Islom karimov nomidagi toshkent davlat texnika universiteti olmaliq filiali “mashinasozlik texnologiyasi” kafedrasi

6-MA'RUZA. PO’LATLARNING FIZIK XUSUSIYATLARIGA LEGIRLOVCHI ELMENTLARNING TA’SIRI

Po'latga kiritilgan legirlangan elementlar po'latlarning fizik xususiyatlarini va payvandlash qobiliyatini sezilarli darajada o'zgartiradi (2-jadval).

jadval 2
Polatlarning fizik xossalari

Xususiyatlari	Perlit po'latlari		Austenit po'latlar		Austenit yuqori nikelli legirlangan turi 20-80	1X11В2MФ martensit-Ferrit sinfidagi po'lat
	Ст3	12X1MФ	1X18H9T	25-20 yozing
Zichlik, g/sm3	7.85	7.8	7.9	7.82	8.12	7.86
Erish harorati,C	1500	1400..1450	1400..1425	1380..1410	1390	1450..1500
Maxsus issiqlik sig'imi 20C, KJ/(kgdo'l)	0,42	0,48	0,50	0,50	0,45...0,63	0,49
Issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti, Vt/(m2do'l)	40.3	35.7	16.4	14.6	12.2	25.2
Chiziqli kengayish koeffitsienti, 10-6 mm / (mmC) 0 dan 100 gacha 0 dan 500 gacha	12.0 13.9	10.8 13.2	17.3 18.5	15.0 18.0	11.7 13.5	10.7..10.8 13.0
Elektr qarshiligi 20C, (OMmm2)/m	0,15	0,32	0,73	0,73	1.24	1.05
Intensiv ozgarich shakllanishi boshlanishining harorati,C	500	650..700	850..900	1150	1050	750
Elastiklik moduli, 10-5 MN/m2 20 daC 500 daC	2.02 1.44	2.13 1.83	2.02 1.69	2.04 1.73	2.30 1.95	2.12 1.73
Magnit xususiyatlari	magnit	magnit	magnit emas	magnit emas	magnit emas	magnit

Bu ta'sir metallning mo'rtligining kritik haroratiga ham ta'sir qiladi T_cr - minimal harorat, bunda zarba egilishi uchun namunaning sinishi kristalli sinishning 50% dan ko'p bo'lmagan yoki tolalining kamida 50% ni o'z ichiga oladi (3-jadval). . Ko'pgina po'latlarning T_cr ko'rsatkichi xona haroratidan ancha yuqori va LE mavjudligiga bog'liq. Issiqlik va sovutish jarayonida po'latlar mo'rt holatdan egiluvchan holatga o'tadi va aksincha, payvandlashda buni hisobga olish kerak.

3-jadval
Mo'rtlikning kritik haroratining siljishi (15)
legirlangan elementi tarkibining 0,1% ga oshishi bilan

qotisHTiruvchi element	Tkr (15),	chegaralar doping	legirlovchi element	Tkr (15),	chegaralar doping
C	+ 14,7	0...0,4	Ni	– 3.9 – 1.7	0...0,4 0,4...3
Mn	– 5.6	0,3...1,5	Cr	0 + 11.1	0...0,5 0,5 dan ortiq
Si	0 + 7.2	0,1...0,6 0,6...1,8	Mo	+19,5	0...0,18
P	+56	0...0,2	Al	0	0...0,1
S	0	0...0,05	Ti	– 4.4	0.4
Cu	0 + 3.9	0...0,70 0,7...20	V	+ 33,4	0...0,14
B	+278	0...0,0044

Deyarli barcha LElar po'latlarning payvandlanishini yomonlashtiradi, bu, masalan, kam legirlangan po'latlar uchun LE miqdori ekvivalent uglerod Ce da yig'ilganligida ifodalanadi.

,
bu erda turli elementlarning belgilari uning mazmunini foiz sifatida bildiradi. Biroq, bunday formuladan foydalanish bir qator faktlarning kam baholanishi bilan bog'liq kamchiliklarga ega.
Ст3 bilan solishtirganda, legirlangan po'latlar chiziqli kengayish koeffitsienti (1,5 marta) va elektr qarshiligi (2...8 marta), kamroq issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti (2...3 marta) va kamroq Tmelt ( - 100 ga). Legirlangan po'latlarning solisHTirma issiqlik sig'imi ham marvaridli po'latlarga nisbatan 15...20% ga yuqori.


6.1. Legirlovchi elementlarning kristallanishi
Berilgan haroratdagi metall ma'lum, energetik jihatdan eng barqaror holatga (tuzilmaga) ega bo'lib, minimal erkin energiya (10-rasm).
T ning o'zgarishi bilan kristall panjaradagi atomlarning o'zaro ta'siri va erkin energiya shartlari o'zgaradi.

Rasm. 10. Qattiq (1) va suyuq (2) metallarning erkin energiyasining T ga bog'liqligi

T ning oshishi bilan atomlarning tugunlardan ajralishi va kristall panjarani alohida bloklarga yo'q qilish eHTimoli ortadi. Kristalli modda va uning qotichmasi bir vaqtda mavjud bo'lgan harorat nazariy kristallanish harorati Tm deyiladi.

To'liq suyuqlik holatiga erishish uchun o'ta qizib ketish (Tp) talab qilinadi. Tn qanchalik katta va T katta bo'lsa, atom guruhlari qanchalik kichik bo'lsa va ularning barqarorligi shunchalik kam bo'ladi. Bu markazlar qanchalik ko'p bo'lsa, qotib qolish vaqtida metall shunchalik nozik taneli bo'ladi, ya'ni erish sharoitlari metallning keyingi kristallanishi va xususiyatlariga ta'sir qiladi.
Kristallanish- metallning qattiqlashishi paytida kristallarning hosil bo'lish jarayoni - Фaqat T < Tm da, ya'ni o'ta sovutish paytida sodir bo'ladi.Tk.
Kristallanish jarayoni amalda boshlanadigan harorat haqiqiy kristallanish harorati TФc deyiladi.
Hipotermiya darajasi chaqirdiT = Tm-TФc. KamroqTc, Tm ga qanchalik yaqin bo'lsa, jarayon davom etadi va hosil bo'lgan kristallanish markazlari (CC) shunchalik barqaror emas. Tc ning ortishi bilan ko'proq miqdordagi KK shakllanishi uchun sharoitlar yaratiladi.
Eritilgan metallning kristallanishi bir vaqtning o'zida ikkita elementar jarayondan iborat:
– yadrolarning shakllanishi (kristallanish markazlari);
- bu markazlardan kristallitlarning o'sishi.
Quyma strukturasining asosiy elementlari dendrit va kristallitdir. Dendrit - daraxtga o'xshash, tanasi va shoxlari bo'lgan kristallar. Uning o'sishi issiqlik qabul qiluvchining Faolligiga bog'liq va issiqlik qabul qiluvchi tekislikka perpendikulyar yo'nalishda davom etadi.
Turli tartibli o'sayotgan o'qlarning qattiq sirtlari to'qnashganda, kristallitning qurilishi tugallanadi. Yo'nalishini yo'qotgan dendritlar va shaklini yo'qotgan kristallar kristallitlar deyiladi.
7-MA'RUZA. PAYVAND VANNASINING KRISTALLLANISH XUSUSIYATLARI

Payvandlash issiqlik manbasining ta'siri natijasida metall eriydi va manba vannani hosil qiladi - izotermik sirt T = Tm bilan chegaralangan metall. Uning o'lchami va shakli payvandlash rejimi va turining parametrlariga bog'liq.

Payvandlash jarayonida yoy payvandlanayotgan qirralar bo'ylab harakatlanadi va harakatlanuvchi payvand chovgumini hosil qiladi (11-rasm), uning old qismida (abc) taglik va plomba metalli eriydi va quyruq qismida (dkn) metall kristallanadi. Hammomning o'rtacha harorati 1700 ... 1850S - ADS uchun va 1600...2000 °S - RDS uchun.

Rasm. 11. Payvand chokining L uzunligi bo'ylab haroratni taqsimlash sxemasi

Yoyning oldinga siljishi bilan vannaning bosh qismidan erigan metall, yoy bosimi ta'sirida, vannaning quyruq qismiga tashlanadi, bu erda sovuq asosiy metallga issiqlik tushishi oqimdan ustun turadi. Ikkinchisi payvandlash havzasining qattiqlashishiga olib keladi, bunda termoyadroviy chegara bo'ylab umumiy kristallar hosil bo'ladi.

Payvand choki metallining kristallanishiga quyidagi omillar ta'sir qiladi:
1. Vannada eritilgan asosiy metallning donalaralari, karbidlar va metall bo'lmagan qo'shimchalar chegarasida kristallanish markazlarining mavjudligi.
2. Kristallanish bilan bir vaqtda, harakatlanuvchi issiqlik manbai tomonidan payvandlangan hovuzga issiqlikning kiritilishi, uning tezligi kristallanish jabhasining harakat tezligini belgilaydi.
3. Eritilgan payvandlash havzasining kichik hajmi va qisqa mavjudligi (1 ... 2 min), yuqori o'rtacha kristall o'sish sur'atlari.
4. Payvandlash havzasining markazida sezilarli harorat gradienti va metallning haddan tashqari qizishi.
5. Metallni intensiv aralashtirish.
6. Payvandlashning issiqlik deformatsiya siklining kristallanish metalliga ta'siri.
Payvandlangan metallning kristallanish jarayonida uning birlamchi tuzilishi shakllanadi, bu kristallitlarning shakli, o'lchami, o'zaro joylashishi, dendritik shakllanishlar va Fazali cho'kmalarning tabiati bilan belgilanadi.
Kristallanish natijasida ma'lum energiya ajralib chiqadi - kristallanish issiqligi, son jihatdan sintezning yashirin issiqligiga teng. Bu issiqlik qattiq va suyuq fazalar orasidagi cheka orqali sovuqroq tanaga chiqariladi, bu esa uzluksiz kristallanishni keltirib chiqaradi.
Payvandlashda kristallitlarning o'sishi an'anaviy ravishda qattiqlashuv old tomoniga, ya'ni Tmeltga mos keladigan izotermik qattiqlashuv yuzasiga (IPC) sodir bo'ladi (12-rasm). Kristallitning o'sish tezligi V_cr payvandlash tezligi V ga bog'liq (13-rasm).

Rasm. 12. Payvand chokining sxemasi (I-I - kristallit o'qi)

Rasm. 13. Tezlikni hisoblash sxemasi kristallanish

Kristallanish tezligi vektori normal bo'ylab kristallanish izotermasi tomon yo'naltiriladi. Vcr = AB/t, bu erda AB - kristallangan maydonalarning uzunligi; t - kristallanish vaqti.
ABC shaklini ko'rib chiqing. O'lchamlar cheksiz kichik bo'lgani uchun biz uni to'g'ri burchakli uchburchak deb hisoblashimiz va AC = x ni olishimiz mumkin. Keyin AB = ACcos=Xcosva Vcr = (x/t)cos; chunki V =X/t - payvandlash tezligi, keyin Vcr = Vcos.
Legirlanganning birlamchi strukturasining turi kristall o'sishi shakliga va sovutish sharoitlariga bog'liq. Birlamchi strukturaning 3 turi mavjud (14-rasm): hujayrali (a), hujayrali-dendritik (b) va dendritik (c).



Rasm. 14. Birlamchi tuzilish turlari


asosiy tuzilmapayvand choki turli metallurgiya va texnologik usullar yordamida sozlanishi mumkin. Choklardagi teng o'qli kristallarni olish uchun ustunli strukturani bostirish amalga oshiriladi:
a) 1-turdagi modifikator elementlarini kiritish (Ti, V, Nb, Zr va boshqalar);
b) sirt faol aralashmalarning 2-turidagi modifikatorlarni joriy etish;
c) qattiq qotichmalarda ortiqcha faza hosil qiluvchi elementlarni kiritish (-Fazalar, birlamchi karbidlar va boshqalar);
d) ultratovushli tebranishlar yoki tebranishlarning payvand chokiga ta'siri, hovuz metallining elektromagnit aralashuvi;
e) termik va termomexanik ishlov berish, payvandlangan choklarni prokatlash.
ikkilamchi tuzilmaqattiq holatda fizik-kimyoviy jarayonlar va strukturaviy o'zgarishlar natijasida hosil bo'ladi. Bunda muhim rolni polimorФik austenitlar o'ynaydi - bir turdagi kristall panjaraning boshqasiga o'tishi ().
Suyuq holatdan kristallanishdan so'ng, qattiq holatda ikkilamchi kristallanish (qayta kristallanish) kristall strukturasining rasmini o'zgartiradi - yangi donalaralar paydo bo'ladi va o'sadi, yangi chegaralar paydo bo'ladi.
Polimorf o'zgarishlarga ega bo'lgan metallarning choklari uchun ikkilamchi kristallanish jarayoni bir necha jihatlarga ega:
1. Payvandlashdan keyin sovutish jarayonida kristallarning noqulay tuzilishi buziladi va yangi, nozik taneli struktura paydo bo'ladi.
2. Payvandlashdan keyin haddan tashqari qizib ketgan ЗТВni yana T polimorf o'zgarishlardan yuqori qizdirish, so'ngra kerakli tezlikda sovutish orqali nozik taneli qilish mumkin.
3. Bosimli payvandlashda, qattiq holatda qayta kristallanish jarayonida, oldingi cheka orqali yangi donalaralar o'sib boradi va payvandlangan bo'g'inlarning sifati yaxshilanadi.