Жоғарылегірленген деп, бір немесе бірнеше элементтермен 5-55% көлемінде легірленген темір негізіндегі болаттарды атайды. Жоғарылегірленген болаттар екі үлкен топқа бөлінеді: а) темір-никель негізіндегі қорытпалар; б) никель негізіндегі қорытпалар. Темір-никельділерге жататындары – құрылымы хром мен басқа легірлеуші элементердің темір-никель негізіндегі (никель мен темір құрамының қосындысы 65 %-дан жоғары, никельдің темірге қатынасы жуық шамамен 1:1,5) қатты ертіндісі болып табылатын қорытпалары. Никельділерге жататындары – құрылымы хром мен басқа легірлеуші элементтердің никель негізіндегі (никель құрымы 55%-дан кем емес) қатты ертіндісі болып табылатын қорытпалары. Жоғарылегірленген болаттар мен қорытпалардан бұйымдар жасағанда пісірудің барлық түрін пайдаланады; флюс астында қаптамалы электродтармен, қорғаушы газдар ортасында, плазмалы, түйіспе, электр қожды, электрон-сәулелі, сондай-ақ пісірудің арнайы тәсілдерін; диффузиялы вакуумда, үйкеліспен пісіру т.б. Ыстыққа берік болаттар мен қорытпалардан жасалатын түйіндердің елеулі бөлігін дәнекерлеумен дайындайды.
Флюс астында пісіру. Флюс астында пісіру тоттануға берік болаттардан химиялық және мұнай-химиялық аппаратуралар жасағанда басты технологиялық үрдіс болып табылады. Ол жылу берік болаттар мен қорытпалардан бұйымдар өндіргенде де пайдаланылады.
Флюс астында пісірудің осыншама кең қолданылуы, оның қолмен пісіру алдындағы, бірнеше елеулі артықшылықтарымен анықталады. Флюс астында пісіргенде, басқа да механикаландырылған балқытып пісіру тәсілдері сияқты, іс жүзінде, үзіліссіз жіктердің кез-келген ұзындығын алуға болады. Мұнда кратерлер саны күрт азаяды. Бұның үлкен маңызы бар, өткені жоғарылегірленген жіктердің кратерлерінде кристаллизациялық сызаттар пайда болу мүмкіншілігі, көміртектілерге қарағанда елеулі жоғары.
Дегенмен, ең мәндісі флюс астында пісіру шарттарының тұрақтылығы, соның салдыранан жік металының химиялық құрамы мен қасиетінің тұрақтылығы. Бұл жоғарылегірленген болаттар мен қорытпалар үшін өте манызды, өйткені жік металының химиялық құрымының аздап өзгеруінің өзі, онда кристаллизациялық сызаттар пайда болуына немесе оның тоттануға қарсы немесе ыстықтай беріктілгін едәуір нашарлатуға алып келеді. Мысалы, аустенитті металл жігінде көміртегін 0,02-0,03 % -ға көбейтсе, кейбір жағдайларда оның тоттануға беріктігін жоғалтуға алып келеді, ал кремнийдің құрамын 0,2-0,3 % -ға көтерсе, ол кристаллизациялық сызаттардың пайда болу себептері болуы мүмкін. Флюс астындағы пісіру, іс жүзінде, негізгі металға қабыршақсыз, бірқалыпты ауысуымен тегіс жік алуға мүмкіншілік береді. Мұндай жіктер, қолмен орындаған жіктермен салыстырғанда, жоғарырақ тоттануға беріктігімен ерекшеленеді. Бұл флюс астында пісірудің, басқа барлық қолмен пісірулердің алдындағы тағы да бір маңызды артықшылығы.
Жоғарылегірленген болаттар мен қорытпаларды флюс астында пісіру техникасы, әтеттегі көміртекті болаттарды пісіру техникасынан іс жүзінде айырмашылығы жоқ. Дегенмен, жоғарылегірленген болаттар мен қорытпаларға тән, бірқатар арнайыланған ерекшеліктері бар.
Осындай ерекшеліктердің қатарына көпшілігінде тұрақты тоқты пайдалану жатады. Бұл жоғарылегірленген болаттар мен қорытпаларды пісіру үшін, фторидті және жоғары негізді фторсыз флюстерді пайдаланудан болады, ал олардың астында айнымалы, тоқпен пісіру қиындау.
Фторидті флюстер астында пісіруді, олардың тотықтандыру қабілетіне қарамай, кері полярлы тұрақты тоқпен, ал жоғары негізді фторсыз флюстерді – тура полярлы тұрақты тоқпен жүргізеді.
Жоғарылегірленген болаттар мен қорытпаларды флюс астында, пісіруді салыстырмалы түрде қимасы үлкен емес (кристаллизациялық сызаттарға қарсы беріктеу) жіктермен орындайды, бұл жағдайда басым көпшілігінде жіңішке сымды пайдалану қарастырылады. Мұнда диаметрі 2-3 мм сымды көбірек қолданады, ал көміртекті болаттарды пісіргенде жуандау (диаметрі 3-5 мм) сымдармен пісірген тиімдірек. Осыған байланысты жоғарылегірленген сымдармен пісіргенде электрод шығысын елеулі азайтуға тура келеді. Аустенитті болаттармен қорыталардаң жасалған сымдар, жылу өткізгіштілігі төмендеу және электрлік кедергісі жоғары болғандықтан, басқа тең жағдайларда, әдеттегі төменкөміртекті сымдарға қарағанда, тезірек балқиды. Сондықтан жақсы қалыптасқан жіктерді алу үшін, электрод шығысын оданда көбірек азайтуға тура келеді. (Әдеттегі болат сымы, шығысымен салыстырғанда шамамен 1,5-2 есе). Осылайша диаметрі 2-3 мм аустенитті сымдармен пісіргенде, электрод шығысы 20-30 мм-ден аспауы қажет.
Аустенитті болаттар мен қорытпалардың балқу температурасы әдеттегі көміртектілірден 50-1500С –ға төмен.
Сондықтан көміртекті болаттарда алатын балқу тереңдігіндей тереңдікті алу үшін, аустенитті болаттар мен қорытпаларды флюс астында және балқытып пісірудің басқа түрлерімен пісіргенде тоқ шамасын 10-30% –ға азайту қажет. Осы топтың болаттары мен қорытпаларын механикалық пісіргенде, тоқ келтіретін мүштіктердің жағдайына ерекше көңіл бөлу керек.
Жоғарылегірленген сымдардың мыс және мыс қорытпаларымен үйкелесінде, үйкеліс коэффициенті жоғарырақ болғандықтан, мүштік тез тозады. Нәтижесінде мүштік пен сым арасындағы электр түйіспесі бұзылады және жік қалыптасуы нашарлайды; шалапісірім, кескін т.б. ақаулар пайда болуы мүмкін.
Жоғарылегірленген болаттар мен қорытпаларды флюс астында пісіру үшін, МЕСТ 2246-70-те қарастырылған пісіру сымдарының барлық түрлерін пайдаланады. Бұдан да басқа осы топтың болаттары мен қорытпаларын пісіру үшін, ведомстволық техникалық шарттармен шығарылатын пісіру сымдарының көптеген түрлері пайдаланады.
Жоғарылегірленген ыстыққа берік болаттармен қорытпаларды негізінде фторидті тотықсыз флюстер АНФ-1П, АНФ-5, АНФ-8, АНФ-23,АНФ-24, 48-ОФ-6, сондай-ақ тотықтандыратын кремнийсіз флюстер АНФ-17 астында пісіреді. Тоттануға берік болаттарды пісіру үшін, төмен кремнийлі АН-26, 48-08-10 және АНФ-14 флюстері кеңірек қолданыс тапты.
Жоғарылегірленген болаттар мен қорытпаларды пісіру үшін қолданылатын барлық флюстердің ылғал тарту қабілеттілктері бар. Сондықтан жіктерде кеуектер пайда болдырмау үшін, оларды пісіру алдында қыздыру қажет.
Тоттануға берік болаттарды пісіру үшін қолданылатын флюстер міндетті түрде көміртегіне бақыланады. Оның флюстегі құрамы 0,2%-дан аспауы керек, ал шамадан тыс төмен көміртекті болаттарды пісіргенде флюстегі көміртегі құрамын 0,1%-ға дейін шектейді.
Қазіргі кездегі фторидті флюстер жоғарылегірленген сымдармен қоса жоғарылегірленген болаттар мен қорытпалардан жасалған жауапты құрылғыларды ойдағыдай пісіруге мүмкіншілік береді.
Қолмен доғалы пісіру. Жоғарылегірленген болаттар мен қорытпаларды қолмен пісіру, әдеттегі құрылғылық болаттар сияқты пісіріледі. Сонымен бірге бірқатар арнайы ерекшіліктері бар, оның ішіндегі бастылары: көпшілігінде фтор-кальцийлі қаптамасымен электродтарды пайдалану; кері полярлы тұрақты тоқпен пісіру; электрод ұшын көлденең тербеліссіз қысқа доғамен пісіру; аздау тоқпен, салыстырмалы түрде, қысқа электродтармен пісіру.
МЕСТ 9466-60 және 10052-62 сай жоғарылегірленген болаттар мен қорытпаларды пісіруге арналған электродтардың түрлері Э, ЭАФ, ЭФ және ЭА индекстерімен белгіленеді.
Аталған электродтарға қойылатын жалпы техникалық талаптары мен өлшемдері МЕСТ 9466-60 бойынша белгіленген. Осы МЕСТ-ке сай электродтардың шартты белгісі электрод таңбасын, электрод типін, пісіру сымының диаметрін және МЕСТ нөмірін қамтуы қажет.
Мысал ретінде ХI8HI0T болатын пісіру үшін қолданылатын диаметрі 4 мм, ЭА-1Б типті ОЗЛ-7 электродының шартты белгісін келтірейік: ОЗЛ-7-ЭА-1Б-4,0 МЕСТ 10052-62 және 9466-60.
Жоғарылегірленген болаттар мен қорытпаларды пісіруге арналған бірқатар электрод таңбалары, сонда-ақ ведомстволық техникалық шарттарда қарастырылған. Электродтардың таңбаларын пісіру жалғастарын нақты пайдалану шарттарына байланысты таңдау қажет.
Жоғарылегірленген болаттар мен қорытпаларды аустенитті электродтармен пісіру ережесін тоқ шамасының электрод диаметріне қатынасы 25-30 А/мм –ден аспайтындай етіп, есептеулермен тағайындайды. Аустенитті электродтармен төбелік немесе тік қалыпта пісіргенде, төменгі қалыпта пісіргендегі, осындай көрсеткішпен салыстырғанда, тоқ күшін 10-30 % - ға төмендетеді. Жік металында кеуек пайда болмауы үшін пісіру алдында электродтарды 250-4000С температурасында 1-1,5 сағат ішінде қыздыру қажет.
Аргон мен гелиде газ – электрлі пісіру. Газ электрлі пісіру жоғарылегірленген болаттар мен қорытпалардан жасалған пісіру құрылғыларын өндіргенде берік орын алды. Аргон және гелий-доғалы сияқты пісірудің ескі тәсілдерімен қатар, көмірқышкыл газында және әртүрлі газ қоспаларында пісіру ойдағыдай қолданылады.
Аргон мен гелий доғалы пісірудің өте жақсы ерекшелігі – доғаның тұрақтылығы, пісіру аумағы жақсы қорғалғандықтан, пісіру жіктерінің жоғары сапасы, тағы да ерекше маңыздысы – кез келген кеңістік қалпындағы жіктерді орындау мүмкіншілігі.
Аргон доғалы пісіруде доға мен пісіру ваннасын ауадан қорғау, гелиді пайдаланған жағдайдан сенімдірек, өйткені аргон ауадан ауырлау. Жоғарылегірленген болаттар мен қорытпаларды аргон доғалы пісіруді балқитың және балқымайтын электродтармен жүргізеді. Бірінші жағдайда кері полярлы, екіншісінде – тура полярлы тұрақты тоқты пайдаланады.
Жоғары құрамды алюминий бар болаттар мен қорытпаларды вольфрам электроды мен пісіруді, тотық қабыршағын бұзу мақсатында, айнымалы тоқпен орындау ұсынылады. Вольфрам электродымен жіктерді орындағанда жік металына вольфрам бөлшектерінің түсуі мүмкін. Электрод бұзылуының жиірек кездесетін себебі – тоқ күшін дұрыс таңдамағандық (нақты электрод диаметрі үшін, шамадан тыс үлкен тоқ күші жиірек болады). Сапалы тегіс, жақсы қалыптасқан жіктер алу үшін, вольфрам электродын дер кезінде үшкірлеп тұру қажет. Бұл белсенді дақтың электрод шетімен жылжуын болдырмайды да, жік қисаймай түзулеу орындалады, іс жүзінде барлық ұзындықта балқу тереңдігі біркелкі болады. Вольфрам электроды мен аргон мен гелийде пісіруді қосынды сымсыз көпшілігінде жұқа жаймалы болаттардан құрылғы жасағанда) және қосынды сыммен, қолмен және автоматта орындайды. Пісіруді қолмен орындағанда, қосынды сымның ұшы әруақытта қорғаушы газ ағынында болуы шарт. Балқитын электродпен аргон-доғалы пісірудің қаптамалы электродпен және флюс астындағы пісірулерден айырмашылығы, өзінің ерекшелігі бар. Бұл ерекшілігі мынада – доғадан металдың өтуі тамшылы емес, ағымды болуы керек. Белгілі, ағымды үрдіс тек қана тоқтың үлкен тығыздығында болуы мүмкін. Мысалы, 18-10 типті диаметрі 1 мм сыммен пісіргенде, ағымды үрдіс тоқ күші 190А шамасында тұрақтанады, ал диаметрі 1,6 және 2 мм сымдар үшін күші әрқайсысына сай 240 және 320 А шамасынан кем болмауы керек.
Көмірқышқыл газында пісіру. Жоғарылегірленген болаттар мен қорытпаларды балқытып электродпен көмірқышқыл газында пісіргенде, хром іс жүзінде тотықпайды. Пісіру сымынан титанның өтуі 50% -ға жетеді, ал салыстырғанда аргонда пісргенде 85 % және фторидті флюстер астында пісіргенде 65-70%. Егер сымның құрамында 0,10% - ға дейін С болса онда жік 0,02-0,04%-ға көміртектенеді, яғни ол кристалларралық тоттануға қарсы оның беріктігін төмендетеді. Егер жіктегі тұрақтандырғыш элементерінің (титан, ниобий) және ферритизатор элементтерінің (кремний, алюминий, хром) құрамын біршама көтерсе, онда көміртектенуге қарамай, қажетті тотануға беріктігі қамтамасыз етіледі. Осы қағиданы пайдаланып, жоғарылегірленген аустенитті және хромды болаттарды пісіру үшін, бір-қатар пісіру сымдары жасалды. Мысалы, 18-10 (Х18Н10Т) типті болаттарды көмірқышқыл газында пісіру үшін Св-8Х20Н9С2БТЮ пісіру сымы, 18-12(Х18Н12Т) типті болаттарды пісіру үшін – Св-08Х25Н13БТЮ сымы, ал, IX17H2 типті хромды болаттар үшін -07Х18Н2Т (ЭП157) сымы қолданылады. Бұл сымдарда жоғарылау хром құрамы бар және кремний, ниобий, титан және алюминий мен қосымша легірленген.
Тоттануға берік болаттарды аустенитті сыммен көмірқышқыл газында пісірудің кемшілігі, ол балқыған металдың едәуір қарқынды шашырауы (орташа 10-12%) және металға пісірілген шашырандылардың тоттану ошағын қалыптастыруы. Диаметрі 1,0-1,5 мм жіңішке сымды қолдану және аздау шығыста пісіру, шашырауды азайтады. Шашырандылардың металға пісіріліп қалмауы үшін, пісіру алдында суға ерітілген бор ертіндісімен немесе басқа қорғаушы қабатпен, оны жағу ұсынылады. Қорғаушы газда пісірудің тағы да бір кемшілігі, жоғарылегірленген жік бетінде берік тот қабыршағының қалыптасуы. Бұл қабыршақтың жікпен ұстасу беріктігі солғұрлым көп, неғұрлым қабыршақты хром тотығы көп болған сайын.
Аустенитті болаттарды көмірқышқыл газында пісіргенде, тотық қабыршағының пайда болуымен күресудің өте тиімді бір шарасы, доғаға фторидті пісіру флюсінің, мысалы АНФ-5, аздау көлемін беру болып табылады.
Көмірқышқыл газында аз тоқпен пісіргенде, аргонда пісірген сияқты, кеңістіктегі кез келген қалыптағы жіктерді орындауға болады. Бұл, құбыржолдарын жинастыруда және басқа тоттануға берік және ыстыққа берік болаттардан жасалған басқа ғимараттарды пісіру жұмыстарын механикаландырудың үлкен болашағын ашады.
Электр қожды пісіру. Жоғарылегірленген болаттар мен қорытпаларға электр қожды пісірудің ерекше бағалы технологиялық қасиеттері – жиектерді дайындамай-ақ пісіру, кристаллизациялық сызаттар қалыптасуына қарсы жік металының беріктігін жоғарылату мүмкіншілігі және түйіспе жіктерді пісіргенде, салыстырмалы түрде, шалыстанудың аздығы. Электр қожды пісірудің кемшілігі - жік жаны аумағы металының шамадан тыс артық қыздырылуы. Кейбір жағдайларда, бұл пісіру жалғастарының қасиеттеріне кері әсерін тигізеді. Осылайша, тоттануға берік болаттардан жасалған пісіру жалғастарын, осы себеппен, міндетті түрде термоөңдеу жасау қажет, болмаса аралық тоттану аумағы пайда болуы мүмкін.
Қысқа пісіру жіктерін тілікше электродтармен, ұзындарын сыммен пісіру ұсынылады.
Тілікшені пайдалану тиімділігі жоғарылегірленген болаттар мен қорытытпалардан жасалған калибрленген пісіру сымын (көпшілігінің илемділігі нашарлау) дайындау күрделілігімен байланысты. Қажетті химиялық құрамымен тілікшені алу, ерекше қиындық тудырмайды.
Жоғарылегірленген болаттар мен қорытпаларды электр қожды пісіру үшін, негізінде фторидті флюстер жүйесі СаF2-CaO-Al2O3, CaF2-CaO, CaF2-Al2O3, CaF2-CaO- Al2O3-MgO-SiO2, сондай-ақ таза қоспасыз CaF2 қолданады.
Электр қожды пісіру үшін фторидті тотықсыз флюстерді пайдалану да, оттегіне үлкен жақындығы бар элементтердің, барлық уақытта, пісіру ваннасында жақсы қорытылуына кепілдік болмайды. Сондықтан кейбір жағдайларда кокс ваннасын инертті газбен (аргонмен) қорғауға тура келеді.
Әдебиеттер: 1 негізгі: [567-621].
Бақылау сұрақтары:
1. Қандай болаттар жоғарылегірленген деп аталады?
2. Жоғарылегірленген болаттар қандай үлкен топтарға бөлінеді?
3. Жоғарылегірленген болаттарды пісіру тәсілдері?
4. Жоғарылегірленген электр қожды пісіруішін қандай флюстер қолданылады?
5. Жоғарылегірленген болаттарды флюс астында пісіру үшін, қандай псру сымдары қолданылады?
