Payvandlash jihozlari

rasm. Yoy bilan payvandlashda chok hosil bo‘lishi sxemasi:

1. 
   — eritish chizig’i (zonasi); 2 — asosiy metalning qisman erigan donlari;
   3 - ustunchasimon kristallitlar; 4 — kristallanish qatlamlari; 5 — yo’na-
   Itirilmagan mustaqil kristallitlar; S — payvandlanadigan qirraning qa-
   linligi; h — eritish chuqurligi; e — chokning eni; q — chokni kuchaytirish
   balandligi.
   

Payvandlash vannasining suyuq holatda bo‘lish davomiyligini payvandlash vannasining uzunligi L ning payvandlash tezligi Vpay ga nisbati sifatida hisoblanadi:
t_suyuq = L / Vpay
Payvandlash vannasining eni chokning eni e ni belgilaydi, u chok shaklini tavsiflaydi. Chok shaklining koeffitsienti T ni taqri- ban chok enining erish chuqurligi h ga nisbati sifatida topiladi:
T = e/h.

2. 
   Payvandlash vannasi
   metalining birlamchi kristallanishi
   

Metalning kristallanish jarayoni uch bosqichdan iborat. Bular — suyuq metalning o‘ta sovishi, kristallanish markazlari hosil bo‘lishi va bu markazlardan kristallitlarning o‘sib chiqishi.
O‘ta sovish — suyuq metalning erish haroratidan past harorat- gacha sovishi. O‘ta sovish mavjudligiga kristallanish jarayonining ikkinchi bosqichi bog‘liq: bo‘lg‘usi kristallitlarning murtaklari, ya’ni kristallanish markazlarining hosil bo‘lishi. Suyuqlanmada tayyor qattiq sirt bo‘lishi zarur, atomlar ana shu sirtga kelib tu- shadi; bo’lg’usi kristallitlarning qattiq murtaklari — kristallanish markazlari zarur. Toza metallarning suyuqlanmasi bir xil (go- mogen) tarkibga ega, unda aralashma va chet qo‘shilmalar yo‘q. Agar bunday suyuqlanma sovitilsa, uning o‘ta sovishi kritik qiy- matigacha ortadi. Masalan, temir uchun bu qiymat 295°C ga, mis uchun 263°C ga, aluminiy uchun 235°C ga erish haroratidan past. Bunday sovitishda suyuqlikda atomlarning turg‘un guruhlanishi yuzaga kela boshlaydi, ulardan ba’zi birlari kristallanish markaz- lari bo‘lib qoladi. Bunday murtaklar birdaniga suyuqlikning bu- tun hajmi bo‘yicha hosil bo‘ladi, kristallitlar ularda, bir-biriga xalaqit berib, hamma yo‘nalishlar bo‘yicha o‘sadi. Mexanik xos- salari yaxshi bo‘lgan mayda donali bir xil struktura hosil bo‘ladi.
Biroq payvandlashda gomogen suyuqlanma bo‘lmaydi. Pay- vandlash vannasining metali bir xil emas (geterogen). Unda asosiy, qo‘shimcha yoki legirlovchi materiallarning to‘la erima- gan zarralari bo‘lishi mumkin, u vannaning chegaralari bo‘yicha asosiy metalning qisman erigan donalari bilan kontaktlashadi. Bu qattiq sirtlar payvandlashda kristallitlarning geterogen murtaklari hisoblanadi. Bunday murtaklarni, masalan, payvandlash van- nasiga elementlar-modifikatorlarning kukunlarini kiritib sun’iy tarzda hosil qilish mumkin. Bu elementlarning qiyinroq erigan zarralari, vanna metalida muallaq holatda turib, kristallanish markazlari bo‘lib xizmat qiladi, bu esa chok strukturasini mayda- lashtiradi va uning xossalarini yaxshilaydi. Po‘latni payvandlash- da vannaning oxirgi qismiga temir qipiqlari kiritib, chok metalini modifikatsiyalash mumkin.
Kristallitlar payvandlash vannasida asosiy metall donalari- ning erigan qismida o‘sa boshlaydi. Ular suyuq metaldan issiq- lik eng ko‘p chetlatilayotgan yo’nalishda qotish frontiga — AED chizig‘iga o‘tkazilgan urinmaga perpendikular ravishda o‘sadi (2.3.1-rasm). Bunday kristallitlar ustunchasimon kristallitlar deb ataladi. Ustunchasimon kristallitning o‘sish tezligi uning uchi ol- didagi o‘ta sovish kattaligiga bog‘liq. Erish chizig‘i yonida A va B nuqtalarda qizdirish va sovitish bir xil bo‘ladi, o‘ta sovish yuzaga kelmaydi, kristallitlarning o‘sish tezligi Vk = 0.
G nuqtada issiqlikni chetlatish eng ko‘p, demak, suyuq me- talda shu nuqta yaqinida maksimal o‘ta sovish yuzaga keladi va tegishlicha, bu yerda kristallit maksimal tezlik bilan o‘sadi. Shun- day qilib, kristallitning o‘sish tezligi uning qotish fronti bo‘yi- cha borishi bilan noldan maksimal qiymatgacha o‘sadi. Biroq bu tezlikning o‘zgarishi bir xilda bo‘lmaydi. Gap shundaki, qotish vaqtida kristallanishning yashirin issiqligi ajralib chiqadi, bu is- siqlik oldin qattiq metalni eritishda uning zarralari o‘rtasidagi bog‘lanishni uzish uchun sarf qilingan bo‘ladi. Bu issiqlik o‘ta sovishni kamaytiradi va kristallitning o‘sishi amalda to‘xtatilgan payt keladi. So’ngra o‘ta sovish yana ortadi — kristallitlar tezlash- gan holda yana o‘sa boshlaydi. Jarayon takrorlanadi. Kristallan- ish qatlamlanib sodir bo‘ladi, ular qotish frontiga parallel ravish- da joylashadi. Payvandlash vannasida kristallanishning o‘rtacha tezligiga qarab, ustunchasimon kristallitlarining uch turi o‘sishi mumkin (2.3.2-rasm): silliq, katakli va dendritsimon (daraxtsi- mon). Erish chizig‘ida (A nuqta yaqinida) o‘ta sovish uncha katta emas, kristallanish tezligi kichik. Qotish fronti silliq, unda chi- qiqlar va botiqliklar yo‘q. Bu kristallitlarning silliq o‘sishidir. O‘ta sovish orta borishi bilan qotish frontida chiqiqlar hosil bo’ladi — katakli o‘sish boshlanadi. Katakli kristallitlar ko‘ndalang o‘lchami 10"⁵...10"⁶ sm bo’lgan parallel ignalar (kataklar)dan iborat bo’lib, kataklar o‘rtasida har bir kristallit doirasida yondosh chegaralar hosil bo‘ladi. O‘ta sovish orta borishi bilan kristallanish tezli- gi ortadi, ayrim kataklar ignalar ko‘rinishida suyuqlanmaga tez o‘sib kirishi va ustunchalar hosil qilishi mumkin (birinchi tar- tib o‘qi bo‘yicha). Ulardan ikkinchi tartib o‘qlar bo‘yicha shox- lar o‘sadi, ularda uchinchi tartib o‘qlari bo‘yicha o‘suvchi yangi shoxlar bo’lishi mumkin va hokazo. Daraxtsimon kristallitlar — dendritlar hosil bo‘ladi, dendritsimon o‘sish sodir bo‘ladi. Qotish fronti oldida chok o‘qi yaqinida o‘ta sovish shunday kuchli bo‘li- shi mumkinki, suyuqlanmada mavjud qo‘shilmalarda hamma yo‘nalishlarda mo‘ljalga olinmagan kristallitlar o‘sa boshlaydi. Bu kristallitlarning mustaqil o‘sishidir. Ustunchasimon kristallitlar o‘sishini to‘xtatadi va avtonom (mustaqil) o‘sishning kristallanib bo‘lgan zonasiga tayanadi.