66. Материалдың сызатқа төзімділігі және олардың басқа да маңызды сипаттамалары.

К_1С шамасы жарық төбесіндегі (оның мұқалуы) созымды түрөзгерудің дәрежесіне тәуелді және тұтқырлы жарықтың дамуына қарсыластықты сипаттайды. Осы себеппен К_1С айқындау-өлшемі қирау тұтқырлығы деп аталады. Неғұрлым ол көп болса, солғұрлым материалдың тұтқырлы қирауға қарсыластығы және оның сенімділігі жоғары болады. Сенімділіктің сапалы сипаттамасынан басқа К_1С, жоғары берікті материалдардан (_в ≥1200 МПа болаттардан, _в ≥800 МПа титан қорытпаларынан және _в ≥450 МПа алюминий қорытпаларынан) тетікбөлшектерді беріктікке есептегенде 0,2 мен Е толықтырады. Ол белгілі жұмыстық кернеуде жарықтың қауіпсіз өлшемін немесе, керісінше, ақаудың белгілі өлшемінде қауіпсіз кернеуді анықтауға мүмкіндік береді. Мысалы, _ж жұмыстық кернеуде (1.2-сурет) жарық  ұзындығымен ІІ-материал (ІІ-қисық) үшін қауіпсіз болады, К1С кіші мәні бар І-материалдың (І-қисық) қирауына әкеледі (К1С/<К1С//).

Материал сенімділігін бағалау үшін, сонымен қатар, мына өлшемшамалар да пайдаланылады: 1) соққы тұтқырлығы КСV мен КСТ; 2) суықтай сынудың температурадық басталуы t₅₀. Бірақ, бұл өлшемшамалар, беріктікке есептеу үшін жарамайды, өйткені олармен тек қана сапалық баға беріледі.

КСV өлшемшамамен жоғары сенімділікті қажет ететін қысым ыдыстар, құбырлар жүйесі және басқа құрылғылар материалдарының жарамдылығы бағаланады.

АІС-болаттардың механикалық қасиеттерi: _в=15001700МПа, _0,2=14001550МПа, =5060%. Тұтқырлық қираудың К_1С және шыдамдылық шегiнiң _-1 жоғары мәндерi осы топ болаттарына тән болып табылады. Мартенситтi – ескiретiн болаттарға немесе қосындыланған жоғары берiктi болаттарға қарағанда бiрдей немесе жақын берiктiгiмен АІС-болаттар созымдырақ, ал созымдылығы тең болғанда тұрақсыздану шегi тым көбiрек болады. АІС-болаттардың кеңiнен қолдануына кедергi, олардың көп қосындылануы, салыстырмалы төменгi температураларда түрөзгерту үшiн қуатты жабдықты пайдалану қажеттiлiгi, пiсiру қиындығы, түрөзгерген металдың әр қасиеттiлiк қасиеттерi, т.б. Бұл болаттар көп жүк түсетiн тетiкбөлшектер, сым сымарқандар, бекiту тетiкбөлшектерiн, т.б жасауға пайдаланылады.

67. Карбидтер мен нитридтер. Жалпы заңдылық. 4-5 топтың, 6-8 топтың металдарының карбидтері мен нитридтері.

Легірлеу болаттардағы карбидті фаза. Болатта карбидтер тек металдармен қосылады, ол периодтық жүйедегі темірдің сол жағындағы элементтерге (279 сурет) ғана қатысты. Бұл металдар темір сияқты ауыспалы топ элементтеріне жатады. Олар - электрондық жолағын толтырады.

Карбид түзу процесінде көміртегі өзінің валентті электрондарын -электрондық жолақты толтыруға береді, онда металдың валенттілік электрондары металдық қасиеттерін шарттайды. Көптеген тәжірибелерден периодтық жүйенің сол жағында орналасқан элементтер, яғни неғұрлым оның -электрондық ұяшығы толық болса, соғұрлым карбид тұрақты. Бұл жағдайлар болаттағы карбид түзілудің сипатын береді; тек -электрондық жолағы бар элементтер, темірге қарағанда аз толтырылғандар ғана карбид түзушілер болып табылады. Олардың активтілігі металдық атомдарының-электрондық жолағы аз толтырылса, онда карбдтік фазалар анағұрлым тұрақтылау болып түзіледі.

Табиғатта никель және кобальт карбидтері белгілі, бірақ болаттарда, яғни темір негізіндегі құймалалда бұл металдар карбид түзбейді, себебі -жолағында кобальт бар. Болаттарда кейбір карбидті қосылыстар болатыны орнатылған.

Fe₃ С | 1 топ карбидтері |2 топ карбидтері (енгізу фазасы)

Көміртекке қатысты легірлеуші элементтер екі топқа бөлінеді:

1. графиттенуші элементтер: Sі, Nі, Сu, Аl (қатты ерітіндіде бар)

2. карбидтүзуші элементтер: Ғе→Мn→Сr→Мо→W→Nb→V→Zr→Ті (көміртекке жақындасу дәрежесінің өсуіне және карбидті фазалардың тұрақтылығына байланысты орналасқан)

Болатта мұндай Мn, Сr, Мо, W сияқты карбид түзуші элементтердің аз мөлшерінде олар цементиттердің, онда темір атомдарының орнын басады. Бұл жағдайда цементит құрамы (Ғе,М)₃С формуласымен көрінеді, ал М-легірлеуші элемент. Марганец цементитте ерігенде (Ғе, Мn)₃С карбидін, ал хром ерігенде (Ғе, Сr)₃С карбидін түзеді. Марганец цементит торында темірдің барлық атомдарын шығарып (Ғе₃С- Мn₃С) хром-25 дейін, Мо-3 дейін, ал W тек 0,8-1,0 ат.%. Одан да кошті карбид түзгіш элементтер (Ті, Nb,V) цементитте ерімейді және жеке карбидтер түзеді.

Сr, Мо, W көп мөлшерде көміртектің мөлшеріне байланысты болатта арнайы карбидтер түзуі мүмкін. 120⁰С кезінде Ғе- Сr-С, Ғе-Мо-С, Ғе-W-С күй-жай үштік кестесызбаларының изотермиялық қиманың бөліктері келтірілген, онда әртүрлі карбидті фазалардың бар екендігін көрсететін фазалық аймақтар көрсетілген. Егер Сr мөлшері 2% аспаса, онда легірленген цементит (Ғе, Сr)₃С түзіледі, торы ромбты, ал жоғары мөлшердегі Сr арнайы карбид (Сr,Ғе)₇С₃ (ромбты тор) түзіледі. Сr мөлшері >10-12% болса кубты карбид (Сr,Ғе)₂₃С₆. Болатқа W және Мо цементит қанығуының шегінен асқан осы элементтерді енгізгенде күрделі карбидтер түзіледі Ғе₃Мо₃С (Ғе₂Мо₂С), Ғе₃W₃С (Ғе₂W₂С)*.

68. Фазалық тепе-теңдіктің қос кесте сызбалары. Гиббстің фазалық ережесі. Термодинамиканың сызбалық әдісінің негіздері. Сұйық және қатты күйдегі қорытпалардағы тепе-теңдік пен құрылымдық өзгерістері. Н.С. Курнаковтың сәйкестік және үздіксіздік принциптері

Күй диаграммалары туралы ұғым. Қорытпаның қасиеттері оның құрылымына тәуелді. Температура өзгергенде қорытпаның құрылымы өзгереді. Қорытпаның құрылымы, құрамы және температурасы арасындағы тәуелділікті «күй диаграммасы» деп аталатын кестемен көрсетуге болады.

Кез келген қорытпаны зерттеу оның күй диаграммасын тұрғызып, талдаудан басталады.

Күй диаграмалары қорытпалардың суыну қисықтарының критикалық нүктелері бойынша, тәжірибе арқылы салынады.

Қорытпаның күй диаграммасы бойынша оның кристалдану температурасын, қатты түрленуін және әр температурадағы құрылымын анықтауға болады. Ал оларды анықтаудың нәтижесінде қорытпаның механикалық, физикалық және химиялық қасиеттеріне баға беріп, термиялық өңдеудің, пісірудің, қысым арқылы өңдеудің режимдерін тағайындауға болады.

Фазалар ережесі (Гиббс ережесі)

Кристалдану мен балқу үдерісін түсіну үшін, металл қорытпаларының суыну мен қыздыру қисық сызықтарының және күй диаграммасының дұрыстығын тексеру үшін, фазалар ережесін қолданылады.

Фазалар ережесі жүйенің фаза, компонент және еркіндік дәрежесі арасындағы сандық байланысын орнатады.

Жүйенің еркіндік дәрежесінің саны (варианттылығы) деп жүйенің фаза санын өзгертпей, күйін өзгертпей, күйін өзгерте алатын сыртқы және ішкі себептердің санын айтады ( температура, қысым, концетрация). Еркіндік дәрежесі (С) мына формуламен анықталады:

С= К+P–A,

мұндағы К– компоненттер саны;

P–тепе –теңдік сыртқы өзгермелі факторлар саны;

Сыртқы факторларға температура мен қысым жатады. Металл қорытпаларында барлық түрленіп, айналулар тұрақты атмосфералық қысымда өтеді де, сыртқы факторға температура ғана жатады. Сондықтан фазалар ережесі бұл жағдайда былай жазылады:

C=K+1–Ф

Еркіндік дәрежесі нөлден аз болмайтындықтан,

К–Ф+1

Одан Ф шығады.

Яғни, тепе–теңдік күйдегі қорытпадағы фазалар саны компоненттер саны плюс бірден аспайды. Онда екі компоненттен тұратын жүйеде тепе–теңдік күйде үш фаза ғана болуы мүмкін, ал үш компоненттік жүйеде төрт фаза болады.

І түрлі күй диаграммасы – сұйық күйінде бірі екіншісінде шексіз еріп, қатты күйінде бірі екіншісінде ерімейтін, қатайған кезде механикалық қоспа түзетін қос қорытпалар күй диаграммасы (Рb—Sb; Pb—Sn; Zn—Sn және т.б.).

Екінші түрлі – бірі екіншісінде шексіз еріп, химиялық қосылыс түзбейтін қос қорытпалар күй диаграммасы (Си – Ni, Fe – Ni, Fe – Cr) .

III түрлі – қорытпалардың компоненттері қатты күйде бірі екіншісінде шекті еру күй диаграммасы (Аl – Сu, Fe – С, Mg – Al, Mg – Zn).

Төртінші түрлі – берік химиялық қосылыс түзетін күй диаграммасы (Mg–Си, Ni–Al, Ag–Si)

сурет. Күй диаграммаларының түрлері мен қорытпалар қасиеттерінің арасындағы байланыс