ФМ окулык казакша

Периодтық жүйенің элементтерінің орналасуына байланысты және легирлеуші элементтердің кристаллдық тордың құрылуына темірмен өзара әрекеттесуінің мүмкін нұсқалары (17.1. сур.) көрсетілген.

Көптеген элементтер А4 жоғарлатады, А3 төмендетеді, γ – модификация областарын ұлғайтады (17.1.а. сур.); ия болмаса және А4 – ті төмендетеді және А3 – ті жоғарлатады, γ – модификация областарын тарылтып.

Сурет 17.1. Схемалық күй диаграммасы Feлегирленген элемент, а – қолдану аймағын кеңтетін элементтерге арналаған γ- модификациясы, б – қолданылу аймағының тарылатын элементтерге арналаған γ- модификациясы:

Құрамында артық марганец , никель және тағыда басқа эементтері бар қырлық центрленген кубтық торлары γ- күйи бөлме температурасынан балқу температурасы аралығында тұрақты, осы темір қорытпалар аустенитті деп аталады.

Құрамында ваннадий, молибден, кремний және тағыда басқа элементтер, центрленген кубтық торы бар барлық температураларда α-күй тұрақты болады.Мұндай қорытпалар темір ферритті деп аталады.

Қыздырғанда және салқындатқанда аустенитті, ферритті қорытпалар өзгеристе болмайды.

Легирленген элементтердің болаттағы өзгеристеріне тигізетін әсері.

Легирленуші элеметтер көп жағдайда аустенитте ериді және қатты ерітінділер түзеді. Легирленген болат біртекті аустенит түзу үшін өте жоғары температураны қажет етеді, бірақ легирлеуші элементтердің карбидтері еріп кетеді. Азда болса аустениттің мөлшерінің көбеюі

– қөп жағдайда легирленген болаттың технологиялық артықшылығы болып келеді. Марганец пен бордан басқа барлық легирлеуші элементтер аустениттің көбеюін нашарлатады. Карбидке айналдырмайтын элементтер ( кремний, кобольт, мыс, никель) дән өсуіне әсер етпейді. Карбид түзуші элементтер (хром, молибден, вольфром, ванадий, титан) дәндерді ұсақтатады.

Легирленген элементтердің аса салқындатылған аустенитке ауысуына тигізетін әсері.

93

Сурет 17.2.Аса салқындатқан аустениттің өзгеруіне легирлеуші элементтердің әсері; а- карбид түзбейтін элементтер;б-карбид түзүші элементтер

Аустениттің тұрақтылығына және формасына әсері С – тәрізді қисық легирленуші элементтер екі топқа бөлінеді:

-феррит пен цементитте еритін элементтер ( кобольт, кремний, алюминий, мыс, никель), олар айналу процесіне тек сандық әсер етеді

-айналу процесін төмендетеді (көп эементтер) немесе жылдамдатады (кобальт)(сурет 17.2a) Изотермиялық өзгеристерінің кинетикасына карбид түзүші элементтер(хром, молибден, вольфрам, ванадий, гитан) сапалы өзгеристерді еңгізеді.Әртүрлі температурада олар аустениттің ыдырауна әртүрлі әсер етеді: 700...500°С перлиттік областарында өзгеристерді басендетеді, 500°С ...400°С температурада (троостита түзілуі) өзгеристерді мықты басады, 400...300°С температурада (аралық өзгеріс) бейниттің аустенитке өзгеристерді басендетеді.Осылар С – тәрізді қисықтарында бейнеленеді: изотермиялық ыдырауның жылдамдығының екі максимумы белгіленеді,аса салқындатқан аустениттің жөғары тұрақты областарымен бөлінген.

Легирленген элементтердің мартенситке ауысуына тигізетін әсері.

Легирленген элементтер мартенсит ыдырау процесін баяулатады: никель, марганец, молибден, кремний-шамалы; хром, молибден, кремний -көптеу . Бұл процестің жүмсарту кезінде диффузиялық процесс болуымен, ал элементтердің көбісі карбид айналымын баяулатумен байланысты. Легирленген болаттар 400...500°С температураға дейін мартенсит жүмсартудың құрылысын сақтайды. Легирленген болаттарда аустенит қалдығының аз мөлшері сақталғандықтан, оның жүмсартылған мартенситке айналуы жоғары температураға дейін қаттылықтың сақталуына жағдай жасайды.

Сонымен, жүмсарту кезінде легирленген болаттар жоғарғы температураға дейін қыздырады немесе шыдамдылықты арттырады.

Легирленген элементтердің классификациясы.

Болаттар көптеген белгілермен классификацияланады.

1. Болаттардың құрылысы ауада салқындатудан кейін үш негізгі кластарға бөлінеді:

•перлитті;

•мартенситті;

•аустенитті.

Перлитті класты болаттар легирленген элементтердің аз құрамымен мінезделеді; мартенситті біраз құрамымен, аустенитті қоспаланған элементтерінің жоғарғы құрамымен. Класификациясы аустениттің ыдырауының кинетикасымен байланысты.Әр түрлі кластағы болаттар үшін аустениттің изотермиялық ыдырауының диаграммасы 17.3. суретте көрсетілген

94

17.3. сурет. Перлитті (а), мартенситті (б) және аустенитті (в) класс болаттары үшін аустениттің изотермиялық ыдырауының диаграммасы.

Легирленген элементтерінің құрамының артуы бойынша аустенит тұрақтылығы перлит облысында артады, ал мартенсит айналуының температуралық облысы төмендейді.

Перлитті кластағы болаттар үшін салқындау жылдамдығының сызығы ауада перлитті ыдырау облысын кесіп өтеді (17.3.а сурет). Сондықтан перлит, сорбит немесе троостит құрылымы пайда болады.

Мартенсит класындағы болаттар үшін перлит ыдырауының облысы оңға қарай жылжулы (17.3 б). Ауада салқындау перлитті облыста айналымға келтірмейді.

Аустенит мартенсит облысының температурасына дейін қайта салқындатылады және мартенситтің пайда болуы жүреді.

Аустенитті класс болаттары үшін көміртегі және қоспаланған элементтердің құрамының артуы перлитті ыдырау облысына қарай оңға жылжиды, сондай-ақ теріс температуралар облысына келтіріп мартенситті нүктені төмендетеді (17.3. в). Болат ауада аустенитті жағдайын сақтап бөлме температурасына дейін салқындайды.

2.Легирлеу дәрежесі бойынша (легирленген элементтердің құрамы бойынша):

●төмен легирленген -2,5...5%;

●орташа легирленген 10% дейін; ●Жоғары легирленген 10% жоғары. 3.Легирлеу элементтердің саны бойынша:

●үш компонентті (темір, көміртегі, легирленген элемент)

●төрт компонентті (темір, көміртегі, екі легирленген элемент) және т.с.с. 4.Құрамы бойынша:

Никельді, хромды, хромоникельді, хромоникельдімолибденді және с.с.(легирленген элементтер белгілері).

5.Тағайындалуы бойынша:

●конструкционды;

●аспаптық (кескіш, өлшегіш, штампты)

●ерекше қасиеттері бар болаттар мен қорытпалар (магнитті және электрлік қасиеттерінің ерекшеліктерімен, тоттанбайтын, ыстыққа төзімді және термотұрақты, тозуға төзетін қасиеттері).

Бақылау сұрақтар:

1.Конструкциялы болаттар қолданылу аймағы

2.Легирленген болаттар артықшылығы

3. Қыздырғанда және салқындатқанда қандай қорытпалар өзгерісте болмайды?

4.Легирленген болаттар классификациясы

5. Легирленген элементтердің мартенситке ауысуына тигізетін әсері.

95

Глоссарий

1.Легирленуші элеметтер көп жағдайда аустенитте ериді және қатты ерітінділер түзеді. 2.Құрамында артық марганец , никель және тағыда басқа эементтері бар қырлық центрленген кубтық торлары γ- күйи бөлме температурасынан балқу температурасы аралығында тұрақты, осы темір қорытпалар аустенитті деп аталады 3.Темірде еритін барлық элементтер аллотропиялық модификацияға қажетті температурылық аралығында әсерін тигізеді (А3=911○С, А4=1392○С).

4.Болаттың жоғары төзімділігі термиялық өңдеудің режимдерімен, химиялық құрамының рационалды жолын таңдау арқылы және металлургиялық сапасының жақсартуымен жүзеге асады.

5.Флокендер – сынған жердің көлденең қимасының ұсақ жарылу кезінде ақшыл дақтар,әр түрлі бағытқа ие.

6.Конструкциялық болаттарға легирлеушілер механикалық қасиетін (пластикалық, беріктілік) жақсарту үшін қолданылады.

18 Дәріс Конструкциялық болаттар. Конструкциялық болаттардың

классификациясы.

1..Конструкциялық болаттардың классификациясы.

2.Көміртекті болаттар.

3.Цементтелген және жақсартылған болаттар.

4.Цементтелген болаттар.

5.Жақсартылған болаттар.

6.Беріктікке жоғары, серіппелік, шариктіподшипникті, автоматты болаттар. 7.Беріктікке жоғары болаттар.

8.Серіппелік болаттар.

9.Шариктіподшипникті болаттар.

10.Төменгі температурада жұмыс жасайтын бұйымдарға арналған болаттар.

11.Тозуға төзімді болаттар.

12.Автоматты болаттар.

Конструкциялық болаттардың классификациясы.

Машина жасайтын болаттар машиналар мен механизмдердің әр түрлі бұйымдардың дайындалуы үшін жасалады.

Олар былай классификацияланады:

●химиялық құрамы бойынша (көміртекті және легирленген);

●өңдеу бойынша (цементтелген, жақсартылған);

●көрсетілімі бойынша (серіппелі, шариктіподшипникті).

Көміртекті болаттар.

Төменгі көміртекті болаттар 05 кп, 08, 10, 10 пс аз беріктік пен жоғарғы пластикалыққа ие. Аз жүктелген бөлшектердің, яғни шайбалар, т.б. дайындалуы үшін термиялық өңдеусіз қолданылады.

Орташа көміртекті болаттар 35, 40, 45 нормалау, термиялық жақсарулар, беткі шынықтыруларынан кейін қолданылады.

Тұрақты жағдайында төмен жүмсарумен салыстырғанда аса беріктікке ие болады , бірақ пластикалығы төмен. Термиялық жақсарудан кейін механикалық қасиеттердің ең жақсы үйлестіруі байқалады. Шынықтырудан кейін бетінің қаттылығының жоғарылығына және тозуға кедергілігіне ие.

Жоғарғы көміртекті болаттар 60,65,70,75 рессорлы - серіппелер сияқты орташа жүмсарудан кейін қолданылады.Тұрақты жағдайда прокатталған білектердің, станоктардың шпиндельдері үшін қолданылады.

96

Көміртекті сапалы болаттардың жетістіктері арзандылығы және технологиялығы болып табылады. Бірақ қыздыруының аздылығынан бұл болаттар бөлшектердегі 20 мм үлкен қималардың механикалық қасиеттерінің қойылатын талап кешенін қамтамасыздандырмайды.

Цементтелген және жақсартылған болаттар.

Цементтелген болаттар.

Төзимділыққа жұмыс жасайтын және өзгергіш және екпінді жүктердің әрекетіне ұшырайтын бөлшектер дайындау үшін қолданылады. Бөлшектер үстіңгі бетінің беріктігін, қаттылығын және өзектің жеткілікті тұтқырлығын біріктіруі тиіс.

0,25% дейін көміртек құрайтын төменгі көміртекті болаттар цементацияға ұшырайды, бұл тұтқыр өзекті алу үшін қолданылады. Үлкен жүктермен жұмыс жасайтын бөлшектер үшін құрамында көп көміртегі болатын ( 0,35% дейін) болаттар қолданылады.

Көміртек құрамының жоғарылауымен өзектің беріктігі жоғарылайды, ал тұтқырлығы төмендейді. Бөлшектер цианирленуге және нитроцементацияға ұшырайды.

Цементтелген көміртекті болаттар 15,20,25 аз жүкті (төлке, білік, ось, шпилька) тиеу шартында жұмыс жасайтын төменгі өлшемдегі бөлшектерді даярлау үшін қолданылады. Беттің қаттылығы 60...64 HRC құрайды, ал өзегі жұмсақ болып қалады.

Цементті легирленген болаттар беттің жоғарғы қаттылығынан басқа жеткілікті берік өзегі де (жұдырық тәріздес муфталар, поршеньдер, төлкелер) қажет болатын ірі және ауыр жүктелген бөлшектер үшін қолданады.

Хромды болаттар 15Х,20Х, h=1...1,5 мм тереңдікте болатын цементтелген қарапайым түрдегі кішкене бұйымдарды даярлау үшін қолданылады. Майда цементациядан кейін орындалған салқындату арқылы шынықтыру кезінде өзек бейнитті құрылымда болады. Сол себепті хромды болаттар өзектегі пластикалықтың аздығынан және цементтелген қабатта жоғарғы беріктігі кезінде беріктік қасиеттеріне ие болады.

Хромдық болаттардың ванадиймен (15ХФ) қосымша легирленуі пластикалығы мен тұтқырлықты жақсартатын ұсақ дәндерді алуға жағдай жасайды.

Никель цементтелген қабаттың тереңдігін үлкейтеді, бидайдың дәндерінің өсу шегіне және өрескел цементитті тордың тууына кедергі болады, өзектің қасиеттеріне оң ықпалын тигізеді. Хром никельді 20ХН, 12ХНЗА үлкен жүкті тиеулер (тісті доңғалақтар , шлицті біліктер) кезінде жұмыс жасайтын орташа және үлкен өлшемде бөлшектер дайындау үшін қолданылады. Ферритте еритін хроммен және никельмен бір уақытта легирлену өзек пен цементтелген қабаттың беріктігін, пластикалығын және тұтқырлығын үлкейтеді. Болаттар қыздыруға аз сезгіш болып табылады. Тоңазыған аустениттің тұрақтылығы перлитті және аралық айналу облысында хромникельді болаттарда жоғарғы қыздыруды қамтамасыз етеді майда және ауада салқындатумен бірге ірі бөлшектер шынықтыруын өткізуге мүмкіндік береді.

Вольфраммен және молибденмен қосымша легирленген болаттарды (18Х2Н4ВА, Х2Н4МА) ірі ауыр жүктелген бөлшектерді дайындау үшін қолданылады. Бұл болаттар ең жақсы конструкциялық болаттар болып табылады, бірақ никель тапшылығынан олардың қолданылуына шек қойылады.

Хромомарганецті болаттар қымбат хромоникельді болаттардың орнына қолданылады, алайда бұл болаттар қызуға аз тұрақты және аз тұтқырлықта болады. Аз мөлшердегі титанның (0,06...0,12%) жүргізілуі қызуға болаттың бейімділігін кемітеді

(18ХГТ, 30ХГТ).

Беріктікті жоғарылату мақсатында бор легирленуін пайдаланады (0,001...0,005%) 20ХГР, бірақ бор қыздыру кезінде бидай дәндерінің өсуіне жағдай жасайды.

Жақсартылған болаттар.

Термиялық жақсаруға ұшыраған болаттарды күрделі шартта жұмыс жасайтын әртүрлі бөлшектерді даярлауы үшін кең қолданады ( әр түрлі жүкті тиеулердің әрекетінде, соның ішінде өзгергіш және динамикалық). Болаттар екпінді жүктерді жақсы қабылдайтын сорбит құрылымды болады. Сынғыш қиратылуға кедергімаңызды болып табылады. Жақсаруға көміртек 0,30...0,50% құрайтын орта көміртекті болаттар ұшырайды.

97

Жақсартылған көміртекті болаттар 35, 40, 45 арзан болады, олардан кішкене күштеулер болатын (болат 35) бөлшектер және жоғарғы беріктікті талап ететін (40, 45 болаттар) бөлшектер дайындайды. Бірақ бұл болаттардың термиялық жақсаруы болаттар төменгі қыздыруға ие болғандықтан кішкене қима бөлшектерінде ғана механикалық қасиеттерінің жоғарғы кешенін қамтамасыз етеді. Бұл топтағы болаттарды тұрақты жағдайда да қолдануға болады.

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

Жақсартылған легирленген болаттар.

Жақсартылған легирленген болаттар аса ірі және жүктелген жауапты бөлшектер үшін қолданады. Болаттар ең жақсы механикалық қасиеттерінің жиынтығына ие болады: тұтқырлық пен пластикалықтың жеткілікті сақталуында беріктігі жоғары, салқында сыну табалдырығынан төмен.

Хромды болаттар 30Х, 40Х, 50Х кішкене орташа жүктелген бөлшектер дайындау үшін қолданылады. Бұл болаттар жүмсартылған сынғыштыққа бейімді болып келеді, сондықтан да жоғарғы жүмсартудан кейін тез сууту болуы тиіс.

Қыздыруының жоғарылауы микролегирленген бормен жүзеге асады (35ХР). Ванадийдің болатқа кіруі тұтқырлықты үлкейтеді.

Хромокремнийлі ( ЗЗХС ) және хромокремниймарганецті (хромансил) (25ХГСА) болаттар жоғарғы беріктікке және біркелкі тұтқырлыққа ие. Хромансил болаттары жоғарғы пісіруге ие, олардан тоғысқан пісірілген түйіндер, тіреуіштер, тіреу және басқа бөлшектер дайындайды. Автомобиль жасауда және авиацияда кең қолданылады.

Хромоникельді болаттар 45ХН, 30ХНЗА жақсы қыздыруымен, беріктігімен және тұтқырлығымен ажыратылады, бірақ қайтымды жүмсаруды сынғыштыққа сезгіш болып келеді.

36Х2H2МФА, 38ХН3ВА және т.б болаттар жақсы қасиеттерге ие. Сонымен бірге 300…400” С қыздыруда жай ғана беріктігі артады және мартенситті классқа жатады. Бұлардан турбина роторын, валды, компрессорлар мен редукторлардың ауыр салмақты детальдарын дайындайды.

Жоғары беріктікті пружиналы, шарикті подшивникті, тозуға төзімді және автоматты болаттар.

Беріктігі жоғары болаттар.

Беріктігі жоғары болаттар дегеніміз – оптимальді термиялық өңдеумен, химиялық құрылымды таңдау барысында беріктік шегі 1500 МПа – дан жоғары болатын болаттар. Төменгі бейнит құрылымын алу мақсатында изотермиялық шынықтыру немесе төмендетіп жүмсартумен (200-2500 С) бірге шынықтыруды қолдануды, орташа көміртекті легирленген болаттардың (30ХГСН2А, 40ХН2МА) осындай деңгейдегі беріктігін алу үшін жүзеге асады. Орташа көміртекті легирленген изотермиялық шынықтырудан кейін төмен беріктікке ие болады, бірақ пластикалығы мен тұтқырлығы жоғарылайды. Сондықтан бұлар жұмыста шынықтырылған және төмендетіп жүмсарқандарға қарағанда ыңғайлы. Шынықтырылған және төмендетіп жүмсарқан болаттардың беріктігінің жоғары деңгейде болуы олардың кернеу концентраттарына жоғары әлсіздігі және кішігірім бұзылуларға бейімделеді. Сондықтан қарқынды жіктеу шарттарында жұмыс жасау үшін қолдану ұсынылады.

Ванадий мен вольфрам, молибден мен легирлеу 200…3000 С температура кезінде қаттылығын арттыру процесін тежейді. Бұл жәй бұзылуға кедергіні жоғарылатып, суыққа сынуды төмендетеді және ұсақ дәндердің пайда болуына мүмкіндік туғызады.

30ХГСА, 38ХНЗМА болаттар төменгі температурада термомеханикалық өңдеуден кейін қарапайым термиялық өңдеумен салыстырғанда екі есе соғу тұтқырлығы мен қатыстық ұзарудың көбеюі мен бірге беріктік шегі 2800 МПа тең болады. Бұл пластикалықтың

98

төмендеуіне әкелетін мартенсит кристалының іштей дислокацияға ұшырауы деформация кезінде жеңілдетілуі аустениттен көміртегінің ішінара бөлініп шығуымен байланысты.

Орташа көміртекті легирленген болаттардың технологиялығы мен конструктивті беріктігі бойынша мартенсивті тозатын (03Н18К9М5Т , 04Х 11Н9М2Д2ТЮ) болаттар алынады. Олар кесуге кішігірім сезімталдылыққа, аз ғана бұзылуларға жоғары қарсылығымен және 200 МПа жуық беріктік кезінде суыққа сынудың төзімділігіне ие.

Басқа элементтермен қоса хром, алюминий, титан, молибден, кобальт сияқты қосымша легирленген көміртексіз никельмен темірдің (8-25 %) құймасын мартенситтік тозатын болаттар негізінде түсіндіріледі. Шынықтыру нәтижесінде көміртегінің аз концентрациясымен кобальт, никель сияқты элемент құрылымының жоғары болуы арқасында суда немесе ауада жоғары пластикалығы, бірақ беріктігі аз легирленген элементтермен аса қаныққан темір никельді мартенсит түзіледі. Ұзақ дисперсті фазалармен байланысты когерентті мартенситті матрицада тозу процесінде 450-5500 С де сапасының артуы жүреді. Температурадан 5000 С ге дейінгі интервалда мартенситтік тозатың болаттар жоғары конструкциялық беріктікке ие және ракета двигательдердің корпустарын, атқыш және артиллериалық қару – жарақтарды, су асты кемелердің корпустарын, баттискафтарын турбомашиналардың, жоғары жіктелген дисктерін, тісті дөңгелектерді, шпинделдерді, червяктарды және де тағы да басқаларды дайындау үшін ұсынылады.

Серіппелік болаттар.

Пружиналар, рессорлар және басқа да серпімді элементтер әр түрлі машиналар мен механизмдердің негізгі детальдары болып табылады. Жұмыс барысында оларға әр түрлі салмақ түседі. Салмақтың әсерінен пружиналар мен рессорлар серпімді деформацияға ұшырайды, ал салмақ күшін тежегенде өзінің алғашқы формасы мен өлшеміне қайта оралады. Жұмыстың негізгі қасиеті бұл статикалық және екпінді күштердің әсерінен тек қана серпімді деформацияға ұшырауы талап етіледі, сонымен бірге қалдық деформация есепке алынбайды.

Пружиналы болаттарға қойылатын талаптар бұл ағындылық, серпімділік және төзімділік шектерінің мәнінің жоғары болуы, сонымен қатар қажетті пластикалыққа ие болуы және әлсіз бұзылуға қарсылық, кернеу релаксациясына шыдамды болуы. Кернеу күші мен деформация арасындағы пропорционалдық байқалған кезде пружиналар серпімді деформация облысында жұмыс жасайды.Ұзақ жұмыс кезінде серпімділік деформация энергиясының бір бөлігі пластикалық энергиясына көшкен кезде пропорционалдық бұзылады.

Тұрақты деформация жиынтығы кезінде кернеудің өз бетімен төмендеуі кернеу релаксациясы деп аталады.

Релаксация пружина жұмысының сенімділігіне және де серпімділіктің азаюына септігін тигізеді.

Пружиналарды көміртекті (65-70) және легирленген (60С2, 50ХГС, 60С2Х ФА, 55ХГР) конструкциялық болаттардан дайындайды.

Пружиналы көміртекті болаттардың қаттылығын арттыру үшін, ұсату қарқыны мен гидроабразивті өңдеудің нәтижесінде салқын пластикалық деформацияны қолданады. Осы процесстерде детальдардың беткі қабатынан сығылу кернеуінің қалдық мәні көзделеді.

400-4800С температура кезінде орташа жүмсару мен шынықтырудан кейін серпімділік шегінің мәні жоғарылайды.

Барлық қима бойынша троостит құрылымын алу үшін пружина дайындауға қолданылатын болаттардың іштей қыздыруға қамтамасыз ету керек.

Изотермиялық шынықтыру кезінде пружиналы болаттың қасиеттері серпімді және берік болады.

Пружиналы болаттың серпімділік щегін жоғарылату үшін кремний, марганец, хром, вольфрам, ванадий, бор сияқты элементтермен легирлейді. Қажу беріктігін арттыру мақсатында шынықтыруда қыздыру кезінде көміртексіздендіру рұқсат етілмейді және де беттің жоғары сапалы болуына талап қойылады.

99

Арнайы белгіленген элементтер мен пружина дайындау үшін жоғары хромды мартенситті (30Х13), мартенситті тозған (03Х12Н10Д2Т) , даттанбайтын аустенитті (12Х18Н10Т), аустенитті – мартенситті (09Х15Н8Ю), тез кескіш (P18) және де басқа да болатпен құймаларды қолданады.

Шариктіподшипникті болаттар

Айнымалы сипаттағы жоғарғы салмақ әсеріне ұшырайды. Басқа қойылатын талаптар бұл, тозуға төзімділігі мен беріктігінің жоғары болуы, шыдамдылық шегінің жоғары болуы, кернеу концентраттарының метал емес қоспалардың ликвациялық қуыстардың болмауы.

Шариктіподшипникті болаттар көміртек құрамының жоғары болуымен (1% жуық) және де хромның (ШХ9, ШХ15) болуымен мінезделеді.

Шынықтырудан кейін көміртек пен хром құрамының жоғары болуы қажетті тесілгіштік, тозуға төзімділік, жоғары қаттылық, мартенсит пен карбидтің қосындысы тектес құрылымды қамтамасыз етеді.

Одан әрмен тесілгіштікті жоғарылату үшін қосымша марганец, кремний (ШХ15СГ) сияқты элементтермен легирлейді.

Карбидтік ликвацияның, карбидтік тордың метал емес қоспалардың болуы үшін болатты қатаң түрде металлургиялық бақылауға алады.

Термиялық өңдеуге жасыту,шынықтыру және жіберу кіреді. Жасытуды соғудан кейін қаттылықты төмендету және шынықтыру процесіне құрылымын дайындау үшін жүргізіледі. Массивті детальдарға байланысты шынықтыру температурасы 790...880˚С. Суыту майда (сақина роликтер), тұздың (шариктер) немесе соданың сулы ерітіндісінде жүргізіледі. 1...2 сағат ағымында болатты жасыту 150...170°С температурада жүргізіледі.Қаттылығы 62...66 НRС қамтитынын ескере отырып: ШХ9 болат маркасынан кішігірім өлшемді шариктер мен роликтер, ал ШХ15 болаттан аса ірілерін дайындайды.Тербеліс детальдарының подшипниктерін, аса үлкен салмаққа төзімді прокатты станоктардың подшипниктерін дайындау үшін 20Х2Н4А және 18ХГТ маркалы болатты пайдаланады,ал кейінгі процесс 5...10 мм тереңдіктегі цементация жүргізіледі. Азоттық қышқыл және басқа да агрессивті ортада жұмыс жасайтын деталь подшипниктерін дайындауға 95Х18 қолданылады.

Төменгі температурада жұмыс жасайтын бұйымдарға арналған болат.

Төменгі температурада жұмыс жасайтын бұйымдар үшін төменгі суыққа сынушы болатты қолданған дұрыс.Әсіресе құрамында никель бар болаттарда суыққа сынудың температуралық сатысы өте төмен.Дәнекерлеу қасиетіне ие төмен легирленген аз көміртекті болаттар тиімді материалдар болып табылады.

Құрылыстағы металлоконструкцияларда термомеханикалық жеңіл прокат кезінде аса тиімділікке ие болады.

Машина детальдарының механикалық қасиетінің жоғары комплекстілігін қамту үшін 10ХСНД,15Г2СФ,12ГН2МФАЮ маркалы термиялық өңдуден кейін ұсақ дәнді құрылымын түзетін және дисперстік тиімділікке ие легирленген элементтері бар аз көміртекті болаттар қолданылады.

Аса төменгі температурадағы жұмыс үшін,қайнау температурасы өте төмен (оттегі- 183°С,сутегі-253°С) жанғыш газдарды тасымалдау мен сақтауға арналған сыйымдылықты ыдыстарды криогенді болатпен қорытпалар қолданады.Осындай шарттары бар жұмыс үшін негізгі материал 10Х14Г14Н4Т, 10Х18Н, 10Т, 03Х20Н16АГ6 маркасы құрамында никельдің көп мөлшері бар аустенитті болаттар болып табылады.

Тозуға төзімді болаттар.

Құрамында 1...1,4% көміртегі, 12...14% марганец бар 110Г13Л маркалы жоғары марганецті болатты үлкен меншікті салмақпен бірге жүретін, тозу шарттарында жұмыс жасау үшін қолданылады.Болат аустенитті құрылымды және қатысты төмен қаттылыққа (200...250НВ) ие.Ағымдылық шегінің басымдылығын материалда кернеуді тудыратын жұмыс процесінде детальға көп салмақ әсер еткенде болаттың қаттылығының және тозуға

100

төзімділігінің қарқындылығы жүреді. Бұл жағдайда болат жоғары тұрақтылыққа ие.Осы қасиеттерінің арқасында болатты тас ұсақтайтын жақтар,рельс крестовиктерін,шарикті диірмен корпустарын, жер жыртқыш козырьектарды және т.б дайындау үшін кең қолданылады.

Болаттың аустенитті класына тән ерекшелік жабысқақтыққа қарқындылыққа бейім.

Автоматты болаттар.

Автоматты болаттар деп жоғарғы кесіп өңдеушілікке ие болатындарды айтамыз. Кесіп өңдеуді жоғарылатудың тиімді металлургиялық әдіс металл емес қоспалардың

сонымен бірге өзінің жеке қосуларын түзетін қалайының құрамын өзгертетін кальций, телур, селен, күкірттің болатқа енгізілуі болып табылады.

Құрамында күкірт пен фосфоры көп А12, А20 автоматты болаттар станок автоматтарындағы аз салмақталған детальдарын (болттар, винттер, гайкалар, есептегіш және т.б ) дайындау үшін қолданады. Бұл болаттар кесіп өңдеудің артықшылығына ие, деталь беті таза және тегіс болады. Тозуға төзімділікті шынықтырудың және цементация арқасында жоғарылатылуы мүмкін.

А30 және А40Г маркалы болаттар аса жоғары жүктеуге төзімді болады. Құрамында қалайы бар автоматты болаттарда (АС11,АС40), құралдың төзімділігі 1...3

есе, ал кесу жылдамдығы 25...50% өседі.

Қалайы және кальций қосылысымен бірге легирленген хромды және хромникельді болаттарды автомабиль және трактор өндірісіндегі жүктелген детальдарды дайындау үшін қолданылады.(АЦ45Г2,АСЦ30ХМ,АС20ХГНМ).

1100...1150°С температурада күкірт леквациясын қысқарту үшін автоматты болаттарды диффизиялық жасатуға жібереді.

Бақылау сұрақтары:

1.Көміртекті болаттар қасиеті 2. Вольфраммен және молибденмен қосымша легирленген болаттарды (18Х2Н4ВА,

Х2Н4МА) қандай бөлшектерді дайындау үшін қолданылады? 3.Автоматты болаттар қандай болады?

4.Тозуға төзімді болаттар құрамы

5.Шарикподшипникті болаттар қалай мінезделеді?

Глоссарий

1.Тұрақты деформация жиынтығы кезінде кернеудің өз бетімен төмендеуі кернеу релаксациясы деп аталады.

2.Беріктігі жоғары болаттар дегеніміз – оптимальді термиялық өңдеумен, химиялық құрылымды таңдау барысында беріктік шегі 1500 МПа – дан жоғары болатын болаттар. 3.Пружиналар, рессорлар және басқа да серпімді элементтер әр түрлі машиналар мен механизмдердің негізгі детальдары болып табылады.

19 Дәріс Аспапты болаттар.

101

1.Кескіш аспаптарға арналған болаттар.

2.Көміртекті аспапты болаттар (МЕСТ 1435)

3.Легирленген аспапты болаттар.

4.Тез кескіш болаттар.

5.Өлшеуіш аспаптарға арналған болаттар.

6.Штампты болаттар.

7.Суықпен деформирлеу штамптарына арналған болаттар.

8.Қызулай деформирлеу штамптарына арналған болаттар.

9.Қатты балқымалар.

10.Аспапты дайындау материалы ретінде алмаз.

Кескіш аспаптарға арналған болаттар.

Аспапты болат жоғары қаттылыққа, тозуға төзімділікке, едәуір беріктікке және тұтқырлыққа (соғып әсер ету аспаптары үшін) ие болуы керек.

Кескіш жиегі 500...900˚С температураға дейін қыза алады, сондықтан қыздыруды жалғастыру кезінде кескіш қасиеті мен жоғары қаттылығын сақтау қасиеті (ыстыққа төзімділік) – жылуға төзімділік ең басты қасиеті болып табылады.

Көміртекті аспапты болаттар (МЕСТ 1435).

Құрамында 0,65...1,35% көміртек бар.

У7 ... У13А болаттар жоғары қаттылыққа ие, жақсы шлифтеледі, арзан және тапшы емес. У7 ... У8А маркалы болаттан ағаш жұмыстары бойынша және балға, штамп, шапқы, пуансон тұрақтылығының жоғарлауыш қажет ететін соғу әсерін тигізетін аспаптар дайындалады. У9 ... У12 маркалы болаттар аса жоғары қаттылыққа және тозуға төзімділікке ие, фрез, бұрғылар дайындауға қолданады.У13 болаты максималды қаттылыққа ие, олар егеулерді, граверлі аспаптарды дайындау үшін қолданылады.

Қаттылықты төмендету және қолайлы құрылым жасау үшін барлық аспаптық болаттар аспаптың дайындалуына дейін жасытуға ұшырайды.

Эвтектоидтан кейінгі болаттар үшін сфероидтерленген жасыту өткізіледі, нәтижесінде екінші ретті цементит дәнді формаға ие болады.Салқындату жылдамдығын дұрыстай отырып, дәннің әр түрлі өлшемін алуға болады.

Ақырғы термиялық өңдеу – шынықтыру келесі жүмсартумен болып табылады. Шынықтыруды эвтектоидқа дейінгі болаттар үшін толық жүргізеді, ал эвтектоидтан кейінгілер үшін толық емес. Шыңдалған болаттардың құрылымы не мартенсит, не мартенсит пен карбидтер.

Жүмсарту температурасы аспаптар үшін қажетті қаттылыққа байланысты таңдалады. Жоғарғы тұтқырлықты қажет ететін соққы әсерімен болатын аспаптар үшін У7, У8 болаттарынан HRC 56...58 қаттылығын қамтамасыз ететін 280...300°С температурада жүмсаруді жүргізеді.

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

Легирленген аспаптық болаттар.

0,9...1,4% көміртегін құрайды. Легирленген элементтер ретінде хром, вольфрам, ванадий, марганец, кремний және т.б. болып табылады. Легирленген элементтердің жалпы құрамы 5% дейін.

Жоғарғы қаттылық және тозуға төтеп беру негізінен көміртегінің жоғарғы тұрақтылығымен анықталады. Легирлеу шынықтыру мен қыздыруын жоғарылауы, ұсақ дәннің сақталуы, беріктік пен тұтқырлықтың жоғарылауы үшін қолданылады.

Термиялық өңдеу шынықтыру мен жүмсартуді қосады.

102