Металтану және термиялық өндеу

тұратын бейнит деп аталалы. Ферриттегі негізгі ерекшелік -ондағы көміртегі мөлшерінің көп

болуында(0,1...0,2%). Феррит пен цементиттегі кристалдардың дамуы-температурадағы

айналымға тәуелді. 5500С-0,12*103-жоғарғы бейнит. Құрылымы -қаттылығының төмендігін

мінездейді, төменгі ұзаруы мен соққыға әлсіз екенін көрсетеді.

3000С-3300С-0,08*10-3 –төменгі бейнит. Құрылымы- қаттылығының жоғарылығын

мінездейді, созылмалы әрі ұзармалы болып келеді.

Бақылау сұрақтары:

1.Термиялық өңдеу түрлері

2.Термиялық өңдеудегі өзгерістер

3.Перлитке аустенитке айналу механизмі

4.Аустенит құрамында қанша көміртегі

5. Аустениттің ұстамдылық уақыты және өзгеру жылдамдығы неге байланысты.

Глоссарий

1.Құрамын өзгерту, сонымен қатар қасиетін өзгертудің негізгі түрі термиялық өндеу болып

табылады.

2.Әрбір термиялық өндеу төрт негізгі комбинациялық өзгеристерден тұрады, осының

негізінде жүйенің минималды бос энергияға ұмтылысы жатыр

3.Көрші феррит және цементит пластинкаларының қалындығы дисперсия құрылымын

анықтайды және Δ0 белгіленеді.

72

4.Аустениттің ұстамдылық уақыты және өзгеру жылдамдығы салқындату дәрежесіне

байланысты.

5. Көлденең сызық Mн диффузионсыз мартенситтік өзгеру температурасының басталуын

көрсетеді

13 Дәріс

Болаттың термиялық өңдеудің негізгі теориясы. Нормальданудың және

жасытудың технологиялық ерекшеліктері мен мүмкіндігі.

1.Жоғарғы жылдамдықта суутуда аустениттің мартенситке өзгеруі.

2.Мартенситтің перлитке өзгеруі.

3.Нормальданудың, жасытудың, шынықтырудың технологиялық ерекшеліктері мен

мүмкіндігі

4. Нормальдану және жасыту. Белгіленуі мен режимі.

5. Жасытудің 1-ші типі.

Жоғарғы жылдамдықта суутуда аустениттің мартенситке өзгеруі.

Берілген өзгеруде жоғарғы жылдамдықты суу орын алады, диффузиондық процеcc Fe γ

→ Feα –ға полиморфты өзгеруімен сипатталады.

Болаттың жылдамдықпен сууы кезінде, жоғары критикалық (V>Vк), өзгеруі басталады.

Мн мартенситтің өзгеру температураның басталуы және Мк мартенситтің өзгеру

температураның аяқталуы, осындай өзгеруден кейін аустениттің шыңдалған өнімі

мартенсит пайда болады. Сууыдың минимальды жылдамдығы Vк, бүкіл аустенит аса

суытлып Мн нуктенің температурасына дейін және өзгеруі, шыңдалудың критикалық

жылдамдығы деп аталады.

Диффузия процесі жүрмейді, бүкіл аустениттің көміртегі Feα торында қалады және де

тетраэдр центрінде орналасады, немесе ұзын қабырғаларының ортасында.

Мартенсит- Feα енгізілген көміртектің қаныққан қатты ерітінді.

Мартенситтік кубтық тор құрғанда қатты сығылып тетрагональды торға айналады(сур.

13.1а).Сығылған ұяшықтар сипатталады дәрежемен: с/а>1. Тетрагональдық дәреже

болаттағы көміртегі құрамына тура пропорциональды. (сур. 13.1 б)

Сур.13.1.Мартенситтің кристалдық торы (а): мартенситтің тордың а,с параметрлеріне

комиртектің мөлшерінің әсері

Мартенситтік механизмінің өзгеруінің көптеген ерекшеліктері:

1.Диффузионды емес процесс

Өзгеріс қозғалыс механизмімен орындалады. Бастапқы өзгеруде өту үздіксіз аустенит

торынан мартенсит торына орындалады. Өзгергенде ҚЦК( ГЦК) торы КОК(ОЦК )

атомдары атом арасында арақашықтығынан аз орын ауыстырады, немесе темірдің

атомының диффузиясы қажет емес.

73

2.Мартенсит кристалының бейімділігі.

Кристалдар пластина тәрізді, микроскоппен бұл құрылым ине тәрізді көрінеді.

Құрылғаннан кейін пластина өседі аустенит шекарасына қарай, немесе ауытқуға дейін.

Келесі пластина 60° және 120° бұрышпен орналасқан, олардың өлшемі 1-ші пластина

арасындағы аумақпен шектелген ( сур.13.2).

Мартенситтің бейімделген кристалдық бастапқы минимальдық энергия тән. Когерентті

өсуде, аустенитпен мартенсит көлемінің айырмашылығынан үлкен кернеу туғызады.

Белгілі мартенситтің кристалына жеткен кезде, бұл кернеулер аустениттің аққыштық

шегіне тең болады. Осыдан когеренттілік бұзылады және аустенит торынан мартенсит

торы бөлінеді. Кристалдардың өсуі тоқталады.

3.Кристалдың өсуінің өте жоғары жылдамдыкта, 1000м/с.

4.Мартенситтік өзгеру үздікті салқындауда пайда болады.

Әрбір болатта белгілі температурада басталады және аяқталады, салқындаудың

жылдамдығына тәуелді болмайды. Бастапқы мартенситтік өзгеру температурасын - Мн

мартенситтік нүкте, Мқ - мартенситтік өзгерудің аяқталу температурасы деп атайды. Мн

және Мқ температурасы көміртегі құрамына тәуелді, сууыту жылдамдығына тәуелсіз

болады. Болаттар құрамында 0,6% С жоғары болса , Мк температурасы теріс саңға кетеді .

( сур13.3)

Сур.13.3.Мартенситтің өзгеруінің бастапқы Мн және аяқталуы Мк болаттың комиртек

мөлшеріне таәлділігі

Мартенситтік өзгеруі кернеуге сезімтал және Мн температурасында аустениттің

деформацияға ұшырауы мүмкін.

Болатта Мқ нуктесінен төмен 20 °С аустенит қалдығы болады, ана ғұрлым саны көп

болса, соғұрлым Мн және Мқ нуктесі төмен (0,6.....1,0% көміртегінде аустениттің қалдық

саны 10% , 1,5%-50% көміртегі құрамында).

5.Өзгеруі қайтымсыз.

74

Мартенситтен аустенит алу мүмкін емес. Мартенситтің қасиеті, оның пайда болуы

ерекшеліктеріне байланысты. Ол жоғарғы қаттылықпен және төменгі беріктілігімен

сипатталады, осы қасиеттер сынғыштыққа себеп болады.

Қаттылық 65 HRC –ке дейін құрайды. Жоғарғы қаттылық көміртегі атомының α-фазасы

ұяшығына енгізілуінен туындайды, оны осы кернеудің туындауына, бұрмалауына әкеліп

соқтырады. Көміртегі құрамының жоғарылауынан болатта сынғыштық ықтималдығы

жоғарылайды.

Мартенситтің перлитке түрленуі

Қыздыруда шынықтырылған болат орын алады, өзгеріс диффузиядағы көміртегімен

байланысты.

Шынықтырылған мартенсит тегіс емес құрылым, төменгі температурада сақталады.

Тепе-теңдік күйдегі құрылым алу үшін бұйымды жұмсарту (отпуск). Болатты

қыздырғанда келесі процестер пайда болады.

200°С температурадағы қыздыруда мартенситте көміртегі қайта болінеді, ε-карбиді

қалыңдығы бірнеше атомды диаметрлі пластинка пайда болады.Карбидтің пайда

болуына тек мартенситтің аумағынан көміртегі жумсалады. Болатта карбид және екі α–

қатты мартенситті ерітінді болады (жоғарғы және төменгі концентратты көміртегімен).

Бұндай мартенситті ыдырау үздікті деп аталады. Диффузия жылдамдығы аз, карбидтер

үлкеймейді, мартенсит ыдырауы жаңа карбид бөлшегінің туындысынан шығарып

салынады. Осыдан тетрагональдық тор төмендейді.

300°С қыздыруда пайда болған карбид өседі. Карбидтер мартенситтен бөлінеді және

көміртегімен бірігеді. Карбидтер өседі және көміртегінің диффузиясы жоғарылайды.

Карбидтің кристалдық торы когерентті мартенситті тормен байланысты.

Жоғары көміртекті болатта қалдықты аустенит мартенситті жасытуға түрленеді.

Тетрагональдық тордың төмендеуі байқалады және ішкі кернеудің төмендеуі байқалады.

Құрылым –мартенситті жумсарту.

400°С қыздыруда бүкіл қажетсіз комиртек Feα-ғы бөлініп шығады. Карбидтік

бөлшектер түгел әлсізденеді, цементиттік құрылымға түрленеді және өсе бастайды.

Карбидтін бөлшектік формасы сфераға жақындайды. Жоғары дисперсті қоспа - феррит

пен цементиттін - трооститті жумсарту деп аталады.

400°С жоғарғы температура қыздыруда фазалық құрамның өзгерісі болмайды, тек

микроқұрылым өзгереді. Цементиттің сфероидизациясы мен орынның өсуі болады.

Үлкен карбидтік бөлшектің өсуі мен ұсақ араласуы байқалады.

550.....600°С температурада сорбиттік жумсартуға ие. Болаттың құрамын жақсартады.

650......700°С температурада өте өрескел ферриттік-цементитті қоспа алынады-перлитті

жумсарту ( дәнді перлит)

Нормальданудың, жасытудың, шынықтырудың технологиялық

ерекшеліктері мен мүмкіндігі

Технология өндіргенде міндетті қондыру керек:

● детальды қыздыру режимі (температура және қыздыру уақыты)

●орта сипаттамасы, қыздыру өткізілетін және оның болат материалға әсер етуі

● салқындату шарты.

Термиялық өңдеудің режимін диаграмманың күйіне және диаграмманың изотермиялық

ыдырауының сәйкестігіне белгілейді.

Қыздыру пешінде, отындық немесе электрлік, тұзды ваннада немесе балқыған металы

бар ваннада және индукционды қыздыру нәтижесінде қыздыру жүзеге асырылады.

75

Сур.13.4.Темир-цементит жүйелі диаграмманың сол бұрышы және болаттардың термиялық

өндеудегі қыздырудың температурлық облыстары

Қыздыру жылдамдығы жоғары болса, болаттын лигерленуіде төмен, құрылымы біртекті

болса, конфигурациясыда қарапайым болады. Қыздыру жылдамдығы 0,8.....1 мин

аралығында 1мм қимаға қолданады. Қыздыру уақытын 20% ұстау уақыты болып

табылады.

Қыздыру ортасы қыздырғанда пештегі газды ортамен құрамдастар болатқа әр түрлі

әсер тигізуі мүмкін:

● тотықтандырғыш ( О , СО , СH )

●тотықсыздандырғыш ( СО, CH )

●күкірттендіргіш ( СО, CH )

●күкіртсіздендіргіш ( О , H )

●нейтральды( N инертті газдар )

Нормальдану және жасыту. Белгіленуі мен режимі

Жасыту- қаттылықты төмендетіп және пластикалығын, тұтқырлығын жоғарлата отырып

тепе-тең ұсақ дәнді құрылым алады, және мүмкіндік береді:

●дайындамалардын қысыммен және кесумен өнімділігін арттыру

●дәнекер тігіннің құрылымын түзейту, қысыммен өңдегенде және болатты құйғанда

●құрылымды келесі термиялық өңдеуге дайындау

Жасытудың бірінші типі.

1.Диффузиялық жасыту. Ликвацияны залалсыздандыруға, қорытпаның химиялық құрамын

түзетуге қолданады.

Оның негізі- диффузия негіздік және лигерленген болаттар үшін қолданылады.Қыздыру

температурасы балқу температурасына байланысты.Тн=0,8Тпл.

Ұстау уақыт ұзақтығы τ=8....20 сағат.

2.Қайыра кристалдану(рекристализация) жасытуды салқын деформациядан кейіп

кедергіні азайту үшін қолданады.

Қыздыру температурасы балқу температурасына байланысты Тн=0,4 Тпл

3.Ыстық өңдеуден кейін кедергіні жою үшін жасыту қолданылады(

құйма,дәнекерлеу,кесумен өңдеу,егерде жоғары дәлдік талап етілсе ).Қыздыру

температурасы үлкен диапазонда болады: Тн=-160…700°С.Бұйымның ұзақтылығы

көлеміне байланысты.

Жасытудың екінші типі фазалық құрамын өзгеруіне негізделген.Қыздыру температурасы

және ұстау уақыты керекті құрылымды өгеруді қамтамасыз етеді. Салқындату

76

жылдамдығы осындай бояу болу керек, кері диффузионды фазалық өзгерулер үлгеру

үшін қажет.

Дайындық операциясына құю, прокат жатады. Күйдіру қаттылығымен беріктігін

төмендетеді орташа және жоғарғы коміртекті кесуін жақсартады. Дәнді ұсақтатып,ішкі

кернеуін төмендетіп біртексіз құрылымын азайтып пластикалығы мен тұтқырлығын

арттырады.

Қыздыру температурасына байланысты жасытуды бірнеше түрге бөледі:

1.Толық, қыздыру температурасы 30...50°С критикалық температурасынан жоғары А3

Тн= А3+ ( 30...50 ) °С

Осындай қыздыру температурада аустенит ұсақ дәнді, және суытқаннан кейін болат

ұзақ дәнді құрылым түзеді.

2.Толық емес, қыздыру температурасы 30..50°С, критикалық температурасы жоғары Аi

Тн= Аi+ ( 30...50)°С

Осындай қыздыру кезінде құрылымда екінші реттік цементит сақталады, жасыту

нәтижесінде цементит сфералық форма құрайды.

Кейде толық емес жасыту эвтектоидқа дейінгі болаттар үшін қолданылады, егер

құрылымның өзгеруін талап етілмесе (болат ұсақ дәнді ) кескіштігін жоғарлату үшін

қаттылығын төмендету қажет.

3.Циклдік және маятниктік жасытуды қолданады, егер толық емес жасытуды өткізген

соң цементит майысқақ болса. Бұл жағдайда қыздыру температурасынан жоғары Аi

кейін 680°С дейін суыту керек және тағы (750...760 °С) қыздырып тағы салқындатамыз.

Нәтижесінде дәнді цементит алынады.

4.Изотермиялық жасыту- қажетті температураға дейін қыздырып , бұйымды тез суытады

50...100°С температураға дейн салқындатады қыздыру температурасының төмен (А1) , толық

аустенит пен перлит түзілгенше ұстайды, кейін қалыпты ауада салқындатады (13.5

сурет ). Нәтижесінде, біртекті құрылым алынады, себебі өзгеріс бірдей дәрежеде

болғандықтан. Оңтайлы процестен уақыты азаяды. Лигерленген болаттар үшін

қолданылады.

Сур.13.5.Жасытудың изотермиялық режимы

5.Нормальдану-жасытудың түрлері.

Термиялық өңдеуде, бұйымды аустениттік күйге дейін қыздырып , 30...50°С А3 және Аст

нуктелеринен жоғары келесі ауадағы салқындатумен

Тн=А3+ ( 30...50 ) °С және Тн=Аст + ( 30...50 )°С

Нормальдаудың нәтижесінде өте жұқа эвтектоидтың құрылымды қабат алынады (жұқа

перлит және сорбит) ішкі кедергісі азаяды, сол сияқты т.б. өңдеулер өткізіледі.

Жасытудан қарағанда қаттылығы мен берікті бірнеше жоғары болады.

Құрылымды жақсарту үшін нормальдауды жиі қолданылады. Кейде тіпті соңғы өңдеу

ретінде пайдаланылады сортты прокатты дайындағанда. Төмен көміртекті болат үшін

нормальдауды жасытудың орнына қолданады. Ал орташа көміртекті болат үшін

нормальдау немесе жұмсаруды шынықтырудың орнына қолданылады.

Мұндай жағдайда механикалық қасиеттері төмен, бірақ бұйымдар өте аз деформацияға

ұшырайды, және де жарықшақтар болмайды.

77

Бақылау сұрақтары:

1.Мартенсит дегеніміз не?

2.Мартенситтің перлитке түрленуі

3.Нормальдану дегеніміз не?

4.Жасыту түрлері

5.Жасыту қалай жүргіззіледі?

Глоссарий.

Мартенсит- Fe α енгізілген көміртегімен қаныққан қатты ерітінді

Жасыту - қаттылықты төмендетіп және пластикалығын және тұтқырлығын жоғарлата

отырып тепе-тең ұсақ дәнді құрылым алады, және мүмкіндік береді.

14 Дәріс

Шынықтыру мен жұмсартудың технологиялық ерекшеліктері мен

мүмкіндігі.

1.Шынықтыру

2.Шынықтыру әдістері

3.Жұмсарту

4.Жұмсартудың сынғыштығы

Шынықтыру

Конструкциялық болаттарды шынықтырумен жұмсартуды өткізеді, оның нәтижесінде

қаттылығы мен төзімділігі артады, сонымен қатар жоғары пластикалығын алу үшін.

Эвтектоидтан кейінгі болаттың жоғары қыздыру температурасы шектеулі, олай болмаған

жағдайда дәннің өсуіне әкеп соқтырады, оның нәтижесінде төзімділігімен және тез ыдырауға

қарсылығы төмендейді.

Негізгі параметрлері болып қыздыру температурасы және салқындау жылдамдығы