Металдар мен қорытпалар жөніндегі негізгі мәләметтер

Бұйымның қалыңдығы бойынша  индентор ретінде диаметрі 2,5; 5, 10 мм болат шаригі қолданылады. Қүші Р, өлшенетін қаттылықтың шаригінің диаметріне байланысты, термиялық өңделген болат және шойын үшін Р=30 D2, құйылған қола және жез Р-10 D2, алюминий және басқа да жұмсақ металдар үшін Р-2,5 D2. “Ұстап қалу ұзақтығы”: болат пен шойын үшін – 10с, жез және қола үшін 30с. Берілген таңба Бринелл үлкейткіш шыны көмегімен бойынша екі бағытта өлшенеді. Қаттылық берілген қүштің сфералық таңбалы бетімен анықталады.

 

Стандарттық жағдайлар болып D-10мм, Р-3000кгс, т-10с. Бұл жағдайда Бринелл қаттылығы НВ 250 болып белгіленеді, ал басқа жағдайларда былай болады: НВ D / Р / т, НВ

5 / 250 / 30-80.

Роквелл әдісі  ГОСТ 9013

 

Берілген күштің ұштығының  түсірімінің әсерімен негізделген (сур 7.1.)

Жұмсақ материалдар үшін индентор (НВ-230 дейін) диаметрі 1/16 (0,16мм) болат шаригі қаттырақ материалдар үшін – алмазды конус.

Жүктелуі 2 кезеңінен іске асырылады. Біріншіден, ұштықтың тығыз  жанасуы алдын- ала күшімен қолданылады. Содан соң негізгі қүш қолданылады, бір қатар уақыт ішінде ортақ күш жұмыс жасайды, негізгі күш алынған соң қаттылығын анықтайды. Материалдың жаратылысына байланысты 3 қаттылық шкаласы қолданылады.

 

 

Виккерс әдісі

 

Қаттылық түскен таңбаның мөлшерімен анықталады(рис.7.1 в).Индентор ретінде алмазды төрт қырлы пирамиданы қолданылады, бұрышының ұшы 136°тең. Қаттылық күштің Р түскен таңбасының аумағының F қатынасымен есептеледі.

 

P салмақ құрайды 5...10кгс. Таңбаның диагоналі d микроскоп көмегімен өлшенеді, қондырғыда орнатылған. Бұл амалдың артықшылығы әр материалдың қаттылығын анықтауға болады, жұқа

бұйымның, беттік қабығың. Ең жоғарғы дәлдік және сезімталдық  әдіс болып келеді. Микроқаттылық әдісі –қорытпаның құрлымының құраушылар мен фазаларды,өте жіңішке беттік қабығын анықтауға арналған. Сондай-ақ Виккерс әдісіне ұқсас, индентор – пирамида аз өлшемді, қысу кезінде Р салмақты құрайды 5 ден 500 кгс.

 

Тырнау әдісі

 

Алмаздық конуспен, пирамида мен немесе шарикпен тырнау жүргізіледі, ол өлшеу болып табылады. Басқа материалдарда тырналау кезінде олардың қаттылығы салыстырылады. Тырнауды ені бойынша жүргізуге болады және де салмақ түсіру арқылы. Енін берген кезде салмақтың мөлшерін анықтаймыз,.

 

Динамикалық әдіс

 

Жоғарыдан шарикті белгілі  қабаттан лақтырады, ол бір мөлшерге жылжиды. Жылжу мөлшері неғұрлым жоғары болса, соғұрлым материал қатты болады. Нәтижесінде динамикалық тәжірибе кезінде, айналма соққы арқылы кесілген арнайы үлгілермен (ГОСТ 9454) материалдардың тұтқырлық күйден сынғыш күйге өтуі анықталады.

Тұтқырлық – пластикалық деформация арқылы материалдың ішкі күштегі механикалық энергиясын тұтынуы болып табылады.

Материалдың энергетикалық  сипаттамасы болып табылады, жұмыс  мөлшерімен сипатталады. Металдың және де балқымасының тұтқырлығы олардың химиялық құрамымен, термиялық өңделеумен және де басқа да ішкі факторлармен анықталады. Сонымен қатар тұтқырлық жағдайға байланысты, металдың жұмыс істеуіне ( температура, жылдамдық салмағы, концентраттардың күш салуымен) тәуелді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Қорытпалардың күй  диаграмасы туралы түсінік.

Күй диаграммасы – бұл  концентрация мен температура тәуелділігіндегі кез-келгенқорытпаның күйін сипаттайтын  графикалық сурет (Сүр.4.5).

Күй диаграммасын құру термиялық  талдау көмегімен жүзеге асырылады.

Қорытындысында бір топ  салқындату қисықтарын алады, фазалық  өзгеру

температураларда қыйлысу  нуктелері мен температуралық кідірістерді байқауын мүмкіндік береді.

Фазалық түрленуге сай  келетін температуралар критикалық нүктелер деп аталады.Кристалданудың басталуын сипаттайтын нүкте ликвидус, ал кристалданудың аяқталуын солидус нүктесі деп аталады.

Салқындату қисықтары  бойынша диаграмма құрылады, абцисса осіне -концентрация, ал ордината осіне- температура. Концентрация шкаласы В компоненттің құрамын көрсетеді. Ликвидус(1), солидус(2),

қатты күйдегі фазалық  түрленуге (3,4) сай келетін сызықтар негізгі сызықтар болып табылады. Күй диаграммасы бойынша фазалық түрленудің температурасын, фазалық құрамның өзгеруін, шамамен қорытпа құрамын,өңдеу түрлерін анықтауға болады.

 

Сүр. 4.5. Күй диаграммасы

Күй диаграммасы – бұл  концентрация мен температура тәуелділігіндегі кез-келген қорытпаның күйін сипаттайтын графикалық сурет. Фазалық түрленуге сай келетін температуралар критикалық нүктелер деп аталады. Орынбасу ерітінділерінде еріткіштердің кристалдық тордағы атомның бір бөлігі ерітілген элементтердің атомдарымен орын басылады.Еңгізілген қатты ерітінділер еріткіштердің кристалдық торына ерітілген компоненттің

атомдарын енгізу арқылы түзіледі. Азайту (вычитания) қатты ерітінділері немесе ақаулары бар торлы ерітінділер химиялық қоспаның негізінде түзіледі.

Құрылысы мен қасиеттері әртүрлі элементтер арасында түзілетін  қорытпа химиялық қоспа деп аталады. Варианттылық (С-еркіндік дәреже саны)- жүйедегі фаза мөлшерін өзгеріссіз қалдырып, өзгертуге болатын ішкі және сыртқы факторлардың санын айтамыз(температура,қысым, конценрация).

Қорытпа дегеніміз- екі немесе одан да көп элементтерді қорыту арқылы алынатын зат.

 

Қосқұрамды қорытпа  күйінің диаграммасы

 

1.Қорытпалардың қатты  күйде компоненттердің шексіз  еритін күй диаграммасы (шексіз ериітін қатты күйдегі қорытпа)

2. Қатты күйде компоненттер  ерімейтін қорытпалардың күй  диаграммасы (механикалық қоспа)

3.Қатты күйде компоненттердің  шекті ерігішті қорытпалардың  күй диаграммасы

4.Компоненттері химиялық  қосылыс түзетін қорытпаның күй  диаграммасы

5. Қатты күйде фазалық  өзгеріске ұшырамайтын қорытпаның  күй диаграммасы

6. Қорытпа қасиеті мен  күй диаграмма түрінің байланысы

 

Қорытпалардың қатты  күйде компоненттердің шексіз еритін күй

диаграммасы

 

Қорытпаның күй диаграммасы  мен салқындау қисығы 5.1 суретте  көрсетілген.

Сүр.5.1. Қорыпалардың қатты күйдегі компоненттіңің шексіз ериітін күй диаграммасы (а); салқындау  қисығы (б)

Ең бірінші термиялық  қисықтар алынады. Алынған нүктелерді диаграммаға түсіреміз. Қорытпаның кристалдануының бастапқы және соңғы нүктелерін қосып, күй диаграммасын аламыз.

Алынған диаграммаға талдау жасайық:

1.Компонент саны К = 2 ( А және В компоненттері)

2.Фаза саны ƒ = 2 ( сұйық фаза L, қатты ерітінді кристалдары α)

3.Диаграмманың негізгі сызықтары:

• асв- ликвидус сызығы, бұл сызықтан жоғары орналасқан қорытпалар сұйық күйде болады.

•аdв- солидус сызығы, бұл сызықтан төмен, орналасқан қорытпалар қатты күйде болады.

4.Жүйенің мінездемелік қорытпалары:

А және В таза компоненттері тұрақты температурада кристалданады, В компонентінің салқындау қисығы 5.1.(б)суретте көрсетілген.

1-ші қорытпаның  криталдануы: 1- нүктеге дейін қорытпа сұйық күйінде салқындайды. 1 нүктеге сәйкес температурада α қатты ерітіндісінің кристалдану ортасы пайда болады, салқындау қисығында сызықтың майысқандығын көруге болады (критикалық нүкте) ,ол кристалдануда жасырын жылудың бөлінуінен салқындау жылдамдығының төмендеуімен

түсіндіріледі. 1-2 учаскіде төменгі температурада кристалдану жүреді, қомпонентті жүйедегі фаза ереже бойынша екі фазалы жүйеде (сұйық және қатты ерітінді кристалл α), (с = 2- 2+1=1) с =1 бірге тең болады. 2-нүктеге сәйкес температуралы алсақ, одан әрі қорытпа қатты күйге қалады, температураны төмендеткен сайн қорытпа қатты күйде салқындайды, және

оның құрамы қатты ерітіндісінің (α) біркелкі кристалынан құралады.

Қорытпаның микроқұрылымының сұлбасы 5.2-суретте көрсетілген.

 

5.Қорытпаның құрылысты-фазалық  анализі

Күй диаграммасын пайдалану  арқылы кез-келген қорытпаға, кез-келген температурада фаза санын тауып қана қоймай, оның құрамы мен сандық ара қатынасын табуға болады. Ол үшін "кесінді ережесін" қолданылады. Қорытпаның құрылысты фазалық анализін жасау үшін белгіленген нүктеден бастап канодаға көлбеуді жақын орналасқан сызыққа (ликвидус, солидус, компонент осі) жүргізеді.

а) m- нүктедегі фаза құрамын  анықтау:

Оны анықтау үшін m нүктесі  арқылы жақын орналасқан сызыққа (ликвидус, солидус) көлбеу жүргізіледі.

Сұйық фазаның құрамы көлбеудің қиылысу нүктесі проекциясының ликвидус сызығымен р анықталады.

Қатты фазаның құрамы көлбеудің  қиылысу нүктесі проекциясының  солидус q анықталады.Сұйық фазаның құрамы-ликвидус сызығымен, ал қатты фазаның құрамы-солидус сызығымен өзгереді.

Температураның төмендеуімен фаза құрамы В компонентінің құрамының  аз жағынаөзгереді.

6. Берілген температурадағы  қатты және сұйық фазаның сандық арақатынасын табу (m- нүктесінде): Фазаның сандық массасы жүргізілген каноданың қисығына кері пропорционал.

m – нүктесі арқылы  жүргізілген канода мен қиманы  қарастырайық.

Барлық қорытпаның мөлшері (Qқор) рq қимасымен анықталады.

рm ликвидус сызығына жанасқан қиманы, қатты фазаның санын анықтайды:

Qқат = = ×100%

pq

pm

Qтв

mq солидус сызығына жанасқан  қиманы сұйық фазаның саны  анықтайды:

Qсұйық = = ×100%

pq

mq

Qж

 

Қатты күйде компоненттері  ерімейтін қорытпалардың күй  диаграммасы

 

Жүйедегі ұқсас қорытпаның күй диаграммасы мен салқындау  қисығы 5.3-суретте көрсетілген.

 

 

Сүр. 5.3.Компоненттің қатты күйдегі қорытпа (ерітіндісінің) еріткіштігінің жоқтығын

көрсететін диаграмма(а) және салқындау қисығы (б)

 

Алынған диаграммаға талдау жасайық.

1.Компонент саны К = 2 (А және В компоненті)

2.Фаза саны ƒ = 3 (А  компонент кристалы, В компонент кристалы, сұйық фаза)

3.Диаграмманың негізгі сызықтары:

• асв-ликвидус сызығы, бір нүктеде кездесетін екі тармақтан тұрады.

• есƒ - солидус сызығы, концентрация осіне паралель

4.Жүйенің ұқсас қорытпалары:

а)Таза компонеттер тұрақты температурада кристалданады 5.3.(б) суретте А

компонентінің салқындау  қисығы көрсетілген.

б) Эвтектикалық қорытпа  – Ι қорытпаның (5.3.б) компонентінің көшірмесіне сәйкес келетін қорытпа.

Эвтектика - әртекті кристалдың ұсақ дисперсті, механикалық қоспасы, тұрақты және жүйедегі ең төменгі температурада кристалданады.

Механикалық қоспаның қорытпасында эвтектика А және В компоненттерінен тұрады.

(кр.А + кр.В)

Эвтектикалық  қорытпаның кристалдану үрдісі:

Ι нүктеге дейін қорытпа сұйық күйінде салқындайды. Ι нүктеге сәйкес температурада екі әртекті копоненттің бір уақытта кристалдануы басталады. Салқындау қисығында температурлық кідіріс байқалады, яғни екі компонентті жүйедегі үш фаза туралы ереже бойынша үрдіс тұрақты температурада жүреді (сұйық және А,В кристалдары), еркіндік дәрежесі 0-ге тең болады. (с = 2-3+1=0)

Ι нүктеде кристалдану үрдісі аяқталады. Ι нүктеден төменрек әртекті дисперсті А және В компонентінің кристалынан тұратын қорытпа салқындайды.

в) Жүйенің басқа қорытпалары  ΙΙ қорытпаға сәйкес; қорытпаның салқындау  қисығын 5.3.б суреттен көруге болады.

ΙΙ қорытпаның кристалдану үрдісі: Ι нүктеге дейін қорытпа сұйық күйде салқындайды. Ι нүктеге сәйкес температурада артық В компоненттің кристалдану орталығы пайда бола бастайды. Салқындау қисығында майысу сызығы көрінеді (критикалық нүкте), ол кристалдануда жасырын жылудың бөлінуінен салқындау жылдамдығының төмендеуімен түсіндіріледі. 1-2 учаскіде төменгі температурада кристалдану жүреді, компоненті жүйедегі

фаза ережесі бойынша екі фазалы жүйеде (сұйық және В компонентінің кристалы) с = 2-2+1=1 тең болады. Салқындау кезінде сұйық фазаның құрамы ликвидус сызығы бойынша эвтектикалыққа дейін өзгереді. 2-2*′ учаскіде эвтектика кристалданады, (эвтектикалық қорытпаның кристалдануын қара). 2 нүктеден төмен алғаш кристалданған артық В компоненттен және эвтектикадан тұратын қорытпа салқындайды.

Қорытпаның микроқұрылымының сұлбасы 5.4 суретте көрсетілген.

Сүр. 5.4 .Қорытпаның микроқұрылымының сұлбасы,а-эвтектикаға  дейн,б-эвтектикалык, в-эвтектикадан кейін

 

1. «Металтану және термиялық өндеу» пәні бойынша оқулық құрал. Ақтобе 2011ж
2. Рахимбекова З.М. Материалдар механикасы терминдерінің ағылшынша-орысша-қазақша түсіндірме сөздігі