4.1 Шойынның графиттену процесі
Көміртекті темір қорытпаларындағы графиттің кристалдануын графиттену деп атайды. Графитті шойын қатайғанда сұйық фазадан аустениттенуі (сынуы) мүмкін. Шойынның графиттену процесі кристалданудың жалпы заңына бағынады да, графитену орталықтарын түзеді. Түзілген графит туындылары әрі қарай өседі. Графит туындылары түзілу үшін көміртегі атомдарының едәуір диффузиясы болуы керек. Бұл баяу өтетін процесс, себебі тағы да темір атомдарының өздік диффузиясы қажет – бұл атомдарда графит кристалдану шебінен алып кетеді. Цементит графитке қарағанда тұрақтылығы аз фаза және жоғары температурада Fe3С = 3Fe + C ажырайды. Егер кристалдануға арнаулы жағдай туғызбаса, сұйық қорытпадан көбінесе цементит пен аустениттің қоспасы бөлінеді. Графиттену процесіне химиялық құрамы, суыну жылдамдығы және ерімейтін қоспалардың болуы әсер етеді.
Графиттің
механикалық беріктігі төмен, сондықтан
оның қосындыларын металл негізінің
тұтастығын бұзатын, әрі қорытпаның
беріктігін азайтатын ішіндегі тілік
ретінде қарау керек. Кішкене иірілген
графит қабыршағы шойынның беріктігін
арттырады. Графиттің мұндай формасын
модификациялау арқылы алады. Шойынның
химиялық құрамын өзгертпеу үшін,
оларды шамалы мөлшерде қосады.
Модификаторлар графиттің қосымша
кристалдану орталығы (центрін) болатын
ерімейтін Al3O3,
AlN, Si
қоспалар түзеді. Баяу суығанда
графиттену оңай, толықтау өтеді.
Сондықтан тез суыйтын жұқа кесіктерде
графиттену қиындайды.
4.2 Ақ шойын
Ақ шойынның құрамында көміртегі темірмен химиялық қосылыс (цементит) түрінде кездеседі. Бұл шойынның кристалдану процесі темір-цементит диаграммасы бойынша жүреді, оның қаттылық, беріктік, үйкеліске беріктік, морттық қасиеттері жоғары болып келеді. Ақ шойынның микроқұрылымы 4.1 суретте келтірілген.
Құрамындағы көміртегінің мөлшеріне байланысты ақ шойындарды эвтектикаға дейінгі (2,14%<С<4,3%), құрылымы перлит + ледебурит + екіншілік цементит (П+Л+ЦІІ); эвтектикалық (С=4,3%), құрылымы ледебурит (Л); эвтектикадан кейінгі (4,3%<С<6,67%), құрылымы ледебурит + біріншілік
цементит (Л+ЦІ) деп бөледі.
Ақ шойынның морттық қасиеті құрамындағы көміртегі мөлшерінің көбеюіне байланысты артатындықтан, өндірістегі құрылымы перлит-ледебуритті эвтектикаға дейінгі шойындар қолданылады. Ақ шойынның қаттылығы мен морттылығы жоғары, сондықтан оларды кескіш аспаптармен өңдеуге келмейді. Сол себептен одан механикалық өңделмейтін құймалар алады. Мұндай қорытпалардың сыртқы беті ақ шойын, ішкі жағы (өзегі) сұр шойын түрінде кристалдануы үшін сыртқы бетін тез, ал ішкі жағын баяу жылдамдықпен суытады. Ақ шойынға қоспаны қосып Сормайт – І деген соқа пышақтарының бетіне балқытып жапсыратын қорытпа алады. Диірмендердің шарларын және соғылғыш шойын алуға қолданылады.
45. Сұр шойын
Сұр шойынның құрамында көміртегі темірмен механикалық қоспа – графит – түрінде кездеседі және сұр шойынның кристалдану процесі көміртегі-темір диаграммасы бойынша жүреді. Сұр шойында көміртегінің біразы немесе барлығы бос күйінде пластиналы графит формасында (қалпында) болады. Мұндай шойындар құрамында графит болғандықтан сынығы сұр түсті болады. Сұр шойынның құрамындағы графиттің түзілу табиғаты осы күнге дейін толық анықталмаған. Бұл туралы қазіргі кезде мынадай пікір айтылып жүр: көміртегінің графитке айналуы кристалдану процесіне жататындықтан, балқыған шойын суыған кезде кристалдану орталықтарынан немесе қатты күйінде көміртегімен қаныққан аустениттен графит түзіледі. Сұр шойынды СЧ деп маркалайды, белгінің соңындағы сандар шойынның оны созуға қарсы кедергісін көрсетеді. Сұр шойынның СЧ18, СЧ21, СЧ24 маркаларынан диафрагмалар, турбинаның төмен қысымды цилиндрін, бу шығатын ауызшаларын жасайды. Сұр шойын автотрактор және ауыл шаруашылық машина жасау саласында көп қолданылады. Шойыннан құйылған бұйымдарды (-15)÷(+300)оС температуралар аралығында және қысым 10 МПа-дан төмен болған жағдайда қолдану керек. Сұр шойынның беріктігі графитті қоспаларының мөлшері, формасы және санымен анықталады. Сұр шойындарда модификатор ретінде алюминий, ферросилиций және ферромарганец қолданылады.