Дәріс Пәннің мақсаттары мен міндеттері. Материалтанудың даму бағыттары
Ыстыққа төзімді болаттардың пайдаланылуы
жүктеу/скачать 1,5 Mb.
|
ЛЕКЦИИ по ФИЗ МАТ 1-15 лекции
| Ыстыққа төзімді болаттардың пайдаланылуы. Ыстыққа төзімді металдар сым темір, қаңылтыр, құйма ретінде пайдаланылады. Және салмағы мен жүктемесі онша қатты түспейтін жауапкершілігі орташа құрылғырда пайдаланылады. Мәселен, 15Х5 мартенситті болаттан құбырлар өндіреді, ал 40Х9С2 ентаңбалы болаттардан автомобиль, трактор дизельді қозғалтқыштардың тетікбөлшетерін жасайды. Ал аустенитті –ферритті және аустенитті болат түрлерінен пеш арматурасын, реторлар, пиролизді және электролизді құбырлардың қондырғысын жасайды және т.б.
Болаттардың ыстыққа беріктігі. Құрылымның болаттардың ыстыққа беріктігіне әсері. Ыстыққа беріктік – бұл материалдың жоғары температура кезінеде мезаникалық күшке қарсы тұру қабілеті. Жоғары температура кезінде металды қирауға ұшырайтын крнеу қосымша күштің жалғацына өте қатысты. Егер күш ұзақ уақыт әсер ететін болса, онда ол қысқа уақытты қосымша күш және аз кезінде жоғары болуы мүмкін. Сонымен қоса, металдық температурасы жоғары болған сайын күштің әсер етуінің жалғасуы кезінде қирауға ұшырататын кернеу соғұрлым төмен болады. Соған байланысты, барлық жағдайда жоғары температура кезінде металдың беріктігі екі фактормен анықталады – температурамен және уақытпен. 8.1 – суретте әр түрлі температура кезінде беріктік қосымша күштердің жалғасуына байланысты екені келтірілген. Сондай түрлі диаграмам көптеген металл мен қорытпалар үшін әділетті, сондықтан көрсетілген байланысты жалпы металдар үшін қарастыруға болады. Диаграмада көрсетілгендей төменгі температура кезінде t 1* металдың беріктігі күштің әсер етуінің жалғасуына байланысты аз. * Анықталған металл үшін, мысалы болаттар үшін мұндай температура бөлме температурасы болып саналады. Сонымен, кернеу кезінде бірнеше төмен σв(диаграммада х белгіленген) қирау бірнеше он жылдан кейін ғана болады (>108c). Өте жоғары температура кезінде беріктіктің күштің әсер ету уақытына байланыстылығы күшейді (түзудің иілу бұрышының өсуі көрсетілген). Сонымен, біренше жоғары температурада беріктік сынақтың жалғасуының ұлғаюымен тез төмендейді. Шынымен, егер t4 кезінде (8.1 – сурет) кернеу σ4 106c кейін қирауға ұшырайды, онда кернеу σ1 102c кейін, яғни, 10000 рет жылдам қирауға ұшырайды. Төменгі температура кезінде фоктордың уақытқа әсерін шектеуге болады, ал жоғары температура кезінде – ол қираушы белгілерге ие. Әрине, берілген жағдайда пластикалық деформация кешіккенде қосымша күштің соққылығы (қирау уақыты аз секунд ішінде) өте тез қалыптаспайды. Соған байланысты, егер фактор уақытын санаса, онда металдың беріктігі ұзақ уақыт беріктік деп аталатын сипаттамасы бар. Ұзақ уақыт беріктік – бұл берілген күштің әсер етуінің жалғасуы кезінде қирауға ұшырататын, берілген уақыт сынақ немесе кернеу кезіндегі (уақытша қарсыласу) беріктік шегі. Ұзақ уақыт әсер етуінің жалғасуын көрсететін индекспен белгіленеді (мысалы, σ100 – 100 сағ. Металды қирауға ұшырататын кернеу). Жоғары температура кезінде σ1> σ10> σ100> σ300 және тағы сол сияқты, сонда практикада төменгі температура кезінде σ1= σ10 = σ100 = σ1000=.... = σв .
3.2 – суретте темір үшін беріктіктің температураға байланыстылығы келтірілген. Темір және оның қорытпалары үшін бөлме температурасы кезінде беріктік 200 - 300°C – дан жоғары (ал пластикалығы және тұтқырлығы төмен, ол 3.2 – суретте көрсетілген). Бұның пайда болуы көктей сыну деген атты белгілі, сондай-ақ беріктіктің жоғарлауымен бір кезде осы температурада тұтқырлықтың төмендеуі бақыланады. 350° С – дан басталатын төменгі қисық темірдің кенеттен сынақтың жылдамдығы аз кезіндегі беріктігін көрсетеді; жоғары қисық металдық үлгілерді кесудегі сынақ кезіндегі қарапйым жылдамдық үшін келтірілген. Соған байланысты, темір үшін 350°С температура металдың сынақтың жылдамдығына көрнекті сезімділігі бар температура болып табылады. Егер күш жоғары қисықта көрсетілген ісамалдан асып түсіу мүмкін, онда қирау күштің өсуі прцесінде болады. Егер кернеудің шамасы төменгі қисықта көрсетілген шамадан аз болса, онда қирау берілген кернеу кезінде болмайды. Соңында, егер кернеу штрихталған аймақтың ішінде болса, онда қирау жоғарғы қистағы кернеуге қарағанда, уақыт аралықта соғұрлым аз болады. Кернеу – металды уақыт бойынша деформациялайтын, штризталған интервалда болатын шама. Бұның пайда болуы, яғни әр уақытта шамасы бойынша кернеудің әсері нәтижесіндегі деформациялық үшіні жылжыпсырғымалық деп атайды. Көктей сынудың температурасының пайда болуы беткі қабатта көк түстің пайда болуымен сәйкес келеді. Көктей сынудың пайда болуына қанағаттандырарлық түсініктің қажеті жоқ. Жылжыпсырғымалық прцесін әр уақыттағы кернеудің әсер етуінің нәтижесінде деформациялық үлгіні сипаттайтын автоматты түрде жылжыпсырғымалықтың қисығын белгілейтін арнайы қондырғыларда зерттейді. Қисық жылжыпсырғымалық типі 3.3 – суретте көрсетілген. Қисық жылжыпсырғымалықта бірнеше аймақты белгілейміз. ОА бөлімі – қосымша күштер пайда болғандағы серпімділік және пластикалық деформация. АВ бөлімі – қисық жылжыпсырғымалықта қалыптаспаған деп аталатын бөлім. Металл түзу емес жылдамдықпен (баяулататын) деформацияланады. ВС бөлімі – жылжыпсырғымалықтың қалыптасқан деп аталатын бөлімі. Металл тұрақты жылдамдықпен деформацияланады. Тангенс бұрышының тік көлбеулігі жылжыпсырғымалықтың жылдамдығымен сипатталады. 3.3 – сурет. Металдың әр түрлі қорытпаларының ұзақ уақыт беріктігінің температураға байланастылығы: 1 – молибденнің қорытпасы; 2 – никельдің қорытпасы; 3 – кобальттың қорытпасы; 4 – Fe – Cr – Ni – Co қорытпалары; 5 – аустенитті қорытпалар; 6 – жылуға тұрақты болаттар; 7 – титанның қорытпалары; 8 – алюминий қорытпалары. СД бөлімі – үздіксіз үдеу процесі және Д нүктесінде аяқталуы жүретін жылжыпсырғымалықтың соңғы сатысы. Осындай әдіспен, қосымша кернеу кезінде анықталған шектен жоғары шама және температура, сондай-ақ әдетте қираумен аяқталатын тұрақты күштің әсерінен металдың үздіксіз деформация процессі өтетін бірнеше белгілері жоғарлауымен аяқтауға болады. Температураның төменгі шекті белгілері және кернеуде бұл құбылыс бақыланбайды. Бұл ионымен нақты емес. Зертеулер жылжыпсырғымалықтың пайда болуын әр температурада және кернеуде бақыланатынын, бірақ тәжірибе жүзінде төменгі температурада және анықталған шектен төмен кернеуде бұл процесс аз жылдамдықпен ағады. Металда жүретін және жылжыпсырғымалық процесімен байланысты пайда болуды былай қысқаша түсініктеме беруге болады, Егер берілген температура кезінде кернеудің белгісі металды беріктендіру шегінен төмен болса, онда кернеу тек берік деформация шақыратыны белгілі. Егер пластикалық деформация жоқ болса, онда беріктендіру, қайта беріктендіру және жылжыпсырғымалық та жоқ. Сонымен, жылжыпсырғымалықтың пайда болуына келесі әрекетерде анықталатын болады: А) рекристаллизация температурасынан жоғары температура кезінде; Б) серпімділік шегінен жоғары кернеу кезінде. Анықтап айтқанда, қақталма металды қайта беріктендіру процесі бақылаған кезіндегі жоғары температурада. Бұдан рекристаллизациялық процесс әсерінен металды қайта беріктендіру пар болған сайын, соғұрлым жылжыпсырғымалықтың жылдамдығы да жоғары болады (атомаралық байланыс күшін анықтайтын). Жылжыпсырғымалықтың пайда болуын толығымен шектеу үшін, металдың қайта кристалдану температурасын жұмыс температурасынан жоғары көтеру керек немесе берілген температурада жұмыс кернеуінен жоғары серпімділік шегін жоғарлату керек. Бірақ, осы шартты әрқашанда іске асыру мүмкін емес, және жиі конструкцияда жылжыпсырғымалықты толығымен шектеуге келмейді, тек оны баяулатады. Жылжыпсырғымалықтың жылдамдығы металдың құрлысына және құрмына байланысты, оны сәйкес келетін лнгірлеумен және термиялық өңдеумен баяулатуға тырысады. Осымен бірге берілген температурада қайта берітендіру процессінің жылдамдығы төмендейді. Яғни, металда атомдық байланыстың өсуі кезінде; берілген кернеуде пайда болған пластикалық деформацяның шамасы төмендейді, яғни берілген температурада қорытпалардың беріктігі жоғарлайды. 3.3 – суретте негізгі әр түрлі металл болатын ыстыққа берік қорытпалардың қасиеттері көрсетілген. Көбінесе молибденнің қорытпасы ыстыққа берік болып табылады, өйткені бірінші ретте бұл қорытпалардың негізгі металының балқу температурасы жоғары болады, ал ыстыққа берікткгі төмен – төменгі балқу температураға ие алюминий қорытпалары. Бірақта балқу температурасы шекті жұмыс температурасы дәл көрсетілім бермейді. Бір қорытпа үшін абсолютті балқу температурасынан бұл температура 0.7 – 0.8, ал басқалар үшін ол 0,5 тен аз болады, сонымен олардың балқу температурасында қатты айырмашылықтың болуына қарамай алюминий қорытпасына қарағанда мыстың қорытпасы ыстыққа беріктілігі жоғары емес (алюминий қорытпасында Tб=600оС, ал мыс қорытпасының Тб=900оC). Ыстыққа берік қорытпалардың бұрынғы дамыған аспктілеріне қарасақ, мынадай қорытындыға келуге болады, әр топтағы қорытпа өздерінің шегіне жеткен, сонда да ыстыққы берік қорытпаларды да одан әрі жетілдірудің жолы бар. 1. Металлургия өндіріске металдың зиянды қоспасына байланысты тек жоғары тазалығымен ғана емес, сонымен бірге бағатталған фронт кристаллизациясын қалыптастыру жолмен жоғары тылыздығымен металды алуын қамтамасыз ететін жаңа процессті қолдануды енгізген. 2. Деформацияның жаңа процессі пайда болды. Жоғары сатылы легірлеу және ыстыққа берік бірнеше қорытпалар ерте кезде деормациялық күйге қолдануға қажет емес деп саналған, ал қазір оны қолдануға болады. 3. Ерте кезде «экзотическими» деп саналатын және қолдануға берілмейтін элементтер, әрине қазір шетелген массшабта легірлеуші компонент және қорытпа негізінде (тантал, рений, гафний, необий және т.б.) қолданылады. 4. Ыстыққа берік қорытпалардан бұйым жасаудың жаңа әдістер пайда болды (композициялық материалдан, монокристаллдық материалдан және т.б.). 5. Металлды материал табиғатына, беріктік және ыстыққа берік табиғатына ойы белгілі кеңейтілген және тереңдетілген: методикалық сынақ дамуда. Тек бір ғана технологиялық өзгеріс өз бетімен ыстыққа беріктіктің жоғарлауына келеді деп ойлаға болмайды. Өндірістің жаңа технологиялық процессін қолдану және – -қорытпаларды өңдеу кезінде химиялық құрамы бірдей өзгергенде ғана ыстыққа беріктігі жоғарылайды. жүктеу/скачать 1,5 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|