Дәріс. Орташалегірленген шынығатын болаттарды пісіру технологиясы.

Орташалегірленген болаттарды энергомашина жасауда, ауыр және химиялық машина жасауда, кеме құрылысында, ұшақ жасауда және басқа техника саласында, жеңілдетілген жоғарыберіктікті құрылғылар жасау үшін пайдаланады. Орташалегірленген болаттардан машиналар мен аппараттарды жасауда пісіруді кеңінен қолданады.

Орташалегірленген болаттарды пісіру ерекшеліктері. Құрылғының түріне және оның орналуына байланысты орташалегірленген болаттардан жасалған пісіру жалғастарын пайдалану жағдайында, тығыздықта, сондай-ақ кейбір арнайы жағдайларда (тоттануға беріктігі т.б.) қажетті және жеткілікті беріктігіне талаптар қойылады. Орташалегірленген болаттардың ерекше физика-химиялық қасиеттеріне байланысты бұл талаптарды орындау біршама күрделі мәселе болып табылады. Орташалегірленген болаттардың шынықтыруды қабылдау ерекшелігі, сондай-ақ механикалық қасиеттерінің жоғары деңгейі, оларды пісіргенде пайда болатын, бірқатар қиындықтарға алып келеді. Орташалегірленген болаттарды, әсіресе көміртегі мен легірлеуші элементтердің жоғары құрамымен, пісіргенде байқалатын бірінші қиындығы, ол жік металында және жік жаны аумағында салқындай сызаттардың пайда болуының алдын алу. Орташалегірленген болаттардың жік жаны аумағының салқындай сызаттар қалыптасуына төмен қарсыласуы, онда өтетін құрылымдық өзгерістер ерекшеліктерімен анықталады, оған металды балқу температурасына дейін шоғырланған жергілікті қыздыру салдары, сондай-ақ кейбір пісіру жалғастарында болатын, жік металының химиялық құрамының, жік жаны аумағынан күрт айырмашылығы әсер етеді. Құрылымда көміртегі 0,15 % -дан жоғары орташалегірленген болаттарды пісіргенде, барлық жағдайларда да салқындай сызаттардың қалыптасуына қарсы пісіру жалғастарының беріктігін жоғарылатуды қамтамасыз ететін шараларды қарастыру қажет деп айтуға, болады. Тек қана 06НЗ болатының салқындай сызаттар қалыптасуына қарсы жоғары беріктігі бар. Болаттардың барлық басқа таңбаларының пісіру жалғастарында, әртүрлі пісіру жағдайларында, салқындай сызаттар пайда болуы мүмкін. Болаттың шынықтыруды қабылдауын жоғарылататын көміртегі мен легірлеуші элементтері неғұрлым көп болған сайын және металдың қалыңдығы өскен сайын, салқындай сызаттардың қалыптасу мүмкіншілігі солғұрлым көбірек. Орташалегірленген болаттарды пісірудегі тиімді технологиялық процестің мәселесі, ең алдымен салқындай сызаттар қалыптасуына қарсы, жік металы мен жік жаны аумағы металының жоғары беріктілігін ең қарапайымдау әдістермен қамтамасыз ету. Орташалегірленген болаттарды пісірудегі екінші қиындық, ол жік металында кристаллизациялық сызаттар пайда болуының алдын алу тәсілдері. Орташалегірленген болаттарды пісіргенде кристаллизациялық сызаттардың алдын алу тәселдері көміртекті болаттарды пісіргенде қолданылатын тәсілдерден айырмашылығы шамалы. Бұл үшін жікте жік металының кристаллизациялық сызаттар қалыптасуына қарсы беріктілігін азайтатын, күкірт, көміртегі және басқа элементтердің құрамын азайтып, жік металында кристаллизациялық сызаттар қалыптасуына қарсы беріктігін жоғарылататын, марганец, хром т.б. элементтердің құрамын жоғарылатады. Үшінші қиындығы – жік, жік жаны аумағы металдың және жалпы пісіру жалғасының негізгі металл қасиеттеріне тең немесе оған жақындау механикалық қасиеттерін алу қажеттілігі. Жік металының салқын және кристаллизациялық сызаттарға қарсы беріктігін жоғарылату үшін, онда көміртегі мен кейбір легірлеуші элементтердің құрамын шектейді, сондықтан жіктің негізгі металмен теңдігіне жету жалпы жағдайда өте қиын. Жіктің «құйма» металы, жаншылған және соққыланған дайындамалардан айырмашылығы, ол металдың өте жақсы құрылымын жасаудың және механикалық қасиеттерін жоғарылатудың тиімді құралы-қысыммен өңдеу жасалмайды. Пісіру жалғастарының термоөңдеуі мүмкіндігінше өте қарапайым және негізгі метал мен жік металына бірдей болуы қажет.

Кейбір жағдайларда жік жаны аумағы мен балқу аумағы металлының тиісті беріктік және илемділік қасиеттерін қамтамасыз етудің елеулі қиындықтары болады. Сапалы балқу аумағын алу қиындықтары болады. Сапалы балқу аумағын алу қиындығы, мысалы, орташалегірленген болаттарды пісіру үшін, жіктің аустенитті құрылымын алуды қамтамасыз ететін, жоғарылегірленген электрод металын қолданған жағдайда пайда болады. Жік металы мен негізгі металдың арасындағы химиялық құрамның үлкен айырмашылығы, белгілі бір жағдайларда, балқымамен шектесіп жатқан негізгі металдың учаскелерін көміртексіздендіреді және балқыма аумағында морт, илемделмейтің қабат қалыптасуына алып келуі мүмкін.

Үлкен қиындықтар, артық қызуға бейім болаттарды электр қожды пісіруде пайда болады. Бұл жағдайда жік жаны аумағындағы артық қызу салдарын болдырмау үшін, пісіру құрылғысын дайындауды күрделірендіретін арнайы термоөндеу ережесін жасауға немесе өнімділігі аздау басқа пісіру тәсілін қолдануға тура келеді. Егер орташалегірленген болаттардың пісіру құрылығыларын термоөндеу жасауға болмайтын болса, мысалы, кемелердің және басқа ірі ғимараттардың пісіру жалғастары, сондай-ақ, егер кажетті шынықтыру мен одан кейінгі бәсеңдетудің орнына тек қана бәсеңдету қолдағанда, ерекше қиындықтар пайда болады. Бұл жағдайда бірқатар ерекше технологиялық әдістерге барады. Бұл мәселені шешу үшін, технолог пісіру ережесі мен пісіру материалдарын дұрыс таңдауы қажет. Жоғарыда аталған орташалегірленген болаттарды пісіру кезінде болатын қиындықтардың ішінде ең маңыздылығы және ерекшелеуі салқындай сызаттардың қалыптасуын болдырмау.

Қаптамалы электродтармен доғалы пісіру. Қазіргі кезде орташалегірленген болаттардан жасалған құрылғылардың көпшілігін қолмен пісіреді. Бұл тәсілдің негізгі ерекшеліктеріне фтор-кальцилі қамташа мен төменсутекті электродтарды пайдалануды, кері полярлы тұрақты тоқты қолдануды, қимасы үлкен жіктерді, каскадты және блокты тәсілдермен орындауды жатқызуға болады. Аталған технологиялық әдістерді пайдаланып, жік аумағын қыздыруды барынша көбейтуге тырысады, әсіресе қалындығы үлкен болаттарды пісіргенде. Сызаттардың алдын алуға 150⁰С температурасынан аса қыздыру елеулі әсер етеді. Мұндай қыздыруға жету үшін, пісірудің каскадты әдісін пайдаланады, салыстырмалы түрде оның баспалдағының ұзындығы аздау (200 мм-ге дейін) болуы керек.

Орташалегірленген болаттарды қаптамалы электродтармен доғалы пісіру ережесін өзек түріне байланысты таңдайды. Ферритті өзекте, төменкөміртекті болаттарды пісіргенде қолданылатын ережелерден, ал аустениттіде-аустенитті болаттарды пісіру ережелерінен, олардың айырмашылығы жоқ.

Флюс астында пісіру. Орташалегірленген болаттардан құрылғылар дайындағанда, пісірудің барлық механикаландырылған процестері ішінде флюс астында пісіру кенірек қолданыс тапты. Оның көмегімен қазіргі кезде арналуы әртүрлі құрылғыларды, көпшілігінде қалыңдығы 4-50 мм металдан, жасайды. Жеке жағдайларда флюс астында жұқалау және қалындау металдан да пісіреді. Қолмен пісірумен және басқа механикаландырылған пісірулердің түрлерімен салыстырғанда флюс астында пісіру жоғарырақ өнімділікті қамтамасыз етеді. Оның артықшылығы әсіресе мәнді, бір өтпелі пісіруде. Бұл жағдайда негізгі металды терең балқыту, үлкен ток пайдалану, сондай-ақ қож қабыршағын кетірудің қиындықтарынан босау үшін, флюс астында пісіру ерекшеліктерін толығырақ пайдалануға болады. Егер жалғастардың сызат қалыптасуына қарсы жеткілікті жоғары беріктігі болса және оған кейінгі термоөндеу жүргізілетін болса, онда бір өтпелі пісіруді төмен көміртекті және төменлегірленген болаттарды пісіруде қолданылатын ережелерде флюс астында пісіруге болады.

Орташалегірленген болаттарды флюс астында пісіру жоғары кремний марганецті АН-348-А және ОСЦ-45 флюсін, төмен кремниилі флюстер АН-15, АН-15М, АН-17М, АН-20 т.б. пайдаланады. Жоғары кремний марганецті флюстердің астында жік металының соққы тұтқырлығына жоғары талаптар қойылмайтын жалғастарды пісіреді. Әдетте флюстің бұл түрін қолданғанда 30ХГСНА болатының пісіру жалғастарында, пісіруден кейін термоөндеу жүргізілетін жалғастардың өзінде, жік металының соққы тұтқырлығы3-4 кгс.м/см² –тан аспайды. Мұндай флюстер астында пісірудің артықшылығына жіктердің кристаллициялық сызаттар пайда болуына қарсы жоғары беріктігін жатқызуға болады. Құрамында аздау марганец тотығы бар, төмен кремнийлі флюстер соққы тұтқырлығының елеуші жоғарырақ көрсеткіштерімен, пісіру жалғастарын алуға мүмкіндік береді. Мысалы, АН-15М флюстін және Св-20Х4ГМА сымын пайдаланып орындалған 30ХГСНА болаты, пісіру жалғастарының жік металының соққы тұтқырлығын жоғарылатады. Аталған сапаның жақсаруы фосфор мен марганец тотығы флюс құрамында төмен болғандықтан, жік металында фосфор мен металл емес қосындылар құрамының азаюымен, байланысты.

Қорғаушы газдарда пісіру. Қорғаушы газдарда пісіру орташалегірленген болаттардан құрылғылар дайындағанда кеңінен қолданыс табуда.

Орташалегірленген болаттарды қорғаушы газдарда пісірудің технологиялық ерекшеліктеріне, жік металында сутегі құрамын барынша азайту мақсатында, газдарды ұқыпты кептіру, сондай-ақ, пісіру жалғастарының төменірек салқындау жылдамдығын қамтамасыз ететін, пісіру ережесін пайдалануды, жатқызуға болады. Бұл шаралар сызат пайда болуына қарсы, пісіру жалғастарының беріктігін көтеру үшін қажет. Орташалегірленген болаттарды пісіргенде қорғаушы газдар есебінде басым көпшілігінде көмірқышқыл газы мен аргонды пайдаланады. Пісіру үшін төменлегірленген болаттардан жасалған жалғастарға ұсынылған ережелер жарайды, мұнда тек тоқ күшін 15-20%-ға азайту қажет. Көпшілігінде Св-10ГСМГ, Св-10ХГСН2МТ және Св-08ХЗГ2СМ сымдарын қолданады.

Электр қожды пісіру. Орташалегірленген болаттардан жасалған қалың жаймалы құрылғылардың кейінгі термоөңделетін пісіру жалғастарын электр қожды пісірумен орындау тиімдірек. Пісіру жұмыстарының жоғары өнділігі және тиімділігімен қатар, оларда пісіру жалғастарының жоғары сапасы қамтамасыз етіледі, бұл негізінде жік және жік жаны аумағы металының сызат қалыптасуына қарсы жоғары беріктігіне байланысты. Дегенмен, электр қожды пісіруде, қолайсыз жағдайларда жік металында кристаллизациялық сызаттар, сондай-ақ, аса қызған жік жаны аумағында ыстық және салқын сызаттар пайда болуы мүмкін. Сызаттар, сынықтар, көпшілігінде жіктің алдында, әсіресе пісіру үрдісін үзіп, қайта бастағаннан кейін, сондай-ақ жалғастыратын элементтердің үлкен қатаңдығында пайда болады. Бұл сызаттар сынықтар, әдетте, пісіріп болғаннан кейін, бірнеше сағаттан соң қалыптасады. Олардың қалыптасуының алдын алуға болады, егер пісіріп болғаннан кейін, бірден жалғастарға жоғары бәсеңдету жасаса. Сызаттарды болдырмауға, пісіру тоғының күшін азайту және жік енін ұлғайту жолымен жететін, пісіру үрдісін біршама баяулату, көмектеседі. Қатаң бекітілген элементтерді пісіргенде сынықтар қалыптасуының алдың алу үшін, жіктің алдыңғы учаскесін немесе оны түгелімен алдын ала қыздыру қолданылады. 150-200⁰С температурасына дейін алдын ала қыздыру, қалыңдығы 100 м-ден астам, қалың қабырғалы ыдыстардың дөңгелек жіктерінің соңғы бітер учаскесін пісіргенде, ыстық сызат және сынық пайда болуының алдын алу үшін қажет.

Орташалегірленген болаттардың жік жаны аумағы ыстық сызат қалыптасуының сипаты, басқа типті болаттарды пісіргендегі осындай ақаулардың қалыптасу сипатынан айырмашылығы жоқ. Осындай ақаулардың алдын алуының әсерлірек технологиялық шарасы, пісіру жиектерін тереңірек балқытумен, енді жік алуды қамтамасыз ететін, пісіру ережесін пайдалану, болып табылады. Мұндай ережелер пісірудің жоғарырақ кернеуімен сипатталады. Орташалегірленген болаттарды электр қожды пісіру үшін АН-8 флюсі мен Св-10Г2, Св-12Г2Х, Св-10ГСМТ, Св-18ХМА және Св-10Х5М пісіру сымдарын қолданады. Жікте көміртегі мен кейбір легірлеуші элементтердің құрамын жоғарылатуға, жік металындағы негізгі металдың үлесін көбейту есебінен жетеді. Пісіру ережелерін қолданғанда, бұл үлес 50%-дан асады.

Әдебиеттер: 1 негізгі [526-567].

Бақылау сұрақтары:

1. Орташалегірленген болаттарды пісіргенде қандай қиындықтар пайда болады?

2. Орташалегірленген болаттарды пісірудің тәсілдері қандай?

3. Орташалегірленген болаттарды электр қожды пісіру үшін қандай пісіру материалдары қолданылады?

4. Электр қожды пісіру үшін қандай флюстер қолданылады?

Қандай пісіру сымдарын қолданады?