Металтану және термиялық өндеу

табылады. Қыздыру уақыты қыздыру құрамына байланысты болады, белгілі мәліметтерге

сүйенсек ағыс мм-не электрлік пеште – 1,5...2 мин уақыт жұмсалады; жалынды пеште – 1

мин; тұзды ваннада – 0,5 мин;

Қыздыру температурасына байланысты шынығу түрін анықталады:

● толық, А3 критикалық нүктесінен жоғары 30... 500 қыздыру температурасы.

Эвтектоидқа дейінгі болат үшін қолданылады. Қыздыру және салқындату кезінде

болаттың өзгерісін келесі схемада көрсетілген.

Толық емес шынықтыру эвтектоидқа дейінгі болат үшін қолданбайды,өйткені құрылысында

жұмсақ феррит қалып қояды. Қыздыру және салқындату кезінде болат құрылысының өзгеруі

схема бойынша жүреді:

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

Тн=А1 +(30…50)˚С

Эвтектоидтан кейінгі болаттар үшін қолданылады.Қыздыру және салқындату кезінде болат

құрылысының өзгерісі келесі схемада көрсетілген:

Эвтектоидтан кейінгі болаттарды шынықтыру алдында міндетті түрде түрде

сфероидизациялық күйдіруді жүргізеді.

Керекті құрылысын алу үшін құралды әр түрлі жылдамдықпен салқындатады, соның

нәтижесінде салқындату ортасы анықталады.

78

Салқындату режимі үлкен шынықтыру кернеуін төмендету үшін қажет. Жоғары салқындату

жылдамдығымен шынықтыруда ішкі кернеу пайда болады, соның нәтижесінде сыну пайда

болады.

Ішкі кернеу макроскопиялық дене бөлігін 1-ші типті кернеу деп атайды. Ол форманың

өзгерісімен термоөндеу кезінде сызық түсуіне жауап береді. Кернеу пайда болу себебі:

-Салқындату кезіндегі температураның айырмашылығы.

-Бұйымның бөліктерінде фазалық айналудың біркелкі жүруі.

Сызықтын пайда болуын алдын ала ескерту үшін жоғары кернеуді азайту қажет.

Шынықтыру кезінде кернеу қыздыру температурасына әсер етеді. Қызып кетуы

шынықтырудағы сызықтың пайда болуын қамтамасыз етеді, деформация жоғарылайды.

Салқындату режимі керекті шыныққан қабатты алу үшін қажет.

Салқындату режимінің оптимальділігі: перлит облысындағы салқындаған аустениттің

тарап кетпеуін қамтамасыз ету үшін А1-Mн интервалындағы температураның максималды

салқындату жылдамдығы, және сызықтың пайда болуымен қалдық кернеуді төмендету үшін

Мн-Мк температура интервалындағы мартенситтік айналудың минималды салқындау

жылдамдығы.Өте жай салқындату мартенситтің бөлшектеп жіберуіне соқтыруы мүмкін және

қалдық аустениттің мөлшерінің көбеюіне, сонымен қатар қаттылығының төмендеуіне

соқтыруы мүмкін.

Шынықтыру кезінде салқындату ортасы болып әртүрлі температурада суды, техникалық

май, тұз қоспасы, балқыған металды қолданады.

Судың кемшілігі болып: мартенситтік айналу интервалындағы салқындаудың жоғары

жылдамдығы шынықтыру дефектісіне әкеп соқтырады. Судың температурасының

жоғарлаған сайын шынығу мүмкіншілігі төмендейді.

NaCl және NaOH сулы ерітіндісі 8...12%-тік тепе-тең салқындау мүмкіндігімен

ерекшеленеді. Олар бір мезетте «булы көйлекті» бұзады, содан соң ғана көпіршікті қайнау

тұрақты түрде салқындайды.

Ағынды салқындату кезінде ғана салқындау ерекшелігі жоғарылайды, мысалы беткі

шынығы кезінде жоғары тұрақты аустенитті болатпен лигерлеу үшін минералды май (мұнай)

қолданады.

Мартенситті температура интервалында орташа салқындату жылдамдығымен қамтамасыз

етеді және шынықтыру мүмкіндігінің тұрақтылатады. Минерал майларының кемшілігі

болып жанудың жоғарылауында, перлиттік айналу температура интервалындағы салқындау

мүмкіндігінің төмен болуы, бағасының жоғары болуы. Салқындау ортасын таңдау кезінде

болаттың шынықтыру мен өткізгіштігін ескеру қажет.

Шынықтыру – болаттың жоғары қаттылықты игеруінде.Шынықтыру құрамындағы

көміртегі мөлшеріне байланысты. Болат құрамында 0,2% көміртегі болған жағдайда

шынықтыру жүрмейді.

Өткізгіштік – белгілі бір терендікте жоғары қаттылығы бар мартенситті және троосто –

мартенситтік құрылымды қабат алу мүмкіндігі, құрылымда бірдей көлемі бар.

Шыныққан зонасы бар терендік беттің ортанғы қабатына дейін қашықтықта қабылдайды.

Шынықтырудың критикалық жылдамдығы аз болса, оның тесілгіштігі жоғары болады.

Іріленген дәндер тесілгіштік қасиетін жоғарлатады. Егер суыту жылдамдығы бұйымның қақ

ортасында критикалық болса, онда болат та тесілгіштік жанама болады.Аустенитте

ерімейтін бөлшектер мен әртектілік тесілгіштік қасиетін бәсеңдейді. Тесілгіштіктің

мінездемесі -критикалық диамерті болып табылады. Критикалық диамерт дегеніміз-

максимальді қиылысу, берілген суытудағы тереңдік бойынша тесілгіштік, яғни бұйымның

радиусына тең.

Легирлеуші элементтерді болатқа енгізгенде оның шынықтыру мен тесілгіштік қасиеті

жоғарлайды.

Шынықтырудың тәсілдері

Бұйымның формасына, болат маркилеріне және комплекс керек қасиеттеріне қарай үшін

әртүрлі суыту тәсілдерді қолданады (сур.14.1).

79

Сур.14.1.Шынықтыру режимы

1.Бір ортада суыту аймағындағы шынықтыру (VI)

Белгілі бір температураға дейін қыздырылған бұйымды суыту аймағына орналастырып

суытады. Суыту ортасының ретінде төмендегілер қолданылады:

-Су- көміртекті болаттан жасалған ірі бұйым;

-Май-құрамында легирлеуші элементтер мен көміртегі бар болаттың орташа және

қарапайым жасалған бұйымдары үшін.

Шынықтырудағы негізгі жетіспеушілігі-аса үлкен кернеудің болуы

2.Екі сферадағы шынықтыру немесе үзілісті. (V2)

Қыздырылған бұйымды қайтадан Т-3000С болатын тез суытатын су ортасында суытады,

содан кейін жұмсарған майлы ортаға орналастырады.

Үзілісті шымдалу суытудың максимальді қасиетін қамтамасыз етеді.Құралдар

шынықтырудың негізі ретінді қолданады. Жетіспеушілігі: бір ортадан екінші ортаға

орналасуын айқындайдын жағдайында қиыншылық туғызады.

3.Сатылы шынықтыру (V3)

Берілген температураға дейін қыздырылған бұйымды суыту ортасына орналастырып, Т=

30-500С Мн нүктесінен жоғары болатын жерде белгілі бір уақыт ұстап, температурлары тең

болғанға дейін.Изотермиялық уақыт аустениттің төзімділік қаситеінен берілген

температурада жоғары болмауы керек.

Суыту ортасының сапасы ретінде еріген тұздар мен металдар қолданады. Изотермиялық

өңдеуден кейін бұйымды жоғары емес температурада суытады. Бұл қолдану негізінен орташа

және ұсақ бұйымдарға арналған.

4.Изотермиялық шымдалу (V4)

Сатылы шынықтырудан негізгі айырмашылығы-оның төзімділік қасиеті Мн

температурасында өтпелі айналымда болуы. Изотермиялық төзімділік аустениттің бейнитке

айналуын қамтамасыз етеді. Өтпелі айналымда легирленген болат бейниттен басқа

аустениттік құрамын сақтайды.Құрастырылған структурасы қаттылық, созылмалық, майысу

қасиеттерін мінездейді. Бұған қоса деформациялық қасиеті шынықтыру қысымына, фазалық

қысымына байланысты төмендейді.

Суыту ортасының сапасы ретінде еріген тұздар мен щелочтар қолданады. Болатты

легирлегенде қолданады.

5. Шынықтыру өзімен-өзі жұмсарту мен бірге.

Қыздырылған бұйымдарды суыту ортасына орналастырып, жартылай суытады. Бұйымды

алғаннан кейін, оның жоғарғы қабатын ішкі температурасы есебінен қайта қыздырады, бұл

кезде өзімен-өзі жұмсарту түзіледі. Ол негізінен жоғары температураға ие болатын,

созылмалы, өте қатты бұйымдар үшін қолданады(соғуға арналған құралдар-балғалар,

тістемелер)

80

Жұмсарту

Жұмсарту соңғы термиялық өңдеу болып табылады.

Жұмсартудің мақсаты болып аққыштығымен және пластикалығын жоғарлату, қаттылығын

төмендетіп және шынықтырылған болаттың ішкі кернеуін азайту болып табылады.

Қыздыру температурасын жоғарылатқан сайын қаттылығы төмендейді, ал аққыштығымен

пластикалығы жоғарылайды.Жұмсарту температурасын нақты бөлшектің төзімділігіне

байланысты болады.

Жұмсарту үш түрге бөлінеді:

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

Нәтижесінде бөліктеп шынықтырудың кернеуі алынады. Мартенситтік жұмсартудің

құрылымы алынады.Инструменталды болаттар үшін; шымдалғаннан кейін жоғары тоқпен,

цементациядан кейін.

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

Жақсы серпімділігімен және аққыштығымен жоғары қаттылығы бар 40…45 HRC троостит

жұмсартудің құрылымын алады.Оларды пружина, рессор секілді бұйымдар үшін

қолданылады.

3. Жоғары жұмсарту Тн= 450...650°С қыздыру температурасымен. Жоғары қаттылығы

және соққы аққыштығы бар сорбит жұмсартудің құрылымын алады. Соққыға көп шыдамды

машина тетіктері үшін қолданылады.

Шынықтыру мен жоғары жұмсарту термиялық өңдеу комплексін – жақсарту деп аталады.

Жұмсартудың сынғыштығы

Әдетте жұмсартудің температурасын жоғарылатқан сайын соққы аққыштығы

жоғарылайды, ал салқындау жылдамдығы қасиетіне әсер етпейді. Бірақ кейбір болаттар үшін

соққы тұтқырлығы азаяды. Бұл көрініс жұмсарту сынғыштығы деп аталады(сур.14.2).

Сур.14.2. Жұмсартудың температурасына соққы тұтқырлығының байланысы

Жұмсарту сынғыштығының I типі 3000С температурада жұмсарту облысында байқалады. Ол

салқындау жылдамдығына тәуелді болмайды.

Бұл құбылыс мартенситтің айналу тұрақсыздығына байланысты. Дәннің ішкі көлеміне

қарағанда дән шекарасына жақын маңда процесс тез жүреді. Шекарада кернеу

концентрациясы байқалады, сондықтан шекарасы нәзік болып келеді. I типті жұмсартудің

сынғыштығы қайтымсыз, ол дегеніміз бір детальді қайта қыздыру байқалмайды.

II типті жұмсарту сынғыштығының 450...6500С облысында жұмсартудан кейін

салқындатылған легирленген болаттарда байқалады.

Жоғары жұмсарту кезінде дәннің шекараларында дисперсті карбидті қосылыстардын пайда

болуы және бөлінуі жүреді.Шекараның зона легирлеуші элементтерді біріктіреді. Жайлап

салқындату кезінде дәннің шекарасы үшін фосфордың диффузиясы жүреді. Шекаралық зона

фосформен байытылады, төзімділігімен соққы тұтқырлығы төмендейді.

Бұл дефектінің жүруіне хром әсер етеді, марганец және фосфор.

81

II типті жұмсарту сынғыштығы қайтарымды, ол дегеніміз қайта қыздыру кезінде және баяау

салқындату кезінде сол болаттарды қауіпті температура интервалында дефект қайталану

мүмкін.

IIтипті жұмсарту сынғыштығы болаттарды, тез салқындату жүргізілмеген жағдайда 6500С

қыздыру температура кезінде жұмысқа қолдануға болмайды,.

Бақылау сұрақтары:

1.Шынықтыру дегеніміз не?

2.Шынықтыру түрлері

3.Жұмсарту дегеніміз не?

4.Жұмсарту түрлері

5.Жүмсарту мен шынықтыру не үшін жүргізіледі?

Глоссарий

Шынықтыру – болаттың жоғары қаттылықты игеруінде.Шымдалу құрамындағы көміртегі

мөлшері байланысты. Болат құрамында 0,2% көміртегі болған жағдайда шымдалу жүрмейді.

Өткізгіштік – белгілі бір терендікте жоғары қаттылығы бар мартенситті және троосто –

мартенситтік құрылымды қабат алу мүмкіндігі, құрылымда бірдей көлемі бар.

Цементендіру – болат детальдардың беткі қабатын көміртекпен диффузиялық қанықтыру

процесі.

15 Дәріс

Болаттарды химия-термиялық өңдеу: цементтендіру, азоттандыру,

нитроцементтендіру және диффузионды металлдандыру.

1. Болаттарды химия-термиялық өңдеу

2. Химия-термиялық өңдеу түрлерінің технологиясы мен тағайындалуы.

3. Цементтендіру.

4. Қатты карбюризаторда цементтендіру.

5. Газды цементтендіру.

6. Цементтендірілген қабаттың құрылымы.

7. Цементтендірілгеннен кейін детальдарды термиялық өңдеу

8. Азоттандыру.

9. Цианирлеу және нитроцементтендіру.

10.Диффузионды металлдандыру..

Болаттарды химия-термиялық өңдеу

Химия- термиялық өңдеу дегеніміз - детальдардың беткі қабаттарының қасиеттерін,

микроқұрылымын және химиялық құрамының өзгеру үрдісі.

Беткі қабаттарының химиялық құрамының өзгеруі олардың сыртқы ортамен (қатты, сұйық,

газ, плазма) қарым-қатынасы нәтижесінде қыздырыда іске асады.

Беткі қабаттарының химиялық құрамының өзгеруі нәтижесінде оның фазалық құрамы мен

микроқұрылымы өзгереді.

Химия- термиялық өңдеудің негізгі параметрі болып қыздыру темепературасы мен төзімділік

ұзақтығы.

Химия- термиялық өңдеу түрлерінің негізінде диссоциация, адсорбция, диффузия үрдістері

жатады.

Диссоциация- химиялық реакция және булану нәтижесінде белсендірілген атомарды

жағдайдағы аса қаныққан элементтің алынуы.

Мысалы

2NH3 → 2N + 3H2 или СН2→ С + 2Н2

Адсорбция - яғни бұйымға берілетін атомдардың металдық бетке «жабысуы». Адсорбция

экзотермиялық үрдіс, металдың бетіндегі атомдардың еркін байланыстарының сыртқа

қарай бағытталғандығымен түсіндіріледі, бұл жағдай металдың беткі энергиясын

арттырады.

82

Диффузия – адсорбталған атомдардың бұйым түбіне ауысуы.

Адсорбция және диффузия үрдістерінің қабылдануы үшін аса қаныққан ерітінді негізгі

металмен әсерлесіп, қатты ерітінді және химиялық қосылыс құрау керек.

Химия-термиялық өңдеу бұйым бетінің мықтылығының негізгі түрі болып табылады.

Химия- термиялық өңдеудің негізгі түрлері болып табылады:

-Цементтендіру (беткі қабаттың көміртегімен қанығуы)

-Азоттандыру (беткі қабаттың азотпен қанығуы)

-Нитроцементтелу және цианерлену (беткі қабаттың бір уақытта көміртегімен де, азотпен де

қанығуы)

-Диффузионды металдандыру (беткі қабаттың әртүрлі металдармен қанығуы)

Химия-термиялық өңдеу түрлерінің технологиясы мен тағайындалуы

Цементтендіру.

Цементтендіру - болат детальдардың беткі қабатын 900...950 0С температураға дейін

көміртекпен диффузиялык қанықтыру үрдісі. Көміртегі мөлшері төмен болаттар ғана

цементтендіріледі. (0,25 % дейін).

Бұйымдардың қыздырылуы көміртегін жеңіл беретін ортада жүреді. Өңдеу режимдері

таңдалынып, беткі қабатты белгілі бір тереңдікке дейін көміртегімен қанықтырады.

Цементтендірілу тереңдігі құрылысында феррит пен перлит көлемдері бірдей болатын

бұйымның беткі қабатынан орта зонаға дейінгі ара қашықтықтығы.

Цементтендірілу дәрежесі – беткі қабаттағы көміртегінің орташа мөлшерде болуы (әдетте

шамамен 1,2 %).

Көміртегі мөлшерінің жоғары болуы екінші цементит санының пайда болуына және жоғары