15 Mavzu: Termik ishlov berishning asosiy texnologiyalari Ma`ruzaning rejasi

15 - Mavzu: Termik ishlov berishning asosiy texnologiyalari
Ma`ruzaning rejasi:

1. 
   Termik ishlov berishning asosiy texnologiyalari;
   
2. 
   Qizdirish temperaturasini tanlash;
   
3. 
   Qizdirish vaqti;
   
4. 
   Mayin va massali o’ziga xos qizdirish;
   
5. 
   Qizdiriladigan muhitning kimyoviy ta`sirlanishi.
   

Temir-uglerodli qotishmalarning ichki strukturasi va xossalarini o’zgartirish uchun ularni qizdirish va sovitish bilan bog’liq bo’lgan jarayonlar termik ishlov berish deb ataladi. Termik ishlov berishdan maqsad temir-uglerodli qotishmalarga ishlatish jarayonida talab qilinadigan xossalar berishdan iborat. Termik ishlov berish natijasida mexanik xossalarining yaxshi tomonlari, yaxshi fizik-kimyoviy xossalar bilan qo’shilib ketadi; qotishmaning magnitlanish xossasi yaxshilanadi, korroziyagabardoshligi ortadi. Ba`zi bir termik ishlov berish turlari yaxshilovchi, oraliq operatsiya hisoblanadi.

Puxtalanadigan detallar nomenklaturasi juda ham ko’p bo’lib, ularga priborlar, turli xil mashina detallaridan tortib, to metallurgiya, traktor va qishloq xo’jaligi , energetik va neft-gaz sanoatining yirik element, detal va uzellarigacha kiradi.

Termik ishlov berishning asosiy turlariga po’latni struktura va xossasini turlicha o’zgartiradigan va yarim tayyor hamda tayyor mahsulotlarga qo’yilgan talablarga bog’liq ravishda yumshatish, normallash, toblash va bo’shatish kiradi.

Termik ishlov berish texnologiyasida eng asosiy parametrlardan biri qizdirish temperaturasi va qizdirish vaqti hisoblanadi.

Umuman, termik ishlov berish detal yoki zagotovkalarni berilgan temperaturagacha qizdirish, ushbu temperaturada ushlab turish va so’ngra kerakli tezlik bilan sovutish jarayonidan iborat. Qizdirish temperaturasi va ushlab turish vaqti materialning kimyoviy tarkibi va tanlab olingan termik ishlov berish turi bilan aniqlanadi.

Metallning qizdirish tezligi bir tomondan ruxsat etilgan qizdirish tezligi, boshqa tomondan esa termik ishlov o’tkazalidigan agregatdagi mumkin bo’lgan qizdirish tezligi bilan aniqlanadi. Ruxsat etilgan qizdirish tezligi bir tomondan metallning fizik-kimyoviy xossasi, shakli va o’lchamiga, ikkinchi tomondan issiqlikni uzatish usuliga bog’liq.

Po’latlarni qizdirishda metallning tashqi qatlamlari ichki qat-lamlariga qaraganda nisbatan yuqori temperaturaga ega bo’ladi. Metallning tashqi qatlamlarini kengaytirishga ichki, nisbatan kam qizdirilgan qatlamlar qarshilik ko’rsatadi. O’zaro ta`sirlashishlar natijasida tashqi qatlamlar siquvchi kuchlanishlar ta`sirida bo’ladi, bunda maksimal siquvchi kuchlanishlar metallning yuzasida bo’ladi. Metallning ichki qatlami tashqi qatlamlar ta`sirida yuzaga keladigan cho’ziladigan kuchlanishlar ta`sirida bo’ladi. Maksimal cho’zuvchi kuchlanishlar zagotovkaning ichkari qismida bo’ladi. Kritik nuqtalardan o’tgandagi qizdirishlarda struktura o’zgarishlari oqibatida ichki kuchlanishlar xarakteri va kattaligi o’zgarishi mumkin. Bu vaqtda metall plastik holatda bo’ladi va yuzaga keladigan kuchlanish faqat plastik deformatsiyani vujudga keltirishi mumkin. Nisbatan eng xavfli ichki kuchlanishlar hali metall kichik plastiklikka ega bo’lgan 600-700 ⁰S temperaturalar intervalida bo’ladi. Agar qizdirish natijasida ichki kuchlanishlar yuzaga kelsa va u metallning haqiqiy Yemirilishga qarshilik ko’rsatish chegarasidan oshib ketsa, darzlar paydo bo’lishi mumkin. darzlarni yuzaga kelishi metallning haqiqiy Yemirilishga qarshiligi va plastikligiga bog’liq. Metallning haqiqiy Yemirilishga qarshiligi va plastikligi qanchalik katta bo’lsa, darzlarning hosil bo’lishi nisbatan kam ehtimollikka ega. Uncha katta bo’lmagan vaqtinchali Yemirilish qarshiligiga ega bo’lgan plastikligi yuqori bo’lgan metallda darzlar vujudga kelmaydi, bunda paydo bo’ladigan cho’zuvchi kuchlanishlar faqat plastik defor-matsiyani yuzaga keltiradi. Mo’rt bo’lgan metallar uchun hal qiluvchi ahamiyatga ega bo’lgan haqiqiy Yemirilishga qarshilik hisoblanadi.

Metallning berilgan mexanik xossalaridagi darzlarni hosil bo’lish ehtimoli qizdirish natijasida vujudga keladigan ichki kuchlanishlarga bog’liqdir. Uning kattaligi birinchi navbatda metallning tashqi va ichki qatlamlaridagi temperaturalar farqiga, kengayish koeffitsiyentiga hamda dastlabki metallda mavjud bo’lgan kuchlanish qiymatiga bog’liq bo’ladi. Agar qanchalik temperaturalar farqi katta bo’lsa, ichki kuchlanishlar qiymati ham shunchalik katta bo’ladi.

Ruxsat etilgan qizdirish tezligini tanlashda quyidagi parametrlarni hisobga olish zarur:

1. 
   metallning mexanik xossalarini dastlabki holatdagini hisobga olish muhim. Plastikligi yuqori bo’lgan metallni tez qizdirish mumkin, lekin plastikligi kichik va mo’rt bo’lgan metallni sekin qizdirishimiz lozim. Shuning uchun quymalar va toblangan holatdagi po’latlarni sekin qizdirish talab etiladi. Kam va o’rtacha uglerodli yumshatilgan po’latlarni amaliy jihatdan turli xil tezliklarda qizdirishimiz mumkin;
   
2. 
   qizdirishni bir tekis ta`minlash kerak. Agar buyumlar qanchali bir tekis qizdirilsa va uning o’lchami qanchali kichik bo’lsa, qizdirish tezligi katta bo’lishi mumkin, bunda metallning tashqi va ichki qatlamlardagi temperaturalar farqi kichik bo’ladi. Pechga nisbatan vannalarda metallni qizdirish tez amalga oshirilsa, qarshilik usulida qizdirish esa boshqa manba-larga qaraganda bir qancha marta tez amalga oshiriladi;
   
3. 
   metallning issiqlik o’tkazuvchanligi ham muhim ahamiyatga ega bo’lgan parametrdir. Metallning issiqlik o’tkazuvchanligi qanchalik katta bo’lsa, qizdirish tezligi ham shunchali katta bo’ladi, bunda metallning tashqi va ichki qatlamlaridagi temperaturalar farqi kamayadi;
   
4. 
   buyumning konfiguratsiyasi. Yuqori qizdirish tezligi murakkab konfiguratsiyaga ega bo’lgan buyumlarda qishayish va defor-matsiyani yuzaga keltirishi mumkin;
   
5. 
   dastlabki metalldagi qoldiq ichki kuchlanishlar kattaligi. Bu kuchlanishlar qiymati qanchalik katta bo’lsa, buyumni qizdirish tezligi shunchalik kichik bo’lishi kerak.
   

Bumlarni qizdirish ikki usulda amalga oshiriladi:

1. 
   tashqi issiqlik manbalari yordamida (pechlar, vannalar, gaz gorelkalari alangasi );
   
2. 
   elektr energiyani issiqlik energiyasiga aylanishi oqibatida metallning ichki qatlamlaridan issiqlikni ajralib chiqishi yo’li yordamida (sanoat va yuqori chastotali toklar bilan induktsion toblash, qarshilik usuli yordamida qizdirish).
   

Birinchi holatda issiqlik qizdiriladigan jismga nurlanish orqali (mufilli pechlarda), nurlanish birgalikda konvektsiya yordamida (alangali pechlarda), issiqlik o’tkazuvchanligi va qisman konvektsiya orqali (metallarni erigan tuzlarda, qo’rg’oshinda va turli xil suyuqliklarda qizdirish orqali) uzatiladi. Qizdirish tezligi qizdirish agregati turi va detalni agregatga yuklangan holatdagi temperaturasiga bog’liq.

Qizdirish davomiyligi 50 mm² kesim yuzasiga ega bo’lgan namunalar uchun bir xil temperaturada turli agregatlarda 15.1-jadvalda berilgan.
15.1 – jadval

№	Agregat nomi	Qizdirish davomiyligi,min.
1.	Qo’rg’oshinli vanna	6,0
2.	Tuzli vanna	6,6
3.	Alanga pechida	27,0
4.	Elektr pechida	31,8

Metallarni istiqbolli qizdirishga qaynaydigan qatlamlarda qizdi-rish kirib, u metallni katta va bir tekisda qizdirish tezligini ta`minlab beradi. Bir xil agregatda temperatura qanchalik katta bo’lsa, metallning qizdirish tezligi ham shunchali katta bo’ladi. Ana shundan kelib chiqqan holda qizdirishni bir qancha usullarini farqlashimiz mumkin (11.3 - rasm), ularning asosiylariga sekin, normal, forsirlangan qizdirishlarni ajrati-shimiz mumkin. Buyumlarni sekin qizdirishda, ular pech bilan birgalikda sovuq yoki uncha yuqori temperaturagacha qizdirilgan pechga yuklanadi. Kesim bo’yicha temperaturalar farqi uncha katta bo’lmaydi, shuning uchun qizdirish vaqti katta bo’ladi. Bu usul asoan, quymalar va toblangan katta gabaritli buyumlarni bo’shatishda ishlatiladi.

Normal qizdirishda buyumlar berilgan temperaturaga ega bo’lgan pechga yuklanadi. Bunda temperaturalar farqi birinsiga qaraganda katta bo’ladi. Birinchi usulga nisbatan bu usulda qizdirish vaqti kamroq bo’ladi. Bu tartiblar (rejimlar) ko’plab hollarda qo’llaniladi.

Bumlarni forsirlangan usulda qizdirishda , ular berilgan temperatu-radan yuqori temperaturaga ega bo’lgan pechlarga yuklanadi,keyin qizdirishga qarab, pech temperaturasi berilgan temperaturagacha pasaytiriladi. Qizdi-rish tezligi unchali katta emas. Bu holda temperaturalar farqi vujudga ke-ladi va o’z navbatida birinchi va ikkinchi usulga qaraganda kuchlanishlar katta bo’ladi.

Qizdirish tezligi qizdirish usuliga, buyumni shakli va o’lchamlariga bog’liq. Buyumlarni issiqlik qabul qiladigan yuzasi qanchali kichik bo’lsa va kesim yuzasi qanchalik katta bo’lsa, qizdirish tezligi shunchali katta bo’ladi.

Buyumni bir tomondan ikkinchi tomonga ochiq usulda qizdirishning istiqbolli usulida metallni bevosita qizdirish, buyum orqali past kuchla-nishli tokni o’tkazish va past chastotali toklar oqali buyumni induktsion qizdirish yordamida amalga oshiraladi.

Birinchi usulning mohiyati shundan iboratki, bumlar ikki kontaktlar orasida joylashtirilib, keyin metall orqali past kuchlanishli va katta kuchli tok o’tkaziladi hamda issiqlik ajralib chiqadi:
Q = 024I²Rτ
bu Yerda, Q – ajralib chiqadigan issiqlik miqdori, kal;

I – tok kuchi, A;

R – qarshilik, Om;

τ – qizdirish vaqti.

Ajralib chiqadigan issiqlik bumlarni berilgan temperaturagacha tez qizdirish uchun (bir qancha sekund) Yetarlidir. Bu usul asosan, simlarni uzluksiz qizdirishda (volframli va molibdenli simlarni qizdirishda), oddiy shaklga va bir xil kesimga ega bo’lgan turli xil buyumlarni toblash uchun keng ko’lamda qo’llaniladi.

Buyumlarni yuqori temperaturagacha qizdirishda metallning yuzasi bilan tashqi muhit orasida reaktsiya kechadi va natijada po’latni oksidlanishi va uglerodlansiztirilishi kuzatiladi hamda bumning sifati yomonlashadi. Oksidlanish metallni qaytmaydigan yo’qotishlarga olib keladi, buyumlarni o’lchamini kamaytiradi va oksidlangan qatlamni keyingi olib tashlashni talab etadi. Yuzani uglerodlansizlantirishi toblangandan keyin kichik qattiqlikni yuzaga keltiradi va oqibatida yuzani Yeyilishga turg’unligi va hamma detalni toliqishdagi mustahkamligini kamaytiradi.

Oksidlanishning asosiy reaktsiyalariga quyidagilar kiradi:
2Fe + O₂ → 2FeO; (1)

Fe + CO₂→ FeO + CO; (2)

Fe + H₂O→ FeO + H_2. (3)
Shunday qilib, oksidlanish asosan, kislorod, karbonat angidrid va suv bug’lari yordamida amalga oshiriladi. Qayta tiklovchi gazlarga uglerod oksidi va vodorod kiradi.

Uglerodsizlantirishni asosiy reaktsiyalari quyidagicha:

Fe_γ (C) + 2H²→ Fe + CH₄; (4)

Fe_γ (C) + ½ O₂→ Fe + CO; (5)

H₂O+ CO→ CO₂+ H₂ va shundan so’ng jarayon (5)- reak-tsiya bo’yicha kechadi.

Uglerodsizlantirishni yuzaga keltiruvchi gazlarga kislorod va vodo-rod hamda suv bug’lari kirsa, uglerodlovchi gazarga esa metan va uglerod oksidi kiradi.

Jarayonlarning boshlang’ich bosqichida gaz bilan metall yuzasi o’rtasida o’zaro ta`sirlashuv kimyoviy reaktsiyasi sodir bo’ladi, natijada oksid plyonkasi hosil bo’ladi. Po’latning keyingi oksidlanishi ikki jarayondan tashkil topgan bo’lib, ular metall oksididan metallga tomon ochiq kislorod diffuziyasi va metall diffuziyasini ochiq usulda oksid qatlami orqali metall yuzasiga bo’lgan diffuziyasidir. Oksidlanish nisbatan ko’proq oksidlar qatlamlarida ( oksid - gaz chegarasida) metallni okalina tomonga qarab ochiq diffuziyasi orqali kechadi. Uning tezligi metallning kimyoviy tarkibiga, tashqi muhitga va qizdirish temperaturasiga bog’liq. Zich oksidlangan qatlamda jarayon tezligi kamayadi yoki nolga intiladi. Uglerodsizlantirish jarayoni yana buyumlarni erigan qo’rg’oshin va tuzlarda qizdirilganda ham kuzatiladi.

Buyumlarni pechda qizdirishda ular yonilg’ini yonishida hosil bo’ladigan mahsulotlar bilan kontaktda bo’ladi, shuning uchun yonilg’ini kimyoviy tarkibi va alangani to’g’ri regulirovka qilish asosiy parametrlar hisoblanadi. Qattiq, suyuq va gaz holatdagi yonilg’i minimal darajada namlikka yoki suv bug’lariga va oltingugurt qo’shimchalariga ega bo’lishi kerak. Suv bug’lari po’latni uglerodsizlantirish tezligini oshiradi, gazdagi oltingugurt esa SO₂ ko’rinishda oksidlanish tezligini oshiradi, bu tayyor buyumlarni yuzasiga ta`siri natijasida uning o’lchamlarini kamayishi olib kelib, buyumni nuqsoniga sabab bo’ladi va uni ishdan chiqaradi , shuning uchun ham juda xafvli hisoblanadi. Alangali pechlarda ortiqcha havo yordamida qizdirishda alanga oksidlanuvchi hisoblanib, metallni tezda oksidlaydi. Metallni minimal darajada oksidlash va uglerodsizlantirish uchun uni qizdirish minimal ortiqcha havoga ega bo’lgan neytral alangada amalga oshirilishi lozim.

Mufel va elektr pechlarda, metallarni qizdirishda oksidlanish yoki uglerodsizlantirish bo’lmasligi uchun gazlar o’rtasida ma`lum bir nisbatlar bo’lishi shart:
CO₂ H₂O CH₄