18. Термомеханикалық өңдеу.

Беріктендіріп өңдеу технологиялық процесстерінің бір түрі - термомеханикалық өңдеу

(ТМӨ) болып табылады. Термомеханикалық өңдеу материалдардың құрылысы мен құрылымын өзгертудің комбинациялық әдісіне жатады. Негізінен пластикалық деформация және термиялық өңдеу термомеханикалық өңдеу әдісіне кіреді (алдын-ала деформацияланған аустениттік құрылымдағы болаттың шыңдалуы). Термомеханикалық өңдеу негізінен металлдың беріктігін арттырғанда оның пластикалығының төмендуіне және соғылымды тұтқырлығы шыңдалудан кейінгі соғылымды тұтқырлықпен салыстырғанда 1,5-2 есе жоғарылауына негізделген. Деформация жүретін температураға байланысты термомеханикалық өңдеу жоғары температуралы термомеханикалық өңдеу (ЖТТМӨ) және төменгі температуралы термомеханикалық өңдеу (ТТТМӨ) болып бөлінеді. Жоғары температуралы термомеханикалық өңдеудің негізі болатты аустениттік құрылымға дейінгі температураға дейін (А3-тен жоғары ) қыздырумен сипатталады. Осы температурада болат деформацияланып, аустениттік құрылымға өтеді. Осындай аустениттік құрылымдағы болат шыңдалады. Жоғары температуралы термомеханикалық өңдеу қауіпті температура интервалындағы жасытылған сынғыштықты толығымен жояды және бөлме температурасында соғылымды тұтқырлықты тез жоғарылатады. Салқынға сынғыштыққа тепмпературалық өтуі төмендейді. Жоғары температуралы термомеханикалық өңдеу сынғыштықты азайтады және термиялық өңдеу кезіндегі сынықтардың пайда болуына сезімталдықты төмендетеді. Жоғары температуралы термомеханикалық өңдеуді көміртекті, легирленген, конструкциялық, серіппелі және инструментальді болаттарды өңдеуде жиі қолданады. 100-2000С температурада жасыту болаттың беріктігін сақтау үшін жүргізіледі. Төменгі температуралы термомеханикалық өңдеу (аусформинг). Болатты аустениттік құрылымға дейін қыздырады.Сосын жоғары температурада ұстайды да,кейін мартенситтік өзгерістің басталар температурасынан жоғары температурада (400-6000С) салқындатады, бірақ бұл температура қайыра кристалдану(рекристаллизация) температурасынан төмен болуы керек, және де кейін осы температурада қысыммен өңдеуді және шыңдауды жүзеге асырады. Төменгі температуралы термомеханикалық өңдеу болаттың беріктігін жоғарылатқанымен, жасытылған сынғыштықты азайта алмайды. Сонымен қатар, ол жоғары дәрежелі деформацияда (75...95%) жүзеге асырылатын болғандықтан, оған қуаты үлкен қондырғы қолданылады. Төменгі температуралы термомеханикалық өңдеуді орташа көміртекті легирленген мартенситтік шыңдалған екілік аустенитті тұрақтанған болатта қолданады. Термомеханикалық өңдеуде беріктіктің жоғарылауы деформация нәтижесінде аустенитте дәндердің (блоктардың) ұсақталуына негізделген. Қарапайым шыңдалумен салыстырғанда блоктардың өлшемдері 2-4 есе кішірейеді. Сонымен қатар дислокация тығыздығы жоғарылайды. Шыңдалғаннан кейін аустенитте ұсақ мартенситтік пластинкалар пайда болады, кернеу төмендейді.

19. Қосынды жақсартылған болаттардың ентаңбасы және олардың қасиеттері. Хром-кремнийлі және хром-кремний-марганецті болаттар.

Сапасы бойынша болаттарды келесі топтарға бөлуге болады. Құрамына тәуелді зиянды қоспа: күкірт және фосфорлық болат мыналарға бөлінеді:

1. Жай болаттың сапасы, құрамында 0,06℅ күкірт және 0,07℅ фосфор;

2. Сапалы - әр қайсысы бөлек 0,035℅ күкірт және фосфор;

3. Жоғары сапалы – 0,025℅ күкірт және фосфор;

4. Ерекше жоғары сапалы – 0,025℅ фосфор және 0,015℅ күкірт.

Қышқылдану дәрежесі. Болаттардан оттегіні жою дәрежесі, яғни оның қышқылдану дәрежесі бар болғанда:

1. Тыныш болат, яғни толық қышқылдану, бұдай болаттардың таңбасының соңында «Сп» әріпімен белгіленеді;

2. Қайнаған болат, әлсіз қышқылдар «Кп» әрпімен таңбаланады;

3. Жоғарыда айтылған екі болаттың арасында аралық жағдайда орналасқан жартылай тыныш болат «пс» әрпімен белгіленеді.

Жай сапалы болаттарды жеткізуі бойынша 3 топқа бөлінеді:

1. А тобының болаттары тұтынушыларға механикалақ құрамы бойынша жеткізіледі (мұндай болат фосфор немесе күкірттің жоғары сапасына ие болуы мүмкін)

2. Б тобының болаттары – химиялық құрамы бойынша

3. В тобының болаттары – кепілдікпен берілген механикалық қасиеті мен химиялық құрамы.

Әр бір топтың болаты көміртектің көрсеткіштеріне қатысты араб цифраларымен (беріктік шегі σ, қатысты ұзындық δ℅, ағымдағы шек δ_т, суық күйде иілу) белгіленген категорияға бөлінеді:

Жай сапалы болат - «Ст» әрпімен белгіленеді және механикалық қасиеттерімен химиялық құрамына қарай шартты таңбамен нөмірленеді. Көміртектің құрамы және болаттың беріктік қасиеті жоғары болған сайын, оның нөмері көп болады. Жоғары құрамдағы болаттағы марганецтің нөмірлерін таңбадан кейін «Г» әрпәмен белгілейді, таңбаның алдынан болаттың тоба жазылады, А тобында болаттың таңбалануы қойылмайды. Болаттың соңында сәйкес келетін категорияны белгілеу үшін таңбаланудан кейін номер қосылады, ал бірінші категорияда әдетте көрсетілмейді:

Мысалы:Ст1кп2-жай сапалы көміртекті болат, қайнаған,№ таңбасы 1, екінші категориялы, механикалық қасиеттеріне қарай тұтынылады (А тобы); ВСт5Г – құрамында жоғарланған марганец бар жай сапалы көміртекті болат, таңба нөмері 0, тобы Б, біріші категориялы (болаттың таңбасы Ст0 және БСт0 қышқылдану дәрежесіне бөлінбейді).

Сапалы болаттар келесілермен таңбаланады:

Таңбаның басында көміртектің құрамын санмен белгілейді және оның орташа концетрациясына баланысты ;

а) болаттың үлесі жүздік процентке дейін және оның құрамында 0,65℅ көміртегі болады: 05кп- сапалы көміртекті болат, қайнаған, құрамында 0,05℅ С

60- сапалы көміртекті болат, тыныш, құрамында 0,60 ℅ С

б) құрал - сайман болаттардың үлесі ондық процентке дейін және соларды «У» әрпімен қамтиды.

У7- құрал-сайман көміртекті, сапалы болат, құрамында 0,7℅ С, тыныш (барлық құрал - сайман болаттар жақсы қышқылданған);

У12 – құрал-сайман көміртекті, сапалы болат, тыныш, құрамында 1,2℅ С ;

Болаттардың құрамына кіретін легірлеуші элементтер орысша әріппен белгіленеді:

А- азот; К-кобальт; Т-титан; Б-ниобий; М-молибден

Ф- ванадий; В- вольфрам; Н- никель; Х-хром; Г-марганец

П- фосфор; Ц- цирконий; Д- медь; Р- бор; Ю-алюминий

Е- селен; С- кремний; Ч- реткоземельные металлы

Легірлеуші элемент әріппен белгіленгеннен кейін сан тұрса, онда ол осы элементтің құрамын процентпен көрсетеді. Егер сан болмаса, онда болаттың құрамында 0,8-1,5℅ легірлеуші элемент болады, ванадий мен молибденді ескермегенде (әдетте құрамында тұз 0,2-0,3℅) сол сияқты бор (Р әріпті болатта 0,0010℅ төмен болмауы керек)

Мысалдар: 14Г2- төмен легірленген сапалы болат, тыныш, құрамында шамамен 14℅ С, және 2,0℅ марганец бар.

03Х 16Н15М3Б- жоғары легірленген сапалы болат, тыныш, құрамында 0,03℅ С, 16,0℅ Cr

15,0℅Ni , 3,0℅-ке дейін Mo, 1,0℅-ке дейін Nb.

Жоғары сапалы және ерекше жоғары сапалы болаттар.

Сапалылар сияқты таңбаланады, жоғары сапалы болаттың таңбасы соңында А әрпімен белгіленеді (бұл әріп таңбаның ортасында азот бар екенін көрсетеді, ол болатқа әдейі негізделген) ерекше жоғары сапалының таңбасынан кейін, 3 әріптен кейін «Ш» әрпімен жазылады.

Мысалы: У8А – құрал-сайман жоғары сапалы көміртекті болат, құрамында 0,8℅ көміртек бар;

Шарикті мойынтіректі болат «ШХ» таңбаланған әріптен кейін хромның құрамында үлесі ондық процент екенін көрсетеді:

ШХ6 – шарикті мойынтіректі болат, құрамында 0,6℅ хром бар;

ШХ15ГС – шарикті мойынтіректі болат, құрамында 1,5℅ хром, 0,8-1,5℅ марганец және кремний бар.

Тез кесілетін болат – «Р» әрпімен белгіленеді, келесі сан құрамында қанша процент вольфрам бар екенін көрсетеді:

Р6М5К5 – тез кесілетін болат, құрамында 6,0℅ вольфрам, 5,0℅ молибден, 5,0℅ кобальт

Автоматты болат – А әрпімен және санмен белгінеді, орташа көміртектің құрамын үлесін жүздік процентте көрсетеді:

А12 – автоматты болат құрамында 0,12 ℅ көміртегі бар.

Құрамы бойынша сыныпталу

Легірлеуші элменттің незігі атаулары: никельденген, хромделген, хромдыникельденген, және т.б.

Хромды – кремнийді және хромды – кремний – марганецті болаттар 33ХС, 38ХС, 25ХГСА, 30ХГСА, 35ХГСА және т.б. құрамында қымбат элементтер болмайды, жоғары беріктікке және орташа тұтқырлыққа ие болады. Авиацияда кеңінен тараған 30ХГСА (хромансиль) болаты, жақсы пісірілгіштікке ие болады. Хромансиль болаты қымбат хромды – никельді немесе хромды – молибденді болаттарды алмастыру үшін қолданылады. Хромды – никельді 40ХН, 45ХН, 50ХН, 30ХН3А болаттары жақсы шынықтырылатын және жоғары тұтқырлыққа (никельдің әсерінен) ие болады. Хромды – никельді – молибденді болаттар жақсы конструкциялық болаттар болып табылады, жақсы шынықтырылады және жоғары тұтқырлыққа ие болады. Оларға 30ХН2М, 38Х2Н2МА, 40ХН2МА және т.с.с. болаттар жатады.