М у н д а р и ж а I боб. Металларнинг кристалл тузилиши ва кристалланиш поцесси

Диффузион хромлашда ишлатиладиган аралашмалар
ва хромлаш режимлари

Аралашманинг таркиби	Хромлаш температураси. °с	Процесснинг давом этиш вакти.. соат	Диффузион катламнинг калин- лиги, мм
60% хром ёки феррохром, 39%, гилтупроц ёки каолин, 1% аммоний хлорид. 60% хром ёкиферрохром, 35% гилтупрок ёки каолин, 5% хлорид кислота	1050 1050	6 6	Пўлат 08—0,12 Пўлат 45—0,025 Пўлат У8—0,045 Пўлат У10—0,03

Аралашмаларга аммойий хлорид ва хлорид кислота процессии тезлатиш учун қушилади.
Суюқ мухитда диффузион хромлаш. Деталларнинг сиртқи қатламини суюқ мухитда хромлаш учун 20% хром хлорид СгСВ ва 80% барий хлорид ВаС1₂ дан иборат аралашма ишлатилади. Детални суюқлантирилган ана шу аралашмада хромлашда хром хлориднинг парчаланишидан ажралиб чиққан хром 950— 1100°С температурада 4 соат давомида деталнинг 0,04—0,10 мм қалинликдаги сиртқи қатламига диффузиланади. Деталь хромлангандан кейиноқ температураси 70°С дан паст булмаган сувда ёки мойда тобланади. Деталь совуқ сувда тобланса, дарзлар пайдо булиши мумкин, Хромланган детални тоблашдан мақсад ички қатламларининг механик хоссаларини яхшилашдан иборат. Тоблаш процесси диффузион қатламга хеч қандай таъсир этмайди.
Газ мухитда диффузион хромлаш Бу процесс қуйидагйча амалга ошйрилади: ичига хром ёки феррохром хамда хромланувчи деталлар солинган ва 950— 1050 °С гача қиздирилган ретортадан водород билан водород хлорид аралашмаси ёки хлор ёхуд водород хлорид утказилёди. Водород хлорид хромга ёки феррохромга таъсир этганда хром хлорид (СгОг) цосил булади. Хром хлорид деталнинг сиртига текканда СгС1₂ дан атом холидаги хром ажралиб чиқиб, у деталнинг сиртқи қатламига диффузиланади.
Диффузион хромланадиган деталь таркибидаги углерод миқдорига қараб; диффузион қатламнинг фазавий таркиби ва хоссалари хар хил булади. Масалан, кам углеродли пўлатдан ясалган деталнинг диффузион қатлами хромнинг а-темирдаги қаттиқ эритмасидан иборат булиб, унинг таркибида 40—60% хром булади; уртача ва куп углеродли пўлатлардан ясалган деталларнинг диффузион қатлами эса, асосан, хром карбидлари (СгFe) C₃ дан иборат булади: Уртача ва куп углеродли пўлатдан ясалган деталларнинг диффузион қатламида углерод миқдори 7—8% га, хром миқдори эса 50—60% га етади. Диффузион хромланган қатламдан кейинги зонада углероднинг миқдори ички қатламлардагидан ортиқ булади, чунки углероднинг диффузиланиш тезлиги хромнинг диффузиланиш тезлигидан катта булганлиги учун углероднинг бйр қисми карбид хосил булиши учун сарф булмай қолади.
Кам углеродли пўлатдан ясалган деталлар диффузион қатламининг қаттиқлиги унча юқори булмайди (Н V =200-250), куп углеродли пўлатдан ясалган деталлар диффузион қатламиники эса жуда юқори булади (Виккерс буйича 1380 га етади).
Деталь ва асбоблар, масалан, компрессор клапанлари, помпаларнинг валлари хамда втулкалари, баъзи станокларнинг шпинделлари, эговлар пармалар ва бошқа деталь хамда асбоблар диффузион хромланади.
Диффузион кремнийлаш (силиқийлаш). Кремнийлашдан кузда тутиладиган мацсад пўлат ва чуяндан ясалган деталлар сиртқи қатламининг коррозиябардошлик ва оловбардошлик, ейилишга қаршилик курсатиш хоссаларини оширишдан иборат. Хозирча, қаттиқ мухитда кремнийлаш билан газ мухитда кремнийлаш усуллари маълум. Ана шу усулларни куриб чиқайлик.
Қа т т и қ мухитда диффузион кремни % л а ш. Кремнийловчи мухит сифатида 75% ферросилиқий ва 25% шамотдан иборат аралашма ишлатилади. Диффузия процессини тезлатиш учун юқоридаги аралашмага аммоний хлорид қўшилади. Қаттиқ мухитда кремнийлаш процесси хам, худди қаттиқ мухитда цементитлаш процесси каби, ичига кремнийловчи аралашма солинган яшикларда олиб борилади, яъни аралашмали яшикка деталлар жойланиб, 1100— 1200°С температурада узоқ вақт қиздирилади. Деталлар 1100°С температурада 4 соат сақланса, уларнинг атиги 0,1 мм қалинликдаги сиртқи қатлами кремнийланади. Қаттиқ мухитда кремнийлаш процесси узоқ вақт давом этадиган
процесс булганлиги учун ундан амалда унча фойдаланилмайди.
Газ мухитда диффузион кремнийлаш. Сиртқи қатлами диффузион кремнийланадиган деталлар герметик беркитиладиган реторталарга жойланиб, ферросилиқий ёки карборунд (SiC) кукуни билан ёхуд уларнинг аралашмаси билан кумилади. Реторта 950— 1050°С гача қиздирилгандан кейин, ретортадан хлор утказилади, бунда хлор ферросилиций ёки карборунд билан реакцияга киришиб, кремний (IV ) - хлорид SiCl₄ хосил қилади. SiCU деталь сиртига текканда кремний (IV )- хлориддан атом холидаги кремний ажралиб чициб, деталнинг сиртқи қатламига диффузиланади. Деталларнинг сиртқи қатлами зарур қалинликкача кремнийланиб булгандан кейин улар реторта билан биргаликда 500—400°С гача совитилади, сунгра эса реторта ичидагилар турга агдарилиб, бу ерда деталлар нормал температурагача совитилади.
Деталларнинг сиртқи қатламини газ мухитда кремнййлаш процессии анча тез боради. Деталлар 1050°С температурада 2 соат тутиб турилса, уларнинг 1 мм қалинликдаги сиртқи қатлами кремнийланиб холади.
Диффузион қатлам кремнийнинг а-темирдаги қаттиқ эритмасидан иборат булади. Диффузион қатламнинг юза зонасида кремнийнинг концентрацияси 14% га етади. Деталнинг сиртқи қатламига кремний диффузилана борган сари углерод диффузион қатламдан ичкарига томон сурилади, чунки углерод кремнийли ферритда яхши эримайди.
Деталнинг кремнийланган қатламига хос хусусият унинг говакпигидир. Кремнийланган қатламнинг қаттиқлиги унча юқори булмайди (Бринель буйича 250—300 ни ташкил этади), аммо, шунга қарамай, уни кесувчи асбоблар билан ишлаш анча қийин. Кремнийланган қатлам ейилишга жуда чидамли булади. Кремнийланган қатламнинг бу хоссаси деталь мойда 150—200°С температурада қайнатиб олингандан кейин анча ошади, чунки бунда диффузион қатламнинг ғовакларига мой кириб, бу қатламнинг ейилйшга чидамлилигини оширади.
Диффузион олтингугуртлаш (сульфидлаш). Диффузион легирлашнинг нисбатан янги усули диффузион олтингугуртлаш (сульфидлаш), \ бошқача қилиб айтганда, Сульфинизациялашдир. Сульфидлаш процессининг мохияти машина деталлари ва кесувчи асбоблар ишқаланувчи қисмларишшг сиртқи қатламини олтингугуртга туйинтиришдан иборат. Деталь ва кесувчи асбобларга бундай ишлов бериш натижасида улар ишқаланувчи юзаларининг ишқаланиш коэффициенти камайиб, ейилишга чидамлилиги ошади. Деталларнинг олтингугуртга туйинтирилган сиртқи қатламининг қаттиқлиги ортмайди, аммо, шунга қарамай, т сульфидланган юзаларнинг ейилишга чидамлилиги цементитланиб, сунгра тобланган юзалавтшкидан юқори булади.
Диффузион олтингугуртлаш усулининг ижобий томонларидан яна бири шуки, бу усулни пўлат деталларга хам, чўян деталларга хам ва, умуман, таркибида темир булган хар қандай қотишмаларга хам татбиқ этиш мумкин.
Диффузион олтингугуртлаш процесси оддий процесс бўлиб, уч босқичдан. Деталларни сульфидлаш процессига тайёрлаш, сульфидлаиг процессини утказиш ва деталларга узил-кесил ишлов бериш босцичларидан иборатдир. Деталларнинг сиртқи қатламини диффузион олтингугуртлащ операцияларининг тартиби қуйидагича: сиртқи қатлами Чульфидланадиган деталлар металл кесищ асбобларида ишлангандан кейин 450°С гача қиздирилади; қиздирилган деталлар суюқлантирилган ва температураси 550—580°С га етказилган тузли ваннага солинади; деталлар ваннада зарур температурада, диффузион қатламининг қалинлиги цанча булиши кераклигига қараб, 3 соатгача тутиб турилади; деталларнинг сиртқи қатлами тегищли қалинликкача сульфидланиб булгандан кейин улар ваннадан олиниб, қуруқ қумда совитилади; совиган деталлар температураси 80°С чамаси булган сувда –яхшилаб ювилади; Деталларнинг сирти юмшоқ металл симдан ясалган чўтка билан тозаланади ва, нихоят, механик тарзда ишланади: жилвирланади, хонингланади, притирка қилинади, кесувчи асбоблар эса чархланади ва хоказо.
Сульфидлаш процесси вақтида ваннадаги тузлар таркибини лабораторияда хар гал анализ қилиб курищ, ванна температурасини талаб этилган даражада тутиб туриш учун уни яхши контрол қилиб бориш, ваннадаги тузлар камая борган сари уларнинг камини тулдириб туриш ва суюқлантирилган тузлар оксидланиб қолмаслиги учун, процесс вақтида ваннанинг берк булишига эътибор бериш зарур.
Ваннага солинадиган аралашманинг асосий массасини паст температурада, суюқланадиган тузлар ташкил этади. Аралашманинг актив қисми, яъни эркин олтингугурт ажратиб чиқарадиган қисми таркибидаги олтингугуртда қайтариш хоссалари буладиган сульфатлар (масалан, натрий сульфат) дир. Ваннага катализатор вазифасини бажарадиган,
яъни сульфат кислота тузининг цайтариш хоссаларини узлуксиз равишда тиклаб борадиган туз хам солинади.
Ваннага 95% натрий цианид (NaCN) ва 5% натрий сульфит (Na₂S0₃) дан иборат аралашма солиниб, у суюқлантирилади. Аралашма суюқлантирилгандан кейин, тегишли химиявий реакциялар содир булганлиги натижасида, унинг таркиби 89,2% натрий цианид, 7,7% натрий цианат (NaCNO) ва 3,1% натрий сульфид (NaS *9H₂0) дан иборат булиб холади. Цианли компонентлар катализатор сифатида қушилади, улар кислородни бириктириб олади, натижада сульфидлар оксидланмайди. Нейтрал аралашмага 0,002 дан 0,004% гача олтингугурт қўшилса, сульфидланиш процесси бошланиб кетади.
Тадқиқотларнинг кўрсатишича, диффузион олтингугуртлаш натижасида деталнинг сиртқи қатламида темир сульфидлари хосил булади. Темир сульфидларининг узига хос хусусиятларидан бири яхши пайвандланмаслик хусусиятидир, шунинг учун хам деталларнинг сульфидланган юзаларида тирналган жойлар булмайди, яъни улар силлиқ булади.
Деталларнинг сиртқи қатламини сульфидлаш учун қуйидаги таркибли икки хил аралашма:
а) 73% K₄[Fe(CN)e], 17% NaOH ва 10% Na₂S₂0 дан иборат куп цианли аралашма;
б) 28% Na₂C0₈, 18% Ba 34% KHS0₄, 10% N₂O s ва 10% K₄IFe(CN)₂ дан иборат кам цианли аралашма ишлатилади.
Сульфидлаш процесси 2—3 соат давомида 550—570°С температурада олиб борилади. Бунда деталнинг сиртқи қатламига азот хам диффузилангани учун сульфидланган қатламнинг қаттиқлиги ортади.
Сульфидлаш процесси вақтида деталда вужудга келадиган деформациялар унча катта булмай, унинг қиймати деталлар азотланганда вужудга келадиган деформациялар қийматидан кам фарқ қилади (209-расмга қаранг).
Энди суюқлантирилган тузлар аралашмаси деталга қандай таъсир этишини кўриб чиқайлик.
Аралашма диффузион олтингугуртланадиган деталга икки хил таъсир этади. Булардан, бири деталнинг сиртқи қатламига курсатиладигаи химиявий таъсир, яъни сульфидланиш процесси булса, иккинчиси деталнинг узагига курсатиладиган таъсир, яъни термик таъсирдир.
Суюқлантирилган аралашма ни н г химиявий таъсири. Ваннага туширилган деталнинг сиртига суюқлантирилган аралашма хаддан ташқари узоқ вақт таъсир этса, деталнинг сиртқи қатлами миллиметрнинг юздан бир неча улушлари қадар чуқурликкача
коррозиланиши мумкин. Бу ходиса номақбул ходиса булганлиги учун деталлар ваннада 3 соатдан ортиқ вақт тутиб турилмаслиги керак. Аммо деталь жуда оз коррозиланишининг фойдаси хам бор, унинг фойдаси шундан иборатки, коррозиланган юзани силлиқлаш ёки притирка қилиш осон бўлади.
Деталь 3 соат давомида сульфидланганда унинг диффузион қатлами қалинлиги 0,3 мм га етади. Деталь ваннада қанча кам вақт тутиб турилади, диффузион қатлам шунча юпқа булади.
Суюцлантирилган аралашманинг термик таъсири. Пўлатдан ясалган деталларни 560—580°С температурада сульфидлаш вақтида улар қизиб, натижада цушимча равишда бушайди. Суюқлантирилган аралашманинг термик таъсири сульфидланадиган деталларнинг структурасига боғлиқдир, сульфидланадиган деталларнинг структураси эса турлича булиши мумкин. Агар деталь юмшатилган холатда ёки сульфидлаш температурасидан юқори температурада бушатилган булса, деталнинг сульфидлаш процессйда қизиши унинг шаклига хам, улчамларига хам таъсир этмайди. Агар деталнинг структураси мартенсит, яъни у тобланган, аммо бушатилмаган, ё троостит ёки сорбит булса, бундай деталь сульфидлаш ваннасида қиздирилганда бушайди, натижада металлнинг структураси узгариб, деталь тоб ташлаши ва унинг улчамлари узгариши мумкин. Кўпгина холларда хам механик, хам термик ишланган деталлар сульфидланади, шунинг учун, суюқлаштирилган аралашманинг юфрида айтиб утилган термик таъсири хисобга олиниши керак.
Тескёсар ва зангламас пўлатлардан ясалган буюмларни сульфидлашда температура 560°С дан ошмайдиган даражада аниц тутиб турилса; бундай буюмларцинг сифати яхшиланади.
Термик ишланадиган чуян деталлар, одатда, сульфидлаш температурасидан паст температурада тобланиб, сунгра бушатилади. Бинобарин, бундай деталларни сульфидлаш вақтида уларнинг структураси узгаради.
Чуяндан ясалган мураккаб шаклли деталларнинг термик ишлаш вақтида деформацияланиши ички кучланишларнинг йуқолищидан – келиб чиқиши хам мумкин. Бундай деталлар сульфидлаш ваннасида 560—570°С температурада 3 соат тутиб турилса, яъни уларнинг структураси барқарор холатга келтириб олинса, юқорида айтилган нуқсонга бархам берилган булади.
Деталларнинг термик ишлангандан кейин сульфидланиши юқорида айтиб утилган эди. Аммо деталлар термик ишланишдан олдин сульфидлаб хам курилди. Чунончи, деталлар сульфидлангандан кейин юқори частотали ток билан. қиздирилиб тобланди. Сульфидланган детални 600°С дан юқори булмаган температурагача қиздириб, сунгра тоблаш сульфидланган қатламнинг ейилишга чидамлилигини оширади.
Деталларни юқори частотали Ток билан циздиришда жуда кам бир неча секундгина вақт кетади. Деталлар бундай қисқа вақт қиздирилгаида сульфидланган қатламнинг хоссалари деярли узгармайди, шунинг учун деталларнинг ишцаланувчи юзаларига ишлов беришнинг сульфидлаш ва юқори частотали ток билан қиздириш деб аталадиган усули таклиф қилинди. Бу усулнинг мохияти шундан иборатки, деталнинг ишцаланувчи юзаси олдин сульфидланади, сунгра юқори частотали ток билан қиздириб тобланади. Сульфидлаш натижасида деталь ишқаланувчи юзасининг ейилишга чидамлилиги ортиб, ишқаланиш коэффициенти камайса, юқори частотали ток билан қиздириб тоблангандан кейин деталь сиртқи қатламининг қаттиқлиги ошади.
Бинобарин, баъзи холларда сульфидлаш процесси охирги процесс булмай, балки охйргидан олдинги процесс булиши хам мумкин экан.
Диффузион олтингугуртлаш деталларнинг қуруқлайин ишқаланадиган ёки етарли даражада мойланмаган шароитда йшлайдиган юзаларининг гажйлишига бархам беради. Сульфидланган юзаларнинг ишқаланиш коэффициенти тахминан 0,3 дан 0,2 га тушади.
Қуруқлайин ёки етарли даражада мойланмайдигай, улчамлари кичикроқ деталларни, масалан, поршень қалқалари, 1 цилиндр гильзаларй, кулачоклар ва шу каби деталларни сульфйдлаш тавсия этилади.
Деталларни сульфидлаш учун ишлатиладиган ускуналар мураккаб булмайди. Улар детални олдиндап қиздириб олиш учун хизмат қиладиган печдан, температураси автоматик тартибга солиб туриладиган ваннадан (тигелдан), температураси 80°С булган сувли ваннадан ва намуналар синаб куриладиган ишқалаш машинасидан иборат булади.