 102...137°C температурада балқитын, этиленнің полимеризациясы нәтижесінде алынған қатты өнім. Бұл материалдың көптеген оң артықшылықтары бар – созылғанда мықты, иілгіш, жақсы диэлектрик, сілтілі, тұзды, органикалық қышқылдардың ерітінділерінің әрекетіне, радиоактивті сәуленің әсеріне төзімді. Полиэтилен физиологиялық тұрғыдан зи- янсыз, хлор және фтордың әсерінен бұзылады, 80°C-тан жоғары температурада көмірсутек құрамында ериді. Өндірісте ол агрессивті сұйықтарға арналған пленкалар, ыдыстар мпен құбырларды жасау үшін, сондай-ақ изолятор ретінде жұмсалады.

4.2.

Техникалық керамика – әртүрлі оксидтер мен неорганикалық қосылыстардың бірігуі нәтижесінде алынған материал. Керамика атомды, электрвакуумды, электрехникалық, электронды, радиотех- никалық өндірістер мен басқа да өндіріс салаларында кең қолданыс тапқан. Керамикалық материалдардың көп түрлерінің ішінде ко- рундты (ВК94-1, ВК91-2) және бромеллитті (ВБ100-1) керамиканы қарастырып өтелік. Олар техникалық мақсаттарда кең қолданыла-

ды. Керамиканың маркаларын таңбалау барысында алғашты әріп керамиканың тобын (В – вакуумды), екінші әріп – басты материал- дың түрін (К – корунд, Б – бромеллит) көрсетсе, бүтінге дейін ық- шамдалған сандар – негізгі компоненттерінің номиналды мөлшеріне сай келеді (94 және 91% корунд, 99,5% бромеллит), ал дефистен кей- ін жазылған соңғы сан – өңдеу нөмірін көрсетеді.

Корундты керамика ВК94-1 94,40% корундтан (алюминий окси- ді, глинозем), 2,76% кремний диоксидінен, 0,49% хром оксиді мен 2,35 % марганец диоксидінен тұрады. Корундты керамикадан құй- ма тәсілімен әртүрлі конфигурациялы изоляторлар, технологиялық жабдықтар мен басқа да өнімдер жасалады. Біріктірілгеннен кейін бөлшектер керамикаға тән физика-механикалық қасиетке ие болып, қызғыл немесе ақшыл көк түске боялады. Корундты керамика ВК94-1 шынының ең үздік сұрыптары мен керамиканың басқа да түрлерімен салыстырғанда, механикалық тығыздығымен және вакуумдық мықтылығымен, термиялық және химиялық төзімділігімен, жиілік пен температураның кең диапазо- нында электр шығындарының аздығымен, бірігу температурасының арасындағы үлкен интервалмен, құрылымының тұрақтылығымен ерекшеленеді. Сондай-ақ, корундты керамика улы емес, ол үш фаза- дан тұрады: кристалды (мықты каркас түзетін негізгі баяу балқитын

компонентінің кристалдарынан – корунд Al O ), шыны тәрізді (шы-

ныфаза – корундтың минерализатор – MnO

бірігуді

(мөлшері аз (0,02%). Барынша күйген күйінде корундты керамика – біріктірілген кристалл каркасты білдіреді. ВК94-1 маркалы корундты керамикадан басқа өндірісте ВК91-2 маркалы корундты керамика қолданылады. Ол 91,5% глиноземнен (корунд), 5,9% кремний диоксидінен, 0,5% магний оксидінен 1,2% кальций оксидінен және 0,9% цирконий диоксидінен құралады. ВК91-2 маркалы керамиканың диэлектлік өткізгіштігі мен диэлек- трлік шығынның тангент бұрышы ВК94-1 маркалы керамиканікі секілді, алайда электрлік кедергісінің үлесті көлемі 1000 есе аз, ал электрлік тығыздығы 5 есе аз.

қасиеттері ерекше. Сондықтан техниканың әртүрлі салаларындак ең қолданыс тауып келеді. Аспаптарды жасау өндірісінде бромеллитті керамика өзінің жылуөткізгіштігі мен электризоляциялық қасиеттерінің арқасында жақсы қолданылып келеді. Броммелитті керамиканың жылуөткізгіштігі 20°C температурада (1,67...2,52) • 10

Вт/(м-К) құрайды, бұл корундты керамиканың жылуөткізгіштігінен 7 есе жоғары болып, болат, алюминий мен қорғасынның жылуөткізгіштік деңгейіне сай келеді. Температура- ның жоғарылауымен бромеллиттің жылуөткізгіштігі жоғары дең- гейден түспестен, басқа керамикалық материалдар мен кейбір ме- талдардың жылуөткізгіштігімен салыстырғанда аз ғана төмендейді. Сөйтіп, 100°С температурада бромеллитті керамиканың жылуөт- кізгіштігі мыстың жылуөткізгіштігіне қарағанда, 2 есе төмен, бірақ корундты керамиканың жылуөткізгіштігімен салыстырғанда 120 есе көп болып, алюминийдің жоғары жиіліктегі жылуөткізгіштігіне жақынырақ. 1000...1500°С температурада броммелитті керамиканың жылуөткізгіштігі корундты жылуөткізгіштікпен салыстырғанда, 3-8 есе жоғары. Бромеллиттің жылуөткізгіштігі қоспаларының сапасы- на байланысты және олардың төмендеуіне қарай ұлғаяды, керісін- ше, қоспаның мөлшерінің ұлғаюына қарай азайып отырады. Тығы- здығының азаюымен бромеллитті керамиканың жылуөткізгіштігі төмендейді және 25,5% кеуектілігіне қарай оның деңгейі 26,5%-ға жетеді. Сөйтіп, бромеллитті керамика – жылуды өткізудің тамаша өткізгіш дәнекері болып саналады.

Бромеллиттің бөлме температурасындағы үлесті жылусыйым- дылығы 1,1 • 10

Дж/(кг-К) құрайды, бұл корундтың және басқа да металдардың (бериллийден басқа) жылусыйымдылығынан айтар- лықтай жоғары. Керамиканың басқа түрлерінің ішінде жылусыйым- дылығының жоғары дәрежеде болуына қарай бромеллиттің жылуды сіңіру қасиеті жоғары болады. Бромелитті керамиканың термотөзімділігі жоғары, ерекше жылуөткізгіштік қасиетке ие. Бромеллиттің балқу температурасы

-6

-1

алынуы тиіс ең маңызды параметр болып саналады. Бромеллиттің жоғары термотөзімдідігі жұмысшы температураның барлық интер- валында климаттық сенімділігін қамтамасыз етеді.

4.3.

Шыны техникада көптен бері қолданылып келеді, себебі ол өзінің құрамын әртүрлі компоненттерді қоса отырып, демек, қасиеттерін, өнімнің пішінін термиялық өңдеу тәртібін өзгерте отырып, өзгерте алады. Шыны оптикада, химияда, медицинада, тұрмыстық техника- да, құрылыста, электрвакуумда, электронжы және басқа да өндіріс салаларында пайдаланылады. Бұл өндіріс салаласында шыныдан басқа да өнімдер жасалынады. Қарапайым (неорганикалық) шыны – мөлдір сынғыш материал, ол шынытүзуші компоненттерінен – кремний оксиді, бор, алюминий, фосфор, цирконий, титан, сонымен қатар, металл оксиді – литий, ка- лий, натрий, кальций, магний, қорғасын т.б. құралған балқытпаны суытқаннан кейін алынады. Шынытүзуші компоненттерінің типіне қарай шынылар силикатты (кремний оксиді), борлы (бор оксиді), борсиликатты, алюминийсиликатты т.б. деп бөлінеді. Шыны – аморфты дене, ол қыздырылған кезде жұмсарып, сұйық күйге енеді. Ал суытқанда, қатайып, біртіндеп шынытәрізді күйге біртіндеп өте бастайды.

Тұрмыстық қолдануға арналған шыны

Кварцты шыны

ялық қондырғылардың жұмысшы каналдарын дайындауда да пай- даланылады. Мұнда ол ұзақ уақыт 1300°C температурада жұмыс жасай алады. Шыныны (шыны массасын) футерленген отқатөзімді материалдарды әртүрлі типтегі, соның ішінде қыш құмыралы, ванналық, үздіксіз және жүйелі түрде жұмыс жасайтын электр пештерінде қайнатады. Қыш құмыралы пештердің сыйымдылығы

пайдаланылады. Оларды жіптерді диаметрі 2...10 мкм болатын фильерлер (сүйретпелер) арқылы созып балқыту жолымен алады. Шыныталшықтарынан алынған өнімдер жанбайды, хими- ялық төзімді, сынғыш емес, жарғанда мықтылығымен ерекшеленеді. Сонымен қатар, олардың жылу-, электр- және дыбысты оқшаулау қа- білеті өте жоғары болады. Әртүрлі полимерлермен араласа отырып, шыныталшықтарынан шыныпластиктер алынады.

Шыныпластиктер

жасалады, олар ауыр шыныға қарағанда, мықты болып келеді. Бұл пленканың көрсеткіші – электр қысымын өткізе алатын термотөзімді және ашықмөлдір материал. Пленка шынымассасын калибрлеуші қонды- рғы арқылы жоғарыдан төмен соза отырып, алады. Шыныпленка- ларды шыныпластиктерін, аранйы жоғары температуралық қағаз- дарды жасау үшін, сондай-ақ конденсаторлар мен басқа мақсаттарда да пайдаланады. Шынының түрлері – қатаюын басқара отырып, балқытылған шы- нымассасынан алынатын ситалл. Ситалл – шыныкристалды материал, ол балқытылған шыныға түтік-катализаторды кіріктіру арқылы алынады. Нәтижесінде балқытпаның ішінде кристаллизация орталары түзіліп, бір фазаның микрокристалдары өседі. Құрылымы жағынан, ситалл – кристал- лизацияланбаған шынының біріккен пленкаларының өте ұсақ кри-

сталдары. Олардың тығыздығы, қаттылығы, химиялық, термиялық төзімділігі жоғары болып, изолятор ретінде жұмсалады. Ситалдан электризоляторлары, электронды бөлшектер, химиялық аппаратура- лар т.б. жасалады.

4.4.

Резеңке (вулканизат)

Табиғи каучук

Табиғи каучукты пайдалана отырып, дайындалған рехзеңкелердің иілгіштігі өте жоғары болады (600...900%-ға дейін ұзартыла алады), суыққа және тозуға төзімділігі жоғары, бірақ атмосферада төзімділі- гі аса жоғары болмайды. Табиғи каучук негізіндегі резеңкелерді шиналар, конвейердің ленталарын, қозғалтқыш белдіктер мен амор- тизаторларды жасау үшін, сондай-ақ латекс ретінде пайдаланылады (полимерлердің сулы дисперсі).

Синтетикалық каучуктар , табиғи каучуктер секілді, қалыпты жағдайларда жоғары иілгіштігімен ерекшеленеді. Олар резеңкеге оңай өңделеді. Әдетте, синтетикалық каучуктар жалпы және арнайы

қолданысты деп бөлінеді. Алғашқылары каучуктың иілгіштігі басты назарда болатын өндірісте (шина, конвейер ленталары, амортизатор- лар), ал екіншісі – жоғары иілгіштігімен бірге, жылу-, май-, бензин-, суық-, қышқыл-, атмосфераға төзімділігі жоғары өнімдерді жасау үшін пайдаланылады. Синтетикалық каучуктер негізінде табиғи кау- чуктерді пайдаланғанда, қол жеткізу мүмкін емес кейбір қасиеттерге ие резеңкелер жасалады.

Вулканизацияланатын негіздер

Орнын толтырғыштар (толтырмалар) каучукке резеңкенің физика- механикалық және эксплуатациялық қасиеттерін жоғарылату және құнын төмендету мақсатында ендіріледі. Мұндай заттар ретінде техникалық көміртек, бор, каолин, липотон, синтетикалық ақ күйе, аэросил – резеңке қоспаларының жабысқақтығын, соған сәйкес дисперлігін  жоғарылатуға септігін тигізеді.

Пластификаторлар

Тоздырмайтын қоспалар резеңке құрамына резеңке өнімдерінің жарамдылық мерзімін ұзарту мақсатында ендіріледі. Мұндай тозды- рмайтын қоспалар – екіншілік аминдер, фенол негізді парафин не- месе балауыз. Түрлі түсті резеңкелер бояу қосу арқылы алынады, олар органикалық емес (пигменттер) және органикалық болып бөлі- неді. Пигменттер – суда ерімейтін боялған қосылыстар – титан ок- сиді, цинк, хром, темір т.б. Органикалық бояғыштар – қызғылт-сары түсті лак, мыс фталоцианины т.б. Ашық түстерді алу үшін резеңке алдымен ақ түске боялып, содан кейін бояу қосып, құбылтады.

Арнайы қолданыс компоненттері резеңкелерге арнайы қасиет- терді беру үшін қызмет етеді. Оларға кеуектілік тудырушылар, анти- пирендер, абразитер т.б. жатады.

Ингредиенттерден резеңке қоспаларын механикалық және жылу- лық әсер бере отырып дайындайды. Әсерлер берілгеннен кейін оны жабысқақ-созылмалы күйге жеткізеді. Айта кететін жайт – ингре- диенттер қоспаға бірден ендірілмейді, белгілі бір ретпен ендіреді. Араластыру процедурасы көптеген факторларды (өндіру масштабы, өнімнің күрделігі, сапасына қойылатын талаптар, құрал-жабдықтар, құрылғылар т.б.) ескере отырып, технологияға байланысты орында- лады. Резеңке қоспаларын өнімге айналдыру бірнеше тәсілдермен орындалады: экструзия (шприцтеу), баспалау, қысым арқылы құю т.б.

Экструзия

сурет 4.3 ) арқылы сығып, ұзын өлшемді дай- ындамаларды белгілі бір қалып бойынша жүйелі түрде қалыптау үшін пайдаланады. Бұл машинада резеңке қоспасы тиегіш құйғы (

) арқылы жіберіледі, оны бұрамдық ұстап қалады (

), цилиндрде деформацияланады (

) және айналмалы бұрамдық арқылы қалыпта- сқан бастиектен (

) шығып, дайын өнімге айналады.

Алынған өнімнің кесігіне қарасақ, қарапайым геометриялық фи- гура (квадрат, төртбұрыш, дөңгелек т.б.) пішінінде болады. Әзірге өзінің конфигурациясы жағынан жабдыққа (қалып, штамп) жақын жартылай фабрикат. Ола тек содан кейін ғана өнімге айнала- ды. Егер профилдің пішіні – тапсырыс берілген өнім болса, үздіксіз вулканизация жасалады, яғни тұздардың балқытпаларын, жоғары дәрежеде қайнайтын органикалық қосылыстарды ыстық ауада неме-

Сурет 4.3 Бұрамдық машинаның құрылысы

Сурет  4.4  Резеңке  қоспасын баспалау

се ысытқыш ыдыстарда, мәселен ВЧ-қондырғыларда қыздыра оты- рып, резеңкеге айналдырады.

Вулканизация

Баспалау

сурет 4.4 ) пішін алу тәсілі. Оны қысым, температура мен вулканизация әсерімен пластикалық де- формациялау арқылы жүзеге асырады. Нәтижесінде пресс-қалыпқа сай келетін, пуансон (

) мен матрицадан (

) тұратын өнім алынады.

Сурет 4.5 Қысым арқылы резеңке қоспасын құю

күштің бағыты; => – материалды тиеу

) инжекторлы механизм (

) арқылы (механизм сыға орналастырған (

) құйма-қалыпқа (

) сұйық резеңке қоспасын құяды. Әрі осында қоспа вулканизацияланады. Ауыр және жалпақ резеңке бөлшектерінен басқа кеуекті өнім- дер де жасалады. Қарапайым нұсқада, ол үшін резеңке қоспасын пресс-қалыпқа салып, газтүзуші затты (пороформ) қосады. Поро- формды резеңке қоспасына алдын ала қосуға да болады. Сығылған пресс-қалып қызған кезде, резеңке қоспасы газ көпіршіктерін шыға- ра отырып, көпіріп, қалып ішінде теңдей орналасады. Қалып вул- канизация температурасына (140...170°C) жеткенде, газ түзу үдерісі аяқталады. Кеуекті резеңкенің тығыздығы ауыр резеңкеге қарағанда әлдеқайда төмен. Мұндай материал жұмсақ, жеңіл әрі жылу өткіз- гіштігі төмен болып келеді.

4.5.

Сүректі өндірісте пайдалану олардың физика-механикалық қаси- еттерінің жоғары дәрежесіне, жақсы өңделетіндігіне, сонымен қатар ағаштың химиялық және механикалық өңдеу қасиеттерін өзгерту тәсілдеріне байланысты. Сүректің жылуөткізгіштігі аз, мықтылығы қатысты түрде жоғары, соққы мен тербелісті жүктемеге қарсы шы- дас бере алады, құрғақ ортада ағаш ұзақ сақтала алады. Сүректің артықшылығы – жақсы жабыса алуы, сыртқы әдемі пішін сақтап қа- луы, өрнектеуге оңай көнуі. Кемшіліктері – жылдам жанғыштығы, тез шіруі, жәндіктер мен зиянкестерден ықпалына жылдам түседі, жоғары гигроскопиялығы (ылғал тартқыштығы), соның салдарынан тез көпсіп, тез құрғауға қабілетті, жарықшақтанып, сынғыш. Сон- дай-ақ, сүректің биологиялық шығу тегінде оның сапасын төменде- тетін кемшіліктер мен ауытқулар болады. Сүрек пен ағаш – бір-бірінен ажырамайтын ұғымдар. Сүрек де- ген не екенін түсіну үшін ағаштың діңгегінен қима немесе кесіктер алып қарайды (

), ядро (

), жұқса сүрек қабат (ағаштың сырт қабығы астындағы қабықша (

), қабығы (

) және қа- бықшасы (

Өзек

Сурет 4.6 Сүрек діңгегінің қи- масы

орналасқан, ол әдетте, қара түсті және ағаштың тірі жасушала- рын өлуі есебінен пайда болады. Жас ағаштардың ядросы болмай- ды. Ядро уақыт өте келе қалыптасады. Көлемі жағынан олар әртүрлі болады – бір ағаштарда үлкен, басқа ағаштарда – кішірек. Ядродан кейін қабыққа жақынырақ

жұқа сүрек қабаты орналасады, ол ядроға қарағанда, ашық түсті бола- ды және су минералды заттармен бірге тамырынан жапырақтарына қарай баратын арна қызметін атқарады. Ал ядро діңгекке тек меха- никалық қаттылық үстейді. Жұқа сүрек қабаты сұйықтықты өткізе алады, сондықтан ол шіруге аса шыдас бере бермейді.

Қабық 1 ағашты сақина бойымен тұтас қаптап тұрады, ол екі қа- баттан тұрады – сыртқы –

. Ішкі қабығы су мен жапырақ шығаратын органикалық заттарды діңгекке қарай бағыттап отырады. Қабық ағашты механикалық зақымданудан, температураның күрт өзгеруінен, жәндіктер мен қоршаған ортадағы басқа да зиянды әсер- лерден сақтайды. Түбірінен арамен кесіліп құлатылған және бұтақтарынан ар- шылған ағаштың діңгегі

Шыбықтарды сұрыптау барысында оларды іске жарамды және отындық деп бөледі. Іске жарамды бөлігі өз кезегінде тамырға тақалған, ортадағы, төбесі мен шыңы деп бөледі. Іске жарамды сүрек

ды. Бөренеден пиломатериалдар кеміліп алынады; дөңбек фанера, шаңғы, қарындаш дайындамалары мен авиацияға т.б. қажетті дай- ындамаларды жасау үшін пайдаланылады; ағаш кесінділері әдетте, белгілі бір ұзындықта болып, ағаш өңдейтін білдектерде өңделеді.

Пиломатериалдардың басты түрлері – екі-, үш- және төртжиекті (сурет 4.7, а-в ) білеулер; кесіктелмеген, өткір және өтпейтін сүрек қырымен кесіктелген тақтай (сурет 4.7, г-ж ); қырлы бөренелер; ара- мен кесілген шет тақтай; арамен кесілген еденге арналған тақтай; кесіктелмеген шпал; кесіктелген шпал (сурет 4.7, з-м ).

г, д, е, ж

з

и, к

л, м

ағаштың қабығы мен өзегінің арасында орналасқан әртүрлі өсімдік тіндерінен тұратын ағаштың (діңгек, түбір, бұтақ) негізгі бөлігі. Сүрек ағаштың түріне қарай

(емен, қайың т.б.) болып бөлінеді. Қырқылған ағаш өсімдік жасушаларының қабыршағының жиынтығын беретін сүрек түрінде болады. Бүкіл сүрек түрлерінің химиялық құрамы бірдей: 49...56% көміртек, 43...44% оттегі, 6% сутегі, 0,1...0,3% азот. Сүректің құрамында 39.58% целлюлоза, 17.34% лигнин және 15...38% ге- мицеллюлоза болады. Сүректің бүкіл қасиеттері әдетте оның ылғал- дылығына (12%) қарай анықталады. Бұл материалға қасиеттердің анизотропиясы тән, өн бойымен және көлденең талшықтарының механикалық қасиеттері бірнеше есе өзгеше болуы мүмкін. Жапы- рақты ағаш түрлері кейде қылданды ағаш түрлеріне қарағанда жақ- сы параметрлерге ие. Айталық, жапырақты ағаш түрлерінің соққыға иілгіштігі қылданды ағаш түрлерінің соққыға иілгіштігінен 2 есе жоғары. Тығыздығына қарай сүректерді үш топқа бөледі: тығыз- дығы төмен – 510 кг/м

-ге дейін (қарағай, шырша, терек, жөке, қан- дыағаш), тығыздығы орташа – 550...740 кг/м

(балқарағай, қайың, шамшат, емен, шетен, үйеңкі) және тығыздығы жоғары – 750 кг/м

Ағаш пластиктер

Ағаш-талшықты плиталар

дар: судың қатысуымен, яғни ылғалды және құрғақ (сусыз), бірақ 4... 8% синтетикалық шайыр қосып. «Құйылғаннан кейін» өнімді кептіріп, жұмсақ және оқшауланған плиталар алынады немесе жар- тылай қатты, қатты және жоғары дәрежеде қатты плиталарды бас- пақтайды. Механикалық тығыздығын, ылғалға қарсы төзімділігін, отқа төзімділігін, жәндіктерге шыдас беру деңгейін жоғарылату үшін плиталарға сәйкес шайырларды, гидрофибозды заттар мен ан- тисептиктер т.б. қосады. Жұмсақ плиталар сүректердің қиюластырылған талшықтарынан тұрады. Бұл талшықтар киіз текемет түзеді. Аталған плиталардың кеуектілігі жоғары, жылу- және дыбысты өткізу қабілеті төмен бо- лады. Оларды әдетте, қалыңдығы – 12...25 мм, ені – 1200...1700 мм, ұзындығы – 1200...3000 мм етіп дайындайды. Жартылай қатты және қатты плиталар – қалыңдығы 6...12 мм, қалың картон типіндегі материал. Оларды негізінен жтһаз дайын- дау құрылысында пайдаланады. Жоғары дәрежеде қатты плиталар дайындау барысында синтетикалық шайырмен немесе кептіретін майлармен сіңдіріледі. Содан кейін термиялық өңдеуден өткізіледі. Әдетте, олар қалыңдығы – 2,5...6 мм, сызықтық өлшемі (1000.2 140) х (1 200.5 500) мм етіп дайындайды. Олардың басты қолданылу ай- мағы – құрылыс.

Ағаш-қатпарлы пластиктерді талшықтарының бағытына қа- рай ретпен орналастырылған және синтетикалық желіммен жоғары қысымда қыздыру жағдайында жабыстырылған, аршылған буаттар- дың жұқа тілімшелерінен дайындайды. Мұндай материалдардың тығыздығы өте жоғары, авиа-, кеме- және машинажасау құрылысын- да пайдаланылады.

Ағаш-жаңқалы плиталарды ағаш жаңқаларын байланысты- рушы заттармен – карбамид- және фенолформальдегидті шайы- рлармен ыстықтай баспалау арқылы алады. Баспалау тәсілдерін жалпақ баспалау және экструзиялы немесе сығылған деп бөледі. Ағаш-жаңқалы плиталар құрылыста қолдануға икемді және жиһаз- дарды жасау үшін пайдаланылады. Сондықтан оларды ылғалға төзімді, биотөзімді, отқатөзімді, қырналған, буаттармен, қағазбен, синтетикалық пленкалармен т.б. қапталмаған және қапталған деп бөлінеді. Жалпақ баспалау арқылы алынған плиталардың қалың- дығы – 10...25 мм, ені – 1200...2440 мм және ұзындығы – 2440...5500 мм болады.

деп атайды. Буаттар сүргіленіп, араланған және аршылған деп бөлінеді. Сүргіленіп, араланған буат – сүректердің жұқа қабаты болып са- налатын, діңгекті талшықтарының бойымен сүрлеуші білдек көме- гімен сүрленіп, аралау арқылы алады. Бұл материал фанераны, пли- таларды қаптау үшін және жиһаз бөлшектері үшін пайдаланады. Оны ағаштың жапырақты түрлерінен – жаңғақ, үйеңкі, алмұрт, алма, қайын т.б., сондай-ақ қылқанды ағаштардан – шілік, балқарағай, қа- рағайдан өңдеп, алады. Ағаштың түріне қарай сүргіленіп, араланған

буаттың қалыңдығы – 0,4... 1,0 мм болады.

Аршылған буат – сүректің лента түріндегі жұқа тілімшесі, ол ағаш кесінділерін арнайы білдекте аршу арқылы алынады. Кесіндінің ци- линдрлік пішіні айналып тұрады да, берілген қалыңдықты алу үшін арнайы қойылған пышақ айналмаға қарама-қарсы қозғалып, сүрек- тен ленталар тіліп алынады. Сүрекке иілгіштің қасиетін беру үшін ағаш кесінділерін 50...60°C температурадағы суда жібітеді. Мұндай буат қайың, қандыағаш, қарағай және ағаштың басқа да түрлерінен өңдеп алып, ағаш өнімдерін қаптау, фанера, фанера плиталарын, қат- парлы сүрек пен жиһаздың жабыстырылған бөлшектері үшін пайда- ланылады.

4.8-суретте сүргіленіп, араланған (сурет 4.8, а

) және аршылған (сурет 4.8, б ) буаттарды дайындау сызбасы көрсетілген. Буаттарды алу үшін дайындамалар ретінде діңгек (

) немесе ағаш кесіндісі (

) жұмсалады. Олардан пышақтың (

) көмегімен буаттың тілімшесі (

Сурет 4.8 Сүргіленіп, араланған ( а

) және аршылған ( б

) буат- тарды дайындау сызбасы сүректі оған қарама-қарсы қозғалта отырып, тіліп алынады. Қыса- тын сызғыш (

Пиломатериалдармен салыстырғанда, фанераның бірқатар ар- тықшылықтары бар. Олардың ең негізгілері – барлық бағытындағы мықтылығы біркелкі, сыну және жарылу деңгейі – төмен, бос тесік- тер (жарықтар) жоқ. Сондай-ақ, фанера қажет пішінге оңай түседі, транспорттауға икемді және көлемі үлкен. Фанераның максималды өлшемі – 2440 х 1525 мм және қалың- дығы – 18 мм. Фанераны тегістелген; тегістемеген; синтетикалық пленкамен, сұйық мөлдір материалдармен, мөлдір қағазбен жабы- стырылған; желіммен және басқа да материалдармен сіңдірілген етіп шығарады. Арнайы қолданысқа арналған фанераларға, айталық, бакелиттен- дірілген және авиациялық деген түрлерін жатқызады. Бакелиттен- дірілген фанераны аиршылған буаттың тілімшелерінен дайындай- ды, бірақ синтетикалық шайырмен жабыстырады. Нәтижесінде суға төзімділігі жоғары, мықты, атмосфераға төзімді материал алынады. Авиациялық фанера қайыңды буаттан алынады, оны бакелитті пленкамен жабыстырады. Бұл оған жоғары физика-механикалық қа-

сиет үстейді.

4.6.

Желімдер (адгезивтер) – органикалық және органикалық емес заттардың негізіндегі, әртүрлі материалдар мен олардың қосылы- старын (сүрек, қағаз, тін, тері, шыны, керамика, металл, резеңке, пластмасса) біріктіруге (жабыстыруға) қабілетті композициялар. Жабыстыру қасиеті желімді қаттама арасындағы адгезиялы (жабы- стырушы) және когезиялы (тіркестіруші) байланысына және үстіңгі беттерін біріктіруіне қарай анықталады. Басты органикалық желімдер ретінде негізінен, синтетикалық олигомерлер (шайыр, сұйық каустик, майлағыш майлар) және поли-

мерлер (фенолмормальдегидті, полиэфирлі, эпоксидті полимерлер, каучук т.б.) жұмсалады. Олар желімді пленка түзіп, нәтижесінде суытқан кезде (термопластикалық желім), қатырған кезде (терморе- активті желім) және вулканизациялағанда (резеңке желім) қатырып тастайды. Органикалық емес желімдерге алюмофосфатты, керамикалық (негізі – магний оксиді, алюминий, кремний, сілтілі металдар), си- ликатты (негізі – калий немесе натрий шынылары), металды (негізі

(полимерлі, эмульсиялы, мономерлі, олигомерлі т.б.) деп жіктейді. Қатыру шарттарына қарай желімдер

Желімді материалдардың өміршеңдігін секундтармен, сағаттар- мен, айлармен және қатыруды реттеу арқылы анықтауға болады. Желімдер бір, екі және көп (оның ішінде бөлшекті) компоненттер- ден тұрады. Сонымен қатар, қолданылу қасиеттеріне қарай желім суға, май- ға, бензинге және басқа да химиялық заттарға, коррозияға, жарыққа, температураға т.б. төзімділігімен сипатталады. Жабыстыру кезінде физика-химиялық құбылыстар жүзеге асады, нәтижесінде мықты адгезиялы біріктіру түзіледі.

Резеңке желімдері

5.1.

Ферромагнетиктер электртехникасында, элетроникада, радио- техника мен аспаптар жасау құрылысында кең қолданыс тапқан. Қыздырылған кезде никель, темір мен кобалть өздерінің магнитті қасиетттерінен (сәйкесінше 350; 759 және 1110°C температурада) айрылып, парамагнитті күйге өтеді. Материалдардың магнитті қасиеттерін, айталық, магнитті өткізуіне қарай (ауа үшін бірлік ретінде) анықтауға болады. Соған сүйеніп, мыс үшін магнитті өткізгіштік – 0,99; алюминий үшін – 1; темір үшін – 2 000...3000; никель үшін – 300; пермаллой үшін – 100000 бірлік болады. Ең жоғары магнитөткізгіштік қасиетке фер- ромагнитті металдар ие, олардың көрсеткіштері бірнеше жүздеген мыңдықтардан асады. Қорытпалардың қасиеттері құрамындағы қоспа компоненттердің қасиеттерінен әлдеқайда өзгеше болып келеді. Темір жақсы магнит- теледі, никель болса, оған қарағанда магнитті аз өткізеді. Бірақ ни- кель (25%), хром (2%) және марганец (18%) қосылған темір негізді қорытпа темірдің 25% никелмен қорытпасы секілді мүлдем магнит- телмейді, алайда кейде керісінше болуы да мүмкін, яғни магнит- ті емес металдар – мыс (66,5%), алюминий (11,1%) мен марганец (22,4%) магнитті қорытпа түзе алады. Магнитті қатты материал (магнитті тұрақты) материалдар – күшті магнитті өрісте магниттеліп және жоғары дәрежеде магниттелетін, коэрцивті күші мен магнитті қалдық индукциясы өте жоғары фер- ромагнитті материалдар. Техникада құймалар мен ұнтақты магнит- ті материалдар қолданылады. Олардың негізінде темір мен кобальт болады (басқа да заттардың қосындысымен, мәселен, жерде сирек кездесетін). Магнитті қатты материалдардан тұрақты магниттер алынады, олар өлшеу құралдарын, электрқозғалтқыштар мен басқа

деп аталатын магнитті қатты материал қолданылады. Оның құрамында кобальт (24%), никель (14%), алюминий (8 %) және мыс (3 %) бар. Аталған қорытпаның магнитті қалдық индукиясы мен кэорцивті қасиеті өте жоғары. Маг- никоның магнитті қасиеттерінің анизотропиясын магнитті өрісте термиялық өңдеу арқылы алады. Тұрақты магниттерді магнитттелуге қабілетті және осы қасиетін сақтап қалатын материалдардан өндіреді. Электрмагниттерінің өзегі ретінде қосылған күйінде магниттеліп, өшірілген күйінде магнит- телмейтін металл пайдаланылады. Күшті магниттер темір – никель

альнико ) қорытпасынан құйып алынады. Бұл материал өте сынғыш болғандықтан, құймасын қырнау арқылы орындайды. Магнитті жұмсақ материалдар – қаныққанша магниттеліп, әлсіз магнитті өрісте қайта магниттелуге қабілетті ферромагнитті мате- риалдардан өндіріледі. Бұл материалдардың магнитті өткізгіштігі өте жоғары (10

...10

) және коэрцивті күші аса үлкен емес (магнитті өрістің толық магнитсіздендіру кернеулігі). Оларға кең танылған қо- рытпалар – темірникелді (пермаллой), теміркобальтты (пермендюр), аралас ферриттер, сондай-ақ электр машиналарына арналған элек- тртехникалық болаттар мен арнайы қолданысқа арналған термомаг- нитті қорытпалар және магнитті-стрикциялық материалдар жатады. Магнитті-стрикция және оның техникадағы қолданысы туралы тереңірек қарастырып көрелік. Магнитті-стрикция – дене не зат маг- ниттелгенде пішіні мен өлшемінің өзгеруімен байланысты құбылыс. Магнитті-стрикция ферромагнитті материалдарда өте жоғары бола- ды да, үлгінің ұзаруы магнитті өрістің бағытына қарай

жү- зеге асады. Сонымен қатар, бұл әрекет кері қайтарылмайтын, яғни қайта  қалпына  келтірілмейтін  қасиетке  ие,  яғни  магнитсерпімді (Виллари әсері) болады. Демек, деформациялау кезінде үлніңі маг-

ниттелуі өзгеріске түседі.

Магнитті жұмсақ материалдарға, осы аталғандардан басқа, ни- кель, алфер, ферриттер мен кейбір жерде сирек кездесетін метал- дар және олардың қосылыстары мен қорытпалары жатады. Аталған материалдардан магнитті-стрикциялы түрлендіргіштер өндіріледі. түрлендіргіштің ауыспалы электрлі және магнитті өрістерінің энер- гиясы механикалық УД-тербеліс энергиясына немесе керісінше, маг- нитті-стрикциялық әсердің қайтымдылығының арқасында, түрлен- діргішке механикалық ықпал ете отырып, магнитті өріске айналады. Магнитті-стрикциялы түрлендіргіштері бар қондырғылар немесе құрылғылар УД-құрылғыларда электронды блоктарды тазалау, қат- ты және сынғыш материалдарды ажырату, әртүрлі құрылыстардың , радиотехникалық құралдардың фильтрлердегі және стабилизатор- дағы электрлік дірілін өлшеу үшін қолданылады. Электртехникалық болат магнитті жұмсақ материалдарға жата- ды. Оны екіге жіктейді: динамикалық (изотропты) және трансфор- матты (анизотропты). Аталған болаттың құрамында темірден басқа 0,1% көміртек, 0,3 ...6,0% кремний және 0,1...0,3% марганец болады. Термиялық өңдеуден кейін болатты жұқа тілімше етіп тіліп, тұрақты токпен жұмыс жасайтын трансформаторлар мен генераторлардың өзегін өндіру үшін пайдаланылады.

5.2.

Барлық материалдар электрөткізгіштігімен ерекшеленеді, оны олардың табиғатымен байланысты түсіндіруге болады. Яғни та- биғатынан материалдар қозғалмалы электр зарядтарымен – токтың тасушыларымен қанықтырылған болады. Осы тасығыштарының түріне қарай электронды өткізгіштік (электролиттер) және электрон- ды-ионды өткізгіштік (плазмалар) деп жіктейді. Үлесті электрөт- кізгіштігіне қарай барлық заттар шартты түрде үш топқа бөлінеді:

См/м

-8

...10

-8

См/м-ден төмен изоля- торлар).

Біздің зерттеу жұмысымыз ең алдымен өткізгіштерге ерекше ден қойып отыр. Оларға металдар, плазмалар және кейбір метал емес

Сименс (См) – электрлік кедергіге кері шама, яғни  См = 1 Ом-1-ге тең.

заттар жатады. Электрлік кедергі – қозғалмалы электр зарядтары бар электр тізбегі (өткізгіш) арқылы көрінетін қарсы әрекетті сипаттай- тын шама. Ол оммен (Ом) өлшенеді. Электрлік кедергі және элек- трөткізгіштік – бір-біріне қарама-қайшы ұғымдар: электрлік кедергі жоғары болған сайын, электрөткізгіштік төмен болады және керісін- ше. Техникада өткізгіштігі мен кедергі қабілеті жоғары материалдар қолданылады. Мыс пен алюминий – барлық металдардың ішінде (күмістен басқа) электрлік кедергісі жоғары деп танылады. Сон- дықтан олар негізінен, электрэнергиясын жоғалту дәрежесі мини- малды болуы тиіс электр сымдарын жасау үшін пайдаланылады. Мыс – электр сымдарын жасауға арналған материал ретінде жылу мен электр тогын жақсы өткізе алу, механикалық тұрғыдан мықты және коррозияға шыдамдылығына қарай таптырмайтын метал. Таза алюминийдің электрөткізгіштігі – мыстың өткізгіштігінің шама- мен 60%-н құрайды. Алайда бұл алюминийдің мысқа қарағанда, мықтылығы екі есе төмендігімен-ақ орны толтырылады. Сондықтан алюминийден электр сымдары мысқа қарағанда, қалыңырақ болып жасалады. Электрөткізгіштігі, ұзындығы мен қалыңдығы бірдей алюминий сымдары мыстың салмағынан екі есе аз болады. Алю- минийдің кемшілігі – майысуға және бұралуға деген төзімділігінің төмендігі. Вольфрам, молибден, нихром, фехраль, хромаль т.б. секілді мате- риалдардың электрлік кедергісі өте жоғары, сондықтан электр энер- гиясын жарыққа немесе жылуға айналдыру қажет болған жағдай- ларда жиі қолданылады. Таза вольфрам сым түрінде шамдардың тізбектерін өндіру үшін (жоғары жұмысшы температурада (2200... 2500°C) шынықтыру арқылы) пайдаланылады. Вольфрамның үлесті электрлік кедергі көрсеткіші – 5,03 мкОм • м. Вольфрам мен мо- либден – қымбат әрі тапшы металдар. Сондықтан мүмкін болған жағдайда, олардың орнына басқа металдарды алмастыруға тырыса- ды. Өндірістікте пайдаланылуға арналған, үлесті электрлік кедергісі жоғары кейбір материалдармен танысып көрелік.

Константан

Манганин

Нихром

канталь мен

Молибден

Электр пештерінің қыздырғыштары ретінде силитті серіппе- лер қолданылады. Оларды корборунд пен кремний ұнтақтарының қоспаларын біріктіру арқылы алады. Мұндай қыздырғыштар ұзақ уақыт бойы 2000°C-ке дейінгі жоғары температурада ауа атмосфера- сында жұмыс істеуге қабілетті. Кейбір материалдардың ерекше электрлік қасиеттері (өткізгіштігі) техникада, мәселен, температураны термоэлектрлік түрлендіргіштер мен кедергі термометрлері ретінде өлшеу үшін пайдаланылады. Термоэлектрлік        түрлендіргіштер        (жылу        сезгіш        элементтер

Сурет 5.1 Термопара (жылу сезгіш элемент) а

б, в

мель-алюминий  және  платинородий-плати- налы

немесе термопаралар) –200тен +2500°C- қа дейінгі аралықтағы температураны өлшеу үшін пайдаланылады. Олардың әрекетінің принциптері термоЭДК-нің температураға тәуелділігіне негізделеді. Термопаралар (сурет 5.1, а ) екі әртекті өт- кізгіштерден тұрады. Олар хромель-алю- минийді (сурет 5.1, б

) немесе платиноро- дий-платиналы (сурет 5.1, в

) бола алады. Термопараның   дәнекерленген   ұштары

Дәнекерленген ұштары қызған кезде жылу термопараның тізбектерінде термоЭДК есебінен электр тоғы пайда болады.     Бұл     құбылысты     былайша түсіндіруге болады. Әртүрлі металдардың еркін электрондарының тығыздығы  –  біркелкі  емес,  сондықтан  олардың  дәнекерленген

Сурет 5.2 Градустелген қисық сызықты термопалар а

б

1, 2

жерінде электрондар тығыздығы жоғары металдан тығыздығы төмен металға диффузияланады және кері бағытта, аз мөлшерде диффузияланады.  Біріккен   жерде   пайда   болған   электрлік өріс осы диффузияға кедергі жасайды, ал электрондардың диффузиялық ауысының жылдамдығы олардың кері қозғалысының жылдамдығымен салыстырылады. Пайда болған электрлік өрістің ықпалымен қозғалмалы тепе-теңдік күйі қалыптасады.  Осы күйде әртекті металдар арасында потенциалдарының контактілі айырмалары туындайды. Еркін электрондардың тығыздығы ыстық дәнекерлеудің температурасына байланысты болғандықтан, әртекті өткізгіштердің кез келген температурада дәнекерленген жерінде термоЭДК туындайды. Оны өлшек үшін жылу сезгіш элементтің тізбектеріне өлшеу құралын қосу керек болады. Термопаралар өздері дайындалған материалдарына қарай оларды екі топқа жіктеуге болады: асыл және асыл емес металдар мен олардың баяу балқитын қосылыстары мен басқа материалдармен комбинациясы.

а

б

); ал стандартты термопа- раларға – қалғандары: хромель-копелді ХК, хромель-алюмельді ХА, арнайы қорытпалардан жасалған НС (қараңыз: сурет 5.2,

3, 4, 5 қи- сықтары ) және бағалы металдардан: платинородий-платиналы ПП мен платинородий-платинородийлі ПР30/6 (қараңыз: сурет 5.2,

Термопараларды стандартты градустейдің техникалық сипатта- малары 5.1-кестеде суреттелген.

ТПП типіндегі платинородий-платиналы термопара

Бұл термопараның кемшілігі – термоэлектродты материалдың құ-

Кесте 5.1. Стандартты градустеу термопараларының технологиялық сипаты

Термопара, тип

Жұмысшы ортасы

Оң

Rh)

1 300

1 600

0,01

Платинородий (70 % Pt, 30 % Rh)

Платинородий (94 % Pt, 6 % Rh)

1 600

1 800

0,01