Respublihasi

Cho‘yanni payvandlaxhning mohiyati

Temir uglerodli qotishmalarning uglerod miqdori 2,14 % dan ortiq bo‘lgan qotishmalar cho‘yan deb ataladi. Oddiy cho‘yan temir uglerod kremniyli qotishmalarni tashkil etadi, tarkibida uglerod miqdori 2,5% dan 4% gacha, kremniy 1% dan 5% gacha, turli miqdorlarda marganes, oltingugurt va fosfor, ayrim hollarda bir necha maxsus legirlangan elementlardan (nikel, xrom, molibden, vanadiy, titan) tashkil topgan.
Cho‘yan arzon material hisoblanadi, yaxshi quymakorlik xususiyatiga ega, shu jihatlari bilan mashinasozlikda keng qo‘llaniladi. Qotishmalarda uglerod miqdoriga qarab cho‘yanni quyidagi turlarga ajratiladi: oq, kulrang, bolg‘alanuvchi, o‘ta mustahkam cho‘yan.
Cho‘yanning tuzilishi, fizik va mexanik xususiyati uning sovish tezligiga va kimyoviy tarkibiga bog‘liq. Bir xil kimyoviy tarkib va boshqa teng sharoitlarda ham sovish tezligining yuqoriligi, cho‘yanda sementit hosil bo‘lishiga olib keladi, ya'ni oq cho‘yan hosil bo‘ladi. Sekin sovish, aksincha, grafit holatida uglerod ajralishiga olib keladi, buning oqibatida kulrang cho‘yan hosil bo‘ladi.
Cho‘yanning hamma aralashmalari sementit ta'siriga qarab ikki guruhga ajratiladi: grafit hosil qiluvchi va karbid hosil qiluvchi, ya'ni grafit ajralishini sekinlashtiruvchi. Kremniy grafitlovchi aralashma hisoblanadi. Kremniy miqdori 4,5% dan ortiq bo‘lsa, amaliy jihatdan hamma uglerod grafit ko‘rinishida ajraladi. Oltingugurt yengil eruvchi evtektika hosil qiladi va faol karbid hosil qiluvchi hisoblanadi, bu esa o‘z navbatida, cho‘yanning mo‘rtligini oshiradi. Shuning uchun cho‘yanda oltingugurt miqdori qat'iy chegaralarda (0,15% dan ko‘p emas) bo‘ladi. Marganes cho‘yanda oltingugurt miqdorini pasaytiradi; cho‘yanda marganes miqdori 0,8% gacha bo‘lsa, grafitizator sifatida, 1% dan yuqori bo‘lsa kuchsiz karbid hosil qiluvchi sifatida ta'sir etadi, marganes miqdorining oshib borishi, kar- bid hosil qiluvchilik ta'sirini oshiradi. Fosfor erigan cho‘yan- ning oquvchanlik xususiyatini ta'minlaydi va cho‘yanning qattiqligi va mo‘rtligini oshiruvchi murakkab fosfid evtektikani hosil qiladi.
118
Oq cho‘yanda uglerodning deyarli hammasi sementit shaklida bog‘langan holatda bo‘ladi. Bunday cho‘yanning singan joyi och kulrang tusda bo‘lib, u juda qattiq va mexanik ishlab bo‘lmaydi, shuning uchun ham detallar tayyorlashda qo‘llanilmaydi, faqat qayta ishlab po‘lat olish hamda bolg‘alanuvchan cho‘yandan detallar tayyorlashda foydalaniladi. Bunday cho‘yan qayta ishlanadigan cho‘yan deb ham ataladi.
Kulrang cho‘yan singan yerida qoramtir-kulrangda bo‘lib, yumshoq va asboblar bilan yaxshi ishlanadi. Shuning uchun ham mashinasozlikda keng ko‘lamda ishlatiladi. Kulrang cho‘yanning erish harorati 1100—1200˚C. Cho‘yanda uglerod qanchalik ko‘p bo‘lsa, erish harorati shunchalik past bo‘ladi. Kulrang cho‘- yandagi uglerodning ko‘p qismi asosiy qotishma donalari orasida bir tekisda joylashgan grafit ko‘rinishida.
Kulrang cho‘yanda oq cho‘yanga qaraganda kremniy ko‘p, marganes esa kam. Kulrang cho‘yanning taxminiy tarkibi: 3 — 3,6 % uglerod, 1,6 — 2,5% kremniy, 0,5 — 1 % marganes,
0,05 — 0,12 % oltingugurt, 0,1 — 0,8% fosfor.
Bolg‘alanuvchan cho‘yan mexanik xossalariga ko‘ra cho‘yan bilan po‘lat orasida oraliq holatni egallaydi, kulrang cho‘yandan ancha qovushqoqligi va unchalik mo‘rt bo‘lmasligi bilan farq qiladi. Bolg‘alanuvchan cho‘yandan detallar tayyorlash uchun avvalo ular oq cho‘yandan quyib olinadi, keyin termik ishlanadi. Masalan, 800 — 850˚C haroratda qumda uzoq vaqt yumshatiladi yoki «charchatiladi». Bunda erkin uglerod sof temir kristallari orasida alohida-alohida to‘plangan uyumlar tariqasida joylashgan yumaloq shakldagi mayda zarrachalar ko‘rinishida ajralib chiqadi. 900—950˚C dan ortiq haroratda uglerod sementitga o‘tadi va detal bolg‘alanuvchan cho‘yan xossalarini yo‘qotadi. Shuning uchun ham detallarni payvandlab bo‘lgandan keyin payvand chokda hamda chok yaqinidagi zonada bolg‘alanuvchan cho‘yanga xos dastlabki strukturani hosil qilish uchun uni yana to‘la siklda termik ishlashga to‘g‘ri keladi.
Legirlangan cho‘yan alohida xossalarga ega, kislotaga chidamli, zarb yuklamalarda nihoyatda mustahkam va h. k. Cho‘yan xrom- nikel bilan legirlanishi natijasida ana shunday xossali bo‘lib qoladi. Modifikatsiyalangan cho‘yan kovshdagi yoki vagranka novi- dagi suyuq cho‘yanga modifikator deb ataladigan maxsus qo‘shil- malar, ya'ni silikokalsiy, ferrosilitsiy, silikoaluminiy va boshqa- larni qo‘shib kulrang cho‘yandan olinadi. Qo‘shiladigan modi-
119
fikatorlar miqdori 0,1 — 1,5% dan oshmaydi. Bunda suyuq cho‘yan harorati 1400˚C dan kam bo‘lmasligi kerak. Modifi- katsiyalashda cho‘yan tarkibi qariyb o‘zgarmaydi, lekin grafit donalari mayda plastina, ozgina uyurilgan ko‘rinishda bo‘lib qoladi va bir-biridan alohida-alohida joylashadi. Buning natijasida cho‘yanning strukturasi bir jinsli, zich bo‘ladi, mustahkamligi ortadi, yeyilishga ko‘proq qarshilik ko‘rsatadigan va korroziyaga chidamli bo‘ladi.
O‘ta mustahkam cho‘yanlar shar shaklidagi grafitdan iborat. Bunga suyuq cho‘yanga 1400˚C haroratda sof magniy yoki uning mis hamda ferrosilitsiy qotishmalarini qo‘shib, so‘ngra silikokalsiy yoki ferrosilitsiy bilan modifikatsiyalab erishiladi.
Qattiqlik cho‘yanning muhim tavsifi hisoblanadi; u legirlovchi aralashmalar tuzilishiga va grafit qo‘shimchalarining o‘lchamlariga bog‘liq. Ferritli cho‘yanlar eng kam qattiqlikka ega, ularda, xususan, hamma uglerod bo‘sh holatda bo‘ladi, perlitli cho‘yan- ning plastinali grafit bilan qattiqligi HB 220 — 240, martensitli metall asosli cho‘yan qattiqligi HB 400 — 500, sementit tuzilishi qattiqligi esa HB 750.
Uzoq vaqt yuqori haroratda ishlaydigan cho‘yan detallar uncha payvandlanmaydi. Buning sababi yuqori harorat ta'sirida (300 — 400˚C va undan yuqori) bo‘lgan uglerod va kremniy oksidlanadi va cho‘yan o‘ta mo‘rt holatga keladi. Cho‘yan tarkibidagi oksidlangan uglerod va kremniy sababli u yonuvchan deb ataladi. Uzoq muddat yog‘ va kerosin bilan tutashib ishlovchi cho‘yanlar ham qiyin payvandlanadi. Bu holatda cho‘yan yog‘ va kerosinlarni o‘ziga yutib payvandlash paytida yonib gazlar hosil qiladi, bu gazlar esa payvand chokda g‘ovaklar hosil bo‘lishiga olib keladi.
Cho‘yanlarni payvandlashdagi qiyinchiliklar ularning qu- yidagi xossalari bilan tushuntiriladi:

1. 
   Cho‘yanda oquvchanlik maydonchasining bo‘lmasligi va uning plastikligining pastligi uzilishdagi vaqtinchalik qarshilik kattaligiga yetadigan kuchlanishda darzlar paydo bo‘lishiga sabab bo‘ladi. Bu kuchlanishlar detallar quyilayotgan yoki pay- vandlanayotgan vaqtda bir tekis qizdirilmasligi yoki sovitilmasligi hamda buyumlarni ishlayotgan paytda vujudga kelishi mumkin. Darzlar payvandlash jarayonida hamda payvand buyumni sovitishda asosiy metallda ham, chok metalida ham hosil bo‘lishi mumkin.
   

120

2. 
   Tez sovitilganda cho‘yanning martensit, beynit va troos- titning mo‘rt strukturalarini hosil qilib toblanishga moyilligi. Tob- langan uchastkalarda cho‘yan qattiq (800 HB) bo‘lib qoladi va unga mexanik ishlov berib bo‘lmaydi. Toblash strukturalari yana shuning uchun ham zararliki, ular ichki kuchlanishlar va keyinchalik darzlar hosil bo‘lishi bilan birga paydo bo‘ladi.
   
3. 
   Cho‘yanning oqarishga moyilligi. Payvandlash joyining tez sovitilishi odatda, payvand chok chegarasida va buyum metalida oqargan ingichka qatlamning hosil bo‘lishiga sabab bo‘ladi. Oqargan bu qatlamning plastikligi payvand birikmaning boshqa hududlariga nisbatan past bo‘ladi va payvand birikmaning sovitilishidan hosil bo‘ladigan cho‘zuvchi kuch ta'sirida u eritib qoplangan metall bilan birga, asosiy metalldan ajralib sinib tushadi yoki oqargan qatlam bilan asosiy metall chegarasi bo‘ylab darzlar hosil bo‘ladi.
   
4. 
   Suyuq holatdan qattiq holatga o‘tishda cho‘yanlarning oquvchan holatda bo‘lmasligi. Cho‘yanning bu xossasi uni qiya va vertikal vaziyatlarda payvandlashni qiyinlashtiradi hamda ship vaziyatda payvandlashga imkon bermaydi.
   
5. 
   G‘ovaklar hosil bo‘lishiga moyillik. Bu xususiyat cho‘- yanlarning past haroratda suyuqlanishi (tarkibida 4,3% ugle- rod bor cho‘yanniki 1142˚C; sanoat cho‘yanlariniki, odatda 1200 —1250˚C bo‘ladi) va uning suyuq holatdan qattiq holatga tez o‘tishi bilan tushuntiriladi.
   

Shuning uchun gazlar (asosan oksidlovchi atmosferada hosil bo‘ladigan CO va CO₂) metalldan ajralib chiqishga ulgurmaydi.

2. 
   Cho‘yan buyumlarning kimyoviy tarkibi, termik ishlanishi
   

va strukturasiga ko‘ra bir jinslimasligi. Bu payvandlashning turli- tuman texnologiyasi va usullarini qo‘llashni talab etadi. Mayda donli kulrang cho‘yanlar yirik donli cho‘yanlarga nisbatan yaxshi payvandlanadi. Mustahkamligi yuqori va mayda donli bol- g‘alanuvchan cho‘yanlar kulrang cho‘yanlarga nisbatan yaxshi payvandlanadi.