Зертханалық жұмыс 13,14,15. Легірленген болаттардың құрылысымен қасиеттерін зерттеу.
1 Жұмыстың мақсаты
1 Легірленген болаттың микроқұрылымымен танысу.
2 Легірленген болатты құрылымы бойынша класқа бөлу
3 Легірленген болатқа термиялық өңдеу режімін тағайындап
үйрену.
4 Легірленген болатты қолдану саласымен танысу.
2 Аспаптар мен жабдықтар
1 Зерттеуге дайындалған үлгілер (ысылмалар).
2 МИМ-7, МИМ-8 микроскоптары.
3 Металдардың микроқұрылымдары түсірілген фотоальбом.
4 Мемлекеттік стандарттар.
3 Теориялық мәліметтер
Легірленген болаттардың құрылымы мен қасиеті құрамындағы легірлеуші элементтердің жекелей ерекшеліктеріне және мөлшеріне байланысты, әрине құрамындағы көміртегінің әсерін де ұмытпау керек.
1 Легірлеу процесіндегі өзгерістер
Болатты бастапқы легірлеу процесінде өтетін екі түрлі маңызды өзгерістерге тоқталық.
2. Барлық легірлеуші элементтер (кобальттан басқа) аустенитте еріп оның перлиттік аудандағы ыдырау жылдамдығын тежей бастайды, демек С-диаграммадағы ыдырау сызықтарын оңға қарай жылжытады (1-суреті), сонымен қатар межелі шынықтыру жылдамдығы (Vкр) төмендейді.
3. Барлық легірлеуші элементтер легірлеу дәрежесі артқан сайын (кобальт пен алюминийден басқа) мартенситтің басталу (Мн) және аяқталу (Мк) температураларын төмендетеді (әсіресе қарқынды Mn, Cr, Ni элементтері).
Осылай өтетін маңызды екі өзгерістерді 1-суретінде көруге болады. Берілген суретте болат құрамындағы легірлеуші элементтердің мөлшері артқандағы аустениттің изотермиялық өзгеру диаграммасындағы сызықтардың жылжуы көрсетілген: Vохл жылдамдықтарымен үлгілерді ауада суыту (нормальдаудан кейінгі) сызықтары берілген. Легірленген болаттарды құрылымы бойынша нормальданғаннан кейін кластарға бөлу осы суретке негізделген.
Легірлеуші элементтердің мөлшері төмен болса (5...6 %) ауада суыту кезінде аустенит ферритті-цементитті қоспаға (перлит, сорбит, троостит) ыдырайды мұндай болаттар перлитті класқа жатады.
Легірлеуші элементтердің мөлшері көтеріңкі болса VVкр, ал Мн>20 С, бөлме температурасында нормальданған болат мартенситті құрылымнан тұрады; мұндай болаттар мартенситті класқа (1,б-сурет) жатады.
Легірлеуші элементтер ∑ , %
Сурет 5. Аустениттің изотермиялық өзгеру диаграммасындағы сызықтардың жылжуы
а), б), в) нұсқалары перлитті (П), мартенситті (М) және аустенитті (А) кластағы болаттарға сәйкес
Легірлеуші элементтердің мөлшері басым түссе (әсіресе Мn, Ni) Мн нүктесі нөлден төменгі температураға жылжиды да болаттың құрылымы аустениттен тұрады; мұндай болаттар аустенитті класқа (1,в-сурет) жатады. Әрбір кластың механикалық қасиеттері әртүрлі бір-біріне ұқсамайтыны белгілі.
Машина жасау саласында кеңінен қолданатын болаттарға перлитті кластағы болаттар жатады. Себебі, төменлегірленген болаттар арзандау түседі. Мұндай болаттардың механикалық қасиеттері құрамындағы көміртегіне байланысты болғандықтан болаттарды қолданылуы бойынша кластарға бөлумен ұқсас келеді. Төмен және орташа легірленген болаттар конструкциялық болаттар қатарына, жоғары легірленген – құрал-саймандық (Х, 9ХС, ХГ, ХВГ т,б, ГОСТ 5950-2000) болаттар қатарыны кіреді. Сонымен қатар қолданылуы бойынша легірленген болаттар ерекше қасиет берілген (коррозияға берік-таттанбайтын, қажуға төзімді, ыстыққа берік, ерекше физикалық қасиеттер берілген) болып ажыратылады. Мұндай болаттар қатарына жоғары легірленген (>12 %) аустенитті, мартенситті, ферритті кластағы қорытпалар жатады.
Легірленген болаттарды термиялық өңделгеннен кейін пайдаланады. Термиялық өңдеу арқылы механикалық қасиеттерін көтереді, әсіресе аққыштық шегі мен соққы тұтқырлығы өте жақсы көтеріледі. Оның себебіне тіпті төменлегірлеудің өзі болаттың маңызды сипаттамаларының бірі саналатын шынығу қабілетін көтереді.
Шынығу қабілеті – болаттыңбелгілі тереңдікке (мартенсит құрылымының тереңдігі) шынығу қабілеті. Болаттың шынығу қабілеті суыту жылдамдығы мен межелі шынықтыру жылдамдығына (Vкр) қатынасты. Егер үлгінің өзегінде суыту жылдамдығы межелі шынықтыру жылдамдығынан төмен болса (Vохл< Vкр) оның шынығу тереңдігі өзегіне жетпей аяқталады.
Көміртекті болаттардың орнына легірленген болатты пайдаланудың тиімділігі баяу суытқыштарда суыту кезінде шынықтырылған бұйымдардың құрылымында ешқандай шынықтыру жарықшалары немесе деформациялар туындамайды . Сол себепті легірленген болаттарды тек ірі тетіктер ғана емес, сонымен қатар ұсақ өлшемді тетіктер мен бұйымдарды жасауға қолданады.
2 Легірленген болатты таңбалау реті
Легірленген болаттың таңбасының алдында көміртегінің мөлшерін көрсететін екі орындық сан (жүзден бір бөлігі)- конструкциялық болаттар үшін немесе бір орындық сан (оннан бір бөлігі) – құрал-саймандық болаттар үшін, саннан кейін легірлеуші элементтердің атын көрсететін әріптер, оның жанына мөлшерін көрсететін сан жазылады. Мысалы: 18Х2Н4МА – 0,18%С, 2%Cr, 4 %Ni, ~1 %Mo, A- жоғары сапалы.
Легірлеуші элементтер тізбегі: А-азот, Б-ниобий, В-вольфрам, Г-марганец, Д-медь, Е-селен, К-кобальт, Н-никель, М-молибден, П-фосфор, Р-бор, С-кремний, Т-титан, Ф-ванадий, Х-хром, Ц-цирконий, Ю-алюминий.
Тапсырма
1 ШХ15, 110Г13Л, 60С2, Р18, 12Х18Н9Т таңбалы легірленген болаттардың микроқұрылымын салып, құрылымын құраушыларды анықтаңыз
2 Дәрістегі мәліметтерге сүйеніп жоғарыда ұсынылған болаттар үшін термиялық өңдеу режімдерін тағайындаңыз
3 Жоғарыда ұсынылған болаттардың қолдану саласын анықтамаларға сүйеніп көрсетіңіз.
4 Жұмыс нәтижесін 1- кестесіне толтырыңыз
Кесте-2. Жұмыстың нәтижесі
№ |
Болаттың таңбасы |
Болаттың құрамы |
|
Құрылымы бойынша класы |
Термиялық өңдеу режімі |
Қолданылуы |
1 |
ШХ15 |
|
|
|
|
|
2 |
110Г13Л |
|
|
|
|
|
3 |
60С2 |
|
|
|
|
|
4 |
Р18 |
|
|
|
|
|
5 |
12Х18Н9Т |
|
|
|
|
|