29. Жоғары берікті болаттарды төменгі температуралық термомеханикалық өңдеу.

Термомеханикалық өңдеу (ТМӨ). Деп термиялық өңдеу мен илемді деформация бірге жүргізілетін өңдеуді айтады. Бұл ұдерісте өңделетін қорытпаның қасиеті мен құрылымы өзгереді.

Деформация өткізілетін температуға байланысты өңдеу жоғары температуралы және төменгі температуралы болып ажыратылады.

Жоғарытемпературалық термомеханикалық өңдеуде аустениттік күйге дейін қыздырылған бөлшектер қатты деформацияланады. Болатта рекристалдану үдерісі өтпеу үшін бірден шынықтырылады. Деформацияланған аустенит шынықтырылғанда, ұсақ ине тәріздес мартенсит түзеді. Мұндай мартенситтің төменгі босатудан кейін қаттылығы, беріктігі жоғары болады.

Төменгі мпературалық өңдеу (ТТМӨ) термо-механикалық орташа көміртекті легірленген болаттар үшін қолданылады. ТТМӨ-де болатты 1100...1050^оС – ға дейін қыздырып, сонан соң 450...550^оС – ға дейін суытылады да, 75...95%- ға дейін деформацияланады.

Деформацияланған бұйым шынықтырылады және 150...200^оС – та төменгі температуралық босату жүргізіледі. Мұндай өңдеуден кейін соғу тұтқырлығы кәдімгі термиялық өңдеуге қарағанда, 1,5...2 есер артады. ТТМӨ конструкциялық болаттарға ғана қолданылып қоймай, басқа да қорытпаларға қолданылады.

Аз легірленген аса берік болаттарда микролегірлеуші элементтері (V, Nb, Ti) бар. Олар дәндердің өсуін тоқтата алады және аустениттің ректристаллизациясын бәсеңдетеді. Осындай болаттардың бірнеше қасиеттері бар: беріктік, қаттылық, созымдылық және пісіруге қабілеттілік. Сондықтын, қасиеттердің жетілдіруі ТМӨ мен легірлеуші элементтердің комбинациясы түрткі болды. Морт сынғыштыққа қарсыласу өте маңызды қасиеттерінің бірі болып табылады. Мұнда ферритті-перлитті болаттарда осы қасиет ферриттің соңғы дән өлшемімен басқарылады. Алайда толықтай ине тәріздес немесе бейнитті болаттарда бұл аустенит дәнінің өлшемімен басқарылады

Болатқа жоғары механикалық қасиеттер беру үшiн аустениттендiруден кейiн оны 80%- дық түрөзгеруге түсiредi (қақтау, тарту, сумен сығу т.б.) 250-550°С (қайта қатденелену температурасынан төмен). Түрөзгеру iсамалында аустенит нығаймаға түседi, көмiртекпен кедейленедi, бұл Мб, Мт нүктелерiнiң көтерiлуiне әкеледi.

Сонда Мт нүктесi 20 °С жоғарыда болады. Суынғанда аустенит тұрақсыз болады және оның түрөзгеруiнде мартенситтiк айналу жүредi. Сондықтан созуға сынауда түрөзгеруі бар аустенит мөлдектері мартенситтiк айналуға түседi, бұл жергiлiктi нығаюға әкеледi және түрөзгеру аустениттiң көршiлес нығаймаған көлемдерiнде шоғырланады, Демек g®a (мартенситтiк) айналу «мойын»-ның түзiлу мүмкiндiгiн жояды, бұл АІС-болаттардың жоғары созымдылығымен түсiндiрiледi.

Бұл болаттар көп жүк түсетiн тетiкбөлшектер, сым сымарқандар, бекiту тетiкбөлшектерiн т.б жасауға пайдаланылады.

30. ПНП-болаттар

Жоғары илемді болаттар – трип(ПНП)- болаттар. Салыстырмалы түрде жақында ғана трип-болаттар деп аталған жоғарыланған илемді болаттың жоғары берікті тағы бір класы жасалды. Жоғары беріктік пен илемділіктің үйлесуі термиялық өңдеу режимімен және температуралық деформациямен өңделеді. Болат құрамы келесідей болуы керек, шынықтыру арқылы (1000-1100ºС-ден бастап) бөлме температурасында аустенитті таза құрылым орнығуы керек(М_н және М₀ нүктелері 0ºС температурадан төмен жатуы керек). Осыдан кейін рекристализация температурасынан аспайтын (600ºС төмен) температурады деформация орындалады.

Бөлме температурасына дейінгі суытылудан кейін аустенитті жағдай сақталады, ол кезде М_Н нүктесі бөлме температурасынан төменде жатады, бірақ М₀ нүктесі аустениттің көміртек және гегірленген элементтерден қосылу нәтижесінде оң температура аймағына орналасты. Бөлме температурасында тәжірибе кезіндегі деформация мартенситтің пайда болуына әкеліп соғады. Осылайша пластикалық деформация нәтижесіндегі зерттеу процесінде шығыс аустенитті; салыстырмалы аз берікті жағдай мартенситті; жоғары беріктілікке айналады.

Трип-болатының типтік құрамы: 0.3% C, 9% Cr, 8% Ni, 4% Mo, 2% Mn, 2% Si немес 0.25% C, 25% Ni 4% Mo, 1.5% Mn . Трип-эффектіні қамтамасыз ету үшін басқа да трип-болатының құрамына (М_Н және М₀ нүктелері шыныққан жағдайда бөлме температурасынан төмен, қақталма кезінде М_Н бөлме температурасынан төмен, ал М₀ үлкен) легірлеуші элементтердің көп мөлшерін енгізеді. Маңызды деформация (60-80%) 400-500ºС температурада өңделеді.

Механикалық құрамы мынадай мәнге жетеді: , , . Бұл болаттардың ерекше маңызды құрамы- сызаттардың пайда болуына қарсы кедергінің жоғары болуы. Мысалы кезіндегі қарапайым хром-никельмолибденді болаттың күйреу тұтқырлығы 175кгс/мм² шамасында, сол беріктілік кезіндегі мартенситті ескіретін болаттарда 300 кгс/мм^3/2 шамасында, ал трип –болаттарда 500 кгс/мм^3/2 -ден жоғары болады.

Қазіргі уақытты трип-болаттар беріктілігі мен үйлесімділігі ең жоғары материал болып табылады, яғни ең сенімді құрылымды материал.

31 Өте ұсақ түйірлермен болаттар. Майда түйірлі болаттар ірі түйірлі болаттарға қарағанда жеңіл өңделеді, кесу жылдамдықтары тез. ұсақ түйірлі болат өте төмен мортсынғыштыққа ие. Бұл болаттардың коррозияға тұрақтылығы жақсы және сызаттардың пайда болуына қарсы тұра алады. Жоғары берік ұсақ түйірлі болаттарды құбыр, табақ, пруток жасау үшін кәдімгі қүрылыстық болаттардың орнына пайдаланады. Бұл болаттарды қолдану құрылысты жеңілдетіп, металды үнемдецді.

Майда түйірлі болаттар шынықтыру температураларының улкен интервалына ие және оларды соғу мен прокаттау өте жоғары температураларда жүруі мумкін. А_с критикалық температурасынан өткеннен кейін перлиттің аустениттке түрленуі аяқталады. Одан кейін қыздыруда майда түйірлі болаттың аустенит түйірі 950-100 С дейін өспейді.

32 Жоғары марганецті тозуға тұрақты болаттар (Гадфильд болаты). Жоғары марганецті болаттар. Жоғарыда көрсетілгендей, тозуға қарсы тұрақтылық әдетте жоғары беттің қатаңдығының алынуымен пай да болады. Бірақ төмен қатаңдық кезіндегі (тек қана НВ 200-250) үлкен меншікті қысыммен бірге жүретін әдеттегі үйкеліс жағдайында бар аустенитті болат жоғары тозуға төзімділікке ие болады. Бұл құрамында 1,2%С және 1,3% Mn бар Габрилод болаты. Болатты құймалы және сирек кезде-ыстық деформацияланған түрде қолданады.

Құймалы және соғылған тетіктерді термиялық өңдеуі (болат механикалық өңдеуге үлкен еңбекпен салынады) 1050⁰-1100⁰С судағы шынықтыруда болады. Суда тез салқындату кезінде кабидтердің толқын бөлінуі кешігеді және таза аустенитті құрылым пайда болады (ол Mn :С 10% ара-қатынасын қамтамасыз етеді). Болат аустенитті болаттар үшін жеткілікті беріктілік кезінде жоғары тұтқырлық пен икемділікке ие болады. Мұнда құймалы және аустенитке шынықтыпылған механикалық қасиетті болаттар келесідей: ; %; %; 4В қатаңдығы 180-220.

Болаттардың пластикалық сипаттамалары карбидтер бөлінуі артынан болатын 200-300⁰С босаңдату кезінде нашарлайды. Қатаңдық аз болған кезде Габфилогд болаты қысым және соққы аралығындағы үйкеліс кезіндегі жоғары тозуға тұрақтылыққа ие болады. Бұл осындай қатаңдығы бар болаттарға қарағанда біршама жоғары қақталмаға қабілеттігімен түсіндіріледі.

33Жылуға тұрақты подшипникті болаттар.

Қызуға берік болаттар. Қызуға берік болаттар құнының салыстырмалы көп еместігі арқасында (басқа қызуға берік қорытпалардың құнымен салыстырғанда) жоғары температуралық техникада кеңінен қолданылады. Қызуға берік болаттардың жұмыстық температуралары 500-750 0С. 6000С дейін температуралардакөбінесе  - қатты ерітінді негіздегі болаттар, ал тым жоғары температураларда – ең жоғары қызуға беріктігі бар аустенит құрылымы негіздегі болаттар пайдаланылады. Болаттар құрамы бойынша неғұрлым күрделі болған сайын, солғұрлым қатты ерітіндінің қосындылануы жоғары және нығайтатын фазалар көп, солғұрлым олардың қызуға беріктігі жоғары болады. жылуға төзімді 5ХНМ, 5ХГМ. 5ХНМ болатта молибденнің бар болуы жылуға төзімділікті, қыздырылғыштықты арттырады және қайтымды морттылыққа бейімділігін төмендетеді. 5ХНМ болаты салқындатылған аустениттің жоғары тұрақтылығына ие бола тұрып 400х300х300 мм және көбірек өлшемімен жиынтықтарда толық қызады. Металқалыптарды майда суарады. Ірі металқалыптардың жұмсартуын 550-580 0С (35-38НRС), ал ұсақтарын 500-5400С (40-45 НRС) жүргізеді. Жұмсартудан кейінгі болаттың құрылымы – троостит, сорбит. 500 0С 5ХНМ болаттың механикалық қасиеттері : в900МПа; 0,2650Мпа, 20-22, 70.Біркелкі жылуға төзімділігімен 4Х3ВМФ (3.5-кестені қара) негізгі М23С6, М3С-карбидтер мен молибденнің, вөлфрамның аз мөлшерінің салдарынан жоғары механикалық қасиеттерін (в9001000МПа, 45НRС) тек 500-525 0С дейін қыздырғанда сақтайды. 5ХГМ болаттың орнына кішкене өлшемдерімен металқалыптар жасауға болат 5ХНМ қолданылады. 600 ⁰С дейін бетін қыздырумен жұмыс істейтін орташа күш түсетін аспап және де 400-500 0С температурада жұмыс істейтін үлкен бетімен аспап 4Х5В2ФС, 4Х5МФ1С болаттардан жасалады. Әр түрлі температуралық қондырғыларды, пештердің тетікбөлшекте-рін және газ турбиналарын жасауға қызуға төзімді ферритті (12Х17, 15Х25Т, т.б.) және аустенитті (20Х23Н13, 12Х25Н16Г7АР, 36Х18Н25С2, т.б.) болаттар қолданылады, олардың қызуға беріктігі бар.