Төмен орташа және жоғары жұмсару. Жұмсару режимін тандау және белгілеу.

Төмен температуралы жұмсарту 250^оС дейінгі температурамен қыздырылады. Мақсат-ішкі қысымды төмендету. Шынықтыру мартенситі жұмсарту мартенситіне айналады. Жоғары беріктілігі және төзімділігі сақталады. Тағы да төмен соққы тұтқырлығы сақталады. Бұл жұмсартуда металл кесетін жабдық қолданылды.

Орташа температуралы жұмсарту 350-500°С температурада жүргізіледі мартенсит құрылымы жұмсарту троститіні ауысады. Мұндай жұмсарту өте жоғары созылғыштықты және біршама тұтқырлықты қамтамасыз етедi. Бұл жұмсақтық рессор, пружина және де аса ауыр соққы алатын құралдарға қолданылады.

Орташа температуралы жұмсарту 500-680°С температурада жүргізіледі болаттын құрылымы жоғары жұмсартудан кейін сорбит жұмсақтығына айналады. Жоғары жұмсарту беріктік пен тұтқырлықтың арасындағы өте жоғары байланысты тудырады.

Кесте 10

Термиялық өндеудің болаттың механикалық құрылымына әсері. с 0,45%С

Термиялық өндеу б_B б_0,2 ψ δ KCU МДж/м3 HB

МПа %

Күйдiру  650 450 20 65 0,6 187

Нормализация 730 470 21 60 0,8 198

500С–тесте шынықтыру және

жұмсарту 970 850 8,0 55 1,0 280

550С–тесте шынықтыру және

жұмсарту 950 800 10 60 1,1 269

600С–тесте шынықтыру және

жұмсарту 870 700 13 65 1,3 255

Жоғары жұмсарту мен шынықтыру (нормализация немесе күйдіруге қарағанда) уақытша кедергіні, аққыштық шегін, салыстырмалы тартылуды және әсіресе соққы тұтқырлығын арттырады. Жоғары жұмсартудан және шынықтырудан тұратын термоөңдеуді жақсару д.а.

Жұмсартудың ұзақтығы нақты бұйымдарға байланысты. Әдетте 1, 5сағат ішінде қысым жұмсартудың қазіргі температурасына сай минималды дәрежеге дейін төмендейді. Кейбір бұйымдарға (өлшегім құралдар) тым ұзақ жұмсарту жұргізіледі.

Тозу кезіндегі нығайту және босаңсыту табиғаты. Тозу кезіндегі балқыма құрамының әсері. Статикалық және динамикалық тозу

Қатты ерітіндідегі шынықтыру пластикалықты сақтау және қатты ерітінділерді қатайту салдарынан кейбір беріктіліктердің жоғарлауына әкелуі мүмкін. Қатты ерітіндіні шынықтырудан кейінгі қорытпа беріктігінің жоғарлау дәрежесі, қорытпаның қоспа денгейіне және бастапқы жағдайдағы екінші фазаның дисперсиялығына байланысты. Екінші фазаның дисперсиялық жағдайында қорытпаның бастапқы беріктігі жоғары болуы мүмкін және катты ерітіндіге шынықтыру оның мөлшерінін азаюына әкеліп соқтыруы мумкін. Екінші фазадағы ірі бөлінулер және біршама қоспалану кезінде қатты ерітіндіге шынықтыру қорытпа беріктігінің жоғарлауына әкеледі. Концентратты қорытпалар әдетте (сурет. 7.1) b нүктесінен сол жаққа қарай деформацияланған болады ал он жаққа қарай - литейниялы болады. Егер  полиморфизмсіз айналу шынықтыру кезінде шынықтыру кезінде салқындату процесінде екінші фаза бөлініп улгерсе онда қорытпа беріктігі артуы мүмкін. Шынықтырудың негізгі бағыты тозу процестері арқылы айтарлықтай қатаю жүретін сінімді қатты ерітінді алу.

В

Тозу деп микроструктарсының көрінбей өзгеруі уақыт кезінде құйылатын, болат құрылымының өзгеруін айтамыз. Көбіне бұл процес төмен көмірқышқылды болаттарда жүреді. Тозу кезінде дислокацияда (Котрел атмосферасы) көміртек (азот) атомдарының жиналуы арқылы және артық фазалардың (карбид,нитрид) бөлінуі, салқынсынғыштың беріктігін арттыраады және мортты қиратуға кедергі азаяды.

Термиялық тозу. Температураға байланысты а-темірдегі углерод және азоттағы ерігіштіктің өзгеруі нәтижесінде пайда болады. 650 - 7000С –мен жылдамдатылған салқындату кезінде төмен қышқылды болатта ушіншілік цементиттің бөлінуі бәсендейді және орташа температурада аса қанық феррит анықтаалады. Болаттың келесі төзімділігінде орташа температурада (табиғи тозу) немесе көтерілген температурда 50-1500С (жасанды тозу) Котрел атмосферасының түзілуі жүреді немесе дисперсиялық бөлшек түріндегі үшіншілік цементит бөлінуімен қатты қорытпаның ыдырауы жүреді.

Біршама жоғары көміртек мөлшерінде перлинтті айналудан түзілген, цементті бөлшектердің көп мөлшердегі ұрықтын әсерінен үшіншілік цементиттің өздігінен бөлінгенін көрмейміз.

Деформациялық (механикалық) тозу. Бұл процес пласткалық деформациядан кейін жүреді, егер ол рекристаллизациялану темпертурасынан төмен және әсіресе 200С температурада жүрсе. Деформациялық тозу 200С-та 15-16 күн және 200 -3500С.-та бірнеше минут ішінде дамиды.

Деформациялық тозу кезінде басты қатаю, азот маңайындағы дислокациялар жиналуынан немесе көміртек атомдарынан Котрел атмосферасының түзілуімен байланысты болса керек. Деформацияланған болатты қыздыру кезінде карбид және нитрид бөлшектері түзілуі мүмкін.

Болаттарда термодеформациялық тозу болуы мумкін. Тозу көптеген болаттардың эксплутационды және технологиялық құрылымдарына теріс әсерін тигізеді. Ол иілу кезінде, монтаж және сварка кезіндегі пластикалық дефор-ға ұшырайтын мостты және құрылымды болаттарда жүреді. Деформациялық тозудың дамуы бетті болаттың штамптылығын тез төмендетеді, сондықтан көптеген көміртекті болаттар деформациялы тозудың бейімділігін кедергілеріне әкеледі. Болат бейімділігі оны титанмен, алюминмен, немесе ванадимен модифициялаған кезде төмендейді.

Жұмсарту. Жұмсарту кезіндегі негізгі айналулар.

Жұмсарту ─ термиялық өңдеудің бұл түрін ─ шынықтырылған қорытпалар үшін ғана қолдануға болады. Жұмсарту ─ қорытпаларды қыздырып өңдеудің бір түрі; болат шынықтырылған қатты, морт сынғыш болады, ал бұл бөлшектерді біржолата өңдеуді қиындатады. Сондықтан морт сынғыштығын кеміту үшін оны жұмсартады, белгілі бір мөлшерге дейін қыздырып алып, ауада салқындатады, суға батырады. Жұмсартудың негізгі параметрлері ─ қыздыру температурасы және температурада ұстап тұру. Шыныққан болатты жұмсарту мынадай реттілікпен жүреді: муфельдік пешті жұмсарту түрінен тәуелді таңдалған температураға дейін қыздырып; шыныққан детальді пешке салып, онда ұстап тұрады. Ұстап тұрғаннан кейін детальді алып, ауада суытады.

Үздiксiз және үзiлмелi ыдырау

Мартенсит ыдырауы (первое прекращение при отпуске). 150^оС температурасымен төмен аққан айналудың бірінші кезенінде, мартенсит кристалында е-карбидтер түзіледі. Бұл карбит бөлшектерінің түзілуі үшін көміртек тек қана карбидтерден бөлінген карбид кристалдарын, қоршаған мартенсит учаскелерінен жұмсалады. Бұл учаскелердегі көміртек концентраты жылдам төмендесе, суарылудан алынған аса жойылған учаскелер бастапқы көміртек концентрациясын сақтайды. Қорыта келгенде, 150^оС-ден төмен температурамен қыздырғанда болаттарда бөлініп шыққан карбидтердің бөлшектерімен қоса екі а-қатты мартенсит қоспасы пайда болады: аса жоғары (бастапқы) және төмен көміртекті концентрат.

Мартенсит ыдырауының бұл түрін үзілмелі деп те атайды. Температура 150^оС төмен болса диффузия жылдамдығы аза болады, сондықтан түзілген карбил бөліктері көбеймейді ал мартенсит ырауы әдетте мартенсит шектерінде және тығыздығы жоғары дефект жерлерде жаңа карбид бөліктерінің түзілуіне әкеледі. Бөлінген карбид бөшектері жуандығы бірнеше атом қабатындай пластика пішініне және ұзындығы бірнеше жүз ангстремге ие. Е-карбид пластинкалары а-ыдырау торларымен тығыз байланысты.(сурет. 122). Е-карбиді мен а – қоспасының меншікті көлемі әр-түрлі болғандықтан, олардың арасындағы кристалды торларда күшті микроискажениелер жүреді.

Мартенсит ыдырауының екінші кезеңі 150 — 350°-де құйылады. Бұл кезенде карбит мартенситтен бөлініп шығады және көміртекпен қосылады.

Жұмсарудың бұл температураларында көміртек диффузиясы өседі, және жоғары концентратты көміртекті қатты қоспа (мартенсит) аумағынан көміртек атомдарының қосылуы нәтижесінде карбид кристалдары іріленеді. Қорыта айтқанда мартенсит кристалдарында көміртек концентрациясы біртектіге жақын болады.

Жұмсарту морттығы

Морттықтың екі түрі болады олар: 250-400^оС температурада қыздырудан кейінгі соққы тұтқырлығының төмендеуіне әкелетін төментемпературалы (қайтымсыз), және 600^оС температурадан қыздырудан және баяу салқындатудан кейін пайда болатын қайтымды мортты. (сурет. 9.14).

Т өментемпературалы морттық (бірінші түрі) қыздырудан кейінгі салқындаудың жылдамдығына қарамайды. Қайта қыздыру соққы тұтқырлығының жоғарлауына әкелмейді. Төментемпературалы морттыққа көптеген болаттар жатады соның ішінде көміртекті болаттар. Сынық үлгісі жылтыр, кристалды. Төментемпературалы морттық пайда болмайды егер оған 500^оС температурадағы морттық әсер етпесе. Ыдаудың екінші кезеңін бәсеңдететін кремний қоспасы қайтымсыз морттықтықтың пайда болу интервалын өте жоғары температураларға арттырады. Қайтымсыз морттықтың пайда болу себебі екінші морттық кезеңінде пайда болған көміртек құрамы арқылы тез бөлінетін мартенсит учаскелері болып саналады. Қирату түйіршік аралық болғандықтан түйіршік шектерін фосфор, мышьяк, сурьма т.б атамдарымен байыту мүмкін. Сондықтан да болатты балқыту кезіндегі қоспалардың жойылуы қайтымсыз морттық зонасындағы соққы тұтқырлығының құлауын бәсендетеді немесе жояды.

Қайтымды жұмсарту морттығы (екінші түрі) қосындылынған болаттарда 600-650^оС температумен суытқан кезде пайда болады. Сынық үлгісі-кристалды. Мұндай болатты 600-650^оС температумен қайта қыздырып тез суытқан жағдай ол жоғары соққы тұтқырлығына ие болады. Қайтымды морттылыққа болаттың химиялық құрамы әсер етеді. Көбіне фосфор, сурьма, мышьяк әсер етеді. Сондықтан балқыту кезінде оларды жою керек. Жұмсару морттылыққа хромоникелевті, хроммен аргнцевисті, хромокремді т.б сталдар бейім. Жұмсару морттылыққа бейімділікті молибден және вольфрам әсер етіп кемітеді. Жұмсару морттылығының алдын алу үшін 0,2% молибден молшері жеткілікті. Қайтымды морттылықтың пайда болуына шекара аумақтарын фосформен немесе фосфор элементтері (сурьма, мышьяк т.б.). себеп болды.

Бақылау сұрақтары:

1. Аустениттін перлитке ауысу механизмі қалай жүреді?

2. Заэвтоктоидті көміртекті және қоспасыз болаттардаа сфероидизация процесі неге жүргізіледі?

3. Мартенсит кандай болады?

4. Мартенситтін ерекше қаситеті қандай?

5. Қандай легирлеушi элементтер коагуляция процесін бәсеңдетеді?

Глоссарий:

Тозу – бөлме температурасында ұзақ уақыт ұстаудың себебінен (металдардың табиғи тозуы), немесе қыздыру әсерінен (металдардың жасанды ескіруі) металдар мен қорытпалардың құрылымдарының және қасиеттерінің өзгеру процесі.

Жұмсарту- полиморфті айналумен шынықтырудан кейінгі болаттың ішкі қысымын төмендетуге бағытталған термоөндеу.

Диффузионды механизм – диффузионды атомдардың бөліну шегі арқылы матрицалық фазадан жаңа фазаға ауысу нәтижесіндегі жаңа фазадағы кристалдардың өсуі.

Видманштеттовиялық структура- егер бастапқы және жаңа фаза арасында құрылымдық сәйкестік болса, онда жаңа фаза пластина және ине бейнесінде бастапқы фазаның анықталған кристаллографикалық жазықтық бойында орналасады.

Деформациялық (механикалық) тозу - бұл процес пласткалық деформациядан кейін жүреді, егер ол рекристаллизациялану темпертурасынан төмен және әсіресе 200С температурада жүрсе.

Контрольные вопросы:

1. Қандай элементтер арқылы болаттың тозуын төмендетуге болады?

2. Айналудың 1-ші кезеңінде мартенсит ыдырауынан не түзіледі?

3. 1-ші кезеңдегі ыдырауда бөлінген жұқа бөлшектер қандай формаға ие?

4. Айналудың 2-ші кезеңінде мартенсит ыдырауынан не түзіледі?

5. Жұмсарту морттықтың түрлерін атаңыз?

6. Жұмсарту қандай темп. дейін жүреді?

7. Суарылған болат қандай құрылымға ие?

8. Термиялық өндеудің ақырғы операциясы не?

Блиц тест:

1. Төмен температуралы жұмсартудың жүру температурасы:

1. до 250 ^оС

2. 200 ^оС дейін

3. 230 ^оС дейін

4. 240 ^оС дейін

5. 250 ^оС дейін

2. Жоғары жұмсартудан және шынықтырудан тұратын термоөнеуді.......

1. жақсару

2. нашарлау

3. қатаю

4. қоспалаумен

5. шынықтыру

3. 500-680°С температурада журеді.........

1. жоғары температуралы жұмсарту

2. төмен температуралы жұмсарту

3. Орташа температуралы жұмсарту

4. шынықтыру

5. жұмсарту

6. салқындату

4. Қандай жұмсақтық рессор, пружина және де аса ауыр соққы алатын құралдарға қолданылады. ?

1. жоғары температуралы

2. Орташа температуралы

3. төмен температуралы

4. шынықтыру

5. нормализация

5. Деформацияланған болатты қыздырғанда......

1. нитридов карбид және нитрид бөлшектерінің түзілуі

2. альфа бөлшектерінің түзілуі

3. бета бөлшектерінің түзілуі

4. гамма бөлшектерінің түзілуі

6. 2-ші кезендегі мартенсит қандай темп. жүреді?

1. 150-350°С

2. 150-250°С

3. 250-450°С

4. 200-300°С

5. 350-650°С

7. Қатайтқыш қозғалыс үшін дисперсиялық фазанын размері қандай болуы керек?

1. 0,01-0,1 мкм

2. 0,02-0,2 мкм

3. 0,05-0,1 мкм

4. 0,1-0,2 мкм

5. 0,02-0,3 мкм

8. Қандай процесте болат бұйымдар эксплутациядағы жағдайын анықтайтын құрылымға ие болады?

1. жұмсарту

2. шынықтыру

3. салқындату

4. тозу

5. төзімділік

9. 600 ^ОС жұмсарту және шынықтыру кезінде болаттын қаттылығы (0,45 % С) мөлшері?

1. 255

2. 245

3. 230

4. 250

5. 235

10. Қандай процес пласткалық деформациядан кейін жүреді, егер ол рекристаллизациялану темпертурасынан төмен және әсіресе 200С температурада жүрсе.

1. Деформациялық (механикалық) тозу

2. термиялық тозу

3. жұмсарту

4. шынықтыру

5. выдержка

Әдебиеттер тізімі