Конструкциялық материалдар және термоөңдеу Конструкционные материалы и термообработка Constructional materials and heat treatment Учебное пособие для специальности: 5В071200– «Машиностроение»

19 
 
 
Дәріс №4. 
Шойындар 
1.Шойын ӛндірісінде қолданылатын шикізат.
2.
Домна пешінде ӛтетін процестер. 
3.Домна пешінде алынатын ӛнімдер.
4. Ақ шойын 
5. Сұр шойындар. 
6. Беріктігі жоғары шойындар 
1. Шойын деп-негізі темір, құрамындағы кӛміртек мӛлшері 2,14% асып,
6,67%-ке дейін болатын темір кӛміртекті қорытпаны айтады. Шойын темір 
рудасынан Домна пешінде алынады. Темір рудасында темірдің үлесі 20-70% 
болады. Қалғаны –бос жынысы (маргенец, кремний, фосфор, мышьяк, т.б.) 
Темір рудасында темір келесі минералдар түрінде қатысады: 
Fe
2
O
3
-қызыл темір тас. 
Fe
3
O
4
- магнитті темір тас. 
Fe
2
O
3
H
2
O- қоңыр темір тас. 
Fe СO
3
-шпатты темір тас. 
Шойынды рудадан ӛндіру үшін осы минералды тотықсыздандыру, яғни 
темірді металдық күйге келтіру, оны балқыту және басқа элементтермен 
қанықтыру қажет. Темірдің балқу температурасы -1539. Сондықтан Домна 
пешіндегі температура осы тем-дан кем болмауы керек. Шойын ӛндірісінде 
қолданылатын шикізат құрамына: 
1. Темір рудасы. 
2. Отын. 
3. Кокс. 
Отын ретінде кокс, мазут, табиғи газдарды қолданылатын. Отынның 
маңызы: 
1. Домна пешінде процеске қажетті жылу береді; 
2. Тотықсыздандырғыш ролін атқарады; 
3. Отын құрамындағы кӛміртек темірмен қосылып, шойын түзеді; 
Флюс ретінде кӛбінесе әктасты қолданады. Флюстың маңызы: рудадағы 
бос жыныспен және күлмен әрекеттесіп, оларды шлакқа алып шығады. 
Шлак жеңіл, тығыздығы-2,5г/см3,ал шойынның тығыздығы 7,5г/см3. 
Сондықтан оларды бір-бірінен айыру қиынға түспейді. 
2. Домна пеші биіктігі 80 м болатын вертикальді пеш. Шихтаны 
жоғарыдан түсіреді. Жану процесін ұстап тұру үщін пештің тӛменгі 

20 
жағынан түтіктер арқылы оттекпен байытылған ауамен үрлейді. Оның 
температурасы 1100-1200С. Домна пешінде келесі реакциялар ӛтеді: 
С+О
2
=СО
2
+Q 
СО
2
+С=2СО 
Күшті тотықсыздандырғыш. 
3Fe
2
O
3
+СО
2Fe
3
O
4
+ СО
2
+Q 
Fe
3
O
4
+ СО 3Fe
3
O
4
+ СО
2
+Q 
FeO+ СО FеO+ СО
2
+Q 
Темір балқып, тӛменде орнатылған кӛрікке түседі. Темір балқып, жолында 
басқа элементтермен тотықсызданбай қалған және кӛміртекпен қанығады. 
Нәтижесінде шойын түзіледі. Сонымен Домна процесінде алынатын 
ӛнімдер: 
1. Шойын. 
2. Шлак-құрылыс материалдарды алуға жіберіледі. 
3. Газдар.СО-тазалағаннан кейін металлургия зауыттарына жіберіледі. 
3. Жұмсалуына байланысты домна процесінде ӛңдірілген шойынды келесі 
түрлерге бӛледі: 
1. Қайта ӛңделетін шойын- шойын ӛндірісінің 80% -тейін құрайды, болат 
қндірісінің негізгі шикізаты. 
2. Құйма шойын- шойын ӛндірісінің 15% -тейін құрайды, құю ӛндірісіне 
жіберіледі. 
3. Арнайы шойын-Ферроқорытпалар. шойын ӛндірісінің 2-5% -тейін 
құрайды,болаттарды 
лигерлеу 
және 
тотықсыздандыру 
үшін 
қолданылады. 
4. Ақ шойын. 
Шойындардың құрамында темір, кӛміртек, тұрақты қоспалар 
(марганец, күкірт, 
кремний, фосфор) және кездейсоқ қоспалар болады. Шойында кӛміртек, 
цементит түрінде байланысқан күйде немесе графит түрінде, бос күйде 
қатысады. әр түрлі шойындарда графит түріндегі кірмелердің пішіні 
әртүрлі болады. Соған байланысты, яғни кӛміртектің қандай күйде 
болуына графиттің пішіндері мен ӛлшемдеріне байланысты. Шойынның 
қасиеттері әртүрлі болады. Жалпы алғанда, шойындардың пластикалығы 
тӛмен. Қаттылығы жоғары, қысым арқылы ӛңделмейді. Пісіргіліштігі 
тӛмен. Ерекше технологиялық қасиеті-құйылу қасиеттері жоғары. 
Сондықтан шойыннан шойындарды құю арқылы алады. Құймалардың 
шамамен 80%-і шойындардан алынады. Құрамындағы кӛміртектің қандай 
күйде қатысуына байланысты шойындарды ақ, ағартылған, сұр, беріктігі 
жоғары, соғылымды деп ажыратады.

21 
Ақ шойын құрамындағы кӛміртектің барлығы цемеитит түрінде 
болады. Яғни, ақ шойын ӛте қатты. Кесу арқылы ӛңделмейді. Сондықтан 
одан детальдарды жасамайды. Ақ шойынды болат ӛндірісінде шикізат 
ретінде пайдаланады және ақ шойыннан соғылымды шойынды алады. Ақ 
шойынның құрылымы феррит-цеметит диаграммасына сәйкес келеді. Ақ 
шойын құрылымына байланысты эфтектикаға дейінгі (<4,3%С, құрылымы 
П+Ц+Л):эфтектикалық (4,3%С құрылымы: Л) эфтектикадан кейінгі 
(<4,3%С, құрылымы: Л+Ц) 
5. Сұр шойындар. 
Сұр шойындарда кӛміртек мӛлшері 2,2÷3,8 %. Соның ішінен ≤0,8%С 
аспайтын кӛміртек Ц түрінде болады, қалғаны графит түрінде қатысады. 
Графит пішіні пластинка тәрізді. Сұр шойындардың құрылымы металдық 
негізбен графит кірмелерінен тұрады. Металдық негіз Ф-тен, Ф+П-тен 
немесе П-тен тұрады. Соған байланысты ферриттік, феррит-перлиттік және 
перлиттік сұр шойындар деп бӛлінеді. Графиттіңберіктігі тӛмен. Графит 
кірмелерінің мӛлшері кӛбейген сайын және пластинкалары ірі болған 
сайын сұр шойынның механикалық қасиеттері тӛмендей береді. Яғни сұр 
шойындардың механикалық қасиеттері металдық негізінің түрінен графит 
кірмелерінің ӛлшемдеріне тәуелді. Сұр шойынның маркасы С4 әріптерімен 
саннан тұрады. СЧ (серый чугун) 10 сан (δ
в) 
созудағы беріктік шегі ӛлшемі 
кгс/мм
2
δ
в
=10 кгс/мм
2
=100 МПа. Ескі стандарт бойынша маркада 2 сан 
тұрады. Мысалы: СЧ18-36, 18-созуда-δ
в
-ғы беріктік шегі, 36-июдегі 
беріктік шегі δ
ию
δ
ию
≈36 кгс/мм
2
Сұр шойынның келесі маркалары бар: СЧ10, СЧ15, СЧ18, СЧ21, 
СЧ24, СЧ25, СЧ30, СЧ35, СЧ40. СЧ30-дан бастап сұр шойынның 
механикалық қасиеттері жоғары болады, пластинкалары ұсақ, себебі 
оларды модификациялайды. Ол үшін сұйық күйдегі шойынға модификатор 
енгізеді. Модификатор ретінде 0,3% ферросилиций қосады. Сұр шойын 
арзан, тапшы емес, құйылу қасиеттері жоғары, кесу арқылы ӛңделеді. 
Айнымалы күштер астында вибрацияға тӛзімді. Сондықтан ӛнеркәсіпте, 
әсіресе 
машина 
жасауда 
кеңінен 
қолданылады. 
Станоктардың 
стниналарын, муфталарды, фундамент плиталарын, құралыс колоналарын, 
редуктор корпусны , кран винтельдерді т.б. жасауда қолданылады. 
6. Беріктігі жоғары шойындар.
Сұйық күйдегі сұр шойынды магний мен (0,03÷0,07%) 
модификациялау арқылы алады. Модификациялау нәтижесінде сұр 
шойындағы пластинкалы графит шар тәрізді графитке айналады. 
Сондықтан пластинкалығы мен беріктігі артады. Беріктігі жоғары 
шойынның механикалық қасиеттері кӛміртекті болаттардың қасиеттеріне 
жақындайды. Металдық негізгі ферриттік, феррит-перлиттік болады. 

22 
Құрамындағы кӛміртек мӛлшері 3,2÷3,6%. Маркасы ВЧ әріптері 
менсандардан тұрады. Мысалы: ВЧ35-22 
В-высокопричный, Ч-чунуг. 35-δ
в
кгс/мм
2
22-салыстырмалы ұзарту δ%. 
ВЧ35, ВЧ40, ВЧ45, ВЧ-50, ВЧ60, ВЧ70, ВЧ80, ВЧ90, ВЧ100. беріктігі 
жоғары шойынды үлкен жүктемелер арасында жұмыс жасайтын қалың 
қабырғалы детальдарға арнайды. Мысалы: машина, кеме жасауда 
қолданады. Біліктер, поршеньдер, құбырлар, т.б. жасайды.
Соғылымды шойындар. 
Ақ шойынды жасыту арқылы алынады. Жасыту үшін ақ шойынды 960
о
С-
шамасында ұзақ уақыт қыздырады. Содан кейін пешпен бірге баяу 
суытады. Нәтижесінде ақ шойындағы Ц ыдырап, үлпек тәрізді графитке 
айналады. Үлпек тәрізді графит кірмелері шойынның беріктігі мен 
пластикалығын арттырады. Соғылымды шойынның механикалық 
қасиеттері сұр шойын мен беріктігі жоғары шойынның механикалық 
қасиеттерінің аралығында болады. Маркасы КЧ әріптерімен сандардан 
тұрады. 1-ші сан созудағы беріктік шегі (δ
в
), тиреден кейінгі сан 
салыстырмалы ұзарту (δ, %) КЧ30-δ, К-ковкий, 30-δ
в
, 6-δ, % 
КЧ-33-8, КЧ35-10, КЧ37-12, КЧ45-7, КЧ50-5, КЧ55-4, КЧ60-3, КЧ65-3, 
КЧ70-2, КЧ80-1,5. 
Соғылымды шойынның соғу күштеріне кедергісі жоғары және айнымалы 
күштер әсерінде жұмыс жасай алады. Пластикалығы жеткілікті, сондықтан 
машина жасау детальдарын, мысалы: втулкалар, біліктер жасалынады. 
Тісті дӛңгелектер, поршеньдер, т.б. жасалынады.
Шойынды ӛндіруде ақ шойын немесе сұр шойын болып шығуы 
кристалданудағы суыту жылдамдығына және сұйық шойынның химиялық 
құрамына байланысты. Егер шойынды жылдам суытса және шойын 
құрамында марганец мӛлшері кӛп болса, ақ шойын алынады. Егер сұйық 
шойын құрамында керісінше кремний кӛп болып, марганец аз болса және 
суыту жылдамдығы тӛмен болса, сұр шойын алынады. Сұр шойынның 
құймасының кей-кейде беткі қабаты ағарып кетуі мүмкін, яғни беткі 
қабатындағы кӛміртек Ц-тен тұратын болады. Бұл суытудың әсерінен
мүмкін болады. 
Күкірт-зиянды қоспа, марганец сияқта шойынның ағаруына 
соқтырады және шойынның сұйық аққыштығын тӛмендетеді. Сондақтан 
құйма шойындарда 0,12%S-тен аз болуы керек. Фосфор шойындар үшін 
пайдалы қоспа. Сұйық аққыштығын арттырады. 0,3÷0,8% Р болады. 
Күрделі пішінді құймаларды алуда 1%-ке дейін арттырады. 
Кремний-шойынның графиттелуін жеңілдетеді. 0,5÷4,5%Sі болады. 
Марганец-шойында Ц-тің түзілуін арттырады. ≤1,5%Мn. Кӛміртек кӛп 
болған сайын шойында графит кӛп түзіледі. Шойынның механикалық 
қасиеттері тӛмендейді. Сонымен қатар шойынның құйылу қасиеттері 
артады. 2,2÷3,8% болады.

23 
Ағартылған шойынның беткі қабатындағы кӛміртек Ц түрінде, 
ӛзегіндегі кӛміртек графит түрінде болады. Яғни, беткі қабаты ӛте қатты, 
тозуға тӛзімді болады. Сондықтан ӛнеркәсіпте жұмсалуы шектеулі. 
Пракат-біліктерін жасайды.

жүктеу/скачать 1,99 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: