Сілгіш темір: қасиеттері, таңбалауы және қолдану саласы

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-02 13:58

Шойын – қатты, коррозияға төзімді, бірақ сынғыш темір-көміртекті қорытпасы, көміртегі мөлшері C 2,14-6,67% аралығында. Сипаттама кемшіліктерінің болуына қарамастан, оның әртүрлі түрлері, қасиеттері, қолданылуы бар. Созылғыш темір кеңінен қолданылады.

Тарих

Бұл материал біздің эрамызға дейінгі 4 ғасырдан бері белгілі. e. Оның қытайлық тамыры VI ғасырда жатыр. BC e. Еуропада қорытпаның өнеркәсіптік өндірісі туралы алғашқы ескерту 14 ғасырға, ал Ресейде 16 ғасырға жатады. Бірақ иілгіш шойын өндіру технологиясы 19 ғасырда Ресейде патенттелген. Кейінірек А. Д. Анносов әзірлеген.

Сұр шойындар механикалық қасиеттері төмен болғандықтан пайдалануда шектелген, ал болаттар қымбат және қаттылығы мен төзімділігі төмен болғандықтан, беріктігі жоғарылаған сенімді, берік, қатты металл жасау мәселесі туындады. және белгілі бір пластика.

Шойынды соғу мүмкін емес, бірақ оның иілгіш қасиеттеріне байланысты ол қысыммен өңдеудің кейбір түрлеріне (мысалы, штамптау) қолайлы.

Өндіріс

Негізгі жол -домна пештерінде балқыту.

Домна пешін өңдеуге арналған шикізат:

• Патрит - құрамында ферум оксидтері түріндегі металл бар темір рудасы.
• Отын - кокс және табиғи газ.
• Оттегі - арнайы найзалар арқылы енгізіледі.
• Флюстер – марганец және (немесе) кремний негізіндегі химиялық түзілімдер.

Домна пешінің кезеңдері:

1. Темір рудасының найзалар арқылы берілетін оттегімен химиялық реакциялары арқылы таза темірді алу.
2. Кокстың жануы және көміртегі оксидтерінің түзілуі.
3. CO және СО-мен реакциялардағы таза темірдің көміртектелуі_2.
4. Fe_{3C марганецпен және кремниймен қанықтылығы, қажетті шығыс қасиеттеріне байланысты.}
5. Дайын металды шойын тесіктер арқылы қалыптарға төгу; Қожды шлак тесіктері арқылы шығару.

Жұмыс циклінің соңында домна пештері шойын, шлак және домна газдарын алады.

Домна пешінің металл бұйымдары

Суыту жылдамдығына, микроқұрылымына, көміртегімен және қоспалармен қанықтылығына байланысты шойынның бірнеше түрін алуға болады:

1. Сатып алынған (ақ): байланыстырылған көміртек, бастапқы цементит. Олар басқа темір-көміртекті қорытпаларды балқыту, өңдеу үшін шикізат ретінде пайдаланылады. Домна пешінің барлық қорытпасының 80%-ға дейіні өндіріледі.
2. Құю зауыты (сұр): толық немесе ішінара бос графит түріндегі көміртек, атап айтқанда оның тақталары. Жауапкершілігі төмен дене бөліктерін өндіру үшін қолданылады. Өндірілген домна құймаларының 19%-на дейін.
3. Арнайы: ферроқорытпаларға бай. Қарастырылған өндіріс түрінің 1-2%.

Сілемелі шойын шойынды термиялық өңдеу арқылы алынады.

Темір-көміртекті құрылымдар теориясы

Ферумы бар көміртегі микроқұрылым опциясында көрсетілген кристалдық тор түріне сәйкес бірнеше түрлі қорытпаларды құра алады.

1. Қатты ерітіндінің α-темір - ферритке енуі.
2. Қатты ерітіндінің γ-темір - аустенитке енуі.
3. Химиялық түзіліс Fe_{3C (байланысқан күй) – цементит. Біріншілік сұйық балқымадан жылдам салқындату арқылы түзіледі. Екіншілік - аустениттен температураның баяу төмендеуі. Үшіншілік - ферриттен біртіндеп салқындату.}
4. Феррит пен цементит дәндерінің механикалық қоспасы - перлит.
5. Перлит немесе аустенит және цементит дәндерінің механикалық қоспасы - ледебурит.

Шойынның микроқұрылымы ерекше. Графит байланысқан түрде болуы және жоғарыда аталған құрылымдарды құрауы мүмкін немесе ол әртүрлі қосындылар түрінде еркін күйде болуы мүмкін. Қасиеттерге негізгі дәндер де, осы түзілімдер де әсер етеді. Металлдағы графит фракциялары пластиналар, үлпек немесе шарлар болып табылады.

Пластикалық пішін сұр темір-көміртекті қорытпаларға тән. Бұл оларды нәзік және сенімсіз етеді.

Қабыршақ тәрізді қосындылардың механикалық көрсеткіштеріне оң әсер ететін соғылғыш шойындары бар.

Графиттің сфералық құрылымы одан да көпқаттылықтың, сенімділіктің жоғарылауына, елеулі жүктемелердің әсеріне әсер ететін металдың сапасын жақсартады. Беріктігі жоғары шойын осындай сипаттамаларға ие. Иілгіш шойын өзінің қасиеттерін қабыршақты графит қосындылары бар ферриттік немесе перлиттік негіздер арқылы анықтайды.

Ферритті созылғыш шойын өндірісі

Ол ақ шошқа гипоэвтектоидты төмен көміртекті қорытпасынан көміртегі мөлшері 2,4-2,8% және оларға сәйкес келетін қоспалар (Mn, Si, S, P) бар құймаларды күйдіру арқылы өндіріледі. Күйдіретін бөліктердің қабырғаларының қалыңдығы 5 см-ден аспауы керек. Елеулі қалыңдықтағы құймалар үшін графит пластиналар пішініне ие және қажетті қасиеттерге қол жеткізілмейді.

Ферритті негізі бар иілгіш шойын алу үшін металды арнайы жәшіктерге салып, құм себеді. Жылыту пештеріне тығыз жабылған ыдыстар қойылады. Жасыту кезінде келесі әрекеттер тізбегін орындаңыз:

1. Құрылыстар пештерде 1000 ˚C температураға дейін қызады және 10-нан 24 сағатқа дейін тұрақты температурада тұруға қалдырылады. Нәтижесінде бастапқы цементит пен ледебурит ыдырайды.
2. Металл пешпен бірге 720 ˚С дейін салқындатылады.
3. 720 ˚С температурада олар ұзақ уақыт сақталады: 15-тен 30 сағатқа дейін. Бұл температура қайталама цементиттің ыдырауын қамтамасыз етеді.
4. Соңғы кезеңде олар жұмыс істейтін пешпен бірге қайтадан 500 ˚С дейін салқындатылады, содан кейін ауаға шығарылады.

Мұндай технологиялық күйдіру графиттеу деп аталады.

Орындалған жұмыстан кейін материалдың микроқұрылымы болып табыладықабыршақты графит түйіршіктері бар феррит. Бұл түр "қара жүректі" деп аталады, себебі үзіліс қара болады.

Перлиттік созылғыш шойын өндірісі

Бұл темір-көміртекті қорытпаның бір түрі, ол да гипоэвтектоидты ақтан шыққан, бірақ ондағы көміртегі мөлшері артады: 3-3,6%. Перлит негізі бар құймаларды алу үшін олар жәшіктерге салынып, ұсақталған ұнтақ темір рудасымен немесе шкаламен себіледі. Жасыту процедурасының өзі жеңілдетілген.

1. Металдың температурасы 1000 ˚C дейін көтеріледі, 60-100 сағат ұсталады.
2. Дизайн пешпен салқындатылады.

Жылу әсерінен әлсірегендіктен металл ортасында диффузия жүреді: цементит ыдырауында бөлінетін графит күйдірілген бөліктердің беткі қабатынан ішінара шығып, кеннің немесе шкаланың бетіне шөгеді. Қатты ортасы бар "ақ жүректі" шойынның жұмсақ, икемді және икемді жоғарғы қабаты алынады.

Мұндай күйдіру толық емес деп аталады. Ол цементит пен ледебуриттің сәйкес графитпен пластиналы перлитке ыдырауын қамтамасыз етеді. Соққыға төзімділігі мен икемділігі жоғары түйіршікті перлитті соғымды шойын қажет болса, материалды 720 ˚С дейін қосымша қыздыру қолданылады. Бұл қабыршақты графит қосындылары бар перлит түйірлерінің түзілуіне әкеледі.

Ферритті созылғыш шойынның қасиеттері, таңбалары және қолданылуы

Металлдың пеште ұзақ «қалып қалуы» цементит пен ледебуриттің ферритке дейін толық ыдырауына әкеледі. Рахметтехнологиялық трюктар, құрамында көміртегі жоғары қорытпа алынады - төмен көміртекті болатқа тән ферритті құрылым. Дегенмен, көміртектің өзі еш жерде жоғалмайды - ол темірмен байланысқан күйден бос күйге өтеді. Температура әсері графит қосындыларының пішінін қабыршақты етіп өзгертеді.

Ферриттік құрылым қаттылықтың төмендеуіне, беріктік мәндерінің жоғарылауына, соққыға төзімділік пен иілгіштік сияқты сипаттамалардың болуына әкеледі.

Феррит класындағы созылғыштардың таңбалануы: КЧ30-6, КЧ33-8, КЧ35-10, КЧ37-12, мұндағы:

KCh – сорт белгісі – иілгіш;

30, 33, 35, 37: σ_v, 300, 330, 350, 370 Н/мм^{2 - максималды жүктеме ол құламай төтеп бере алады;}

6, 8, 10, 12 – салыстырмалы ұзару, δ, % – икемділік индексі (мән неғұрлым жоғары болса, металды қысыммен өңдеуге болады).

Қаттылық - шамамен 100-160 HB.

Бұл материал өзінің өнімділігі бойынша болат пен сұр темір-көміртекті қорытпа сияқты орта орынды алады. Негізі ферритті созылғыш шойын тозуға төзімділігі, коррозияға және шаршауға төзімділігі бойынша перлиттен төмен, бірақ механикалық төзімділік, иілгіштік және құю сипаттамалары бойынша жоғары. Төмен бағасына байланысты өнеркәсіпте төмен және орташа жүктемелерде жұмыс істейтін бөлшектерді өндіру үшін кеңінен қолданылады: тісті доңғалақтар, картерлер, артқы осьтер, сантехника.

Перлиттік шойынның қасиеттері, таңбалары және қолданылуы

Толық күйдірілмегендіктен біріншілік, екіншілік цементиттер мен ледебурит аустенитте толық еріп үлгереді, ол 720 ˚С температурада перлитке айналады. Соңғысы феррит пен үшінші ретті цементит дәндерінің механикалық қоспасы. Шын мәнінде, көміртектің бір бөлігі байланысқан күйде қалады, құрылымды анықтайды, ал бөлігі қабыршақты графитке «шығады». Бұл жағдайда перлит пластинкалы немесе түйіршікті болуы мүмкін. Осылайша перлиттік созылғыш темір түзіледі. Оның қасиеттері қаныққан, қаттырақ және аз иілгіш құрылымына байланысты.

Бұлар, ферритпен салыстырғанда, жоғары коррозияға қарсы, тозуға төзімді қасиеттерге ие, олардың беріктігі әлдеқайда жоғары, бірақ құю сипаттамалары мен иілгіштігі төмен. Өнімнің өзегінің қаттылығы мен тұтқырлығын сақтай отырып, механикалық кернеуге икемділік үстірт артады.

Иілгіш шойынның перлиттік класының таңбалануы: KCh45-7, KCh50-5, KCh56-4, KCh60-3, KCh65-3, KCh70-2, KCh80-1, 5.

Бірінші сан – беріктік белгісі: сәйкесінше 450, 500, 560, 600, 650, 700 және 800 Н/мм2.

Екінші – пластикалық белгісі: ұзарту δ,% - 7, 5, 4, 3, 3, 2 және 1, 5.

Перлиттік иілгіш шойын машина жасауда және ауыр жүктемелерде жұмыс істейтін құрылымдарға арналған аспаптар жасауда қолданылған - статикалық және динамикалық: таратқыш біліктер, иінді біліктер, ілініс бөліктері, поршеньдер, шатундар.

Жылумен өңдеу

Термиялық өңдеу нәтижесінде алынған материал, атап айтқанда жасыту, қайта өңдеуге болады.температуралық әсерлерге ұшырайды. Олардың негізгі мақсаты - беріктік, тозуға төзімділік, коррозияға және қартаюға төзімділікті одан әрі арттыру.

1. Қаттылық жоғары қаттылық пен қаттылықты қажет ететін құрылымдар үшін қолданылады; 900 ˚С дейін қыздыру арқылы өндіріледі, бөлшектерді машина майының көмегімен орташа шамамен 100 ˚С/сек салқындатады. Одан кейін 650˚С дейін қыздыру және ауаны салқындату арқылы жоғары шынықтыру жүреді.
2. Нормалау орташа өлшемді қарапайым бөлшектер үшін пеште 900 ˚С дейін қыздырып, осы температурада 1-1,5 сағат бойы ұстап, ауада салқындату арқылы қолданылады. Троостит түйіршікті перлит, оның қаттылығын және үйкеліс пен тозудағы сенімділігін қамтамасыз етеді. Ол перлиттік негізі бар үйкеліске қарсы соғылғыш шойындарды алу үшін қолданылады.
3. Күтімдеу антифрикция өндірісінде қайталанады: қыздыру – 900 ˚С дейін, осы ыстықта ұзақ уақыт ұстау, пешпен бірге суыту. Үйкеліске қарсы шойынның ферритті немесе ферритті-перлиттік құрылымы қарастырылған.

Шойыннан жасалған бұйымдарды жылыту жергілікті немесе аралас түрде жүргізілуі мүмкін. Жергілікті пайдалану үшін жоғары жиілікті токтар немесе ацетилен жалыны (қатайту). Кешенді - жылыту пештері үшін. Жергілікті қыздыру кезінде тек үстіңгі қабат қатаяды, бұл ретте оның қаттылығы мен беріктігі артады, бірақ ядроның пластикасы мен тұтқырлығы сақталады.

Бұл жерде шойынды соғу механиканың жеткіліксіздігінен ғана мүмкін емес екенін атап өткен жөн.сипаттамалары, сонымен қатар оның температураның күрт төмендеуіне жоғары сезімталдығына байланысты, бұл суды салқындату кезінде қатайту кезінде сөзсіз.

Үйкеліске қарсы иілгіш үтіктер

Бұл әртүрлілік иілгіштерге де, легирленгендерге де қатысты, олар сұр (ASF), иілгіш (ASC) және беріктігі жоғары (ACS). Жасытылған немесе қалыпқа келтірілетін ACHK алу үшін созылғыш шойын қолданылады. Процестер оның механикалық қасиеттерін арттыру және жаңа сипаттама – басқа бөлшектермен үйкеліс кезінде тозуға төзімділік қалыптастыру мақсатында жүргізіледі.

Белгіленген: AChK-1, AChK-2. Ол иінді біліктерді, тісті доңғалақтарды, подшипниктерді өндіру үшін қолданылады.

Қосымшалардың қасиеттерге әсері

Темір-көміртекті негіз мен графиттен басқа, олар шойынның қасиеттерін де анықтайтын басқа компоненттерден тұрады: марганец, кремний, фосфор, күкірт және кейбір легирленген элементтер.

Манган сұйық металдың өтімділігін, коррозияға төзімділігін және тозуға төзімділігін арттырады. Қаттылық пен беріктікті арттыруға, Fe_{3C химиялық формуласындағы темірмен көміртекті байланыстыруға, түйіршікті перлит түзуге көмектеседі.}

Кремний сұйық қорытпаның өтімділігіне де оң әсер етеді, цементиттің ыдырауына және графит қосындыларының бөлінуіне ықпал етеді.

Күкірт – теріс, бірақ сөзсіз компонент. Ол механикалық және химиялық қасиеттерді төмендетеді, жарықтардың пайда болуын ынталандырады. Дегенмен, оның мазмұнының басқа элементтермен (мысалы, марганецпен) ұтымды қатынасы мүмкіндік бередідұрыс микроқұрылымдық процестер. Сонымен, Mn-S 0,8-1,2 қатынасында перлит температура әсерінің кез келген уақытында сақталады. Пропорция 3-ке дейін ұлғайтылған кезде, көрсетілген параметрлерге байланысты кез келген қажетті құрылымды алуға болады.

Фосфор сұйықтықты жақсы жаққа өзгертеді, беріктікке әсер етеді, соғу күші мен иілгіштігін төмендетеді, графиттену ұзақтығына әсер етеді.

Хром және молибден графит үлпектерінің түзілуіне кедергі жасайды, кейбір мазмұнда олар түйіршікті перлиттің түзілуіне ықпал етеді.

Вольфрам жоғары температуралы аймақтарда тозуға төзімділікті жақсартады.

Алюминий, никель, мыс графиттенуге ықпал етеді.

Темір-көміртекті қорытпаны құрайтын химиялық элементтердің мөлшерін, сондай-ақ олардың арақатынасын реттеу арқылы шойынның соңғы қасиеттеріне әсер етуге болады.

Артықшылықтары мен кемшіліктері

Сілемелі шойын – машина жасауда кеңінен қолданылатын материал. Оның негізгі артықшылықтары:

• жоғары қаттылық, тозуға төзімділік, сұйықтықпен бірге беріктік;
• қалыпты қаттылық пен икемділік сипаттамалары;
• сұр шойындардан айырмашылығы, қалыптаудағы өндірістік қабілеттілік;
• термиялық және химиялық-термиялық өңдеу әдістерімен белгілі бір бөліктің қасиеттерін түзетудің әртүрлі нұсқалары;
• төмен құн.

Кемшіліктерге жеке сипаттамалар жатады:

• қызғыштық;
• графит қосындыларының болуы;
• кесу өнімділігі нашар;
• құймалардың айтарлықтай салмағы.

Бар кемшіліктеріне қарамастан металлургия мен машина жасауда иілгіш шойын жауапты орын алады. Одан иінді біліктер, тежегіш төсеніш бөліктері, тісті дөңгелектер, поршеньдер, шатундар сияқты маңызды бөлшектер жасалады. Сорпалардың шамалы әртүрлілігіне ие бола отырып, иілгіш шойын өнеркәсіпте жеке орынды алады. Оны пайдалану басқа материалдарды пайдалану екіталай жүктемелерге тән.