МАТЕРИАЛШУНОСЛИК

 

      Мамлакатимизда усиб келаётган ёш авлод таълим тарбиясига етук ихтисослик ва касб-хунар эгалашлари “Кадрлар тайёрлаш миллий дастури “ва таълим тугрисидаги конун ижроси доирасида таълим тизими тубдан ислох килиниб, янгича яшаш, янгича фикирлаш   йулида самарали ютукларга эришилмокда .Мамлакатимиз тараккиётининг асосий йўналишларда тубдан янги техника, материаллар ва илғор технологик процессларни яратиш ва уларни ишлаб чиқаришга жорий қилиш асосида фан-техника тараққиётини янада жадаллаштиришни таъминлаш қайд этилган. Белгиланган мақсадга металл маҳсулотларининг сифатини ва ассортиментини яхшилаш; янги конструкцион материаллар, металл кукунлари асосида тайёрланадиган қоплама ва буюмлар ишлаб чиқаришни кўпайтириш; талаб этилган хоссалар комплексига эга бўлган янги полимер ва композицион материаллар ишлаб чиқаришни ривожлантириш; кам чиқинди чиқадиган, чиқинди чиқмайдиган ва кам операцияли технологик процессларни кенг қўллаш; металл ва материалларнинг хоссаларини кескин яхшлашни таъминлайдиган ишлов беришнинг юқори самарали усулларидан фойдаланишнинг ҳамда бошқа қатор тадбирларни амалга ошириш мумкин. Фан-техника тараққиётини жадаллаштиришнинг бу муҳим йўналишларидан баъзилари ушбу китобда ўз аксини топган.

            Ҳозирги замон машинасозлиги мамлакатимизда ишлаб чиқарилаётган металларнинг асосий истеъмолчиси ҳисобланади. Станоксозликда, автомобиль ва авиация саноатида, электроника ва радиотехникада металлардан жуда кўп машина ва прибор деталлари тайёрланади.

            Техникада ишлатиладиган металлар асосан икки группага – қора ва рангли металларга бўлинади. Қора металларга темир ва унинг бирикмалари (чуян, пўлат, ферроқотишмалар) киради. Қолган металлар ва уларнинг қотишмалари рангли металлар группасини ташкил қилади.

            Ҳозирга қадар асосий машинасозлик материали ҳисобланган темир ва унинг қотишмалари металлар ичида алоҳида аҳамият касб этади. Дунё миқёсида ишлаб чиқариладиган металларнинг 90% ини темир ва унинг қотишмалари ташкил қилади. Бу қора металлар муҳим физик ва механик хоссаларга эга бўлганлиги, шунингдек темир рудалари табиатга кенг тарқалганлиги, чуян ва пўлат ишлаб чиқариш эса арзон ва мураккабмаслиги билан тушунтирилади.

            Қора металлар билан бир қаторда рангли металлар ҳам техникада муҳим аҳамиятга эга. Бу уларнинг қора металларда учрамайдиган ўзига хос муҳим қатор физик-химиявий хоссалари билан тушунтирилади. Самолётсозликда, радиотехникада, электроникада ва саноатнинг бошқа соҳаларида мис, алюминий, магний, никель, титан, вольфрам, шунингдек бериллий, германий, кремний ва бошқа рангли металлардан жуда кенг фойдаланилади.

            Мамлакатимиз мустакиллика эришган йиллар ичида синтетик материаллар-пластмассалар ишлаб чиқариш тез ривожланди. Бундай материаллар узелларининг хизмат муддатини ошириш, конструкция массасини камайтириш, камёб рангли металлар ва қотишмаларни тежаб ишлатиш, ишлов бериш таннархини ҳамда меҳнат сарфини камайтириш имконини беради.

            Материалларни рационал танлаш ва уларга ишлов беришнинг технологик процессларини такомиллаштириш конструкцияларнинг ишончлилигини таъминлайди, таннархини камайтиради ва меҳнат унумдорлигини оширади. Асосий вазифаси техник материалларнинг таркиби, структураси ва хоссалари орасидаи боғланишни белгилаб берадиган амалий фан материалшунослик деб аталади.

            Материаллар ҳақидаги фан тараққиётига рус ва мамлакатимиз  олимлари катта ҳисса қўшдилар.

            Д.К.Чернов (1839-1921) илмий материалшунослик асосчиси ҳисобланади. Н.С.Курнаков (1860-1941) ва унинг ўқувчиларининг ишлари металл қотишмаларини текширишнинг физик-химиявий усулларини ривожлантиришда катта роль уйнайди. Пўлатга термик ишлов бериш назарияси ва технологиясини ишлаб чиқиш С.С.Штейнберг (1883-1942) ва Н. Т. Гудцов (1885-1957) номлари билан боғланган. С.Т.Конобеевский, Г.В.Қурдюмов, В.Д. Садовский, А.А.Бочвар, С.Т. Кишкин, Н.В.Агеев ва бошқа йирик совет олимлари металл қотишмаларидаги ўзгаришни текширдилар.

            Йирик химик А.М.Бутлеров органик бирикмаларнинг химиявий тузилиши назариясини ҳамда синтетик полимер материаллар ишлаб чиқаришнинг илмий асосини яратди. В.А.Каргин ва унинг шогирдлари полимер материалларни ривожлантиришда катта аҳамиятга эга бўлган тадқиқотлар қилдилар. С.В.Лебедов ишлари асосида дунёда биринчи бўлиб синтетик кауичикни саноат миқёсида ишлаб чиқариш йўлга қўйилди.

            Материалшунослик фанининг кейинги йилларда ривожланишига муносиб хисса  кушган юртимиз олимларидан В.А.Мирбобоев ,Р.Фозилов ,А.С-Турахонов ва бошкаларни курсатиш мумкин.  Ушбу укув кулланма Узбекистон Республикаси Олий ва урта махсус таълим вазирлигининг касб-хунар коллежларида таълими Давлаи комитети тасдиқлаган “Материалшунослик”  предмети ўқув программаси асосида ёзилган ва касб ҳунар коллежларида малакали ишчилар (машина ва механизмларга хизмат кўрсатиш ҳамда ремонт қилиш билан боғлиқ бўлган касблар учун) тайёрлаш учун мўлжалланган. Танланган касб бўйича амалий кўникмалар олиш билан бирга материалшунослик асосларини ўрганиш ўқувчиларнинг назарий тайёргарлигини ошириш, юқори малакали ишчи бўлиб етишиш ва ишлаб чиқариш процессларини янада такомиллаштиришда актив иштирок этиш, ишлаб чиқариш самарадорлигини ошириш ҳамда чиқариладиган маҳсулот сифатини яхшилашда актив иштирок этиш имконини беради.

I БОБ. МЕТАЛЛАРНИНГ ТУЗИЛИШИ ВА ХОССАЛАРИ

1-§ КРИСТАЛЛ ТУЗИЛИШИ

 

            Кристалл панжараларнинг тузилиши.  Кристалл ва аморф қаттиқ жисмлар бўлаади. Кристалл жисмлар қидирилганда маълум температурагача (суюқланиш температурасигача) қаттиқлигича қолади. Аморф жисмлар қиздирилганда катта температура оралиғида юмшайди; аввал улар қовушқоқ бўлиб, сўнгра суюқ ҳолатга ўтади.

            Барча металлар ва уларнинг қотишмалари кристалл жисмлардир. Ношаффофлик, ялтироқлик, яхши электр ва иссиқлик ўтказувчанлик, пластиклик, шунингдек кўпгина металлар учун пайвандланиш хусусияти каби характерли белгилар деб аталади. Бундан 200 йил аввал улуғ рус олими М.В.Ломоносов томонидан металларга берилган қуйидаги таъриф ўзининг ташқи, валентли электронларини бериш уларга хос хусусиятдир. Бу металл атомларида ташқи электронлар унинг ядроси билан мустаҳкам боғлангани ҳолда металмас элементларда бундай электронлар кўп (5-8 та) бўлади.

            Химиявий тоза металл элементлари (масалан, темир, мис, алюминий ва бошқалар) анча мураккаб моддалар ҳосил қилиши мумкин. Уларнинг таркибига бир неча металл-элементлар, кўпинча сезиларли даражада металмас-элементлар кириши мумкин. Бундай моддалар металл қотишмалари деб аталади. Қотишма ҳосил қилувчи элементлар коспонентлар деб аталади. 

            Металларнинг кристалл структурасини баён қилиш учун кристалл панжара тушунчасидан фойдаланилади. Кристалл панжара бу хаёлий фазовий тур бўлиб, унинг тугунларида металл ҳосил қилувчи атомлар (ионлар) жойлашади. Аморф жисмларда (ойна, пластмассалар) эса кристалл жисмларда фарқли равишда атомлар фазода бетартиб, хаотик тарзда жойлашган.

            Металлда кристалл панжара қуйидагича шаклланган. Металл суюқ ҳолатдан қаттиқ ҳолатга ўтаётган атомлар орасидаги масофа қисқаради, уларнинг ўзаро таъсир кучи эса ортади. Атомларнинг ўзаро таъсирлашиш характери уларнинг ташқи электрон қобиқларининг тузилиши билан аниқланади. Атомлар яқинлашганда бу атомнинг мусбат зарядланган ядросига ўтиши ва ҳакозо натижасида ташқи қобиқда жойлашган электронларнинг ўз атомга тегишли бўлмаган эркин электронлар ҳосил бўла бошлайди. Шундай қилиб, қаттиқ ҳолатдаги металл эркин электронлар билан қуршаб олинган мусбат зарядланган ионлардан ташкил топган структурадан иборат бўлади.

            Металларга боғланиш электростатик кучлар билан амалга оширилади. Ионлар ва эркин электронлар ўртасида электростатик тортишиш кучлари ҳосил бўлади, бу кучлар ионларни тўплаб туради. Металл зарралари орасидаги бундай боғланиш металл боғланиш дейилади.

            Металлардаги боғланиш кучлари ионлар билан электронлар орасидаги ўзаро итариш ва тортилиш кучлари билан белгиланади. Ионлар бир-биридан шундай масофада турадики, бунда ўзаро таъсир этувчи потенциал энергия миқдори минимал бўлади. Металлда ионлар маълум тартибда жойлашиб, кристалл панжара ҳосил қилади. Ионларнинг бундай жойлашиши уларнинг валентли электронлар билан ўзаро таъсири ҳисобига таъминланади. Валентли электронлар ионларни кристалл панжарада ушлаб туради.

            Турли металларда кристалл панжараларнинг тури ҳар хил бўлади. Ҳажмий марказлашган куб (ҲМК)-мα =Fe, Cr, W, ёқлари марказлашган куб (ЁМК)-γ=Fe, Al, Cu ва атомлари зич жойлашган гексагонал (3ЖГ)-Mg, Zn ва ҳоказо шаклда панжаралар кўп тарқалган. Исталган ҳажмдаги металлнинг атом тузилиши ҳақида тушунча ҳосил қилишга имкон берувчи энг кичик ҳажмдаги кристалл элементлар кристалл ячейка дейилади. (1-расм). Кристалл панжара панжара параметрлари, масалан, куб қирраси узунлиги билан ҳарактерланади. ҲМК ва ЗГЖ лар учун куб қирраси турли металлар учун 2,8...6·10-8 см.

Кристаллардаги нуқсонлар. Кристалл панжарада атомларнинг нотўғри жойлашиши оқибатида кристалларда доим нуқсонлар (номукаммаллик) бўлади. Кристалл тузилишидаги нуқсонлар геометрик белгиларга кўра нуқтавий, чизиқли ва сиртқи бўлади.

Атомлар панжара тугунлари атрофида тебранма ҳаракат қилади, температура кўтарилиши билан тебранма ҳаракат амплитудаси ортади. Ушбу кристалл панжаранинг кўпгина атомлари бир хил (ўртача) энергияга эга бўлади ва ушбу температурада бир хил ампилитуда билан тебранади.

1-расм.  Кристалл панжараларнинг элементлари ячейкалари:

1-ҳажмий марказлашган куб (α-темир), II-ёқлари марказлашган куб (мис), III-атомлари зич жойлашган гексогональ; а ва с= панжара параметрлари.

            Бироқ айрим ўртача энергиядан кўпроқ энергия бўлиб, улар бир ердан бошқа жойга сурилади. Сиртқи қатлам атомлари жуда осон сурилиб, сиртга чиқади. Бундай атомнинг эгалланган ўрни вакансия дейилади. (2-расм а)

Маълум вақт ўтгач, бу ерга қўшни қатламнинг атомларидан бири сурилади ва ҳ.к. шундай қилиб, вакансия кристаллнинг ички қисмига силжийди. Температура кўтарилиши билан вакансиялар сони ортади ва улар кўпинча бир тугундан иккинчисига сурилади. Кристалл панжара тугунидаги атом (2-расм б) ва ўрнини алмаштирган атом нуқтавий нуқсонларга киради. Кристалл панжарада бир металл атомнинг ўрнини бошқа бегона атом эгаллаб олганда ўрнини алмаштирган атом ҳосил бўлади. Нуқтавий нуқсонлар кристалл панжрада маҳаллий қийшайишлар ҳосил қилади.

2-расм. Кристаллардаги нуқсонлар:

а-вакансия; б-сингдирилган атом; в-чегаравий чизиқли дислокация; г-1 ва 2 зарралар чегарасида атомларнинг нотўғри жойлашиши.

 

            Чизиқли нуқсонлар кристалл панжаранинг бошқа муҳим номукаммаллиги бўлиб, панжаранинг бир қисми бошқа қисмига нисбатан битта атом оралиғи масофасига сурилганда пайдо бўлади; сурилиш у ёки бу текисликда атомлар қатори пастки қисмига нисбатан биттага кўп бўлган панжаранинг юқориги қисмида содир бўлади.

Бунда панжаранинг юқориги қисмига гўё ортиқча атом текислиги (экстартекислик) пайдо бўлади. Сурилиш йўналишига перпендикуляр бўлган экстратекислик чеккаси чегара ёки чизиқли дислокация деб аталади (2-расм в) Дислокациянинг узунлиги бир неча минг атом оралиғи масофасига тенг. Бўлиши мумкин. Дефект марказидан бузилмаган панжарагача бўлган масофа дислокация эни дейилади. Дислокация эни кичик бўлиб, бир неча атом оралиғига тенгдир.

Дислокация зонасида кристалл панжара эластик бузилган, чунки бу зонадаги атомлар ўзининг мувозанат ҳолатига нисбатан сурилган. Дислокациялар учун уларнинг енгил сурилувчанлиги ҳарактерлидир.бу дислокацияни ҳосил қилувчи атомларнинг мувозанат ҳолатга сурилишига интилиши билан тушунтирилади. Дислокациялар металларнинг кристалланиш процесси натижасида (I бобнинг 2-§ га қаранг), шунингдек пластик деформацияланганда, термик ишлов беришда ва бошқа процессларда ҳосил бўлади.

Сиртқи нуқсонлар айрим кристаллар орасидаги бўлиниш чегарасида кристалл атомлари ҳажмнинг бошқа еридаги нисбатан нотўғрироқ жойлашади. Бундан ташқари, бўлиниш чегараларида дислокация ва вакансиялар тўпланади, шунингдек, қўшилмалар концентрацияланиб, атомларнинг жойлашиши тартибини кўпроқ бўзади. Бунда кристалларнинг йўналишлари бузилган бўлиб, улар бир-бирига нисбатан бир неча ўнлаб градусга бурилиши мумкин. Чегара яқинида кристалл панжаранинг қийшайиши оқибатида металлнинг мустаҳкамлиги ортиши ёки бошқа аралашмалар борлиги ва нуқсонларнинг концентрацияланиши натижасида камайиши мумкин. Кристаллардаги нуқсонлар металл хоссаларига катта таъсир қилади.

Кристаллар анизотропияси. Турли йўналишларда муҳит физик хоссаларининг ҳар хил бўлиши анизатропия дейилади. Кристаллар анизатропияси панжарада атомларнинг турли йўналишларда турлича зичликда жойлашиши билан тушунтирилади. Барча кристаллар анизатроп бўлиб, аморф жисмлар (ойна, смола) изотропдир, яъни уларнинг атомлари турли йўналишларда бир хил зичликка эга.

Анизатропия хоссаси монокристаллардан, яъни зарралари бутун ҳажми бўйлаб бир хил жойлашган якка кристаллардан фойдаланишда муҳимдир. Монокристаллар тўғри кристалл қирраларига эга (табиий кўпёқликлар шаклида) бўлиб, механик, электрик ва бошқа физик хоссаларига кўра ҳам анизатропдир. Чунончи миснинг монокристали учун нагрўзканинг қўйилиш йўналишига қараб мустаҳкамлик чегараси σв120 дан 360 МПа гача ўзгаради.

Техникада ишлатиладиган металл ва қотишмалар, одатда, поликристалл структурага эга, яъни улар кўп ва турлича ориентирланган, тўғри кристалл қиррага эга бўлмаган ҳамда кристаллитлар (ёки зарралар) деб аталадиган майда кристаллардан ташкил топган. Поликристаллнинг ҳар бир заррасида анизатропия кузатилади. Бироқ, турли зарраларда кристаллографик текисликлар турлича, бетартиб ориентирдар бўлганлиги учун поликристалл турли йўналишларда бир хил хоссага эга бўлиши ҳамда анизатропия кузатилмаслиги (зарраларнинг ўлчамлари поликристалл ўлчамларидан анча кичик, миқдори эса ниҳоятда кўп бўлганда) мумкин. Бу ҳолат кўпинча поликристалл жисмларни (уларни ташкил этувчи айрим зарраларнинг анизатропия хоссасига эга бўлишига қарамасдан) изотроп деб қарашга имкон беради.

 

2-§ КРИСТАЛЛАНИШ

 

Суюқ ҳолатдан қаттиқ (кристалл) ҳолатга ўтиш кристалланиш деб аталади. Кристалланиш процесси температурага боғлиқ бўлиб, маълум вақт ичида содир бўлади. Шунинг учун совиш эгри чизиқлари температура-вақт координаталарида қурилади (3-расм) Металлнинг ўта совимасдан назарий, яъни идеал кристалланиши процесси ТS га эришилгач, температура пасайиши тўхтайди. Бу кристалл панжараларнинг шаклланишида атомларнинг қайта группаланиши иссиқлик ажралиб чиқиши ҳисобига содир бўлиши (кристалланишнинг яширин иссиқлиги ажралиб чиқади) билан тушунтирилади. Ҳар бир тоза металл (қотишма эмас) қатъий ўзгармас маълум температураси яна пасаяди.

3-расм. Турли тезликда совитилганда металлнинг кристалланиш эгри чизиқлари

 

Амалда кристалланиш пастроқ температурада, яъни металлнинг Т, Тn1, Tn2 температураларгача ўта совишда содир бўлади (масалан. 1,2 эгри чизиқлар). Ўта совиш даражаси (∆Т= ТS-Tn) металлнинг табиати ва тозалиги ҳамда совиш тезлигига боғлиқ. Суюқ металл қанча тоза бўлса, у ўта совишга шунча мойилдир. Совиш тезлиги ортиши билан ўта совиш даражаси кўтарилади, металл заррачалари эса майда бўлиб қолади, бу эса унинг сифатини яхшилайди. Ишлаб чиқариш шароитида кристалланишнинг ўта совиш даражаси кўпгина металлар учун 10 дан 300 С гача етади. Совиш тезлиги катта бўлганда у юз градусгача етиши мумкин.

Кристалланиш процесси икки босқичдан иборат: кристалларнинг пайдо бўлиши (кристалланиш муртаги ёки марказлари пайдо бўлади) ва бу марказлардан кристалларнинг ўсиб чиқиши. Қотишманинг ўта совиш даражаси Tn дан паст бўлганида суюқ металлнинг кўп участкаларида (4-расма, а,б) ўсишга мойил бўлган кристалл муртаклари ҳосил бўлади. Ҳосил бўлган кристаллар аввалига эркин ўсади ва у ёки бу даражада тўғри геометрик шаклга эга бўлади. (4-расм в,г,д) Кейин ўсаётган кристаллар бир-бири учрашганда уларнинг тўғри шакли бўзилади, чунки участкаларда ёқларнинг ўсиши тўхтайди. Субқ металл эркин кириши мумкин бўлган йўналишларидагина кристалл ўсиши мумкин. Натижада аввалги тўғри геометрик шаклга эга бўлган кристаллар қотгандан сўнг нготўғри шаклни олади. Улар кристаллитлар ёки зарралар (4-расм, е) деб аталади.

Кристалланиш пайтида ҳосил бўладиган заррадарнинг ўлчами фақат ўз-ўзидан пайдо бўладиган кристалланиш марказлари сонига боғлиқ бўлибгина қолмай, суюқ металлда доим мавжуд бўладиган эримаган аралашмалар миқдорига ҳам боғлиқ бўлади. Бундай эримаган аралашмалар кристалланишнинг тайёр марказлари бўлиб ҳисобланади. Уларга оксидлар (масалан, Al2 O3) , нитридлар, сульфидлар ва бошқа бирикмалар киради. Ушбу металлда ёки қотишмада асосий металл атомларининг ўлчамларига тенг бўлган қаттиқ заррачаларнигина кристалланиш марказлари бўла олади. Бундай қаттиқ заррачаларнинг кристалл панжараси тузилиши ва параметрларига кўра кристалланаётган металл панжарасига яқин бўлиши керак. Бундай заррачалар қанча кўп бўлса, кристалланаётган металл зарралари шунча майда бўлади.                                                               

 

4-расм. Металл кристалланишининг кетма-кет босқичлари.

 

Кристалланиш марказлари ҳосил бўлишига совиш тезлиги ҳам таъсир этади. Совиш тезлиги  қанча юқори бўлса, кристалланиш марказлари шунча кўп пайдо бўлади ва демак, металл зарралар ҳам пайдо бўлади.

Майда зарралар оли учун сунъий кристалланиш марказлари ҳосил қилинади. Бунинг учун суюлтирилган металлга (эритмага) модификаторлар деб аталадиган махсус моддалар киритилади. Масалан, магнийли қотишмаларни модификация қилинганда унинг зарралари 0,2-0,3 дан 0,01-0,02 мм гача, яъни 15-20 марта кичиклашади. Қумаларни модификация қилиш учун қотишмага қийин эрийдиган бирикмалар (карбидлар, оксидлар) ҳосил қилувчи қўшимчалар киритилади. Масалан, пўлатни модификация қилишда алюминий, титан, ванадий, алюминийли қотишмаларни модификация қилганда эса марганец, титан, ванадийдан фойдаланилади.

Баъзан модификаторлар сифатида сиртқи актив моддалар ҳам ишлатилади. Улар суюқ металлда эрийди. Бу қатлам кристаллнинг янада ўсишига тўсқинлик қилиб, металлнинг тузилишини майда заррали қилади.

Металл қуйманинг тузилиши. Ўсувчи кристалларнинг шакли уларнинг бир-бирига тегиш шартлари билангина эмас, балки қотишманинг таркиби, қўшилмалар борлиги ва совиш режими билан ҳам белгиланади. Одатда, кристаллар ҳосил бўлиши механизми дендрит (дарахтсимон) характерга эга.

 

Дендрит кристалланиш зарраларнинг нотекис тезликда ўсиши билан характерланади. Зарралар ҳосил бўлгач, уларнинг ривожланиш атомлар жойлашишининг зичлиги катта ва улар орасидаги масофа кичик бўлган текислик ҳамда панжара йўналишларида содир бўлади. Бу йўналишларда бўлғуси кристаллнинг биринчи тартибли ўқлари (1) деб аталувчи узун шохчалар пайдо бўлади. (5-расм) Кейинчалик биринчи тартибли ўқлардан янги иккинчи тартибли ўқлар (2), иккинчи тартибли ўқлардан эса учинчи тартибли ўқлар (3) ўсиб чиқади ва ҳ.к. кристаллана бориш давомида юқори тартибли ўқлар ҳосил бўлиб, улар аста-секин суюқ металл эгаллаб турган оралиқларни тўлдира боради.

Пўлат қуйма олишнинг реал процессини қўриб чиқамиз. Пўлат қуймалар металл қолипларла (изложницаларда) ёки узлуксиз пўлат қуйиш қурилмаларида совитиш йўли билан олинади. Иссиқликнинг бир хил тезликда чиқишини таъминлаш мумкин бўлмаганлиги учун қолипда пўлат бутун ҳажм бўйича бир вақтда қота олмайди. Шунинг учун пўлат қолипнинг совуқ девори ва тубида кристаллана бошлайди, сўнгра суюқ металлнинг ичи томон ёйилади.

Суюқ металл қолип деворлари 1 га текканда дастлабки пайтда ўқлари тенг бўлган майда кристаллар зонаси 2 ҳосил бўлади.  (6-расм)

Қаттиқ металл ҳажми суюқ металл ҳажмидан кичик бўлганлигидан қолип девори билан қотган металл орасида ҳаво қатлами ҳосил бўлади ҳамда металл деворига тегиши натижасида девор қизийди, шунинг учун металлнинг совиш тезлиги камаяди ва кристаллар иссиқлик чиқаётган устунсимон кристаллардан ташкил топган зона 3 ҳосил бўлади. Қуйманинг ички зонаси 4 да секин совиш оқибатида тенг ўқли ориентирланмаган катта ўлчамли кристаллар ҳосил бўлади.

Қуйманинг энг охирида совийдиган юқори қисмида совиш жараёнида металл ҳажмининг кичрайиши оқибатида чўкиш чуқурчаси 6 пайдо бўлади. Чўкиш чуқурчаси остидаги зона 5 да металл чўкиш ғоваклари кўп бўлганлигидан қуймада зичлиги паст бўлган қисми олиб ташланади. Олиб ташланган қисми қайта эритишда фойдаланилади.

Қуйма бир жинсли бўлмаган химиявий таркибга эга бўлиб, у қанча катта бўлса, қуйма шунча йирик бўлади. Масалан, пўлат қуймада олтингугурт ва фосфор концентрацияси қуйма сиртидан марказга томон ва пастдан юқори томон кўпайиб боради. Қуйманинг айрим зоналар бўйича химиявий бир жинслимаслиги зоналликвация деб аталади. У металлнинг механик хоссаларига салбий таъсир кўрсатади.

 

6-расм. Пўлат қуйманинг тузилиш схемаси

а-қуйманинг ташқи қисмида дендритларнинг жойлашиши, б-қуйманинг тузилиши; 1-қолип девори; 2-майда тенг ўқли кристаллар; 3-дарахтсимон кристаллар; 4-тенг ўқли катта ўлчамли ориентирланмаган кристаллар;

5-чўкиш ғоваклари; 6-чўкиш бўшлиғи.

Металлар аллотропияси. Аллотропия ёки полиморфизм деб, металларнинг қаттиқ ҳолатга турли кристалл шаклларга эга бўлиш хоссасига айтилади. Битта кристалл шаклдан бошқа шаклга ўтиш процесси аллотропик ўзгариш дейилади. Тоза металл қиздирилганда аллотропик ўзгариш иссиқлик ютилиши ҳисобига ўзгармас температурада содир бўлади, бу эса кристалл панжарани қайта қуриш учун маълум энергия сарфлаш заруриятини туғдиради. Темир, қалай, титан каби кўпгина металлар аллотропик ўзгаришларга эга. Масалан, темир 911-13920 С температура оралиғида ёқлари марказлашган куб γ=Fe панжарага (ЁМК) эга (7-расм). 9110С  гача ва 1393 дан 15390С гача оралиқларда темир ҳажмий-марказлашган куб (ҲМК) α=Fe панжарага эга.

7-расм. Темирдаги аллотропик ўзгаришлар

 

Металлнинг аллотропик шаклларни α, β, γ ва ҳ.к. ҳарфлар билан белгиланади. Металлнинг энг паст температурадаги мавжуд аллотропик шакли α ҳарфи билан белгиланади, бу ҳарф металлнинг химиявий элемент символига индекс сифатида қуйилади ва ҳ.к.

Аллотропик ўзгаришларда металлнинг хоссалари, яъни металл ҳажми (бу айниқса, қалай учун характерлидир) ва углероднинг эрувчанлиги (темир учун характерли) ўзгаради.

Металлар тузилишини ўрганиш усуллари. Металлар ва қотишмаларнинг тузилиши макро ва микроанализ, рентген, шунингдек дефектоскопия (рентген, магнит, ультратовуш) усуллари билан ўрганилади.

Макроанализ усули билан макроструктура, яъни оддий кўз билан ёки лупа ёрдамида кўринадиган структура ўрганилади. Бунда йирик нуқсонлар, яъни дарзлар, чўкиш чуқурчалари, газ пуфакчалари ва бошқалар, шунингдек аралашмаларнинг металлда нотекис тақсимланганлиги аниқланди. Макроструктура металлнинг синган жойи, макрошлифи бўйича аниқланади. Макрошлиф металл ёки қотишма намунаси бўлиб, унинг бир томони жилвирланган, яхшилаб ёғдан тозаланган, махсус реактивлар таъсир эттирилган бўлади ва у 5-10 марта катталаштирадиган лупа остида кузатилади.

Микроанализ ёрдамида металл ёки қотишманинг структураси макрошлифлар бўйича аниқланади. Микрошлифлар макроанализга тайёрлангани каби тайёрланади, лекин у ойна каби қўшимча жилоланади. Шлифлар 3000 марта катталаштирадиган оптик микроскоп остида қайтган ёруғликда кўрилади. Металл зарралари турлича йўналганлиги сабабли махсус реактивлар уларга турлича таъсир қилади ва улардан микроскоп остида ёруғлик ҳам турлича қайтади. Қотишмада структура ҳосил қилувчилар ҳам реактив таъсирдан турлича ейилади. Электрон микроскопда жуда юпқа структурага эга бўлган блоклар, фрагментлар, дислокациялар реплика – нусхалар 100 000 марта катталаштириб кўрилади. Бу муҳи анализ билан зарраларнинг ўлчамлари ва шакли, структурани ҳосил қилувчилар, металл бўлмаган аралашмалар ва уларнинг характерлари (дарзлар, ғовкалар ва ҳ.к.), термик ишлов бериш сифати аниқланади. Микроструктура аниқ бўлса, металл хоссаларининг ўзгариш сабабларини тушунтириб бериш мумкин.

Рентген анализи ёрдамида металларнинг атом структураси, кристалл панжараларнинг тури ва параметрлари, шунингдек унинг ичкарисидаги нуқсонлар ўрганилади. Бу анализ кристалл панжара атомлари қатори рентган нурларининг дифракциясига (қайтаришига) асосланган бўлиб, у нуқсонларни (ғоваклик, дарзлар, газ пуфаклари, шлакли аралашмалар ва бошқаларни) металлни синдирмай аниқлаш имконини беради. Рентген нурлари металлнинг нуқсонли ерларида яхлит металлга қараганда кам ютилади. Шунинг учун фотоплёнкада бундай нур шаклига мос бўлган қора доғлар ҳосил қилади.

Магнит усулда магнитли металлардаги (пўлат, никель ва ҳ.к.) 2 мм гача чуқурликда жойлашган нуқсонлар (турли хилдаги дарзлар, металл бўлмаган аралашмалар ва ҳ.к.) аниқланади. Бунинг учун синалаётган буюм магнитланади; буюм сирти темир кукуни билан қопланади, синчиклаб текширилади ва магнитсизлантирилади. Нуқсон атрофида бир жинсли бўлмаган майдон  ҳосил бўлади, натижада магнит кукуни нуқсон шаклини кўрсатиб туради. Магнит индукцион усул кўпинча термик ишлов берилган қотишмалардаги (буюмлардаги) структура ўзгаришларга баҳо беришда ишлатилади.

Ультратовушли усул билан амалда исталган ўлчамдаги буюм ва заготовкалар металлнинг сифатини текшириш мумкин. Импульсли, ультратовушли дефектоскопларда ультратовуш тўлқини шчуп-тарқаткичдан текширилаётган буюмларга юборилади. Ультратовуш у ёки бу нуқсонга дуч келганда ундан қайтади. Ультратовушдан бутун ҳолича сақлаб қолиш зарур бўлган роторлар, рельслар, поковкалар, прокатлар каби буюмларни текширишда фойдаланилади.

 

3-§ Физик ва химиявий хоссалари

 

Физик хоссалари.  Металларнинг физик хоссаларига унинг ранги, зичлиги, суюқланиш температураси, иссиқлик ўтказувчанлиги, иссиқдан кенгаювчанлиги, иссиқлик сиғими, электр ўтказувчанлиги, магнит хоссалари ва бошқалар киради.

Металл ранги деб, маълум тўлқин узунлигидаги ёруғлик нурини қайтариш хусусиятига айтилади. Масалан, мис пушти-қизил рангли, алюминий эса кумушсимон оқ рангли бўлади.

Металлнинг зичлиги ҳажм бирлигида жойлашган масса билан характерланади. Зичлигига кўра барча металлар енгил (4500 кг/м3 дан кам) ва оғир хилларга бўлинади. Турли буюмлар яратишда металл зичлиги муҳим роль ўйнайди. Масалан, самолёт ва ракетасозликда жуда енгил металл ва қотишмалардан (алюминийли, магнийли, титанли) фойдаланишга ҳаракат қилинади. Бу буюм массасини камайтириш имкониятини беради.

Суюқланиш температураси деб, металл қаттиқ холатдан суюқ ҳолатга ўтадиган температурага айтилади. Суюқланиш температурасига қараб қийин  суюқланадиган (вольфрам 34160 С, тантал 29500С, титан 17250С ва бошқалар) ва осон суюқланадиган (қалай 2320С, қурғошин 3720С, рух 4190С, алюминий 6600 С) металлар бўлади. Қуйма буюмлар, пайвандланадиган ва кавшарланадиган бирикмалар термоэлекетрик приборлар ва бошқа буюмлар тайёрлаш учун металл танлашда суюқланиш температураси катта аҳамиятга эга. СИ бирликлар системасида суюқланиш температураси Кельвин (К)  градусида ифодаланади.

Металлнинг иссиқлик ўтказувчанлиги деб, унинг кўп қизиган участкасидан кам қизиган қисмига иссиқлик ўтказиш, хусусиятига айтилади. Кумуш, мис, алюминий кўп иссиқлик ўткаўзувчанлиги алюминийга нисбатан беш марта кичикдир. Деталлар учун материаллар танлашда иссиқлик ўтказувчанлик катта аҳамиятга эга. Масалан, металл иссиқликни ёмон ўтказса, у қиздирилганда ёки тез совитилганда (термик ишлов беришда, пайвандлашда) унда дарзлар пайдо бўлади. Машиналарнинг айрим деталлари (двигателларнинг поршенлари, турбиналарининг куракчалари) иссиқликни яхши ўтказадиган материаллардан тайёрланиши керак. СИ бирликлар системасида иссиқлик ўтказувчанлик Вт (м·К) билан ўлчанади.

Металлнинг иссиқдан кенгаювчанлиги деб, қиздирилганда унинг ўлчамларининг катталашиш, совитилганда эса кичрайиш чизиқли кенгайиш коэффициенти  хусусиятига айтилади. Иссиқдан кенгаювчанлик  билан характерланади, бу ерда жисмнинг температуралардаги узунлиги. Ҳажмий кенгайиш коэффициенти 3  га тенг. Металларнинг иссиқдан кенгаювчанлиги пайвандлашда, боғланишда ҳамда қиздириб ҳажмий штампковкалашда, қуйиш қолиплари, штамплар, прокат валиклари, калибрлар тайёрлашда, аниқ бирикмалар ҳосил қилишда ҳамда приборларни йиғишда, кўприк фермалар қуришда, темир йўл рельсларни ётқизишда ҳисобга олиниши керак.

Металлнинг иссиқлик сиғим деб, қиздирилганда унинг маълум миқдордаги иссиқликни ютиш хусусиятига айтилади. Иссиқлик сиғими СИ бирликлар системасида Ж/К билан ўлчанади. Турли металларнинг иссиқлик сиғими уларнинг солиштирма иссиқликсиғими миқдорига қараб солиштирилади. Солиштирма иссиқлик сиғими 1 кг металл температурасини 10С га кўтариш учун керак бўладиган, катта калорияда ифодаланган иссиқлик миқдоридир (у СИ бирликлар системасида Ж/кг·К) билан ўлчанади)

Металларнинг электр токини ўтказиш хусусияти иккита ўзаро қарама-қарши характеристикалар – электр ўтказувчанлик ва электр қаршилиги билан белгиланади. Электр ўтказувчанлик СИ бирликлар системасида сименс (См) да, солиштирма электр ўтказувчанлик См/м да, шунга ухшаш электр қаршилиги эса Ом/м да ўлчанади. Ток ўтказувчи симлар (мис, алюминий) яхши электр ўтказувчанликка эга бўлиши керак. Приборлар ва печларнинг электр қиздиргичларини тайёрлашда электр қаршилиги юқори бўлган қотишмалар (нихром, Константин, манганин) керак бўлади. Металл температураси кўтарилиши билан унинг электр ўтказувчанлиги камаяди, температура пасайиши билан эса ортади.

Металларнинг магнит хоссалари абсолют магнит сингдирувчанлик ёки магнит доимийси, яъни металларнинг магнитланиш хусусияти билан белгиланади. СИ бирликлар системасида магнит доимийси Гн/м билан ўлчанади. Темир, никель, кобальт ва уларнинг ферромагнит деб аталувчи қотишмалари юқори магнит хоссаларига эга. Магнит хоссаларига эга бўлган материаллар электротехника аппаратларида ва магнитлар тайёрлашда ишлатилади.

Химиявий хоссалари. Металлар ва қотишмаларнинг химиявий хоссалари оксидланишига ёки турли моддалар: ҳаводаги кислород, кислота ҳамда ишқор эритмалари ва бошқалар билан бирикишига қарши тура олиш хусусиятига қараб характерланади. Металл бошқа элементлар билан  қанча осон бирикишга киришса, у шунча тез ейилади. Металларнинг ташқи агрессив муҳит таъсиридан химиявий емирилишига коррозияланиш дейилади.

Металларнинг коррозияга, қуйинди ҳосил бўлишига ва эришига қаршилиги вақт бирлиги ичида сирт бирлигига тўғри келадиган текширилаётган намуна массасининг ўзгариши билан белгиланади.

У ёки бу буюмларни тайёрлашда металларнинг химиявий хоссалари албатта ҳисобга олинади. Бу айниқса, химиявий агрессив муҳитларда ишлатиладиган буюм ва деталларга таалуқлидир.

 

4-§ Механик хоссалари

 

Металларнинг ташқи кучлар таъсирига қаршилик хусусияти унинг механик хоссалари билн характерланади. Шунинг учун ҳам машина деталларни тайёрлаш учун материал танлшда аввало унинг механик хоссаларига, яъни мустаҳкамламлиги, эластиклиги, пластиклиги, зарбий қовушқоқлиги, қаттиқлиги ва чидамлигига эътибор бериш керак. Бу хоссалар металлга ташқи куч (нагрузка) таъсир эттириб, механик синовлар натижаларига қараб белгиланади. Ташқи кучлар статик, динамик ёк циклик (такрор ўзгарувчан) бўлиши мумкин.

Ташқи куч таъиридаг қаттиқ жисмдан кучланиш ва деформация пайдо бўлади.

Кучланиш – синалаётган намуна кўндаланг кесим юзининг юза бирлигига тўғри келадиган нагрўзка катталигидир. Деформация қаттиқ жисмнинг ташқи кучлар та

Сиридан ўз шакли ва злчамларини ўзгартиришидир. Чўзилиш (сиқилиш), эгилиш, буралиш, қирқилиш деформацияга учраши мумкин.

Мустаҳкамлиги, эластиклиги ва пластиклигини аниқлаш учун думалоқ ёки ясси шаклдаги металл намуналари статик чўзилишга синалади. Синаш ўзиш машиналарида бажарилади. Синаш натижасида чўзилиш диаграммаси олинади (9-расм). Бу диаграмманинг абцесса ўқи бўйлаб деформация катталиги, ордината ўқи бўйлаб эса намуна қуйилган нагрўзка жойлаштирилади.

Материалнинг мустаҳкамлиги, яъни унинг нагрўзка таъсирида емирилишга қаршилик кўрсатиш хусусиятига мустаҳкамлик чегараси ва оқувчанлик чегараси билан белгиланади. Материал мустаҳкамлигининг муҳим кўрсаткичларидан яна бир солиштирма мустаҳкалигидир. У материал мустаҳкамлик чегарасининг материал зичлигига бўлган нисбатига тенг. Мустаҳкамлик чегараси (муваққат қаршилик) бу Па (Н/м2) билан ўлчанадиган намуна емирилишидан олдинги энг катта нагрўзкага тўғри келадиган шартли кучланишдир.  бу ерда энг катта нагрўзка, намуна иш қисми кўнадаланг кесим юзининг бошланғич юзаси, м2. Ўзилишга бўлган ҳақиқий қаршилик узилиш вақтидаги нагрўзка  нинг намуна узилгандан кейинги минимал кўндаланг кесим юзи майдонига бўлган нисбатига тенг, яъни  бўлган кучланишдир.

Оқувчанлик чегараси (физик бу нагрўзка деярли ўзгармаганда ҳам намуна деформациядланадиган  энг кичик кучланишдир (МПа да ўлчанади): , бу ерда оқувчанлик майдончаси кузатиладиган нагрўзка, Н)

Асосан кам углеродли пўлат ва латунь оқувчандик майдончасига эга. Бошқа қотишмаларда оқувчанлик майдончаси бўлмайди. Бундай материаллар учун қолдик узайиш намуна ҳисобий узунлигининг 0,2% ига тенг бўалди: .

Пропорционаллиук чегараси маълум кучланиш (МПа) бўлиб, бу кучланиш каттароқ бўлганда кучланиш билан намуна деформацияси орасидаги пропорционаллик бузилади.

Эластиклик чегараси (шартли) қолдиқ деформация намуна дастлабки ҳисоб узунлиги l0 нинг 00,5 ига етганда нагрўзкага мос келадиган шартли кучланишдир. (МПа да) :  бу ерда  эластиклик чегарасидаги нагрўзка, Н.

Пластиклик – материалнинг ташқи кучлар таъсиридан емирилмасдан, янги шакл ва ўлчамларига эга бўлиш хусусияти бўлиб, нисбий узайиш ва нисбий торайиш билан характерланади.

Нисбий узайиш - (узилгадан кейинги) – тузилгандан кейин намунанинг ҳисобий узунлиги орттирмасининг () намуна дастлабки ҳисобий узунлиги  га бўлган нисбатидан иборат бўлиб, процентда ифодаланади:

.

Материалнинг нисбий чўзилиши ва торайиши қанча катта бўлса, у шунча пластик бўлади. Мўрт материалларда бу қийматлар нолга яқиндир. Конструкцион материалнинг мўртлиги уларнинг салбий хоссаси ҳисобланади.

Материалнинг зарбий қовушқоқлиги, яъни унинг динамик нагрўзкаларга қаршилик кўрсатиш хусусияти намунани узиш учун сарфланган ишнинг (МЖ да ўлчанади) унинг кертилган жойдаги кўндаланг кесим юзи га бўлган нисбатига тенгдир: .

 

 

. Деформация турлари.

а-сиқилиш; б-чўзилиш, в-буралиш, г-қирқилиш, д-эгилиш;

Нисбий торайиш (узилгандан кейинги) -узилгандан кейин намунанинг бошланғич кўндаланг кесим юзи орасидаги фарқининг дастлабки кўндаланг кесим юзига бўлган нисбатига тенг бўлиб, процентда ифодаланади:

9-расм. Чўзилиш диаграммаси:

 координаталарида шартли диаграмма, 6-кучланишларнинг шартли диаграммаси ва ҳақиқий кучланишлар диаграммаси

Кертилган квадрат брусоклар шаклидаги стандарт намуналар синиш учун тайёрланади (ГОСТ 9454-78). Намуна маятникли копёрларда синалади. Копёрнинг эркин тушувчи маятниги намунага кертикка тескари томондан урилади. Бунда бажарилган иш аниқланади.

            Зарбий қовушқоқликни аниқлаш совуқ температураларда ишлайдиган ҳамда совуқдан синадиган материаллар учун жуда муҳимдир. Совуқдан материаллар учун жуда муҳимдир. Совуқдан синиш чегараси, яъни материалнинг қовушқоқ емирилиши мўрт емирилишига ўтадиган температура қанча паст бўлса, материалнинг қовушқоқлик запаси шунча кўп бўлиб, материалнинг зарбий қовушқоқлиги ҳам катта бўлади. Совуқдан синиш бу паст температураларда зарбий қовушқоқликнинг камайишидир.

            Циклик қовушқоқлик бу материалнинг такрор-ўзгарувчан нагрўзкаларда энергияни ютиш хусусиятидир. Циклик қовушқоқлиги юқори бўлган материаллар вибрацияни тез сўндиради. Вибрация эса муддатдан илгари емирилишга сабаб бўлади. Масалан, циклик қовушқоқлиги юқори бўлган чуян баъзи ҳолларда (станина ва бошқа корпус деталлари учун) углеродли пўлатга нисбатан анча қимматли материал ҳисобланади.

Материалнинг қаттиқлиги деб, унга янада қаттиқроқ жисмнинг ботиб киришига қаршилик кўрсата олиш хусусиятига айтилади. Кескич, парма, фреза каби металл қирқувчи асбоблар, шунингдек сирти мустаҳкамланган деталлар, юқори қаттиқликка эга бўлиши керак. Металлнинг қаттиқлиги Бринелли, Роквелл ва Виккерс усуллари билан аниқланади. (10-расм)

Бринелл усули (ГОСТ 9012-59) металлнинг текис сиртига тобланган пўлат шарни ўзгармас нагрўзка билан ботиришга асосланган. Шарнинг диаметри ва нагрўзка қиймати синалаётган металлнинг қаттиқлиги ва қалилигига қараб белгиланади. Бринелл бўйича қаттиқлик  ўлчагич ТШ (твёрдометр шариковий) билан ўлчанади. Синаш қуйидагича ўтказилади. Қаттиқлиги аниқланиши керак бўлган намуна сиртида эгов ёки чарх тош билан 3-5 см2 ўлчамли майдонча тозаланади. Намуна приборнинг столига қуйилади ва приборнинг шпинделига маҳкамланган пўлат шарига теккунига қадар кўтарилади. Юк туширилади ва шар синалаётган намунага ботирилади.

Металл сиртида из қолади. Бу из қанча катта бўлса, металл шунча юмшоқ бўлади.

Қаттиқлик НВ ўлчови сифатида нагрўзканинг диаметри d ва чуқурлиги t бўлган из сирти юзасига бўлган нисбати олинади. Из диаметри D бўлган шарчани P куч билан ботириш натижасида ҳосил бўлади (10-расм)

 

 

10-расм. Металл қаттиқлигини аниқлаш;

а-Бринелл усули билан; б-Роквелл усули билан;

 в- Виккерс усули билан;

 

Қаттиқликнинг сон қиймати қуйидагича аниқланади. Даражаларга бўлинган оптик лупа ёрдамида изнинг диаметри ўлчанади ҳамда олинган қиймат бўйича ГОСТ га илова қилиб берилган жадвалдан қаттиқлик сони аниқланади.

Синашнинг оддийлиги ва олинадиган натижаларнинг аниқлиги Бринелл усулининг афзаллиги ҳисобланади. Бринелл усули билан қаттиқлиги НВ>450 бўлган материалларни, масалан тобланган пўлатни ўлчаш тавсия этилмайди, чунки уланаётган пайтда шар деформацияланади ва натижа аниқ чиқмайди.

Қаттиқ материалларни синаш учун Роквелл усулидан фойдаланилади. Намунага олмос конус ёки диаметри 1,59 мм бўлган тобланган пўлат шар ботирилади. Қаттиқлик бирлигининг шартли қиймати учликнинг ўқ бўйича 0,002 мм масофага сурилади. Қаттиқлик қиймати из чуқурлиги h бўйича аниқланади ва приборга ўрнатилган индикатор циферблати бўйича ҳисобланади. Барча ҳолларда ҳам дастлабки нагрўзка Р0 100 Н га тенг бўлади.

Қаттиқлиги юқори бўлган металларни синашда олмос конусдан фойдаланилади ва умумий нагрўзка Р=Р01=1500 Н га етказилади. Қаттиқлик “С” шкала бўйича ҳисобланади а НRC билан белгиланади.

Анагар синаш вақтида пўлат шар олинса ва умумий нагрўзка 1000 Н га етказилса, қаттиқлик “В” шкала бўйича ҳисобланади ва HRB билан белгиланади.

Жуда қаттиқ ёки юпқа буюмларни синашда олмос конусдан фойдаланилади ва умумий нагрўзка 600 Н га етказилади. Қаттиқлик “А” шкала бўйича ҳисобланади ва HRA билан белгиланади. Роквелл бўйича қаттиқликнинг белгиланишига мисол: HRС50-қаттиқлиги 50 бўлиб, “С” шкала бўйича ўлчанади.

Виккерс усули билан қаттиқликни аниқлашда материалга ботириладиган учлик сифатида учидаги бурчаги 1360 бўлган тўрт қиррали олмос пирамидадан фойдаланилади. Синаш пайида 50 дан 1000 Н гача бўлган нагрўзкадан фойдаланилади. Қаттиқликнинг сон қиймати қуйидагича аниқланади: нагрўзка олингач, ҳосил бўлган изнинг иккала диоганалининг узунлиги ўлчанади ва микроскоп ёрдамида ҳамда диоганаллар узунлигининг ўртача арифметик қиймати бўйича жадвалдан унга мос келган қаттиқлик сонитопилади. Виккерс буйича қаттиқликнинг белгиланишига мисол – HV 500.

Кичик ҳажмдаги металлар қаттиқлигини, масалан металл зарраларининг ёки унинг структураси таркибига кирувчи ташкил этувчиларнинг қаттиқлигини аниқлашда микроқаттиқлик усулидан фойдаланилади. Приборнинг учлиги (индентор) тўрт қиррали олмос пирамида кўринишига эга (Виккерс усули бўйича синаладиган пирамидадаги каби бу пирамиданинг ҳам учидаги бурчаги 1360 га тенг). Индентордаги нагрўзка унча катта эмас, 0,05-5 Н га тенг, из ўлчамлари эса 5-30 мкм. Синаш юклаш механизми билан таъминланган ПМТ-3 оптик микроскопида бажарилади. Микроқаттиқлик изнинг диоганали қиймати бўйича баҳоланади.

Толиқиш деб, такрор-ўзгарувчан кучланиш таъсири остида материал шкастланишининг аста-секин тўпланиб, дарзлар пайдо бўлишиг ва емирилишига сабаб бўладиган процессга айтилади. Металл толиқиши металлмас аралашмалар, газ пуфакчалари, турли маҳаллий нуқсонлари ва ҳакозолари бўлган айрим жойлард кучланишнинг концентрацияланиши натижасида юзага келади. Кўп марта нагрўзка таъсир қилиши натижасида намунанинг емирилишидан ҳосил бўладиган ва ташқи кўринишидан икки хил бўлган қисмдан иборат толиқиш синиши характерли ҳисобланади. (11-расм).

Синган жойнинг текис сиртга эга бўлган бир қисми 1 дарз пайдо бўлган ерда сиртларнинг ўзаро ишқаланиши натижасида ҳосил бўлади (дарз эса такрор-ўзгарувчан нагрўзка таъсиридан пайдо бўлади). Синган жойнинг заррали сиртга эга бўлган бошқа қисми 2 намуна емирилаётган пайтда пайдо бўлади.

            Толиқишга синаш махсус машиналарда бажарилади. Синашлар натижасида толиқиш қаршилигини характерловчи чидамлик чегараси аниқланади.

 

11-расм. Толиқишдан синиш.

 

            Толиқишга синаш махсус машиналарда бажарилади. Синашлар натижасида толиқиш қаршилигини характерловчи чидамлик чегараси аниқланади.

            Чидамлик – бу материалнинг толиқишга қарши тура олиш хоссасидир. Чидамлилик чегараси белгиланган юкланишлар цикли сонига металлнинг емирилмасдан чидай оладиган максимал кучланишдир. Чидамлилик чегараси билан мустаҳкамланган чегарасида ўртасида қуйидаги тахминий боғланиш мавжуд: бу ерда  ва - мос равишда эгилишдаги ва чўзилиш-сиқилишидаги чидамлилик чегаралари.

 

5-§ ТЕХНОЛОГИК ВА ЭКСПЛУАТАЦИОН

ХОССАЛАРИ.

 

            Технологик хоссалари. Металларнинг бу хоссалари совуқлайин ва қиздирилган ҳолатларда уларга ишлов бериш хусусиятини характерлайди. Металларнинг технологик хоссалари уларга ишлов бериш усулларига яроқли эканлиги ҳақида сифатли маълумот берувчи технологик намуналарда аниқланади. Технологик синалган намуна кўздан кечирилади. (12-расм).

12-расм.  Технологик намуналар:

а-маълум бурчакка эгиш; б-томонлари параллел бўлганча эгиш; в-томонлари туташгунча эгиш; г-ўралишга синаш; д-трубаларни пачоқланишига синаш;

е-чўкишга синаш;

            Намунада дарзлар, шилинган, синган ёки кўчган жойлар бўлмаса, у синовга бардош берган ҳисобланади. Асосий технологик хоссаларига кесиб ишланувчанлик, пайвандланувчанлик, боғланувчанлик, қуйилиш хоссалари ва бошқалар киради.

            Кесиб ишланувчанлик энг муҳим технологик хоссаларидан бири ҳисобланади чунки кўпгина заготовкалар, шунингдек пайвандлаб тайёрланган узел ва конструкцияларнинг деталларга механик ишлов берилади. Баъзи металларга осонгина ишлов бериб тоза ва силлиқ сирт ҳосил қилиш мумкин. Қаттиқлиги паст бўлган жуда қовушқоқ металлар ҳам ёмон ишланади. Сиртида тирналган жойлар бўлиб, ғадир-будир чиқади. Ишлов беришни яхшилаш учун, масалан пўлат термик ишланади, бу билан унинг қаттиқлиги ё оширилади ёки камайтирилади.

            Пайвандланувчанлик металларнинг хоссалари асосий металл хоссаларига яқин турган пайванд бирикмалар ҳосил қила олиш хусусиятидир. У пайвандланган намунани букиш ва чўзишга синаб кўриб аниқланади.

            Болғаланувчанлик металлга совуқлайин ёки қиздирилган ҳолатда уни емирилиш аломатларисиз босим остида ишлов бериш хусусиятидир. Болғаланувчанлик намунани берилган даражагача деформациялаб, темирчилик усулида болғалаб аниқланади. Намунанинг чўкиш баландлиги, одатда, унинг иккиланган диаметрига тенг бўлиши керак. Агар унинг ён сиртида дарзлар пайдо бўлмаса, бундай намуна синовга бардош берган, текширилаётган металл эса босим остида ишлов беришга яроқли ҳисобланади.

            Материалларнинг қуйилиш хоссалари уларнинг дарзсиз бўшлиқсиз ва бошқа нуқсонларсиз қуйма ҳосил қила олиш хусусиятини характерлайди. Асосий қуйилиш хоссаларига суюқ ҳолатда оқувчанлик, киришувчанлик ва ликвация киради.

            Суюқ ҳолатда оқувчанлик суюлтирилган металлнинг қуйиш қолипи бўшлиғини яхши тўлдириш хусусиятидир.

            Криссталланишда кришиувчанлик суюқ ҳолатдан қаттиқ ҳолатга ўтишда металл ҳажмининг камайишидир. У қуймаларда киришувчанлик бўшлиқлари ва ғоваклари ҳосил бўлишига сабаб бўлади (6-расмга қаранг).

            Ликвация қотишмаларнинг криссталланишда пайдо бўладиган химиявий таркибининг бир жинслимаслигидадир. Бу қотишмалар тоза металларга қараганда қатъий қатъий бир температурада эмас, балки температура оралиғида кристалланиш билан тушунтирилади. Қотишманинг кристалланиш температура интервали қанча катта бўлса, ликвация шунча тез ривожланади. Бунда кристалланиш температура оралиғига кучли таъсир қиладиган қотишма компонентлари (пўлат учун олтингугурт, кислород, фосфор, углерод) ликвацияга кўпроқ мойил бўлади.

            Эксплуатацион хоссалари. Бу хоссалар машинанинг иш шароитига боғлиқ ҳолда махсус синовлари ўтказиб аниқланади. Эксплуатацион хоссалардан энг муҳим ейилишга чидамлиликдир.

            Ёйилишга чидамлилик материалнинг ейилишига, яъни ишқаланиш туфайли буюм ташқи сиртининг емирилишидан ўлчами ва шаклини аста-секин ўзгартиришга қаршилик кўрсата олиш хусусиятидир. Металларни ейилишга синаш лаборатория шароитида намуналарда, реал эксплуатация шароитида эса деталларда ўтказилади. Намуналарни синашда ишқаланиш шароити реал шароитга яқин қилиб олинади. Намуна ёки деталларнинг ейили катталигини турли усуллар билан, чунончи ўлчамларни ўлчаш, намуналарни тортиб кўриш каби усуллар билан аниқланади.

            Эксплуатацион хоссаларига шунингдек совуқбардошлик, иссиқбардошлик, антификацион хоссалар ва ҳакозолар ҳам киради. Кўрсатилган технологик хоссалари кейинги бобларда ўрганилади.

 

 

 

 

II БОБ. ҚОТИШМАЛАР НАЗАРИЯСИНИНГ АСОСЛАРИ

6-§ ҚОТИШМАЛАР ҲАҚИДА АСОСИЙ МАЪЛУМОТЛАР

 

            Тоза металларнинг мустаҳкамлик чегараси кичик бўлганлигидан машинасозликда асосан уларнинг қотишмалари ишлатилади. Метал қотишмалари деб, бир неча хил металларни ёки металларни металл бўлмаган жисмлар билан суюқлантириб (ёки қиздириб) аралаштириш натижасида олинган мураккаб моддага бирмунча қаттиқ бронза олинади. Бунда металл материалнинг эксплуатацион ва технологик хоссалари яхшиланади.

            Қотишмаларда содир бўладиган процессни ўрганиш, шунингдек қотишмаларнинг тузилишини тушунтириш учун металлшуносликда компонент, фаза, система каби тушунчалардан фойдаланилади. Системани ҳосил қилувчи моддаларга компонентлар дейилади. Тоза металл бир компонентли системани, иккита металлдан ҳосил бўлган қотишма эса икки компонентли системани ҳосил қилади ва ҳ.к. Шу жумладан, кўрилаётган температура оралиғида ташкил этувчи қисмларга диссоцияланмайдиган барқарор моддалар – химиявий бирикмалар ҳам компонент бўлиши мумкин. Масалан, рангли металл қотишмалари компонентларига металлар (масалан, рух, мис билан бирикканда латунь ҳосил бўлади), темир углеродли қотишмалар компонентларига таркибида оз миқдорда металлмас моддаларда бўлган металлар (темир углерод билан бирикканда чуян ва пўлат ҳосил бўлади) киради.

            Бир хил таркибга, бир хил агрегат ҳолатига эга бўлган ҳамда системанинг бошқа қисмларидан бўлиш сирти билан ажратилган системанинг бир жинсли қисми фаза деб аталади.

            Бўлиш сиртидан ўтишда модданиг химиявий таркиби ва структураси сакраб ўзгаради. Маълум ташқи шароитларида (босим, температура) мувозанат ҳолатда бўлувчи фазалар йиғиндиси система деб аталади. Масалан, бир жинсли суюқлик (суюлтирилган металл) бир фазали системадан иборат. Тоза металл криссталанишида система иккита фазадан, яъни суюқ (суюлтирилган металл) ва қаттиқ (кристалланган металл зарралари) дан ташкил топади. Яна мисол: икки хил кристаллнинг механик аралашмаси икки фазали системани ҳосил қилади. Чунки ҳар бир кристалл ўзининг таркиби ва тузилиши билан бир-биридан фарқ қилади ҳамда бир-биридан бўлиш сирти билан ажратилган бўлади. Бир фазали структурага эга бўлган қотишма деб аталади. Қотишма структураси дейилганда микроскоп остида кўринадиган фазаларнинг ўзаро жойлашиши, уларнинг шакли ва ўлчамлари тушунилади.

            Қотишмадаги компонентлар суюқ ва қаттиқ эритмалар, химиявий бирикмалар ва механик аралашмалар ҳосил қилиши мумкин. (13-расм)

            Бир жинсли суюқ эритмалар (13-расм а) суюқ ҳолатда исталган нисбатига бир-бирида эрийдиган барча металлар учун характерлидир. Бир жинсли суюқ эритмада эритиладиган металл (компонент) А нинг атомлари 1 эритувчи металл В атомлари 2 орасида текис тақсимланган. Фақат озгина металларгина суюқ ҳолатда чекланган металларгина ўзларининг атомлари ўлчамлари орасидаги фарқ катта бўлганлигидан суюқ ҳолатда эримайди. Кристалланиш ва қотишмаларнинг қотиш процессида компонентларнинг ўзаро таъсир турлича бўлиши мумкин.

Қаттиқ эритмалар бир жинсли суюқ эритмаларнинг қаттиқ ҳолатга ўтиши натижасида ҳосил бўлади. Қаттиқ эритмада қотишма таркибига кирувчи моддалардан бири ўзининг кристалл панжарасини сақлайди, бошқа модда айрим атомлар кўринишида биринчи модданинг кристалл панжарасидан тақсимланади.

Қаттиқ эритмалар икки хил бўлади: ўрин олиш қаттиқ эритмалари ва сингиш  қаттиқ эиртмалари. Қаттиқ эритмалар туридан қатъий назар бир фазали бўлади.

            Ўрин олиш қаттиқ эритмаларида кристалл панжарадаги бир компонентнинг атомлари бошқа компонент атомлари билан ўрин алмашади (13-расм б). Ўрин олиш қаттиқ эритмалари темирнинг хром, никель ва бошқа элементлар билан ҳосил қилган қотишмаларида ҳосил бўлади. Ўрин олиш қаттиқ эритмалари тартибсиз қаттиқ эритмалар деб ҳам аталади.

 

 

13-расм. Иккита А ва В металлдан ташкил топган турли қотишмалар элементлар ячейкасининг структураси  ва тузилиши:

1-А металлнинг атомлари; 2-В металлнинг атомлари: 3-ўрин олиш қаттиқ эритмаси; 4-сингиш қаттиқ эритмаси;

 

Сингиш қаттиқ эритмаларида эриган компонентнинг атомлари бошқа компонент – эриткич кристалл панжарасининг атомлари орасидаги бўшлиққа сингади (13-расм б га қаранг). Сингиш қаттиқ эритмалари темирнинг водород, азот, бор билан қотишмаларида ҳосил бўлади.

Химиявий бирикмалар.  (13-расм в) турли металлардан ёки металл ва металлмас моддадан қотишма ҳосил бўлганда пайдо бўлади. Химиявий бирикма элементлари атомлари сонининг нисбати АnBm формула билан ифодаланилади. Химиявий бирикмалар тоза металлар каби ўзгармас суюқланиш температурасига эга бўлиб, одатда, қаттиқлиги юқори ва анчагина мўрт бўлади.

Иккита А ва В компонентнинг механик аралашмаси (13-расм г) қотишма компонентлари кристалланганда қаттиқ ҳолатда бир-бирини эрита олмаганда ҳам химиявий реакцияга киришиб биркма ҳосил қила олмаганда юзага келади. Механик аралашма туйинган иккита қаттиқ эритма зарраларидан ёки қаттиқ эритма зарралари ва химиявий бирикмадан ташкил топиши мумкин. Бунда қотишма етарли даражада йирик бўлиб, микроструктурада аниқ кўринадиган А ва В кристаллардан ташкил топади. Қотишманинг рентгенограммаси А ва В компонентларнинг иккита панжараси борлигини аниқ кўрсатади.

Металл ва қотишмалар тузилиши ўзгарадиган температуралар критик нуқталар деб аталади. Суюқланиш ва қотишда тоза металлар битта критик нуқтага, қотишмалар эса иккита критик нуқтага эга бўлади. Бу иккита нуқта оралиғида қотишмада суюқ қотишма ва кристалл деб аталадиган иккита фаза мавжуд.

 

7-§ ҲОЛАТ ДИАГРАММАЛАРИ

 

Ҳолат диаграммалари қотишмаларнинг температура ва компонентлар концепциясига боғлиқ ҳолда фаза ҳолатининг график тасвиридан иборатдир. Ҳолат диаграммалари мувозанат ҳолатлари учун, яъни жуда кичик совиш тезилигида ёки ўзоқ муддат қиздирилганда қотишма эришадиган ҳолат учун қурилади. Қотишмаларнинг мувозанат ҳолатдаги ҳолат диаграммалари назарий диаграммалар ҳисобланади, чунки амалда ҳақиқий мувозанат ҳолат жуда кам учрайди. Кўпинча қотишмалар метастабил ҳолатда, яъни чекланган турғун ҳолатда бўлади.

Қаттиқ ҳолатда компонентлари чексиз эрийдиган ҳол учун қотишмаларнинг ҳолат диаграммаси. Мис-никель системаси қотишмасининг ҳолат диаграммасини кўриб чиқамиз.(14-расм) Мис ва никель исталган пропорацияда бирикиб, қаттиқ қотишмаларнинг узлуксиз қаторини ҳосил қилади, чунки никель атомлари кристалл панжарадаги барча мис атомлари ўрнини эгаллаш хусусиятига эга. Миснинг суюқланиш температураси 10830С, никельники эса 14450С га тенг.

Мис-никель системаси қотишмасининг қуйидаги концентрациядаги беш хил таркиби учун совитиш эгри чизиқларини кўриб чиқамиз. (14-расм, а) %:100Сu+20Ni, 60Cu+40Ni, 20Cu+80Ni, 100Ni. Тоза металлар (1 ва5 эгри чизиқлар) битта критик нуқтага – қотиш (кристалланиш) температурасига, қотишмалар эса 2,3,4 эгри чизиқлар) иккита критик нуқтага эга бўлади. Қотишмалар тоза металлардан фарқли равишда маълум температура оралиғида кристалланади. Масалан, қотишма 3 нинг кристалланиши t1 температурада (а нуқта) бошланади, бу температурада суюқ қотишмадан қаттиқ эритманинг дастлабки кристаллари ажралиб чиқа бошлайди, кристалланиш эса t3 температурада (b1нуқта) тугайди. Бу температуранинг турли температуралари қаттиқ фаза таркиби узлуксиз ўзгариб боришидан далолат беради.

Ҳолат диаграммасини (14-расм, б) қуриш учун температура – концентрация кордината ўқларининг абциссасида бешта қотишма таркиби нуқталар билан белгиланади ва ҳар бир нуқтадан вертикал чизиқлар чиқарилади. Шундан сўнг критик нуқталар қотишмаларнинг совиш эгри чизиқларидан бу вертикал чизиқлар кўчирилади. Чап ва ўнг томондаги температура координаталарида тоза металлар – 100 % мис ва 100% никель кристалланишининг температуралари белгиланади. Барча қотишмалар кристалланишининг бошланиши ва тугалланишини билдирувчи температураларни эгри чизиқ билан туташтириб, мис-никель системаси қотишмасининг ҳолат диаграммаси олинади. Бу система компонентлари қаттиқ ҳолатда чекланмаган миқдорда эрий олади. Мис ва никель қотишмаси маълум температураоралиғида кристалланади ва қотади. Диаграммада бу оралиқ тоза мис ва никель суюқланиш нуқталарини туташтирувчи иккита чизиқ билан чегараланган. Юқориги чизиқ совишда қотишнинг бошланишини ёки қиздирилганла суюқланиш тугашини билдирса, пастки чизиқ мос равишда қотиш тугашини ёки суюқланиш бошланишини билдиради. Мис – никель қотишмасининг кўриб ўтилган ҳолат диаграммаси учта областга эга. Суюқ қотишма мавжуж бўлган область мис ва никельнинг суюқланиш нуқталарини туташтирувчи юқори чизиқдан баландда ётади. Бу областнинг юқори чегараси ликвидус, пастки чегараси солидус чизиғи деб аталади (“ликвидус” лотин тилида суюқ, “солидус” эса қаттиқ деган маънони билдиради)

Бу ҳолат даграммасидан қотишма кристалланишида қаттиқ ва суюқ фазалар концентрациясини аниқлаш мумкин. Масалан қотишма 3 учун t2 температурада фазалар концентрацияси mn1 горизонтал чизиқ билан аниқланади,  бу чизиқ солидус ва ликвидус чизиқлари билан кесишгунча давом эттирилади, n1  нуқта қаттиқ фаза концентрациқсини, m нуқта эса суюв фаза концентрациясини билдиради. t3 температурада фаза концентрацияси ҳолат диаграммасида b1 нуқта билан, суюқ фаза концентрацияси эса m1 нуқта билан аниқланади. Юқорида айтилганлардан кристалланиш процессида фазалар таркиби, яъни суюқ фаза ликвидус чизиғи бўйлаб, қаттиқ фаза эса солидус чизиғи бўйича ўзгаради, деган фикр келиб чиқади. Турли температураларда суюқ эритмадан чўкадиган қаттиқ эритма кристалларининг таркиби ўзгаради. У ёки бу қотишма айрим кристалларининг бир жинслимаслиги кристаллараро ёки дендрит ликвация дейилади. Ликвидус ва солидус чизиқлари орасидаги масофа қанча катта бўлса, дендрит ликвация ҳам шунча катта бўлади.

Одатда, дендрит ликвация номақбул бўлиб, у қотишма таркибини текислаш мақсадида ўзоқ муддат қиздириш билан йўқотилади. Қотишма таркиби унда содир бўладиган диффузион процесс туфайли текисланади.

Қаттиқ қотишмаларга, шунингдек Сu –Au, Ag-Au, Ni-Au, Fe-Cr, Fe-Va, Bi-Sb ва ҳакозо системалар қотиишмалари ҳам киради. Бу қотишмалар юқорида кўрилган ҳолат диаграммаси кўринишида кристалланади, бу қотишмаларнинг иккала компоненти ҳам суюқ ва қаттиқ ҳолатларда чексиз эрийди ҳамда химиявий бирикмалар ҳосил қилмайди.

 

 

14-расм. Мис-никель қотишмасининг ҳолат диаграммаси.

 

Тоза компонентлардан механик аралашмалар ҳосил қилувчи қотишмаларнинг ҳолат диаграммаси. Висмут – кадмий системаси қотишмасининг ҳолат диаграммасини кўриб чиқамиз. (15-расм) Суюқ қотишма мавжуд бўлган область висмут ва қадимийнинг суюқланиш нуқталарини Е нуқта орқали туташтирувчи синиқ тўғри чизиқ билан юқоридан чегараланган. Е нуқтада қотишма (40% висмут ва 60% кадмий) бир хил ликвидус ва солидус температураларига эга. Системанинг қолган барча қотишмалари пастдан солидуснинг горизонтал чизиғи билан чегараланган температура оралиғида қотади ва суюқланади. Е нуқтада қотишмада висмут ва кадмийнинг ўзаро маълум тартибда жойлашган жуда майда кристаллари бўлади.

 

15-расм.Висмут-кадмий қотишмасининг ҳолат диаграммаси.

1-суюқ қотишвма, 2-ликвидус чизиғи, 3-солидус чизиғи, 4-висмут ва кадмий кристалларининг механик аралашмаси

 

 Бу қотишма эвтектика дейилади. (“эвтектика” грекчада осон суюқланадиган деган маънони билдиради). Эвтектика деб, суюқ қотишмадан бир вақтда кристалланадиган икки ёки ундан ортиқ кристалл турлари ҳосил қиладиган механик аралашмага айтилади. Таркибида 40% гача висмут бўлган қотишмалар, шунингдек эвтектика нуқтаси Е дан чап томонда ётувчи қаттиқ қотишмалар эвтектикадан олдинги, Е нуқтадан ўнг томонда ётувчи ва таркибида 40% дан ортиқ висмут бўлган қотишмалар эвтектикадан кейинги қоитшмалар деб аталади. Zn-Sn, Pb-Ag, Ni-Cr, Cr-Mn, Cu-Bi, Ae-Si системасидаги қотишмалар ҳам ушбу ҳолат диаграммаси кўринишида кристалланади.

Қаттиқ ҳолатда компонентлар чекланган миқдорда эрийдиган ҳол учун қотишмаларнинг ҳолат диаграммаси. Бундай диаграммалардан бири 16-расм, а да кўрсатилган. Система учта фазага эга: суюқ эритма, В компонентнинг А компонентдаги қаттиқ эритмаси (уни β билан атаймиз). Диаграмманинг КСD чизиғи ликвидус, KECDF чизиғи эса солидус чизиғини  ҳосил қилади.α кристаллар суюқ қотишмадан KC ликвидус чизиғи бўйлаб, β кристаллар эса CD чизиғи бўйлаб ажралади. Қотишма КЕ солидус чизиғи бўйлаб α кристаллар ҳосил бўлиб, DF чизиғи бўйлаб эса β кристаллар ҳосил бўлиб қотади, α ва β фазаларнинг бир вақтда кристалланиб механик аралашма ҳосил бўлиши ECF солидус чизиғи бўйлаб содир бўлади.

С нуқтадаги таркиб қотишмаси қотгандан сўнг эвтектика деб аталади. У биргина α+β каби механик аралашмадан ташкил топган. Эвтектика нуқтаси С га нисбатан чпа томонда ЕС чизиғидан ётувчи қотишмалар таркиби қотгандан сўнг эвтектикадан олдинги қотишма деб аталади ва α+ эвтектика (α+β) структурасига эга бўлади. С нуқтада ўнг томонда СҒ чизиғида ётувчи қотишма таркиби қотгандан сўнг эвтектикадан кейинги қотишма деб аталади ва β+ эвтектика (α+β) структурага эга бўлади.

ES чизиғи қаттиқ ҳолатда B компонентнинг A компонентда чекланган миқдорда эришини кўрсатади. В компонентнинг эриши температура пасайиши билан камаяди. FM чизиғи А компонентнинг В компонентнинг В компонентда тэришини ва бу эриш температура пасайиши билан ўзгармаслигини кўрсатади.

В компонентнинг А да чегаравий эрувчанлиги Е нуқта билан, А компонентнинг В да эрувчанлиги эса  F нуқта билан белгиланади. S нуқтадан чпа томонда (ёки М нуқтадан ўнгда) ётувчи қотишмалар кристалланган қаттиқ ҳолатда В компонентнинг (ёки А) барча миқдори исталган температурада қаттиқ эритмада бўлади ва бундай қотишмалар структураси α (ёки β) зарраларидан ташкил топади.

Таркиби S ва E/ нуқталар орасида ётувчи (В компонентнинг А да эрийдиган чегарадан ташқари) қотишмаларда қотиш пайтида пайдо бўладиган кристаллар температура ЕС чизиғидан пасайганда В компоненти билан ўта туйинади, шунинг учун уларда ортиқча кристаллар бўлади. Улар иккиламчи (βI1) кристталар деб аталади.

Қотгандан сўнг α+ эвтектика (α+β) структурага эга бўлган ЕС чизиғидан қотишмаларда α кристаллардан β кристаллар ажралиб чиқади ҳамда тўла совитилгандан сўнг структура α+ эвтектика (α+β+ β I1) кўринишга эга бўлади.

Химиявий бирикмалар ҳосил қилувчи қотишмаларнинг ҳолат диаграммалари.  А ва В компонентларнинг химиявий бирикмасига эга бўлган қотишмалар (16-расм б) мураккаб ҳолат диаграммасига эга бўлади. Химиявий бирикма Аm Bn билан белгиланади. Бу ушбу бирикмада А компонентнинг m атомларига В компонентнинг атомлари тўғри келишини кўрсатади. Бу система учта фазага эга: суюқ эритма, В компонентнинг А компонентдаги қаттиқ эритмаси (α фаза) ва А компонентнинг В компонентдаги қаттиқ эритмаси (β фаза).

Ушбу диаграмма иккита система диаграммадан тузилгандек: А компонент - Аm Bn химиявий бирикмада ҳамда В компонент - Аm Bn химиявий бирикма. С нуқтадан чпа томонда қотишмада Аm Bn химиявий бирикмадагига қараганда А компонент кўпроқ бўлади. Демак, бу қотишмаларда С нуқтада чап томонда эвтектика α+ Аm Bn ҳосил бўлади. Демак, бу қотишмаларда Аm Bn+β эвтектика ҳосил бўлади.

Қотишмалар хоссалари билан ҳолат диаграммасининг тури орасидаги боғланиш.

 

16-расм. Компонентлари қаттиқ ҳолатда чекланган миқдорда эрийдиган ҳол учун (а) ҳамда А ва В компонентлар химиявий бирикма ҳосил қиладиган ҳол учун (б) қотишмаларнинг ҳолат диаграммаси

Ҳолат диаграммасининг тури ва қотишма хоссалари билан аниқланадиган қотишма таркиби ва структураси (17-расм) орасида маълум боғланиш мавжуд. Механик аралашмаларда қаттиқлик Н, электр ўтказувчанлик Е каби ҳоссалар чизиқли ўзгаради (17-расм а). Қаттиқ эритмаларда уларнинг хоссалари эгри чизиқ бўйича ўзгаради (17-расм б) Химиявий бирикмага мос келувчи концентрацқияда хоссалар эгри чизиқлар билан ифодаланади, 17-расм в) Химиявий бирикмага мос келувчи концентрацияда хоссалар эгри чизиғида характерли ўзгариш кузатилади. Бу химиявий бирикмаларнинг индивидуал хоссаларига эга эканлиги билан тушунтирилади. Химиявий бирикмалар уларни ташкил этувчи компонентлар хоссаларига кескин фарқ қилади.

Ҳолат диаграммаларига қараб қотишмаларнинг технологик хоссаларини ҳам аниқлаш мумкин, бу буюм тайёрлаш учун материал танлашни енгиллаштиради. Ўз навбатида эвтектика қотишмаларнинг суюқ ҳолатда оқувчанлиги яхши.

17-расм. Механик аралашма (а), қаттиқ эритма (б), химиявий бирикма (в) типидаги қотишмалар учун таркиб – ҳолат диаграммаси: А ва В – қотишма компонентлари, Аm Bn – химиявий бирикма, Н-қаттиқлиги,

Е-электр ўтказувчанлиги.

8-§. ТЕМИР-ЦЕМЕНТИТ ҲОЛАТ ДИАГРАММАСИ

Темир-углеродли қотишмаларнинг структура ташкил этувчилари. Темир-углеродли қотишмаларни ва термик ишлов бериш процессларини ўрганиш 1868 йилда эълон қилинган Д. К. Черновнинг “Лавров ва Калакуцийнинг пўлат ва пўлатдан ишланган обзори ҳамда ушбу соҳа бўйича Д.К.Черновнинг ўз тадқиқотлари” мақоласи билан бошланади. Д.К.Чернов биринчи бўлиб пўлатда критик нуқталар борлигини кўрсатди ва темир-цементит диаграммаси ҳақида дастлабки тушунчани берди. Кейинчалик темир-углеродли қотишмаларни қуришга Ф.Осмонд, Ле-Шателье (Франция), Р.Аустен (Англия), А.А.Байков ва Н.Т.Гудцов (Россия), Розенбаум (Голландия), П.Геренс (Германия) ва бошқаларниннг ишлари бағишланди.

Темир ва углерод темир-углерод қотишмаларнинг структура ва хоссалари боғлиқ бўлган асосий компонентлар ҳисобланади. Тоза темир кумушсимон оқ рангдаги металл бўлиб, суюқланиш температураси 15390С га тенг. Темир иккита α ва γ полиморф модификацияга эга. α  модификация 9110С дан паст ва 13920С С дан юқори температурада; γ – темир эса 911-13920С температуралар оралиғида мавжуд бўлади.

Температура ва углерод концентрациясига боғлиқ ҳолда темир-углеродли қотишмаларнинг қуйидаги структура ташкил этувчилари мавжуд.

1. Феррит (Ф)- углероднинг α-темирга сингдирилган қаттиқ эритмаси. Хона температурасида α-темирда углерод 0,005% гача эрийди; энг кўп эрувчанлик 7270С температурада бўлиб, 0,02% га тенг. Ферритнинг қаттиқлиги паст (НВ-80-100) ва мустаҳкамлиги кичик (σв=250МПа), лекин пластиклиги юқори (σ=50%; φ=80%.)

2. Аустенит  (А) углероднинг γ-темирга сингдирилган қаттиқ эритмаси. У темир углеродли қотишмаларда фақат юқори температуралардагина мавжуд бўлади. Углероднинг γ-темирдаги энг кўп эрувчанлиги 11470С да бўлиб, 2,14 % га тенг. 7270Сда эса 0,8 %. Бу температура темир-углеродли қотишмаларда аустенитнинг барқарор мавжуд бўлишлигининг пастки чегарасидир. Аустенитнинг қаттиқлиги НВ 160-200 га тенг, пластиклиги жуда юқори (δ=40-50%).

3. Цементит (Ц)- темирнинг углерод билан химиявий бирикмаси (темир карбиди Fe3C) Цементитда 6,67% углерод бор. Унинг суюқланиш температураси 16000С атрофида. У жуда қаттиқ (НВ-800) мўрт ва амалда умуман пластик эмас. Цементит беқарор бўлмай, маълум шароитларда Fe3C→3Fe+C реакция бўйича графит кўринишида эркин углерод ажратиб парчаланади.

4. Графит (Г)- бу эркин углерод бўлиб, юмшоқ (НВ 3) ва мустаҳкамлиги паст. Чуян ва графит қўшилган пўлатда турли шаклларда графитлар бўлади (пластика ва шар кўринишида). Графит аралашмаларнинг шакли ўзгариши билан қотишманинг механик ва технологик хоссалари ҳам ўзгаради.

5. Перлит (П) – таркиби 0,8% углерод бўлган феррит ва цементитнинг механик аралашмаси (эвтектиод, яъни эвтектикага ўхшаш, лекин қаттиқ фазадан ташкил топган). Перлит пластинкасимон ва заррасимон (глобуляр) бўлиши мумкин. Хона температурасида заррали перлитнинг мустаҳкамлик чегараси σ=800МПа га нисбий чўзилиши σ=15% га, қаттиқлиги НВ 160 га тенг. Перлит қуйидагича ҳосил бўлади. Цементит пластинкаси (глобуль) ёки аустенит зарраси чегарасида ўса бошлайди, ёхуд металлмас аралашма кристалланиш маркази бўлиб ҳисобланади. Бунда қўшни областларда углерод камаяди ва уларда феррит ҳосил бўлади. Қанча дағал ва йирик цементит ажралиб чиқса, перлитнинг механик ҳоссалари шунча ёмонлашади.

6. Ледебурит (Л)- таркибида 4,3% углерод бўлган аустент ва цементитнинг механик аралашмаси (эвтектика). Ледебурит суюқ қотишманинг 11470С температурада қотишидан ҳосил бўлади. Унинг қаттиқлиги НВ 600-700 га тенг жуда мўрт. 7270С температурада аустенит перлитга айланганлигидан бу ўзгариш ледебурит таркибига кирувчи  аустенитни ҳам қамраб олади.

Юқорида санаб ўтилган структура ташкил этувчилардан ташқари, темир-углероди қотишмаларда оксидлар, нитридлар, сульфидлар, фосфидлар, яъни кислород, азот, олтингугурт ва фосфор билан ҳосил қилинган аралашмалар ҳам бўлиши мумкин. Улар асосида масалан, суюқланиш температураси 9500С га тенг фосфидли эвтектика  (Fe+Fe3P+Fe3C) каби янги структура ташкил этувчилар ҳосил бўлиши мумкин. Фосфор тахминан 0,5-0,7 % бўлганда фосфидли эвтектика яхлит тўр кўринишида зарралар чегарасида ажралиб туради ва чўяннинг мўртлигини оширади.

Темир – цементит ҳолат диаграммаси. Темир – цементит ҳолат диаграммасида (Fe+Fe3С) темир углеродли қотишмаларнинг (пўлат ва чўяннинг) кристалланиш процесслари ҳамда суюқ қотишмани хона  температурасигача секин совитганда унинг структурасидаги ўзгаришлар ўрганилади. Диаграмма (18-расм) тоза темирдан цементитгача (6,67%С) бўлган концентрацияли қотишмаларнинг фаза таркиби ва структурасини кўрсатади. Таркибида 2,14 % гача углерод бўлган қотишмалар пўлат деб, 2,14 дан 6,67% гача углерод бўлган қотишмалар эса чўян деб аталади.

Бирламчи кристалланиш, яъни суюқ қотишманинг қотиши АС ликвидус чизиғига мос келувчи температураларда бошланади. Бу диаграммадаги А нуқта темирнинг суюқланиш (қотиш) температураси 15390С мос келади. D нуқта эса цементитнинг суюқланиш температураси ≈ 16000С га мос келади. АЕСF солидус чизиғи охири қотиш температурасига мос келади.  АС чизиғига мос келувчи температураларда суюқ қотишмадан аустенит, СD чизиғига мос келувчи температураларда эса бирламчи цементит деб аталадиган цементит кристалланади. АЕ солидус чизиғига мос келган температураларда таркибида 2,14% гача углерод бўлган қотишмалар узил-кесил қотади ва аустенит ҳосил қилади. ЕСF солидус чизиғида таркибида 2,14% дан 6,67% гача углерод бўлган қотишмалар узил-кесил эвтектика (ледебурит) ва структура ҳосил илиб қотади. Структура аввалроқ суюқ қотишмадан ҳосил бўлади: чунончи 2,14-4,3% углерод бўлганда аустенит, 4,3-6,67 % углерод бўлганда бирламчи цементит ҳосил бўлади. (18-расмга қ.)

Бирламчи кристалланиш натижасида углерод миқдори 2,14% гача бўлган барча қотишмаларда, яъни пўлатларда бир фазали структура – аустенит ҳосил бўлади. Углерод миқдори 2,14% дан кўп бўлган қотишмаларда, яъни чўянларда бирламчи кристалланишда ледебурит эвтектикаси ҳосил бўлади.

 

18-расм. Темир-цементитнинг ҳолати диаграммаси (содда кўринишда) А-аустенит, П-перлит, Л-ледебурит, Ф-феррит, Ц-цементит

 

Иккиламчи кристалланиш (қаттиқ ҳолатда ўзгариш) – GSE, PSK ва GPQ чизиқларга мос келувчи температураларда содир бўлади. Қаттиқ ҳолатда ўзгариш темирнинг битта аллотропик модификациясидан бошқасига (γ дан α га) ўтиши туфайли ҳамда углероднинг аустенит ва ферритга эрувчанлиги ўзгаришига боғлиқ ҳолда рўй беради. Температура пасайиши билан эрувчанлик камаяди.

Диаграмманинг AGSE областида аустенит бўлади. Қотишма совитилганда аустенит GS линияга мос келувчи температураларда ферритни, SE чизиғига мос келувчи температураларда эса иккиламчи деб аталадиган цементитни ажратиб чиқариб парчаланади. Иккиламчи цементит деб, суюқ қотишмадан ажралиб чиқадиган бирламчи цементитдан фарқли равишда қаттиқ эритмадан ажралиб чиқадиган цементитга айтилади. Диаграмманинг GSP областида феррит ва парчаланадиган аустенит аралашмаси бўлади. PQ чизиғига мос келувчи температурагача срвитилиганда ферритдан ўлчамчи цементит ажралиб чиқади. PQ чизиғи температура пасайиши билан ферритда углероднинг эрувчанлиги (7270 С температурада) 0,02% дан (хона температурасида) 0,005% гача камайишини кўрсатади.

Углерод миқдори 0,8% ва температура 7270С бўлганда S нуқтада барча аустенит парчаланиди ва феррит ҳамда цементитнинг механик аралашмаси перлитга айланади. Таркибида 0,8% углерод бўлган пўлат эвтектоид пўлат дейилади (19-расм, б). Таркибида 0,02 дан 0,08% гача углерод бўлган пўлатлар эвтектоиддан олдинги (19-расм а), 0,8 дан 2,14 % гача углерод бўлган пўлатлар эса эвтектоиддан кейинги пўлатлар деб аталади. (19-расм в)

PSK чизиғига мос келувчи температураларда системанинг исталган қотишмасида қолган аустенит парчаланади ва феррит ҳамда цементитнинг механик аралашмасидан иборат бўлган перлит ҳосил бўлади. PSK чизиғи перлитли ўзгариш чизиғи деб аталади.

SE чизиғига мос келувчи температураларда аустенит углерод билан туйинган бўлиб, температура пасайганда ундан иккиламчи цементит кўринишидаги ортиқча углерод ажралиб чиқади.

DFKL вертикал чизиғи цементитнинг химиявий таркиби ўзгармаслигини кўрсатади.  Фақат унинг кристалларининг шакли ва ўлчамларигина ўзгариб қотишма хоссаларига катта таъсир кўрсатади. Цементитнинг энг йирик кристаллари у суюқликдан бирламчи кристалланишда ажралиб чиққанда ҳосил бўлади.

19-расм. Микроструктура:

а- 500 марта катталаштирилган эвтектоидгача бўлган пўлат-феррит (оқ участкалар) ва перлит (қора участкалар). б-эвтектоидли пўлат – перлит (1000 марта катталаштирилган), в-эвтектоиддан кейинги тўр кўринишига пўлат – перлит ва цементит (200 марта катталаштирилган)

Таркибида 4,3% углерод бўлган чўян эвтектик оқ чўян деб аталади. (20-расм) Таркибида 2,14 дан 4,3% гача углерод бўлган чўянлар ва эвтектикадан олдинги, углерод миқдори 4,3 дан 6,67 гача бўлса, эвтектикадан кейинги оқ чўянлар деб аталади.

Температура 7270С га етганда (PSK чизиғи) таркибидаги углерод эвтектоиддаги даражагача камайган (0,8%) аустенит перлитга айланади. Узил-кесил совигандан сўнг эвтектикадан олдинги оқ чўянлар перлит, ледебурит (перлит+цементит) ва иккиламчи цементитдан ташкил топади. Бундай чўян таркибида углерод миқдори қанча кўп бўлса, унда перлит шунча кам, ледебурит эса шунча кўп бўлади.

7270С дан паст температурада эвтектик оқ чўян (4,3% углерод) фақат ледебуритдан ташкил топади. Таркибида 4,3% дан кўп углерод бўлган эвтектикадан кейинги оқ чўян тўла совигандан сўнг бирламчи цементит ва ледебуритдан иборат бўлади. Шуни қайд қилиш лозимки, ледебуритни PSK чизиғидан паст совитилгандан унинг таркибига кирувчи аустенит перлитга айланади, яъни хона температурасида ледебурит цементит ва перлит аралашмасидан иборат бўлади. Бунда цементит яхлит матрица ҳосил қилади, унда перлит колониялари жойлашади, ледебуритнинг бундай тузилиши унинг жуда қаттиқлигига (НВ>600) ва мўртлигига сабаб бўлади.

 

9-§. ТЕМИР-ГРАФИТ ҲОЛАТ ДИАГРАММАСИ

 

Қотишма нисбатан тез совитилганда суюқ чўяннинг кристалланиш жараёнида цементит ҳосил бўлади. Темир-цементит системаси метастабил, яъни беқарор система ҳисобланади, чунки маълум шароитларда цементит аустенит ва график кўринишидаги углеродга парчаланади. Жуда секин совитилганда қотишманинг кристалланиш жараёнида ундан графит кўринишидаги углерод ажралади. Темир-графит системаси стабил система ҳисобланади. Темирнинг углеродли қотишмаларда графитнинг кристалланиш жараёни графитланиш деб аталади. У қаттиқ ҳолатда ҳам содир бўлиши мумкин, чунки цементит юқори температураларда беқарор бўлади. Бундай ҳолда графитланиш кетма-кет содир бўладиган бир неча босқичдан иборат бўлади: 1) цементитнинг парчаланиши ва углерод атомларининг аустенитда эриши; 2) аустенитда графитланиш марказларининг ҳосил бўлиши; 3) аустенитдаги углерод атомларининг графитланиш марказларига томон диффузияланиши; 4) графит ажралишининг ўсиши;

21-расмда бирлаштирилган диаграмма кўрсатилган: узлуксиз чизиқлар билан темир-цементит метастабил диаграммаси, штрих чизиқлар билан темир-графит стабил диаграммаси тасвирланган. Темир-цементит диаграммаси бўйича чўянлар областида оқ чўянлар, темир-графит диаграммаси бўйича кулранг чўянлар олинади. Темир-графит диаграммасида E/ C/ F/ ва P/ S/ K/  горизонтал чизиқлар бирмунча юқори, C/ D/  ва E/ S/ қия чизиқлар эса темир-цементит диаграммасидаги мос чизиқларга нисбатан чап томонда ётади.

Темир-графит диаграммасида AC/ D  чизиғи ликвидус чизиғи ҳисобланади. Қотишма AC чизиғи бўйича совитилганда аустенит, C/ D/  шохобчаси бўйича эса бирламчи графит ажралиб чиқади. 11530С температурада E/ C/ F/ солидус чизиғида графит ва аустенитдан ташкил топган эвтектика ҳисобланади. У графитли эвтектика деб аталади. S/ E/ чизиғи температура пасайиши билан аустенитда углероднинг эриши камайишини кўрсатади. Температура пасайганда темир-графит системасида аустенитдан иккиламчи деб аталадиган графит ажралиб чиқади.

7380С температурада P/ S/ K/ чизиғида таркибида 0,7 % углерод бўлган аустенит (S/ нуқта) феррит ва графитдан иборат эвтектоид ҳосил қилиб парчаланади. Бу эвтектоид графитли эвтектоид деб аталади.

Тўла совитилгач структура феррит ва графит (эвтектик, иккиламчи ва эвтектоид) дан ташкил топади. Кўпгина ҳолларда турлича пайдо бўлган графитни микроструктурада фарқлаб бўлмайди, чунки кристалланиш процессида аустенит парчаланганда ҳосил бўладиган графит мустақил ажралиб чиқмайди, балки мавжуд графит аралашмаларга ёпишиб, уларнинг ўлчамларини катталаштиради.

 

21-расм.  Темир-графит ҳолат диаграммаси.

 

Контрол саволлар

1.      Металл қотишма нима? Қотишмага мисоллар келтиринг.

2.      Фазани таърифлаб беринг.

3.      қотишмаларнинг ҳолат диаграммалари нималарни тасвирлайди?

4.      Чўян ва пўлат деб нимага айтилади?

5.      Бирламчи кристалланишда қотишмаларда қандай ўзгаришлар бўлади?

6.      Иккиламчи кристалланиш нима?

7.      Таркибида 0,8% углерод бўлган пўлат ва таркибида 4,3% углерод бўлган чўяннинг ўзига хос хусусиятлари нималардан иборат?

8.      Темир-цементит диаграммасининг амалий аҳамияти нимадан иборат?

 

III БОБ

ТЕМИР-УГЛЕРОДЛИ ҚОТИШМАЛАР

 

10-§ ЧЎЯН ВА ПЎЛАТ ИШЛАБ ЧИҚАРИШ ҲАҚИДА ҚИСҚАЧА МАЪЛУМОТЛАР

Чўян ва пўлатни эритиш. Чўян ва пўлат ишлаб чиқарадиган ҳозирги замон металлургия корхонаси турли корхоналарнинг мураккаб комплексидан иборат (22-расм):

1.      Руда, тошкўмир, флюс, ўтга чидамли материаллар қазиб олинадиган шахта ва карьерлар.

2.      Бекорчи жинсларни чиқариб ташлаб руда тозаланадиган ва суюқлантиришга тайёрланадиган ҳамла рудага нисбатан таркибида темир кўп бўлган маҳсулот – концентрат олинадиган руда бойитиш комбинати.

3.      Кокс-химия цехлари ва заводлари. У ерда коксланадиган кўмирлар тайёрланади, кокс печларида улар коксланади (ҳаво киритмасдан тахминан 10000С температурада қуруқ ҳайдалади) ҳамда улардан йўл-йўлакай бензол, фенол, тошкўмир смоласи каби қимматли химия маҳсулотлари ажратиб олинади.

4.      Энергетика цехлари. У ерда электр энергияси олинади ва узатилади, домна процессларида ҳаво пуфлаш учун зарур бўлган сиқилган ҳаво олинади, чўян ва пўлат эритиш учун кислород олинади, шунингдек металлургия корхоналарида чиқадиган газлари тозаланади (табиатни сақлаш ва ҳаво бассейнини тоза сақлаш мақсадида).

5.      Чўян ва ферроқотишмаларни эритиш домна цехлари.

6.      Турли ферроқотишмалар ишлаб чиқариладиган заводлар.

7.      Пўлат ишлаб чиқариш учун мўлжалланган конвертер, мартен, электр-пўлат суюлтириш цехлари.

8.      Прокат цехлари. У ерда қиздирилган пўлат қуймалардан загатовкалар (блюмлар ва сляблар), кейинчалик сорт прокат, трубалар, лист, сим ва бошқалар учун қайта ишланади.

Ҳозирги замон пўлат ишлаб чиқариши икки босқичли схемага асосланган, унда домна печларида чўян эритилади ҳамда кейинчалик ундан турли усуллар билан пўлат олинади. Домна печларида эритиш процессида руда таркибидаги темир оксидларидан темир танлама қайтарилади. Шу билан бирга рудадан фосфор ҳамда унча кўп бўлмаган миқдорда марганец ва кремний ҳам қайтариб олинади; темир углерод ва қисмане ёқилғидаги (кокс) олтингугурт билан тўйнади. Шундай қилиб, рудадан таркибида 2,14% дан кўп углерод, кремний, марганец, олтингугурт ва фосфор бўлган темир қотишмаси олинади.

Чўян конвертер, мартен ва электр печь  каби металлургия агрегатларида пўлат қайта ишланади.

Уларда содир бўладиган химиявий реакциялар туфайли чуяндаги баъзи аралашмалар оксидланади ва улар эритиш процессида шлакка ҳамда газларга ўтказилади. Натижада керакли химиявий таркибга эга бўлган пўлат олинади.

Қора металлургия маҳсулотлари. Қайта ишланган чуян, қуйма чуян, домна ферроқотишмалари, пўлат қуймалар ҳамда прокатлар қора металлургиянинг асосий маҳсулотлари ҳисобланади.

Пўлат олишда ишлатиладиган қайта ишланган чуян таркибида 4,0-4,4% С; 0,6-0,8% гача 51; 0,25-1,0% гача Мп; 0,15-0,3% Р ва 0,03-0,07% 5 бўлади. Конвертерларда пўлат олиш учун мўлжалланган баъзи чуян маркаларида фосфорнинг миқдори кам -0,07% гача бўлади. Эритиладиган чуяннинг 90% гача қисми қайта ишланган чуянга тўғри келади.

Машинасозлик заводларида қуйиш усули билан шаклдор қуймалар олишга мўлжалланган куймакорлик чуяни таркибида кремний миқдори юқори (2,75-3,25% гача)  бўлади.

Ферроқотишмалар-таркибида мар­ганец, кремний, ванадий, титан каби бошқа металлар кўп бўлган темир қотишмасидир. Улар чуяндан пўлат олиш ва легирланган пўлат ишлаб чиқаришда ишлатилади. Ферроқотишмаларга таркибида 9-13% 51 ва 3% гача Мп бўлган ферросилиций, таркибида 70-75% Мп ва 2% гача 51 бўлган домна ферромарганеци; тарки­бида 10-25% Мп в а 2% гача 51 бўлган ялтироқ чуян киради.

Қолипларда ёки кристаллизаторларда олинган  пўлат қуймалар босим остида ишланади (прокатланади, болғаланади). Прокат бевосита конструкцияларда (куприклар, бинолар, темир-бетон конструкциялар, темир йул изларида, машина станиналари ва ҳоказоларда) қирқиб деталлар тайёрлаш учун ҳамда болғалаш ва штамплаш учун заготовкалар сифатида иш­латилади.

Прокат металлнинг кўндаланг кесим шакли профиль дейилади. Турли ўлчамдаги турли профиллар йиғиндиси сортамент дейилади. Прокатланадиган профиллар сортаменти қуйидаги группаларга бўлинади: заготовкалар, сорт прокат, лист прокат, трубалар ва прокатнинг махсус хиллари.

Заготовкалар иссиқлайин бевосита қуймалардан прокатланади. 150x150 дан 450X450 мм ўлчамдаги квадрат кесимли заготовкалар блюмлар деб аталади. Улар сорт станларда прокатлашни давом эттириш учун мўлжалланган ҳамда болғалаш усули билан поковка олиш учун заготовка сифатида ишлатилади. Қалинлиги 65-300 мм, эни эса 600-1600 мм бўлган тўғри турт бурчак кесимли заготовкалар с л я б л а р дейилади. Улар қалин листлар прокатлаш учун ишлатилади.

Профилга кўра сорт прокат икки груп­пага бўлинади: оддий геометрик шаклдаги (квадрат, дойра, олти ёклик, тўғритуртбурчак) ҳамда мураккаб шаклдаги (швеллерлар, қуштаврли балкалар, рельслар, бурчаклар ва бошқалар).

Лист прокат вазифаси (кемасозликда, электротехникада ишлатиладиган листлар, автолистлар ва ҳоказо) ва қалинлигига кўра бўлинади. Қалинлиги 4-160 мм бўлган листлар қалинлист, қалинлиги 0,2-4 мм бўлган лист­лар юпқа лист, қалинлиги 0,2 мм дан кичик бўлган листлар фольга деб аталади.

Трубаларҳам ишлатилиши ҳамда тайёр­лаш усулига кўра бўлинади. Улар чоксиз  ва пайвандланган (тўғри ва спираль чокли) хилларга бўлинади.

Прокатнинг махсус хилларига қуйидагилар киради: темир йул вагонларининг ғилдираклари ва уқлари, халқалар, тишли ғилдираклар, даврий профиллар ва ҳоказо. Даврий профилли прокат деб, шакли ва кундаланг ке­сим юзаси маълум ораликда уқ буйича такрорланадиган заготовкага айтилади.

Кокс гази ва ундан олинадиган қимматли химиявий маҳсулотлар, шунингдек домна шла­ги ва колошник гази металлургия корхоналарининг қушимча маҳсулотлари ҳисобланади. Домна шлаги деб, енгил суюқланадиган флюснинг (СаСОз—оҳактош) рудадаги бекорчи жинслар ва ёнилги кули билан ҳосил қилган бирикмасига айтилади. Шлак йул қурилишида ишлатилади, ундан шлак тола, шлак-блоклар, цемент, колошник (домна) гази олинади. Дом­на гази чангдан тозалангач, домна печига бериладиган ҳавони ҳамда металлургия заводларининг цехларини иситиш учун ёнилги сифатида ишлатилади.

Ҳозирги замон металлургия корхоналари кам чиқиндили ёки чиқиндисиз технологии: процессларни жорий этиш усули билан ривожлантирилади.

11-§.  ҚУЙМА  ҚОТИШМАЛАРДАН  ҚУЙМАЛАР ОЛИШ УСУЛЛАРИ 

ҲАҚИДА ТУШУНЧА

Қуйиш усуллари. Суюлтирилган металлни (зритмани) қолипга қуйиш усули билан оли­надиган деталь ёки заготовка қуйма деб ата­лади. Қуйиш қолипининг конфигурацияси деталь ёки заготовка кўринишида бўлади. Барча маши­на ва ускуналар деталларининг тахминан 50% қуйиш усули билан тайёрланади. Суюқ металл қуйиш қолипига литник система деб аталадиган каналлар системаси оркади қуйилади. Эритма налипни эркин, яъни оғирлик кучи би­лан ёки марказдан қочирма куч ёки ташқи бо­сим остида мажбурий тулдириши мумкин. Куймалардаги ички тешиклар, каналлар ва бушлиқлар қуйиш қолипи ичига металл қуйишдан олдин куйиладиган стерженлар ёрдамида ҳосил қилинади. Қуйма кристалланиб бўлгандан сунг стерженлар чиқариб олинади. Қумли аралашмалардан тайёрланадиган қолип ва стер­женлар бир марта, металл ёки утга чидамли материаллардан ясаладиганлари эса доим ишлатишга ярайди.

Қуймаларни қуйиш усулини икки группага бўлиш мумкин. Биринчи группага бир марта ишлатиладиган қолипларда қуймалар олиш усули киради. Бундай қолипларга эритма бир марта қуйилади, сунгра қуймани олиш учун у бўзилади (қуруқ ёки нам қум қолипларга қуйиш , қобиқли қолипларга қуйиш ва бошқалар).

Иккинчи группага кўп марта ишлатиладиган металл қолипларда қуйма олиш усули киради. Бунда эритма қолипга бир неча юз мартадан тортиб, бир неча унг минг мартагача қуйилиши мумкин (марказдан қочма қуйиш, кокилга қуйиш, босим остида қуйиш ва бошқалар).

Юқорида кўриб утилган қуйиш усулларининг ҳар бири ўзининг вазифаси ва ишлатилшда соҳасига эга. Ҳар бир усул ишлаб чиқариш ҳажми, қуйманинг аниқлиги, сиртининг силлиқлигига қуйиладиган талаблар, қуйиш қотишмаларининг технологик хоссалари, техника иқтисодий курсаткичлари билан белгиланади.

Қуйиб тайёрланган қотишмаларни эритишда суюлтириш печларига металл шихта, ферроқотишмалар, лигатуралар ва флюслар солинади. Металл шихта техник тоза металл қуймаларидан, металл парчаларидан, ишлаб чиқа­риш чикиндиларидан иборат бўлади. Лигату­ра ёрдамчи қотишма бўлиб, суюлтирилган металлга суюлтириш процессида қуйган химиявий элементлар ўрнини тулдириш учун қўшилади. Масалан, чуян ва пўлат қуйиш да бир йула металлни қайтарадиган ферроқотишмалар (ферро­марганец, ферросилиций ва бошқалар) лига­тура бўлиб хизмат қилади. Флюслар керакли физик-химиявий хоссаларга эга бўлган шлак ҳосил қилиш учун хизмат қилади (чуян ва пўлат эритишда оҳактош флюс вазифасини бажаради). Шлак суюлтириш жараёнида металлни оксидланишдан сақлайди, шихтага металл би­лан бирга тушиб қолган ва суюлтириш процес­сида ҳосил бўладиган металлмас аралашмаларни чиқариб ташлаш учун хизмат қилади.

Қуйма қотишмаларнинг хоссаларини яхшилаш учун суюлтириш процессида, суюлтирил­гандан сунг, қуйиш ковшларида ёки бевосита қуйиш қолипларида қотишмалар модификацияланади, легирланади ва рафинирланади. Модификациялаш суюлтирилгандан сунг суюқ қотишмага процентнинг юздан ёки ундан бир булаги қадар модификаторлар киритишдан иборат. Модификаторлар қўшимча кристалланиш марказларини ҳосил қилиш, қотишманинг майда заррали тўзилишини ҳамда унинг механик хоссаларини говори бўлишини таъминлайди. Чуян ва пўлат учун силикокальций, ферросилиций ва бошқалар модификатор ҳисобланади. Л ег и р л а ш, бу қотишманинг ички тўзили­шини ўзгартириш ҳисобига унга алоҳида хоссалар (оташбардошлик, ейилишга чидамлилик ва коррозияга бардошлик ва бошқалар) бериш учун суюқ қотишмага турли химиявий элемент­лар (Сг, NI, СU, Мо, Vа, W, Тj, Со ва бошқалар) киритишдан иборат. Рафинирлаш қотишмани кераксиз ва зарарли аралашмалардан тозалашдир. Чуян ва пўлатдаги зарарли аралашма­лар (олтингугурт, фосфор) марганец ва оҳактош билан рафинирлаб кетказилади.

12-§. ЧУЯНЛАР

Компонентларнинг чуян хоссаларига таъсири. Чуян пўлатдан таркибида кўп углерод борлиги, яхши қуйиш хоссалари билан фарқ қилади. Уни оддий шароитларда босим остида ишлаб булмайди ва пўлатдан арзон. Чуянда кремний, марганец, фосфор ва олтингугурт аралашмалари бўлади. Махсус хоссага эга бўлган чуянлар таркибида никель, хром, мис, молибден каби легирловчи элементлар мавжуд. Чуяндаги мавжуд қўшилмалар ундан ажралиб чиқадиган графитнинг миқдори ва тўзилишига таъсир этади.

Чуян қуймаларининг механик хоссалари унинг структурасига боглиқ. Чуян таркибида қуйидаги структура ташкил этувчилари бор: графит, феррит, перлит, ледебурит ва фосфидли эвтектика. Микроструктурасига кўрачуянлар таркибида ледебуритли цементит Ц ва перлит П бўлган оқ чуян I га (23-расм); таркибида перлит II ва графит Г бўлган кул ранг перлитли чуян II га; таркибида феррит Ф ва графит Г бўлган ферритли чуян III га бўлинади. Фер­ритли чуянда барча углерод графит кўринишида эркин ҳолатда бўлади. Оралиқ структурага эга бўлган чуянлар мавжуд: таркибида перлит, ледебуритли цементит ва графит бўлган икки қисмдан иборат чуян Па; таркибида феррит, перлит ва графит бўлган перлит - ферритли II б; перлит ва шарсимон графитдан ташкил топган юқори мустаҳкамликка эга бўлган чуян IV.

23-расм. Чўян микроструктуралари

 

У ёки бу чуян микроструктурасининг ҳосил бўлишига унинг химиявий таркиби ва қуйманинг совитилиш тезлиги катта таъсир курсатади.

Оддий кул ранг чуянларда углерод миқдори 2,7 дан 3,7 % гача бўлади. Чуянда угле­род миқдори ортиши билан графитнинг ажралиб чиқиши хам ортади. Барча ҳолларда углерод миқдорининг пастки чегараси қалиндеворли, говори чегараси эса юпқа деворли қуймалар учун қабул қилинади.

Чуян структурасига углерод ва крем­нийнинг биргаликда таъсири диаграммада кўрсатилган (24-расм, а). Диаграмманинг абс­цисса чизиғи буйлаб чуяндаги кремний миқдори ордината уқи буйлаб эса углерод миқдори қуйилган. Диаграмма ўзлуксиз чизиқлар билан бешта областга бўлинади. Областларнинг белгиланиши 23-расмда келтирилган чуян структураларига мос келади. Бу диаграммадан фойдаланиб, деворининг қалинлиги 50 мм бўлган қуймалар олиш учун углерод ва кремний миқдорини ҳамда зарур микроструктурани аниқлаш мумкин.

Чуян структурасининг ҳосил бўлишига қуймани совитиш тезлиги катта таъсир курсатади, бу тезлик қуйма деворининг қалинлиги ортиши билан камаяди. Куймани совитиш тезлиги орти­ши билан чуян структурасидаги цементит миқдори ортади, камайиши билан эса чуян структурасида графит миқдори ортади. Чуян қуйманинг химиявий таркиби бир хил бўлгани холда деворлари турлича бўлган қуймаларнинг микроструктураси, демак механик хоссалари ҳам турлича бўлади. 24-расм, б да углерод ва кремнийнинг (ордината уқи) ва қуйма деворининг қалинлиги (абсцисса уқи) нинг чуян структурасига биргаликдаги таъсири курсатилган. Бу диаграммада областларнинг белгиланиши ҳам 23- расмда келтирилган структураларга ва 24- расм, а да келтирилган областларга мос келади.

Марганец чуянда эриб, феррит ва цемен­тит билан қаттиқ эритмалар ҳосил қилади. Марганец маълум даражада чуяннинг графитланишига тусқинлик қилади. Марганец олтингугуртнинг чуянга зарарли таъсирини нейтраллайди. Кулранг чуянда марганец миқдори одатда 0,5-0,8% бўлади. Марганец миқдорини 0,8-1,0% гача купайтириш чуяннинг, айниқса юпқа деворли қуймаларнинг механик хоссаларини яхшилайди.

Фосфор чуяннинг графитланиш процессига деярли таъсир курсатмайди. 0,1-0,3% миқдордаги фосфор қаттиқ чуянда эриган ҳолатда бўлади. Фосфор чуяннинг муртлигини оширади, чунки таркибида 0,5-0,7% фосфор бўлган чуянларда учлама фосфид эвтектика (Ре + РезР + Ре3С) ҳосил бўлади, унинг суюқланиш температураси 950°С бўлиб, зарралар чегарасидан мурт яхлит тур кўринишида ажралиб чиқади. Фосфор чуяннинг суюқ ҳолатда оқарувчанлигини ва ейилишта чидамлилигини оширади, лекин унинг ишланувчанлигини ёмонлаштиради. Муҳим қуймалар олиш учун чуянда 0,2-0,3% гача фосфор бўлишига йул қуйилади. Ишқаланишга ишлайдиган қуймаларда фосфор миқдори 0,7- 0,8% гача, юпқа деворли қуймалар ва бадиий қуймаларда фосфор миқдори тахминан 1% бўлиши мумкин.

Олтингугурт зарарли аралашма бўлиб, қотганда темир сульфиди (FеS) ҳосил қилади, чуяннинг қуйиш хоссаларини ёмонлаштиради (суюқ ҳолатда оқувчанлигини камайтиради, киришувчанлигини ва дарзлар ҳосил бўлишига мойиллигини оширади). Темир сульфиди темир билан бирга 988°С температурада осон суюқланадиган эвтектика (FеFеS) ҳосил қилади. Эвтектика энг кейин қотади ва зарралар орасида жойлашади. У говори температураларда чу­яннинг муртлигини оширади, мустаҳкамлигини камайтиради, яъни қизиган холда синувчанлигини оширади. Олтингугурт миқдорига қараганда 5-7 марта кўпмарганец кушиш билан олтингугуртнинг зарарли таъсири нейтралланади. Олтингугурт марганец билан марганец суль­фиди (FeS) ҳосил қилади, у суюқлантирилган чуянда қаттиқ холатда бўлади, чунки у 1620°С да суюқланади. Ҳосил бўлган марганец сульфидининг кўп қисми суюқ чуяндан шлакка утади. Чуянда 0,12% гача, мустаҳкамлиги юқори бўлган чуянларда эса купи билан 0,03% олтингу­гурт бўлишига рухсат этилади.

Легирловчи элементлар (Сг, Ni, Мо, Тi, Мn, Сu ва бошқалар) чуяннинг хосса­ларини яхшилайди. Чуянни легирлашда хром ва никель, одатда, биргаликда ишлатилади. Легирлаш натижасида перлит майдаланади ёки янада майда структуралар ҳосил бўлади.

Оқ ва кулранг чуян. Кулранг ва оқ чуянлар хоссаларига кўра бир-биридан кескин фарқ қилади. Оқ чуянлар жуда қаттиқ ва мурт, кесувчи асбоблар билан ёмон ишланади, пўлат олиш учун қайта суюқлантирилади, шунинг учун қайта ишланадиган чуянлар деб аталади. Оқ чуяннинг бир қисми болгаланувчан чуян олишга сарфланади.

 

24-расм Углерод ва кремний миқдори (а), совитиш тезлиги (б)га кўра чўяннинг структура диграммалари

Кулранг чуянлар қуймакорлик чуянидир. Кулранг чуян ишлаб чиқаришга қуймалар кўринишида келтирилади. Кулранг чуян арзон конструкцион материал ҳисобланади. Унинг қуйиш хоссалари яхши бўлиб, кесиб яхши ишла­нади, ейилишга қаршилик курсатади, тебранма ва ўзгарувчан нагрўзкалар таъсиридан тебранишни сундириш хусусиятига эга. Тебранишни сундириш хоссаси демпфирловчи хусусият деб аталади. Чуяннинг демпфирловчи хусусияти пўлатникига караганда 2-4 марта юқори. Чуян­нинг демпфирловчи хусусияти ва ейилишга чидамлилиги юқори бўлганлигидан ундан турли ускуналарнинг станиналарини, трактор ва авто­мобиль двигателларининг тирсакли ҳамда тақсимлаш валларини тайёрлашда фойдаланилади. ГОСТ 1412-80 га мувофиқ кулранг чуяннинг қуйидаги маркалари ишлаб чиқарилади (қавс ичида чуян каттиқлиги (НВ) нинг сон қийматлари курсатилган): СЧ 10 (143-229), СЧ 15 (163-229),    СЧ 20  (170-241),    СЧ 25  (180-250), СЧ 30 (181-255), СЧ 35 (197-269), СЧ 40 (207-285), СЧ (229-289).

 

 Турли шаклдаги графитли  чуян микроструктураси

а — кулранг  чуяндаги пластинкасимон  графит,   б — мустахкамлиги юқори булган чуяндаги шарсимон графит, в — болғаланувчан чуяндаги паға-паға кўринишдаги графит

Кулранг чуян суюлтирилган металлга цементитнинг парчаланишига ҳамда графит кўринишида углерод ажралиб чиқишига ёрдам берувчи моддалар қушиш йули билан олинади. Кулранг чуян учун кремний графитизатор ролини уйнайди. Қотишмага тахминан 5% кремний киритилганда кулранг чуяннинг цементити тула парчаланади ва пластик ферритли асосга эга бўлган ҳамда графит аралашмаси бўлган струк­тура ҳосил бўлади. Кремний михдори камайиши билан перлит таркибига кирувчи цементит қисман парчаланади ва графит аралашмалари бўлган феррит-перлитли структура ҳосил бўлади. Кремний миқдори янада камайганда гра­фит аралашмалари бўлган перлитли асосга эга бўлган кулранг чуян структурасига шаклланади.

Кулранг чуянларнинг механик хоссалари ме­талл асосга, шунингдек графит аралашмаларнинг шакли ва улчамларига боғлиқ. Перлит асосли кулранг чуянлар мустахкамрок, феррит асосли кулранг чуянлар эса пластикроқ бўлади. Графитнинг мустахкамлиги жуда кам бўлганли­гидан ва чуяннинг металл асоси билан борланмаганлигидан графит эгаллаб турган жойларни бутплиқ, чуяннинг металл асосидаги кертилган ёки дарз ҳосил бўлган жойлар деб қараш мумкин. Улар эса чуяннинг мустахкамлиги ва пластиклигини анча камайтиради. Пластинкалар кўринишидаги (25-расм, а) графит аралашмалар чуяннинг мустахкамлик хоссаларини купроқ, нуқта ёки шар кўринишидаги графит аралаш­малар озроқ камайтиради.

Кулранг чуянларни физик-механик характеристикаларига кўра тўрт группага: мустахкам­лиги кам, мустахкамлиги катта, мустахкамлиги юқори ва махсус хоссаларга эга бўлган чуянларга бўлиш мумкин.

 

25-расм. Турли шаклдаги графитли чўян

микроструктураси

Мустаҳкамлиги кам кулранг чуян пластинкасимон графит аралашмалар бўлган феррит ёки феррит ва перлит микроструктурали асосга эга (25-расм, а). Чўзилишга мустахкам­лиги 300 МПа бўлган бундай чуяннинг маркаси СЧ 30. Чуян маркасидаги харфлар чуяннинг кисқартирилган номини, ундан кейинги икки хонали рақам эса чўзилишга мустахкамлик чегарасини билдиради.

Мустаҳкамлиги катта бўлган кул­ранг чуян перлитли асосга ва жуда майда уюрма тўзилишдаги графитга эга. У мос равишда СЧ 35 дан СЧ 40 гача бўлган чуян маркаларига мос келади. Бундай мустахкамлик чуянни легирлаб ва модификация қилиб таъминланади.

Легирланган кулранг чуян майда заррали структурага эга бўлиб, оз миқдорда никель ва хром, молибден, баъзан титан ёки мис қушиш хисобига графитнинг яхши тўзилишига эришилади.

Модификация қилинган кулранг чуян хуйманинг кундаланг кесими буйича бир жинсли тўзилишга хамда жуда майда уюрма шаклдаги графитга эга. Модификация қилинган чуян тайёрлаш учун шихтанинг химиявий таркиби шундай танланадики, бунда модификация қилинмаган оддий чуян қуймаси қотганда оқарсин. Ферросилиций, силикоалюминий, силикокальций каби модификаторлар чуян массасининг 0,1-0,3% миқдорида бёвосита ковшга уни тулдириш вахтида солинади. Модификация хилинган кулранг чуян қуймаси структурасида ледебуритли цементит булмайди. Чуянга қўшиладиган модификатор миқдори кам бўлганлигидан уиинг химиявий таркиби амалда ўзгармай қолади. Модификация қилинган суюқ чуянни тезда қолипларга қуйиш лозим, чунки модификация эффекти 10-15 мин ичида йуқолади.

Мустахкамлиги юқори бўлган чуян. У феррит ёки перлитли структурага эга бўлиб (23-расмга қаранг) магний билан моди­фикация хилинган кулранг чуяннинг боища хилидир. Магний билан бир вахтда ёки ундан бир оз кейинрох суюқ чуянга ферросилиций қўшилади. Натижада шарсимон кўринишдаги майда графит аралашмалари ҳосил қилинади (25-расм, б га қаранг). Бу чуяннинг мустахкам­лиги оддий кулранг чуянларникига қараганда  юқори бўлади.

Чўзилишдаги мустахкамлик чегараси (σв) ва нисбий чўзилиши (σ) га боғлиқ холда юқори мустахкамликка эга бўлган чуянлар (ГОСТ 7293-79) қуйидаги маркаларга бўлинади (қавсларда чуяннинг қаттиқлик қийматлари (НВ) курсатилган):  ВЧ 38-17 (140-170), ВЧ 42-12(140 - 200), ВЧ 45 - 5 (160 - 220), ВЧ 50-2 (180-260),  ВЧ 60 - 2(200 - 280), ВЧ 70-3 (229- 275), ВЧ 80 -3 (220 - 300), ВЧ 100 - 4 (302 - 369), ВЧ 120 - 4 (302 - 369).

Мустаҳкамлиги юқори булган чуяннинг механик хоссалари уларни оғир шароитларда ишлайдиган ма­шина деталларини тайёрлашда пўлат поковка ёки қуймалар урнига ишлатиш имконини беради. Мустаҳкамлиги юқори булган чуяндан прокат станларининг, темирчилик-пресс жиҳозларининг, бур турбиналарининг деталлари (йўналтирувчи аппаратнинг куракчалари), тракторлар, автомобилларнинг тирсакли валлари, поршенлари ва бошқа деталлар тайёрланади. Масалан, «Волга» енгил автомашинасининг тирсакли вали 3,4- 3,6 % С;  1,8 - 2,2 % 31; 0,96-1,2 % Мп; 0,16-0,30 С г;  <0,01%5; <0,06 % Р ва 0,01-0,03% Мg  таркибли  мустаҳкамлиги юқори чуяндан тайёрланади. Олтингугурт ва фосфор ҳамда бошқа химиявий элементларнинг оз миқдорда бўлиши чуянни вагранкада эмас, электр печда эритиш йули билан таъминланади. Термик ишлов берилгандан сунг чуяннинг механик хоссалари  анча  юқори бўлади: σв = 620 - 650 МПа, σ = 8 - 12 % ва қаттиқлиги НВ= 192 - 240.

Болғаланувчан чуян. Болраланувчан чуян - кулранг чуянга қараганда анча пластик бўлган чуяннинг шартли номидир. Болғаланувчан чуян ҳеч қачон болғаланмайди. Болғаланувчан чуян қуймалари перлит - цементит структурали оқ чуян қуймаларини ўзоқ муддат юмшатиш йули билан олинади. Қуйма деворларининг қалинлиги 40-50 мм дан ошиб кетмаслиги керак. Юм­шатиш вақтида оқ чуяннинг цементити паға-паға кўринишдаги графитлар ҳосил бўлиб парчаланади (25-расм, в). Деворининг қалинлиги 50 мм дан катта бўлган қуймаларни юмшатишда пластинка кўринишдаги кераксиз графитлар ҳосил бўлади.

Металл асосининг структурасига боглиқ ҳолда ферритли болгаланувчан чуян ва перлитли болгаланувчан чуян бўлади. Ферритли болгала­нувчан чуянлар таркибида 2,4-2,8% С; 0,8-1,4%51; 0,3-0,4%Мп; 0,08-0,1%5; 0,2% Р бўлган оқ чуянларни дуплекспроцесс билан суюлтириб олинади. Юмшатишда оксидланишдан сақлаш учун оқ чуян қуймалари махсус металл яшикларга жойланиб, қум, пўлат қиринди ёки шамот билан тулдирилади. Оқ чуянни юмшатиш учун 20-25 соат давомида 950-1000°С температурагача секин қиздириш ва уни бу температурада 10-15 соат давомида ўзоқ муддат ушлаб туришдан иборат. Ушлаб туриш процессида графитланишнинг биринчи босқичи содир бўлади. Бунда эвтектик ва ортикча иккиламчи цементит парчаланади. Иккиламчи цементит бу температурада оз миқдорда бўлади. Ушлаб туришнинг охирига келиб графитланишнинг би­ринчи боскичи тугайди, чуян аустенит хамда юмшатиш углеродидан ташкил топади. Шундан сунг температура 720-740°С гача камайтирилади ва 25-30 соат давомида ушлаб турилади (26-расм, 1 режим). Бу вақтда графитланиш­нинг иккинчи босқичи содир бўлади, бу процессда перлитнинг цементити парчаланади. Ферритли болраланувчан чуян синган жойи кўринишига қараб кора ўзакли чуян деб ҳам аталади.  Унда  ферритли  асосдаги графитли ара-

. Оқ чуянни бўшатиш

лашма кўп бўлганлигидан қора хира рангда бўлади.

Перлитли болраланувчан чуянлар асосан вагранкаларда суюлтирилган оқ чуяндан олина­ди. Бунинг учун оқ чуян қуйидаги химиявий таркибга эга бўлиши керак: 2,8-3,4% С; 0,5-0,8%51; 0,4-0,5%Мп; 0,2%Р ва 0,2%8. Угле­род миқдорини камайтириш учун юмшатиш оксидловчи муҳитда амалга оширилади. Бунинг учун қуймалар остига металл заки ёки майдаланган темир рудаси сепилади. Юмшатиш режимини тахминан 1000°С температурагача қизди­риш, бу температурада ўзоқ муддат ушлаб ту­риш (графитланишнинг биринчи босқичи) ва хона температурасигача ўзлуксиз аста-секин совитишдан иборат (26-расм, 2-режим). Бундай юмшатишда углероднинг кўп қисми куяди, 1,5-2,0 мм чуқурликкача бўлган юза қатлам углеродсизланади. Шунинг учун чуяннинг син­ган жойи ёрқин кўринишга эга ва у ёрқин ўзак­ли деб аталади. Перлитли болғаланувчи чуян­лар ферритли болраланувчан чуянларга нисбатан кам ишлатилади.

Чўзилишдаги мустахтамлик чегараси в) ва нисбий ўзайиши (σ) га боглиқ ҳолда болғаланувчан чуян (ГОСТ 1215 - 79) қуйидаги маркаларга бўлинади (қавс ичида қаттиклик НВ нинг сон киймати курсатилган): КЧ 30-6 (163), КЧ 33 -8(163), КЧ 35-10 (163), КЧ 37-12 (163)- ферритли қора ўзакли чуян ва КЧ 45-6 (241), КЧ 50 -4 (241), ТКЧ 56-4 (269), КЧ 60 - 3 (269), КЧ 63 - 2 (269) - перлитли ёрқин ўзакли чуянлар.

Болғаланувчан чуян автомобиль, қишлоқ хужалик ва текстиль машинасозлигида кенг иш­латилади. Ундан кетинги кўприкнинг картери, тормоз колодкалари, гупчаклар, қишлоқ хўжалик машиналари кесувчи аппаратларининг бармоқлари, шестернялар, илмоқли занжирлар каби юқори мустахжамликка эга бўлган, такрор-ўзгарувчан ва зарбий нагрўзкаларни қабул қиладиган ҳамда тез ейиладиган шароитларда ишлайдиган деталлар тайёрланади.

Механик хоссаларига кўракулранг чуян билат пўлат орасида турувчи болғаланувчан чуян­нинг кенг тарқалганлигига сабаб пўлатга нисбатан дастлабки материал хисобланган оқ чуяннинг куйилиш хоссалари яхшилиги билан тушунтирилади. Бу мураккаб шаклдаги қуймалар олиш имконини беради. Болгаланувчан чуяннинг коррозияга қарши хоссалари юқори бўлиб, нам ҳаво, утхона гази ва сув муҳитида яхши ишлайди.

Махсус хоссали чуянлар. Бундай чуянлар машинасозликнинг турли содаларида қуйма мустахкам ҳамда у ёки бу махсус  хоссаларга эга бўлиши лозим бўлганда (ейилишга чидам­ли, химиявий бардош, иссикда чидамли ва ҳоказо) ишлатилади. Махсус хоссаларга эга бўлган купгина чуянлардан мисол сифатида қуйидагиларни кўриб ўтамиз.

Магнитли чуян электр машиналарининг корпусларини, рамалар ва шчитларни тайёрлашда ишлатилади. Бу мақсадда шарсимон графитли ферритли чуяндан фойдаланиш мақсадга мувофикдир.

Магнитсиз чуян турли электр машина­ларининг қобиқ ва бандажларини тайёрлашда ишлатилади. Бунинг учун таркибида 7-10%Мп ва 7-9% N1 бўлган никель-марганецли чуян, шунингдек 9,8% Мп ва 1,2-2,0% Си ли марганец-мисли чуян ишлатилади.

Аустенитли чуяннинг кислотага чидамлилиги, ишқорга чидамлилиги ва иссиқда чидамлилиги юқори. Таркибида 14% Ni, 2% Сг, 7% Сu бўлган нирезит, таркибида 5% 51, 18% №, 2% Сг бўлган никросилал бундай чуянларга мисол була олади.

И с с и қ қ а  чидамли чуян - чуян тар­кибида 20-25% А1 бўлади.

Махсус хоссали чуянларга юқорида қайд этилган ферроқотишмалар - ферромарганец, ферросилиций ва бошқалар ҳам киради. Улар пўлатни эритишда уни оксидсизлантириш ва легирлаш учун хизмат килади.

13-§. ПЎЛАТЛАР

Пўлат, бу машина ва асбобсозликда, қурилишда, шунингдек турли асбоблар тайёрлашда ишлатиладиган асосий материалдир. Пўлатлар нисбатан арзон бўлиб, кўп миқдорда ишлаб чиқарилади. Пўлат муҳим механик, физик-химиявий ва технологик хоссалар комплексига эга. Пўлатлар химиявий таркиби, вазифаси, сифати, оксидсизлантириш даражаси ва структурасига кўра классификацияланади.

Химиявий таркибига кўраклассификацияси. Химиявий таркибига кўра пўлатлар углеродли ва легирланган хилларга бўлинади. Хоссалари асосан углерод миқдорига борлиқ бўлган пўлат углеродли пўлат деб аталади. Углеродли пўлатлар углерод миқдорига қараб кам угле­родли (0,25% гача С), уртача углеродли (0,25- 0,6% С) ва кўп углеродли (0,6% дан кўп) хилларга бўлинади.

Легирланган пўлат деб, керакли хос­сали пўлат олиш учун таркибига махсус элементлар қушилган пўлатга айтилади. Қўшилган легирловчи элементлар миқдорига караб легир­ланган пўлат учта группага бўлинади: кам ле­гирланган (легирловчи элементларининг умумий миқдори 2,5% гача бўлган), уртача легирланган (легирловчи элементлари 2,5 дан 10% гача бўлган) ва юқори легирланган (легирловчи эле­ментлари 10% дан ортиқ бўлган) пўлат. Киритилган элементларга қараб пўлатлар хромли, марганецли, хром-никелли ва хоказо хилларга бўлинади.

Вазифасига кўра классификацияси. Вазифасига караб пўлатлар конструкцион, асбобсозлик хдмда махсус хоссаларга эга бўлган пўлатларга бўлинади.

Конструкцион пўлатлар машина деталлари, приборлар ва қурилиш конструкцияси элементларини тайёрлашда ишлатиладиган пўлатларнинг катта группасини ташкил этади. Конструкцион пўлатларнинг цементация килинган, сифатли, автомат, мустахкамлиги юқори бўлган хамда рессор-пружина учун мулжалланган хиллари бўлади.

Асбобсозлик пўлатлари  кесиш, улчаш асбоблари хамда совуклайин ва иссиқлайин штамплар тайёрлаш учун ишлатиладиган хил­лари бўлади.      

Махсус пўлатларга зангламас (коррозиябардош), иссиқда чидамли, оловбардош, ейилишга чидамли пўлатлар киради.

Сифатига кўра классификацияси. Сифатига кўра пўлатлар оддий сифатли, сифатли, юқори сифатли ва жуда сифатли хилларга бўлинади. Пўлатнинг сифати дейилганда, у ишлаб чикариладиган металлургия процесси билан белгиланадиган хоссалари йигиндиси тушунилади. Химиявий таркибининг бир жинслилиги, тўзилиши ва хоссалари пўлатдаги зарарли қушилмалар хамда газлар (кислород, водород, азот) миқдорига боғлиқ. Пўлатларнинг сифатини аниқлашда зарарли аралашмалар нормаси (олтингугурт, фосфор) асосий курсаткич хисобланади. Оддий сифатли пўлатларда 0,06% гача 5 ва 0,07% гача Р, сифатли пўлатларда 0,035% гача 3 ва 0,035% гача Р, юқори си­фатли пўлатларда эса купи билан 0,025% 5 ва 0,025% Р, жуда сифатли пўлатларда эса купи билан 0,015% 5 ва 0,025% Р бўлади.

Оксидсизлантирилиш даражасига кўраклас­сификацияси.

Оксидсизлантирилиш даражасига кўрапўлатлар қайнамайдиган, чала қайнайдиган ва қайнамайдиган хилларга бўлинади. Оксидсизлантирилиш деб, суюқ пўлатдан кислородни чикдриш процессига айтилади. Оксидсизлантирилмаган пўлатнинг пластиклиги етарлича булмайди ва кқидирилган холда босим остида ишлов берилганда мурт материал каби емирилади.

Қайнамайдиган пўлатлар марганец, алюминий дамда кремний билан печда ва ковшда яхши оксидсизлантирилган бўлади. Улар қолипда газ ажратиб чикармасдан, яъни кайнамасдан қотади, бунда қуймаларнинг юқори кисмида чукиш бушлиғи хосил бўлади. Бундай пўлатнинг йирик қуймаларидаги дендритли лик­вация уларни прокатлаш ёки болгалашда полосали структура хосил бўлишга олиб келади. Бу механик хоссаларининг анизотропиясини келтириб чикаради. Пўлатнинг кундаланг йуналишдаги (прокатлаш ёки болгалаш йуналишига нисбатан) пластик хоссалари буйлама йуналишидаги хоссаларига нисбатан анча паст.

Зонал ликвация қуйманинг юқори кисмида олтингугурт, фосфор ва углерод миқдорининг купайишига, пастки кисмида эса камайишига олиб келади. Бу эса бундай қуймадан ясалган буюмнинг хоссалари ёмон бўлишига сабаб бўлади (баъзан улар брак килинади).

Қайнайдиган пўлатлар факат мар­ганец билан оксидлантирилади. Улар етарли даражада оксидлантирилмаган.   Бундай   пўлатларда уларни қуйишдан олдин кўп миқдорда кислород бўлади, қуйма қотганда кислород қисман углерод билан реакцияга киришади ва уг­лерод II оксиди СО пуфаклари кўринишида ажралиб чиқади. Бунда пўлат гуё «қайнаётгандай» куринади. Қайнашда металл ҳаракати пўлат қуймаларида зонал ликвация ривожланишига сабаб бўлади. Қайнамайдиган пўлатга қараганда бундай қуймаларда чукиш бушлири булмайди. Қайнайдиган пўлатда оксидсизлантириш махсулотларининг нометалл аралашмалари булмайди. Қайнайдиган пўлатлар нисбатан арзон туради. Улар кам углеродли қилиб эритилади, уларда кремний жуда оз миқдорда бўлади (Si=0,07%), лекин газсимон аралашмалар миқдори кўп бўлади. Бундай пўлат уймаларини прокатлашда углерод оксиди билан тулган газ пуфаклари металл билан тулади. Автомашина кўзови деталларини чўзиб тайёрлаш учун мўлжалланган бундай пўлатдан тайёрланган листлар совуқ, ҳолда яхши штампланади.

Чала қайнайдиган пўлатлар оксидсизлантирилиш даражасига кўра қайнамайдиган ва қайнайдиган пўлатлар орасида туради. Улар қисман печь ва ковшда, қисман металлдаги уг­лерод ҳисобига қолипда оксидсизлантирилади. Чала қайнайдиган пўлатлардаги ликвация қай­найдиган пўлатлардагига қараганда камроқ бўлиб, қайнамайдиган пўлат қуймаларидаги ликвацияга яқинроқ туради.

Структурасига кўраклассификацияси. Структурасига кўра пўлатлар юмшатиш ва нормаллашдан кейинги ҳолатларида классификацияланади (IV бобга қаранг). Юмшатилган (мувозанат) ҳолатида пўлатлар структурасида ортиқча феррит бўлган эвтектоиддан олдинги; структураси перлитдан ташкил топган эвтектоидли; структурасида аустенитдан ажралиб чиқадиган иккиламчи карбидлар бўлган эвтекто­иддан кейинги; структурасида бирламчи (эвтектик) карбидлар бўлган ледебуритли; аустенитли; ферритли хилларга бўлинади.

Нормаллашгандан кейинги струк­турасига кўра пўлатлар куйидаги асосий классларга бўлинади: перлитли, мартенситли (IV бобга қаранг), аустенитли, ферритли. Мартенсит кристалл панжараси бўзилган, уг­лерод билан ўта туйинган а-темирдан иборат.

Углерод ва доимий аралашмаларнинг угле­родли пўлатлар хоссасига таъсири. Углеродли пўлат таркибида темир ва углероддан ташқари кремний, марганец, олтингугурт, фосфор, кисло­род, азот, водород каби доимий аралашмалар хам бўлади. Улар пўлат хоссаларига катта таъсир курсатади. Аралашмалар пўлатни эритиш жараёнида уларни чиқариб юбориш кийин булганлиги (олтингугурт ва фосфор) ёки уларни оксидсизлантирилиш жараёнида (кремний, мар­ганец) ёки шихтадан (хром, никель) утиши туфайли мавжуддир.

Термик ишлов берилмаган пўлат структураси секин совитилгач, феррит ва цементит аралашмасидан иборат бўлади. Бундай пўлатнинг структураси ё перлит феррит, ёки перлит цементит кўринишида бўлади. Пўлатдаги цемен­тит миқдори углерод миқдорига турри  пропорционал равишда ошиб боради (27-расм, б).

. Пўлатнинг механик хоссаларига (а) ва 

феррит хамда цементит миқдорига углероднинг  таъсири  (б)

Цементит қаттиқлиги V 800) феррит каттиқлиги (HV 80) дан бир хона юқори бўлади. Цементитнинг қаттиқ заррачалари деформацияга қаршиликни оширади, пластиклиги ва қовушоқлигини камайтиради. Шундай қилиб, пўлатда углерод миқдори оша бориши билан пўлатнинг қаттиқлиги, мустаҳкамлик чегараси ортади, ле­кин зарбий қовушоқлиги, нисбий ўзайиш ва ингичкаланиши камаяди (27- расм, а).

Термик ишлов берилмаган қайноқ ҳолда деформацияланган пўлатнинг механик хоссалари расмда келтирилган. Рақамлар уртача бўлиб, қўшилмалар миқдори, прокатлашдан кейинги совитиш шароитига ва ҳоказоларга боғлиқ ҳол­да  ± 10% чегарада ўзгариши мумкин.

Электроиддан кейинги пўлатларнинг механик хоссаларига иккиламчи цементит кучли таъсир қилади. У перлит зарралари атрофида мурт «каркас» ҳосил қилади. Бу «каркас» нагрўзка остида муддатидан олдин емирилади, бу эса пўлатнинг мустаҳкамлиги, пластиклиги ва қовушоқлигини камаитиради. Шунинг учун эвтекто­иддан кейинги пўлатлар махсус юмшатишдан сунг заррали перлит структурасига эга булингандан кейин ишлатилади.

Углерод миқдорининг 0,4% дан ортиб кетиши ва 0,3% дан камайиб кетиши пўлат кесиб ишланувчанлигининг ёмонлашишига олиб келади. Углерод миқдорининг ортиши иссиқлайин ва совуқлайин босим остида ишлов беришда технологик пластиклигини камаитиради ҳамда унинг пайвандланувчанлигини, яъни материалларнинг берилган хоссалар буйича ажралмайдиган бирикма ҳосил қилиш хусусиятини ёмонлаштиради.

Углерод миқдорининг ортиши совукда синувчанлик чегараси температурасини (пўлатнинг мурт ҳолатга утишидаги температура интервали) оширади. Бунда углерод 0,1% га ортганда совукда синувчанлик температураси уртача 20°С га ортади.

Углеродли пўлатда кремний аралашмаси, одатда, 0,4% гача, марганец эса 0,5-0,8% бўлади. Кремний ва марганец фойдали аралаш­малар ҳисобланади. Улар пўлатга уни    оксидсизлантириш жараёнида утади. Оксидлантириш пўлат хоссаларини яхшилайди. Кремний пўлатнинг оқувчанлик чегарасини оширади, бу эса пўлатнинг чўзилишга мойиллигини камайтиради. Шунинг учун совуқ ҳолда штамплашга мўлжалланган пўлатларда кремний миқдори кам бўлиши керак.

Марганец пўлатнинг пластиклигини камайтирмагани холда мустахкамлигини оширади ва юқори температураларда муртлигини кескин камайтиради (чугланганда синувчанлик). Мар­ганец кислород ва олтингугуртнинг зарарли таъсирини камайтиради.

Олтингугурт пўлатда зарарли аралашма бўлиб, унинг миқдори пўлат сифатига қараб 0,06% дан ошмаслиги зарур.

Олтингугурт темирда эримайди. У темир билан темир II сульфиди (FeS) химиявий бирикмасини ҳосил қилади. бирикмаси FeS темир билан суюқланиш температураси 988°С бўлган эвтектик қотишма (эвтектика) ҳосил қилади. Темир углеродли қотишмалар кристалланганда эвтектика, одатда, зарралар чегараси буйлаб жойлашади. Пўлат 1000—1300°С гача қиздирилганда эвтектика суюқланади ва металл зарралари орасидаги боғланиш бўзилади, яъни аралашмаларнинг кристаллар чегараси буйлаб суюқланиши туфайли муртлашади. Чуғланганда синувчанлик ходисаси болғалаш ёки прокатлашда руй бериши мумкин. Чуғланганда синувчан­лик туфайли деформацияланган металлнинг эвтектика жойлашган ерларда эзилишлар ва дарзлар пайдо бўлади.

Пўлатда марганец бўлганда қийин эрийдиган марганец сульфиди МnS ҳосил бўлади. Қотган пўлатда МnS зарралари айрим аралашмалар кўринишида жойлашади. Бу эса осон эрийдиган эвтектика ва чугланганда синувчан­лик ҳодисаси бўлишига йул қуймайди.

Бошқа неметалл аралашмалар сингари сульфидлар пўлат таркибининг бир жинсли бўлишини ва унинг механик хоссаларини пасайтиради. Айникса, унинг пластиклигини, зарбий ковушоқлигини, чидамлилик чегарасини камай­тиради, шунингдек пайвандланувчанлигини ва коррозиябардошлигини   ёмонлаштиради.

Фосфор пўлатдаги зарарли қўшилма бўлиб, унинг миқдори пўлатнинг сифатига қара6 0,08% дан ошиб кетмаслиги зарур. Фосфор ферритда эриб, унинг кристалл панжарасини бўзади ва зичлайди. Бунда қотишманинг мустаҳкамлик ва оқувчанлик чегаралари ортади, лекин унинг пластиклиги ва ковушоқлиги камаяди. Фосфор пўлатнинг совукда синувчанлик чегара­сини ва қотишманинг ликвацияга мойиллигини оширади.

Газлар (азот, водород, кислород) пўлатда кнеман эрийди ва оксид ҳамда нитрид кўринишдаги мурт нометалл аралашмалар кўринишида мавжуд бўлади. Аралашмалар нитрид ва оксидлар кўринишида зарралар чегараси буйлаб тўпланади, совуқда синувчанлик чегарасини оширади, чидамлилик чегарасини ва мурт емирилишга қаршилигини пасайтиради. Масалан, пўлатга қиздириб босим остида ишлов беришда мурт оксидлар деформацияланмайди, балки уваланади ва металлни юмшатади.

 Пўлатда эриган водороднинг таъсири пўлат­нинг мурт бўлиб қолишида намоён бўлади. Пўлатни суюлтиришда ютилган водород, бундан ташқари, йирик поковкаларда флокенлар ҳосил бўлишига олиб келади. Флокенлар овал ёки дойра кўринишидаги кичкина дарзлардир.

Флокенлар пўлатнинг хоссаларини кескин ёмонлаштиради. Шунинг учун мух,им деталлар-ни тайёрлашда ишлатиладиган пўлатларда уларнинг бўлишига йул қуйилмайди.

Кремний, марганец, олтингугурт, фосфор, шунингдек кислород, азот, водород каби газлар пўлатдаги до и ми й аралашмалардир. Булардан ташқари пўлатда иккиламчи хомашё ёки айрим руда конларидан келувчи тасодифий аралашмалар ҳам бўлади. Скрапдан (пўлат парчаларидан) пўлатга хром, никель, далай каби бошқа элементлар ҳам тушиши мумкин. Мис, мишьяк каби айрим элементлар. пўлатга рудадан тушади. Тасодифий қўшилмалар пўлатда кам миқдорда бўлиб, улар пўлат­нинг хоссаларига оз таъсир курсатади

Контрол   саволлар

1.    Чуянлар қандай хоссаларга эга?

2.    Чуянларнинг асосий хилларини санаб беринг.

3.    Кулранг ва оқ чуянлар хоссалари орасидаги фарқлар қандай юзага келади?

4.    Юқори мустахкамликка эга бўлган чуянларни тайёрлаш моҳияти нимадан иборат?

5.    Кулранг чуян қандай маркаланади?

6.    Углерод пўлат хоссаларига қандай таъсир курса­тади?

7.    Олтингугурт ва фосфорнинг пўлат хоссаларига таъ­сирини гапириб беринг.

8.    Углерод ва тасодифий аралашмаларнинг углеродли пўлат хоссаларига таъсирини гапириб беринг.

9.    Пўлатлар кандай белгиларига кўраклассификацияланади?

 

IV Б О Б. УГЛЕРОДЛИ ВА ЛЕГИРЛАНГАН ПЎЛАТЛАР

14-§. УГЛЕРОДЛИ КОНСТРУКЦИОН ПЎЛАТЛАР

Углеродли пўлатлар учта асосий группага бўлинади: оддий сифатли углеродли пўлатлар, сифатли углеродли пўлатлар, махсус вазифали углеродли пўлатлар (автомат, козон пўлатлари ва бошқалар).

Оддий сифатли углеродли пўлатлар (ГОСТ 380-71). Бундай пўлатлар кенг тарқалган бўлиб, нормаллаштирилган ҳолатда прокат кўринишида етказиб берилади ҳамда машинасозлик, қурилиш ва халқ хужалигининг бошқа соҳаларида ишлатилади.

Оддий сифатли углеродли пўлатлар СТ ҳарфлари ва 0 дан 6 гача бўлган рақамлар билан белгиланади. Рақамлар пўлат маркасининг шартли номерини билдиради. Рақам қанча катта бўлса, углерод миқдори шунча куп, пўлатнинг мустаҳкамлиги юқори, пластиклиги эса паст бўлади.

Оддий сифатли углеродли пўлатлар вазифа-си ва гарантияланган хоссаларига кўрауч хил группада етказиб берилади: А, Б,   В   (1-жад вал).

 

1.      Оддий сифатли углеродли пўлатлар

 

Группалар

 

Етказиб бериладиган ҳолатдаги гарантияланган    хоссалари

 

 

Маркалари   (оксидсизлантирилиш даражасини ҳисоб исобга олган холда)

 

 

 

Категориялари

 

А

Механик хоссалари

 

Ст0, Ст1кп, Ст1пс,Ст1сп,Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп.    СтЗкп,

СтЗпс, СлЗсп, СтЗГпс, Ст4кп, Ст4пс,

Ст4сп, Ст5пс, Ст5пс, СтбГпс,

Стбпс, Стбсп

 

1,2,3

 

Б

Химиявии таркиби

 

БСтО, БСтЬсп, БСткп, БСт2кп, БСт2пс, БСтЗкп,БСтЗпс,БСтЗсп, БС ЗГпс, БСт4кп, БСт4пс, БСтбпс, БСтбсп

 

1,2

 

В

Механик хоссалари ва химиявии таркиби

ВСт1кп, ВСт1пс, ВСт1сп, ВО 2кп,ВСт2пс, ВСт2сп,   ВСтЗкп, ВСтЗпс,     ВСтЗсп,    ВСтЗГпс, ВСт4кп, ВС4кп, ВСт4сп, ВСт5пс,

 

 

1,2,3 4,5,6

 

           

Пўлатнинг маркаси номеридан унг томонда турувчи индекслар қуйидаги маъноларни билдиради: кп - қайнайдиган, пс - чала қайнайдиган, сп - қайнамайдиган пўлат. Индекс билан марка номери орасида Г харфи бўлса, марганец миқдори кўп эканлигини билдиради. Марка белгиларида Ст ҳарфларидан чап томонда турувчи ҳарфлар (Б ва В) пўлат группасини кўрсатади.

Нормаланадиган курсаткичларига (химиявии таркиби ва механик хоссаларига) қуйиладиган талабларига кўра оддий сифатли пўлатлар категорияларга бўлинади. Пўлатнинг категорияси оксизсизлантирилиш даражаси индексининг ўнг томонида турган рақам билан белгиланади, масалан СТ51псЗ куйидагиларни билдиради: А группадаги пўлат, маркаси Стб, мар­ганец миқдори кўп, чала қайнайдиган, учинчи категорияли. Маълум категориядаги пўлатни унинг оксидсизлантирилиш даражасини курсатмасдан заказ қилинганда категорияси марка номеридан кейин тире орқали ёзилади, масалан, Ст4-3. Биринчи категориядаги пўлат катего­рия номерини курсатмасдан ёзилади, масалан, Ст4пс. А группадаги пўлатларнинг химиявий таркиби уларнинг механик хоссаларини чекламайди, балки гарантиялайди (2-жадвал). Бу группадаги пўлатлар, одатда, қиздириб ишлов бериладиган деталлар тайёрлашда (пайвандлаб, болғалаб ва ҳоказо) фойдаланилади.

Б группадаги пўлатлар химиявии таркибига кўраетказиб берилади ва улар термин ишлов бериладиган ҳамда қиздирилган ххшатда басим остида ишлов бериб (штамплаб, болғалаб) тайёрланадиган деталлар учун ишлатилади. Б группадаги пўлатларнинг механик хоссалари гарантияланмайди.

В группадаги пўлатлар А группадаги пўлатлар нормаларига мос келувчи механик хоссала­рига кўра ҳамда Б группадаги пўлатлар нор­маларига мос келувчи химиявии таркибига кўра етказиб берилади. В группадаги пўлатлар асосан пайвандлаб тайёрланадиган конструкцияларда ишлатилади.

Сифатли конструкцией углеродли пўлатлар (ГОСТ 1050-74). Улар оддий сифатли пўлатлардан таркибида олтингугурт, фосфор ва бошқа зарарли аралашмалар камлиги билан, ҳар бир маркада углерод мшугори тор чегарада булиб, кўп ҳолларда кремний (51) ва марганец (Мп) миқдори кўп бўлиши билан фарқ қилади.

Пўлат икки хонали рақамлар билан белгиланади. Бу рақамлар углерод миқдорини процентнинг юздан бир улушини билдиради. Бу пўлатлар химиявии таркиби ва механик хосса­лари гарантияланган ҳолда етказиб берилади (3-жадвал). Оксидсизлантирилиш даражасига кўра пўлат қайнайдиган (кп), чала қайнайдиган (пс), кайнамаидиган (индекси кўрсатилмайди) хилларга бўлинади. Пўлатлар маркасидаги Г ҳарфи ундаги марганец миқдори кўп (1% гача) эканлигини билдиради.

Сифатли углеродли пўлатлар прокатланган, болғаланган, калибрланган, сиртига алоҳида ишлов берилиб думалоқланган кўринишларда етказиб берилади.

Махсус вазифали углеродли пўлатлар. Бу группадаги пўлатларга (ГОСТ 1414-75) кесиб яхши ишлов бериладиган пўлатлар (автомат пўлатлари) киради. Улар асосан куплаб ишлаб чиқариладиган деталлар тайёрлаш учун мўлжалланган. Бундай пўлатларга станок-автоматларда ишлов берилганда калта ва майда Қириндилар ҳосил бўлади, кесиш асбобииинг сарфи камаяди, йунилган юза текис ва тоза чиқади.

Таркибида олтингугурт ва фосфор кўп бўлган автомат пўлатларга яхши ишлов бериш мумкин. Пўлатга селен, куррошин, теллур каби технологик қўшимчалар қушиб унинг кесиб ишланиши яхшиланади.

2.      Оддий сифатли углеродли пўлатларнинг механик хоссалари

 

Маркаси

Мустахкамлик чегараси σβ МПа

Нисбий чўзилиши

δ,%

Ишлатилиши

СтО

310

20

Шайбалар, кистирмалар каби кам нагрўзка тушадиган деталлар тайёрлашда

Ст1 Ст2

310—400 330—420

32 20

Болтлар,   шпилькалар, гайкалар каби кам нагрўзка тушадиган деталлар тайёрлашда

СтЗ Ст4

370—470 410—520

24 22

Ричаглар, уклар, кронштейнлар каби уртача нагрўзка тушадиган деталлар тайёрлашда

Стб Стб

500—640 - 600

 

17 12

Уклар, валлар каби уртача нагрўз-ка тушадиган деталлар  тайёрлаш-да

 

3. Сифатли конструкцион пўлатнинг механик хоссалари

 

 

Марка-си

Чўзилишда мустах-камлик чегараси

бв, МПа

Нисбий чўзили-ши σ;%

Қаттиқ-лиги, НВ

Ишлатилиши

08

10

15

 

20

330

340

380

 

420

33

31

27

 

25

131

143

149

 

163

Шестернялар, юлдўзчалар, роликлар, цементитланадиган уклар каби кам нагрўзка тушадиган деталлар тайёр-лашда

25

30

 

35

460

500

 

540

23

21

 

20

170

179

 

207

Шестернялар, валлар, уклар каби уртача нагрўзка туша-диган деталлар тайёрлашда

40

45

580

610

19

16

217

229

Шатунлар, валлар, шестерня-лар, бармоклар каби уртача нагрўзка тушадиган деталлар тайёрлашда

50

55

640

660

14

13

241

255

Шестернялар,  муфталар, пру-жи­на ҳалқалари, пружиналар   каби куп нагрўзка тушадиган деталлар тайёрлашда

60

65

70

75

80

85 60Г 70Г

690

710

730

1100

1100

1150

710

800

12

10

9

7

6

6

11

8

255

255

269

285

285

302

269

285

Пружиналар, рессорлар, экс-центриклар каби ишкаланиш шароитида ишлайдиган детал-лар тайёр­лашда

 

Автомат пўлатлар А дарфи хдмда углерод-нинг уртача миқдорини процентнинг юздан бир булаги қадар курсатувчи ракдмлар билан белгиланади. Автомат пўлатларнинг А12, А20, АЗО, А40Г маркалари ишлатилади. А12 пўлатлардан муҳим булмаган деталлар, бошқа маркаларидан эса катта кучланиш ва юқори босимларда ишлайдиган муҳим деталлар тайёрланади. Ав­томат пўлатларнинг сортамейти доира, квадрат ва олти каррали кўринишга эга бўлган кундаланг кесимли чивиқлар кўринишидаги сорт прокатлар тайёрлашни назарда тутади. Бу пўлат­лар пайвандланадиган конструкциялар тайёр­лашда ишлатилмайди.

Пўлат листлар (қозон тайёрланадиган пўлатлар, ГОСТ 5520-79 ва ТУ) босим остида ишлайдиган қозон ва идишлар учун бур қозонлари, кема утхоналари, газ трубиналарининг ёниш камералари ва бошкд деталларни тайёрлашда ишлатилади. Улар ўзгарувчан бо­симларда ва 450°С гача бўлган температурада ишлаши керак. Бундан ташқари қозон тайёрланадиган пўлат яхши пайвандланиши зарур. Бундай хоссалар олиш учун углеродли пўлатга технологик қўшимча (титан) киритилади ва у алюминий билан қўшимча оксидсизлантирилади. Углерод миқдори 0,08 дан 0,28% гача бўлган 12К, 15К, 16К, 18К, 20К, 22К маркали уг­леродли қозон тайёрланадиган пўлатлар ишлаб чиқарилади. Бундай пўлатлар қалинлиги 200 мм гача бўлган листлар ва нормаллаштирилган ҳамда бушатилган ҳолатдаги поковкалар куринишида (V бобга қаранг) етказиб берилади.

15-§. ЛЕГИРЛАНГАН КОНСТРУКЦИОН ПЎЛАТЛАР

Пўлатларнинг физик, химиявий мустахкамлик ва технологик хоссаларини яхшилаш учун уларнинг таркибига турли легирловчи элементлар (хром, марганец, никель ва бошқалар) киритилади (легирланади). Пўлат таркибида унга махсус хоссалар берувчи бир ёки бир неча легирловчи  элементлар   бўлиши  мумкин.

Легирловчи элементларнинг таъсири. Пўлатнинг конструкцион мустаҳкамлигини  ошириш учун унга  легирловчи  элементлар  киритилади. Конструкцион  пўлат таркибида камида 90% ҳажмни эгалловчи феррит асосий структура ташкил этувчи  ҳисобланади. Легирловчи эле­ментлар ферритда эриб, уни мустахкамлайди. α-Fе панжарадан кескин  фарқлайдиган панжарали элементлар - кремний, марганец ва никель каби ферритнинг кдттикдигини (нормаллангандан кейин) кескин оширади. Молибден, вольфрам ва хром камроқ таъсир курсатади. Купгина легирловчи элементлар ферритни мустахкамлаб, унинг пластиклигига кам таъсир курсатади, унинг зарбий қовушоқлигини камайтиради (никелдан ташқари). 1% гача (марганец ва хром булганда пўлатнинг зарбий қовушоқлиги ортади. Агар марганец ва хром миқдори бундан ошиб кетса, зарбий қовушоқлик камаяди, хром миқдори 3% ва марганец миқдори 1,5 % бўлганда феррит легирланмаган ҳолатда бўлади.

Пўлат таркибйдаги углерод миқдори ортиши карбидли фазанинг таъсирини кучайтиради, бунда унинг дисперслиги қотишманинг таркиби ва термик ишлов берилишига боғлиқ бўлади. Легирланган пўлатнинг конструктив мустахкамлиги  ортишига тобланиш чуқурлиги катта таъсир курсатади. Тобланишининг яхшиланишига
пўлатни бир неча элементлар, масалан, Сг+Мо, да Сг+Ni, Сг+Ni+Мо ва бошқа элементлар қўшилмаси билан легирлаб эришиш мумкин.

Пўлатнинг юқори конструктив мустахдамлиги ундаги легирловчи элементларнинг рационал миқдори билан таъминланади. Керакли даражада тоблангандан сунг ортиқча легирлаш (некилдан ташкдри) пўлат қовушоқлигининг камайишига сабаб бўлади ва унинг мурт синишини енгиллаштиради.

X р о м конструкцион пўлатнинг механик хоссаларига яхши таъсир курсатади. У пўлатга 2%  гача миқдорда киритилади; у феррит ва цементитда зрийди.

Никель энг кдмматли легирловчи элементда бўлиб, пўлатга 1 дан 5% гача миқдорда киритилади.

Марганец пўлатга 1,5% гача миқдорда киритилади. У феррит билан цехментит орасида у тақсимланади. Никель пўлатнинг оқувчанлик чегарасини оширади, лекин пўлат ута кдздирилишга сезгир бўлиб килади. Шунинг учун зарраларни майдалаш максадида пўлатга никель билан биргаликда карбид ҳосил қилувчи злементлар ҳам киритилади.
              Кремний карбид ҳосил қилувчи элемент ҳисобланмайди ва у пўлатга чекланган миқдорда 2%) гача киритилади. У пўлатнинг оқувчанлик чегарасини оширади, унинг миқдори 1% дан ошиб кетганда пўлатнинг қовушоқлиги камаяди ва совукда синувчанлиги ортади.

Молибден ва вольфрам карбид ҳосил қилувчи элементлар ҳисобланиб, цементитда кўп қисми эрийди. Молибденнинг 0,2-0,4% ва вольфрамнинг 00,8-1,2% миқдори комплекс-легирланган пўлатларда зарраларнинг майдаланишига ёрдам беради, қиздирилишини оши­ради ва пўлатнинг бошқа баъзи хоссаларини яхшилайди.

Ванадий ва титан кучли карбид ҳосил қилувчи элементлар ҳисобланиб, таркибида хром, марганец, никель бўлган пўлатга зарраларини майдалаш учун оз миқдорда (0,3% га­ча V ва 0,1% 14) киритилади. Қиздирилганда махсус қийин эрийдиган карбидлар ҳосил булганлигидан конструкцион пўлатларда ванадий, титан, молибден ва вольфрам миқдори кўп бўлишига йул қуйилмайди. Ортиқча карбидлар зарралар чегараси буйлаб жойлашганлигидан мурт синишга сабаб бўлади ва пўлатнинг қиздирилишини камайтиради.

Пўлатнинг қиздирилишини ошириш учун жуда оз миқдорда (0,002-0,005%) бор қушилади.

Легирланган пўлатларни маркалаш. Легир­ланган сифатли пўлат маркаси харфлар ва пўлатнинг химиявий таркибини билдирувчи рақамлар билан белгиланади. Легирловчи эле­ментлар қуйидагича белгиланади (ГОСТ 4547- 71): хром (X), никель (Н), марганец (Г), крем­ний (С), молибден (М), вольфрам (В), титан (Т), алюминий (Ю), ванадий (Ф), мис (Д), бор (Р), кобальт (К), ниобий (Б), цирконий (Ц). Ҳарфдан кейинги рақам легирловчи элементнинг процентлардаги миқдорини курсатади. Агар ракрм ёзилмаган бўлса, легирловчи элемент 1,5% гача бўлади. Конструкцион сифатли легир­ланган пўлатларда дастлабки иккита рақам пўлат таркибидаги углерод миқдорининг процентнинг юздан бир улушини билдиради. Бундан ташқари юқори сифатли легирланган пўлатларнинг маркаси сунгида А, жуда сифатли пўлатларникида эса Ш ҳарфи ёзилади. Масалан, маркаси 30ХГСН2А бўлган пўлат тарки­бида 0,30% углерод, 1% гача хром, марганец, кремний ва 2% гача никель бўлган юқори си­фатли легирланган пўлат эканлигини билдира­ди. Маркаси 95Х18Ш бўлган пўлат вакуумланган электрошлак усулида қайта суюқлантирилган, таркибида 0,9—1,0% углерод, 17—19% хром, 0,030% фосфор ва 0,015% олтингугурт бўлган жуда сифатли пўлатни билдиради.

Легирланган конструкцион пўлатлар цементитланган, яхшиланган ва ута мустазжам хилларга бўлинади.

Цементитланган легирланган пўлатлар (ГОСТ 4543-71). Цементитланган пўлатлар - кам углеродли (0,257о гача С), кам (2,5% гача) ва уртача легирланган (легирловчи элементларнинг умумий миқдори 2,5-10%) пўлатлардир. Бу пўлатлар ишқаланиш шароитида ишлайдиган ҳамда зарбий ва ўзгарувчан нагрўзкалар тушадиган машина ва приборларнинг деталларини

4.      Цементитланган легирланган пўлатлар

Маркаси

Чўзилиш

даги мустахкамлик че­гараси бβ МПа

Нисбий чўзили-ши 6,%

 

 

Зарбий қовушоқ-лиги   КС. МЖ/м2

 

Ишлатилиши

камида

15ХА

700

12

0,7

Ўртача босим ва тезлик-ларда ишкаланиш шарои­тида ишлайдиган кичик деталлар тайёрлашда

18ХГ 25ХГМ

900

1200

10

10

0,8

Юқори босим, катта тезлик ва зарбий наг­рўзка остида ишлай­диган муҳим детал-лар тайёрлашда

20ХН 20Х2Н4А

800

14

0,8

Катта нагрўзка тушадиган йирик муҳим де­таллар тайёрлашда

18Х2Н4

МА

1150

12

1,0

Вибрацион  ва   динамик нагрўзкалар остида кат­та тезликларда ишлай­диган    катта    нагрўзка тушадиган    ута   муҳим йирик   деталлар   тайёр­лашда

 

тайёрлаш учун мўлжалланган (4-жадвал). Бундай деталларнинг ишга лаёқати металл ўзагининг ва ташқи қатламининг хоссаларига боғлиқ. Цементитланган пўлатларнинг сирти углеродга туйдирилади (цементитланади) ва термик ишлов берилади (тобланади ва бушатилади). Бундай ишлов бериш (V бобга қаранг) металлнинг сирти юқори даражада крттиқ булишини (НКС 58-63) таъминланган холда металл ўзагининг керакли крвушоқлиги, мустаҳкамлигини сақлайди.

Хоссалари яхшиланадиган легирланган пўлатлар (ГОСТ 45,43-71). Улар уртача углеродли (0,25-0,6%С) ва кам легирланган пўлат­лардир. Керакли хоссаларини (мустахтаҳкамлиги, пластиклиги, крвушоклиги) таъминлаш учун бу пўлатларга (5-жадвал) термик ишлов берила­ди (V бобга каранг), яъни тобланади ва юқори температурада бушатилади   (500-600°С).

Ута мустахкам легирланган пўлатлар. Хоссала­ри яхшиланган ва цементитланган пўлатларга тер­мик ишлов берилгандан сунг уларнинг мустахкамлиги сп = 1300 МПг гача ва қовушоқлиги КС - 0,8-1,0 МЖ/м2 гача етади. Янги ҳозирги замон машиналарини яратиш учун бундай мустаҳкамлик етарли  эмас. Мустахкамлик чегараси σ = 1500-2000 МПа бўлган пўлатлар зарур. Бу мақсадларда комплекс легирланган ва мартенсит-эскирувчи  пўлатлар ишлатилади (6- жадвал).

Комплекслегирланган пўлат­лар уртача углеродли (0,25—0,6%С), легир­ланган, кам бушатилиб, термик 'мустахтсамлана-диган ёки термомеханик ишлов бериладиган пўлатлардир (V бобга қаранг).

Мартенсит-эскирувчи пўлатлар-темирнинг никель, кобальт, молибден, титан, хром ва бошкр элементлар билан хрсил қилгануглеродсиз (кўпи билан 0.03С) қотишмасидир. Улар юқори мустаҳкамликка эга бўлган легир­ланган пўлатларнинг янги классики хосил қилади.

Мартенсит-эскирувчи пўлатлар 800-860°С дан бошлаб ҳавода тобланади ва 450-500°Сда эскиртирилади.

 

5. Хоссалари яхшиланган легирланган пўлатлар

 

Марка-си

Чўзилиш-даги мус­та хкамлик чегараси

бв. МПа

Нисбий

чўзилиши

δ, %

Зарбий

қову-шок.ли-

ги КС,

МЖ/м2

 

 

Ишлатилиши

камида

40ХС 40ХФА

1250

900

12

10

0,35

0,9

Юқори кучланишларда ва ишораси ўзгарувчан нагрўзкали шароитларда ишлайдиган кичик де-талларни тайёрлашда

ЗОХГСА

1100

10

0,5

Ишкаланиш шароитида ишлайдиган деталлар ҳамда ишораси ўзгарувчан нагрўз­ка  остида ва 200°С темпе-ратурагача булган  шароит-да ишлайдиган пайванд кон-струкциялар тайёрларшда

40ХН2МА

1100

12

0,8

Мураккаб  шаклли  йирик, куп нагрўзка тушадиган муҳим деталлар тайёрлаш-да

6.      Юқори мустаҳкамликдаги легирланган пўлатлар

 

Маркаси

Чўзилиш-даги мус­та хкамлик чегараси

бв. МПа

Нисбий

чўзилиши

δ, %

Зарбий

қову-шок.ли-

ги КС,

МЖ/м2

 

 

 

Ишлатилиши

Камида

 

 

 

Комплекс-легирланган пўлатлар

 

30ХГСН2А 40ХГСНЗВА

1850/1650 2000/1850

 

13/9 11/12

 

55/0,62  0,45/0,5

Нагрўзка кескин ўз турадиган шароитда ишлайдиган, кўпнагрўзка туша­диган орир юкланган жуда муҳим деталлар (самолётсозликда шасси ва фюзеляж деталлари)   тайёр-лашда

Матенсит-эскирув чи пўлатлар

Н12К15М10

Н18К9М5Т

 

2500

2100

 

 

6

 

8

0,3

0,5

 

Кўпнагрўзка, туша­диган жуда муҳим деталлар тайёрлаш­да

 

 

Эслатмалар; 1) 900°С да тобланиб, 250°С да бушатилгандан кейииги механик хоссаларининг курсаткичлари суратда. изотермик тоблангандан кейингиси махражда. 2) Ҳавода тобланган ва кейинчалик зскиртирилган пўлат учун механик хоссаларининг курсаткичлари.

 

16-§. АСБОБСОЗЛИК ПЎЛАТЛАРИ

Асбобсозлик пўлатлари кесиш, улчаш ва штамплар каби асбобларнинг асосий группасини тайёрлаш учун мўлжалланган. Ишлаш шароитига қараб бундай пўлатларга қуйидаги талаблар қуйилади: кесиш асбоблари (кескичлар, пармалар, метчиклар, фрезалар ва хоказолар)  учун мўлжалланган пўлатларнинг қаттиқлиги, ейилишга ва иссиққа чидамлилиги юқори бўлиши керак, улчаш асбоблари учун мўлжалланган пўлатлар қаттиқ, ейилишга чидамли хамда асбобнинг шакли ва ўлчамлари ўзок, муд-дат ўзгармаслигини таъминлайдиган даражада бўлиши лозим; штамплар (совуқлайин ва иссиқлайин деформацияланадиган) учун мўлжалланган пўлатларнинг механик хоссалари (қаттиқлиги, ейилишга чидамлилиги, қовушоқлиги) юқори бўлиб, юқори температураларда ҳам ўзгармаслиги даркор. Бундан ташқари қиздириб штампланадиган штамплар тайёрланадиган пўлат сиртида кўпмарта қиздириш ва совитиш натижасида дарзлар пайдо булмаслиги керак.

Углеродли асбобсозлик пўлатлари (ГОСТ 1435—74). Углеродли асбобсозлик пўлатларининг У7, У8, У8Г, У9, У10, У11, У12 ва У13 маркалари ишлаб чиқарилади. Рақамлар угле­род миқдорининг унли улушини билдиради. Рақамдан кейинги Г ҳарфи пўлатда марганец миқдори кўп эканлигини билдиради. Юқори сифатли углеродли асбобсозлик пўлатининг маркасида А ҳарфи бўлади. Масалан, У12А, бу таркибида 1,2% С бўлган юқори сифатли асбоб­созлик пўлати эканлигини билдиради.

Зарбий нагрўзка остида ишлайдиган зубило, сумба, болга каби асбоблар У7А, У8А маркали пўлатлардан ясалади. Парма, метчик, развёрт­ка, шабер, згов каби қаттиқлиги юқори бўлиши талаб этиладиган, лекин зарбий нагрўзкалар таъсир этмайдиган асбоблар У12А, У13А каби пўлатлардан ясалади. У7-У9 маркали пўлатлар тула, У10-У13 маркали пўлатлар чала тобланади. Иссиқбардошлигининг пастлиги, яъни юқори температурагача қиздирилганда юқори қаттиқлигини сақлай олиш хусусияти углеродли асбобсозлик пўлатларининг камчилиги ҳисобланади. 200°С дан юқори температурада қизди­рилганда углеродли пўлатдан ясалгаи асбоб ўз қаттиқлигини йуқотади.

Легирланган асбобсозлик пўлатлари (ГОСТ 5950—73). Асбобсозлик пўлатларига киритиладиган легирловчи элементлар унинг иссиқбар-дошлигини (вольфрам, молибден, кобальт, хром), тобланувчанлигини (марганец), қовушоқлигини (никель), ейилишга чидамлилигини (вольфрам) оширади.

Углеродли асбобсозлик пўлатларига қараганда легирланган пўлатларнинг қуйидаги афзалликлари бор: тобланувчанлиги яхши; юмшатилган ҳолатда пластиклиги говори, тобланганда мустаҳкамлиги катта (V б.обга қаранг), кесиш хос­салари анча юқори.

Кам легирланган асбобсозлик пўлатлари таркибида 2,5% гача легирловчи элементлар бўлади, қаттиклиги катта (ВДС 62-69), ейилишга чидамлилиги юқори, лекин иссиқбардошлиги паст (200-260°С). Углеродли пўлатлардан фарқли равишда улар мураккаб шаклли асбоблар тайёрлашда ишлатилади.

X, 9ХС, ХВГ, ХВСГ каби кам легирланган пўлатларда асосий легирловчи элемент хромдир. X маркали пўлат фақат хром билан легир­ланган. Хром миқдорининг куплиги пўлатнинг к,изишини оширади. X маркали пўлат мойда 25 мм қалиндиккача тула қизийди. У 10 маркали пўлат эса фақат 5 мм қалинликкача  қизийди. X пўлати токарлик, рандалаш ва йуниш кес-кичларини тайёрлашда ишлатилади. 9ХС пўлати хромдан ташқари кремний билан хдм легирланган. X пўлатига қараганда унинг тобланиш чуқурлиги катта (35 мм гача); иссиқбардошлиги юқори бўлиб, 250-260°С гача етади (X пўлатники эса 200-210°С гача), кесиш хоссалари юқори. 9ХС пўлатидан пармалар, развёрткалар, фрезалар, метчиклар, плашкалар тайёрланади.

ХВГ пўлати хром, вольфрам ва марганец би­лан легирланган; кдзиш чуқурлиги 45 мм гача. У йирик ва ўзун протяжкалар, ўзун метчиклар хдмда развёрткалар тайёрлашда   ишлатилади.

ХВСГ пўлати мураккаб легирланган пўлат бўлиб, 9ХС ва ХВГ пўлатларига қараганда тобланувчанлиги ва қиздирилиш қалинлиги яхши. Мойда совитилганда у 80 мм қалинликкача тула тобланади. У ута қиздирилишга сезгир эмас. Иссиққа чидамлилиги 9ХС пўлатники каби. ХВСГ пўлати думалоқ плашкалар, развёрт­калар, йирик протяжкалар ва кесувчи бопща асбоблар тайёрлашда ишлатилади.

Кўп легирланган асбобсозлик пўлатлари таркибида вольфрам, хром ва ванадий миқдори кўпбўлади (асосий легирлов-чи элементнинг 18%ини ташкил кялади); иссиқбардошлиги юқори (600-640°С). Улар мустаҳкамлиги юқори бўлган пўлатлар ва қийин ишланадиган бошқа материалларга ишлов бериш учуй мўлжалланган юқори унум билан ишлайдиган кесиш асбоблари тайёрлашда фойдаланилади. Бундай пўлатлар тезкесар ас­бобсозлик пўлатлари деб аталади (ГОСТ 19265-73). Тезкесар пўлатлар Р ҳарфи билан белгиланади, ундан кейинги рақам вольфрам миқдорини билдиради. Тезкесар пўлат маркаларида хром (4%) ва ванадий (2%) миқдори курсатилмайди. Баъзи тезкесар пўлатларга қу-шимча равишда молибден, кобальт ва кўп миқдорда ванадий кушилади. Бундай пўлат маркаларида мос равишда М, К, ф харфлари ва уларнинг миқдорларини курсатувчи ракамлар бўлади. Р18, Р9, Р10К5Ф5 ва бошқа маркадаги тезкесар пўлатлар кўп таркалган.

Улчов асбобларини тайёрлашда химиявий таркиби ГОСТ 5950—73 да курсатилган X, ХВГ ва бошқа пўлатлар ишлатилади. Улчаш асбоблари (айниқса, юқори класс аникдигидаги асбоблар) учун тобланган асбоб улчовларининг ўзоқ муддат давомида аста-секин ўзгариши муҳим аҳамиятга эга. Бу ички кучланишларнинг камайиши ва кайта тақсимланиши билан боғлиқ. Шунинг учун улчов асбобига термик ишлов беришда кучланиш холатини барқарорлаштиришга катта аҳамият берилади. Бунга 120— 130°С температурада 15—20 соат давомида паст бушатиш режими билан ҳамда нолдан паст температураларда ( —60°С гача) ишлов бериш билан эришилади.

Енгил шароитларда ишлатиладиган кичик ўлчамли (кундаланг кесими 25—30 мм ли), оддий шаклли совуқлайин деформацияланган штамплар У10, У11, У12 маркали углеродли пўлатлардан тайёрланади. Кунда­ланг кесими 75—100 мм ли мураккаб шаклли штамплар ҳамда анча огир шароитларда ишлайдиган штамплар чуқуррок қизийдиган X, ХВГ маркали пўлатлардан тайёрланади.

Қаттиқлиги, ейилишга чидамлилиги юқори, тоблаш жараёнида кам деформацияланадиган асбоблар тайёрлашда чуқурроқ қизийдиган, ейилишга чидамли пўлатлардан, масалан, хром миқдори кўп бўлган пўлат Х12Ф1 (11 —12,5% Сг, 0,7—0,9%V) дан фойдаланилади.

Катта зарбий нагрўзкалар тушадиган асбоблар (пневматик зубило, металлни совуклайин кесувчи кайчиларнинг ке­сувчи пичоқлари) ни тайёрлашда углерод миқдори кам, қовушоқлиги катта бўлган 4ХС, 6ХС, 4ХВ2С каби пўлатлар ишлатилади.

Қиздириб деформацияланган болға штамп лари 5ХНМ, 5ХГМ, 5ХНВ пўлатларидан тайёрланади. Бу пўлатлардаги углерод миқдори бир хил бўлиб (0,5—0,6%), хром билан легирланган. Бундай миқдордаги углерод керакли даражада юқори зарбий қовушоқлик олишга имкон беради; хром пўлатнинг мустахкамлигини ва кизиш қалинлигини оширади. Бу пўлатларга уларнинг ковушоклигини ошириш ва қизишини яхшилаш мақсадида никель қўшилади. Вольфрам ва молибден пўлатнинг қаттиқлиги хамда иссикбардошлигини оширади, муртлигини камайтнради, зарраларини майдароқ килади, пўлатнинг ута кизишига мойиллигини камайтнради. Марганец арзон легирловчи эле­мент бўлганлигидан никель  урнига ишлатилади.

Болға штамплари ясашда ишлатиладиган пўлатлар анча чуқурроқ қизиши билан характерлидир. Масалан. 5ХНМ ва 5ХГМ пўлатлари 200—300 мм чуқурликкача қизийди.

ЗХ2В8Ф, 4Х2В5МФ ва бошқа пўлатлар оғир нагрўзка тушадиган панда штамплар, қайноқ ҳолда сиқиб чикарнш тешиклари, матрица ва пуансонлар тайёрлашда ишлатилади. Штамп пўлатларининг баъзи маркалари босим остида куйиш учун прессолиплар тайёрлашда ишла­тилади. Бундай пўлатларнннг иссиқбардошлигига катта талаб қуйиб, тобланиш чукурлигига кам аҳамият берилади.

 

 

17-§. МАХСУС КОНСТРУКЦИОН ПЎЛАТЛАР

Махсус пўлатларга кўп легирланган (10% дан ортиқ), коррознябардош. оловбардош, оташ-бардош, ейилишга чидамли каби алоҳида хоссаларга эга бўлган пўлатлар.

Коррозияга чидамли пўлатлар. Коррозияга чидамли (ёки зангламайлиган) пўлатлар деб, агрессив мухитларда юқори химиявий барқарор бўлган пўлатларга айтилади. Коррозияга чи­дамли пўлатлар кам ёкн ўртача углеродли пулатларни хром, никель, титан, алюминий, мар­ганец билан легирлаб олинадн. Коррозияга қарши хоссалар пўлатга кўп миқдорда хром ёки хром ва никель кушиб хосил килинади. Хромли ва хром-никелли пўлатлар таркалган.

Хромли пўлатлар арзон туради, лекин хром-никелли пўлатларнннг коррозиябардошлиги юқори. Зангламайлиган пўлатда хром миқдори камида 12% (7-жадвал) ши керак. Хром миқдори курсатилгандан кам бўлганда корро­зияга қаршилик курсатади, чунки унинг электрод потенциали манфий бўлиб қолади.

Пўлатларнинг коррозияга чидамлилиги керакли термик ва механик ишлов беришлардан кейин ортади. Масалан, 12X13 пулахининг коррозиябардошлиги мойда (1000—1100°С) тобланиб, бушатилгач (700—750°С) ва жилолангач яхшиланади. Бу пулах кучсиз агрессив мухитлар (сув, бур)га чидамли. 40X13 пўлати 1000— 1050°С температурали мойда тобланиб, 180—200°С да бушатилиб, сирти силлиқлангач ишлатилади. Термик ишлов берилгандан кейин бу пулатнинг қаттиқлиги ортади (НКС 52—55).

12X17 пўлати янада коррозиябардошроқ (кислотали мухитларда ҳам). Пайвандли конструкциялар учун бу пўлат тавсия этилмайди, чунки пайвандлаш вактида пўлат 900—950°С дан юқорироқ қиздирилиб, тез совихилганда (пайвандлашда) унинг сиртидаги зарраларда хром камаяди (12% данкам). Бу зарралар чегарасида хром карбиди ажралиб чиқиши билан тушунтирилади. Натижада кристаллараро кор­розия юзага келади.

Кристаллараро коррозия металларнинг аус­тенит зарралари чегараси буйлаб коррозион емирилишнинг алоҳида, жуда хавфли куринишидир. Аустенит зарралари чегара учасхкаларида хром камайиши ҳисобига электрохимиявий потенциал камайганда ва коррозияловчи муҳит мавжуд бўлганда зарралар чегараси анодга айланиб қолади (50-§ га қаранг).

Бу турдаги коррозия олдини олиш учун ти­тан билан легирланган 08Х17Т пўлати ишлати­лади. 08Х17Т пўлати қандай мақсадларда ишлатилса, 12X17 пўлати ҳам шундай мақсад­ларда, шунингдек пайванд конструкцияларда ҳам ишлатилади.

X р о м-н икелли пўлатлар таркибида хром ва никель куп, углерод эса кам бўлиб, аустенитли пўлатлар классига киради. Аустенитнинг бир фазали структурасини ҳосил килиш учун пўлат (масалан, 12Х18Н9) сувда 1100 1150°С температурада тобланади. Бунда пўлат­нинг мустахкамлиги жуда юқори бўлмаса ҳам, коррозиябардошлиги жуда юқори бўлади. Мустаҳкамлигини ошириш учун пўлат совуқлайин пластик деформацияланади. У совуқлайин чўзилган лист ва лента кўринишида турли деталлар тайёрлашда ишлатилади.

12Х18Н9 пўлати қиздирилганда феррит классидаги хромли пўлатга ухшаш кристаллараро коррозияга мойил. Кристаллараро коррозия пайдо бўлишига худди юқоридагидек, аустенитдан хром карбиди ажралиб чиқиши туфайли сиртқи зоналардаги зарраларда хром камаяди (12% кам бўлиб колади). Кристаллараро коррозиянинг олдини олиш учун пулат титан билан легирланади (масалан, 12Х18Н9Т пўлати) ёки ундаги углерод миқдори камайтирилади (маса­лан, 04Х18Н10 пўлати).

Аустенит классидаги хром-никелли зангламайдиган пўлатлар хромли пўлатларга нисбатан коррозияга бардошлироқ. Улар химия, нефть, озик,-овқат саноатида, автомобилсозликда, транс­порт машинасозлигида, қурилишда кенг ишлати­лади.

Қиммат турадиган никелни тежаш мақсадида, у қисман марганец билан алмаштирилади. Масалан, 12Х18Н9 пўлати урнига 10Х14Г14НЗ пўлати тавсия этилади. Аустенит-мартенситли пўлат классидаги 09X15Н8Ю пўлати огир наг­рўзка тушадиган деталлар тайёрлашда ишлати­лади. Аустенит-феррит классидаги 08Х21Н6М2Т пўлати сирка кислотали сульфат ҳамда фос­фат кислотаси кучли агрессив мухитларда ишлайдиган деталь ва пайвандланган конструкциялар тайёрлашда ишлатилади.

Fe-Ср-Ni-Мо-Сu-С мураккаб сис­тема асосида юқори легирланган пўлат маркалари ишлаб чикилган. Хром-никель-молибден-мисли пўлатларнинг баъзи агрессив мухитларда (масалан, 80%  ли сульфат кислота эритмала-

 

7. Баъзи зангламайдиган пўлатларнинг химиявий таркиби,%

Маркаси

Класси

Элементлар

Бошқа

элементлар

(ГОСТ 5632-72)

 

 

С

Сг

Ni

12X13

Мартенсит-ферритли

0,09—0,15

12—14

40X13

Мартенситли

0,36—0,45

12—14

12X17 08Х17Т

Ферритли

≤0,12

    0,08

^16—18

5.С—0,8 Т

12Х18Н9  12Х18Н9 04Х18Н10 10Х14П4НЗ

Аустенитли

≤0,12

≤0,12

≤0,04
0,09—0,14

17—19

17—19

17—19

12,5—14

8—10 8—9,5

9—11 2,8-3,5

5.С—0,8 Т

13—15    Ма

09Х15Н8Ю

Аустенит-мартенситлк

≤ 0,09

14—16

7—9,4

0,7—1,ЗА

08Х21Н6М2Т

Аустенит-  ферритли

0,8

20—22

5,5-6,5

1,8—2,5 Мо

0,2—0,4 Тл

 

8. Коррозияга чидамли, оташга чидамли ва оташбардош пўлатлар.

Маркаси

(ГОСТ 5632-72)

Иш температураси, 0С, кўпи билан

Ишлатилиши

Коррозияга чидамли пўлатлар

12х13

20х13

450

Гидротурбиналар, компрессларнинг куракчаларини, клапанлар ва химия саноати учун арматуралар ҳамда уй-рўзғор буюмларини тайрлашда.

30х13

459

Коррозияланадиган муҳитда ва катта кучланиш таъсири остида ишлайдиган валлар, болтлар, шестериялар, пружиналар тайёрлашда.

40/13

-

Шарикли подшипниклар, пружиналар, хирургия ва уй-рўзғор ишлатиладиган кесувчи асбоблар тайёрлашда

04х18Н10

12х18Н10Т

600

Машинасозлиткда ва химия саноатида пайвандлаб ва штамплаб тайёрланадиган конструкция ва деталлар тайёрлашда

Оташга чидамли пўлатлар

40х8С2

850

Ички ёнув двигателларининг клапанларини тайёрлашда

08х17Т

900

Таркибида олтингугурт кўп бўлган ўтҳона гази муҳитида ишлайдиган деталлар тайёрлашда

36х18Н25С2

1100

Газ трубиналари қурилмаларининг сопло аппаратлари ва оташга чидамли трубаларини тайёрлашда

Оташбардош пўлатлар

45х14Н14В2М

800-900

Катта қувватли ички ёнув двигателларининг клапанларини тайёрлашда

08х16Н13М2Б

600-700

Газ трубиналарининг куракчаларини тайёрлашда

 

рида) коррозияга чидамлилиги жуда юқори. Бундай пўлатлар химия, озиқ-овқат, автомобиль ва саноатнинг бошқа соҳаларида кенг миқёсда ишлатилади.

Оловбардош пўлатлар. Юқори температураларда металлар ва қотишмалар атрофидаги газ муҳитни билан реакцияга киришади. Юқори температура (400-9000С) ҳамда оксидловчи газ муҳитида ишлайдиган деталь ва конструкциялар махсус оловбардош пўлатлардан тайёрланади. Оловбардош деганда юқори температурада газ ёки хаво муҳитида материалнинг коррозияга таъсиридан емирилишига қарши тура олиш хусусиятига айтилади.

Оловбардош пўлатларга таркибида алюминий, хром (28расм), кремний (8-жадвал) бўлган пўлатлар киради. Оз миқдорда алюминий қўшиб хромли пўлатларнинг оташга чидамлиги ортади. (29-расм)

28-расм. Хром миқдорига қараб пўлатнинг оксидланиш тезлиги (0,5 %С)

Бундай материалларнинг юқори температураларга чидамлилги уларнинг сиртида легирловчи элементлар (хром, алюминий, кремний) нинг оксидлардан иборат зич ҳимоя пардаси ҳосил бўлиши билан тушунтирилади.

Оташбардош пўлатлар. Машиналарнинг баъзи деталлари ўзоқ муддат катта нагрўзка ва юқори температураларда (500-10000С) ишлайди. Оташбардошлик дейилганда материалнинг деярли деформацияланмаслиги юқори температураларда механик нагрўзкаларга бардош бера олиши тушунилади. Улар 6500С гача, ҳатто ундан юқорироқ температурагача қиздирилганда ҳам ўзининг мустаҳкамлик хоссаларини йўқотмайди. Бундай мустаҳкамлик хоссаларини йўқотмайдиган аппаратларнинг иситувчи элементлари, қозон  деталлари, автомобиль ва трактор двигателларининг киритиш ва чиқариш клапанлари тайёрланади. (8-жадвалга қ.). Ишлатилишига кўра клапан, қозон-трубина, газ-трубина тайёрланадиган пўлатлар, шунингдек оташбардошлиги юқори пўлатлар бўлади.

Ейилишига чидамли пўлатлар. Ишқаланиш шароитида ишлайдиган машина деталларини тайёрлаш учун ейилишига чидамли махсус пўлатлар ишлатилади. Уларга шарикли подшипникли, графитланган, таркибила кўп марганец бўлган пўлатлар киради.

Шарикли подшипникли пўлатлар (ШХ6, ШХ9, ШХ15) подшипникларини шарик ва роликларини тайёрлашда ишлатилади. Химиявий таркиби (ГОСТ 801-60) ва структурасига кўра бу пўлатлар асбобсозлик пўлатлари классларига киради. Улар таркибида тахминан 1% С ва 0,6-1,5%Сr бор. Ўлчами 10 мм гача бўлган деталлар тайёрлаш учун ШХ6 пўлат ўлчами 18 мм дан катта деталлар тайёрлаш учун ШХ15 (0,95-1,05% С ва 1,3-1,65% Сг) пўлати ишлатилади. Таркибида оз миқдорда хром бўлган шарикли подшипникли пўлатларга термик ишлов бериш тоблаш ва паст температурада бушатиш (200°С гача) дан иборат бўлиб, натижада ННС 60-66 қат­тиқлик таъминланади.

Графитланган пўлат (углерод миқдори кўп, таркибида 1,5-2 % С ва 2% гача Сг бор) ишқаланиш шароитида ишлайдиган пор­шень халқалари, поршенлар, тирсакли валлар ва бошқа шаклдор қуймалар тайёрлашда иш­латилади. Графитланган пўлат структурасида феррит-цементитли аралашма ва графит бўлади. Графит миқдори термик ишлов бериш режи­ми ва углерод миқдорига қараб ўзгариши мумкин. Графитланган пўлат тоблангандан сўнг бир йўла тобланган пўлат ва кулранг чуян хоссаларига эга бўлади. Бундай пўлатда графит мойловчи материал ролини ўйнайди.

Марганец миқдори кўп бўлган Г13Л пўлат таркибида 1,2%С ва 13% Мп бўлади. У темир йул крестовиналари, гусеница звенолари ва хоказолар тайёрлашда ишлатилади. Бир фазали аустенит структурасига эга бўлганда бу пўлатнинг ейилишга чидамлилиги максимал қийматга етади. Бунга пўлатни 1000-1100°С температу­рада тоблаб ва ҳавода совитиб эришилади. Тобланган пўлатнинг қаттиқлиги кам (НВ 200), кучли пухталангандан сўнг унинг қаттиқлиги НВ 600 гача ошади.

18-§. АЛОҲИДА ФИЗИК ХОССАЛИ ПЎЛАТ ВА ҚОТИШМАЛАР

Магнит пўлат ва қотишмалар. Темир, кобальт ва никель магнит куч чизиқларини кўп даражада қуюқлаштириш хусусиятига, яъни ферромагнетизм хоссасига эга бўлади. Уларнинг бу хусусияти магнит киритувчанлик билан характерланади. Нисбий магнит киритувчанлик ферромагнит материалларда ун, ҳатто юз минг бирликка етса, бошқа материалларда у бирга тенг бўлади. Материалнинг магнит хоссалари қолдиқ индукция ва коэрцитив куч билан характерла­нади. Қолдиқ индукция деб, намуна магнитланиб, ташқи магнит майдон йуқотилгандан кейин қоладиган магнит индукциясига айтилади. Қолдиқ индук­ция Тл /тесла/ билан ўлчанади. 1 Тл=1Н (А-м). Коэрцитив куч Нс деб,  ферромагнит моддани тўла магнитсизлантириш учун зарур бўлган ташқи маг­нит майдонининг кучланиши қийматига айтилади. Коэрцитив куч А/м да ўлчанади. У, ферромагнитнинг қолдиқ магнитани сақлай олиш хоссасини билдиради.

Магнит пўлат ва қотишмалар коэрицитив куч ҳамда магнит киритувчанлик катталигига қараб магнит қаттиқ ва магнит юмшоқ хилларга бўлинади.

Магнит қаттиқ пўлат ва қотишмалар доимий магнитлар тайёрлаш учун ишлатилади. Улар катта коэр­цитив кучга эга. Уларга юқори углеродли ва легирланган пўлатлар, махсус қотишмалар киради. Угле­родли пўлатлар (УЮ-У12) тоблангандан сўнг катта коэрцитив кучга (Нс= 5175 А/м) эга бўлади. «Лекин уларнинг қизиш чуқурлиги унча катта бўлмаганлиги учун улар кичикроқ магнитлар тайёрлаш­да ишлатилади.

Хромли пўлатлар углеродли пўлатларга нисбатан анча чукурроқ. қизийди, шунинг учун улардан анча йирик магнитлар тайёрланади. Бу пўлатларнинг магнит хоссалари углеродли пўлатларники кабидир. Хром-кобальтли пўлатларнинг (масалан, ЕХ5К5маркали) коэрцитив кучи анча катта бўлиб, Нс = 7166 А/м га тенг.М агнит қотишмаларнинг, масалан, ЮНДК24 (9 % А1, 13,5 % N1, 3 % Си, 24 % Со, қолгани темир) нинг коэрцитив кучи жуда катта Нс = 39810 А/м га тенг. Шунинг учун улардан унча катта булмаган, лекин катта қувватли магнитлар тайёрла­нади.

Магнит юмшоқ пўлатлар ва қотишмалар. Магнит юмшоқ пўлатлар ва қотишмаларнинг коэрцитив кучи кичик, лекин магнит киритувчанлиги катта бўлади. Уларга электротехника пўлати ва темир, темир-никелли қотишмалар (пермаллойлар) киради.

Электротехника темири (Э, ЭА, ЭАА маркалари) таркибида 0,04% дан кам С бўлади, магнит киритувчанлиги юқори бўлиб, (μ= (2,78+3,58)-109ГГн/м га тенг. Ундан электромагнитларнинг ўзаклари, қутб учликлари тай­ёрланади. Электротехника пўлати тар­кибида магнит киритувчанликни кескин оширувчи углерод ва кремний микдори камида 0,05% бўлади. Таркибида кремний миқдорига қараб, электротехника пўлати тўртта группага бўлинади: Э11, Э12, Э13 маркаларининг таркибида 1 %51, Э21, Э22 ларда 2%51, Э31, Э32 ларда 3%51, Э41-Э48 маркаларда эса 4%81 бўлади. Пўлат маркасидаги иккинчи рақам (1-8) пўлат электротехника хоссаларининг даражасини характерлайди.

Темир-никелли қотишмалар (пермаллойлар) таркибида 45-80% Ni бўлиб, улар қўшимча Сг, Si, Мо лар билан легирланади. Бу қотишмаларнинг магнит киритувчанлиги жуда катта. Масалан, 79НМ (79%Ni, 4%Мо) маркали пермаллойнинг магнит киритувчанлиги μ= 175,15-109 ГГн/м га тенг. Пермаллойлар кучсиз электромагнит майдонда ишлайдиган аппаратлар (телефон,  радио)  да ишлатилади.

Феррит л ар магнит юмшок. материаллар бўлиб, ферромагнитли темир икки оксиди Ре203 кукунлари билан икки валентли металлар (ZnО, NiO, MgO ва бошқалар) оксиди кукун­лари аралашмасини қиздириб бириктириш йўли билан ҳосил килинади. Бошқа магнит юмшоқ материаллардан фарқли равишда ферритларнинг солиштирма электрқаршилиги жуда кат­та. Шунинг учун улардан юқори ва ўта юқори частоталарда ишлайдиган қурилмаларда фойдаланилади.

Электр қаршилиги юқори бўлган қотишма­лар. Улар электр иситкичлар ва қаршилик элементлари (резисторлар) ва реостатлар тайёр­лашда ишлатилади. Электр иситкичлар учун мулжалланган қотишмаларнинг оташга чидам­лилиги юқори, электр қаршилиги катта, совуқ ҳолатда пластикли қониқарли.

Кўрсатилган талабларга Х13Ю4 ≤0,15% С, 12-15% Сг, 3,5-5,5% А1) ва ОХ23Ю5 ≤0,05 С, 21,5-23,5% Сг, 4,6-5,3% Аi) маркали темир-хром алюминийли қотишмаларҳамда таркибида 25% Fе бўлган феркритик нуsталарни билиш пўлатларга термик иш\лов бериш процессини ўрганишни  енгиллаштиради.

Қиздирилганда пўлатларда бўладиган ўзгаришлар. Термик ишлов беришда пўлатни қиздириш аустенит олиш учун зарурдир. Пўлатни критик нуқта Ас1 гача қиздирганда унинг эвтектоидгача бўлган структураси перлит ва феррит зарраларидан иборат бўлади. Ас1 нуктада пер­лит майда заррали аустенитга айланади. Ас1 дан Ас3 нуқтагача қиздирилганда ортиқча феррит аустенитда эрийди ва Ас3 нуқтада (05 чизиғи) бу ўзгариш тугайди. Ас3 дан юқорида пўлат структураси аустенитдан иборат бўлади.

Қиздирилганда эвтектоиддан олдинги пўлат ҳам шундай узгаради, факат олдингисидан фарқи шундаки, Асх нуқтадан Лст нуктагача янада қиздирилганда ортиқча цементит (иккиламчи) аустенитда эрий бошлайди. АСт нуқтадан юқорида (5Е чизиғи) структу­ра фақат аустенитдан иборат бўлади. Янги ҳосил бўлган аустенит ҳатто битта зарра чегарасида ҳам бир жинсли бўлмайди. Олдин цементит пластинкалари бўлган жойда феррит пластинкалари бўлган жойга нисбатан углерод микдори анча кўп бўлади.

Химиявий таркибини бир хиллаштириш ҳамда бир хил аустенит олиш учун эвтектоиддан ол­динги пўлат юқори критик нуқта Ас3 дан кейин ҳам қиздирилади ҳамда диффузной процесслар тугалланиши учун бу температурада бир мунча муддат ушлаб турилади.

Перлитнинг аустенитга ўзгариш процесси тугагач, кўп микдорда майда аустенит зарралари ҳосил бўлади. Бу зарралар аустенитнинг бошланғич зарралари деб аталади.

Пўлат янада қиздирилганда ёки кўпроқ тутиб турилганда аустенит зарралари ўсади. У ёки бу термик ишлов бериш натижасида пўлатда ҳосил бўлган зарра ўлчамлари ҳақиқий зарралар деб аталади. Бундай зарранинг катталиги термик ишлов беришгагина эмас, пўлатни суюқлантириш усулига ҳам боғлиқ бўлади. Лекин аустенит зарраларининг ўсишга мойиллиги қиздириш температураси ортишига қараб турлича бўлади. Суюқлантириш процессида кремний ва марганец билан оксидсизлантирилган пўлат­ларда аустенит зарраларининг узлуксиз ўсишга мойиллиги температура кўтарилиши билан ортади. Бундай пўлатлар ирсий йирик зарра­ли пўлатлар деб аталади. Уларга кайнайдиган пўлатлар киради.

Суюлтириш процессида алюминий билан ок­сидсизлантирилган, айниқса, титан ёки ванадий билан легирланган пўлатлар 950°-1000°С гача қиздирилганда аустенит зарралари ўсишга камроқ мойил бўлади. Бундай пўлатлар ирсий майда заррали пўлатлар деб атала­ди. Уларга қайнамайдигаи пўлатлар киради.

Ирсий зарра ўлчами пўлат хоссаларига таъсир кўрсатмайди. Пўлатнинг механик хоссалари, айниқса, зарбий қовушоқлиги асосий зарра ўлчамига боғлиқ бўлиб, зарра ўлчами орта бориши билан зарбий қовушоқлик камаяди. Пўлатдаги ҳақиқий зарра ўлчами аустенит зарраси ўлчамига боғлиқ. Одатда, аустенит зарраси қанча катта булса, ҳақиқий зарра ҳам шунча катта бўлади.

Ирсий зарра ўлчами пўлатнинг технологик хоссаларига таъсир қилади. Агар пўлат ирсий майда заррали бўлса, унинг анча юқори температурагача қиздириб, шу температурада ўзоқ муддат ушлаб туриш мумкин. Бунда ирсий йирик заррали пўлатга нисбатан зарралари ҳаддан зиёд ўсиб кетишидан хавфсирамаса ҳам бўлади. Ирсий майда заррали пўлатга иссиқлайин босим остида ишлов беришни (яъни прокатлаш, болғалаш ҳажмий штамплашни) анча юқори температурада бошлаш ва тугатиш мум­кин. Бунда йирик заррали структура ҳосил бўлишидан хавфсирамаса ҳам бўлади.

Ирсий (аустенит) зарра ўлчамини аниқлаш учун турли усуллардан фойдаланилади. Масалан, кам углеродли цементитланган пўлатлар учун унинг сиртини цементитлаш, яъни углеродлаш усули қўлланилади. Пўлатни таркибида углерод бўлган аралашмада 930+10°С гача қиздирилганда ва ушбу температура 8 соат давомида ушлаб турилганда унинг сирти эвтектоиддан кейинги таркибгача углерод билан туйинади. Совитилганда аустенит­дан ортиқча цементит ажралиб чиқади, у аусте­нит зарралари чегараси буйлаб тур кўринишида жойлашади. Тула совитилгач, ушбу цементит ту­ри перлит заррасини ураб олади ва қиздирилгандаги дастлабки аустенит зарраси ўлчам­ини кўрсатади. Шундай тайёрланган пўлат структу­раси 100 марта катталаштирадиган микроскоп ос­тида кўрилади, микроскопда куринган зарралар зарра ўлчамининг стандарт шкаласида кўзда тутилган эта­лон зарралар билан солиштирилади (32-расм). Номери 1 дан 4 гача бўлган зарралар йирик №5 дан кейингилари майда заррали ҳисобланади.

Феронихром Х15Н60, нихром Х20Н80 каби никелли қотишмаларжавоб бера олади. Темир-хром-алюминий қотишмаларидан ясалган иситкичларнинг чидамлилиги нихромникига қа­раганда юқори. Қотишмалар чивиқ ва тасма кўринишида ишлаб чиқарилади ва рўзғор асбобларида (Х13Ю4, Х15Н60, Х20Н80 қотишмалари), шунингдек саноат ва лаборатория печларида (ОХ23Ю5 қотишма) ишлатилади.

Белгиланган иссиқликдан кенгайиш коэффициентили кртишмалар. Улар таркибида кўп миқдорда никель бўлади. Инвар деб аталувчи 36Н қотишмаси (≤0,05% С ва 35—37% Ni) — 60 дан 100°С гача бўлган температурада деярли кенгаймайди. Улар об-ҳаво температураси ўзгариши чегарасида ўз ўлчамларини ўзгартирмайдиган асбоблар деталларини (геодезия асбобларининг деталлари ва бошқалар) тайёрлашда ишлатилади.

К о в а р деб аталадиган 29НК қотишмаси (≤0,03% С, 28,5—29,5% Ni, 17—18% Со) нинг иссикдан кенгайиш коэффициенти—70° дан + + 420°С гача бўлган температура оралигида жуда кичиқ У вакуум-зич бирикма ҳосил ктхлишда ойнага кавшарлаб бириктириладиган деталлар тайёрлашда ишлатилади.

Белгиланган эластик хоссали қотишмалар. Бундай кртишмаларга таркибида 0,07—0,12% С, 15—17% №, 19—21% Сг, 6,4—7,4% Мо , 39— 41% Со, бўлган 40КХНМ кртишмаси киради. Бу эластиклик хоссалари юқори, магнитмас, агрессив муҳитларда коррозиябардош, жуда мустаҳкам пўлатдир. Соат механизмларининг пружиналари, 400°С гача бўлган температурада ишлайдиган уралган цилиндрик пружиналар тайёрлашда ишлатилади.

Контрол   саволлар

1.    Углеродли конструкцион пўлатларни маркалаш ҳақида гапириб беринг.

2. Автомат пўлатларнинг ўзига хос томонлари нима-дан иборат?

3. Легирланган  пўлатлар  қандай  маркаланади?

4. Легирланган пўлатларни цементитлаш нима?

5. Асбобсозлик пўлатларининг хоссалари ҳакида га­пириб беринг.

6.    Углеродли асбобсозлик пўлатлари қандай маркала­нади?

7. Коррозиябардош (зангламайдиган) пўлатларнинг таркиби қандай?

8.    Алохдда физик хоссаларга эга бўлган пўлат ва қотишмаларни гапириб беринг.

 

V БОБ. ТЕРМИК ИШЛОВ БЕРИШ АСОСЛАРИ

19-§. ТЕРМИК ИШЛОВ БЕРИШ НАЗАРИЯСИ

Қотишманинг структура ва хоссаларини ўзгартириш мақсадида маълум режимларда металл буюмни қиздириш ва тутиб туриш, совитишдан иборат иссиқлик таъсир эттириш технологик процессига термик ишлов бериш дейилади. Термик ишлов беришнинг исталган процесси температура-вақт координаталарида тасвирланиши мумкин (30-расм). Қотишмани максимал қиздириш температураси (tmax), қиздирилган температурада тутиб туриш вақти (τ) ҳамда қиздириш  (Vк) ва совитиш (Vσ) тезликлари термик ишлов 30- расм. Термк ишлаш графиги

 

 

31- расм. Темир-цементит ҳолат диаграммасининг «пўлат» участкаси:

I— эвтектоидгача бўлган пўлат; II — эвтектоид  пўлат, III — эвтектоиддан кейинги пўлат;

бериш параметрларни ҳисобланади. Амалда, одатда, қиздириш ва совитишнинг ўртача тезлиги ҳисобга олинади. У, максимал қиздириш температурасининг қиздириш ёки  совитиш ақтига бўлинганига тенг,

яъни  Vўқ.қ = tmax /τқ  ва Vўр.с= tmax/tс

Термик ишлов бериш натнжасида буюм материалининг мустаҳкамлик пластиклик ва бошқа хоссалари керакля  йуналишда ўзгаради.

Термик ишлов бериш асосида металл ва қотишмаларни қиздириш хамда совитиш жараёнида содир бўладиган фазавий ва структура ўзгаришлар ётади. Бу ўзгаришлар маълум критик нуқталар билан характерланадп. Қотишма I хона температурадан бошлаб 727°С гача аста-секин қиздирилганда унда фазовий ўзгаришлар
булмайди (31-расм). 7270С температурада пер­лит аустенитга айланадн (а нуқта). Днаграммадаги а нуқта пастки критик нуқта деб аталади ва Ас1 (совитишда Ар1) билан белгиланади с ва г харфлар ўзгаришлар мос равишда пўлатни қиздириш ёки совитишда руй беришини, бу харфлар индексидаги бир рақа­ми РSК чизиғини ҳосил қилувчи нуқталарни билдиради. Қотишма I янада қиздирилганда феррит зарралари аустенитда эрийди.

Аустенитнинг эриши юқори критик нуқта деб аталувчи а  нуқтада 105 чизиғи) тугайди, қиздиришда Ас3, совитишда Агз билан белгиланади.

Агар эвтектоид котипша II қиздирилса, перлит 727°С температурада 5 нуқтада (РSК чизиғи) аустенит­га айланади. Бунда Асх ва Ас3 критик нукталар бир-бирининг устига тушади. Қотишма III перлити 727°С температурада аустенитга (в нуқта) айланади. Қотиш­ма III янада қиздирилганда цементит (иккиламчи) аустенитда эрийди. SЕ чизиқда ётувчи в1 нуқтада эриш процесси  тугалланади. Бу нуқта Аст орқали белгиланади.

Шундай қилиб, темир-цементит диаграммасида РSК чизиғини ҳосил килувчи критик нукталар қиздиришда Ас1, совитишда Аг, GS чизиғи бўйича Ас3 ва Аг3, SE чизиғи буйича Аст оркали белгиланади

Критик нуқталарни билиш пўлатларга термик ишлов бериш процессини ўрганишни  енгиллаштиради.

Қиздирилганда пўлатларда  бўладиган ўзгаришлар. Термик ишлов беришда пўлатни қиздириш аустенит олиш учун зарурдир. Пўлатни критик нуқта Ас1 гача қиздирганда унинг эвтетоидгача бўлган структураси  перлит ва феррит зарраларидан иборат бўлади. Ас1 нуқтада  перлит майда заррали аустенитга айланади. Ас1 дан Ас3 нуқтагача қиздирилганда ортиқча    феррит аустенитда эрийди ва Ас3 нуқтада (GS чизиғи) бу ўзгариш тугайди. Ас3 дан юқорида пўлат структураси  аустенитдан  иборат бўлади. Қиздирилганда эвтектоиддан олдинги пўлат ҳам шундай ўзгаради, фақат олдингисидан фарқи шундаки, Ас, нуктадан Аст нуқтагача янада   қиздирилганда ирсий зарра ўлчами пўлатнинг технологиклайди. Аст нуқтадан юқорида (SЕ чизиғи) структура  фақат   аустенитдан иборат бўлади. Янги ҳосил бўлган аустенит ҳатто битта зарра чегарасида  хам бир жинсли булмайди. Олдин цементит пластинкалари бўлган жойда феррит пластинкалари  бўлган жойга нисбатан углерод микдори анча кўп бўлади.  

Химиявий таркибини бир хиллаштириш ҳамда бир хил аустенит олиш учун эвтектоиддан олдинги пўлат юқори критик нуқта Ас3 дан кейин ҳам қиздирилади ҳамда диффузион процесслар тугалланиши учун бу температурада бир мунча муддат ушлаб турилади. Перлитнинг аустенитга узгариш процесси тугагач, кўп микдорда майда аустенит зарралари ҳосил бўлади. Бу зарралар аустенитнинг бошланғич зарралари деб аталади.

Пўлат янада қиздирилганда ёки кўпроқ тутиб турилганда аустенит зарралари ўсади.   У ёки бу термик ишлов бериш натижасида пўлатда ҳосил бўлган зарра ўлчамлари ҳақиқий зарр а л а р деб аталади. Бундай зарранинг катталиги термик ишлов беришгагина эмас, пўлатни суюқлантириш усулига ҳам боғлиқ бўлади. Лекин аустенит зарраларининг ўсишга мойиллиги қиздириш температураси ортишига қараб турлича бўлади. Суюқлантириш    процессида кремний ва марганец билан оксидсизлантирилган пўлатларда аустенит зарраларининг узлуксиз ўсишга мойиллиги температура кўтарилиши билан ортади. Бундай пўлатлар ирсий  йирик заррали пўлатлар деб аталади. Уларга  қайнайдиган пўлатлар киради. Суюлтириш процессида алюминий билан оксидсизлантирилган, айниқса, титан ёки ванадий билан легирланган пўлатлар  950°—1000°С гача  қиздирилганда аустенит зарралари ўсишга камроқ мойил бўлади. Бундай пўлатлар и рси й  майда заррали пўлатлар   деб  аталади. Уларга қайнамайдиган пўлатлар киради. Ирсий зарра улчами пўлат хоссаларига таъсир  кўрсатмайди.  Пўлатнинг механик хоссалари, айниқса, зарбий қовушоқлиги асосий зарра  ўлчамига  боғлиқ бўлиб, зарра  ўлчами орта бориши билан зарбий қовушоқлик камаяди. Пўлатдаги ҳақиқий зарра ўлчами аустенит зарраси ўлчамига боғлиқ. Одатда, аустенит зарраси қанча катта бўлса, химиявий зарра ҳам шунча катта бўлади.

Ирсий зарра ўлчами пўлатнинг технологик хоссаларига таъсир қилади. Агар пўлат  ирсий заррали бўлса, унинг анча юқори температурагача қиздириб, шу температурада узоқ  муддат   ушлаб туриши мумкин.   Бунлда ирсий  йирик заррали пўлатга нисбатан зарралари ҳаддан   зиёд  ўсиб кетишидан хавфсирамаса ҳам ирсий  майда заррали пўлатга иссиқлайин босим остида ишлов беришни (яъни прокатлаш болғалаш ҳажмий штамплашни) анча температурада бошлаш ва тугатиш мумкин; Бунда йирик заррали структура ҳосил булишидан хавфсирамаса ҳам бўлади.Ирсий (аустенит) зарра ўлчамини аниқлаш учун турли  усуллардан фойдаланилади.   Масалан,  кам углеродли цементитланган пўлатлар учун унинг сиртини цементитлаш, яъни углеродлаш усули қўлланилади. Пўлатни таркибида углерод  бўлган аралашмада 930+10°С гача қиздирилганда ва ушбу температура 8 соат давомида ушлаб турилганда унинг сирти эвтектоиддан кейинги таркибгача углерод билан туйинади. Совитилганда аустенитдан ортиқча цементит ажралиб чиқади, у аустенит зарралари чегараси буйлаб тур кўринишида жойлашади. Тўла совитилгач, ушбу цементит тури перлит заррасини ўраб олади ва қиздирилгандаги дастлабки аустенит зарраси ўлчамини кўрсатади. Шундай тайёрланган пўлат структураси 100 марта катталаштирадиган микроскоп остида кўрилади, микроскопда кўринган зарралар зарра ўлчамининг стандарт шкаласидакузда тутилган эталон зарралар билан солиштирилади (32-расм). номери1 дан 4 гача бўлган зарралар йирик  №5 дан кейингилари майда заррали ҳисобланади.

Совитишда пўлатда  бўладиган ўзгаришлар.

Аустенит 727°С дан юқори температурада (Аг1 нуқта) барқарор бўлади. Аустенит ҳолатгача қиздирилган (Аг1 нуқтадан пастроқда) пўлат совитилганда аустенит беқарор бўлиб қолади ва у ўзгара бошлайди. Эвтектоидли углеродли пўлат учун аустенит перлитга, яъни феррит ва цементитнинг механик аралашмасига айланади.32- расм. Зарра ўлчамларини аниқлаш учун шкала:

1 - 10 - 100 марта катталаштирилган зарралар номери

 

Бунда бир томондан ўзгаришлар температураси канча паст бўлса, ўта совиш шунча катта бўлиб, аустенит перлитга шунча тез айланади. Иккинчи томондан бу ўзгариш углероднинг диф­фузной қайта тақсимланиши билан бирга содир бўлади. Ўта совиш температураси қанча паст бўлса, диффузия процесси шунча секин кечади. Бу эса ўз навбатида аустенитнинг перлитга айланишини секинлаштиради. Юқорида қайд қилинган иккита факторларнинг ўзаро акс таъсири (ўта совиш ва диффузия) натижасида аввалига ўта совиш ортиши билан узгариш тезлиги ҳам ортиб, максимумга эришади, сунгра камаяди.

Аустенитнинг перлитга айланиш процесси ўзгармас температурада, яъни изотермик шароитда тажриба қилиб ўтказилади. Бунинг учун пўлат намуналар структураси бир хил аустенитдан иборат бўладиган температурагача қиздирилади, сўнгра белгиланган температурали термостатларга тезда жойланади.

Ўзгармас температурада аустенитнинг ўзгариши умумлаштирилади ва изотермик ўзгариш диаграммаси кўринишида тасвирланади (33-расм). Бу диаграм­ма 700, 650, 550°С ва ҳоказо доимий температураларда ўтказилган текширишлар асосида қурилади. Диаграмманинг горизонтал уқи буйича логарифмик шкалада вакт: 1, 10,100, 1000,10000 ва 100000 с куйилади. Бу секунднинг бир улушидан тортиб сутка давомида бўладиган ўзгаришларни кузатиш имконини беради. Вертикал уқ  буйича температура қуйилади. Сунгра диаграммада тажриба йули билан олинган аустенитнинг изотермик ўзгаришлари нукталарига мос келувчи С-симон қалин чизиқлар чизилади. Бу пўлатда аустенит Асх дан Мнгача бўлган температура оралиғида (мартенсит ўзгариш­лар бошланишига мос келувчи температуралар,V бобга қаранг) парчаланади. Чап тарафдаги эгрй чизик. I аустенит парчаланишининг бошланишини, унг то-мондаги эгри чизиқ II тугалланишини билдиради. Пўлат намуна 700°С гача совитилади ва бу температурада тутиб турилади. Маълум вақт оралиғида а нуқтага (700°С га мос келувчи го­ризонтал чизиқнииг I эгри чизиқ билан кесишиш  нуктаси) қадар  аустенитда ўзгаришлар

 

33- расм. Эвтектоид  пўлатнинг  изотермик ўзгариш диаграммаси:

А — аустенит,   П — перлит,   С — сорбит,    Т — троостит, Б— бейнит, М — мартенсит

булмайди.  Бу вақт оралиғи кубацион давр деб аталади.          

Изотермик ўзгаришлар диаграммасида ўта совиш даражасига боғлиқ ҳолда ўзгаришларнинг учта: перлитли, бейнитли ва мартенситли температура соҳаси бўлади а нуктада перлит­ли ўзгариш бошланади. Аустенитнинг диф­фузной парчаланиши а нуктагача давом этади (700°С га мос келувчи горизонталнинг II эгри чизиқ билан кесишиш нуктаси), бу нуктада аус­тенит перлитга айланади. Ас1 дан 650°С гача бўлган температура оралиғида ўта совиш даражаси кичик бўлса, аустенит парчаланганда пер­лит ҳосил бўлади. Перлитнинг қаттиқлиги НВ 160 га тенг. Агар намуна 650°С гача совитилса, яъни аустенит парчаланишининг бошланиш нуктаси а1 ва тугаш нукдаси б1 гача совитилса, у ҳолда инкубация даври ва аустенитнинг парчаланиш даври камаяди, натижада сорбит структураси ҳосил бўлади.

Феррит ва цементит кристалларининг меха­ник аралашмасига перлит (34- расм, а); фер­рит ва цементитнинг перлитга нисбатан анча майда (дисперели) механик аралашмаси сор­бит (34- расм, б) дейилади. Сорбит структу­рам эга бўлган пўлатнинг мустаҳкамлиги юқори ва пластик бўлади.

Намуна 500°С гача, а2 ва б2 парчаланиш нуқталаригача совитилганда аустенит трооститга айланади. Троостит (34- расм, в) феррит ва це­ментитнинг жуда майда аралашмасидан иборат бўлиб, перлит ва сорбитдан ташкил этувчиларининг юқори даражада дисперелиги билан фарқ қилади. Троостит структурали пўлатнинг қаттиқлиги (НВ 330—400) юқори, анча мустахкам, қовушоқлиги ва пластиклиги камроқ бўлади.

35- расм.  Аустенитнинг  изотермик  парчаланиш  диаграммасида пўлатнинг совитилиш эгри чизиқлари.

Шундай қилиб, ўзгариш температураси аусте­нитнинг структура ва хоссаларини белгиловчи асосий фактор ҳисобланади. Агар С-симон эгри чизикларга нурлар (совитишнинг термин чизиқлари) ўтказилса, у ҳолда қуйидаги схемани (35- расм) оламиз. Намуна секин совитилганда v1 нур I ва II эгри чизиқларни а1 ва б1 нуқталарда кесиб ўтади. Бу температурада аустенит перлитга айланади.

Совиш тезлиги катта бўлганда v2 нур эгри чи­зиқларни а2 ва б2 нуқталарда кесиб утади ва аустенит сорбитга тулиқ айланади. Совиш тез­лиги янада катта бўлганда v3 нур v3 ва бз нуқталар орқали ўтади ва янги структура — троостит  ҳосил бўлади.

Совиш процесси тезлаша бориши билан нур­лар (v4 ва v5 чизиsлар) янада тикроқ утади, аустенитнинг трооститга дастлабки узгариши тугалланиб улгурмайди. Ута совитилган аусте­нитнинг қолган қисми (а4 ва а5 нукталар) мартенситли трооститга айлана бошлайди.

Ниҳоят, совиш тезлиги энг катта бўлганда, vк нур I эгри чизиқда уриниб (аустенитнинг парчалана бошлаши). Мн горизонтал чизиқни кесиб ўтганда, пўлатда фақат мартенсит ҳосил бўлади. Тобланаётган пўлатда аустенитдан фақат мартенсит ҳосил бўладиган совиш тезлигига тобланишнинг критик тезлиги деб аталади. Пўлатни тоблаш учун у критик тезликдан кам булмаган масалан, v6 тезлик билан совитилади.

Перлит ўзгаришдан фарқли равишда мар­тенсит ўзгариш диффузионсиз характерга эга. Тобланган пўлатнинг асосий структураси мартенситдан иборат бўлади. Унинг қаттиқлиги пўлатдаги углерод миқдорига қараб юқори бўлади. Мартенситда углерод микдори қанча кўп

   Мартенситнинг кристалл  ячейкаси:

1 — темир атомлари, 2—углерод атомлари

бўлса, пўлатнинг каттиқлиги шунча юқори бўлади. Масалан, таркибида 0,4% углерод бўлган пўлат учун мартенсит каттиқлиги НКС 52—54 бўлса, таркибида 1,0% углерод бўлган пўлат учун каттиқлик ИКС 62-64 бўлади. Мартенсит­нинг структураси бошқалардан кескин фарқ қилади. Кескин ўта совитилганда углерод қаттиқ қотишмадан (аустенитдан) цементит заррачалари кўринишида ажралиб чиқишга улгурмайди (перлит, сорбит ва троостит ҳосил бўлишида эса углерод ажралиб чиқишга улгуради). Бун­да 7-темир панжараси а — темир панжарасига ўзгаради. Углерод атомлари а — темир (мартенсит) панжарасида қолади, шунинг учун уни анча ўзгартиради.

Бундай ўзгартирилган кристалл панжара тетрагональ деб аталади (36-расм). Бунда с параметр а шараметрдан катта бўлгандан уларнинг нисбати с/а>1 бўлади. Панжаранинг узгариш даражаси (тетрагоналлик) пўлатдаги углерод микдорига боғлиқ булиб, углерод қанча кўп бўлса, узгариш даражаси ҳам юқори бўлади. Демак, мартенсит углероднинг а-темирдаги қаттиқ эритмаси булиб, а-темир оз миқдорда углеродни (0,02% гача) эрита олади. Уг­лерод микдори аустенитда қанча бўлса мартен­ситда ҳам шунча, шунинг учун мартенсит углеродга ўта туйинган а-қаттиқ  эритма хисобланади.

Мартенсит характерли нинасимон тузилишга эга (37-расм, а). Аустенит зарралари кднча майда бўлса, мартенсит ниналари хам шунча майда бўлади (37-расм, б). Туғри тобланган пўлат шундай структурага эга.

Аустенит-мартенситли ўзгаришлар учун уларнинг температура оралиғида бўлиши характерлидир. Ўзгариш Мн температурада бошланиб, ан­ча паст Мк температурада тугайди (38-расм). Пўлатда углерод микдори қанча кўп бўлса, Мн ва Мк нуқталар температураси шунча паст бўлади. Углерод микдори 0,6 % дан кўп бўлганда мартенсит узга­риш ноль температурадан пастрокда тугайди. Шу­нинг учун юқори углеродли пўлатлардан кўп микдорда мартенсит олиш учун уларни нолдан паст температурагача совитиш керак. Лекин мартенсит уз­гариш температурасининг сунггида (Мк нукта) мар-

37- расм. Мартенситнинг 1000 марта катталаштирилган микроструктураси

38- расм. Мартенсит ўзгаришининг бошланиши ва тугаши температурасига углерод миқдорининг таъсири

тенсит тула ҳосил бўлиши кузатилмайди. Аустенит А мартенситга қисман айланмай қолади ва у қолдиқ аустенит деб аталади. Углеродли конструк­цией пўлатларда қолдиқ аустенит -5 % ни ташкил этади. Тобланган юқори углеродли пўлатларда қолдиқ аустенит кўп -12  % гача бўлади.

Аустенит-мартенситли ўзгаришда ҳосил бўлувчи структура ҳажми ўзгаради. Мартенсит структураси максимал ҳажмга, троостит струк­тураси камроқ, сорбит ва перлит янада камроқ, аустенит структураси эса энг кичик ҳажмга эга бўлади.

Бейнитли (оралиқ) ўзгариш угле­родли пўлатларни -500-250°С температура оралиғида изотермик тутиб туришда бейнитли структура ҳосил бўлиши билан бирга содир бўлади. Бу ўзгариш ҳам перлитли (диффузион), ҳам мартенситли (диффузионсиз) ўзгаришлар йиғиндисидан иборат бўлади. Бейнитли ўзга­риш аустенитдаги углерод қайта тақсимланиши билан бошланади. Шу сабабли аустенитда уг­лерод билан туйинган ҳамда кам углеродли участкалар ҳосил бўлади. Цементит углерод билан туйинган участкаларда ажралиб чиқади, натижада кўп углеродли аустенит участкалари ҳосил бўлади. Бу участкаларда, шунингдек угле­род етишмайдиган илгаридан мавжуд участка­ларда мартенситли узгаришлар содир бўлади, сўнгра цементит парчаланиб, натижада феррнтцементитли аралашма ҳосил бўлади.

350°С дан юқори изотермик тутиб туриш температурасида перлитни эслатувчи, патсимон тузилишга эга бўлган юқори бейнит (~НВ 450) ҳосил бўлади, 350°С дан паст изотермик тутиб туриш температурасида мартенситга ўхшаш нинасимон тузилишга эга бўлган пастки бейнит (~НВ 550) ҳосил бўлади.

 

20-§. ЮМШАТИШ ВА НОРМАЛЛАШ

Юмшатиш. Термик ишлов беришнинг бу процесси пўлатни маълум температурагача қиздириб, шу температурада тутиб туриш ва бир текис структура олиш мақсадида секин совитишдан иборат. Секин совитиш юмшатишнинг ўзига хос хусусияти ҳисобланади.

Қандай хоссали пўлат олинишига қараб, турли хил юмшатиш усулларидан фойдаланилади (39-расм): 1-диффузион юмшатиш; 2-тула юмшатиш; 3-изотермик юмшатиш; 4-чала юмшатиш; 5- сфероидловчи юмшатиш; 6-рекристаллизацион юмшатиш.

39- расм, Турли хил юмшатиш режимлари

Диффузион юмшатиш (гомогенловчи) дан пулат ва шаклдор қуймаларнинг химиявий кўп жинслилигини камайтириш учун фой­даланилади. Айниқса легирланган пўлатдан олинган қуймалар бир хил тузилишга эга эмас. Тузилишининг бир хил эмаслиги карбидли ва дендритли ликвациялар туфайли бўлади, чунки карбидлар ҳосил бўладиган жойларда ёки дендритларнинг ўрта қисмида легирловчи элементлар тўпланади. Қуймаларнинг химиявий таркибини бир хиллаштириш учун улар юқори температурагача қиздирилади, бунда элементлар атомларининг харакати жуда тезлашади. Натижада атомлар химиявий элементлар кўп тўпланган жойлардан камроқ жойларга сурилади. Бундай диффузия туфайли куйманинг ҳажми буйича химиявий таркиби текисланади.

Атомлар диффузияланишида керакли тезликни таъминлаш учун пулатни юмшатиш юқори температуралар (1100-1200°С) да 10-20 соат тутиб туриш билан бажарилади (39-расм, 1-эгри чизиқ).

Тўла юмшатишдан (39- расм, 2- эгри чизиқ) зарраларни майдалаштириш ва ички кучланишларини йуқотиш макхадида эвтектоидгача бўлган пўлатлар учун, асосан поковка ва қуймаларга иссиқлайин босим остида ишлов берилгандан кейин фойдаланилади. Бунга, пўлатни юқори критик нуқта Ас3 дан 30-50°С юқори температурада қиздириб, секин совитиш билан эришилади.

Пўлат Ас3 температурадан юқори қиздирилганда перлит аустенитга айланади. Бу куйидагича содир бўлади: бошланғич босқичда аустенитнинг майда кристаллчалари пайдо бўлади, улар эса температура кўтарилиши билан усади. Температура Ас3 дан озгина (30-50°С га) кўтарилганда аустенитнинг ҳосил бўлган крис­таллчалари ҳали майда бўлади. Кейинчалик Ас1 дан паст температурагача совитилганда феррит-перлит типидаги бир жинсли майда заррали структура ҳосил бўлади. Бунда битта аустенит зарраси чегарасида бир неча перлит зарралари ҳосил бўлади. Улар ўзлари ҳосил бўлган аустенит зарраларидан анча майда бўлади.

Углеродли пулатлардан тайёрланган деталларни қиздириш температураси ҳолат диаграммасидан (40-расм), легирланган пўлатлар учун справка жадвалларида келтирилган уларнинг критик нуқталари Ас3 ҳолатига қараб аниқланилади.

Юмшатишда тутиб туриш вақти детални ту­да қиздириш вақти ҳамда структура ўзгариш-- расм. Углеродли пўлатни юмшатиш, нормаллаш, тоблаш ва бушатиш учун қиздириш интерваллари курсатилган ҳолат диаграммаси

ларни тугаллаш учун зарур вақт йигиндисидан иборат бўлади.

Чала юмшатиш (39-расм, 4-эгри чизиқ) эвтектоиддан кейинги пўлатдан ясалган буюмларни Ас1 температурадан 30—50°С га ортиқ қиздириб, шу температурада тутиб туриш ва аста-секин совитиш билан амалга оширилади.

Чала юмшатишда деталдаги ички кучланишлар йукрлади, қаттиқлиги камаяди, пластиклиги ортади, кесиб ишланувчанлиги яхшиланади. Тула юмшатишга қараганда бунда қиздириш температураси кичик бўлганлигидан, чала юм­шатишга кам вақт ва иссиқлик сарфланади, шунинг учун у тежамли процесс ҳисобланади.

Юқори углеродли эвтектоиддан кейинги пулатлар, асбобсозлик пўлатлари, шарикли подшипниклар ва  бошқалар чала юмшатилади.

Изотермик юмшатиш (39- расмда 3-эгри чизиқ) да аустенит феррит-цементитли аралашмага ўзгармас температурада парчаланади. Бу билан у бошқа юмшатиш турларидан фарқ қилади. Юмшатишнинг бонща турларида бундай парчаланиш температура ўзлуксиз пасайиши шароитида совиш даврида содир бўлади. Аустенит парчаланиб булгач, совиш тезлигининг аҳамияти деярли қолмайди, шунинг учун изотермик тутиб туришдан кейин совитиш ҳавода ўтказилади.

Изотермик юмшатишда конструкцион пўлатлар Ас3 нуқтадан 30—50°С, асбобсозлик пўлат­лари эса Ас1 нуқтадан 50—100°С юқори температурагача  қиздирилади.  Пўлат тутиб турилгач, суюлтирилган тўзда аста-секин Аг1 нуқтадан пастроқ температурагача (680—700°С, 40- расмга қаранг) совитилади. Бу температурада аусте­нит перлитга тула айлангунга кадар изотермик ушлаб турилади, сунгра тинч ҳавода совитилади. Ўлчамлари унча катта бўлмаган легирланган пўлатдан ясалган буюмлар изотермик юмшатилганда термик ишлов бериш муддати тўла юмшатишга қараганда 2—3 марта тезлашади. Иирик буюмларда вақтдан ютишнинг иложи йуқ, чунки буюм ҳажми буйича температурани текислаш учун кўп вақт керак бўлади. Изотер­мик юмшатиш мураккаб легирланган пўлатларнинг, масалан, 18Х2НЧВА пўлат қаттиқлигини камайтириш ва кесиб ишлов берилишини яхшилашнинг яхши усули ҳисобланади.

Сфероидловчи юмшатиш (39-расм, 5-эгри чизиқ) натижасида пластинкали перлит заррали сфероидланган перлитга айлантирилади. Бу, пўлатларга кесиб ишлов беришни яхшилайди. Заррали перлит олиш учун юмшатиш қуйидаги режимда ўтказилади: пўлат Ас1 нуқ­тадан бир оз юқорироқ температурагача қиздирилади, кейин аввал 700°С гача, сунгра 550— 600°С гача, кейинчалик ҳавода совитилади. Сфероидловчи юмшатиш таркибида 0,65% дан кўпроқ углерод бўлган ШХ15 типидаги шарикли подшипникли пўлатларни юмшатишда қулланилади.

Рекристаллизацион юмшатиш (39-расм, 6-эгри чизиқ) совуқлайин прокатлашда, чўзишда ёки штамплашда металлнинг пластик деформацияси туфайли пайдо бўладиган қаттиқлашган қисми(наклеп) ни йуқотиш учун қулланилади. Металлнинг совуқлайин пластик дефор­мацияси туфайли мустаҳкамланишига пухтал а ш дейилади.

Совуқлайин металлни прокатлашда, штамп­лашда, чўзишда унинг зарралари деформацияланиб, майдаланади. Бу металлнинг қаттиқлигини оширади, унинг пластиклигини камайтириб, мурт қилиб қуяди. Пухталашнинг моҳияти ҳам шунда.

Рекристаллизацион юмшатишда пўлат Ас1 нуқтадан паст температурагача (650—700°С) қиздирилади, шу температурада ушлаб турила­ди, сунгра аста-секин совитилади. Металл 650— 700°С гача қиздирилганда (рекристаллизацион юмшатиш) атомларнинг диффўзион қўзғалувчанлиги ортади ва қаттиқ ҳолатда иккиламчи кристаллизацион процесслар (рекристаллиза­ция) содир бўлади. Деформацияланган зарралар чегараларида янги кристаллизация марказлари пайдо бўлиб, улар атрофида қайтадан панжара пайдо бўлади. Деформацияланган эски зарралар урнида янги тенг уқли зарралар усиб чиқади ва деформацияланган структура тула йуқолади. Бунда металлнинг дастлабки структураси ва хоссалари тикланади.

Нормаллаш. Пўлатни Ас3 ва Аст критик нуқталардан 30 — 50°С температурагача ортиқроқ қиздириб, ушбу температурада тутиб туриш ҳамда тинч заво­да совитишга нормаллаш дейилади (40-расмга қаранг). Нормаллашда ички кучланишлар камаяди, пўлат қайта кристалланади, пайванд чоклар, қуйма ва поковкаларнинг йирик заррали структураси майдалашади.

Пўлатни нормаллаш  юмшатишга қараганда анча қисқа термин ишлов бериш процесси ҳй-собланади, шунинг учун у унумлидир. Шунинг учун углеродли ва паст легирланган пўлатлар купинча юмшатилмай, нормалланади.

Пўлатдаги углерод миқдори ортиши билан юмшатилган ва нормалланган пўлатлар орасидаги фарқ ортади. Таркибида 0,2% гача углерод бўлган пўлатларни нормаллаш мақсадга мувофиқдир. Таркибида 0,3—0,4% углерод бўлган пўлатларни нормаллаганда юмшатилишга қа­раганда қаттиқлик ортади, буни эътиборга олмоқ зарур. Шунинг учун юмшатишни хар вақт нормаллаш  билан  алмаштириб  булмайди.

Нормаллашдан сунг кютишмалар майда заррали структурага эга бўлади ва юмшатилгандагига Караганда бирмунча каттароқ мустахкамлик ва қаттиқликка эга бўлади. Йирик заррали структурани тўзатиш, пўлатнинг кесиб ишланувчанлигини ҳамда тоблаш олдидан унинг структурасини яхшилаш учун нормаллашдан фойдаланилади. Эвтектоиддан кейинги пўлатда нормаллаш иккиламчи цементит турини йўқотади.

 

 

 

21-§. ТОБЛАШ ВА БУШАТИШ

Тоблаш. Пўлатни оптимал температурагача қиздириш ва пўлат структурасида зарур ўзгаришлар булгунча тутиб турилгандан кейин тез совитиш процесси тоблаш деб аталади. Тоблаш натижасида конструкцион ва асбобсозлик пулатларининг ҳамда қотишмаларнинг мустаҳкамлиги ва қаттиқлиги ортади, пластиклиги эса камаяди. Тоблаш сифати қиздириш температура­си ва тезлигига, тутиб туриш вақти ҳамда совитилишига борлиқ. Қиздириш температураси ва совитиш тезлиги тоблашнинг асосий параметрлари ҳисобланади.

Тоблаш учун қиздириш температу­раси Ас1 ва Асз критик нуқталар холатига қараб белгиланади. Эвтектоидгача бўлган углерод­ли пўлатлар тоблашда юқори критик нуқта Ас3 дан 30—50°С ортиқроқ эвтектоиддан олдинги пўлатлар эса Ас4 нуктадан 30—50°С ортиқроқ қиздирилади (41-расм).

Қиздириш тезлиги ва тутиб ту­риш вақти пўлатнинг химиявий таркиби, ўлчамлари, тобланадиган пўлатларнинг массаси ва шакли, қиздириш печларининг типи ҳамда қиздириладиган мухитга борлиқ. Тоблана­диган деталь ўлчамлари қанча катта, шакли қанча мураккаб бўлса, қиздириш шунча секин бўлади. Иссиқлик   утказувчанлиги   кам бўлган

41-расм. Пўлатни тоблашда қиздириш температураси оралиқлари

 

 

юқори углеродли ва легирланган пўлатлардан ясалган деталлар кам углеродли пўлатлардан ясалган деталларга нисбатан секин, лекин ўзоқ муддат тутиб туриб қиздирилади. Қиздирилаётган пайтда деталь деформациясини камайтириш учун шундай килинади.

Қиздириш тезлиги ва тутиб туриш муддати тажриба йули билан аниқланади ёки ҳар бир де­таль, асбоб учун қиздириш температураси, вақти курсатилган технологик карталар буйича белгиланади. Электр печларда қиздириш вақти тахминан буюмнинг 1 мм қалинлигига 1,5— 2 мин хисобидан олинади.

Пўлатлар термик печь ва печь-ванналарда қиздирилади. Уларнинг ўзи электр ва ёнилги (газ, мазут, кумир ва хоказо) билан иситиладиган хилларга булинади

Печларда газ мухити (ҳаво, ёнилрининг ёнишидан ҳосил бўлган махсулотлар), нейтрал газ, печь-ванналарда эса минерал мойлар, суюлтирилган тўз ва металлар пўлатлар қиздириладиган мухнт хисобланади.

Атмосфера хавоси мухитида электр печлар­да ёки газ мухити бўлган печларда қиздирганда пўлат муҳит билан реакцияга киришиб оксидланади ва унинг сиртида куйинди ҳосил бўлади. Бундан ташкарн пўлатнинг сиртк4и катламларидаги углерод кисман куяди, тобланган материалнинг мустахкамлик хоссалари пасаяди. Деталларни оксидланишдан сакловчи нейтрал ёки ҳимоя атмосфера печларда қиздириш мақсадга мувофикдир.

Пўлатни керакли температурагача қиздириб, шу температурада тутиб туришни тез бажариш лозим. Пўлат юқори температурали шароитда қанча кам бўлса, тоблангандан кейин унинг хоссаси шунча юқори бўлади. Аммо пўлат бутун ҳажми буйича бир текис кизиб, аустенитли структурага эга булншн учун қиздириш вақти етарли бўлиши керақ Шунинг учун қиздириш тезлиги ва пўлатни оксидлантнрмаслик нуқтаи назаридан пўлатни суюлтнрилган металл (қурғошин) ёки суюклантприлган тўз (NаОН, ВаС1 ёки 50% КС1 —50% NаСO3) тулдирилган печь-ванналарда қиздириш самарали бўлади. Суюлтирилган металл ёки тўзлар солинган печь-ван­наларда қиздириш, газ мухитли печларда қиздиришга нисбатан 4—5 марта тез кечади.

Турлича совитиш хусуснятнга эга бўлган сув, тўз ва ишқорларнннг эритмалари, мой ва суюл­тирилган тўзлардан тоблвчи м у ҳ и т сифатида фойдаланилади. Агар 200С даги сувнинг совитиш хусусиятнни бирга тенг деб қабул қилсак, мойнинг совитиш хусусияти 0,17—0,44 га, суюлтирилган курғошинники (335°С да)' 0,05 га, ҳавоники 0.03 га тенг бўлади. Сувни 20°С дан 99°С га иситганда унинг совитиш ху­сусияти 1 дан 0,07 гача камаяди. Перлитли ўзгаришлар зонаенда (650СС да) сув мойга нисба­тан 5—6 марта тезрок совитади. Сув асосан углеродли пўлатларни совптишда ишлатилади. Легирланган пўлатлар  мойда  совитилади.

Тобловчи мухптлар (сув, мой) қуйидагича таъсир этади. Биринчи боскичда, яъни буюм тобловчи мухитга солинган моментда буюм атрофида қайнок бур пардаси (бур куйлаги) ҳосил бўлади. Бур куйлак туфайли буюмнинг совиши нисбатан секиндашади. Бунга пардали қайнаш босқичи дейилади. Сунгра бур куйлаги йирти-лади, совитувчи суюқлик буюм сиртида қайнай бошлайди. Бунга пуфакли қайнаш босқичи дейилади. Ушбу иккинчи босқичда буюм тезроқ совийди. Буюм сиртидаги температура суюқликнинг қайнаш температурасидан паст бўлганда суюқлик қайнамайди, буюмнинг совиши секинлашади. Бу учинчи босқичга конвектив иссиқлик алмашиниш босқичи дейилади. Пуфакли қайнаш босқичи қанча кенг интервалда бўлса, тобловчи суюқлик   пўлатни   шунча   тез   совитади.

 

41-расм. Пўлатни тоблашда қиздириш температураси оралиқлари

 

Битта совитувчи муҳитда тоблаш энг оддий ва кенг тарқалган усулдир (42-расм, а эгри чизиқ). Тоблаш температурасигача қиздирилган деталь ёки асбоб тоблаш суюқлигига (сув, мой ва ҳоказо) солинади ва унда тула совигунча ушлаб турилади.

Бу усулдан дастаки ва механизациялаштирилган тоблашда фойдаланилади. Бунда печда қиздирилган деталлар автоматик йусинда тоб­ловчи суюқликка (сувга ёки мойга) тушади. Бу усулнинг камчшшги шундаки, деталь кесими буйича бир текис совимайди ва унда катта термик кучланишлар пайдо бўлади.

Иккита совитувчи м у ҳ и т д а тоб­лаш ёки ўзлукли тоблаш (42-расм, б эгри чи­зиқ) да керакли температурагача қиздирилган деталь аввал тез совитувчи муҳитга—сувга, сунг­ра секин совитувчи мухитта — мойга солинади. Юқори углеродли пўлатдан тайёрланган асбобларни тоблашда бу усулдан фойдаланилади. Тоблашнинг бу усулида детални ҳар бир совитувчи муҳитда тутиб туриш  вақтини аниклаш қийин.

Босқичли тоблаш (42-расм, в эгри чизиқ) нинг мохияти куйидагича: қиздирилган деталлар ав­вал қайноқ мой ёки суюлтирилган тўзда мартенситли нуқта Мн дан бир оз юқорироқ температурагача совитилади, сунгра буюмни бутун кисми буйича темпе­ратура бир хиллашгунча қисқа муддат изотермик тутиб турилгач, ҳавода совитилади. Изотермик тутиб туриш вақти бу температурада аустенитнинг барқарорлик вакдидан кам бўлиши зарур. Совитишнинг иккинчи боскичида пўлат тобланади. Бундай тоблашда термик кучланишлар, тоб ташлашлар камаяди ва дарз пайдо бўлишининг олди олинади.

Изотермик тоблаш (42-расм, г эгри чизик;) босқичли тоблаш каби амалга оширилади, фақат тобловчи муҳитда купроқ тутиб турилади. Бундай тутиб туришда аустенит изотер­мик парчаланиб, бейнит ҳосил бўлади. Тоблов­чи муҳит сифатида суюлтирилган тўз ёки иищор (20% NаОН ва 80% КОН) дан фойдаланилади. Совиш тезлигини ошириш учун бу муҳитга 5— 10% сув кушилади. 6ХС, 9ХС, ХВГ каби легирланган пўлатлардан ясалган деталь ва асбоблар изотермик тобланади.

Агар деталь ушбу пўлатни тоблаш темпера­турасидан анча юsори температурагача қизди­рилган бўлса, металл ва тобловчи муҳит температуралари орасидаги фаркдш камайтириш учун шамоллатиб тоблаш усулидан фойдаланилади. Қиздирилган детални тобловчи мухитга солишдан аввал тинч ҳавода тутиб турилади, яъни шамоллатилади. Бу усул ички кучланишларни камайтириш, деталларнинг, айниқса, цементитланган   деталларнинг   тоб   ташлашининг олдини олиш имконини  беради.

Ўз-ўзидан бушатиб тоблашда қиз­дирилган деталнинг иш қисмитобловчи муҳитга ботирилади ва тулиқ совимагунча тутиб турила­ди. Тоблаш суюклигига ботирилмаган иккинчи кисмининг иссиқлиги туфайли деталь ёки асбобнинг иш қисми қизийди. Бундай тоблаш усули­да бушатиш температураси 220—300°С температураларда деталь сиртида пайдо бўладиган тобланиш рангига қараб аниқланади.

Ўз-ўзидан бушатиб тоблаш қаттиқлиги иш қисмидан тескари томон аста-секин камайиб борадиган зарб билан ишлайдиган зубило, кер­нер, сумба каби асбобларга ишлов беришда кулланилади.

Совуқбиланишлов берибтоблашда тобланган пўлат мартенсит ўзгаришнинг бошланиши (Мн) ва тугаши (Мк) оралигида хона температурасидан паст даражагача совитилади (38-расмга қаранг). Бун­да қолдиқ аустенитлар кушимча равишда яна мартенситга айланади ва қаттиқлиги ортади. Хона температурасида тоблангандан кейин ҳам юқори углеродли ва легирланган пўлатлар таркибида 12 % гача, тез кесар пўлатларда 35 % дан купрок қолдиқ аустенит бўлади. Совуқ билан ишлашда деталлар­нинг каттиқлиги ортади, ўлчамлари стабиллашади. Совитувчи муҳит сифатида купинча ацетон ва каттиқ карбонат кислота (—78°С) ишлатилади.

Тобланувчанлик — тоблаш натижасида пўлатнинг максимал юқори қаттикликка эришиш хусусиятидир. Тобланувчанлик асосан пулатдаги углерод миқдорига боғлиқ бўлиб, угле­род қанча кўп бўлса, қаттиқлик ҳам шунча юқори бўлади. Бу шундай тушунтирилади: угле­род миқдориортиши билан тоблашда темирнинг атом панжарасида тутиб туриладиган углерод атомлари сони ортади, яъни темирдаги угле­род қаттиқ эритмасининг туйиниш даражаси ортади.

Таркибида 0,3% дан кам углерод бўлган пўлатлар (СтЗ; 20 маркали пўлатлар) тобланиш хусусиятига эга эмас, чунки мартенситли струк­тура ҳосил булмайди. Мартенситли структуранинг ҳосил бўлиши темирнинг ёқлари марказлашган атом панжарасидан ҳажмий марказлашган атом панжарасига айланиши билан боглиқ. Бундай ўзгариш температураси углерод миқдорига боглиқ (38-расмга қаранг). Углерод миқдори қанча кўп бўлса, мартенсит структуранинг ҳосил бўлиш температураси шунча паст бўлади.

У ёки бу тоблаш усули учун совитиш мухитини танлашда ушбу пўлатнинг тобланувчанлигини ва қизиш чукурлигини ҳисобга олиш зарур.  Қиздириб тоблаш  чуқурлиги — бу тобланган зона кириб борган чукурлик, яъни пўлатнинг маълум чукурликкача тобланиш хусусиятидир. Тобланиш чукурлиги деганда детал­нинг сиртидан структурасида тахминан бир хил миқдорда мартенсит ва троостит бўладиган ўлламгача булган масофа тушунилади.  Қиздириб тоблаш  чуқурлиги  пўлатнинг химиявий деталлар улчамлари ва совитишларига боглиқ.  Углерод миқдори тиши билан қиздириб тоблаш ортади. Углерод миқдори янада ортиши билан қизиш чуқурлиги бир оз камаяди. Қиздириб тоблаш чукурлигини ошириш учун пўлатни қиздирганда аустенит зарралари йириклашади. Эримайдиган зарралар, аустенитнинг бир жинсли эмаслиги каби ута совитилган аустенитнинг туррунлигини камайтирувчи омиллар қизиш чуқурлигини камайтиради. Кобальтдан ташқари бопща барча легирловчи элементлар пўлатнинг қиздириб тобланиш чукурлигини оширади. Комплекс легирланганда айрим элементларнинг тобланиш чуқурлигига фойдали таъсири ўзаро кучаяди.

Тоблашда совитиш тезлиги буюм кесими буйича нотекис тақсимланади. Совиш тезлиги буюм сиртидан маркази томон қандайдир кону-ният буйича камая боради ва буюм сиртида у максимал, марказида эса минимал қийматга эришади. Ушбу совитувчи муҳитда тула тобланадиган кесимнинг максимал диаметри — кри­тик диаметр деб аталади ва тобланиш чукурлигининг характеристикаси ҳисобланади.

Бушатиш-тобланган пўлатни Ас1 кри­тик нуқтадан пастроқ температурагача қиздириб, шу температурада тутиб туриш ва совитишдан (одатда ҳавода) иборат термик ишлов бериш процессидир. Бушатишдан мақсад барқарор структура холатга эришиш, кучланишни йуқотиш ёки камайтириш, цовушокугагини ва пластиклигини ошириш, шунингдек тобланган пўлатнинг қаттикдиги ва муртлигини камайтиришдан иборат (43-расм). Тобланган пўлатнинг сифати кўпжиҳатдан бушатишнинг сифатли бажарилишига борлиқ. Кўзланган мақсадга қараб бушатиш температураси 150° дан 700°С гача бўлган кенг чегарада ўзгартирилади. Паст, уртача, юқори температураларда бушатиш хиллари бўлади.

Паст температурада бушатишда деталь 150—250°С температура оралигида қиздирилиб, шу температурада тутиб турилади ва ҳавода совитилади. У, бушатилган мартенсит структурасини олиш, тобланган пўлатда қисман нчки кучланишларни йуқотиш билан қаттиқлигини купда камайтирмасдан ковушоқлигини ошириш мақсадида қилинади. Асбобсозлик пулатлари цементитлангандан сунг паст темпера­турада бушатилади.

Бушатилган троостит структурасини олиш учун 300—500°С температураларда уртача бушатиш ўтказилади. Бунда пўлатнинг қаттиқлиги сезиларли даражада камаяди, қовушқоклиги ортади.

 

 

42- расм- Турли хил тоблаш усулларининг схемаси:      

а — битта муҳитда  тоблаш, б — иккита муҳитда тоблаш, в — босқичли тоблаш,

г — изотермик тоблаш

 

 расм. Тобланган 40 қаркали пўлатнинг механик хоссаларига бушатиш температурасининг таъсири

Пружиналар, рессорлар, шу­нингдек етарли даражада юэвушоқликда мустаҳкамлиги ва эластиклиги ҳам катта бўлиши зарур бўлган асбоблар уртача температурада бушатилади.

Юқори температурада бушатиш 500—650°С температураларда бажарилади. Бун­да бушатилган сорбит структураси ҳосил бўлиши билан бирга мартенсит парчаланади. Бу структура пўлатнинг мустаҳкамлиги ва пластиклиги яхши бўлишини таъминлайди. Бушатиш сорбитида цементит заррали шаклни олади. Нормаллаб олинган сорбитда эса цементит пластинкали тўзилишга эга бўлади. Шунинг учун қаттиқлиги бир хил ёки бир оз юқори булгани ҳолда бундай пўлатнинг зарбий крвушоқлиги нормалланган пўлатникига нисбатан юқори бўлади. Бундай бушатиш зарбий нагрўзка остида ишлаидиган конструкцион пўлатдан ясалган деталларга ишлов беришда кулланилади.

Пўлатни тоблаб, кейинчалик юқори темпера­турада бушатишга пўлатнинг хоссаларини яхшилаш дейилади. 35, 45, 40Х маркали конструкцион пўлатларнинг хоссалари яхшиланса, юқори механик хоссаларга эришилади.

Тобланган пўлатларни бушатиш бевосита тоблашдан кейин бажарилади, акс хрлда ички кучланишлар туфайли дарзлар пайдо бўлиши мумкин.

Пўлат етарли даражада қиздирилмаса, бу­шатиш булмаслиги мумкин. Бу ходиса бушатиш температураси паст бўлганда ёки етарли вақт тутиб турилмаганда юз беради. Етарли дара­жада бушатилмаган пўлат муртлигича крлади. Бу нукрон яна кушимча қайтадан бушатиб йукртилади. Эскиртиришнинг мохияти углерод ва азотнинг α = Fе да эрувчанлигини ўзгартиришдан иборат, у қаттик, эритмадан нитрид заррачалари ажралиб чиқиши билан хам боғлиқ бўлиши мумкин.

Эскиртиришнинг сунъий ва табиий хиллари бўлади. Унча кўп қиздирмасдан бажарилган бушатиш сунъий эскиртириш деб ата­лади. Сунъий эскиртириш процесси тобланган деталларни 120—150°С гача қиздириб, шу тем­пературада 18—35 соат тутиб туришдан ибо­рат. Сунъий эскиртириш температураси автома­тик равишда ростланадиган мой ванналарида бажарилади. Тобланган деталь ва асбоб кирилганда  уларнинг ўлчамлари  барқарорлашади,  пўлатнинг қаттиқлиги  ва  структураси эса деярли ўзгармайди.

Хона температурасида бажарилган бушатишга табиий эскиртириш дейилади. Табиий эскиртиришда деталь ва асбоблар хона температурасида уч ой ва ундан хам ортиқ муддат тутиб турилади, чунки деталнинг ўлчамларини ўзгартирувчи процесс сунъий эскиртиришга нисбатан жуда секин кечади.

22-§. ТЕРМИК  ИШЛОВ  БЕРИШДА  ВУЖУДГА КЕЛАДИГАН   НУКСОНЛАР

Юмшатиш ва нормаллашдаги нуцсонлар. Юмшатиш ва нормаллашда қуйидаги нуқсонлар пайдо бўлиши мумкин: оксидланиш, углеродсиз­ланиш, металлнинг ута қизиши ва қуйиши.

Алангали печларда қиздирилганда пўлат деталларнинг сирти печдаги газлар билан реакцияга киришади. Натижада металл оксидланади ва деталларда металлнинг кислород билан химиявий бирикмасидан иборат куйинди ҳосил бўлади. Температура кутарилиши ва ту­тиб туриш вақти ортиши билан оксидланиш кескин ўзгаради ва купаяди. Куйинди ҳосил бўлиши натижасида металлнинг бир қисми йўналиши билан бирга, деталнинг сирти шикастланади. Куйинди остидаги пўлат сирти ейилган ва нотекис бўлади, металлга кесувчи асбоб билан ишлов беришни қийинлаштиради. Деталь сиртидаги куйиндини сульфат кислотанинг сувдаги эритмаси билан ювиб, питра пуркаш қурилмаларида ёки барабанларда ишқалаб кетказилади.

Углеродсизланиш, яъни деталь сиртидаги углероднинг куйиши пўлат оксидланганда содир бўлади. Углеродсизланиш конструкцион пўлатларнинг мустаҳкамлик характеристикаларини кескин камайтиради. Бундан ташқари де­таль сиртининг углеродсизланиши натижасида тоблаш дарзлари пайдо бўлиши, яъни деталь тоб ташлаши мумкин.

Деталларни оксидланишдан, яъни углеродсизланишдан сақлаш учун юмшатиш, нормаллаш ва тоблашда печларнинг ичига оксидла­нишдан ҳимоя қилувчи газлар киритилади.

Пўлатлар керакли температурадан юқори қиздирилганда ва ўзоқ муддат тутиб турилганда унда зарралар тез усади, бунда йирик кристалли структура ҳосил бўлади. Бу ҳодисага ута қиздириш дейилади. Ута қиздириш натижа­сида пўлатнинг пластик хассалари пасаяди. Ута қиздирилган пўлатни тоблаш вактида дарзлар пайдо бўлади. Металлга юмшатиш ёки нормаллаш каби термик ишлов бериш йуллари билан унинг ута қиздирилишини  йуқотиш  мумкин.

Металл суюқланиш температурасига як;ин температурада ўзоқ муддат печда қолиб кетса к у я д и. Куйишнинг физик моҳияти шундан иборатки, атроф муҳитдаги кислород говори тем­пература таъсирида металл ичига кириб, зарра­лар чегарасида оксидлар хрсил қилади. Нати­жада зарралар орасидаги механик богланиш кучсизланади, металл пластиклигини йуқотиб, мурт бўлиб қолади. Куйиш тўзатиб булмайдиган нуқсон ҳисобланади.

Тоблашда вужудга келадиган нуцсонлар. Тоб­лаш учун қиздиришда ва тоблаш процессида қуйидаги нуқсонлар вужудга келиши мумкин: дарзлар, деформацияланиш ва тоб ташдаш, уг­леродсизланиш, юмшоқ доғлар, қаттиқлигининг паст бўлиши.

Тоблаш дарзлари термик ишлов бе­риш процессида пайдо бўладиган, тўзатиб булмайдиган нуқсонлардир. Улар катта ички кучланишлар туфайди пайдо бўлади. Катта ўлчамли штампларда тоблаш дарзлари ҳатто мойда тоблаганда ҳам юзага келиши мумкин. Шунинг учун штампларни 150—200°С гача тез бушатиб совитиш лозим.

Конструкциясида ўлчами кескин ўзгарувчи сиртлари, механик ишлов беришдан кейин қолган дарал тирналган жойлари, уткир бурчаклари, юпқа деворлар ва ҳоказолари бўлган де­талларда нотурри қиздириш (ута қиздириш) ва жуда тез совитиш натижасида дарзлар пайдо бўлади.

Одатда, деталь ва асбобларнинг бурчакларида жойлашадиган тоблаш дарзлари ёйсимон ёки илонизи кўринишида бўлади.

Деталларнинг деформацияланиши ва тоблашлаши қиздириш ва совитиш вақтида структураси ва шу структураси билан боглиқ бўлган ҳажмий ўзгаришларининг ноте­кис бўлиши натижасида металлда пайдо бўладиган ички кучланишлар туфайли руй беради.

Нотекис қиздириш ва совитиш натижасида пўлатни тоблашда деталнинг ҳажми деярли ўзгармагани ҳолда тоб ташлаши мумкин. Масалан, агар кесим юзаси кичик, ўзун детални бир томондан бошлаб кдадирганда у бир томонга эгилади. Бунда деталнинг қиздирилган томони чўзилиб қавариқ, тескари томони ботиқ бўлиб қолади. Тоблашда деталларни бир текис қиздириш ва совитиш зарур.

Деталь ва асбобларни тоблаш муҳитига солишда уларнинг шакли ва ўлчамларини ҳисобга олиш зарур. Қалин ва юпқа қисмлари бўлган деталларни тобловчи мухитга қалин қисми би­лан, ўзун деталларни (штоклар, протяжкалар, пармалар, метчиклар ва ҳоказолар) қатъий вер­тикал ҳолатда, юпқа ясси деталларни (дисклар, к,ирқиш фрезалари, пластинкалар ва ҳоказолар) қирраси билан тушириш зарур.

Деталь сиртининг углеродсизланиши ва оксидланиши асосан уни тоблаш учун қиздирганда печдаги газ ёки суюлтирилган тўзлар билан реакцияга киришиши натижасида со­дир бўлади. Кесувчи асбобларда бундай нуқсон бўлиши жуда хавфли, чунки у асбобнинг пухталигини бир неча марта камайтириб юборади.

Буюм сиртининг оксидланиши ва углеродсизланишини термик ишлов беришнинг белгиланган режимига қатъий риоя қилиб, шунингдек, нейтрал газлар (азот, аргон) муҳитида қиздириб бартараф этиш мумкин.

Юмшоқ доғлар — деталь ёки асбоб сиртидаги қаттиқлиги паст бўлган участкалардир (ёки деталдаги тобланмаган жойлар). Бу нуқсонлар сиртида куйинди ёки ифлосланган, углеродсизланган жойлар бўлган деталлар тоблаш муҳитида совитилганда, шунингдек, деталь тоблаш муҳитида керагича тез ҳаракатлантирилмаганда ва деталь сиртида бур куйлаги ҳосил бўлганда юзага келади.

Асбобларни тоблашда купинча қаттиқлигининг етарли эмаслиги кўзатилади. Қаттиқликнинг етарли булмаслигига тоблаш муҳитида керакли даражада тез совитилмаслиги, тоблаш температурасининг пастлиги, шунингдек тоблаш учун клэдирилганда етарлича тутиб турмаслик сабаб бўлади. Бу нуқсонни йуқотиш учун деталь юқори температурада бушатилиб, қайтадан тобланади. Тоблаш учун деталь ута қиздирилганда металл зарралари йириклашади, меха­ник хоссалари эса ёмонлашади. Металл ҳаддан зиёд мурт бўлиб қолади. Деталларни қайтадан тоблашдан олдин зарраларини кичиклаштириш учун уларни юмшатиш зарур.

Детални етарлича қиздирмаслик тоблаш температураси эвтектоиддан олдинги пўлатлар учун Ас3 критик нуктадан, эвтектоид­дан кейинги пўлатлар учун Ас1 критик нуқтадан паст бўлганда руй беради. Бу нуқсон юмша­тиш билан йуқотилади, сунгра деталь қайта тобланади.

23-§.  ПЎЛАТНИ ТЕРМОМЕХАНИК ИШЛАШ

Термомеханик ишлаш (ТМИ) пўлатнинг пластиклигини сақлаган ҳолда пластик деформациялаш билан мустах;камловчи термик ишлов бериш (тоблаш, бушатиш)ни бирлаштирувчи мустаҳкамлашнинг янги методидир. ТМИ да пўлат аустенит ҳолатида деформацияланади, кейинчалик тез совитилиб, тобланган пўлат ст­руктурам (мартенсит) шакллантирилади, бу аустенитни пухталаш шароитида содир бўлади, шу муносабат билан пўлатнинг механик хосса­лари ортади. ТМИ даги пластик деформацияларни прокатлаш, болгалаш, штамплаш каби деталга босим остида ишлов бериш билан ҳосил қилиш мумкин. Термомеханик ишлашнинг юқори температур а ли термомеханик ишлаш (ЮТТ МИ) ва паст температурали термомеханик иш­лаш (ПТТМИ) хилларя бўлади (44-расм). I ЮТТМИ да пўлат Асз нуктадан юқори температурагача қиздирилади ва бу температура­да пластик деформацияланади (деформацияланиш даражаси 20—30%) ва тобланади. ПТТМИ да пўлат Асз нуқтадан говори температурагача қиздирилади, аустенит нисбатан туррун бўлади-ган температурагача (лекин рекристаллизация температурасидан пасайиб кетмаслиги керак) совитилади, бу температурада пластик дефор-

44- расм. Пўлатни термомеханик ишлаш схемаси; а — юқори температурада,

б — паст температурада

 

 

мацияланади. (деформацияланиш даражаси 75—95%) ва тобланган ҳолда хам тоблашдан кейин паст бушатилади. Барча пўлатларнн ЮТТМИ мумкин. ПТТМИ
усулида ута совитилган аустенит юқори дара­жада баркарор (легирланган пўлатларга) ишлов бериш мумкин.

Оддий тоблашга қараганда ТМИ да пўлатнинг механик хоссалари юқори бўлади. ПТТМИ да энг катта мустахкамлнкка (σв= 3300 МПа, σ =6 %) эришилгдн. Оддий тоблаш ва паст температу­рада бушатилгандан сўнг мустаҳкамлик чегараси  σв = 2000 — 2200 МП дан, σ= 3÷4 % дан ошмайди.

Пўлатни термомеханик ишлашда унинг мустаҳкамлигининт ортиши аустенит деформацияланиши натижасида зарраларннинг майдаланиши билан тушунтириладн.  Кейинги тоблашда эса бундай аустентдан мартенситнинг майда пластинкалари хоснл бўлади. Бу пўлатнинг пластик хоссалари ва қовушқоқлигига ижобий таъсир қилади.

24-§. ПЎЛАТНИ  ХИМИЯВИЯ-ТЕРМИК ИШЛАШ ВА УНИНГ СИРТИНИ МУСТАҲКАМЛАШ

Химиявий-термик ишлаш - пўлатнинг таркиби, структураси ва хоссаларини ўзгартириш мақсадида унинг сиртқи қатламига химиявий ва термик таъсир этиш процессидир. Химиявий-термик ишлаш натижасида пўлат сиртининг қаттиқлиги, ейилишга чидамлилиги, коррозиябардошлиги, кислотабардошлиги каби хоссалари ортади. Пўлат деталларининг ўзоқ муддат ишлашини ошириш         учун мустахкамлаш энг самарали усуллардан бўлганлиги сабабли химиявий-термик ишлаш машинасозликда кенг тарқалган.

Ўлчамлари ва шакли турлнча бўлган детал-ларга химиявий-терлик ишлов бериб, бир хил қалинликда ишлов берилган катлам олиш мум­кин. Химиявий-термик ишлашда сиртқи қатламнинг химиявий таркнби ўзгариши туфайли деталь сирти билан ўзагннннг хоссаларида фарқ бўлади. Иш унумининг пастлиги химиявий-тер­мик ишлашнинг асоснй камчилигидир.

Химиявий-термик ишлашда қиздириш турли химиявий элементли бўлганлигидан бу процесс ушбу элементлар атомларининг темир кристалл панжарасига диффўзияланишига асосланган.

Химиявий-термик ишлаш учта процессдан ташкил топган: диссоциация — актив атомар холатдаги туйинтирувчи                                 элемент олиш   (2NH32H+ЗН2; СС4С+2Н2 ва хоказо); абсорбция-туйинтирувчи элемент актив атомларининг ме­талл сиртида ютилиши; диффўзия—туйинтирув­чи элемент атомларининг металл сиртидан ички қатламлари томон сурилиши.

Ҳар учала процесснинг тезлиги ўзаро мосланган бўлиши зарур, абсорбция ва диффўзия учун туйинтирувчи элемент асосий металл би­лан ўзаро реакцияга киришиб ё қаттиқ эритма, ёки химиявий бирикма ҳосил қилиши керак. Агар асосий металл ва туйинтирувчи элемент меха­ник аралашма ҳосил килса, химиявий-термик ишлаш мумкин эмас. Диффўзияланувчи элементнинг кириб бориш чуқурлити туйиниш температураси ва давомийлигига, шунингдек, пулат таркиби, асосан легирловчи элементларнинг борлигига боглиқ.45- расм. Цементитланган сиртқи катламда углерод миқдорининг ўзгариши (%)

 

Цементитлаш (деталь сиртини углеродга туйинтириш), цианлаш (деталь сиртини углерод ва азотга туйинтириш), борлаш (бор билан туйинтириш), алюминий (алюминий билан туйин­тириш) ва бошқалар химиявий-термик ишлашнинг кўп тарқалган хилларидир.

Цементитлаш деталь сиртини маълум муҳитда қиздириб, углерод билан диффўзной туйинтиришдан иборат химиявий-термик ишлаш процессидир. Цементитлаш натижасида деталь сиртки қатламининг қаттиқлиги, ейилишга чидамлилиги, эгилиш ва буралишдаги чидамлилик чегараси ортади. Ишқаланиш шароитида, катта босим ва циклик нагрўзка остида ишлайдиган шестерня, поршень ҳалқалари, тақсимлаш валлари каби деталлар цементитланади.

Кам углеродли пўлатлар (0,1—0,3% С), яъни 10, 15, 20, А12, А20, СтЗ, 15Х, 25ХГМ ва бошқа маркали пўлатлар цементитланади. Цементитлашда сиртки қатламдаги углерод 1 % гача етказилади (45-расм). Цементитланган қатлам қалинлиги (чуқурлиги) 0,5—2,5 мм га етади. Углеродли пўлатлар учун шартли равишда деталь сиртидан структурасида перлит билан феррит миқдори тахминан бир хил буладиган зона ярмисигача бўлган цементитланган қатлам қалинлиги олинади.

Цементитлашда деталь ҳаво киритмасдан 930—950°С гача углеродловчи муҳитда (қаттиқ, суюқ ёки газсимон кўринишда) қиздирилади, бир неча соат шу температурада ушлаб турилади, сунгра секин совитилади. Шундан сунг у нормалланади, тобланади ва  бушатилади.

Углеродловчи муҳит сифатида қаттиқ карбюризаторлар (майда пистакумир билан барий карбонат аралашмаси), тўзли суюқ ванналар (ош тўзи, натрий карбонат, натрий цианиди, барий хлориди аралашмаси), таркибида угле­род бўлган газлар (табиий газ, ёритиш гази ва хоказолар) хизмат қилади.

Цементитланган деталлар 820—850°С да тобланади ҳамда паст температурада (150— 170°С) бушатилади. Термик ишлов берилгандан сунг сиртки қатлам структураси мартенсит ёки қаттиқлиги НКС 60—64 бўлган озгина миқдордаги карбидли мартенситдан иборат булади.

Углеродли пўлатдан ясалган деталлар ўзагининг структураси феррит, перлитдан, легирланган пўлатдан ясалганларники (пўлат маркаси ва деталь ўлчамларига қараб) кам углерод­ли мартенсит, троостит ёки ВДС 20—40 қаттиқликдаги сорбитдан иборат бўлади.

Азотлаш-сиртқи қатламнинг қаттиқлигини, ейилишга чидамлилигини, коррозияга чидамлилигини ошириш мақсадида ушбу қатламни азотга туйинтиришдан иборат химиявий-термик ишлов бериш  процессидир.

Азотланган қатлам қалинлиги цементитлан­ган қатламникига қараганда анча юқори бўлиб, 400—600°С да ҳам сақланади, вахрланки це­ментитланган мартенсит структурали қатлам қаттиқлиги 200—250°С температурагача сақланади. Таркибида алюминий, хром, титан бўлган 35ХМЮА, 40Х, 18ХГТ, 40ХНМА каби легирланган пўлатлар азотланади.

Азотлашдан олдин деталлар тобланади, юқо­ри температурада бушатилиб, уларнинг механик хоссалари яхшиланади. Азотланган қатлам қалинлиги 0,2—0,6 мм га етади. Азотланган қатлам яхши силлиқланади ва жилоланади. Авто­мобиль деталлари (шестернялар, тирсакли валлар), шунингдек штамплар, прессқолиплар ва хоказолар азотланади. Азотлаш натижасида деталь ўлчамлари бир оз катталашади. Шунинг учун азотланган деталларнинг 0,02—0,03 мм қалинликдаги қатлами ўзил-кесил силлиқланиб олиб ташланади (масалан, тирсакли вал буйинлари қайта силлиқланади).

Азотлаш, одатда 500—600°С температурада аммиакли муҳитда ўтказилади. Аммиак атомар ҳолатдаги актив азот ажралиб чиқиши билан парчаланади: 2NН32N + 6Н. Печга қуйилган герметик берк муфелда бу температурада азот пўлатнинг сиртқи қатламига киради, легирлов­чи элементлар билан химиявий реакцияга киришиб, хром, молибден, вольфрам нитридларини ҳосил қилади. Легирловчи элементларнинг нитридлари пўлатнинг қаттиқлигини ВДС 70 гача оширади. Азотланган оддий конструкцион пулатларнинг қаттиқлиги пастроқ, углеродли пулатларники эса жуда ҳам паст бўлади, чунки уларда махсус нитридлар ҳосил булмайди. Шу­нинг учун ҳам углеродли пўлатлар фақат кор­розияга қарши азотланади.

Азотлаш процесси 500—520°С да 24—60 соат давом этади. Процесснинг давомлилигини икки босқичли азотлаш билан қисқартириш мумкин. Аввалига температура 500—520°С даражада ушлаб турилади, процесс 560—600°С темпера­турада тугалланади. Температура кутарилиши билан диффўзияланиш тезлашади, қаттиқлиги камаймагани ҳолда керакли қалинликдаги қатлам ҳосил бўлиш вақти камаяди.

Азотлаш муддатини 2—3 марта кисқартириш учун ионли азотлашдан фойдаланилади. Про­цесс таркибида азот бўлган сийраклаштирилган атмосферада (МН3 ёки N2) ишлов бериладиган детални манфий электродга — катодга улаб ўтказилади. Қурилма контейнери анод вазифасини утайди. Деталь билан контейнер орасида учқунловчи разряд ҳосил бўлади, бун­да газ ионлари деталь сиртини бомбардимон қилади. Ионли азотлаш муддати 1 соатдан 24 соатгача давом этади.

Суюқ муҳитда азотлаш 540—590°С да суюлтирилган цианид тўзларида 0,5—3 соат  мобайнида ўтказилади. Азотланган қатламнинг  қалинлиги 0,15—0,5 мм  бўлгани сиртида юпқа (7—15 мкм) карбонитридли қат­лам ҳосил бўлади; бу қатламнинг ейилишга қаршилиги ниҳоятда юқори бўлади.

Нитроцементитлаш — газли муҳитда сиртқи қатламни бир йўла азот ва углерод билан туйинтиришдан иборат химиявий-термик ишлов бериш процессидир. Азот (40%), водо­род (40%) ва углерод оксиди (20%) дан ташкил топтан эндотермик газ (эндогаз) газли муҳит вазифасини утайди. Нитроцементитлашда деталлар 5—15% табиий газ, 5% аммиак қушилган эндогаз муҳитида 850—870°С гача қиздирилиб, шу температурада 4—10 соат ушлаб турилади. Нитроцементитланган қатлам қалинлиги 0,2—0,8 мм бўлади. Бу қалинлик процесс температураси ва тутиб туриш вақтига боғлиқ. Температура ортиши билан қатламдаги азот миқдори камаяди, углерод эса маълум температурагача ортади, кейин бирмунча камаяди.

Нитроцементитлангандаи сунг деталлар тобланади ва 160—180°С да қаттиқлиги ВДС 58— 64 булгунча бушатилади.

Ейиладиган (тишли ғилдираклар), қийшайишга мойил мураккаб шаклли деталлар нитроцементитланади. Нитроцементитлаш газли цементитлашга нисбатан куйидаги афзалликларга эга: процесс анча паст (70—90°С га) темпера­турада кичик қалинликда утказилгандан деталь кам деформацияланади, кам тоб ташлайди. Нитроцементитлаш автомобиль ва тракторсозликда кенг қулланилади. Масалан, ВАЗ да хи­миявий-термик ишловдан утадиган деталларнинг 20% часи нитроцементитланади.

Цианлаш — таркибида натрий цианиди NаCN бўлган суюлтирилган тўзларда сиртки қатламни бир йула азот ва углерод билан ту­йинтиришдан иборат бўлган химиявий-термик ишлаш процессидир.

0,3 мм гача қалинликдаги цианланган қат­лам олиш учун цианлаш 820—860°С да (паст температурали цианлаш) 0,5—1,5 соат давомида бажарилади. Сунгра деталлар бевосита ваннадан олиниши билан тобланади ва паст температурада (180—200°С) бушатилади. Цианланган қатлам қаттиқлиги термик ишлов берилгандан сунг НКС 58—62 бўлади. Уртача углеродли пўлатдан ясалган деталлар, тезкесар пўлатдан ясалган асбоблар паст температу­рада цианланади. Паст температурали циан­лаш майда деталларни мустахкамлаш учун қулланилади.

Цианланган қатлам цементитланган қатламга нисбатан ейилишга анча чидамли бўлади.

Катта қалинликдаги цианланган қатлам (0,5—2 мм) олиш учун 930—960°С да бажариладиган юқори температурали цианлашдан фойдаланилади. Процесс 1,5—6 соат давом этади. Цианланган деталлар ҳавода совитилади, сунгра зарраларини майдалаштириш учун тобланади ва паст температурада бушати­лади. Уртача ва кам углеродли, шунингдек легирланган пўлатлардан ясалган деталлар учун юқори температурали цианлаш қулланилади.

Цианлаш процесси цементитлашга нисбатан анча унумли, унда мураккаб шаклли деталлар кам деформацияланади ва тоб ташлайди, ейилиши ва коррозияга чидамлилиги катта. Цианлаш таннархининг қимматлиги ва цианид тўзларининг заҳарлиги унинг камчилигидир.

Борлаш - таркибида бор бўлган мухит (бура, борнинг хлор билан бирикмаси) да қиздириб, сиртқи қатламни бор билан туйинтирувчи химиявий-термик ишлаш процессига    айтилади.

Борлаш 850-9500С да 2-6 соат давомида ўказилади. Кам ва ўртача углеродли пўлатлар (20, 40, 45, 40Х, 30ХГС ва бошқалар) ни борлаш мумкин. 0,1-0,2 мм қалинликда борланган қатламнинг қаттиқлиги, абразив муҳитда ҳам ейилишга      чидамлилигини оширишда қўлланилади. Борлаш деталларнинг пухталигини 2—10 марта оширади. Борланган қатламларнинг            мўртлиги юқори бўлади.

Диффўзион металлаш – пўлатнинг сиртки қатлам турли мегаллар (алюминий, хром, рух ва бошқалар) ва уларнинг комплекси билан туйинтиришдан иборат химиявий-термик ишлов бериш процессидир. Пўлат сиртининг бошқа металлар билан туйинишида урин олувчи қаттиқ эритмалар ҳосил бўлади, шунинг учун уларнинг диффўзияланиши, углерод ёки азотнинг диффўзияланишига нисбатан қийинроқ кечади.

Пўлат сиртиннзг диффўзной туйиниши 700— 1400°С температурада куйидагича амалга оширилади:

1.        Қаттиқ диффўзион металлаш, бунда аммо­ний хлорид (NH4Cl) қўшилган ферроқотишма (феррохром, ферросилиций, ферроаммоний ва ҳоказо) металлизатор вазифасини утайди. Металлизатор НСl ёки Сl2 билан реакцияга киришиб, хлорнинг металл билан учиб чиқувчи бирикмасини  А1С13, СгС12 ва ҳоказо) ҳосил қилади. Хлорнинг металл билан учиб чи­қувчи бирикмаси металл сирти билан контактда бўлиши натижасида улар эркин атомлар ҳо­сил қилиб диссоцияланади.

2.        Суюқ диффўзной металлаш, бунда пўлат суюқланиш температураси паст бўлган руҳ алюминий каби суюлтирилган деталларга ботирилади.

3.        Газли диффўзной металлаш турли металларнинг хлоридлари       бўлган газли муҳитда ба­жарилади.

Алитирлаш таркибида 0,1—0,2% С бўл­ган пўлат сиртннн алюминий билан диффўзной туйинтиришдан иборат процессдир.

Алитирлаш 700-1100°С температурасига ўтказилади. Алитирланган қатлам қалинлиги 0,2—1  мм бўлиб, унда алюминий концентранияси 30% гача етади. Углеродли пўлатларнннг оташга чидамлилигини ошириш учун алитирлашдан фойдаланилади. Термопараларнинг ғилофлари, қуйиш ковшининг деталлари, юқори температурада ишлайдиган клапан ва бошқа деталлар алитирланади.

Хромлаш - пўлат сиртини хром билан диффўзной туйинтириш процессидир. Хромлаш агрессни муҳитларда щеталларнинг куйинди ҳосил бўлишига ва ейилишга чидамлилигини оширади. Бур турбиналари, агрессив муҳитни ҳайдашда қулланиладиган насосларнинг детал­лари ва бошқалар хромланади.

46- расм. ЮЧТ билан тобланган тирсакли вал:

Пўлат сиртини пухталаш. Сиртқи қатламларининг қаттиқлигини, чидамлилик чегараси ва ишқаланишга қаршилигини ошириш учун купгина машина деталларининг сирти пухталанади. Пўлат сиртини пухталашнинг учта асосий усули мавжуд: юза тоблаш, пластик деформациялаб пухталаш ва юқорида куриб утилган химиявий-термик ишлаш.

Юза тоблашдан асосий мақсад турли деталларнинг (шестерня тишларининг, вал буйинларининг (46-расм), металл қирқиш станокларининг йуналтирувчи станиналарининг) қаттиқлигини, ейилишга чидамлилигини, чидамли­лик чегарасини оширишдир. Юза тоблашдан сунг деталь ўзаги қовушоқлигича қолиб, зарбий ва бошқа нагрўзкаларни яхши қабул қилади. Саноатда юза тоблашнинг юқори частотали ток (ЮЧТ) билан индукцион қиздириб, газ алангасида ҳамда электролитда қиздириб тоблаш усуллари мавжуд. Юза тоблашнинг барча усуллари. учун деталь сиртини Ас3 критик нуқтадан юқорироққача қиздириш ва тез совитиб мартен­сит структура олиш умумий ҳисобланади.

Газ алангасида тоблашда пўлат деталлари­нинг сиртини ацетилен-кислород алангасида к,издириб, сув пуркаб тез совитилади. Деталнинг сиртқи қатлами ацетилен-кислород алангасида тоблаш температурасигача қисқа вақт ичида қиздирилади, бу вақт ичида металлнинг ўзаги критик нуқтагача қизиб улгурмаиди, шунинг учун совитилганда тобланмасдан юмшоқлигича қолади. Деталнинг ишлатилишига қараб, тоб­ланган қатламнинг қалинлиги 2,5—4,5 мм, қаттиқлиги эса НКС 56—58 бўлиши мумкин. Тоблангандан сунг деталь тоза бўлади, куйинди ва углеродсизланиш излари булмайди. Газ алан­гасида тоблаш асосан якка буюмлар ишлаб чиқариладиган корхоналарда, сирти чўзилган буюмларни ремонтдан сунг тоблаш қулланилади.

ЮЧТ билан индукцион қиздириш турли шаклдаги деталларни тоблашнинг кенг тарқалган, унумли ва илгор усулидир. Тоблаш процессини тула автоматлаштириш, углерод ва бошқа эле ментларнинг куймаслиги, шунингдек сезиларли оксидланмаслик ва куйинди ҳосил булмаслик, тоблаш чуқурлигини етарли даражада аник, ростлаш мумкинлиги бу усулнинг афзалликлари хисобланади.

ЮЧТ билан қиздиришнинг принципиал схе­маси 47- расмда курсатилган. Индуктор 1 га (ҳалқасимон кўринишда эгилган мис трубага) ўзгарувчан ток берилади. Деталь 2 индукторга жойланади. Индуктор ичида ўзгарувчан магнит майдон 3 пайдо бўлади, бу майдон деталь сир­тида электр юритувчи куч (ЭЮК) ни индукциялайди. ЭЮК таъсирида металлда электр уюрма токлар (Фуко токи) хреил бўлади, бу ток де­таль сиртини юқори температурада қиздиради. Бу жуда катта тезликда (бир неча секунд ичида) керакли жойнигина қиздириш имконини беради. Деталь одатда, душ усулида совитила­ди. Бунинг учун индукторнинг ички сиртида кўптешиклар мавжуд бўлиб, деталь керакли температурагача қиздирилгач, шу тешиклар орқали сув пуркалади.

 

47-расм. ЮЧТ билан қиздириш схемаси.

 

Юқори частотали ток машина ва лампа генераторлар  ёрдамида олинади, 0,5—10 кГц частотали ток берувчи машина генераторлар деталларни 7 мм чуқурликкача тоблаш учун, 100—10000 кГц частотали ток берувчи лампа генераторлар эса деталларни 2 мм чуқурликка­ча тоблаш учун ишлатилади. ЮЧТ билан қиз­дириб сирти тобланган металлнинг қаттиқлиги одатдаги ҳажмий тобланган металлнинг қаттиқлигига қараганда 3-4НКС бирликка каттадир. ЮЧТ билан одатда таркибида 0,4% ва ундан купроқ углерод бўлган пўлатлар тобланади, акс холда деталнинг сирти керакли қаттиқликка эришмайди.

Электролитда тоблаш электролит (кальцинацияланган соданинг сувдаги 5—10% ли эритмаси) орқали ўзгармас ток ўтказилганда катодда (деталда) водороднинг майда пуфакчаларидан иборат юпқа қатлам (газ қобиғи) ҳо­сил бўлади. Водород пуфакчаларининг электр утказувчанлиги ёмон бўлганлигидан ток купаяди ва катод (деталь) керакли температурагача қизийди, ток учирилгач, деталь ушбу электролитнинг ўзида тобланади. Автомобиль ва трак­тор двигатель клапанларининг стерженлари шу усулда тобланади.

Пластик деформациялаб пухта­лаш металл буюмлар сиртқи қатламининг хоссалари ўзгаришига олиб келувчи прогрессив технологик процеесдир. Бу усул билан металл буюмнинг сиртигина ролик бостириш, шарик ёки питра зарби таъсирида пластик деформацияланади. Кўпинча питра пуркаб ишлов бериш қулланилади. Бунда буюм сиртига 2,2—1,5 мм ўлчамли пўлат ёки оқ чуяндан тайёрланган думалоқ питралар катта тезликда ёгдирилади. Питра ёгдиргичлар ёрдамида бу операция бажарилади. Питралар зарби таъсиридан сиртқи датлам пластик деформацияланади ва пухта қатлам ҳосил бўлади. Питра ёғдириб ишлов бериш натижасида 0,2—0,4 мм чуқурликда пухталанган қатлам юзага келади. Бундан ташқари қатлам ҳажми ортиши билан буюм сиртида қолдиқ сиқилиш кучланиши пайдо бўлади, бу толиқиш мустаҳкамлигини кескин оширади. Масалан, автомобилнинг толиқиш шароитида ишловчи урама пружиналарини ишлатиш муддати 50—60 марта, тирсакли валларники 25—30 марта ортади.

 

25-§. ЛЕГИРЛАНГАН ПЎЛАТЛАРНИ ТЕРМИК ИШЛАШНИНГ

ЎЗИГА ХОС ТОМОНЛАРИ

 

Углеродли пўлатларга нисбатан легирланган пўлатларни термик ишлашнииг ўзига хос технологик хусусиятлари бор. Бу ўзига хос хусусиятлари қиздириш температураси ва тезлиги, керакли температурада тутиб туриш вақти ҳамда совитиш усуллари орасидаги фарқдадир.

Баъзи легирланган пўлатларнинг критик температуралари углеродли пўлатларникига нисбатан юқори, баъзиларида эса паст бўлади. Барча легирловчи элементларни икки группага, яъни Ас1 ва Ас3 критик нуқталарни, демак термик ишлов беришда (юмшатиш, нормаллаш ва тоблашда) қиздириш температурасини оширувчи ҳамда критик нуқталарни пасайтирувчи элементларга бўлиш мумкин. Биринчи группага Сu, V, W, Si, Ti ва бошқа элементлар киради. Шунинг учун таркибида юқоридаги элементлар бўлган пўлатлар оддий углеродли пўлатларга қараганда юқори температураларда юмшатилади, нормалланади ва тобланади. Иккинчи группага Мn, Ni ва бошқа элементлар киради.

Легирланган пўлатларнинг иссиқлик утказувчанлиги ёмон бўлганидан уларни керакли температурада кўпроқ тутиб туриш лозим. Ўзоқ муддат тутиб турилганда легирлан­ган карбидлар аустенитда туда эриб, пўлатнинг механик хоссалари яхшиланади.

Термик ишлашда совитиш тезлиги ута совитилган аустенит барқарорлиги ва тоблашнинг критик тезлиги қиймати билан белгиланади. Амалда купгина легирланган пўлатлар уг­леродли пўлатга нисбатан кичик тезликда амойда мартенситга тобланади. Юқори легирланган хамда таркибида углерод кўп булган пўлатларнинг ўз-ўзидан тобланиш хоссаси кучли, кам рланган ва кам углеродли пўлатларда бу кучсиз бўлади. Бу Ас1 температурада аустенит зарралари перлит зарраларига айланишда турғунликка эга эканлиги билан тушунтирилади.

Легирланган пўлат углеродли пўлатга нисбатан чуқурроқ тобланади. Пўлатнинг легирланганлик даражаси қанча юқори бўлса, у шунча чуқурроқ тобланади. Легирланган асбобсозлик пўлатларидан кесувчи асбоблар тайёрлашда кенг ишлатиладиган тезкесар  пўлатлар алоҳида аҳамиятга эга.

Тезкесар вольфрам асосий легирловчи элемент ҳисобланади. Унинг миқдори    купроқ бўлса, юқори температураларда ҳам пўлатнинг кесиш хоссалари йўқолмайди.   Вольфрам пўлатнинг чидамлилигини оширади.

Ванадий карбид ҳосил қилувчи кучли элемент бўлиб, мустаҳкам карбидлар ҳосил қилади. Улар эса тоблаш учун қиздирилганда зарралар ўсишини қийинлаштиради ва пўлатнинг ўта қизишга мойиллигини камайтиради. Вана­дий таъсиридан иссиқ ҳолатда тез кесар пўлат­нинг чидамлилиги ортади ва бушатишда иккиламчи қаттиклик самараси купаяди. Бунинг мохияти куйидагидан иборат. Таркибида вана­дий бўлган бундай пўлатни бушатиш бир неча бор такрорланганда қолдиқ аустенитнинг бутунлай ёки деярли бутунлай мартенситга айланишини таъминлаш мумкин. Бу эса тобланган ҳолатга нисбатан қатгиқлигини бирмунча оширади.

Тез кесар пўлатда углерод жуда муҳим эле­мент бўлиб, тоблашда пўлатга юқори қаттиқлик беради. Тахминан 4% миқдордаги хром тоблашнинг критик тезлигини шунчалик камайтирадики, пўлат «ўз-ўзидан», яъни ҳавода тобланадиган бўлиб қолади. Хром миқдори нормадан юқори бўлганда тобланган пўлат структурасида қолдиқ аустенит миқдори кескин ортиб, асбобнинг пухталиги камаяди. Тез кесар пўлат таркибида марганец ва кремний (ҳар бири кўпи билан 0,4% дан), олтингугурт ва фосфор (биргаликда купи билан 0,06%) бўлади.

Тез кесар пўлатлардан ясалган буюмларни тоблаш температурасигача босқичма-боскич қиздирилади: аввалига 800—850°С гача секин, кейин керакли тоблаш температураси (1230-1300°С) гача тез қиздирилади. Бундай қиздириш буюм сирти билан металл ўзагидаги температуралар орасидаги фарқ камайиши туфайли иссиқлик кучланишлари пайдо бўлишига имкон бермайди. Совитувчи муҳит сифатида минерал мойдан фойдаланяладн. Тобланган тез ке­сар пўлатнинг структурася мартенсит, қолдиқ аустенит ва мураккаб карбидлардан иборатдир.

Тез кесар пўлатдан ясалган буюмлар тоблангач, албатта бушатилиши керак Бундай пўлатларни бушатипшинг ўзига хос томонлари бор. Одатда, Р9 пўлатндан ясалган буюмлар 560°С температурада кўпмарта (икки-куч марта) бушатилади. Р18 пўлатдан ясалганлари 580°С температурада бушатилади ва шу температура­да 1 соат тутиб турилади. Агар тоблангандан сунг — 80°С температурада совуқлайин ишлов
берилса, фақат бир марта бушатилади. Бу қуйидагича тушунтирилади. Кўрсатилган манфий температурада тез кесар пўлатларда диффўзиясиз мартенсит ўзгаришлар тугайди, қолдиқ аустенитнинг асосий кнсмп мартенситга айланади. Шундай килиб, термик ишлов берилган тез кесар пўлатнинг структураси бушатилган мартенсит ва карбиддан нборат бўлади.

Контрол   саволлар

 

1.    Пўлат  қиздирилганда ва совитилганда унда  буладиган ўзгаришларни гапириб беринг.

2. Тобланган пўлатнинг матенсинит структураси нимадан иборат?

3.    Термик ишлов беришнпнг асосий турларини гапи­риб беринг.

4.    Тобланувчанлик ва тоблаш чуқурлигини таърифлаб беринг.

5.    Термик ишлов беришда учрайдиган нуқсонларни санаб беринг.

6.    Пўлатни термомеханик ишлаш хакида гапириб бе­ринг.

7.    Пўлатни химиявий-термик ишлашнннг моҳияти нимада?

 

 

 

 

VI БОБ.

РАНГЛИ МЕТАЛЛАР ВА ҚОТИШМАЛАР

26-§. АЛЮМИНИЙ ВА УНИНГ ҚОТИШМАЛАРИ

Алюминийнинг олиниши. Саноат миқёсида алюминий олиш учун асосан боксит ва нефелин рудаларидан фойдаланилади. Бокситнинг химиявий таркиби Nа2 (К2) О·А12Оз-2SiO2 формула билан ифодаланади. Боксид таркибида 30—70% глинозем А1203, 2—20% кремнезем SiO2, 2—50% темир икки оксиди Fе2Oз ва 0,1 —10% титан оксиди TiO2 бўлади. Алюминий ишлаб чиқариш иккита асосий процессдан ташкил топади: бокситдан глинозем А1203 олинади ва суюлтирилган криолит (Nа3А1F6) да глинозем эритмасидан электролиз усули билан металл алюминий тикланади. 8-10% глинозем, шунингдек, А1F3 ва NaF қушилган криолит электролит хизматини утайди. Электролиз натижасида ҳосил буладиган суюқ алюминий ванна тубида электролит қатлами остида тупланади. У алюминий х о м а ш ё с и деб аталади. Алюминий хом ашёси таркибида металл (Fе, Si, Сu, Zn ва ҳоказо) ва нометалл (С, А12O3 ва ҳоказо) аралашмалар, шунингдек газлар-кислород, водород, карбо­нат ангидрид ва ис газлари бўлади. Бу аралаш­малар, ковшдаги суюқ алюминий хом ашёсини хлорлаб (хлор билан пуфлаб) кетказилади. Бунда ҳосил бўладиган бугсимон алюминий хлориди А1С13 суюлтирилган алюминий орқали утиб, аралашма зарраларининг пуфакчаларини илаштириб, алюминийда эриган газлар билан биргаликда уларни олиб чиқади. Хлор билан рафинирлангандан (тозалангандан) сунг алю­миний қуймалари ҳосил қилиниб, истеъмолчиларга жунатилади.

Бирламчи алюминий (ГОСТ 11060—74) учта группага бўлинади: алохида тоза (А999 маркаси), юқори даражада тоза (туртта маркаси бор) ва техник тоза алюминийлар бўлади. Юқоридаги ГОСТда 0,15—1% аралашмалар булишига рухсат этилган саккизта алюминий мар­каси курсатилган. Марканинг номи алюминий­нинг тозалигини билдиради. Масалан, А8 мар­каси металлда 99,8%, А99 маркаси эса 99,99% алюминий борлигини билдиради. Техник тоза алюминий электролиз ванналарида олинади. Алюминий хом ашёсини электролитик рафинирлаш йули билан кжори тозаликдаги алюминий маркаси олинади.

Алюминий — кумушсимон оқ рангдаги, электр ва иссиқлик утказувчанлиги катта бўлган енгил металлдир; унинг зичлиги 2700 кг/м3, тозалигига қараб суюқланиш температураси 660—667°С чегарада ўзгаради. Юмшатилган алюминийнинг мустаҳкамлиги кичик (σв = 80—100 МПа), қатиқлиги паст (НВ 20—40), лекин пластиклиги юқори (σ=35-40%). Алюминий босим остида яхши ишланади, пайвандланади, лекин кесиб ишланиши ёмон. Атмосфера ва чучук сувда коррозияга чидамлилиги юқори. Ҳавода алюминий тез оксидланиб, юпка пишиқ оксид пардаси билан қопланади. Бу парда эса металл қатламига кислород утказмайди ва уни коррозиялалишдан сақлайди.

Алюминийнинг бошқа металл  ва нометаллар (мис, марганец, магний, кремний, темир, никель, титанбериллий ва бошқалар) билан қотишмалари конструкцион материаллар сифатида кенг қулланилади. Алюминий қотишмаларида тоза алюминийнинг яхши хоссалари билан бирга легирловчи қўшилмаларнинг юқори мустаҳкамлик хоссалари мужассамланган. Масалан, темир, ни­кель, титан алюминий қотишмаларининг оташга чидамлилигини оширади. Мис, марганец, маг­ний, алюминий қотишмаларига мустахкамловчи термик ишлов беришни таъминлайди. Легирлаш ва термик ишлов бериш натижасида алюминий­нинг мустаҳкамлиги σв 100 дан 500 МПа гача, қаттиқлиги НВ 20 дан 150 гача ошади. Барча алюминий қотишмалари деформацияланадиган ва  қуймабоп  хилларга   бўлинади.

Деформацияланадиган алюминий қотишма­лари. Деформацияланадиган алюминий қотиш­малари штамплаш, пресслаш, болгалаш орқали листлар, тасмалар, шаклдор профиллар, симлар ва турли деталлар олишда ишлатилади. Деформацияланадиган алюминий қотишмалари химиявий таркибига кўра 7 та группага бўлинади; уларнинг таркибида 2—3 та ва ундан ҳам купроқ легирловчи элемент бўлиб, ҳар биридан 0,2—4% гача бўлади. Масалан, алюминийнинг, магний ва марганец билан қотишмаси ёки алю­минийнинг мис, магний, марганец билан қотишмаси шулар жумласидандир.

Деформацияланадиган қотишмалар термик ишлаш йули билан пухталанадиган ва пухталаб булмайдиган хилларга буушнади. Механик ва термик ишлов бериладиган деформациялана­диган қотишмалар ишлов бериш характерини курсатувчи ҳарфлар билан белгиланади (9-жадвалдаги эслатмага қаранг).

Термик ишлаш йули билан пухталаб булмайдиган қотишмаларга алю­минийнинг марганец билан (АМц) ҳамда магний ва марганец билан (АМг) қотишмалари киради. Уларнинг мустахжамлиги жуда паст, коррозияга чидамлилиги юқори, пайвандланувчанлиги, пластиклиги яхши  (9-жадвал).

Термик ишлаш йули билан пухта­ланадиган қотишмалар (9-жадвалга қаранг) термик ишлов бериш натижасида юқори механик хоссаларга эришади, коррозияга даршилиги яхшиланади. Алюминийнинг мис, магний, марганец билан қотишмалари (дюралюминийлар) ва алюминийнинг мис, магний, мар­ганец ҳамда рух билан қотишмалари (юқори мустахкамликдаги қотишмалар) кенг тарқалган.

Дюралюминийлар Д ҳарфи билан маркаланади, ундан кейин турувчи рақам қотишманинг шартли номерини билдиради. Дюралюминийга термик ишлов бериш тоблашдан, табиий ёки сунъий эскиртиришдан иборат. Тоблаш учуй қотишмалар500°С гача қиздирилади ва сувда совитилади. Дюралюминий хона температурасида 5-7 сутка давомида табиий эскиртирилади. Дюралюминийни табиий эскиртиришда мустаҳкамлигининг ўзгариши 48-расмда курсатилган. Сунъий эскиртириш 150—180°С температ; 2—4 соат давомида бажарилади. Мустаҳкамлиги бир хил бўлгани ҳолда табиий эскиртилган дюралюминийларнинг пластиклиги ва коррозия-

9. Деформацияланадиган алюминий   цотишмалари

 

Маркаси

Лист қа-линлиги, мм

Мустаҳкамлик чегараси МПа 

Нисбий лик чега

Ишлатилиши

Термик ишланганда мустаҳкамланмайдиган

АМuМ

АМг2М

AМг2Н

АМгЗМ

0,5—10 0,5—10 0,5—10 0,8—10

90

170

270

190—200

18—22

16—18

3—4

15

Кам нагрўзка тушадиган    деталлар, пайвандланган ва парчиyлаб тайёрланган конструкциялар, чўзиш йули билан олинадиган деталларда

АМг5М

0,8—10

280

15

Пайванд ва клапанбоп конструкцияларнинг уртача нагрўзка тушадиган деталларида, коррозияга чидамлилиги жуда юқори   булган конструкцияларда

Термик ишланганда  мустаҳкамланадиган

Д1А

5 — 10,5

360

12

Мустаҳкамлиги урта­ча   булган деталь  ва контрукцияларда

Д16А

Д16АТ

5-10,5

0,5—10

420 435

10 11

Ўзгарувчан нагрўзкаларда   ишлайдиган юқори  мустаҳкамликдаги деталь ва  конс­трукция

В95А

5—10,5

500

6

100°С гача булган температурада ишлай­диган нагрўзка тушадиган деталларда

Эслатма. 1. Етказиб бериш холатига боғлиқ ҳолда алюминий маркасига қуйидаги вазифлар кўшилади: М—юмшатилган, Н—нагартовка қилинган, Т—тобланган ва табиий шароитда эскиртирилган. 2. Нормал плакировкаланган Д1, Д16, В95 қотишмалардан ясалган листлар қўшимча А ҳарфи билан маркаланади

 

48- расм. Табиий   эскиртиришда дюралюминий мустаҳкамлигининг ўзгариши

га чидамлилиги сунъий эскиртирилганларига қараганда юқори. Тоблашда алюминий қотишмаларини қиздиришнинг ўзига хос томони шундан иборатки, температура +5°С аннқликда сақланиши, ута қизиб кетишига йул қуймаслик ва термик ишлов беришда юқори самарага эришишдан иборат.

Дюралюминийларнинг коррозиябардошлиги етарли эмас, шунинг учун улар    плакирланади (50-§ га қаранг). Дюралюминийлар лист, пресслаб ва жувалаб    тайёрланган профиллар, чивиқлар ха;мда трубалар кўринишида ишлаб чиқарилади. Дюралюминийлар самолётсозлик саноатида  ва  курилишда  кўп ишлатилади.

Қўймабоп алюминий қотишмалари. Қуймабоп қотишмалар таркибида деформацияланади­ган қотишмалардагн кам легирловчи злементлар мавжуд, факат уларнннг миқдори купроқ (баъзи компонентларнннг миқдори 9—13% га­ча) булади. Куймабоп қотишмалар шаклдор қуймалар олиш учун ишлатилади. Куймабоп алюминий қотишмаларнингг 35 та маркаси (АЛ) ишлаб чиқарилади, уларни химиявий таркибига кўра 5 та группага бўлиш мумкин. Масалан, кремнийли алюмшишлар (АЛ2, АЛ4, АЛ9) ёки магнийли алюминийлар (АЛ8, АЛ 13, АЛ22 ва бошкалар)

Куймабоп алюминий қотишмалари АЛ ҳарфлари ва ракамлар билан маркаланади. Рақам қотишманинг шартли номерини курсатади. Алю­миний ва кремний асосдаги қотишмалар силуминлар деб аталадн. Силуминларнинг механик ва қуйилиш хоссалари юқори: суюқ ҳолатда оқувчанлиги юқори, киришувчанлиги
кичик, мустаҳкамлиги етарли даражада катта, пластиклиги кониқарли. Алюминий ва магний асосида тайёрланган қотишмаларнинг солиштирма мустахкамлиги хамда коррозияга чидам­лилиги юқори, кесиб яхши ишланади.

Куймабоп алюминий қотишмаларининг хоссалари қуйиш усули ишлов бериш усулига  боглиқ: қотаётган қуймани совитиш тезлиги ёки уни тозлашдаги совитиш тезлиги катта ахамиятга эга. Умуман совитишни тезлатиш мустахкамлик хоссаларини оширади. Шунинг учун ҳам кокилга (металлдан ясалган колипга                                       ган куймаларнинг механик хоссалари қум-лойли колипга қуйилган қуймаларникидан юқори булади (10-жадвал).

Алюминийнинг қуймабоп қотишмалари де­формацияланадиган қотишмаларга нисбатан дағал ва йирик заррали структурага эга. Бу улар­ни термин ишлаш режиминн белгилайди. Тоблаш учун силумин 520—5400С температурагача қиздирилади ва қушилмалар тула эриши учун ўзоқ муддат (5—10 соат тутиб турилади. Сунъий эскиртириш 150—180°С да 10—20 соат давомида бажарилади.

Таркибида 5% дан купроқ кремний бўлган силуминларнинг механик хоссаларини яхшилаш учун натрий билан модификацияланади. Бунинг учун суюлтирилган қотишмага массасининг 1-3% миқдорида натрии тўзи солинади (2/3 NаF + 1/зNаС1). Бунда қотишманинг кристалланиш температураси камаялн ва структураси майдалашади.

27-§. МИС ВА УНИНГ ҚОТИШМАЛАРИ

Мис ва унинг қотишмаларини олиш.  Хозирги вақтда мис таркибида мис колчедани uFеS2) бўлган сульфид рудаларйдан олинади. Мис рудаларининг бойитилган концентрати (таркибида 11—35% Сu бўлган) куйдирилиб, таркибидаги олтингугурт камайтирилади, сунгра мис штейни олиш учун суюқлантирилади.
Штейнга   суюқлантириш мақсад  мис ва темирнинг олтингугуртли бирикмаларини руда аралашмаларидан ажратиб олишдир. Штейнлар таркибида 16—60% Си бўлади.

10. Куймабоп алюминий қотишмалари

 

Маркаси

Куйиш

усули

Термик иш­лов   бериш тури

Мустаҳ-камлик чегараси Оп МПа   в'

Қаттиқлиги,

НВ

Ишлатилиши

АЛ2

ЗМ, ВМ,

КМ, К,Д ЗМ, ВМ, КМ,К,Д

Юмшатиш

150—160 140 — 150

50

50

Кам   нагрўзка тушадиган де­таллар (приборларнинг корпуси, кронштейнлар ва ҳоказолар) да

АЛ4

З, В, К, Д,К,Д ЗМ, ВМ К

Эскиртириш

тоблаш

ва тула

эскиртириш

150

200

230

50

70

70

Нагрўзка туша­диган йирик де­таллар (компресорлар, картерлар, блокларнинг корпуслари) да

АЛ9

З,В,К, Д,З,В, К.Д.З,

В, Зм, Вм

Юмшатиш тоблаш тоблаш ва тула эскиртириш

170

140

160

50

45

50

Уртача нагрўз­ка    тушадиган мураккаб шаклдаги   деталлар (цилиндрлар головкаси,     пор-шенлар, илиш    муфтаси картер-лари   ва ҳоказолар) да

АЛ1

ОВ

К, З

Эскиртириш

150—170

80 —

—90

Юқори   температурада ишлай-диган деталларда

АЛ8

З, В, К

Тоблаш

290

60

Вибрацион наг­рўзка кабул килувчи катта на­грўзка тушади­ган деталларда

 

Э с л а т м а. «Қуйиш усули» графасида қуйидаги белгилашлар киритилгач: 3—қумли-лойли қолипларга, В—суюлтириладиган моделларга, К—кокил, Д—босим остида;   биринчи биринчи ҳарфдан   кейин   келадиган М ҳарфи қотишма қуйилаётганда   модификациялангаганини билдиради.

 

Мис штейнлари конверторда суюқлантирилади, ҳаво билан пуфланиб, таркибида 1—2% темир, рух, никель, мишьяк ва бошқа аралашмалар бўлган хомаки мис олинади. Хомаки мис қўшилмалардан тозаланади (рафинирланади). Рафинирлангандан сунг мис миқдори 99,5—99,99% га етади (тех­ник тоза бирламчи мис ҳосил бўлади). Тоза миснинг 11 та маркаси мавжуд (М006, М06, М1б, М1У, М1, М1р, М1ф, М2р, МЗр, М2 ва МЗ). Энг яхши М006 мис маркасидаги аралашмаларнинг умумий йиғиндиси 0,01% га, МЗ. маркасида эса 0,5% га тенг.

Тоза  пиширилган миснинг механик хоссалари қуйидагича:    σв = 220 — 240    МПа,   НВ  40 — 50, σ - 45 — 50%.  Тоза мис электротехника мақсадларида ишлатилади ва сим, чивиқ, тасма, листлар, полосалар ҳамда трубалар кўринишида ишлаб чиқарилади. Механик мустаҳкамлиги кам бўлганлигидан тоза мис конструкцион материал сифатида ишлатилмайди, балки унинг рух, қалай, алюминий, кремний, марганец, кургошин  билан  қотишмаси ишлатилади

Мисни легирлаб, механик, технологик, эксплуатацион хоссалари яхшиланади. Мис қотишмаларининг учта группаси бўлади: латунлар, бронзалар ва мис­нинг никель билан қотишмалари.

Латунлар. Мис асосли иккита ёки кўп компонентли қотишмаларга латунлар дейилади, уларда рух асосий легирловчи элемент хисобланади. Рухдан бошқа элементлар киритилганда, киритилган элемент номи билан аталувчи махсус латунлар ҳосил бўлади, масалан, темир-фосфор-марганецли латунлар ва ҳоказолар.

Мисга қараганда латуннинг мустахкамлиги, коррозияга чидамлилиги катта, яхши ишланади (кесиб, қуйиб босим остида ишланади). Латунь таркибида 40—45% рух бўлади. Рух миқдори бундан кўп бўлса, латуннинг мустахкамлиги камайиб, муртлиги ортади. Махсус латунларда легирловчи элементлар миқдори 7—9% дан ортмайди.

Қотишма латуннинг бош харфи Л билан белгиланади. Ундан сунг қотишманинг асосий ташкил этувчиларининг бош ҳарфлари ёзилади: Ц — рух (цинк), О — қалай (олово), Мц—мар­ганец, Ж— темир (железо), Ф — фосфор, Б-бериллий ва хоказо. Ҳарфдан кейин келувчи рақамлар легирловчи элементларнинг процентда берилган миқдорини билдиради. Масалан, ЛАЖМц 66-6-3-2 маркали алюминий-темир-марганецли латунь таркибида 66%) мис, 6% алю­миний, 3% темир, 2% марганец бўлиб долгами рухдан иборат.

Бошқа рангли металлар қотишмасига ухшаш латунлар ҳам технологик белгиларига кўра қуймабоп ва деформацияланадиган хилларга булинади. Қўймабоп латунлар (ГОСТ 17711—72) шаклдор қуймалар учун, мўлжалланган бўлиб, улар қуйма парчалари кўринишида етказиб берилади (11-жадвал).

Деформацияланадиган латунлар (ГОСТ 15527—70) Л90 (томпак), Л80 (ярим томпак) каби оддий латунлар, ЛАЖ 60-1-1, ЛС63-3 каби мураккаб латунлар кўринишида ишлаб чиқарилади. Латунлар сим, чивиқ, тас­ма, полосалар, листлар, трубалар ва бошқа прокатланган ҳамда пресслаб тайёрланган буюмлар кўринишида етказиб берилади. Латун­лар умумий ва химия машинасозлигида кенг қулланилади.

Бронзалар. Миснинг қалай, алюминий, крем­ний, марганец, қурғошин, бериллий билан ҳосил қилган қотишмалари бронза деб аталади. Киритилган элементга қараб, қалайли, алюминийли ва бошкалар бўлади.

Бронзаларнинг коррозияга чидамлилиги юқори, қуйилиш ва антифрикцион хоссалари яхши, кесиб яхши ишланади. Механик характеристикаларини кутариш ва алохида хоссалар бериш учун бронзалар темир, никель, титан, рух, фосфор билан лепирланади. Марганецнинг киритилиши бронзанинг коррозияга чидамлилигини, никель пластиклигиии, темир мустахкамлигини, рух қуйиш хоссаларини, қурғошин ке­сиб ишланувчанлигини яхшилайди (12-жадвал).

Бронзалар бу ҳарфлари билан маркаланади, ундан унг томонда турувчи дарфлар бронза таркибига кирувчи элементларни билдиради:

11. Латуннинг механик хоссалари

 

Маркаси

Муста