Салқындатылған өнімнің ыдырау кинетикасы. Салқындатудың критикалық жылдамдығы

Қатты өнімнің ыдырауы изотермиялық процесс кезінде жүруі мүмкін және үзіліссіз салқындату нәтижесінде болуы мүмкін.Сондықтан болат үшін жартылай морттық өзгеріс болмайақ С-диаграммасын құруға болады. Бірақта С-диаграмманы (қатты өнімнің бастапқы және соңғы өзгерісі) практикалық жинақталмаған құрайды. Алдымен қатты өнімнің өзгерісінің бастапқы нәтижесін есептейді. Оны әдетте өлшенген параметрлердің нәтижесі бойынша алады.

Қатты өнімді алу үшін ең алдымен жоғары температуралы өнімге қатысты салқындату жылдамдығы керек.Егерде изотермиялық өңдеудің диаграммасы болса, онда шынықтырудың критикалық жылдамдық өңдеуі жылдам жүргізіледі.

Салқындатылған қатты өнімнің беріктілігі мына факторлармен ерекшеленеді:негізгі табиғи болат,диффузиялық өзгеріс, түзеткіш элементтер саны және салқындату алдындағы құрылыммен. Сондықтан аса қатты өнімді алу үшін салқындату жылдамдығымен және әртүрлі шынықтыру тәсілімен жасалады.

Шынықтыру кезінде жауапты жұмыс салқындату болып табылады, ол мартенсит құрылысын алу үшін жоғары дәрежелі өтуі керек. Берілген болат үшін шынықтырудың критикалық жылдамдығы термокинетикалық диаграмма бойынша анықталынады.Жоғары көлемді жылдамдықпен салқындату кезінде ішкі кедергілер пайда болады, олар құрылымдарының өзгерісіне әкеп соғуы мүмкін. Сондықтан ішкі кедергілерді білетін механизм туралы анық ақпарат болу керек, яғни оларды ұтымды басқара алатындай және қауіптің алдын-алатындай.

Шынықтыру температуралары.Шынықтырылған болатқа дейін температураны 30-50С – қа дейін көтереді, Ас3 нүктесінен биік болады (сурет. 128). Бұл жағдайда перлит құрылысымен қалыптасқан болат – қыздырылғанда феррит аустениттік құрылыс табады,келесі салқындау жоғары критикалық жылдамдықтан мартенситке айналады.Барлық қыздыру температурасын болатты шынықтырудан кейін мартенсит құрылысы қалыптасады және феррит қыздыру кезінде қаттылық беріктілігі мен болат алуда температура жоғары болуы керек Ас3.

Эвтектикалық қорытпаның кристалдану үрдісі:

Ι нүктеге дейін қорытпа сұйық күйінде салқындайды. Ι нүктеге сәйкес температурада екі әртекті копоненттің бір уақытта кристалдануы басталады. Салқындау қисығында температуралық 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 төменірек 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 учаскіде эвтектика кристалданады, (эвтектикалыққа дейін өзгереді. 2-2 қорытпаның кристалдануын қара). 2 нүктеден төмен алғаш кристалданған артық В компоненттен және эвтектикадан тұратын қорытпа салқындайды.

Температура әсері

Температураның жоғарлауымен тұтқырлық жоғарлайды(7.2 сур). Температураның өзгеруімен аққыштық шегі өзгереді, қарсылас жұлыну (отрыву) температураға бағынбайды. Т_н температураның жоғарлауымен аққыштық шегі қарсылас жұлынудан аз болады. Жүктеме кезінде ең бірінші пластикалық деформация орын алады, содан кейін бұзылу басталады. Металл тұтқырлық күйде болады.

Т_н температураның төмендеуімен қарсылас жұлыну аққыштық шектен аз болады. Бұл жағдай металл деформация көмексіз бұзылады, сынғыштық күйде болады. Тұтқырлық күйден сынғыштық күйге өтуі температура интервалдарына байланысты.

Мортсынғыштық дегеніміз температураның төмендеуімен металдың сынғыштық күйге өтуі.

Мортсынғыштықтарға темір, вольфрам, цинк және т.б металдар, көлемдік центрленген кубтық және де гексагональді тығыз негізделген кристалдық тордың болуы.

Сур.7.2.Пластикалық және сынғыштық күйдегі температураның әсері

Тұтқырлықты бағалаудағы тәсіл.

Соққыш тұтқырлық металдың сенімділігін сипаттайды, оның мортсынғыштығына қарсылас көрсету қабілеті.

Тәжірибені анықталған формада және де кесілген үлгіде жүргізеледі. Үлгіні кесілген жағымен қазыққа қағып, қарама-қарсы жағын ұруға дайындап, белгілі биіктікке көтереді (7,3 сур)

7.3. – сурет. Соққы тұтқырлығының тәжірибелік кестесі: а) маятникті копрдың схемасы; б) кесілген стандартты үлгі; в) концентрантты кернеу түрлері; г) тұтқырлықты температурадан тәуелділігі.

Үлгінің бұзылуына жұмсалатын жұмыс: А = Р(Н - h)

Мұндағы;

Р – маяктник салмағы

Н – соққыға дейінгі маятниктің көтерілу биіктігі.

Һ – соққыдан кейінгі маятниктің көтерілу биіктігі.

Соққы тұтқырлығы - сипаттамалы тұтқырлық болып табылады (а_H) –жұмыстың бөлініп бұзылуы, а_H =А_H / F_0, Мұндағы: F₀ – кесік орындағы көлденең қима ауданы.

ГОСТ 9454 – 78 бойынша соққы тұтқырлықты KCV, KCU, КСТ деп белгіленеді. КС- соққы тұтқырлықтың символы, үшінші символ тіліктің түрін көрсетеді: өткір(V), дөңгелектенген радиусты(U),жарықты(Т) (сур.7.3 в).

Металды морт сыңғыштығын бағалау үшін және критикалық басталуын анықтау үшін сериялық сынаулар.

Әртүрлі температурада үлгінің сериясын сынайды және сызықтарды құрады- соққы тұтқырлықтың температурадан байланысының (а_н- Т), солай ақ морт сынғыштың басталуын анықтайды (сур. 7.3 г).

Морт сынғыштың басталуы-бұзылудың өзгеру сипаттамасының температуралық интервалы,конструкционды беріктіктің маңызды параметры болып есептеледі.

Неғұрлым морт сыңғыштың басталуы төмендеу болса, соғұрлым металл жүктеудің шоғырлауына, деформацияның жылдамдығына әсерлігіші төмендейді.

Сынық түрі бойынша тұтқырлықты бағалау

Шыдамдылыққа сынақ (ГОСТ 2860) – беріктіктің шаршау сипаттамасын береді.

Тозу - жүктеудің белгілі өзгерткіш қайталану кезіндегі материалдың бұзылуы, яғни шамасы аққыштық шегінен аспайды.

Шынықтырылатын және шынықтырылған.

Шынықталдыру кезінде болаттың беріктілігі атқарылған жұмыстардың арқасында біршама артады. Болаттың шыныққандығы ең алдымен болаттағы көміртек мөлшерімен байқалады. Көміртек мөлшері қаншалықты көп болса, соншалықты оның беріктілігі мен қаттылығы ескеріледі.

Қыздырудың деформацияланған металдың құрылысы мен қасиетіне әсері.

Деформацияланған металл тепе-теңдік жағдайда болады.Тепе-теңдік жағдайға өту кристалдық тордағы бүлінудің төмендеуімен байланысты,кернеудің төмендеуі атомдардың орын ауыстыру мүмкіндігімен анықталады.

Төменгі температурада атомдардың қозғалысы аз,сондықтан тойтарыс жағдайы шексіз ұзақ сақталуы мүмкін.Қыздыру процесіндегі металдың жоғары температурасында пластикалық деформациядан кейін атомдар диффузиясы артады,металдың тепе-теңдік жағдайға - қайтымдылыққа және қайта кристалдануға әкелетін беріктіктің бұзылу процесіне әсер ете бастайды.

Пайдаланылған әдебиеттер:

Негізгі әдебиеттер:

1.ГуляевА.П.Металловедение.Учебник для вузов. Изд. «Металлургия»,1986г- CD-RW

2.ГеллерЮ.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение. (Методы анализа, лабораторные работы и задачи) М, Металлургия., 1983г. - CD-RW

3. Зуев В.Н. Термическая обработка металлов. М, 1976г.

4. Козлов Ю.С., Конструкционные материалы. М, 1978г.

Қосымша әдебиеттер:

5. Блатнер М.Е. Металловедение и термическая обработка. М, Металлургиздат, 1993г.

6.Дриц М.Е., Москалев М.А. Технология конструкционных материалов и материаловедение М, Машиностроение, 1991г.

7. Остапенко Н.Н., Кропивницкий Н.Н. Технология металлов М, 1970г.

8. Николаев Е.Н. Термическая обработка металлов и оборудование термических цехов. М, 1980г.

9.Мозберг Р.К., Материаловедение М., Высшая школа, 1991г.- CD-RW

10.А.М.Диаграмма состояния двойных и тройных систем. М. «Металлургия»,1990г- CD-RW

11.Д.Ұ.Смағүлов. «Металлография». «Баспа», 2007 ж