Металтану және термиялық өндеу

болаттар ВК3, ВК6, ВК8, ВК20 маркалы болаттар болып табылады, мұнда кобальт

құрамының санын пайыз арқылы, ал қалғандары WC вольфрамының карбидтерін көрсетеді.

Т30К6, Т14К8 маркалы ТК тобының қорытпалары – бірінші сан титан карбидінің құрамын

пайызбен, екіншісі кобальт құрамын пайызбен көрсетеді. Бұл топтың қорытпалары тозуға

қарсы тұрады. Қаттылыққа, жылу тұрақтылыққа, коррозияға беріктігіне, бірақ аз

106

жылуөткізгіштікке және сынғыштыққа ие болады. Кесуде орташа және үлкен жылдамдықта

қолданылады.

Кобальттың аз мөлшердегі қорытпалары жоғары қаттылыққа және тозуға төтеп беруге, бірақ

ең аз беріктікке ие болады. Сондықтан оларды таза қайрау үшін қолданады (ВКЗ, Т30К4).

Аспапты дайындау материалы ретінде алмаз.

Табиғи алмаздардың табылатынның 80% және синтетикалық алмаздар құрал-сайман

материалдар ретінде пайдаланады.Алмаздың негізгі саны алмазды ұнтақ алмазды- тәріздес

құралдар- сайман, өңдеу шеңберін, сүртулер,надфильдер және т.б. аса қатты металдар мен

тау жыныстарын өңдеуге қолданылады. Қатты қорытпалы құрал- саймандарды жасауда

ұштағыш шеңберлердің маңызы зор. Бұл еңбек өнімділігі мен құралдың жұмыс жасау

мерзімін ұзартады. Қатты қорытпалы құрал- сайманның төзімділігін арттыру арқасында

құралдың жүзінің ана ғұрлым таза (жарықшалардың болмауын, кедір-бүдірліктің болмауын)

болуын қамтамассыз етеді.

Алмазды құралдар бекелит және металдың байланысы бар алмаз құралды шеңберлер

түрінде жасалады.

Сонымен қатар (сағат корпустарын өңдеуге) алмазды кескіштер, фильерлер (аса бағалы

және аса қатты металдардан сымдар жасау үшін) және т.б. жасалады.

Бақылау сұрақтары:

1.Кескіш аспапты болаттар қасиеттері қандай болуы керек?

2.Штампты болаттар түрлері

3.Ыстық түр өзгерту штампыларына қойылатын талаптар

4.Өлшеу аспаптарын жасау үшін қолданылатын болаттар?

5. Болаттар 0,7... 1,5 % көміртегіні, 18 % дейін негізгі легирленген элементтер – вольфрам, 5

% дейін хром мен молибден, 10 % дейін кобальтты құрайтын қандай болат?

Глоссарий

1.Аспапты болат жоғары қаттылыққа, тозуға төзімділікке, едәуір беріктікке және

тұтқырлыққа (соғып әсер ету аспаптары үшін) ие болуы керек

2.Аспаптарға арналған материалдар ретінде қатты карбид және байланыстырушы фазалардан

тұратын қатты қорытпалар қолданылады.

3.Тезкескіш болаттардың микроқұрылымы құйма жағдайында эвтектикалық құрылымды

құрушыға ие болады.

4.Жоғарғы жылу тұрақтылық салдарынан (550...650°С), бұлардан дайындалатын аспаптар

кесудің жеткілікті жоғарғы жылдамдықтарымен жұмыс жасай алады.

20 Дәріс

Тотығуға- берік болаттар мен қоспалар. Отқа төзімді

болаттар мен қоспалар. Отқа берік болаттар мен қоспалар.

1.Электрохимиялық және химиялық тотығу.

2.Тотығуға- берік болаттар мен қоспаларды классификациялау.

3.Хромды болаттар.

4.Отқа төзімділік, отқа төзімді болаттар мен қоспалар.

5.Отқа беріктілік, отқа берік болаттар мне қоспалар

6.Отқа берік болаттар мен қоспаларды классификациялау.

Электрохимиялық және химиялық тотығу.

Қоршаған орта әсерінен металдың бұзылуын тотығу деп атаймыз.

Тотығу металды бұзып қана қоймай, оның эксплуатациялық бөлшектеріне кері әсер етеді.

Тотығуды қоршаған ортаға байланысты химиялық және электрохимиялық деп айыруға

болады.Электрохимиялық тотығу су ерітінділерінде және де ылғалы бар жай атмосферада

болады.

107

Бұл тотығудың негізі бұйымның бетіндегі метал иондары тереңдегі иондармен аз ғана

байланысты болғанымен оңайлықпен металдан су молекуласы арқылы

ажыратылады.Металл өзінің оң зарятталған бөлшектерімен иондарының бір бөлігін

жоғалта отырып, мөлшерден тыс көлемде қосылған электрондардың әсерінен теріс

зарядталады.

Сол кезде металға жанасқан су қабаты метал ионының көмегімен оң зарядталады. Металл- су

шекарасындағы зарядтардың әр түрлігі потенциалдардың секірісімен түсіндіріледі. Секіріс

үрдіс бойына металдың еруіне байланысты үйкеліп, ал метан ерітіндісіндегі иондардың

шөгуіне байланысты кеміп өзгеріп тұрады.

Егер металда ерітіндіге өтетін және шөгілетін иондардың саны бірдей болса, онда металдың

еру және шөгу жылдамдықтары бірдей болады. Және де үрдіс кезінде тотығу (металдың

бұзылуы) жүрмейді. Оған тепе-тең потенциялы сәйкес келеді.

Нольдік потенциял ретінде сулы ерітіндідегі сутегінің оң иондары жиналған сутегі ионының

тепе- теңдік потенциялы, 1литрге Н+1 молі.

Басқа элементтердің стандартты потенциалдары сутегінің потенциалы бойынша

есептелінген

Элемент Потенциал

Mg -1.55B

Al -1.3B

In -0.76B

Cr -0.5B

Fe -0.44B

Ni -0.23B

H ±0.00B

Cu +0.34B

Ag +0.8B

Au +1.5

Оттек ертіндісі бар суда, тотығуға теріс ұшыраған металдардың стандартты потенциалы

мәні теріс электрохимиялық потенциалға қарағанда белсенділек болады.

Металдан кететін иондар ОН ˉ иондарымен әрекеттесе отырып,тот деп аталатын суда

ерімейтін гидроксидтерді құрайды, ал процесс тот басу деп аталады. Темірдің тот басу

тізбегі:

2Fe – 4e → 2Fe

2Fe + 4OH ˉ → 2Fe(OH)2

Темір гидроксидінде Fe(OH)2 суда ерітілген оттегі болса,ол Fe(OH)2 айналады.Бұл

ерімейтін қосылыс болғандықтан теңдік жағдайына жетпейді және коррозия толығымен

бұзылғанша жүреді.

Құрылысына байланысты коррозия әр түрлі сипатта болады:

●егер біртекті металл болса – коррозия барлық бет бойынша біртекті жүреді.

●егер біртекті болмаса – коррозия әр жерде әр түрлі жүреді және нүктелік деп аталады.Бұл

құбылыс ең қауіпті және бұйымның тез бүлінуіне әкеледі.

Химиялық коррозия металдың ылғал жоқ газдың ортамен әрекеттесуі нәтежиесінде

жүреді.Металл бетінде кристалдық тордың 1...2 период қабатындай пленкалар пайда болады.

Бұл қабат металдың оттегімен әрі қарай әрекеттесуіне бөлек болып, судағы электрохимиялық

коррозиядан қорғайды. Коррозиялық - төзімді қоспалар жасау кезінде қоспада

электрохимиялық потенциалдылықтың жоғарғы мәні және ол мүмкіндігінше бір фазалы

болуы керек.

Тотығуға- берік болаттар мен қоспаларды классификациялау.

Коррозиялық тұрақтылық жоғарылауы мүмкін,егер: көміртегі құрамын азайту және

темірмен бірге қатты қоспалар құрайтын легирлеуші элементтерді енгізу арқылы. Басты

108

коррозиялық тұрақты техникалық қоспаларға құрамында хром мөлшері жоғары

тоттанбайтын болаттар, яғни хромды және хромникельді жатады.

20.1 суретте темірхромды қоспалардағы хром мөлшерінің қоспаның электрохимиялық

потенциалына әсері көрінеді.

20.1 сурет. Хромның Fe – Cr қоспаларының потенциалына әсері.

Хромды болаттар.

Мұнда хром мөлшері 13% (13...18%) кем болмауы керек. Коррозиялық тұрақтылық беткі

қабатта Сr2O3оксидінің пленкасы түзілуімен түсіндіріледі.

Тоттанбайтын болаттардағы көміртегі қалаусыз болады,себебі ол хром қоспаларын қосып,

оларды корбидтерге біріктіреді. Көміртегі мөлшері аз болған сайын тоттанбайтын

болаттардың коррозияға төзімділігі жоғары болады.

Болатты келесі ферритті кластарға бөледі: О8Х13, 12Х17, 08Х25Т, 15Х28. Құрамында

жоғары мөлшерде хром бар болаттар қатты күйде фазалық түр өзгеріске ұшырамайды,

сондықтан оларға шынықтыру жүргізілмейді. Ферритті – хромды болаттардың басты

кемшіліктерінің бірі – кристалдың құрылысы ірі болғандықтан , оның сынғыштығы.

Бидайықтар арасындағы шекарада хромның жетіспеушілігімен көбінесе бұл болаттар

кристалл аралық коррозияға ұшырайды. Бұл құбылысты болдырмау үшін шамалы мөлшерде

титан қосылады. Кристаларалық коррозия бидайықтар шекарасындағы хромның аз мөлшері

көміртегімен әрекеттесіп корбид түзілуімен түсіндіріледі.Қатты қоспаларда хром

концентрациясы шекараларда 13% кем болады және кері потенциал пайда болады.

Ферритті болаттардан азотты – қышқылдық заводтардың құрылғылары

дайындалады(құбырлар, бұйымдар ).

Ферритті – хромды болаттардың механикалық қасиеттерін арттыру үшін 2...3% никель

қосылады.10Х13113, 12Х17112 болаттары ауыр ортада жұмыс жасайтын жоғарғы қысымға

ұшырайтын бұйымдарын жасауға қолданады.1000°С температурада шынықтырудан,

700...750°С жүмсартудан кейін болаттардың аққыштық шегі 1000МПа жетеді.

Болаттардың мартенситтік класы 20Х13, 30Х13, 40Х13 180...250°С шынықтыру мен

жүмсарудан кейін 30Х13, 40Х13 болаттарының беріктігі 50...60 НRC жетеді,және олар кесу

құралдарын ( хирургиялық ) жасауда қолданылады.

Болаттардың аустениттік класы – жоғары легирленген хромоникельді болаттар болып

табылады. Аустениттік кластағы тоттанбайтын болаттар 04Х18Н10, 12Х18Н9Т коррозияға

төзімділігінің жоғарылығымен сипатталады.

Аустенитті – ферритті болаттар 12Х21Н5Т, 08Х22Н6Т никельді үнемдеу мақсатында

хромоникельдік болаттардың ауыстырғышы болып табылады.

Отқа төзімділік, отқа төзімді болаттар мен қоспалар.

Отқа төзімділік – металл мен қорытпаның жоғары температурада ұзақ уақыт бойы газдық

тоттануға қарсы тұру қасиеті.

109

Егер бұйым қышқыл газдық ортада 500-5500 С температурада ешбір жүктемесіз жұмыс

жасаса, онда оның тек қана отқа төзімді болса жарайды (мысалы, қыздыру пештерінің

детальдары).

Негізі темір қорытпалар 5700 С жоғары температурада қышқылданады, өйткені бұл

шартта оксидтік темір FeО( вюстит) металдарында жай тор пайда болады.

Сур.20.2.Хромды болаттың отқа төзімділігіне хромның әсері

Отқа төзімділікті жоғарылату үшін болаттың құрамына кейбір элементтерді енгізеді, бұл

элементтер өте тығыз орналасқан, кристалдық торлары бар оттегі оксидін реттейді (хром,

кремний, алюминий).

Дәрежелі легирленген болаттың қышқылдануын тоқтату температураға байланысты.

Неғұрлым хром құрамының жоғары болуы, соғұрлым болат отқа төзімді болып келеді.

Жоғарғы отқа төзімділікпен мынадай болаттар ие: сильхромдар және никель негізіндегі

нихромдар-08X17Т. 36Х18Н25С2. 15Х6СЮ.

Отқа берік болаттар мен қоспаларды классификациялау.

Ыстыққа төзімді материялдардың қазіргілерін мыналарды бөліп айтуға болады:

перлиттік,мартенситтік және аустенит ыстыққа төзімді болаттар,никельдік және кобальттік

ыстыққа төзімді ерітінділер,қыин балқитын металдар.

3000С-қа дейінгі температурада қалыпты конструкцияланған болаттар өте

төзімді,жогарылегирленген болатты қолданбауға да болады.

350...5000С температура аралығында жұмыс істеу үшін перлиттік,ферриттік және

мартенситтік болат қолданған жөн.

Перлитті ыстыққа төзімді болаттар.Бұл топқа котельді болат пен сильхром

жатады.Бұл болат түрлері котельдік агрегаттар, бу турбиналарын,іштей жылыту

двигателдерін жасау үшін қолданылады.Болатты хроммен,молибденмен және ванадиймен

жоғарлату қайыра кристалдану(рекристаллизация) температурасын жоғарлату үшін

қажет.Жоғары жүмсатылған немесе шынықтырылған қалыпты қолданылады. Соңында бұдан

пластинкалы зат пайда болып,аустенитке айналады,бұл жоғарғы ыстыққа төзімділікті

қамтамасыз етеді.

Сырғымалы шегі бұл болат түрлеріне қалған дефармацияны қамтамассыз етеді. Яғни 1%-

дағы 10000...100000 сағ жұмыс.Перлиттік болат өзінің ергіштігімен ерекшеленеді, көбінесе

еріту жұмыстарында қолданылады (мысалы құбыржылытқыш)

Газ турбиналардың бөлшектері үшін жай еритіндері ғана,яғни мартенситтік класстағы

болаттар қолданылады 12X2MФСР,12Х2МФБ,15Х12ВНМФ.

Болат құрамындағы хромның көптігі ыстыққа төзімділігін ұлғайтады. Хром,

вольфрам, молибден және ванадий қайыра кристалдану(рекристализация)температурасын

жоғарлатады.Мұндай металлдардың отқа төзімділігінің жоғарлылығы кристалл торындағы

110

атомдар арасындағы үлкен күштермен және қайыра кристалдану(рекристаллизация) жоғары

температурасымен түсіндіріледі.

Қызуға төзімді деталдерді дайындау үшін, дәнекерлеуді қажет етпейтін (двигателдін

іштей жану клапандары) хромокремниялық болат қолданылады-сильхром: 40Х10С2М,

40Х9С2, Х6С.

Легерлену дәрежесі өсуімен қызуға төзімді қасиеті артады.10000С температурасы

арасында сильхром шынықтыруға ұшырайды және 720-7800С температурада жүмсарту.

500-7000С жұмыстық температурасында аустениттік класты болат қолданылады.Осы

болаттардан двигательдер клапанын,газ турбинасынын қанатшасын,реактивті

двигательдердін апаратық бөлшектерін және т.б. детальдарды жасайды.

Хромникелдік болаттар басты қызуға төзімді аустенитті болат болып

табылады,қосымша легирленген вольфрам,молибден,ванадий және басқа

элементтермен.Болат 15-20% хромнан және 10-20% никельден құралады.Қызуға төзімді

және қызуға тұрақты,пластикалық,жаксы дәнекерленуі,кесуге және қысымға өндеу

қиындау,шамамен 6000С температура арасында кесектеледі.

Структуралық қасиеттеріне қарай болаттар екі топқа бөлінеді:

1.Аустениттік болат гомогендік құрлымымен 17Х18Н9,09Х14Н19В2БР1,12Х18Н12Т.

Көміртектін үлесі бұл болаттарда төмен.Аустениттік біркелкілікті жасау үшін болаттар суда

1050...11000С шынықтыруға ұшырайды,сосын 7500С –да құрлымын тұрақтандыру үшін-

жүмсарту.

2.Аустениттік болат гетерогендік құрлымымен 37Х12Н8П8МФ5,10Х11Н20Т3Р.

Болаттарды термиялық өндеуі 1050-11000С шынықтырудан түрады.Шынықтырудан кейін

эксплутациялық жоғары температурасында (600...7500С)- тозу.

Дисперциялық түрде осы температурада процесінде түрақты үстауы

карбиттер,карбониттриттер бөлуіне әкеледі ,сондықтан болаттын беріктігі арттады.

700...9000С температура аралығында жұмыс істейтін бөлшектер никель мен кобальт

негізіндегі ерітінділерден жасалады(мысалы: реактивті двигательдер турбинасы).

Никельді ерітінділерді деформацияланған күйде коптеп қолданады.Бұларда 55%-дан

астам никель және аздаған комиртегі бар(0,06...0,12%) Ыстыққа төзімділік қасиетімен

көптеген ыстыққа төзімді болаттарды басып озады.

Никельді ерітінділер құрамына қарай гомогенді (нихромдар) және гетерогендік

(нимониктер) болып бөлінеді.

Нихромдар. Бұл ерітінділердің негізі никель болса, легерлену элементтердің негізгісі

хром болып табылады.(ХН60Ю,ХН78Т)

Нихромдар ыстыққа төзімді болмағанымен,ыстыққа қарсы тұра алады.