Легірленген болаттар.

Болатқа керекті қасиеттерін беру үшін арнайы қосатын элеметтерді легірлеуші элементтер дейді де, ал құрамындағы легірлеуші элементтері бар болаттарды легірленген болаттар дейді. Ондай элементтерге Сr, Nі, Мn, Ті, Sі, Си, W, Nb т.б. жатады. Бұл элементтер өз қасиетіне қарай болатқа әр түрлі әсер етеді.

Легірленген болаттарды қолдануына байланысты екі топқа бөлуге болады: конструкциялық және аспапты легірленген болаттар.

Легірленген болаттардағы элементтер мына әріптермен белгіленеді:

X - хром П - фосфор К - кобальт

Н - никель Г марганец Б - ниобий

Т - титан Ц - цирконий Р - бор

Д - мыс В - вольфрам С - кремний

М - молибден Ю - алюминий Ч - сирек кездесетін элементтер

Болат маркасын санмен және әріп қосындысымен белгілейді. Конструкциялық болаттар алдында қойылған екі сан құрамындағы көміртегінің орташа пайыздағы өлшемі (жүзден бір бөлігі).

Егер құрамындағы қоспалы элементтің өлшемі 1% асса, онда әр әріп соңында оның мөлшеріне сәйкес санын қояды. Егер сан болмаса, онда қоспалы элемент мөлшері 1%-дан аз болғаны. Мысалы: 12ХН2 құрамында шамамен 0,12% - С, 1% -дейін – X, 2% - Ni немесе 18ХГТ құрамында шамамен - 0,18% - С, 1% - X, 1% - Мn, 1% - Ті. Маркалаудың соңында қойылған А әрпі болат құрамындағы зиян қоспалар өлшемі аз екенін көрсетеді және сапасы жоғары болаттарды қойылады.

Конструкциялык легірленген болаттар.

Легірленген болаттардың механикалық қасиеттері көміртекті болаттарға қарағанда жоғары (термиялық өңдеуден кейін). Бұл болаттар аз легірленген (құрылыс болаттары) және легірленген болаттар (машина жасау) болып екіге бөлінеді.

Аз легірленген болаттардың пісірілгіштігі, тот баспайтындығы жоғары, болады. Бұл болаттар пісірілу конструкцияларын, құбырларды, ірі құрылыс бұйымдарын, көпірлерді, үйлердің, крандардың негізгі қаңқаларын жасау үшін қолданылады. Бұл топ болаттарындағы негізгі қоспа элементтерін марганец пен кремний құрайды. Болаттардың соғу тұтқырлығын азайтпау үшін Мn пен Sі мөлшері 2% аспауы керек. Құрамындағы көміртегі мөлшері 0,1-0,2% аспайды. Жоғарыда айтылған элементтерден басқа болат құрамында онша көп емес, шамамен мөлшері 0,3 ... 0,5% тең хром, никель және мыс болады. Болаттардың маркалары: 18Г2С, 25Г2С, 30ХГ2С, 15ГС т.б.

Легірленген болаттарды термиялық, болмаса термо-химиялық өңдеусіз машина жасауға қолданбайды. Мұнда термо-химиялық өңдеу ретінде цементтеу қолданылады, соған сәйкес легірленген болаттар цементтелетін және жақсаратын деп бөлінеді.

Цементтелетін аз көміртекті (0,1 ... 0,25% С) болаттар жатады, ал жақсаратын болаттар құрамында 0,5% С дейін болады. Мұндағы негізі элементтерге беріктік сипаттамасын біраз арттыратын хром жатады. Оның мөлшері 2%-дан аспайды. Хром одан басқа болат құрамында карбит түзіп, жұмсартылған болаттың қаттылығы мен беріктігін арттырады да, созымдылығына әсер етпейді. Молибден, вольфрам, ванадий де хромға ұқсас әсер етеді. Бірақ оларды қымбаттығына байланысты тек арнайы қасиетін арттыру үшін ғана қосады. Аса үлкен аумақты бөлшектердің механикалық қасиетін арттыру мақсатымен марганец пен никель қосады, шынықтырылатын болат үшін мұның маңызы зор.

Легірленген болаттарда көміртегі мөлшері 0,4% шамасында. МЕСТ бойынша легірленген болаттар 14 топқа бөлінеді, олардың аттары құрамындағы элементтермен анықталады: хромды, марганецті, хроммарганецті және т.б. Осылардың ішінде машина жасауда көп қолданылатындарын қарастырайық.

Хромды болаттар термиялық өңдеуден кейін беріктік сипаттамасы көміртекті болаттарға қарағанда жоғары. 15Х, 15ХА, 15ХР, 15ХРА, 20Х, 20ХР маркалы цементтелетін болаттар тозуға төзімді және орташа қысым мен жылдамдықта жұмыс істейтін саусақ (пальцы) осьтер, итергіштер, плунжерлер, тісті дөңгелектер сияқты бөлшектер жасауға қолданылады.

Жақсаратын болаттар деп орташа көміртекті (0,3 ... 0,5% С) шынықтырылып және жоғары температурада жұмсартылып өңделетін конструкциялық болаттарды айтады. Мұнда өңдеуден кейін болаттың кұрамы сорбиттен тұрады да, соққы күштерін жақсы қабылдайды. Жақсаратын болаттар ЗОХ, ЗОХРА, 35Х, 35ХРА, 38ХА, 40Х, 40ХР, 45ХЦ, 45Х біліктер, осьтер, төлкелер, саусақтар, шатундар, тісті дөңгелектер жасауда қолданылады. 40Х, 38ХА, 40ХР маркалы болаттардан муфталар, кривошиптер, фрикционды дисклер, турбо-компрессор турбиналарын жасайды.

Марганецті болаттар құрамына мыналар кіреді: 10Г2, 35Г2, 40Г2, 25.Г2, 50Г2 маркалы болаттың пісірілгіштігі мен созымдылығы жақсы, сондықтан фланцтерді, штуцерді, құбырларды және бекіткіш бөлшектер жасауға қолданылады. 35Г2, 40Г2, 50Г2 болаттардың тозуға төзімділігі жоғары, олардан осьтер, цапфалар, иінді біліктер, штоктар, тісті дөңгелектер жасайды.

Хроммарганецті болаттарды біріктіріліп пісірілетін негізгі қосындылар мен тозуға төзімді машина бөлшектерін жасауда қолданылады. Бұл болаттар 20ХГСА, 25ХГСА, 30ХГСА, 35ХГСА маркалы болып шығарылады. Термиялық өңделуі шынықтыру мен төменгі температуралы жұмсартудан тұрады.

Хромникельді болаттар құрамында никель болғандықтан оның шынықтыру тереңдігі артады, сондықтан бұл болаттардан көп күш түсуге төзімді бөлшектер жасалады. Зауыттарда беріктігі мен тұтқырлығы жоғары 12X12, 12ХНЗА, 12Х2Н4А, 20ХНЗА, 20ХН, 30ХНЗА, 40ХН, 45ХН, 50ХН маркалы болаттар шығарылады.

Арнайы қолданылатын легірленген болаттар рессорлар, серіппелер, шарикті подшипниктер, құбырлар жасауда қолданылады. Бұл болаттар термиялық өңдеуден кейін аққыштық, серпімділік және төзімділік шегі жоғары, ал тұтқырлығы жеткілікті болу керек. Құрамындағы оттегі мөлшері рессорлы-серпімді болаттарда 0,5% кем, ал шарикті подшипникті болаттарда 1 % аспауы керек.

Рессорлы-серпімді болаттар құрамына кіретін негізгі элементтерге Sі, Мn, Сr және ванадий (V) жатады. Жоғарыда айтылған бөлшектерді жасауда мына маркалы 55ГС, 55С2, 50ХГА, 50ХФА, 55Х болаттар қолданылады. Бұл маркалы болаттардың құрылымы 820° - 850°С температурада шынықтыру мен 400 - 470 С температурасындағы жұмсартудан кейін тростит және сорбиттен тұрады. Мұндай құрылымды болаттардың қаттылығы НRС 40-44, ал аққыштық шегі 125-155кгс/мм² тең болады.

Күрделі күштерді қабылдай алатын бөлшектер, былай айтқанда, домалау подшипниктерін жасауға келесі маркалы ШХ6, ШХ9, ШХ15, ШХ15СГ және басқа болаттарды термиялық өңдеуіне шынықтыру мен жұмсарту жатады. Өңдеуден кейін қаттылығы НRС 50-65 тең болады. ШХ15СГ маркалы болаттан үлкен подшипниктер жасалады.