V. G. Mikulskiy

t, X2 1600

Austenshp * - + ferrit v

800 ftp ' Ferrit (a)

Suyuqlik

1300 r

C'z

1200

C

1100

727 ° S

Pertt + sementit (P)

ledeburit (perlit + sementit)

ledeburit (ostenit + sementit)

E 1147 ° S

Austenshp (U)

1500 Ferrit (bu

1400

Suyuqlik * - ferrit (b) (&) * - ostenit

1000

Ostenit + sementit (/ D gg

• Ferrit Fc3C (Z /) + Ferrit (autG- ^ PerMt Fe3C (ffl) 500 ^

xiralik +

ostenit

E 1153 ° S

f / Ostenit ^

Fe3C (Vt);

z ~ -4

•5;

D '

suyuqlik * + Fe3C (7)

Sementit (f) ++ ledeburit (austenit * - + sementit)

738 ° S

Sementit (G) ++ ledeburit (perait + sementit)



,

6 S,%



102030405060708090 haqida Fe3C,%

Guruch. 7.6.Fe-Fe3C holat diagrammasi

Ferrit - uglerodning a-Fe tarkibidagi qattiq eritmasi. Uglerod atomlari kub yuzlarining markazida, bo'sh joylarda, dislokatsiyalarda joylashgan. 20 ° C ® 0,006%, 727 ° C = 0,02%, 1392-1539 ° C = 0,1% oralig'ida ferritda uglerodning cheklovchi eruvchanligi. Boshqa fazalar bilan aralashtirilganda, ferrit diagrammadagi GSK chizig'idan pastda barqaror bo'ladi (7.6-rasmga qarang) gipoevtekoid po'latlar, kulrang va egiluvchan dazmollar. Sof ferrit plastik bo'lib, past kuch va qattiqlikka ega, magnitlar = 250 MPa, o0,2 = 120 MPa, s = 50%, y = 80%, HB 800-900 MPa.

Ostenit uglerodning y-Fe tarkibidagi qattiq eritmasidir. Ostenitdagi uglerodning chegaralangan eruvchanligi 1147 ° S da 2,14% ni tashkil qiladi. Uglerod atomlari birlik hujayraning markazida va kristallning nuqsonli joylarida joylashgan. Ostenitda uglerodning eruvchanligi ortishi y-Fe kristall panjarasidagi gʻovaklarning katta hajmi va soni bilan bogʻliq. Ostenit temir-uglerod qotishmalarida t> 727 ° S da barqaror. Uni Mn, Cr, Si, Mo va B bilan qotishma xona haroratiga qadar sovutilganda ostenitning barqarorligini oshiradi va söndürme tuzilmalarini olish imkoniyatini aniqlaydi - prokatning katta qalinligi bilan beynit va martensit. Ostenitning mustahkamligi va qattiqligi bir xil plastisitivlik va oqish nuqtasida ferritdan 2,5-3 baravar yuqori; u osongina perchinlanadi, yuqori haroratli issiqlik kengayish koeffitsientiga ega.

Sementit - temirning uglerod - temir karbid (Fe3C) bilan kimyoviy birikmasi, tarkibida 6,67% C bo'lib, atomlarning zich o'ramiga ega murakkab rombsimon panjara mavjud. Sementit metastabil faza bo'lib, qotishmalarni qotishma va issiqlik bilan ishlov berish jarayonida o'zgarishlarga uchraydi. Suyuq eritmadan kristallanish jarayonida ajralib chiqadigan birlamchi sementit va ostenit va ferritning parchalanishi paytida ajralib chiqadigan ikkilamchi va uchinchi darajali sementitlarni farqlang. Sementitning qattiqligi ostenitnikidan 3-4 marta, ferritnikidan 9-10 baravar yuqori.

Grafit barqaror faza bo'lib, qotishmaning sekin sovishi va grafit yadrolari bo'lib xizmat qiluvchi grafitlashtiruvchi elementlar Si, Ni, Cu, Al va boshqa qo'shimchalar mavjudligida cho'kadi. Grafit qatlamli tuzilishga ega, past kuch va elektr o'tkazuvchanligiga ega, yumshoq va mo'rt.­

Temirning 2,14% gacha bo'lgan uglerodli qotishmalari po'lat deyiladi, 2,14% dan ortiq C - quyma temirni o'z ichiga oladi. Qabul qilingan farq uglerodning ostenitdagi cheklangan eruvchanligi bilan bog'liq. Qattiqlashgandan so'ng, po'latlar tarkibida uglerod miqdori 4,3% bo'lgan quyma temir uchun xos bo'lgan past eriydigan evtektik - ledeburit (davlat diagrammasidagi C nuqtasi) mavjud emas. Yuqori isitishda po'latlar sof ostenit tuzilishga ega. Davlat diagrammasida (7.6-rasmga qarang), uning mavjudligi hududi JESGN chiziqlari bilan cheklangan. GS chizig'i ferrit yog'inlarining boshlanishiga, CD chizig'i - birlamchi va ES - ikkilamchi sementitga to'g'ri keladi. PSK chizig'i ostenitning parchalanishiga va qotishmada 0,8% uglerod konsentratsiyasida pearlitning evtekoid strukturasini shakllantirishga mos keladi. PQ chizig'i past haroratli a-ferritda uglerodning eruvchanligining o'zgarishini ko'rsatadi va ferritdan uchinchi darajali sementitning ajralib chiqish boshlanishiga to'g'ri keladi. PSK va GSE liniyalarining har ikki tomonida joylashgan harorat oralig'ida qotishmalarni termal va termomexanik ishlov berish po'latning tuzilishi va xususiyatlarining sifatiga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Uglerod foiziga qarab, temir-uglerod qotishmalari quyidagi nomlarga ega:­­­



C <0,02%, C = 0,02-0,8%, C = 0,8%,

C = 0,8-2,14%,
- texnik jihozlar

- gipoevtekoid po'latlar

- evtekoid po'latlar

- giperevtekoid po'latlar



C = 2,14-4,3%,

C = 4,3%, C = 4,3-6,67%.
- giperevtektik cho'yanlar - evtektik - ledeburit - gipereutektik cho'yanlar

Kristallanish tugagandan so'ng uglerodli temir qotishmalari boshqa tuzilishga ega, ammo bir xil fazaviy tarkibga ega; 727 ° C dan past haroratlarda ular ferrit va sementitdan iborat. Qotishmalarning diagramma turi, egiluvchanligi va quyish xususiyatlari o'rtasida aniq bog'liqlik mavjud. Qattiq eritmalar past quyish xususiyatlariga ega va tarqoq g'ovaklik va yoriqlar hosil qilish tendentsiyasiga ega. Yuqori quyma xossalarini olish uchun qotishmalardagi tarkibiy qismlarning konsentratsiyasi ularning qattiq holatda chegaralangan eruvchanligidan oshib ketishi va evtektik tarkibga yaqinlashishi kerak. Shuning uchun quyma temir po'latdan ko'ra yaxshiroq quyish xususiyatlariga ega. Qotishmalarning plastik xususiyatlarini ta'minlash uchun tarkibiy qismlarning konsentratsiyasi shuning uchun ularning evtektik haroratda eruvchanligini cheklashdan oshmasligi kerak.­­­­­­­

6. 
   Uglerod va doimiy aralashmalarning po'lat xususiyatlariga ta'siri
   
   
   

Chelik ko'p komponentli qotishma bo'lib, uglerod va bir qator doimiy aralashmalar Mn, Si, P, O, H, N. Sovutgandan keyin po'lat ferrit va sementitdan iborat. Po'latning ko'pgina xususiyatlari ularning nisbatiga bog'liq. Po'latdagi uglerod miqdori 1 ... 2% dan ortiq bo'lsa, uning qattiqligi oshadi va vaqtinchalik qarshilik pasayadi, bu avvalgi donning chegaralari bo'ylab ikkilamchi sementitning chiqishi bilan izohlanadi. Silikon va marganets po'latda mos ravishda 0,35 ... 0,4% va 0,5 ... 0,8% miqdorida mavjud. Silikon oqish quvvatini oshiradi va po'latning sovuq deformatsiyaga - xafa qilish, shtamplash qobiliyatini pasaytiradi. Marganets plastisitni kamaytirmasdan kuchni oshiradi, lekin qizil mo'rtlikni kamaytiradi, ya'ni. oltingugurtdan kelib chiqqan yuqori haroratlarda mo'rtlik. Ikkinchisi temir bilan kimyoviy birikma hosil qiladi, uning donalarining chegaralari bo'ylab 988 ° C da temir bilan evtektika hosil qiladi. Bunday po'latni 1000 ... 1200 ° S da prokatlash yoki zarb qilishda donalar orasidagi evtektika eriydi, ular orasidagi bog'lanish buziladi, buning natijasida deformatsiya yo'nalishi bo'yicha yirtiqlar va yoriqlar paydo bo'ladi. Bu hodisa qizil mo'rtlik deb ataladi. Oltingugurt, qo'shimcha ravishda, qattiqlik va chidamlilik chegarasini pasaytiradi, payvandlash va korroziyaga chidamliligini yomonlashtiradi. Shuning uchun po'latdagi oltingugurt miqdori 0,035 ... 0,06% bilan cheklangan. Marganetsning kattaligi bor

0 ^ 035 ^, 0 ^ 06%,.Marganets oltingugurtga yuqori darajada yaqinlik qiladi va u bilan oʻtga chidamli MnS birikmasini hosil qiladi, bu qizil moʻrtlikni amalda istisno qiladi.

Fosfor po'latdagi zararli aralashmadir. Ferritda eritib, kristall panjarani kuchli buzadi, Ov, Oo, 2 va sovuq mo'rtlik chegarasini oshiradi; 6, x | / va KST ni kamaytiradi. Har bir 0,01% P po'latning sovuq mo'rtlik chegarasini 20 ... 25 ° S ga oshiradi. Uning po'latdagi tarkibi 0,025 ... 0,08% bilan cheklangan.­­

Azot va kislorod po'latda FeO, SiO2, AI2O3, Fe4N qattiq eritmalarining mo'rt qo'shimchalari shaklida yoki metallning bo'shliqlari, yoriqlari va boshqa nuqsonli joylarida erkin holatda mavjud. Oksidlar va nitridlar shaklida don chegaralari bo'ylab to'planib, ular sovuq mo'rtlik chegarasini oshiradi, po'latning qattiqligi va chidamliligi chegarasini pasaytiradi.­

Po'latda erigan vodorod ayniqsa zararli. Bu nafaqat uni mo'rtlashtiradi, balki rulonli blankalar va zarblarda yupqa yoriqlar - yoriqlar paydo bo'lishiga olib keladi. Yoriqda ular kumush rangli bo'laklarga o'xshaydi. Flockens po'latning xususiyatlarini keskin yomonlashtiradi.­­

7. 
   Po'latning tuzilishi va xususiyatlarini o'zgartirish
   

Temir-uglerodli qotishmalarning kristallanish va qayta-qayta qizdirish-sovutish jarayonida fazaviy o‘zgarishlarga duchor bo‘lish, termomexanik va kimyoviy ta’sirlar hamda modifikator aralashmalar ta’sirida tuzilishi va xossalarini o‘zgartirish xususiyati metallurgiyada kerakli xossalarga ega bo‘lgan metallarni olish uchun keng qo‘llaniladi.­­

Bino va inshootlarning po'lat va temir-beton konstruksiyalarini, texnologik asbob-uskunalar va mashinalarni (avtoklavlar, pechlar, tegirmonlar, turli maqsadlar uchun bosimsiz va bosimsiz quvurlar, qurilish mahsulotlarini ishlab chiqarish uchun metall qoliplar, qurilish mashinalari va boshqalar) ishlab chiqish va loyihalashda. ularning ishining iqlimiy, texnologik va favqulodda sharoitlarini hisobga olish kerak. Past salbiy haroratlar sovuq mo'rtlik chegarasini, zarba kuchi va sinish chidamliligini pasaytiradi. Haroratning ko'tarilishi, masalan, yong'inlarda aniq namoyon bo'ladigan elastiklik modulini, valentlik kuchini va oqim kuchlanishini pasaytiradi. 600 ° C da po'lat va 200 ° C da alyuminiy qotishmalari butunlay plastik holatga o'tadi va yuk ostida tuzilmalar barqarorligini yo'qotadi. Shuning uchun himoyalanmagan metall konstruktsiyalar nisbatan kam yong'inga qarshilikka ega. Texnologik asbob-uskunalar - qozonxonalar, quvurlar, avtoklavlar, metall qoliplar, shuningdek, 20-200 ° C va undan yuqori harorat oralig'ida ishlab chiqarish jarayonida doimiy ravishda tsiklik isitish-sovutishga duchor bo'lgan temir-beton konstruksiyalarni mustahkamlash termal qarishni boshdan kechiradi. va past haroratli temperleme, ko'pincha korroziya bilan og'irlashadi, bu ma'lum maqsadlar uchun po'lat navlarini tanlashda hisobga olinishi kerak.­­­­­­

Metallurgiyada ishlatiladigan po'latning tuzilishi va xususiyatlarini o'zgartirishning asosiy usullari:

• 
  - eritilgan metallga kristallanish markazlari bo'lgan o'tga chidamli birikmalar (karbidlar - ZrC, VC, NbC, TiC; nitridlar - AIN; oksidlar - (Cr, Fe) 2O3, (Al, Fe) 2O3) hosil qiluvchi moddalarni kiritish;­
  
• 
  ferrit va ostenitning kristall panjaralarining mustahkamligini oshiruvchi, uglerod va karbid evolyutsiyasining diffuziya jarayonlarini va dislokatsiyalar harakatini sekinlashtiradigan qotishma elementlarni kiritish;­
  
• 
  po'latni termal va termomexanik ishlov berish.
  

Ular asosan sovutilgan po'lat donalarini maydalash, qoldiq stresslarni bartaraf etish va uning kimyoviy va fizik bir hilligini oshirishga qaratilgan. Natijada, Ov, <* o, 2, K1C, KCU, o. |, Po'latning qattiqlashishi ortadi; pasaytirilgan qattiqlik, sovuq mo'rtlik chegarasi, temperli mo'rtlik, termal va deformatsiyaning qarish tendentsiyasi, po'latning plastik xususiyatlarini yaxshilash. Ushbu usullarning o'ziga xos xususiyatlari quyida muhokama qilinadi.­­

Qotishma elementlari konstruktiv po'latlarga quyidagi miqdorda kiritiladi: Cr - 0,8-1,1%; Ni - 0,5-4,5%; Si - 0,5-1,2%; Mp - 0,8-1,8%. Elementlar W - 0,5-1,2%; Mo - 0,15-0,4%; V - 0,1-0,3%; Ti - 0,06-0,12%; B - 0,002-0,005% va boshqalar po'latning xususiyatlarini yanada yaxshilash uchun Cr, Ni va Mn bilan birgalikda kiritiladi. Karbid hosil qiluvchi elementlar bo'lib, ular bir vaqtning o'zida eritmaning kristallanishi paytida po'lat donalarining yadrolanishi va tozalanishini ta'minlovchi qo'shimchalar-modifikatorlar bo'lib xizmat qiladi.­

Legirlangan po'latlarning navlarida qotishma elementlarning turi va tarkibi harflarning o'ng tomonidagi harflar va raqamlar bilan ko'rsatilgan. Ular qotishma elementning taxminiy tarkibini (%) ko'rsatadi; raqamlarning yo'qligi 1,5% dan oshmasligini anglatadi. Qotishtiruvchi elementlarning qabul qilingan belgilari: A - azot, B - niobiy, C - volfram, G - marganets, D - mis, E - selen, K - kobalt, N - nikel, M - molibden, P - fosfor, R - bor , C - kremniy, T - titanium, F - vanadiy, X - xrom, C - sirkoniy, H - noyob tuproq, U - alyuminiy. Uglerod tarkibi po'lat navining boshida berilgan ikki xonali raqamlarda foizning yuzdan bir qismida ko'rsatilgan. Misol uchun, I2XH3A po'lat sinfi o'rtacha 0,12% C, 1-1,5% gacha Cg, 3% Ni va 1% gacha N ni o'z ichiga oladi, degan ma'noni anglatadi. Qotishtiruvchi elementlarning umumiy miqdori 2,5% gacha bo'lgan po'lat shunday tasniflanadi. past qotishma, 2,5% dan 10% gacha - o'rta qotishma, 10% dan yuqori - yuqori qotishmalarga. Qotishma elementlar temir bilan qattiq o'rnini bosuvchi eritmalar hosil qiladi, sementitda eriydi, undagi temir atomlarini almashtiradi; maxsus karbidlarni hosil qiladi, masalan, qotishma sementit (Fe, Cr) 3C va yuqori tarkibda - intermetalik birikmalar - FeCr, FeV, Fe3Ti va boshqalar.­­

Ferrit va ostenitda eriydigan qotishma elementlar karbid fazasining don hajmini va zarralarini kamaytiradi. Ostenit donalari va uning parchalanish mahsulotlarining o'sishini eng kuchli inhibe qiluvchi modifikatorlar: Ti, Nb, Zr, V va N, ular kam eriydigan karbidlarni hosil qiladi. Don chegaralari bo'ylab joylashgan bo'lib, ular o'sishiga, uglerod va boshqa qotishma elementlarning tarqalishiga to'sqinlik qiladi va ostenitning haddan tashqari sovutish qarshiligini oshiradi. Shuning uchun past qotishma po'latlar nozik taneli tuzilishga va yuqori sifat ko'rsatkichlariga ega. Ni, Mn va Si qotishma elementlari po'latni ayniqsa sezilarli darajada mustahkamlaydi.­

Issiqlik va termomexanik ishlov berish - bu strukturani o'zgartirish va po'lat xususiyatlarini yaxshilash uchun keng tarqalgan usullar. Ularning quyidagi turlari mavjud: tavlanish, normalizatsiya, söndürme va temperatura. Yuvish gomogenizatsiya, qayta kristallanish va stressni bartaraf etish jarayonlarini o'z ichiga oladi.­­

Shaklda. 7.7 har xil turdagi tavlanishning harorat diapazonlarini ko'rsatadi.­

Qotishma po'latdan yasalgan ingotlar kimyoviy tarkibni tenglashtirish, dendritik va intrakristal ajralishlarni kamaytirish uchun 1100-1200 ° C haroratda homogenlashtiriladi, bu po'latdan bosim bilan ishlov berish paytida mo'rt sinish, xususiyatlarning anizotropiyasi, yoriqlar hosil bo'lishi va qo'pol taneli tuzilishga olib keladi. .­

Qayta kristallanish bilan tavlanish deformatsiyalangan metallni qayta kristallanish chegarasi haroratidan (0,4-0,57 Tm) yuqori qizdirish, uni shu haroratda ushlab turish va sovutish orqali qattiqlashishini yo'qotish uchun ishlatiladi. Sovuq va issiq (issiq) deformatsiyani farqlang. Sovuq qayta kristallanish chegarasidan past haroratda va issiq - yuqorida, odatda 0,7-0,757 Tm da amalga oshiriladi.­