20.Темір-никелді классикалық инварлы қорытпалар және оларды термиялық өңдеу режимдері.
Классикалық инварлы темір никельді қорытпаларға 29 – 45 % Ni мөлшерімен қорытпалар жатады. 0 – 100 °С температура аралығында α коэффициенттің ең аз мәніне 36% Ni (36Н) ие. Инвар депаталатын 36Н қорытпасы (лат. - өзгеріссіз), – 20 – 25 °С температура аймағында ең аз коэффициентпен α қорытпалардың негізгісі болып табылады. Сонымен қатар жақсы механикалық, технологиялық және коррозия қарсы қасиеттері мен сипатталады. Өте жоғары температураларда бұл минимум жоғарыникельді қорытпаларда да байқалады. α коэффициентініңмәнікөпжағдайлардақоспалардыңмөлшерінен (әсіресе, көміртек) жәнеқорытпаныңтермиялықөңдеутехнологиясынантәуелді.
Инвардағы α коэффициентініңең аз шамасыналуүшінкелесітермиялықөңдеуқолданылады:
1) 830 °С дейіншынықтыру,бұлқыздырудабарлыққоспаларқаттыерітіндігеауысады;
2) 315°С кезінде 1 сағатшамасындабосату, бұлұсақдисперстіартықфазалардыңбөлінуінеәкеледі;
3) 95 °С кезінде 48 сағатбойыкелесіескіру, бұлкездететіктітехнологиялықөңдеупроцесіндепайдаболғанбарлыққалдықішкікернеулержойыладыжәне αкоэффициентініңмәнітұрақтанады.
21. Термиялықкеңеюкоэффициентіменберілгенқорытпалар.
Мұндайсапаменшыныменжәнекерамикамендәнекерлеугежәнепісіругеарналғанқорытпаларсипатталады. Бұлқорытпалардыңқұрамықорытпалардың αкоэффициентішынының (керамиканың) α коэффициентінебарлықтемпературалараралығында, кейбірдеолардыңжұмсаруынадейінқатыстықорытпалардытаңдайды. Бұлбіріктірудіңқыздыружәнесуытукезінде, дайындаупроцесіндежәнепайдаланужағдайындақыптауынсақтаудықамтамасызетеді. Мұнанбасқақорытпаларғанегізгіталапқасозымдылықжәнеқысымменөңдеужатады.
Бұлтопқанегізінен – жылуғатұрақтышыны, вольфрам және молибден сияқты α коэффициенті бар 29НК (ковар) қорытпасыжатады. Бұлқорытпаданикельді Кюри нүктесінжоғарылататынжәне 420°С температурасынадейіноныңқолдануыаймағынкеңейтетінкөбінесекобольтпенауыстырады. Осы температуралардажылуғатұрақтышынының да жұмсаруыбасталады. Қорытпасозымдыжәнеқысымменжақсыөңделеді, сондықтанолэлектрвакуумдыөндірістегі аз созымдыжәнеыстыққатұрақсыз вольфрам мен молибдендіауыстырды.
Аспапжасауда терморегулятор ретінде αкоэффициентініңмәніәртүрліекіматериалданбіріктірілген биметалл пластинкаларынқолданады. Бұлмақсатта α коэффициентініңмәніең аз инвар 36Н, және де α коэффициентініңмәніөтекөп 25 % Niқорытпаны (20 10–6 1/°С) қолданады.
22.Серпімділік модулінің температуралық коэффициентімен берілген қорытпалар.
Fe – Ni қорытпасы сызықтық кеңеюдің температуралық коэффициенті α мәнінің төмен болуынан басқа, кейбір никельдің мөлшері жағдайда серпімділік модулінің аз температуралық коэффициентімен γ сипатталады.
Көптеген жағдайларда серпімділік модулі Е0 қыздыру кезінде атомаралық байланыстың азаюымен төмендейді. Элинварлы деп аталатын Fe – Ni қорытпаларында қыздыру кезінде серпімділік модулінің өзгеруі байқалады, ол тұрақты немесе азаяды. Бұл аномалияның табиғаты сол сияқты инварлықтың да табиғаты болып табылады, оның ферромагниттілігі бар.
Ферромагнетик үшін нормальды серпімділік модулі келесі өрнекбелгімен анықталады
Е = σ/δ0 + δm,
Ферромагнитті материалдың серпімділік модулінің Е қыздыру температурасынан тәуелділігінің схемалық мүмкін сипаты суретте көрсетілген. Қыздыру кезінде Е0 төмендеуі атомаралық өзара әсерлесу күшінің баяулауымен шартталады.
Қыздыру кезіндегі ферромагнетиктің серпімділік модулінің өзгеру схемасы
Элинварлы Fе-Ni қорытпаларда термосерпімді коэффициент барлық кезде оң мәнді болады және де нөлге тең болуы мүмкін, ол никельдің мөлшерімен анықталады. 29 ден 45% дейін Ni мөлшерімен қорытпаларда коэффициент γ нөлден үлкен, ал 29 және 45% Ni бар қорытпаларда - γ = 0.Никель мөлшерінің аз ғана ауытқуы γ шамасын бірден өзгертеді. Тұрақтылық үшін Fе-Ni қорытпаларындағы оның мәнін қосымша хроммен легірлейді, бұл әртүлі балқытылған қорытпаларда γ мәнінің нөлге жақын тұрақтылығына әкеледі.
Осындай бірінші қорытпаға элинвар деп аталатын 36НХ (36% Ni и 12 % Сг) қорытпа жатады. Оның механикалық сипаттамалары төмен. Оны термиялық өңдеумен жақсарту мүмкін емес, өйткені қорытпаның бір фазалы аустениттік құрылысы тұақты жәнетемператураның жұмыстық аралығын шектейтін Кюри нүктесінің температурасы төмен (100°С жақын). Термиялық өңдеумен нығайту үшін қосымша титанмен және алюминиймен легірлейді (З6НХТЮ), бұл жағдайда Кюри нүктесінің температурасы қатты төмендейді. Қорытпа ферромагнитті емес және элинварлығын жоғалтады.
Аталған кемшіліктерді жою үшін Fe – Ni қорытпаларындағы никелдің мөлшерін 42—44% дейін көбейтіп, ал хромның мөлшерін 5—6% дейін төмендетеді. Мұндай қорытпалардың термосерпімді коэффициенті γ нөлге жақын болады (2-сурет)
2-сурет. Термосерпімді коэффициенттің γ Fе—Ni қорытпаларындағы никельдің мөлшерінен тәуелділігі