Hissələrin səthinin bərkidilməsi üsulları. Hissələrin səthi bərkidilməsi Metalların bərkidilməsi üsulları
BORULARIN MÜHKƏMƏTLƏNMƏSİ ÜSULLARI
Elizaveta Vladimirovna Filipenko
tələbə gr. 3 il, GBOU SPO SO "Pervouralsk Metallurgiya Kolleci", Pervouralsk
E- poçt: cher - ev @ poçt . ru
Shcherbinina E.V.
xüsusi müəllim VKK-nın fənləri, Pervouralsk rəhbəri
Metallurgiya sənayesi- milli iqtisadiyyatın ən böyük sahələrindən biridir və ixrac gəlirlərinə görə neft-qaz kompleksindən sonra ikinci yerdədir.
Son illərdə Rusiya qara metallurgiyasının inkişaf səviyyəsi əhəmiyyətli dərəcədə artmışdır. Bu, ilk növbədə, sənayenin ən iri müəssisələri tərəfindən istehsalın modernləşdirilməsinə yönəldilmiş əhəmiyyətli maliyyə investisiyaları ilə bağlıdır.
Metallurgiya kompleksinin əsas sahələrindən biri boru istehsalıdır.
Borular sənaye üsulu ilə metal və ərintilərdən, üzvi materiallardan (plastiklər, qatranlar), betondan, keramikadan, şüşədən, ağacdan və onların tərkiblərindən hazırlanır.
Borular müxtəlif media daşımaq, izolyasiya etmək və ya digər telləri qruplaşdırmaq üçün istifadə olunur. Metal boru tikintidə, konstruktiv profil kimi, mexanizmlərdə - fırlanma ötürülməsi üçün şaft kimi və s.
Borular istehsal üsuluna görə təsnif edilir (prokat-tikişsiz, ekstrüde, qaynaqlı polad və tökmə).
Müxtəlif dərəcəli poladdan hazırlanmış borular sənayedə geniş istifadə olunur.
İstehsalda geniş istifadə olunan boru poladını sərtləşdirməyin bir neçə yolu var:
1. Termo-mexaniki müalicə austenitin plastik deformasiyasından, ardınca martenzitə sərtləşmədən və aşağı temperamentdən ibarətdir.
2. Səthin bərkidilməsiözlü nüvə ilə birlikdə hissənin səth qatında yüksək sərtlik və möhkəmlik əldə etmək üçün sonradan soyutma ilə Ac 3 nöqtəsindən yuxarı poladın səth qatının qızdırılmasından ibarətdir. Sərtləşmə üçün istilik yüksək tezlikli cərəyanlar, qaz və ya oksigen-asetilen brülörlərinin alovu, həmçinin lazer radiasiyasından istifadə etməklə həyata keçirilir.
3. Soyuq müalicə bərkimiş poladın saxlanmış austenitini martensitə çevirməklə poladın sərtliyini artırmaq üçün həyata keçirilir. Bu, poladın aşağı martensitik nöqtənin temperaturuna qədər soyudulması ilə həyata keçirilir.
4. Plastik deformasiya ilə səthin sərtləşməsi - Hissənin səthinin sərtləşməsi soyuq deformasiya nəticəsində baş verir ki, bu da onun yorulma gücünü artırmağa imkan verir.
5. Kimyəvi-termik müalicə - metalın səth qatının kimyəvi tərkibini və strukturunu dəyişmək, onun xassələrini artırmaq məqsədilə müxtəlif kimyəvi aktiv mühitlərdə metalların istilik müalicəsi. Bu müalicələrə sementləşdirmə, nitrokarburizasiya azotlama, sianidləşmə - məqsəd: hissənin səthində sərtlik, aşınma müqaviməti və dözümlülük həddi; diffuziya metalizasiyası (alitizasiya, silikonlaşdırma, xrom örtük və s.) - məqsəd: müxtəlif korroziyalı mühitlərdə işləyərkən səthin korroziyaya davamlılığını artırmaq.
Boru poladını gücləndirmək üçün istifadə edilən innovativ üsullar.
İdarə olunan yuvarlanma.
Bu, kimyəvi tərkibindən, metalın istilik şəraitindən, prosesin temperatur və deformasiya parametrlərindən və müxtəlif mərhələlərdə metalın müəyyən edilmiş soyutma rejimlərindən asılı olaraq tənzimlənən polad və ərintilərin yüksək temperaturlu termomexaniki emalı prosesinin bir növüdür. plastik emalı.
Nəticə etibarı ilə: bu texnologiya istilik emalından istifadə etmədən və qıt ərintili əlavələrin daha az istehlakı ilə hazır haddelenmiş məhsulların möhkəmlik və möhkəmlik xüsusiyyətlərinin optimal birləşmələrini əldə etməyə imkan verir.
İdarə olunan yuvarlanmanın əsas prinsipi ostenitin və nəticədə ferrit taxıllarının saflaşdırılmasıdır ki, bu da poladın möhkəmliyinin və möhkəmliyinin eyni vaxtda artmasına səbəb olur.
İdarə olunan yayma boru polad istehsalının 3 mərhələsinə malikdir: austenit yenidən kristallaşma zonasında deformasiya, kristallaşmayan austenitin deformasiyası və iki fazalı austenit-ferrit bölgəsində deformasiya. Tədqiqatlar göstərir ki, Ar 3-dən aşağı temperaturda bitirmə stendində yuvarlanan zaman mexaniki xassələrə dislokasiya, alt struktur və teksturanın möhkəmlənməsi təsir göstərir. Adi və idarə olunan yayma arasındakı əsas fərqlər idarə olunan yaymada deformasiya zolaqlarının austenit taxıllarını bir neçə bloka ayırmasıdır. Hər bir blokun sərhədi ferrit taxıllarının nüvələşmə mənbəyidir. Nəticədə, idarə olunan yayma zamanı eyni ölçülü austenit taxıllarından, austenit taxıllarının sərhədlərində ferrit taxıllarının nüvələşməsi baş verdikdə, adi isti yayma zamanı olduğundan daha kiçik ferrit taxılları əmələ gəlir. Bundan əlavə, ferrit nüvələşməsinin aktiv mərkəzlərinin sayının artması transformasiya prosesini sürətləndirir, bunun nəticəsində poladın aşağı möhkəmliyini verən beynit strukturunun əmələ gəlmə ehtimalı azalır. .
Yuvarlanan istehsal təcrübəsində hissənin ölçü dəqiqliyini artırmaq üçün tədbirlər görülür:
1) yuvarlanan dayağın minimal elastik deformasiyalarını təmin edən sərt dayaqların istifadəsi;
2) iş parçasının və müxtəlif iş parçalarının kəsişməsində vahid temperaturun saxlanmasına imkan verən istilik sobalarının dizaynının və istilik keyfiyyətinin yaxşılaşdırılması;
3) qızdırılan zolaqların istiliyinin və plastik deformasiya zamanı ayrılan istiliyin təsiri altında rulonların temperaturunun yüksəlməsini kompensasiya edən zolaqların optimal soyudulmasının istifadəsi;
4) rulonun işçi səthinin sərtliyinin artırılması;
5) yayma rulonlarının optimal kalibrləmə üsullarından istifadə etməklə, müasir yayma rulmanlarından və yayma dayaqlarında maye sürtünməsindən istifadə etməklə, davamlı yayma dəyirmanlarını prokatın dayaqlararası gərginliyinə nəzarət etmək üçün daimi qurğularla təchiz etməklə, ölçmələrdə metalın vahid deformasiyası və yayma zamanı təzyiqin azaldılması. və s.
Şəkil 1 Aşağı karbonlu mikroalaşımlı poladlarda idarə olunan yayma zamanı deformasiya temperaturunun austenit dənələrinin morfologiyasına və ferrit-perlit strukturuna təsirinin sxemi.
Mürəkkəb sərtləşməyə və austenitin aşağı temperaturda parçalanması məhsullarını ehtiva edən heterofaz quruluşa malik aşağı karbonlu çeliklər.
Çoxbucaqlı ferrit, beynit və kiçik martenzit adaları (qalıq austenit) olan strukturu olan poladlar məhsuldarlıq platosu olmayan davamlı dartılma diaqramına malikdir. Ferrit-perlit quruluşlu poladlardan fərqli olaraq, bu, istehsal prosesi zamanı nəzərəçarpacaq dərəcədə gərginləşməni təmin edə bilər, iş parçası ilə müqayisədə boru metalının gücündə artım aşkar edərək, bu sinif poladlarının istifadəsi perspektivlərini genişləndirir. Perlitin martenzitik-astenitik komponentin iştirakı ilə beynitlə əvəz edilməsi ilə məhsuldarlıq sahəsini azaltmaq və hamar dartılma diaqramının əmələ gəlməsi meylini artırmaq olar. Qeyd etmək lazımdır ki, böyük dərəcədə konversiya əmsalının azalması makro səviyyədə qalıq gərginliklərin təsiri ilə bağlıdır. Bu baxımdan, mikrostrukturun təsiri daha mürəkkəbdir, bu da ayrıca nəzərdən keçirilməsini tələb edir. Qalınlığı 12-15 mm-ə qədər olan təbəqələrdə məhsuldarlıq platosu aşağıdakı nisbətə riayət olunmaqla aradan qaldırıla bilər:
32,5 Mo + 10 (Mn + Cr) +2,5 Ni > 23
Təəssüf ki, rus metallurqları bu sinif poladdan təbəqələrin və rulonların sənaye istehsalına hələ tam hazır deyillər, halbuki boru kəmərinin tikintisinin dünya praktikasında artıq X100 və X120 dəqiqlik sinifli boruların istifadə edilməsi daxildir.
Aydındır ki, gücü aşağı temperaturlu transformasiya məhsullarının əmələ gəlməsi hesabına təmin edilən yeni nəslin aşağı karbonlu poladları, dispersiya və alt struktur möhkəmlənməsinə malik ferrit-perlit poladları ilə müqayisədə unikal xüsusiyyətlər dəsti ilə seçilir. Ferritik-perlit (aşağı perlit) poladlarının xassələrinin səviyyəsi əsasən bir alt quruluşun yaradılması və tərkibində karbidonitridlərin, əsasən vanadiumun sərbəst buraxılması səbəbindən ferritin möhkəmlənmə dərəcəsi ilə müəyyən edilir.
Nəticə.
Son zamanlar Rusiyada polad boruların istehsalında davamlı artım müşahidə olunur. Müəyyən növ polad boruların istehlakı əvvəlki illərin tendensiyalarını davam etdirir: kiçik və orta diametrli qaynaqlı boruların istehlakında azalma və istehsal üçün istifadə olunan böyük diametrli qaynaqlı boruların və tikişsiz neft dərəcəli boruların istehlakında artım. qaz və neftin nəqli; Tikişsiz boruların qaynaqlı borularla əvəzlənməsi davam etdiriləcək, onların istehsalı artıq ümumi boru istehsalının 64%-nə çatıb.
Yaxın illərdə Rusiya istehsalçıları avadanlığı fəal şəkildə modernləşdirəcək, yüksək keyfiyyətli kütük istehsalı və beynəlxalq standartlara cavab verən boruların istehsalı üçün yeni gücləri işə salacaqlar.
Qlobal Rusiya sənayesinin gələcəyi xarici və daxili bazarlardadır. Xarici bazarda bu səviyyə artıq ölkədə istehsal olunan boruların 25%-ə çatır; Rusiyanın neft və qaz ehtiyatlarında lider mövqeyini, onların nəqli üçün uzun məsafələri və bir sıra iri boru kəmərləri layihələrinin həyata keçirilməsini nəzərə alaraq daxili bazarda da yaxşı perspektivlər var.
Poladların konstruksiya möhkəmliyinin artırılması ehtiyacı yüksək dəqiqliyə malik, bilik tutumlu metallurgiya texnologiyalarına keçidi müəyyən edir. Yüksək möhkəmlik sinifli borular üçün austenitin aşağı temperaturda parçalanması məhsullarını ehtiva edən kompleks sərtləşmə və heterofaz quruluşlu aşağı karbonlu poladların perspektivi və möhkəmlik və möhkəmliyin optimal birləşmələrini əldə etməyə imkan verən idarə olunan yayma texnologiyasının istifadəsi. istilik emalından istifadə etmədən və az alaşımlı əlavələrin daha az istehlakı ilə hazır haddelenmiş məhsulların xüsusiyyətləri göz qabağındadır. .
Belə məhsulların istehsalının mənimsənilməsi dünya təcrübəsində geniş tətbiq olunan müasir texnologiyaların tətbiqi əsasında yerli metallurgiya müəssisələrinin əsas güclərinin keyfiyyətcə dəyişdirilməsini tələb edir.
Biblioqrafiya:
1. "Prime" İqtisadi İnformasiya Agentliyi
2. “Qiymətlərin monitorinqi” analitik portalı
3. Bronfin B.M., Emelyanov A.A., Şveykin V.P. Vanadium karbidləri ilə gücləndirilmiş iki fazalı ferrit-martensitik poladlar / Vanadium birləşmələrinin kimyası, texnologiyası və tətbiqi: IV Ümumittifaq Konfransının tezisləri. Nijni Taqil, 1982. S. 106.
4. Bronfin B.M., Emelyanov A.A., Şveykin V.P. İki fazalı ferrit-martensitik poladların alt struktur sərtləşməsi // Metalların alt struktur sərtləşməsi və difraksiya tədqiqat üsulları. Kiyev: Naukova Dumka. 1985. səh. 133-135.
5. Qraçev S.V., Baraz V.R., Bogatov A.A., Şveykin V.P. Fiziki metallurgiya. Universitetlər üçün dərslik. Ekaterinburq. Ed. 2, əlavə edin. Və düzgün. USTU-UPI nəşriyyatı, 2001, s. 534.
Bir çox maşın hissələri sürtünmə şəraitində işləyir və təsir və əyilmə yüklərinə məruz qalır, buna görə də onlar sərt, aşınmaya davamlı səthə, güclü və eyni zamanda özlü və plastik nüvəyə malik olmalıdırlar. Bu, səthin sərtləşməsi ilə əldə edilir.
Səthin bərkidilməsinin məqsədi zərbə yüklərini udmaq üçün özlü, plastik nüvəni saxlamaqla hissələrin səth təbəqələrinin möhkəmliyini, sərtliyini və aşınma müqavimətini artırmaqdır.
Dinamik və dövri yüklər altında işləyən maşın hissələrində dartılma gərginliklərinin təsiri altında səth təbəqələrində yorulma çatları əmələ gəlir. Səthdə qalıq sıxılma gərginlikləri yaranarsa, o zaman istismarda olan yüklərdən dartılma gərginlikləri daha az olacaq və dözümlülük (yorğunluq) həddi artacaq. Hissələrin səth təbəqələrində sıxılma gərginliklərinin yaradılması səthin bərkidilməsinin ikinci məqsədidir.
Bir hissənin istehsalı üçün texniki şərtlər bərkimiş təbəqənin sərtliyini və dərinliyini, həmçinin nüvənin möhkəmliyini və möhkəmliyini müəyyənləşdirir.
Səthin bərkidilməsinin əsas üsullarını üç qrupa bölmək olar:
mexaniki - səth təbəqələrinin plastik deformasiyası, sərtləşmənin yaradılması (bərkləşmə);
termal - səthin sərtləşməsi;
kimyəvi və istilik müalicəsi (sementləşdirmə, nitridləmə, xromlama və s.).
3.1. Səthin mexaniki sərtləşməsi
Soyuq plastik deformasiyanın təsiri altında metalın sərtləşməsinə soyuq sərtləşmə və ya soyuq sərtləşmə deyilir. Bu zaman metalın strukturu dəyişir: kristal qəfəs pozulur və taxıllar deformasiyaya uğrayır, yəni bərabər oxdan qeyri-bərabərə çevrilir (tort, pancake şəklində, şək. 1). Bu, sərtliyin və gücün 1,5 - 3 dəfə artması ilə müşayiət olunur. Sərtləşmiş təbəqədə yaranan sıxıcı gərginliklər yorğunluq müqavimətini artırır. Səthin plastik deformasiya ilə sərtləşdirilməsi hissələrin etibarlılığını artırır, gərginlik konsentratorlarına qarşı həssaslığı azaldır, aşınma müqavimətini və korroziyaya davamlılığı artırır və əvvəlki emal izlərini aradan qaldırır.
düyü. 1. Plastik deformasiyanın metalın mikrostrukturuna təsiri:
a – deformasiyadan əvvəl; b – deformasiyadan sonra
Sərtləşdirmə əməliyyatlarının əksəriyyətini dizayn baxımından sadə olan cihazlardan istifadə etməklə universal metal kəsən dəzgahlarda (tornalar, planerlər, qazmalar) yerinə yetirmək olar. Bu sərtləşdirmə əməliyyatları HB250 - 280-ə qədər sərtliyə malik metallar üçün ən effektivdir.
Roliklər və toplarla dırnaq vurma– müəyyən bir yük (təzyiq) altında bərkidiləcək səth ətrafında yuvarlanan bərkimiş polad rulonun (topun) deformasiyaya uğraması, yəni metalın səth qatını müəyyən dərinliyə qədər əzməsi əməliyyatı (şək. 2). Sərtləşmə baş verir - sərtləşmə. Sərtləşmiş təbəqənin dərinliyi 0,5-2,0 mm-dir. Bu üsul əsasən fırlanan gövdələr (vallar, oxlar, qollar) və ya böyük düz səthlərə malik olan hissələri gücləndirir.
Atışma– yüksək sürətlə (90 - 150 m/s) atışma qurğusundan uçan bərk metal hissəciklərinin (atış) bərkimiş səthə dəyməsi və bərkimə əmələ gəlməsi əməliyyatı. Güc, sərtlik və yorulma gücü artır. Sərtləşdirilmiş təbəqənin qalınlığı 0,2-0,4 mm-dir. Bulaqlar, yaylar, dişli çarxlar, burulma valları və s. ştamplamaya məruz qalırlar.Məsələn, yay təbəqələri bir bağlamaya yığılmazdan əvvəl istilik emalından sonra ştamplamaya məruz qalır ki, bu da yayın xidmət müddətini əhəmiyyətli dərəcədə artırır (üç-beş dəfə). ).
D 
Möhkəm partlayış mexaniki və istilik müalicəsindən sonra hissələrin son texnoloji əməliyyatıdır. Avadanlıq blasterlərdir. Ən çox yayılmışlar yüksək məhsuldarlığa malik mexaniki blasterlərdir. Çəkilişlər sərt poladdan və ya ağ çuqundan hazırlanmış sferik hissəciklərdir. Normallaşdırılmış 20-ci dərəcəli poladın döyülməsi sərtliyi 40%, 45-ci dərəcəli poladın isə 20% artırır; səthdə qalıq sıxılma gərginliyi - 80 MPa-a qədər.
düyü. 2. Səthlərin yuvarlanması (a, b) və yuvarlanması (c, d) sxemləri
D 
Döymə və tökmə polad məmulatlarının dayanıqlığını artırmaq və yüksək möhkəmlikli çuqunları gücləndirmək üçün effektiv üsul kimi möhkəm partlayışdan istifadə edilir.
Bu sərtləşdirmə üsulları maşınqayırmada ən çox yayılmışdır. Onlara əlavə olaraq vibrasiya yuvarlanması (şəkil 3), çuxurların kalibrlənməsi (şək. 4), almazın hamarlanması və s.
düyü. 4. Deliklərin kalibrlənməsi sxemləri: a – topla; b, c - mandrel
Poladın termo-mexaniki emalı
Sərtləşdirmə müalicəsinin texnoloji proseslərindən biri də termomexaniki müalicə (TMT).
Termomexaniki müalicə materialların quruluşunu və xassələrini dəyişdirmək üçün birləşmiş üsullara aiddir.
Termomexaniki emal plastik deformasiyanı və istilik müalicəsini birləşdirir (əvvəlcədən deformasiya olunmuş poladın austenitik vəziyyətdə bərkiməsi).
Termomexaniki emalın üstünlüyü ondan ibarətdir ki, gücün əhəmiyyətli dərəcədə artması ilə çeviklik xüsusiyyətləri bir qədər azalır və aşağı temperləşdirmə ilə söndürüldükdən sonra eyni polad üçün təsir gücü ilə müqayisədə təsir gücü 1,5...2 dəfə yüksəkdir.
Deformasiyanın aparıldığı temperaturdan asılı olaraq yüksək temperaturlu termomexaniki müalicə (HTMT) və aşağı temperaturlu termomexaniki müalicə (LTMT) arasında fərq qoyulur.
Yüksək temperaturlu termomexaniki müalicənin mahiyyəti poladı austenitik vəziyyətin temperaturuna qədər qızdırmaqdır (yuxarıda). A 3). Bu temperaturda polad deformasiyaya uğrayır, bu da austenitin sərtləşməsinə səbəb olur. Bu austenit vəziyyətinə malik polad sərtləşməyə məruz qalır (şək. 16.1 a).
Yüksək temperaturda termomexaniki emal təhlükəli temperatur diapazonunda xasiyyət kövrəkliyinin inkişafını faktiki olaraq aradan qaldırır, geri dönməz xasiyyət kövrəkliyini zəiflədir və otaq temperaturunda sərtliyi kəskin şəkildə artırır. Soyuq kövrəklik üçün temperatur həddi azalır. Yüksək temperaturlu termomexaniki müalicə kövrək qırılmalara qarşı müqaviməti artırır və istilik müalicəsi zamanı çatlamaya qarşı həssaslığı azaldır.
düyü. 16.1. Poladın termomexaniki emal rejimlərinin sxemi: a – yüksək temperaturlu termomexaniki müalicə (HTMT); b – aşağı temperaturlu termomexaniki müalicə (LTMT).
Yüksək temperaturlu termomexaniki emal karbon, ərinti, struktur, yay və alət çelikləri üçün effektiv şəkildə istifadə edilə bilər.
Yüksək möhkəmlik dəyərlərini saxlamaq üçün 100...200 o C temperaturda sonrakı temperləmə aparılır.
Aşağı temperaturlu termomexaniki emal (ausformasiya).
Polad austenit vəziyyətinə qədər qızdırılır. Sonra yüksək temperaturda saxlanılır, martenzit çevrilməsinin başlanğıc temperaturundan yuxarı (400...600 o C), lakin yenidən kristallaşma temperaturundan aşağı temperaturda soyudulur və bu temperaturda təzyiqlə müalicə və söndürmə aparılır ( Şəkil 16.1 b).
Aşağı temperaturlu termomexaniki müalicə, daha yüksək möhkəmlik versə də, poladın temperli kövrəkliyə meylini azaltmır. Bundan əlavə, yüksək dərəcədə deformasiya tələb edir (75...95%), buna görə də güclü avadanlıq tələb olunur.
Aşağı temperaturlu termomexaniki emal ostenitin ikincil sabitliyinə malik martensitlə bərkimiş orta karbonlu alaşımlı poladlara tətbiq edilir.
Termomexaniki emal zamanı gücün artması onunla izah olunur ki, austenitin deformasiyası nəticəsində onun dənəcikləri (blokları) əzilir. Blokların ölçüləri adi sərtləşdirmə ilə müqayisədə iki-dörd dəfə azaldılır. Dislokasiya sıxlığı da artır. Belə austenitin sonrakı söndürülməsi ilə daha kiçik martensit plitələri əmələ gəlir və gərginliklər azalır.
Mühəndislik poladları üçün müxtəlif növ TMT-dən sonra mexaniki xüsusiyyətlər orta hesabla aşağıdakı xüsusiyyətlərə malikdir (Cədvəl 16.1-ə baxın):
Cədvəl 16.1. TMT-dən sonra poladların mexaniki xüsusiyyətləri
Termomexaniki emal digər ərintilər üçün də istifadə olunur.
Polad hissələrin səthinin bərkidilməsi
Struktur gücü çox vaxt hissənin səth təbəqələrindəki materialın vəziyyətindən asılıdır. Polad hissələrin səthi sərtləşdirilməsi üsullarından biri də səthin sərtləşməsi.
Səthin sərtləşməsi nəticəsində məhsulun səth qatlarının sərtliyi aşınma müqavimətinin və dözümlülük həddinin eyni vaxtda artması ilə artır.
Səthi sərtləşdirmənin bütün növləri üçün ümumi olan hissənin səth qatının bərkimə temperaturuna qədər qızdırılması, sonra isə sürətli soyutmadır. Bu üsullar hissələrin qızdırılması üsulları ilə fərqlənir. Səthin sərtləşməsi zamanı bərkimiş təbəqənin qalınlığı istilik dərinliyi ilə müəyyən edilir.
Ən geniş yayılmışları yüksək tezlikli cərəyanlarla (HFC) məhsulların qızdırılması ilə elektrotermik sərtləşdirmə və qaz-oksigen və ya oksigen-kerosin alovu ilə qızdırılan qaz-alovla sərtləşmədir.
Yüksək tezlikli cərəyanlarla sərtləşmə.
Metod sovet alimi V.P.Vologdin tərəfindən hazırlanmışdır.
Bu, bir metal hissənin keçirici-induktorun yaratdığı alternativ maqnit sahəsinə yerləşdirildiyi təqdirdə, metalın istiləşməsinə səbəb olan burulğan cərəyanlarının induksiya edilməsinə əsaslanır. Cari tezlik nə qədər yüksəkdirsə, bərkimiş təbəqə bir o qədər incədir.
Tipik olaraq, tezliyi 50...15000 Hz olan maşın generatorları və 10 6 Hz-dən çox olan boru generatorları istifadə olunur. Sərtləşdirilmiş təbəqənin dərinliyi 2 mm-ə qədərdir.
İndüktörler mis borulardan hazırlanır, içərisində su dolaşır, buna görə də onlar qızmır. İnduktorun forması məhsulun xarici formasına uyğundur, induktor və məhsulun səthi arasındakı boşluq sabit olmalıdır.
HDTV-nin sərtləşdirilməsinin texnoloji proses diaqramı Şek. 16.2.
düyü. 16.2. Yüksək tezlikli sərtləşmənin texnoloji prosesinin sxemi
İnduktivator 2 3...5 s qızdırıldıqdan sonra 1-ci hissə tez bir zamanda xüsusi soyuducu qurğuya - çiləyici 3-ə köçürülür, onun dəlikləri vasitəsilə söndürmə mayesi qızdırılan səthə səpilir.
Yüksək istilik dərəcəsi faza çevrilmələrini daha yüksək temperatura keçir. Yüksək tezlikli cərəyanlarla qızdırılan zaman sərtləşmə temperaturu adi istilik zamanı olduğundan daha yüksək olmalıdır.
Düzgün qızdırma şəraitində, soyuduqdan sonra incə iynəli martensitin quruluşu əldə edilir. Adi sərtləşmə ilə müqayisədə sərtlik 2...4 HRC artır, aşınma müqaviməti və dözümlülük həddi artır.
Yüksək tezlikli istiliklə bərkidilməzdən əvvəl məhsul normallaşmaya, bərkidikdən sonra isə 150...200 o C temperaturda aşağı temperlənməyə məruz qalır (özünə istiləşmə).
Bu üsulun karbon tərkibi 0,4% -dən çox olan polad məhsulları üçün istifadə edilməsi ən məqsədəuyğundur.
Metodun üstünlükləri:
· daha yüksək səmərəlilik, bütün məhsulu qızdırmağa ehtiyac yoxdur;
· daha yüksək mexaniki xassələri;
· hissənin səthinin dekarburizasiyasının və oksidləşməsinin olmaması;
· əyilmədə qüsurların azaldılması və bərkimiş çatların əmələ gəlməsi;
· proseslərin avtomatlaşdırılması imkanı;
· yüksək tezlikli bərkitmənin istifadəsi ərintisi olan poladları daha ucuz karbonlu poladlarla əvəz etməyə imkan verir;
· hissənin ayrı-ayrı hissələrini bərkitməyə imkan verir.
Metodun əsas çatışmazlığı– induksiya qurğularının və induktorların yüksək qiyməti.
Serial və kütləvi istehsalda istifadə etmək məqsədəuyğundur.
Qaz alovunun sərtləşməsi.
Qızdırma 3000...3200 o C temperaturda asetilen-oksigen, qaz-oksigen və ya kerosin-oksigen alovu ilə aparılır.
Sərtləşdikdən sonra səth qatının quruluşu martensit, martensit və ferritdən ibarətdir. Sərtləşmiş təbəqənin qalınlığı 2...4 mm, sərtliyi 50...56 HRC-dir.
Metod mürəkkəb səthə malik olan böyük məhsulların sərtləşdirilməsində (spiral dişli çarxlar, qurdlar), polad və çuqun yayma rulonlarının bərkidilməsi üçün istifadə olunur. Kütləvi və fərdi istehsalda, eləcə də təmir işlərində istifadə olunur.
Böyük məhsulları qızdırarkən, brülörlər və soyuducu qurğular məhsul boyunca hərəkət edir və ya əksinə.
Metodun çatışmazlıqları:
· aşağı məhsuldarlıq;
· bərkimiş təbəqənin dərinliyini və qızdırma temperaturunu tənzimləməkdə çətinlik (həddindən artıq istiləşmə ehtimalı).
Yaşlanma
Temperləmə polimorfik çevrilmə ilə söndürülmüş ərintilərə tətbiq olunur.
Polimorfik çevrilmə olmadan sərtləşməyə məruz qalan materiallara aiddir. qocalma.
Polimorfik çevrilmə olmadan sərtləşmə, daha yüksək temperaturda ərintinin vəziyyət xarakteristikasını aşağı temperaturda sabitləyən istilik müalicəsidir (həddindən artıq doymuş bərk məhlul).
Yaşlanma– istilik müalicəsi, burada əsas proses həddindən artıq doymuş bərk məhlulun parçalanmasıdır.
Yaşlanma nəticəsində bərkimiş ərintilərin xassələri dəyişir.
Temperləşdirmədən fərqli olaraq, yaşlanmadan sonra möhkəmlik və sərtlik artır, çeviklik isə azalır.
Ərintilərin qocalması artıq fazanın dəyişkən həll olması ilə əlaqədardır və qocalma zamanı sərtləşmə həddindən artıq doymuş bərk məhlulun parçalanması zamanı dispersiya çökmələri və nəticədə yaranan daxili gərginliklər nəticəsində baş verir.
Yaşlanan ərintilərdə bərk məhlullardan çökmə aşağıdakı əsas formalarda baş verir:
· nazik boşqab (disk şəklində);
· bərabər oxlu (sferik və ya kubik);
· iynəşəkilli.
Çöküntülərin forması rəqabət edən amillərlə müəyyən edilir: səth enerjisi və minimuma meylli elastik deformasiya enerjisi.
Səth enerjisi bərabər oxlu çöküntülər üçün minimaldır. Elastik təhriflərin enerjisi nazik lövhələr şəklində olan çöküntülər üçün minimaldır.
Yaşlanmanın əsas məqsədi gücü artırmaq və xüsusiyyətləri sabitləşdirməkdir.
Yaşlanma təbii, süni və plastik deformasiyadan sonra fərqlənir.
Təbii yaşlanma bərkimiş ərintinin normal temperaturda məruz qalması zamanı yaranan gücün kortəbii artması və çevikliyinin azalmasıdır.
Alaşımın qızdırılması atomların hərəkətliliyini artırır, bu da prosesi sürətləndirir.
Yüksək temperaturda məruz qalma zamanı gücün artması deyilir süni qocalma.
Ərintinin dartılma gücü, məhsuldarlıq gücü və sərtliyi artan yaşlanma müddəti ilə artır, maksimuma çatır və sonra azalır (aşırı yaşlanma fenomeni)
Təbii yaşlanma ilə həddindən artıq yaşlanma baş vermir. Temperatur artdıqca artıq yaşlanma mərhələsinə daha tez çatılır.
Həddindən artıq doymuş bərk məhlulun quruluşuna malik bərkimiş ərinti plastik deformasiyaya məruz qalırsa, yaşlanma zamanı baş verən proseslər də sürətlənir - bu gərginlik yaşlanması.
Yaşlanma, həddindən artıq doymuş bərk məhlulda baş verən bütün prosesləri əhatə edir: ayırmanı hazırlayan proseslər və ayrılma proseslərinin özləri.
Təcrübə üçün inkubasiya dövrü böyük əhəmiyyət kəsb edir - yüksək plastikliyin saxlandığı zaman, bərkimiş bir ərintidə hazırlıq proseslərinin baş verdiyi vaxt. Bu, söndürüldükdən sonra soyuq deformasiyaya imkan verir.
Yaşlanma zamanı yalnız ifrazat prosesləri baş verirsə, o zaman fenomen deyilir dispersiyanın sərtləşməsi.
Yaşlandıqdan sonra üçüncü dərəcəli sementit və nitridlərin ferritdə dağılmış çökməsi nəticəsində aşağı karbonlu poladların möhkəmliyi artır və çevikliyi azalır.
Yaşlanma alüminium və mis ərintilərinin, eləcə də bir çox yüksək temperatur ərintilərinin gücləndirilməsinin əsas üsuludur.
Poladın soyuq emalı
Yüksək karbonlu çeliklər və bir çox alaşımlı çeliklər martensitik çevrilmə temperaturunun sonu olur (M-dən) 0 o C-dən aşağı. Buna görə də, bərkidikdən sonra poladın strukturunda əhəmiyyətli miqdarda saxlanılan austenit müşahidə olunur ki, bu da məhsulun sərtliyini azaldır və həmçinin maqnit xüsusiyyətlərini pisləşdirir. Qalıq austeniti aradan qaldırmaq üçün hissənin əlavə soyudulması mənfi temperaturlar bölgəsində, t-dən aşağı bir temperaturda aparılır. M k(- 80 o C). Bunun üçün adətən quru buz istifadə olunur.
Bu emal adlanır poladın soyuq emalı.
Austenitin sabitləşməsinin qarşısını almaq üçün söndürüldükdən dərhal sonra soyuq müalicə aparılmalıdır. Soyuq müalicədən sonra sərtliyin artması adətən 1...4 HRC təşkil edir.
Soyuq müalicədən sonra polad aşağı temperlənməyə məruz qalır, çünki soyuq müalicə daxili stressləri azaltmır.
Bilyalı rulmanların hissələri, dəqiq mexanizmlər və ölçü alətləri soyuq müalicəyə məruz qalır.
Plastik deformasiya ilə sərtləşmə
Mexanik səthi sərtləşdirmə üsullarının əsas məqsədi yorulma gücünü artırmaqdır.
Mexanik bərkitmə üsulları - səth qatının 0,2...0,4 mm dərinliyə qədər bərkidilməsi.
Çeşidlərə atışma və rulon emal daxildir.
Atışma - Hazır hissələrin səthinin vuruşla emalı.
Bu, emal olunan hissələrin səthinə polad və ya çuqun atışlarını atan xüsusi atışma qurğularından istifadə etməklə həyata keçirilir. Atış diametri - 0,2…4 mm. Atılan zərbələr 0,2...0,4 mm dərinliyə qədər plastik deformasiyaya səbəb olur.
Yivlərdə və çıxıntılarda hissələri gücləndirmək üçün istifadə olunur. Yaylar, yaylar, zəncir bağları, yollar, astarlar, pistonlar, dişlilər kimi məhsullar məruz qalır.
At roller emalı deformasiya iş parçasının səthinə sərt bir metal rulonu basaraq həyata keçirilir.
Rolikdəki qüvvələr emal olunan materialın məhsuldarlığını aşdıqda, tələb olunan dərinlikdə sərtləşmə baş verir. Emal mikrohəndəsəni yaxşılaşdırır. Qalıq sıxılma gərginliklərinin yaradılması məhsulun yorğunluq həddini və davamlılığını artırır.
Rolikli yayma val jurnallarını, məftilləri emal edərkən, boruların və çubuqların kalibrlənməsi zamanı istifadə olunur.
Xüsusi avadanlıq tələb olunmur, torna və ya planerlərdən istifadə edilə bilər.
Cədvəl 1.3.5.1
|
Fiziki və fiziki-kimyəvi üsullarla gücləndirmə
İnert qazlarda yüksək temperaturda işləyən maşın hissələrinin aşınma müqavimətini və səthi sərtliyini artırmaq üçün səthin istilik müqaviməti və korroziyaya davamlılığı, elektrik qığılcımının emal üsullarından istifadə edərək sərtləşmə istifadə olunur. Bu üsul hava mühitində qığılcım boşalması zamanı məhsulun (katod) metalının səth qatının elektrodun (anod) materialı ilə alaşımlanmasından ibarətdir. Alaşımlı metalın azot, karbon və hissənin metalı ilə kimyəvi reaksiyaları nəticəsində səth qatlarında bərkidici strukturlar və mürəkkəb kimyəvi birləşmələr əmələ gəlir və yüksək sərtliyə malik diffuziya aşınmaya davamlı bərkimiş təbəqə meydana çıxır. Çox qatlı örtükləri tətbiq etmək üçün ion-plazma emal üsullarından istifadə olunur.
Plastik deformasiya üsulları ilə gücləndirmə
Sərtləşdirmə metalın səth təbəqəsinin yorğunluğa qarşı müqavimətini və sərtliyini artırmaq və onda yönəldilmiş daxili gərginliklərin, əsasən sıxıcı gərginliklərin, həmçinin səthdə mikro pürüzlülüyün tənzimlənən relyefinin formalaşması məqsədi ilə həyata keçirilir.
Səthi plastik deformasiya ilə sərtləşdirmə müalicəsi maşın hissələrinin istehsalının texnoloji prosesinin bitirmə əməliyyatlarında bıçaq və ya aşındırıcı alətlərlə kəsilməklə son emal əməliyyatları əvəzinə səmərəli istifadə olunur.
Xarici istilikdən istifadə etmədən yerinə yetirilən və səth təbəqəsinin müəyyən edilmiş xassələri toplusunun yaradılmasını təmin edən səthin plastik deformasiyası soyuq sərtləşmə adlanır.
Bu xüsusiyyətlərin göründüyü metal təbəqəsi müvafiq olaraq soyuq işlənmiş adlanır.
Soyuq sərtləşmə nəticəsində metalın deformasiyaya qarşı müqavimətinin bütün xüsusiyyətləri yüksəlir, çevikliyi azalır və sərtliyi artır.
Polad nə qədər yumşaq olarsa, sərtləşmənin intensivliyi bir o qədər yüksək olar; bərkidilməyən poladlarda səthin deformasiyası nəticəsində sərtliyin 1000%-dən çox, bərkimiş poladlarda isə yalnız 10-15% artım əldə etmək mümkündür. Sərtliyin artması deformasiya olunmuş poladın strukturu ilə müəyyən edilir.
Səthin bərkidilməsi onu polad və ya çuqun çubuq, toplar və ya aşındırıcı hissəciklər olan süspansiyonla bombardman etməklə həyata keçirilir; rulonlarla, toplarla və ya fırlanan alətlə yuvarlanmaq, təqib etmək.
Çəkiliş 0,5-0,7 mm-ə qədər dayaz plastik deformasiyanı təmin edir. Mürəkkəb formalı kiçik hissələrin səthləri, eləcə də bulaqlar, yarpaq yayları və s. kimi aşağı sərtlik hissələri üçün istifadə olunur.
Əsasən 0,8-2 mm diametrli polad atış istifadə olunur. Atışma zamanı sərtləşmə dərinliyi 0,8 mm-dən çox deyil.
Hissənin səthi bir qədər pürüzlülük əldə edir və sonrakı emallara məruz qalmır.
Emal rejimi atış sürəti, vaxt vahidi üçün atış istehlakı və məruz qalma ilə müəyyən edilir - işlənmiş səthin zərbələrə məruz qaldığı vaxt. Hissənin səthi tamamilə diş izləri ilə örtülməlidir.
Emal edilmiş materialın səthinin sərtliyi və plastik deformasiyanın dərinliyi materialın sərtləşmə rejimlərindən, fiziki və mexaniki xüsusiyyətlərindən, quruluşundan və kimyəvi tərkibindən asılıdır. Səthin sərtliyinə ən böyük təsir iş parçası ilə təmasda olan deformasiya elementinin xüsusi təzyiqi və bu təzyiqin tətbiqi tezliyi ilə həyata keçirilir. Maksimum icazə verilən təzyiqi və ya yükləmə dövrlərinin sayını aşmaq, sərtliyin artımının dayandırılması və sərtləşmə səbəbindən azalması, yəni kristal şəbəkəsinin plastik deformasiyasının əldə edilmiş həddi nəticəsində metalın səth təbəqəsinin məhv edilməsi ilə müşayiət olunur. .
HRC65-ə qədər sərtliyə malik məhsulları sərtləşdirmək üçün almaz yandırma üsulundan istifadə olunur. O, son daşlama və səthi cilalama əməliyyatlarını əvəz edə bilər. Metod çox universaldır. Polad bərkimiş və istiliklə bərkidilməyən hissələrin, səth örtükləri olan və olmayan hissələrin, eləcə də əlvan metallardan və ərintilərdən hazırlanmış hissələrin emalı üçün rasionaldır.
Səth qatının süspansiyon jet (maye + aşındırıcı hissəciklər) ilə sərtləşdirilməsi, bərkimiş təbəqənin ən böyük dərinliyinin tələb olunduğu hallarda istifadə olunur.
Partlayış enerjisi ilə gücləndirmə aşınma zamanı aşınma müqavimətini, səth qatının sərtliyini, möhkəmlik və axma məhdudiyyətlərini, statik möhkəmliyi (qaynaq və istilik təsir zonasının iş yolu ilə bərkidilməsi nəticəsində qaynaqlanmış birləşmələrin), dövri dayanıqlığı artıra və yaxşılaşdıra bilər. metalın səth qatının keyfiyyəti.
Partlayışla impuls yükləri altında möhkəmlənmə normal şəraitdə sərtləşmədən əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənir.
Partlayışla əlaqəli daha yüksək sürətlə təsirləndikdə, zərbə sürəti artdıqca sərtləşmə effekti də artır. Metalda yüksək yerli temperaturlar yarana bilər ki, bu da yerli ərazilərdə faza çevrilmələrinə səbəb olur. Eyni zamanda, əkizləşmə, kəsilmə və parçalanma kimi normal deformasiya dərəcələrində sərtləşməyə xas olan proseslər işləyir.
Bıçaqların səthləri son mexaniki və istilik müalicəsindən sonra sərtləşməyə məruz qalır.
Bir hissəni mikromuncuqlarla gücləndirmək sizə imkan verir:
a) iti kənarları və ya kiçik radiuslu fileto depressiyaları və yivləri olan hissələrdə nazik sərtləşmə yaratmaq;
b) səth təbəqəsində mexaniki müalicədən sonra mümkün olan qalıq dartılma gərginliklərini aradan qaldırmaq və sıxıcı qalıq gərginliklər yaratmaq;
c) səthin sərtliyini artırmaq;
d) dözümlülük həddini artırmaq və sabitləşdirmək;
e) səth təmizliyini bir və ya iki sinif artıraraq 0,63 ...0,32
Ultrasonik sərtləşdirmə sərtləşdirmə texnologiyaları arasında xüsusi yer tutur. Metalın ultrasəs emalı ilə gücləndirilməsi bir sıra xüsusiyyətlərə malikdir - sürət, yüksək səmərəlilik və digər üsullarla bərkidilməyən məhsulların emal edilməsi. Bundan əlavə, ultrasəsin bəzi digər sərtləşdirmə müalicəsi ilə birləşdirilməsi çox vaxt sonuncunun effektivliyini artıra bilər. Ultrasonik sərtləşmənin üstünlükləri, həmçinin müəyyən bir sinif hissələri, habelə onların birləşmələri üçün səth və həcm sərtləşməsinin yaradılması imkanını da əhatə edir. Bu halda, metalda daxili gərginliklərin əlverişli paylanmasına və dəyişkən yüklər altında işləyən hissələrin təhlükəsizlik hədlərini 2-3 dəfə artırmaq və onların xidmət müddətini onlarla dəfə artırmaq mümkün olan bir struktur vəziyyətə nail olunur.
Ultrasonik sərtləşmə müalicəsi ya ultrasəs titrəyişlərinin yayıldığı bir mayedə, ya da ultrasəs tezliyində titrəyən deformasiya edən cisimlərin köməyi ilə həyata keçirilə bilər.
Bir mayedə ultrasəs dalğası prosesi uzanan yarım dövr ərzində kiçik baloncuklar şəklində daha çox sayda qırılmaların görünüşü və sıxılma yarım dövründə - kavitasiya zamanı dağılması ilə müşayiət olunur. Bu anda baloncuklar dağılır, yerli ani təzyiqlər inkişaf edir, yüzlərlə atmosferə çatır. Kavitasiya qabarcıqları ilk növbədə mayeyə yerləşdirilən məhsulların səthində əmələ gəlir. Baloncuklar çökdükdə, hissənin səthinin sərtləşməsi baş verir. Sərtləşmənin dərinliyi, sərtliyi və buna görə də bərkimiş təbəqənin aşınma müqaviməti.
Deformasiya edən cisimlərdən istifadə edərək hissələrin ultrasəs bərkidilməsi iki texnoloji sxemə uyğun olaraq həyata keçirilə bilər:
a) alətlə işlənən səthə birbaşa təsir etməklə;
b) işlənmiş səthin işçi mühitə məruz qalması (polad toplar).
Bir çox hissə artan səth aşınması şəraitində işləyir. Buna görə də bu səthi bir şəkildə qorumaq lazımdır. Bu, səthi sərtləşdirmə üsulları ilə əldə edilir.
Səthi sərtləşdirmək səthin xüsusiyyətlərini artırmaq deməkdir: sərtlik, aşınma müqaviməti, korroziyaya qarşı müqavimət. Xassələri dəyişdirmək lazımdırsa, bu, səth təbəqəsinin strukturunun dəyişdirilməsi deməkdir. Quruluşunu dəyişdirmək üçün deformasiyadan, müxtəlif üsullarla istiliklə istilik müalicəsi, səthin kimyəvi tərkibinin dəyişdirilməsi və qoruyucu təbəqələrin tətbiqi ilə istifadə edə bilərsiniz.
Əsasən səthi bərkitmə üsulları iki əsas qrupa bölmək olar:
1) səthin kimyəvi tərkibini dəyişdirmədən, lakin struktur dəyişikliyi ilə məhsulun gücləndirilməsi. Sərtləşmə səthi sərtləşdirmə, səthi plastik deformasiya və digər üsullarla əldə edilir.
2) səth qatının kimyəvi tərkibinin və onun strukturunun dəyişməsi ilə məhsulun möhkəmlənməsi. Gücləndirmə kimyəvi-termik müalicənin müxtəlif üsulları və qoruyucu təbəqələrin tətbiqi ilə həyata keçirilir.
Quruluşun dəyişdirilməsi üsulları
Səthin kimyəvi tərkibini dəyişdirmədən, lakin strukturunda dəyişikliklə sərtləşdirmə üsullarından ən çox yayılmış üsullar səthi sərtləşdirmə və müxtəlif səth plastik deformasiyasının növləri (SPD).
Əslində, səthin deformasiyası səthin möhkəmlik xüsusiyyətlərini artıran ən sadə üsuldur. Burada aşağıdakı prinsipdən istifadə olunur. Gərginliyin sərtləşməsi əyrisini xatırlasaq, belə çıxır ki, biz metalı nə qədər çox uzatsaq, metal nə qədər çox müqavimət göstərsə, P max dartma qüvvəsi bir o qədər çox olar (əlbəttə ki, müəyyən həddə qədər). Metal həm burulma, həm də sıxılma zamanı möhkəmlənir. SPD texnologiyalarında metalın səth təbəqəsi müxtəlif üsullarla deformasiya olunur (bərkləşir).
PPD-nin əsas məqsədi səthi 0,2-0,4 mm dərinliyə qədər sərtləşdirməklə yorulma gücünü artırmaqdır. PPD növləri atəşli partlatma, diyircəkli emal, iynə frezeleme, relyef yayma və s.
Atışma- hazır hissələrin səthinin atışla emalı. Parçaları bərkitmək və miqyasını çıxarmaq üçün istifadə olunur. Yaylar, yarpaq yayları, zəncir halqaları, yollar, astarlar, porşenlər və dişlilər kimi məhsullar atəşə məruz qalır.
Rollarda emal edərkən, iş parçasının səthinə sərt bir metal rulonu basaraq deformasiya həyata keçirilir. Rolikdəki qüvvələr emal olunan materialın məhsuldarlığını aşdıqda, tələb olunan dərinlikdə sərtləşmə baş verir.
Rolik emalı məhsulun mikrogeometriyasını yaxşılaşdırır. Qalıq sıxılma gərginliklərinin yaradılması məhsulun yorğunluq həddini və davamlılığını artırır. Rolikli yayma valların işlənməsi, boruların və çubuqların kalibrlənməsi zamanı istifadə olunur. Şəkildə. Şəkil 1-də poladdan hazırlanmış dəmiryol vaqonunun polad oxu nümunəsinin bərkimiş səth qatı göstərilmişdir 45. Qatın mikrostrukturunu deformasiyaya uğramış ferrit və perlit dənələrindən ibarətdir. Roliklə yuvarlanma strukturu zərifləşdirir, səth qatında fərdi taxıllar fərqlənmir (şəkil 1, a). Deformasiyanın az olduğu yerdə deformasiyanın istiqamətlilik xarakteristikasına malik olan strukturu ayırd etmək olar (şək. 1, b). Sərtləşmənin dərinliyi mikrosərtliyin dəyişməsi ilə idarə olunur (şək. 2).
 |
|
| A | b |
Şəkil 1. Roliklə yuvarlandıqdan sonra polad 45-in səth qatının mikrostrukturu
Şəkil 2. Müxtəlif diametrli valların en kəsiyinin dərinliyi boyunca mikrosərtliyin dəyişməsi.
Səthində 0,2-0,8 mm diametrli yüksək möhkəm polad məftildən hazırlanmış 200 mindən 40 milyona qədər sıx aralı iynələr olan kəsicilərdən istifadə edərək iynə frezeleme də hissələrin səthini sərtləşdirməyə imkan verir. İğne frezeleme istifadə olunur düz və silindrik səthlərin işlənməsi, həmçinin hissələrin miqyasından təmizlənməsi üçün. İğne frezeleme zamanı bərkimiş səth təbəqəsi də əmələ gəlir (şək. 3). Bu halda möhkəmlənmiş təbəqə ferrit və perlitin deformasiyaya uğramış taxıllarından ibarətdir (şəkil 3, a). İşlənmiş səthdə kəsicinin izləri görünür (şəkil 3, b).
Şəkil 3. 20ХНР (a) poladdan gücləndirilmiş təbəqənin mikro quruluşu, ilkin vəziyyəti - normallaşma; iynə frezelemeden sonra səth (b).
Səthin bərkidilməsinin mahiyyəti ondan ibarətdir ki, polad hissənin səth təbəqələri sərtləşmə temperaturundan tez qızdırılır və sonra kritikdən yuxarı sürətlə soyudulur. Səthin bərkidilməsinin əsas məqsədi: viskoz nüvəni qoruyarkən səthin sərtliyini, aşınma müqavimətini və dözümlülük həddini artırmaq. İstilik, prinsipcə, müxtəlif yollarla həyata keçirilə bilər. Sənayedə səthi sərtləşdirmənin ən çox yayılmış üsulu yüksək tezlikli cərəyanlarla qızdırılan induksiya ilə sərtləşmədir. Bir qayda olaraq, makrostruktur təhlili zamanı gücləndirilmiş təbəqə artıq görünür (şəkil 4). Solda nümunənin açılmamış hissəsidir. Çəkiliş zamanı işığı daha çox əks etdirir, ona görə də qaranlıq görünür. Sağda aşındırmadan sonrakı sahədir. Sərtləşmiş təbəqə aydın görünür.
Şəkil 4. Avtomobil hissəsinin fraqmenti; makrostruktur
Həm makrostruktur, həm də mikrostruktur təhlili (şək. 5a) gücləndirilmiş zonanın 2 təbəqədən ibarət olduğunu göstərir: ən səthdə işıq və sonra daha qaranlıq. Yuxarı işıq təbəqəsi söndürülmüş martensit quruluşuna malikdir (şəkil 5b). Martensit səth sürətlə soyuduqda əmələ gəlir. Qaranlıq təbəqə temperlənmiş martensitdir (şək. 5c). Bu, sürətlənmiş soyutma zamanı da əmələ gələn, lakin yüksək temperaturda daha uzun müddət qalan martensitdir ki, bu da istiləşmənin baş verməsi üçün kifayətdir. Hissənin nüvəsində müxtəlif dərinliklərdə sorbitol və ya troostit ola bilər (şək. 5d).
Şəkil 5. Yüksək tezlikli söndürmə yolu ilə alınan layın mikrostrukturu (şəkil 4-də): a - söndürülmüş və bərkidilmiş martensit təbəqələri, b - söndürülmüş martensit, c - temperlənmiş martensit, d - nüvədə troostit və martensit.
Quruluş və tərkibin dəyişdirilməsi üsulları
Səthin kimyəvi tərkibində və strukturunda dəyişikliklərlə sərtləşmə üsullarına kimyəvi-termik müalicə (CHT) daxildir. Yüksək temperaturda poladın səth qatını müxtəlif elementlərlə doyurmaqdan ibarətdir. Doymuş elementdən asılı olaraq, kimyəvi-termik müalicənin aşağıdakı növləri var: karbürləşmə, nitridləşmə, nitrokarbürləşdirmə (siyanidləşmə), borlama, diffuziya metalizasiyası(alitləşdirmə, xromlama, silikonlaşdırma və s.). Səthi sərtləşdirmənin bütün növləri üçün ümumi olan səth qatının sərtliyinin artmasıdır. Hissə üçün səthi sərtləşdirmə üsulunun seçimi onun iş şəraitindən, formasından, ölçüsündən, seçilmiş poladın növündən və digər amillərdən asılıdır.
Ən çox istifadə olunur karburizasiya - polad səthinin karbonla doyması. Karbürizasiya polad səthinə yüksək sərtlik və aşınma müqaviməti verir, eyni zamanda möhkəm və çevik nüvəni saxlayır. Sementlənmiş məhsullar öz son xassələrini sərtləşmədən və aşağı temperamentdən sonra əldə edir. Sementləşdirmə adətən 0,25% -ə qədər karbon tərkibli poladdan hazırlanmış hissələrdə aparılır, kontakt aşınması və alternativ yüklərin tətbiqi şəraitində işləyir: orta ölçülü dişli çarxlar, kollar, piston sancaqları, camlar, avtomobil sürət qutusu valları, fərdi sükan hissələri və s. d.
Sementlənmiş təbəqə bütün qalınlığı boyunca dəyişən karbon konsentrasiyasına malikdir, səthdən polad hissəsinin nüvəsinə qədər azalır. Buna görə də, səth qatında sementləşmə zamanı yaranan struktur, perlit, ferrit və sementitin fərqli nisbətinə sahib olacaqdır. Karbürizasiyadan sonra polad məhsulunun dörd əsas zonası var (Şəkil 6):
düyü. 6. Karbon hipoeutektoid polad 10-un karbürizasiyadan sonra mikro strukturu.
1 - perlit və sementit torundan ibarət hiperevtektoid zona (şəkil 7a);
2 - pearlit olan evtekoid zona (şəkil 7b);
3 - hipoeutektoid zona, burada nüvəyə yaxınlaşdıqca karbon və perlitin miqdarı azalır, ferritin miqdarı isə artır (şəkil 7c);
4 - orijinal, karbürizasiyadan sonra dəyişmədən, polad məhsulun quruluşu.
Sementlənmiş təbəqənin dərinliyi “h” ferrit və perlitin miqdarının hər biri 50% olduğu hiperevtekoid, evtekoid və hipoevtekoid zonanın yarısının cəmi kimi qəbul edilir.
Şəkil 7. Sementlənmiş hissənin zonalarının quruluşu: a - hiperevtekoid zona (sementit + perlit), b - evtekoid zona (perlit), c - hipoevtekoid zona (perlit + ferrit).
Şəkil 8. Karbürləşdirmə və istilik müalicəsindən sonra səth qatında sərtliyin dəyişməsi
Nitridləşmə poladın səth qatının azotla doyurulması prosesidir və ən çox 500-600 o C temperaturda həyata keçirilir. Nitridləşmə, karbürləşmə kimi, polad səthinin sərtliyini və aşınma müqavimətini artırır. Şəkil 9-da nitridlənmiş nümunənin eninə kəsiyində mikrosərtliyin ölçülməsi zamanı bir sıra girintilər göstərilir. Üst hissədə bərkimiş təbəqə (qaranlıq zolaq) var. Çapların diametri səthə yaxınlaşdıqca azalır. Orada sərtlik daha yüksəkdir.
Şəkil 9. Mikrosərtlik izlərinin “izi”; azotlamadan sonra polad hissə
Nitridlənmiş təbəqə adətən ağ rəngdədir. Metaloqrafik aşındırma zamanı təbəqənin özü dəyişmir və poladın altında istilik müalicəsinə uyğun bir quruluş var (şəkil 10). Şəkil 11 avtomobil hissəsini və müxtəlif “dişlər” boyunca mikrosərtliyin dəyişməsini göstərir.
Şəkil 10. 40ХГНМ polad üzərində nitridlənmiş təbəqə
 |
 |
| A | b |
Şəkil 11. Avtomobil hissəsi (a) və azotlamadan sonra onun səth qatının mikrosərtliyinin dəyişməsi (b)
Hal-hazırda plazma və ion-plazma nitridləşməsi geniş istifadə olunur. Belə müalicədən sonra səth təbəqəsinin strukturu incə dağılmış martensitdir (1), onun altında keçid zonası (2); dəyişməmiş struktur (3) daha dərində yerləşir (şək. 12).
Şəkil 12. Azot plazması ilə müalicədən sonra səth qatının quruluşu; U8A polad
Boridləşmə kimyəvi-termik müalicə, metalların və ərintilərin qızdırıldığı zaman səthinin borla diffuziya doyma prosesidir. Borulama səthi sərtliyin əhəmiyyətli dərəcədə artmasına səbəb olur. Borulama toz qarışıqlarında elektroliz yolu ilə aparılır. Maye elektrolizsiz borlama, ion borlama və örtüklərdən (pastalardan) borlama da var. Boridasiya ən çox ərimiş boraxın (Na 2 B 4 O 7) elektrolizi ilə həyata keçirilir. Məhsul bir katod kimi xidmət edir. Doyma temperaturu 930–950 °C, saxlama müddəti 2–6 saat.
Boridləşmədən sonra nümunənin səthində sıx ağ borid təbəqəsi əmələ gəlir (şək. 13). Ağ təbəqə FeB və Fe 2 B tərkibinin bir-birinə qarışan sütunlu kristallarından ibarətdir. Borid təbəqəsinin strukturuna poladın tərkibi təsir edir. Polad 25KhGT (şəkil 13, a) və polad 45 (şəkil 13, b) borid kristalları arasında möhkəm bir həll zonası var. Polad 40X-də (şəkil 13, c) təbəqə yalnız boridlərin uzadılmış iynələrindən ibarətdir. Borratlı təbəqə ilə nüvə arasında ziqzaq interfeysi əmələ gəlir.
 |
 |
 |
| A | b | V |
Şəkil 13. 25KhGT (a), 45 (b), 40Kh (c) poladlarda borlu təbəqələrin quruluşu
