Термик ишлашининг пўлат тузилишига ва механик хоссаларига таъсирини о’рганиш

1 - АМАЛИЙ МАШГУЛОТ
ТЕРМИК ИШЛАШИНИНГ ПЎЛАТ ТУЗИЛИШИГА ВА МЕХАНИК ХОССАЛАРИГА ТАЪСИРИНИ О’РГАНИШ


Ишнинг максади: Маълумки, пўлат заготовкаларни термик ишлашда уларни зарур хароратгача қиздириб, шу хароратда маълум вақт сақлангач, турли тезликда совитилади. Бунда уларнинг кимёвий таркиби ўзгармаса ҳам тузилиши ўзгариши хисобига механик ва технологик хоссалари ўзгаради.
Ишнинг назарий кисми: А.А.Бочвар таснифига кўра термик ишлаш 1-хил юмшатиш, 2-хил юмшатиш, тоблаш ва бўшатишларга ажратилади. 1-хил юмшатишда фазада ўзгаришлар бормайди. Бу хил юмшатишларга диффузион, қайта кристалланиш ва ички зуриқиш кучланишларини камайтириш учун олиб бориладиган юмшатишлар киради. 2- хил юмшатиш фаза ўзгаришлар билан боради. Бу хил юмшатишларга тўла ва чала юмшатишлар, нормаллашлар киради. Тубанда углеродли пўлатларни термик ишлашда тузилиш ўзгаришларини Fе—Fе₃С холат диаграммасининг тегишли сохаларини кузатайлик. Маълумки, перлит тузилишли эвтектоид пўлат заготовкани уй хароратида аста-секин қиздириб борсак, у Аc1 критик харорат (727°С) да аустенитга ўтади. Феррит билан перлит тузилишли эвтектоидгача бўлган пўлат­ларни аста-секин қиздириб борсак, перлит фаза Аc1 критик хароратда аустенитга ўтади, хароратнинг янада кўтарилишида феррит фаза аустенитда эрий бошлаб, Ас₃ критик хароратда эса батамом эрийди.
Агар перлит билан иккиламчи сементит тузилишли эвтектоиддан кейинги пўлатларни аста-секин қиздириб борсак, перлит фаза Ас_х критик хароратда аустенитга ўтади. Хароратнинг янада кўтарилиши­да иккиламчи сементит аустенитда эрий бошлаб, у Ас_т критик хароратда батамом эрийди.
Юкоридаги маълумотлардан маълумки, Фе—Фе₃C холат диаграммасидаги ГСЕ чизиғи критик хароратдан юкорироқ хароратда пўлатлар аустенит тузилишли бўлади. Савол туғиладики, нима учун пўлатларни тўла юмшатишда, тоблашда, нормаллашда уларни Ас_з критик хароратдан 30-50°С градус юқорироқ қиздириш зарур? Кузатишлар кўрсатадики, пўлат­ларни қиздиришда уларнинг доналар ўлчами қайтарилганлик даражасига кўра турли тезликда йириклашади. Масалан, яхши қайтарилмаган эвтектоид пўлатларнинг доналар ўлча­ми Ас₁+ 30/50°С хароратгача ўзгармаса-да бу хароратдан юқорирокқ хароратда кескин йириклашади. Яхши қайтарилган пўлатларда эса донлар ўлчамининг кескин ўзгариши 900-950°С хароратга тўғри келади. Бунинг боиси шундаки, доналар аро жойлашган оксидлар, нитридлар, сулфидлар ва бошқа бирикмалар шу хароратга қадар донлар ўсишига қаршилик кўрсатади, лекин харорат 900-950°С га этганда уларнинг аустенитда эриши юз беради. Бинобарин, улар донлар ўсишига қаршилик кўрсата олмайдилар. Пўлатларнинг бу хусусиятини қиздириш хароратларини белгилашда эътиборга олиш керак. Агар пўлатларни бу критик хароратдан ўта қиздирилса маса­лан, 1000-1100°С гача аустенит донлар йириклашиб кетади. Маълумки, донлар қанча йирик бўлса, улар шунча мўрт булади. Агар пўлатларни АЕ чизиғида (Фе—Фе₃C диаграммасига қаранг) яқин хароратга қиздирилса, йирик донли пўлат хаво кислороди хисобига куйиб, заготовка ишга яроқсиз холга келади. Демак, пўлатларни термик ишлашда қиздириш хароратини пўлат маркасига кўра тўғри белгилашнинг ишлаш сифа- тига ва иш унумдорлигига аҳамияти ғоят катта. Термик ишлашда печлар терможуфтли потенсиометр билан жихозланган бўлиб, печни зарур хароратда саўлайди. (Шу билан бирга баъзан амалда металларни қиздиришда уларнинг чўғланиш рангларидан ҳам фойдаланиш мумкин (36-расм).
Иккинчи томондан, масалан, эвтектоид пўлатни аустенит холатидан, секин совитишда аустенитда углероднинг эриш қобилияти камайиши сабабли ундан углерод ажралиб, семен­тит хосил бўладиган марказларни юзага келтиради. Аустенитларнинг совиш тезлигини ростлаш ила перлит доналари улчамини ўзгартириш мумкин. Қуйида пўлатларни термик ишлаш усуллар ва уларни қандай бажариш хақида маълумотлар келтирилади.
Диффузион юмшатишдан қуйма пўлат заготовкалар кимёвий таркибининг нотекислигини текислаш мақсадида фойдаланилади. Бунинг учун эвтектоидгача бўлган пулат заготовкаларни Ас3 критик хароратдан 200-300°С юқорироқ хароратгача қиздириб, шу хароратда 10-15 соат сақланади, кейин 600°С хароратгача печ билан бирга, сўнгра хавода совитилади. Заготовкаларни юқори хароратда қиздиришда аустенит доналаридаги углерод ва бошқа элементлар диффузияланиб, таркиби деярли текисланади ва бунда аустенит доналари йириклашади. Шу боисдан диффузион юмшатишдан кейин доналарни майдалаш мақсадида заготовкалар тўла юмшатилмоги керак.
Қайта кристалланувчи юмшатиш. Совуқлайин босим билан ишланган пўлат заготовкаларнинг физик пухталигини пасайтириб, пластиклигини кўтариш йўли билан ички зўриқиш кучланишлардан холи этиш мақсадида бу ишловдан фойдаланилади. Бунинг учун пўлат заготовкаларни 680-700°С хароратгача қиздириб, шу хароратда маълум вақт сақлаб, кейин печ билан бирга секин совитилади.
Ички зуриқиш кучланишларни камайтириш учун юмшатиш. Штамплаш, пайвандлаш каби технологик усулларда олинган буюмлардаги ички зуриқиш кучларни камайтириш учун улар­ни 350-600°С хароратгача қиздириб, шу хароратда маълум вақт сақлаб, кейин печ билан бирга секин совитилади.
Тула юмшатиш. Юмшатишнинг бу усулидан йирик донали пўлат заготовкалар доналарини майдалаш йўли билан текислаб, ички зуриқиш кучланишларидан холи этиш мақсадида фойдаланилади. Бунинг учун эвтектоидгача бўлган пўлат заготовка­ларни Ас3 критик хароратдан, эвтектоид ва эвтектоиддан кейинги пўлатларни Аc1 критик хароратдан 30-50°С юқорироқ хароратгача қиздириб, шу хароратда маълум вақт сақлаб, ке­йин печ билан бирга совитилади. Шуни қайд этиш ҳам лозим- ки, агар эвтектоиддан кейинги пўлат заготовкалар Аст критик хароратли чизиқдан юқорироқ хароратгача қиздирилиб, шу хароратда маълум вақт сақлаб, кейин печ билан бирга совитилганда ажратилаётган иккиламчи сементит перлит доналари­ни ўраб муртлаштириб боради, шу сабабли бу пўлатлар аус­тенит тузилишли холгача қиздирилмайди.
Чала юмшатиш. Юмшатишнинг бу усулида пўлат заготовкаларни ички зуриқиш кучланишларидан холи этиб, механик ишловларга мойил этиш мақсадида ўтқазилади. Бунинг учун пулатларни 750-780°С хароратгача қиздириб, шу хароратда маълум вақт сақлаб, кейин печ билан бирга секин совити­лади.
Изотермик юмшатиш. Бу усулдан тўла юмшатиш мақсадларида фойдаланилади. Бунда эвтектоидгача бўлган пулат заготовкаларни Ас3 критик хароратгача, эвтектоид ва эвтектоиддан кейинги пўлатларни эса Аc1 критик хароратдан 30-50°С дан юқорироқ хароратгача қиздириб, шу хароратда маълум вақт сақлаб турилади, кейин кутилган мақсадга кўра, масалан, 600-700°С ли мухитга ўтказиб, унда аустенит феррит билан сементит фазаларга тўла парчалангунча сақланади, сўнгра хавода совитилади.
Донадор перлит олиш мақсадида юмшатиш. Бу усулдан эвтектоиддан кейинги пўлат заготовкалардаги пластинка тарзидаги сементит доналарини майда донли тузилишга ўтқазиш учун фойдаланилади. Бунинг учун пўлат заготовкани Аc1 кри­тик хароратдан бир оз юқорироқ хароратгача (750-760°С) қиздирилиб, шу хароратда маълум вақт сақланади, кейин печ билан бирга секин совитилади.
Маълумки, пулат заготовкаларни Ас1 критик хароратдан бир оз юқорироқ хароратда қиздирилгганда перлит доналари аустенитга айланиб, сементит доналари сақланиб қолади. Бу пўлатларни шу хароратдаги холатидан совитишда эса семен­тит ва бегона бирикмаларнинг доналари қўшимча кристалланиш марказлари хосил қилиб, майда донадор перлит тузилма олинади.
Нормаллаш. Пўлат заготовкаларнинг доналари майдаланиб бир текис тузилмали бўлиб қолади ва ички кучланишлардан холи эти- лади. Бунинг учун пўлат заготовкаларни маркасига кўра Ас3 ёки Аст критик хароратдан 30-50°С юқорироқ хароратгача қиздириб, шу хароратда маълум вақт сақлаб, кейин хавода совитилади. Пўлатларнинг маркаларига кўра бу ишловдан юмшатиш ёки тоблаш ўрнида фойдаланса ҳам бўлади.
Тоблаш. Бу усулдан конструксион пўлатлардан тайёрланадиган тишли ғилдираклар, валлар, кулачоклар ва бошқаларнинг пухталигини, асбобсозлик пўлатлардан тайёрланаёггган кескичларнинг кес- кирлигини кўтариб кам эйиладиган этиш мақсадида фойдаланилади. Бунинг учун эвтектоидгача бўлган пўлат згаготовкалар Ас3 критик хароратдан эвтектоид ва эвтектоиддан кейинги пулатлар АС1 критик хароратдан 30 - 50° С юқорироқ температурда қиздирилиб, шу тем- пературада маълум вақт сақланади, кейин критик тезлик (Вкр дан юко- ри тезликда) совитилади. Бунда аустенит феррит билан сементитга парчаланишга улгурмайди ва мартенсит деб аталувчи углеродни Феа даги ўта тўйинган қаттиқ эритмага [Феа(С)] ўтади ҳамда унинг қаттиқлиги ҲРC ~ 62 га кўтарилади.
Агар аустенит холатидаги пўлат заготовкани, масалан, мойда (секундига 80-100°С тезликда) совитилса, аустенит феррит билан сементитнинг жуда майда бўлган механик аралашмаларига парчаланиб, троостит деб аталувчи тузилишга ўтади ва унинг қаттиқлиги ҲРC 40-45 га кўтарилади. Агар аустенит холатидаги пўлат заготовкаларни, масалан, қиздирилган мойда (секундига 50-70°С тезликда) совитсак, у троостит тузилишли доналарига нисбатан йирикрок бўлган феррит билан сементитнинг механик аралашмасига парчаланиб, сорбит деб аталувчи тузилишга ўтади ва унинг қаттиқлиги ҲРC 30-35 кўтарилади.
Шуни қайд этиш зарурки, амалда кам углеродли (С<0,3%)ўлат заготовкалар тобланмайди, чунки, бу пўлатлар тоблаганда унинг мартенситга ўтиш температураси ўртача ва кўп углеродли пўлатларга қараганда анча юқорироқлиги сабабли совитишда аустенит феррит билан сементит фазаларга парча­ланиб, кутилган мартенсит тузилмага аланмайди. Маълумки, пулат заготовкаларни тоблашда сирт катлами узак кисмига Караганда тезрок совиши натижасида фазалар узгариши окибатида унда зурикрщ кучлари хосил булади. Агар бу кучла- нишлар катта булса, заготовка тоб ташлаши ва ёрилиши мумкпн. Шунинг учун тобланадиган заготовкаларни марка си­га, шаклига ва улчамларига кура тсблаш мухктпга ва унга кап тарзда тушнршпга аҳамият берпш ҳам керак.
Бушатиш, Бу усулдан тобланган пулат заготовкаларни ички зурик,иш кучланишларидан холи этиш билан каттиклиги сакланган холда, ковушолигини кутариш максадида фойдаланилади. Тобланган пулат заготовкаларни бушатишдан кутил­ган максадларга кура бушатишни тубандаги тартибларда олиб борилади.
Паст температурали бушатиш. Бу бушатишдан мафад тобланган, масалан, кескичлар ёки улчов асбобларини ички зурикиш кучланишларидан холи этиб, каттиклиги сакланган холда, ковушоклигини кутаришдир. Бунинг учун тобланган пулат заготовкалар 150—250°С хароратгача киздирилиб, щу хароратда маълум вакт са.ланади, кейин секин совитила. Бунда бушатилган мартенсит тузилма олинади.
Уртача температурали бушатиш. Бу бушатишдан максад тобланган, масалан, пружина, штампларни ички зурикиш куч­ланишларидан холи этиб, ковушоклигини кутариш ва троостит тузилма олишдир. Бунинг учун тобланган пулат заготовкалар 350—500°С хароратгача киздирилиб, щу хароратда маълум вакт сакланадида, кейин секин совитилади.
Юкори температурали бутпатиш. Бундай бушатиш тоблан­ган конструксией пулатлардан тайёрлаётган деталлар кову­шоклигини ва пластиклигини кутариб, сорбит тузилма олиш матссадида утказилади. Бунинг учун тобланган пулат заготов­ка 500—650°С хароратгача кизднрилиб, шу хароратда маълул вакт сак.ланади ва секин совитилади:

Маълумки, купгина машина деталлари ва асбоблар (тишли гилдираклар, поршен бармоклари, под­шипник, роликлар, штамплар, калибрлар) кам углеродли ва кам легирланган пулатлардан тайёрланиб, уларнинг иш муддатини узайтириш максадида кимёвий термик ишловларга берилади. Бунда заготовкаларнинг сирт юза катлами углеродга туйинтирилса сементитлаш, азотга туйинтирилса — азотлаш, азот ва углеродга туйинтирилса — нитротсементитлаш дейилади. Бу ишловларнинг ичида сементлаш купрок. таркалган булиб, уни углеродга бой булган каттик, суюк. ва газ мухитларда олиб борилади. Айни лаборатория ишида заготовкаларни

каттик мухитда сементитлаб, тоблаб бушатилиб, натижа­лар кузатилади. Бунинг учун заготовкаларни гувод. намуна билан 38- расмда курсатилгандек пулат яшикка аввалига маълум катлам карбюризатор деб аталувчи 75—80% и писта ку­мир ва колгани барий ёки натрий карбонатлар аралашмаси киритилиб, унинг устига заготовкалар маълум тартибда жойланади ва бу кетма-кетлик яшик тулгунча такрорланади, кейин эса яшик копкокланиб, тир.ишлари утга чидамли гил билан сувалади. Сунгра яшик печга киритилиб, сементитлаш калинлигига кура 900—950°С хароратда бир неча соат сакланади. Бу шароитда яшикдаги писта кумир хаво кислороди билан реаксияга кириб, углерод (ИИ) оксид гази (СО) хосил килади ва унинг парчаланишида ажралаётган атомлар углерод заго­товка сиртига утиб, темирда эрийди: