Кадрлар тайёрлаш миллий дастури

24-§. ПЎЛАТНИ ХИМИЯВИЯ-ТЕРМИК ИШЛАШ ВА УНИНГ СИРТИНИ МУСТАҲКАМЛАШ
Химиявий-термик ишлаш - пўлатнинг таркиби, структураси ва хоссаларини ўзгартириш мақсадида унинг сиртқи қатламига химиявий ва термик таъсир этиш процессидир. Химиявий-термик ишлаш натижасида пўлат сиртининг қаттиқлиги, ейилишга чидамлилиги, коррозиябардошлиги, кислотабардошлиги каби хоссалари ортади. Пўлат деталларининг ўзоқ муддат ишлашини ошириш учун мустахкамлаш энг самарали усуллардан бўлганлиги сабабли химиявий-термик ишлаш машинасозликда кенг тарқалган.
Ўлчамлари ва шакли турлнча бўлган детал-ларга химиявий-терлик ишлов бериб, бир хил қалинликда ишлов берилган катлам олиш мум­кин. Химиявий-термик ишлашда сиртқи қатламнинг химиявий таркнби ўзгариши туфайли деталь сирти билан ўзагннннг хоссаларида фарқ бўлади. Иш унумининг пастлиги химиявий-тер­мик ишлашнинг асоснй камчилигидир.
Химиявий-термик ишлашда қиздириш турли химиявий элементли бўлганлигидан бу процесс ушбу элементлар атомларининг темир кристалл панжарасига диффўзияланишига асосланган.
Химиявий-термик ишлаш учта процессдан ташкил топган: диссоциация — актив атомар холатдаги туйинтирувчи элемент олиш (2NH₃2H+ЗН₂; СС₄С+2Н₂ ва хоказо); абсорбция-туйинтирувчи элемент актив атомларининг ме­талл сиртида ютилиши; диффўзия—туйинтирув­чи элемент атомларининг металл сиртидан ички қатламлари томон сурилиши.
Ҳар учала процесснинг тезлиги ўзаро мосланган бўлиши зарур, абсорбция ва диффўзия учун туйинтирувчи элемент асосий металл би­лан ўзаро реакцияга киришиб ё қаттиқ эритма, ёки химиявий бирикма ҳосил қилиши керак. Агар асосий металл ва туйинтирувчи элемент меха­ник аралашма ҳосил килса, химиявий-термик ишлаш мумкин эмас. Диффўзияланувчи элементнинг кириб бориш чуқурлити туйиниш температураси ва давомийлигига, шунингдек, пулат таркиби, асосан легирловчи элементларнинг борлигига боглиқ.45- расм. Цементитланган сиртқи катламда углерод миқдорининг ўзгариши (%)
Цементитлаш (деталь сиртини углеродга туйинтириш), цианлаш (деталь сиртини углерод ва азотга туйинтириш), борлаш (бор билан туйинтириш), алюминий (алюминий билан туйин­тириш) ва бошқалар химиявий-термик ишлашнинг кўп тарқалган хилларидир.
Цементитлаш деталь сиртини маълум муҳитда қиздириб, углерод билан диффўзной туйинтиришдан иборат химиявий-термик ишлаш процессидир. Цементитлаш натижасида деталь сиртки қатламининг қаттиқлиги, ейилишга чидамлилиги, эгилиш ва буралишдаги чидамлилик чегараси ортади. Ишқаланиш шароитида, катта босим ва циклик нагрўзка остида ишлайдиган шестерня, поршень ҳалқалари, тақсимлаш валлари каби деталлар цементитланади.
Кам углеродли пўлатлар (0,1—0,3% С), яъни 10, 15, 20, А12, А20, СтЗ, 15Х, 25ХГМ ва бошқа маркали пўлатлар цементитланади. Цементитлашда сиртки қатламдаги углерод 1 % гача етказилади (45-расм). Цементитланган қатлам қалинлиги (чуқурлиги) 0,5—2,5 мм га етади. Углеродли пўлатлар учун шартли равишда деталь сиртидан структурасида перлит билан феррит миқдори тахминан бир хил буладиган зона ярмисигача бўлган цементитланган қатлам қалинлиги олинади.
Цементитлашда деталь ҳаво киритмасдан 930—950°С гача углеродловчи муҳитда (қаттиқ, суюқ ёки газсимон кўринишда) қиздирилади, бир неча соат шу температурада ушлаб турилади, сунгра секин совитилади. Шундан сунг у нормалланади, тобланади ва бушатилади.
Углеродловчи муҳит сифатида қаттиқ карбюризаторлар (майда пистакумир билан барий карбонат аралашмаси), тўзли суюқ ванналар (ош тўзи, натрий карбонат, натрий цианиди, барий хлориди аралашмаси), таркибида угле­род бўлган газлар (табиий газ, ёритиш гази ва хоказолар) хизмат қилади.
Цементитланган деталлар 820—850°С да тобланади ҳамда паст температурада (150— 170°С) бушатилади. Термик ишлов берилгандан сунг сиртки қатлам структураси мартенсит ёки қаттиқлиги НКС 60—64 бўлган озгина миқдордаги карбидли мартенситдан иборат булади.
Углеродли пўлатдан ясалган деталлар ўзагининг структураси феррит, перлитдан, легирланган пўлатдан ясалганларники (пўлат маркаси ва деталь ўлчамларига қараб) кам углерод­ли мартенсит, троостит ёки ВДС 20—40 қаттиқликдаги сорбитдан иборат бўлади.
Азотлаш-сиртқи қатламнинг қаттиқлигини, ейилишга чидамлилигини, коррозияга чидамлилигини ошириш мақсадида ушбу қатламни азотга туйинтиришдан иборат химиявий-термик ишлов бериш  процессидир.
Азотланган қатлам қалинлиги цементитлан­ган қатламникига қараганда анча юқори бўлиб, 400—600°С да ҳам сақланади, вахрланки це­ментитланган мартенсит структурали қатлам қаттиқлиги 200—250°С температурагача сақланади. Таркибида алюминий, хром, титан бўлган 35ХМЮА, 40Х, 18ХГТ, 40ХНМА каби легирланган пўлатлар азотланади.
Азотлашдан олдин деталлар тобланади, юқо­ри температурада бушатилиб, уларнинг механик хоссалари яхшиланади. Азотланган қатлам қалинлиги 0,2—0,6 мм га етади. Азотланган қатлам яхши силлиқланади ва жилоланади. Авто­мобиль деталлари (шестернялар, тирсакли валлар), шунингдек штамплар, прессқолиплар ва хоказолар азотланади. Азотлаш натижасида деталь ўлчамлари бир оз катталашади. Шунинг учун азотланган деталларнинг 0,02—0,03 мм қалинликдаги қатлами ўзил-кесил силлиқланиб олиб ташланади (масалан, тирсакли вал буйинлари қайта силлиқланади).
Азотлаш, одатда 500—600°С температурада аммиакли муҳитда ўтказилади. Аммиак атомар ҳолатдаги актив азот ажралиб чиқиши билан парчаланади: 2NН₃2N + 6Н. Печга қуйилган герметик берк муфелда бу температурада азот пўлатнинг сиртқи қатламига киради, легирлов­чи элементлар билан химиявий реакцияга киришиб, хром, молибден, вольфрам нитридларини ҳосил қилади. Легирловчи элементларнинг нитридлари пўлатнинг қаттиқлигини ВДС 70 гача оширади. Азотланган оддий конструкцион пулатларнинг қаттиқлиги пастроқ, углеродли пулатларники эса жуда ҳам паст бўлади, чунки уларда махсус нитридлар ҳосил булмайди. Шу­нинг учун ҳам углеродли пўлатлар фақат кор­розияга қарши азотланади.
Азотлаш процесси 500—520°С да 24—60 соат давом этади. Процесснинг давомлилигини икки босқичли азотлаш билан қисқартириш мумкин. Аввалига температура 500—520°С даражада ушлаб турилади, процесс 560—600°С темпера­турада тугалланади. Температура кутарилиши билан диффўзияланиш тезлашади, қаттиқлиги камаймагани ҳолда керакли қалинликдаги қатлам ҳосил бўлиш вақти камаяди.
Азотлаш муддатини 2—3 марта кисқартириш учун ионли азотлашдан фойдаланилади. Про­цесс таркибида азот бўлган сийраклаштирилган атмосферада (МН₃ ёки N2) ишлов бериладиган детални манфий электродга — катодга улаб ўтказилади. Қурилма контейнери анод вазифасини утайди. Деталь билан контейнер орасида учқунловчи разряд ҳосил бўлади, бун­да газ ионлари деталь сиртини бомбардимон қилади. Ионли азотлаш муддати 1 соатдан 24 соатгача давом этади.
Суюқ муҳитда азотлаш 540—590°С да суюлтирилган цианид тўзларида 0,5—3 соат  мобайнида ўтказилади. Азотланган қатламнинг қалинлиги 0,15—0,5 мм бўлгани сиртида юпқа (7—15 мкм) карбонитридли қат­лам ҳосил бўлади; бу қатламнинг ейилишга қаршилиги ниҳоятда юқори бўлади.
Нитроцементитлаш — газли муҳитда сиртқи қатламни бир йўла азот ва углерод билан туйинтиришдан иборат химиявий-термик ишлов бериш процессидир. Азот (40%), водо­род (40%) ва углерод оксиди (20%) дан ташкил топтан эндотермик газ (эндогаз) газли муҳит вазифасини утайди. Нитроцементитлашда деталлар 5—15% табиий газ, 5% аммиак қушилган эндогаз муҳитида 850—870°С гача қиздирилиб, шу температурада 4—10 соат ушлаб турилади. Нитроцементитланган қатлам қалинлиги 0,2—0,8 мм бўлади. Бу қалинлик процесс температураси ва тутиб туриш вақтига боғлиқ. Температура ортиши билан қатламдаги азот миқдори камаяди, углерод эса маълум температурагача ортади, кейин бирмунча камаяди.
Нитроцементитлангандаи сунг деталлар тобланади ва 160—180°С да қаттиқлиги ВДС 58— 64 булгунча бушатилади.
Ейиладиган (тишли ғилдираклар), қийшайишга мойил мураккаб шаклли деталлар нитроцементитланади. Нитроцементитлаш газли цементитлашга нисбатан куйидаги афзалликларга эга: процесс анча паст (70—90°С га) темпера­турада кичик қалинликда утказилгандан деталь кам деформацияланади, кам тоб ташлайди. Нитроцементитлаш автомобиль ва тракторсозликда кенг қулланилади. Масалан, ВАЗ да хи­миявий-термик ишловдан утадиган деталларнинг 20% часи нитроцементитланади.
Цианлаш — таркибида натрий цианиди NаCN бўлган суюлтирилган тўзларда сиртки қатламни бир йула азот ва углерод билан ту­йинтиришдан иборат бўлган химиявий-термик ишлаш процессидир.
0,3 мм гача қалинликдаги цианланган қат­лам олиш учун цианлаш 820—860°С да (паст температурали цианлаш) 0,5—1,5 соат давомида бажарилади. Сунгра деталлар бевосита ваннадан олиниши билан тобланади ва паст температурада (180—200°С) бушатилади. Цианланган қатлам қаттиқлиги термик ишлов берилгандан сунг НКС 58—62 бўлади. Уртача углеродли пўлатдан ясалган деталлар, тезкесар пўлатдан ясалган асбоблар паст температу­рада цианланади. Паст температурали циан­лаш майда деталларни мустахкамлаш учун қулланилади.
Цианланган қатлам цементитланган қатламга нисбатан ейилишга анча чидамли бўлади.
Катта қалинликдаги цианланган қатлам (0,5—2 мм) олиш учун 930—960°С да бажариладиган юқори температурали цианлашдан фойдаланилади. Процесс 1,5—6 соат давом этади. Цианланган деталлар ҳавода совитилади, сунгра зарраларини майдалаштириш учун тобланади ва паст температурада бушати­лади. Уртача ва кам углеродли, шунингдек легирланган пўлатлардан ясалган деталлар учун юқори температурали цианлаш қулланилади.
Цианлаш процесси цементитлашга нисбатан анча унумли, унда мураккаб шаклли деталлар кам деформацияланади ва тоб ташлайди, ейилиши ва коррозияга чидамлилиги катта. Цианлаш таннархининг қимматлиги ва цианид тўзларининг заҳарлиги унинг камчилигидир.
Борлаш - таркибида бор бўлган мухит (бура, борнинг хлор билан бирикмаси) да қиздириб, сиртқи қатламни бор билан туйинтирувчи химиявий-термик ишлаш процессига айтилади.
Борлаш 850-950⁰С да 2-6 соат давомида ўказилади. Кам ва ўртача углеродли пўлатлар (20, 40, 45, 40Х, 30ХГС ва бошқалар) ни борлаш мумкин. 0,1-0,2 мм қалинликда борланган қатламнинг қаттиқлиги, абразив муҳитда ҳам ейилишга чидамлилигини оширишда қўлланилади. Борлаш деталларнинг пухталигини 2—10 марта оширади. Борланган қатламларнинг мўртлиги юқори бўлади.
Диффўзион металлаш – пўлатнинг сиртки қатлам турли мегаллар (алюминий, хром, рух ва бошқалар) ва уларнинг комплекси билан туйинтиришдан иборат химиявий-термик ишлов бериш процессидир. Пўлат сиртининг бошқа металлар билан туйинишида урин олувчи қаттиқ эритмалар ҳосил бўлади, шунинг учун уларнинг диффўзияланиши, углерод ёки азотнинг диффўзияланишига нисбатан қийинроқ кечади.
Пўлат сиртиннзг диффўзной туйиниши 700— 1400°С температурада куйидагича амалга оширилади:
1. Қаттиқ диффўзион металлаш, бунда аммо­ний хлорид (NH₄Cl) қўшилган ферроқотишма (феррохром, ферросилиций, ферроаммоний ва ҳоказо) металлизатор вазифасини утайди. Металлизатор НСl ёки Сl₂ билан реакцияга киришиб, хлорнинг металл билан учиб чиқувчи бирикмасини А1С1₃, СгС1₂ ва ҳоказо) ҳосил қилади. Хлорнинг металл билан учиб чи­қувчи бирикмаси металл сирти билан контактда бўлиши натижасида улар эркин атомлар ҳо­сил қилиб диссоцияланади.
2. Суюқ диффўзной металлаш, бунда пўлат суюқланиш температураси паст бўлган руҳ алюминий каби суюлтирилган деталларга ботирилади.
3. Газли диффўзной металлаш турли металларнинг хлоридлари бўлган газли муҳитда ба­жарилади.
Алитирлаш таркибида 0,1—0,2% С бўл­ган пўлат сиртннн алюминий билан диффўзной туйинтиришдан иборат процессдир.
Алитирлаш 700-1100°С температурасига ўтказилади. Алитирланган қатлам қалинлиги 0,2—1 мм бўлиб, унда алюминий концентранияси 30% гача етади. Углеродли пўлатларнннг оташга чидамлилигини ошириш учун алитирлашдан фойдаланилади. Термопараларнинг ғилофлари, қуйиш ковшининг деталлари, юқори температурада ишлайдиган клапан ва бошқа деталлар алитирланади.
Хромлаш - пўлат сиртини хром билан диффўзной туйинтириш процессидир. Хромлаш агрессни муҳитларда щеталларнинг куйинди ҳосил бўлишига ва ейилишга чидамлилигини оширади. Бур турбиналари, агрессив муҳитни ҳайдашда қулланиладиган насосларнинг детал­лари ва бошқалар хромланади.
46- расм. ЮЧТ билан тобланган тирсакли вал:
Пўлат сиртини пухталаш. Сиртқи қатламларининг қаттиқлигини, чидамлилик чегараси ва ишқаланишга қаршилигини ошириш учун купгина машина деталларининг сирти пухталанади. Пўлат сиртини пухталашнинг учта асосий усули мавжуд: юза тоблаш, пластик деформациялаб пухталаш ва юқорида куриб утилган химиявий-термик ишлаш.
Юза тоблашдан асосий мақсад турли деталларнинг (шестерня тишларининг, вал буйинларининг (46-расм), металл қирқиш станокларининг йуналтирувчи станиналарининг) қаттиқлигини, ейилишга чидамлилигини, чидамли­лик чегарасини оширишдир. Юза тоблашдан сунг деталь ўзаги қовушоқлигича қолиб, зарбий ва бошқа нагрўзкаларни яхши қабул қилади. Саноатда юза тоблашнинг юқори частотали ток (ЮЧТ) билан индукцион қиздириб, газ алангасида ҳамда электролитда қиздириб тоблаш усуллари мавжуд. Юза тоблашнинг барча усуллари. учун деталь сиртини Ас₃ критик нуқтадан юқорироққача қиздириш ва тез совитиб мартен­сит структура олиш умумий ҳисобланади.
Газ алангасида тоблашда пўлат деталлари­нинг сиртини ацетилен-кислород алангасида к,издириб, сув пуркаб тез совитилади. Деталнинг сиртқи қатлами ацетилен-кислород алангасида тоблаш температурасигача қисқа вақт ичида қиздирилади, бу вақт ичида металлнинг ўзаги критик нуқтагача қизиб улгурмаиди, шунинг учун совитилганда тобланмасдан юмшоқлигича қолади. Деталнинг ишлатилишига қараб, тоб­ланган қатламнинг қалинлиги 2,5—4,5 мм, қаттиқлиги эса НКС 56—58 бўлиши мумкин. Тоблангандан сунг деталь тоза бўлади, куйинди ва углеродсизланиш излари булмайди. Газ алан­гасида тоблаш асосан якка буюмлар ишлаб чиқариладиган корхоналарда, сирти чўзилган буюмларни ремонтдан сунг тоблаш қулланилади.
ЮЧТ билан индукцион қиздириш турли шаклдаги деталларни тоблашнинг кенг тарқалган, унумли ва илгор усулидир. Тоблаш процессини тула автоматлаштириш, углерод ва бошқа эле ментларнинг куймаслиги, шунингдек сезиларли оксидланмаслик ва куйинди ҳосил булмаслик, тоблаш чуқурлигини етарли даражада аник, ростлаш мумкинлиги бу усулнинг афзалликлари хисобланади.
ЮЧТ билан қиздиришнинг принципиал схе­маси 47- расмда курсатилган. Индуктор 1 га (ҳалқасимон кўринишда эгилган мис трубага) ўзгарувчан ток берилади. Деталь 2 индукторга жойланади. Индуктор ичида ўзгарувчан магнит майдон 3 пайдо бўлади, бу майдон деталь сир­тида электр юритувчи куч (ЭЮК) ни индукциялайди. ЭЮК таъсирида металлда электр уюрма токлар (Фуко токи) хреил бўлади, бу ток де­таль сиртини юқори температурада қиздиради. Бу жуда катта тезликда (бир неча секунд ичида) керакли жойнигина қиздириш имконини беради. Деталь одатда, душ усулида совитила­ди. Бунинг учун индукторнинг ички сиртида кўптешиклар мавжуд бўлиб, деталь керакли температурагача қиздирилгач, шу тешиклар орқали сув пуркалади.
47-расм. ЮЧТ билан қиздириш схемаси.
Юқори частотали ток машина ва лампа генераторлар ёрдамида олинади, 0,5—10 кГц частотали ток берувчи машина генераторлар деталларни 7 мм чуқурликкача тоблаш учун, 100—10000 кГц частотали ток берувчи лампа генераторлар эса деталларни 2 мм чуқурликка­ча тоблаш учун ишлатилади. ЮЧТ билан қиз­дириб сирти тобланган металлнинг қаттиқлиги одатдаги ҳажмий тобланган металлнинг қаттиқлигига қараганда 3-4НКС бирликка каттадир. ЮЧТ билан одатда таркибида 0,4% ва ундан купроқ углерод бўлган пўлатлар тобланади, акс холда деталнинг сирти керакли қаттиқликка эришмайди.
Электролитда тоблаш электролит (кальцинацияланган соданинг сувдаги 5—10% ли эритмаси) орқали ўзгармас ток ўтказилганда катодда (деталда) водороднинг майда пуфакчаларидан иборат юпқа қатлам (газ қобиғи) ҳо­сил бўлади. Водород пуфакчаларининг электр утказувчанлиги ёмон бўлганлигидан ток купаяди ва катод (деталь) керакли температурагача қизийди, ток учирилгач, деталь ушбу электролитнинг ўзида тобланади. Автомобиль ва трак­тор двигатель клапанларининг стерженлари шу усулда тобланади.
Пластик деформациялаб пухта­лаш металл буюмлар сиртқи қатламининг хоссалари ўзгаришига олиб келувчи прогрессив технологик процеесдир. Бу усул билан металл буюмнинг сиртигина ролик бостириш, шарик ёки питра зарби таъсирида пластик деформацияланади. Кўпинча питра пуркаб ишлов бериш қулланилади. Бунда буюм сиртига 2,2—1,5 мм ўлчамли пўлат ёки оқ чуяндан тайёрланган думалоқ питралар катта тезликда ёгдирилади. Питра ёгдиргичлар ёрдамида бу операция бажарилади. Питралар зарби таъсиридан сиртқи датлам пластик деформацияланади ва пухта қатлам ҳосил бўлади. Питра ёғдириб ишлов бериш натижасида 0,2—0,4 мм чуқурликда пухталанган қатлам юзага келади. Бундан ташқари қатлам ҳажми ортиши билан буюм сиртида қолдиқ сиқилиш кучланиши пайдо бўлади, бу толиқиш мустаҳкамлигини кескин оширади. Масалан, автомобилнинг толиқиш шароитида ишловчи урама пружиналарини ишлатиш муддати 50—60 марта, тирсакли валларники 25—30 марта ортади.