Металтану және термиялық өндеу

жақсы конструкциялық болаттар болып табылады, бірақ никель тапшылығынан олардың

қолданылуына шек қойылады.

Хромомарганецті болаттар қымбат хромоникельді болаттардың орнына

қолданылады, алайда бұл болаттар қызуға аз тұрақты және аз тұтқырлықта болады. Аз

мөлшердегі титанның (0,06...0,12%) жүргізілуі қызуға болаттың бейімділігін кемітеді

(18ХГТ, 30ХГТ).

Беріктікті жоғарылату мақсатында бор легирленуін пайдаланады (0,001...0,005%)

20ХГР, бірақ бор қыздыру кезінде бидай дәндерінің өсуіне жағдай жасайды.

Жақсартылған болаттар.

Термиялық жақсаруға ұшыраған болаттарды күрделі шартта жұмыс жасайтын

әртүрлі бөлшектерді даярлауы үшін кең қолданады ( әр түрлі жүкті тиеулердің әрекетінде,

соның ішінде өзгергіш және динамикалық). Болаттар екпінді жүктерді жақсы қабылдайтын

сорбит құрылымды болады. Сынғыш қиратылуға кедергі- маңызды болып табылады.

Жақсаруға көміртек 0,30...0,50% құрайтын орта көміртекті болаттар ұшырайды.

98

Жақсартылған көміртекті болаттар 35, 40, 45 арзан болады, олардан кішкене күштеулер

болатын (болат 35) бөлшектер және жоғарғы беріктікті талап ететін (40, 45 болаттар)

бөлшектер дайындайды. Бірақ бұл болаттардың термиялық жақсаруы болаттар төменгі

қыздыруға ие болғандықтан кішкене қима бөлшектерінде ғана механикалық қасиеттерінің

жоғарғы кешенін қамтамасыз етеді. Бұл топтағы болаттарды тұрақты жағдайда да қолдануға

болады.

Өзектің тұтқырлығы (тісті доңғалақтар, біліктер, осьтер, төлкелер) кезінде жоғарғы беттің

қаттылығын талап ететін бөлшектер беттік шынықтыруда жоғарғы жиілік токтарына душар

болады. Күштенулердің алынып тасталуына төменгі жүмсартулер өткізіледі.

Жақсартылған легирленген болаттар.

Жақсартылған легирленген болаттар аса ірі және жүктелген жауапты бөлшектер үшін

қолданады. Болаттар ең жақсы механикалық қасиеттерінің жиынтығына ие болады:

тұтқырлық пен пластикалықтың жеткілікті сақталуында беріктігі жоғары, салқында сыну

табалдырығынан төмен.

Хромды болаттар 30Х, 40Х, 50Х кішкене орташа жүктелген бөлшектер дайындау үшін

қолданылады. Бұл болаттар жүмсартылған сынғыштыққа бейімді болып келеді, сондықтан

да жоғарғы жүмсартудан кейін тез сууту болуы тиіс.

Қыздыруының жоғарылауы микролегирленген бормен жүзеге асады (35ХР). Ванадийдің

болатқа кіруі тұтқырлықты үлкейтеді.

Хромокремнийлі ( ЗЗХС ) және хромокремниймарганецті (хромансил) (25ХГСА)

болаттар жоғарғы беріктікке және біркелкі тұтқырлыққа ие. Хромансил болаттары жоғарғы

пісіруге ие, олардан тоғысқан пісірілген түйіндер, тіреуіштер, тіреу және басқа бөлшектер

дайындайды. Автомобиль жасауда және авиацияда кең қолданылады.

Хромоникельді болаттар 45ХН, 30ХНЗА жақсы қыздыруымен, беріктігімен және

тұтқырлығымен ажыратылады, бірақ қайтымды жүмсаруды сынғыштыққа сезгіш болып

келеді.

36Х2H2МФА, 38ХН3ВА және т.б болаттар жақсы қасиеттерге ие. Сонымен бірге 300…400”

С қыздыруда жай ғана беріктігі артады және мартенситті классқа жатады. Бұлардан турбина

роторын, валды, компрессорлар мен редукторлардың ауыр салмақты детальдарын

дайындайды.

Жоғары беріктікті пружиналы, шарикті подшивникті, тозуға төзімді және

автоматты болаттар.

Беріктігі жоғары болаттар.

Беріктігі жоғары болаттар дегеніміз – оптимальді термиялық өңдеумен, химиялық

құрылымды таңдау барысында беріктік шегі 1500 МПа – дан жоғары болатын болаттар.

Төменгі бейнит құрылымын алу мақсатында изотермиялық шынықтыру немесе төмендетіп

жүмсартумен (200-2500 С) бірге шынықтыруды қолдануды, орташа көміртекті легирленген

болаттардың (30ХГСН2А, 40ХН2МА) осындай деңгейдегі беріктігін алу үшін жүзеге асады.

Орташа көміртекті легирленген изотермиялық шынықтырудан кейін төмен беріктікке ие

болады, бірақ пластикалығы мен тұтқырлығы жоғарылайды. Сондықтан бұлар жұмыста

шынықтырылған және төмендетіп жүмсарқандарға қарағанда ыңғайлы. Шынықтырылған

және төмендетіп жүмсарқан болаттардың беріктігінің жоғары деңгейде болуы олардың

кернеу концентраттарына жоғары әлсіздігі және кішігірім бұзылуларға бейімделеді.

Сондықтан қарқынды жіктеу шарттарында жұмыс жасау үшін қолдану ұсынылады.

Ванадий мен вольфрам, молибден мен легирлеу 200…3000 С температура кезінде

қаттылығын арттыру процесін тежейді. Бұл жәй бұзылуға кедергіні жоғарылатып, суыққа

сынуды төмендетеді және ұсақ дәндердің пайда болуына мүмкіндік туғызады.

30ХГСА, 38ХНЗМА болаттар төменгі температурада термомеханикалық өңдеуден

кейін қарапайым термиялық өңдеумен салыстырғанда екі есе соғу тұтқырлығы мен қатыстық

ұзарудың көбеюі мен бірге беріктік шегі 2800 МПа тең болады. Бұл пластикалықтың

99

төмендеуіне әкелетін мартенсит кристалының іштей дислокацияға ұшырауы деформация

кезінде жеңілдетілуі аустениттен көміртегінің ішінара бөлініп шығуымен байланысты.

Орташа көміртекті легирленген болаттардың технологиялығы мен конструктивті

беріктігі бойынша мартенсивті тозатын (03Н18К9М5Т , 04Х 11Н9М2Д2ТЮ) болаттар

алынады. Олар кесуге кішігірім сезімталдылыққа, аз ғана бұзылуларға жоғары

қарсылығымен және 200 МПа жуық беріктік кезінде суыққа сынудың төзімділігіне ие.

Басқа элементтермен қоса хром, алюминий, титан, молибден, кобальт сияқты

қосымша легирленген көміртексіз никельмен темірдің (8-25 %) құймасын мартенситтік

тозатын болаттар негізінде түсіндіріледі. Шынықтыру нәтижесінде көміртегінің аз

концентрациясымен кобальт, никель сияқты элемент құрылымының жоғары болуы

арқасында суда немесе ауада жоғары пластикалығы, бірақ беріктігі аз легирленген

элементтермен аса қаныққан темір никельді мартенсит түзіледі. Ұзақ дисперсті фазалармен

байланысты когерентті мартенситті матрицада тозу процесінде 450-5500 С де сапасының

артуы жүреді. Температурадан 5000 С ге дейінгі интервалда мартенситтік тозатың болаттар

жоғары конструкциялық беріктікке ие және ракета двигательдердің корпустарын, атқыш

және артиллериалық қару – жарақтарды, су асты кемелердің корпустарын, баттискафтарын

турбомашиналардың, жоғары жіктелген дисктерін, тісті дөңгелектерді, шпинделдерді,

червяктарды және де тағы да басқаларды дайындау үшін ұсынылады.

Серіппелік болаттар.

Пружиналар, рессорлар және басқа да серпімді элементтер әр түрлі машиналар мен

механизмдердің негізгі детальдары болып табылады. Жұмыс барысында оларға әр түрлі

салмақ түседі. Салмақтың әсерінен пружиналар мен рессорлар серпімді деформацияға

ұшырайды, ал салмақ күшін тежегенде өзінің алғашқы формасы мен өлшеміне қайта

оралады. Жұмыстың негізгі қасиеті бұл статикалық және екпінді күштердің әсерінен тек қана

серпімді деформацияға ұшырауы талап етіледі, сонымен бірге қалдық деформация есепке

алынбайды.

Пружиналы болаттарға қойылатын талаптар бұл ағындылық, серпімділік және

төзімділік шектерінің мәнінің жоғары болуы, сонымен қатар қажетті пластикалыққа ие

болуы және әлсіз бұзылуға қарсылық, кернеу релаксациясына шыдамды болуы. Кернеу күші

мен деформация арасындағы пропорционалдық байқалған кезде пружиналар серпімді

деформация облысында жұмыс жасайды.Ұзақ жұмыс кезінде серпімділік деформация

энергиясының бір бөлігі пластикалық энергиясына көшкен кезде пропорционалдық

бұзылады.

Тұрақты деформация жиынтығы кезінде кернеудің өз бетімен төмендеуі кернеу

релаксациясы деп аталады.

Релаксация пружина жұмысының сенімділігіне және де серпімділіктің азаюына

септігін тигізеді.

Пружиналарды көміртекті (65-70) және легирленген (60С2, 50ХГС, 60С2Х ФА,

55ХГР) конструкциялық болаттардан дайындайды.

Пружиналы көміртекті болаттардың қаттылығын арттыру үшін, ұсату қарқыны мен

гидроабразивті өңдеудің нәтижесінде салқын пластикалық деформацияны қолданады. Осы

процесстерде детальдардың беткі қабатынан сығылу кернеуінің қалдық мәні көзделеді.

400-4800С температура кезінде орташа жүмсару мен шынықтырудан кейін серпімділік

шегінің мәні жоғарылайды.

Барлық қима бойынша троостит құрылымын алу үшін пружина дайындауға

қолданылатын болаттардың іштей қыздыруға қамтамасыз ету керек.

Изотермиялық шынықтыру кезінде пружиналы болаттың қасиеттері серпімді және

берік болады.

Пружиналы болаттың серпімділік щегін жоғарылату үшін кремний, марганец, хром,

вольфрам, ванадий, бор сияқты элементтермен легирлейді. Қажу беріктігін арттыру

мақсатында шынықтыруда қыздыру кезінде көміртексіздендіру рұқсат етілмейді және де

беттің жоғары сапалы болуына талап қойылады.

100

Арнайы белгіленген элементтер мен пружина дайындау үшін жоғары хромды

мартенситті (30Х13), мартенситті тозған (03Х12Н10Д2Т) , даттанбайтын аустенитті

(12Х18Н10Т), аустенитті – мартенситті (09Х15Н8Ю), тез кескіш (P18) және де басқа да

болатпен құймаларды қолданады.

Шариктіподшипникті болаттар

Айнымалы сипаттағы жоғарғы салмақ әсеріне ұшырайды. Басқа қойылатын талаптар

бұл, тозуға төзімділігі мен беріктігінің жоғары болуы, шыдамдылық шегінің жоғары болуы,

кернеу концентраттарының метал емес қоспалардың ликвациялық қуыстардың болмауы.

Шариктіподшипникті болаттар көміртек құрамының жоғары болуымен (1% жуық)

және де хромның (ШХ9, ШХ15) болуымен мінезделеді.

Шынықтырудан кейін көміртек пен хром құрамының жоғары болуы қажетті

тесілгіштік, тозуға төзімділік, жоғары қаттылық, мартенсит пен карбидтің қосындысы тектес

құрылымды қамтамасыз етеді.

Одан әрмен тесілгіштікті жоғарылату үшін қосымша марганец, кремний (ШХ15СГ)

сияқты элементтермен легирлейді.

Карбидтік ликвацияның, карбидтік тордың метал емес қоспалардың болуы үшін

болатты қатаң түрде металлургиялық бақылауға алады.

Термиялық өңдеуге жасыту,шынықтыру және жіберу кіреді. Жасытуды соғудан кейін

қаттылықты төмендету және шынықтыру процесіне құрылымын дайындау үшін жүргізіледі.

Массивті детальдарға байланысты шынықтыру температурасы 790...880˚С. Суыту  майда

(сақина роликтер), тұздың (шариктер) немесе соданың сулы ерітіндісінде жүргізіледі. 1...2

сағат ағымында болатты жасыту 150...170°С температурада жүргізіледі.Қаттылығы 62...66

НRС қамтитынын ескере отырып: ШХ9 болат маркасынан кішігірім өлшемді шариктер мен

роликтер, ал ШХ15 болаттан аса ірілерін дайындайды.Тербеліс детальдарының

подшипниктерін, аса үлкен салмаққа төзімді прокатты станоктардың подшипниктерін

дайындау үшін 20Х2Н4А және 18ХГТ маркалы болатты пайдаланады,ал кейінгі процесс

5...10 мм тереңдіктегі цементация жүргізіледі. Азоттық қышқыл және басқа да агрессивті

ортада жұмыс жасайтын деталь подшипниктерін дайындауға 95Х18 қолданылады.

Төменгі температурада жұмыс жасайтын бұйымдарға

арналған болат.

Төменгі температурада жұмыс жасайтын бұйымдар үшін төменгі суыққа сынушы

болатты қолданған дұрыс.Әсіресе құрамында никель бар болаттарда суыққа сынудың

температуралық сатысы өте төмен.Дәнекерлеу қасиетіне ие төмен легирленген аз көміртекті

болаттар тиімді материалдар болып табылады.

Құрылыстағы металлоконструкцияларда термомеханикалық жеңіл прокат кезінде аса

тиімділікке ие болады.

Машина детальдарының механикалық қасиетінің жоғары комплекстілігін қамту үшін

10ХСНД,15Г2СФ,12ГН2МФАЮ маркалы термиялық өңдуден кейін ұсақ дәнді құрылымын

түзетін және дисперстік тиімділікке ие легирленген элементтері бар аз көміртекті болаттар

қолданылады.

Аса төменгі температурадағы жұмыс үшін,қайнау температурасы өте төмен (оттегі-

183°С,сутегі-253°С) жанғыш газдарды тасымалдау мен сақтауға арналған сыйымдылықты

ыдыстарды криогенді болатпен қорытпалар қолданады.Осындай шарттары бар жұмыс үшін

негізгі материал 10Х14Г14Н4Т, 10Х18Н, 10Т, 03Х20Н16АГ6 маркасы құрамында никельдің

көп мөлшері бар аустенитті болаттар болып табылады.

Тозуға төзімді болаттар.

Құрамында 1...1,4% көміртегі, 12...14% марганец бар 110Г13Л маркалы жоғары

марганецті болатты үлкен меншікті салмақпен бірге жүретін, тозу шарттарында жұмыс

жасау үшін қолданылады.Болат аустенитті құрылымды және қатысты төмен қаттылыққа

(200...250НВ) ие.Ағымдылық шегінің басымдылығын материалда кернеуді тудыратын

жұмыс процесінде детальға көп салмақ әсер еткенде болаттың қаттылығының және тозуға

101

төзімділігінің қарқындылығы жүреді. Бұл жағдайда болат жоғары тұрақтылыққа ие.Осы

қасиеттерінің арқасында болатты тас ұсақтайтын жақтар,рельс крестовиктерін,шарикті

диірмен корпустарын, жер жыртқыш козырьектарды және т.б дайындау үшін кең

қолданылады.

Болаттың аустенитті класына тән ерекшелік жабысқақтыққа қарқындылыққа бейім.

Автоматты болаттар.

Автоматты болаттар деп жоғарғы кесіп өңдеушілікке ие болатындарды айтамыз.

Кесіп өңдеуді жоғарылатудың тиімді металлургиялық әдіс металл емес қоспалардың

сонымен бірге өзінің жеке қосуларын түзетін қалайының құрамын өзгертетін кальций, телур,

селен, күкірттің болатқа енгізілуі болып табылады.

Құрамында күкірт пен фосфоры көп А12, А20 автоматты болаттар станок

автоматтарындағы аз салмақталған детальдарын (болттар, винттер, гайкалар, есептегіш

және т.б ) дайындау үшін қолданады. Бұл болаттар кесіп өңдеудің артықшылығына ие,

деталь беті таза және тегіс болады. Тозуға төзімділікті шынықтырудың және цементация

арқасында жоғарылатылуы мүмкін.

А30 және А40Г маркалы болаттар аса жоғары жүктеуге төзімді болады.

Құрамында қалайы бар автоматты болаттарда (АС11,АС40), құралдың төзімділігі 1...3

есе, ал кесу жылдамдығы 25...50% өседі.

Қалайы және кальций қосылысымен бірге легирленген хромды және хром-

никельді болаттарды автомабиль және трактор өндірісіндегі жүктелген детальдарды

дайындау үшін қолданылады.(АЦ45Г2,АСЦ30ХМ,АС20ХГНМ).

1100...1150°С температурада күкірт леквациясын қысқарту үшін автоматты

болаттарды диффизиялық жасатуға жібереді.

Бақылау сұрақтары:

1.Көміртекті болаттар қасиеті