Көміртекті болаттағы күкірт пен фосфордың мөлшері (977-75*мест)

Құймалар тобы	Қорыту тәсілі үшін S (%)			Қорыту тәсілі үшін Р (%)
	негізді	қышқылды	конвертерлі	негізді	қышқылды	конвертерлі
	Көп емес			Көп емес
І	0,05		0,06	0,05	0,06	0,08
ІІ	0,045	0,06	0,05	0,04		0,07
ІІІ		0,05	-		0,05	-

Химиялық құрамы бойынша болат құймалары көміртекті және қосындыға (977-75МЕСТ) бөлінеді және арнайы қасиеттерімен көп қосындыға (2176-77МЕСТ).

Тағайындалуы бойынша болаттар үш топқа бөлінеді: І – жалпы тағайындалуымен құймалар; ІІ – жауапты тағайындалуымен құймалар; ІІІ - ерекше жауапты тағайындалуымен құймалар (7.2-кесте).

Құймалар үшін механикалық қасиеттерінің негізгі мөлшерлеу көрсеткіштері тұрақсыздану шегі немесе уақытша кедергісі, салыстырмалы ұзаруы мен соққы тұтқырлығы болып табылады (7.2-кестені қараңыз).

Құймалар жылумен өңдеуге түсуі тиіс.

7.2-кесте

Құймалар тобы мен бақыланатын көрсеткіштер тізімі (977-75 және 2176-77мест)

Құйма тобы	Тағайындалуы	Бақыланатын көрсеткіштер тізімі
І	Жалпы тағайындалуымен (пішінде-месі мен өлшемдері тек конструкциялық және кәсіпілімдік түсініктермен анықталатын тетікбөлшектер үшін)	Сыртқы көрінісі, өлшемдері, химиялық құрамы
ІІ	Жауапты тағайындалуымен (беріктік-ке есептелетін және тұрықтық жүк- темелерде жұмыс істейтін тетікбөл-шектер үшін)	Сол және жарақтылық қасиет-тері (тұрақсыздану шегі немесе уақытша кедергісі мен салыс-тырмалы ұзаруы)
ІІІ	Ерекше жауапты тағайындалуымен (беріктікке есептелетін және айна-лымды, өскелеңдік соққы жүктеме-лерінде жұмыс істейтін тетікбөлшек-тер үшін)	Сол және соққы тұтқырлығы

Шойындар

Қорытпалардың құйылу қасиеттері сұйық аққыштығымен, отыру шамасымен, сондай-ақ кеуектілікке, әр тектілікке, ыстықтай және суықтай жарықтардың түзілуіне бейімділігімен бағаланады. Құйылу қасиеттеріне тек күрделі құйма алу мүмкіндігі ғана емес, сонымен қатар, оның конструкциялық беріктігі де тәуелді, өйткені құйма құрылымының көптеген ақаулары – кеуектілік, әр тектілік біртекті еместігі, шағын жарықтар – кернеулердің әсерлі шоғырландырушылары болып табылады.

Қорытпалардың құйылу қасиеттері солғұрлым жоғары болады, неғұрлым олардың қатденелену температуралық аралығы аз болса. Осыған байланысты эвтектикалық айналуға түсетін қорытпалардың ең жоғары құйылу қасиеттері бар.

Темір негізді қорытпалардың ішіндегі жақсы құйылу қасиеттері шойында.

2,14% астам көміртегі бар және эвтектиканы түзіп қатаятын темір-көміртекті қорытпалар шойын деп аталады. Жоғары құйылу қасиеттерінің, жеткілікті беріктігінің, тозуға беріктігінің және де салыстырмалы арзандығының үйлесімі арқасында шойындар мәшине жасауда кеңінен қолданыс тапты. Құрамына және тетікбөлшек мөлшерзатына қатал талап болмағанда оларды күрделі пошымымен сапалы құймалар жасау үшін пайдаланады.

Шойындардың түрлері. Қорытпаларда көміртек қандай пошымда қатысуына байланысты, ақ, сұр, жоғары берікті және соғылғыш шойын болып бөлінеді. Жоғары берікті шойындар сұр шойынның бір түрі, бірақ көтеріңкі механикалық қасиеттері оларды ерекше топқа біріктіреді.

Барлық көміртек цементит түрінде байланған күйжайында болатын шойын ақ деп аталады. Бұл шойындар, олардың күйтүрлік айналулары Ғе-Ғе₃С күйжай кестесызбасына сәйкес жүреді, эвтектикаға дейінгі, эвтектикалық және эвтектикадан кейінгі болып бөлінеді. Цементит мөлшерінің көптігінен ақ шойын қатты (4500-5500НВ), мортты және мәшинелер тетікбөлшектерін жасауға пайдаланылмайды. Шектеулі қолданылуы бар ағартылған шойын бетінде қатты қабық түрінде ақ шойын қабатымен сұр шойын құймалары. Олардан қақтау біліктерін, соқа тістерін, тежеу бастырмаларын және басқа тозу жағдайында жұмыс істейтін тетікбөлшектер жасалады.

Сұр, жоғары берікті және соғылғыш шойындар өнеркәсіпте кеңінен қолданылады, олардағы барлық көміртек немесе оның бөлігі графит түрінде болады. Графит төмендетілген қаттылықты, кесумен жақсы өңделгіштігін және де үйкелу еселеуішінің төмендігінен жоғары үйкелуге қарсы қасиеттерін қамтамасыз етеді. Сонымен бірге графит қосымшасы беріктік пен созымдылықты төмендетеді, өйткені қорытпаның металдық негізінің тұтастығын бұзады. Сұр, жоғары берікті және соғылғыш шойындар графит қосымшаларының түзілу жағдайларымен және олардың пошымымен ерекшеленеді, ол құймалардың механикалық қасиеттеріне әсер етеді.

Сұр шойын. Қаңылтақты пошымымен графиті бар шойын сұр деп аталады.

Химиялық құрамы бойынша сұр шойын әдеттегі (қосындыланбаған) және қосынды болып бөлінеді. Әдеттегі сұр шойын – күрделі құрамымен қорытпа-лар, Ғе-С-Sі негізгі элементтерінен және тұрақты қоспалардан Мn, Р,S тұрады. Сұр шойындардағы бұл қоспалардың мөлшері мына шекте болады: 2,2-3,7%С, 1-3%Sі, 0,2-1,1%Мn, 0,02-0,3%Р, 0,02-0,15%S. Аздаған мөлшерде әдеттегі сұр шойындарда Сr, Nі, Сu-ң болуы мүмкін, олар кеннен түседі. Бұл элементтердің барлығы дерлік графиттендіру жағдайларына, графит қосымшалар мөлшеріне, металдық негіздің құрылымына, демек шойынның қасиеттеріне ықпалын тигізеді.

Көміртек графиттің мөлшері мен құйылу қасиетерін өзгертіп шойынның сапасына айқындауыш ықпалын тигізеді. Көміртектің мөлшері неғұрлым көп болса, солғұрлым шойындағы графиттің бөлінуі көп, солғұрлым оның жарақты-лық қасиеттері төмен болады. Осы себеппен оның барынша мөлшері эвтектикаға дейінгі мөлшермен шектеледі. Сонымен бірге көміртектің азаюы сұйық аққыштығына теріс ықпалын тигізеді, демек құйылу қасиеттеріне. Көміртектің төменгі шегі қалың қабырғалы құймалар үшін, жоғарғысы – жұқа қабырғалар үшін алынады.

Кремний күшті графиттендіру әрекетіне ие; шойынның қатаю процесінда графиттің бөлініп шығуына және бөлініп шығуына және бөлінген цементиттің ыдырауына мүмкіндік береді.

Марганец шойынның графиттендірілуін қиындатады, әсіріесе жұқа қабырғалы құймаларда, оның механикалық қасиеттерін біршама жақсартады.

Күкірт зиянды қоспа, ол механикалық және құйылу қасиеттерін нашарлатады: сұйық аққыштығын төмендетеді, отыруын өсіреді және жарықтардың түзілуіне бейімділігін арттырады.

Фосфор 0,3% дейінгі мөлшерде ферритте ериді. Көп мөлшерде ол темірмен және көміртекпен үштік “фосфид” эвтектиканы түзеді, оның балқу температурасы төмен (950 0С), шойынның сұйық аққыштығын, сонымен бірге қаттылығын да морттылығын да өсіреді. Фосфордың көтеріңкі мөлшері көтеріңкі тозуға беріктігі қажет құймаларда (0,7%Р дейін) және әсем құймаларда (1% дейін Р) рұқсат етіледі. Күш түсетін құймаларда фосфордың мөлшері 0,3% шектеледі.

Сонымен, шойындағы графиттендіру дәрежесі С пен Sі мөлшерінің көбеюімен өседі. Ұқсас, бірақ шамалы ықпалын тигізеді. Мыс пен никельдің қоспалары (немесе қосынды элементтер) Мn, S, Сr графиттендіруді қиындататын элементтер болып табылады. Сұр шойынның металдық негізінің құрылымын реттейтін негізгі элементтер – С пен Sі.

Химиялық құрамынан басқа, шойынның құрылымы мен оның қасиеттері технологиялықсебепшілерге тәуелді, олардың ішіндегі, бастысы суыну жылдамдығы болып табылады. Суыну жылдамдығының азаюымен графит мөлшері көбейеді, көбеюімен – көміртектің химиялық байланған мөлшері өседі. Суыну жылдамдығын таңдағанда құйма қабырғасының қалыңдығын ескереді. Қабырға қалыңдығы неғұрлым үлкен болса, солғұрлым суыну жылдамдығы аз және графиттендіру процесі толығырақ жүреді.

Кремнийдің көп мөлшерімен шойындарда құйманың жай суынуында бірінші қатденелену тұрақты Ғе-С кестесызбамен сәйкес жүреді, бұл жағдайда графит тура сұйық күйтүрден пайда болады. Суыну жылдамдығының өсуімен бірінші қатденелену үшін тұрақсыз Ғе-Ғе₃С кестесызбаға сәйкес жағдайлар жасалады; сұйық күйтүрден цементит бөлініп шығады, ал графит кейінгі суынуда оның ыдырау салдарынан түзіледі. Кейде ледебурит ыдырамайды, құрылымда қалады (ағару алынады).

Екінші қатденелену көбінесе тұрақсыз кестесызбаға сәйкес жүреді, екінші цементит және перлиттің цементиті сақталуы немесе кремнийдің мөлшеріне және суыну жылдамдығына қарай графиттендірілуі мүмкін.

Сұр шойынның механикалық қасиеттері металдық негіздің қасиеттеріне тәуелді, ең бастысы, графит қосымшаларының мөлшеріне, пошымына және өлшемдеріне. Шойындардың беріктігі, қаттылығы және тозуға беріктігі металдық негіздегі перлит мөлшерінің өсуімен өседі, ол құрылымы бойынша болаттарға ұқсас. Графиттің шешуші ықпалы мынаумен байланысты, беріктігі өте аз оның қаңылтақтары тілік немесе жарықтар сияқты металдық негізді тесіп өтіп оны әлсіретеді. Созғанда (жүк түсудің ең қатал түрінде) графит қосымшаларының шеттері бойынша қирау ошақтары оңай қалыптасады. Сол себептен сұр шойын созуға нашар қарсыласады, беріктігімен созымдылығы төмен. Созғандағы салыстырмалы ұзаруы (d) негіздің құрылымына байланыссыз 0,5% аспайды. Неғұрлым графит қосымшалары ірірек және пошымы тура сызықтылау болса, солғұрлым сұр шойынның үзілуге қарсыластығы төмен болады. Және, керісінше неғұрлым графит қосымшалары ұсақ және бытыраңқы болса, солғұрлым олардың теріс ықпалы аз болады.

Графиттің ықпалы бүруге едәуір аз, әсіресе қысуда, яғни күш түсірудің “жұмсақ” түрінде. Сұр шойынның бүгуде санақнамалық беріктігі шамамен 2 рет, ал қысуда – 4 рет жоғары созғандағы шойынның беріктігінен. Шойынның қысудағы беріктігі мен қаттылығы негізінен металдық негіздің құрылымымен анықталады. Олар шойынның металдық негізінің сол құрылымымен және құрамымен болаттың қасиеттеріне жақын.

Шойындардың жанамаға қарағанда тікше кернеулерге көбірек жоғары сезімталдығы айналымды жүктемелерде де сақталады. Сонда оларда қажуға қарсыластығы болаттардағыдай тұрықтық беріктігінің өсуімен өседі. Айналымды бүгуде шыдамдылық шегі s-1=(0,45¸0,58)sв. Оның ең үлкен мәні уатылған қосымшаларымен және перлиттік негізбен шойындарда.

7.3-кесте