Металтану және термиялық өндеу

беріктілік) жақсарту үшін қолданылады. Сонымен қатар физикалық, химиялық,

эксплуатациялық қасиеттерді өзгертеді. Легирленген элементтер болаттардың сапасын

жақсартады.

Легирленген элементтердің артықшылықтары:

●ерекшеліктері термиялық өңдеудің кезінде табылады, сондықтан термиялық өңдеуде

төзімді детальдар жасалады.

●легирленген болаттарда өте жоғары пластикалық деформация болады.

●легирлеуші элементтер аустенитті қалпына келтіреді, сондықтан легирленген болаттардың

қызару төзімділігі жоғары.

●аустениттің ыдырауы тоқтаған кезде жұмсақтау суыту қолданылуы мүмкін.

●тұтқырлықтың артықшылығы жоғарлайды және суық сынғыштыққа қарсы машина

детальдарының сенімділігін туғызады.

Кемшіліктері:

●2-ші түрлі жүмсарту сынғыштығы ие;

●жоғары легирленген болаттарда шыңдалудан кейін аустенит қалдығы қалады, ол

қаттылығын төмендетеді, сондықтан қосымша термиялық өңдеуден өткізеді;

●темірде легирленген элементтердің диффузиялық жылдамдығы аз,сондықтан дендрит

ликвациясына ықтимал .Дендриттер материалдар арасындағы шекаралары легирлеуші

элементтермен байытылыды.

Флокендер – сынған жердің көлденең қимасының ұсақ жарылу кезінде ақшыл дақтар,әр

түрлі бағытқа ие.

200○С температурада тез суыту кезінде болатта қатты ерітіндіден бөлініп көміртек қалады

және флокенге әкелетін үлкен ішкі қысымды шақырады.

Күресу жолдары. Флокеннің түзілу аралығындағы балқытуда сутегін азайтып, салқындау

жылдамдығын төмендету қажет.

Элементтердің темір полиморфизіміне тигізетін әсері

Темірде еритін барлық элементтер аллотропиялық модификацияға қажетті

температурылық аралығында әсерін тигізеді (А3=911○С, А4=1392○С).

93

Периодтық жүйенің элементтерінің орналасуына байланысты және легирлеуші

элементтердің кристаллдық тордың құрылуына темірмен өзара әрекеттесуінің мүмкін

нұсқалары (17.1. сур.) көрсетілген.

Көптеген элементтер А4 жоғарлатады, А3 төмендетеді, γ – модификация областарын

ұлғайтады (17.1.а. сур.); ия болмаса және А4 – ті төмендетеді және А3 – ті жоғарлатады, γ –

модификация областарын тарылтып.

Сурет 17.1. Схемалық күй диаграммасы Fe- легирленген элемент, а – қолдану аймағын

кеңтетін элементтерге арналаған γ- модификациясы, б – қолданылу аймағының тарылатын

элементтерге арналаған γ- модификациясы:

Құрамында артық марганец , никель және тағыда басқа эементтері бар қырлық

центрленген кубтық торлары γ- күйи бөлме температурасынан балқу температурасы

аралығында тұрақты, осы темір қорытпалар аустенитті деп аталады.

Құрамында ваннадий, молибден, кремний және тағыда басқа элементтер, центрленген

кубтық торы бар барлық температураларда α-күй тұрақты болады.Мұндай қорытпалар темір

ферритті деп аталады.

Қыздырғанда және салқындатқанда аустенитті, ферритті қорытпалар өзгеристе болмайды.

Легирленген элементтердің болаттағы өзгеристеріне тигізетін әсері.

Легирленуші элеметтер көп жағдайда аустенитте ериді және қатты ерітінділер түзеді.

Легирленген болат біртекті аустенит түзу үшін өте жоғары температураны қажет етеді, бірақ

легирлеуші элементтердің карбидтері еріп кетеді. Азда болса аустениттің мөлшерінің көбеюі

– қөп жағдайда легирленген болаттың технологиялық артықшылығы болып келеді. Марганец

пен бордан басқа барлық легирлеуші элементтер аустениттің көбеюін нашарлатады.

Карбидке айналдырмайтын элементтер ( кремний, кобольт, мыс, никель) дән өсуіне әсер

етпейді. Карбид түзуші элементтер (хром, молибден, вольфром, ванадий, титан) дәндерді

ұсақтатады.

Легирленген элементтердің аса салқындатылған аустенитке ауысуына

тигізетін әсері.

94

Сурет 17.2.Аса салқындатқан аустениттің өзгеруіне легирлеуші элементтердің әсері; а-

карбид түзбейтін элементтер;б-карбид түзүші элементтер

Аустениттің тұрақтылығына және формасына әсері С – тәрізді қисық легирленуші

элементтер екі топқа бөлінеді:

-феррит пен цементитте еритін элементтер ( кобольт, кремний, алюминий, мыс, никель), олар

айналу процесіне тек сандық әсер етеді

-айналу процесін төмендетеді (көп эементтер) немесе жылдамдатады (кобальт)(сурет 17.2a)

Изотермиялық өзгеристерінің кинетикасына карбид түзүші элементтер(хром, молибден,

вольфрам, ванадий, гитан) сапалы өзгеристерді еңгізеді.Әртүрлі температурада олар

аустениттің ыдырауна әртүрлі әсер етеді: 700...500°С перлиттік областарында өзгеристерді

басендетеді, 500°С ...400°С температурада (троостита түзілуі) өзгеристерді мықты басады,

400...300°С температурада (аралық өзгеріс) бейниттің аустенитке өзгеристерді

басендетеді.Осылар С – тәрізді қисықтарында бейнеленеді: изотермиялық ыдырауның

жылдамдығының екі максимумы белгіленеді,аса салқындатқан аустениттің жөғары тұрақты

областарымен бөлінген.

Легирленген элементтердің мартенситке ауысуына тигізетін әсері.

Легирленген элементтер мартенсит ыдырау процесін баяулатады: никель, марганец,

молибден, кремний-шамалы; хром, молибден, кремний -көптеу . Бұл процестің жүмсарту

кезінде диффузиялық процесс болуымен, ал элементтердің көбісі карбид айналымын

баяулатумен байланысты. Легирленген болаттар 400...500°С температураға дейін мартенсит

жүмсартудың құрылысын сақтайды. Легирленген болаттарда аустенит қалдығының аз

мөлшері сақталғандықтан, оның жүмсартылған мартенситке айналуы жоғары температураға

дейін қаттылықтың сақталуына жағдай жасайды.

Сонымен, жүмсарту кезінде легирленген болаттар жоғарғы температураға дейін

қыздырады немесе шыдамдылықты арттырады.

Легирленген элементтердің классификациясы.

Болаттар көптеген белгілермен классификацияланады.

1. Болаттардың құрылысы ауада салқындатудан кейін үш негізгі кластарға бөлінеді:

• перлитті;

• мартенситті;

• аустенитті.

Перлитті класты болаттар легирленген элементтердің аз құрамымен мінезделеді;

мартенситті біраз құрамымен, аустенитті қоспаланған элементтерінің жоғарғы құрамымен.

Класификациясы аустениттің ыдырауының кинетикасымен байланысты.Әр түрлі кластағы

болаттар үшін аустениттің изотермиялық ыдырауының диаграммасы 17.3. суретте

көрсетілген

95

17.3. сурет. Перлитті (а), мартенситті (б) және аустенитті (в) класс болаттары үшін

аустениттің изотермиялық ыдырауының диаграммасы.

Легирленген элементтерінің құрамының артуы бойынша аустенит тұрақтылығы перлит

облысында артады, ал мартенсит айналуының температуралық облысы төмендейді.

Перлитті кластағы болаттар үшін салқындау жылдамдығының сызығы ауада перлитті

ыдырау облысын кесіп өтеді (17.3.а сурет). Сондықтан перлит, сорбит немесе троостит

құрылымы пайда болады.

Мартенсит класындағы болаттар үшін перлит ыдырауының облысы оңға қарай жылжулы

(17.3 б). Ауада салқындау перлитті облыста айналымға келтірмейді.

Аустенит мартенсит облысының температурасына дейін қайта салқындатылады және

мартенситтің пайда болуы жүреді.

Аустенитті класс болаттары үшін көміртегі және қоспаланған элементтердің құрамының

артуы перлитті ыдырау облысына қарай оңға жылжиды, сондай-ақ теріс температуралар

облысына келтіріп мартенситті нүктені төмендетеді (17.3. в). Болат ауада аустенитті

жағдайын сақтап бөлме температурасына дейін салқындайды.

2.Легирлеу дәрежесі бойынша (легирленген элементтердің құрамы бойынша):

● төмен легирленген -2,5...5%;

● орташа легирленген 10% дейін;

●Жоғары легирленген 10% жоғары.

3.Легирлеу элементтердің саны бойынша:

● үш компонентті (темір, көміртегі, легирленген элемент)

●төрт компонентті (темір, көміртегі, екі легирленген элемент) және т.с.с.

4.Құрамы бойынша:

Никельді, хромды, хромоникельді, хромоникельдімолибденді және с.с.(легирленген

элементтер белгілері).

5.Тағайындалуы бойынша:

● конструкционды;

● аспаптық (кескіш, өлшегіш, штампты)

●ерекше қасиеттері бар болаттар мен қорытпалар (магнитті және электрлік қасиеттерінің

ерекшеліктерімен, тоттанбайтын, ыстыққа төзімді және термотұрақты, тозуға төзетін

қасиеттері).

Бақылау сұрақтар:

1.Конструкциялы болаттар қолданылу аймағы

2.Легирленген болаттар артықшылығы

3. Қыздырғанда және салқындатқанда қандай қорытпалар өзгерісте болмайды?

4.Легирленген болаттар классификациясы

5. Легирленген элементтердің мартенситке ауысуына тигізетін әсері.

96

Глоссарий

1.Легирленуші элеметтер көп жағдайда аустенитте ериді және қатты ерітінділер түзеді.

2.Құрамында артық марганец , никель және тағыда басқа эементтері бар қырлық

центрленген кубтық торлары γ- күйи бөлме температурасынан балқу температурасы

аралығында тұрақты, осы темір қорытпалар аустенитті деп аталады

3.Темірде еритін барлық элементтер аллотропиялық модификацияға қажетті

температурылық аралығында әсерін тигізеді (А3=911○С, А4=1392○С).

4.Болаттың жоғары төзімділігі термиялық өңдеудің режимдерімен, химиялық құрамының

рационалды жолын таңдау арқылы және металлургиялық сапасының жақсартуымен жүзеге

асады.

5.Флокендер – сынған жердің көлденең қимасының ұсақ жарылу кезінде ақшыл дақтар,әр

түрлі бағытқа ие.

6.Конструкциялық болаттарға легирлеушілер механикалық қасиетін (пластикалық,

беріктілік) жақсарту үшін қолданылады.

18 Дәріс

Конструкциялық болаттар. Конструкциялық болаттардың

классификациясы.

1..Конструкциялық болаттардың классификациясы.

2.Көміртекті болаттар.

3.Цементтелген және жақсартылған болаттар.

4.Цементтелген болаттар.

5.Жақсартылған болаттар.

6.Беріктікке жоғары, серіппелік, шариктіподшипникті, автоматты болаттар.

7.Беріктікке жоғары болаттар.

8.Серіппелік болаттар.

9.Шариктіподшипникті болаттар.

10.Төменгі температурада жұмыс жасайтын бұйымдарға арналған болаттар.

11.Тозуға төзімді болаттар.

12.Автоматты болаттар.

Конструкциялық болаттардың классификациясы.

Машина жасайтын болаттар машиналар мен механизмдердің әр түрлі бұйымдардың

дайындалуы үшін жасалады.

Олар былай классификацияланады:

● химиялық құрамы бойынша (көміртекті және легирленген);

● өңдеу бойынша (цементтелген, жақсартылған);

● көрсетілімі бойынша (серіппелі, шариктіподшипникті).

Көміртекті болаттар.

Төменгі көміртекті болаттар 05 кп, 08, 10, 10 пс аз беріктік пен жоғарғы пластикалыққа

ие. Аз жүктелген бөлшектердің, яғни шайбалар, т.б. дайындалуы үшін термиялық өңдеусіз

қолданылады.

Орташа көміртекті болаттар 35, 40, 45 нормалау, термиялық жақсарулар, беткі

шынықтыруларынан кейін қолданылады.

Тұрақты жағдайында төмен жүмсарумен салыстырғанда аса беріктікке ие болады ,

бірақ пластикалығы төмен. Термиялық жақсарудан кейін механикалық қасиеттердің ең

жақсы үйлестіруі байқалады. Шынықтырудан кейін бетінің қаттылығының жоғарылығына

және тозуға кедергілігіне ие.

Жоғарғы көміртекті болаттар 60,65,70,75 рессорлы - серіппелер сияқты орташа

жүмсарудан кейін қолданылады.Тұрақты жағдайда прокатталған білектердің, станоктардың

шпиндельдері үшін қолданылады.

97

Көміртекті сапалы болаттардың жетістіктері арзандылығы және технологиялығы

болып табылады. Бірақ қыздыруының аздылығынан бұл болаттар бөлшектердегі 20 мм үлкен

қималардың механикалық қасиеттерінің қойылатын талап кешенін қамтамасыздандырмайды.

Цементтелген және жақсартылған болаттар.

Цементтелген болаттар.

Төзимділыққа жұмыс жасайтын және өзгергіш және екпінді жүктердің әрекетіне

ұшырайтын бөлшектер дайындау үшін қолданылады. Бөлшектер үстіңгі бетінің беріктігін,

қаттылығын және өзектің жеткілікті тұтқырлығын біріктіруі тиіс.

0,25% дейін көміртек құрайтын төменгі көміртекті болаттар цементацияға ұшырайды,

бұл тұтқыр өзекті алу үшін қолданылады. Үлкен жүктермен жұмыс жасайтын бөлшектер

үшін құрамында көп көміртегі болатын ( 0,35% дейін) болаттар қолданылады.

Көміртек құрамының жоғарылауымен өзектің беріктігі жоғарылайды, ал тұтқырлығы

төмендейді. Бөлшектер цианирленуге және нитроцементацияға ұшырайды.

Цементтелген көміртекті болаттар 15,20,25 аз жүкті (төлке, білік, ось, шпилька) тиеу

шартында жұмыс жасайтын төменгі өлшемдегі бөлшектерді даярлау үшін қолданылады.

Беттің қаттылығы 60...64 HRC құрайды, ал өзегі жұмсақ болып қалады.

Цементті легирленген болаттар беттің жоғарғы қаттылығынан басқа жеткілікті берік

өзегі де (жұдырық тәріздес муфталар, поршеньдер, төлкелер) қажет болатын ірі және ауыр

жүктелген бөлшектер үшін қолданады.

Хромды болаттар 15Х,20Х, h=1...1,5 мм тереңдікте болатын цементтелген қарапайым

түрдегі кішкене бұйымдарды даярлау үшін қолданылады. Майда цементациядан кейін

орындалған салқындату арқылы шынықтыру кезінде өзек бейнитті құрылымда болады. Сол

себепті хромды болаттар өзектегі пластикалықтың аздығынан және цементтелген қабатта

жоғарғы беріктігі кезінде беріктік қасиеттеріне ие болады.

Хромдық болаттардың ванадиймен (15ХФ) қосымша легирленуі пластикалығы мен

тұтқырлықты жақсартатын ұсақ дәндерді алуға жағдай жасайды.

Никель цементтелген қабаттың тереңдігін үлкейтеді, бидайдың дәндерінің өсу шегіне

және өрескел цементитті тордың тууына кедергі болады, өзектің қасиеттеріне оң ықпалын

тигізеді. Хром никельді 20ХН, 12ХНЗА үлкен жүкті тиеулер (тісті доңғалақтар , шлицті

біліктер) кезінде жұмыс жасайтын орташа және үлкен өлшемде бөлшектер дайындау үшін

қолданылады. Ферритте еритін хроммен және никельмен бір уақытта легирлену өзек пен

цементтелген қабаттың беріктігін, пластикалығын және тұтқырлығын үлкейтеді. Болаттар

қыздыруға аз сезгіш болып табылады. Тоңазыған аустениттің тұрақтылығы перлитті және

аралық айналу облысында хромникельді болаттарда жоғарғы қыздыруды қамтамасыз етеді

майда және ауада салқындатумен бірге ірі бөлшектер шынықтыруын өткізуге мүмкіндік

береді.

Вольфраммен және молибденмен қосымша легирленген болаттарды (18Х2Н4ВА,

Х2Н4МА) ірі ауыр жүктелген бөлшектерді дайындау үшін қолданылады. Бұл болаттар ең