Еориялық мағлұматтар. Фазалық өзгерiстiң графикалық көрiнуiн өте суытылған аустениттiң изотермиялық өзгерiп кететiн

Фазалық өзгерiстiң графикалық көрiнуiн өте суытылған аустениттiң изотермиялық өзгерiп кететiн диаграммасы (С сияқты диаграммасы) деп айтуға болады. Аустенит А₁ және А₃ аумалы нүктелерден төмен әр түрлi дәрежемен өте салқындауға ұшырауды фазалық өзгерiс деп айтылады. Суретте эвтектоидтық болаттың (0,8% көмiртегi бар) диаграммасы көрсетiлген.

Сурет 5.1. Құрамында 0.8% көмiртегi бар болаттағы аустениттiң изотермиялық

ауысуының диаграммасы.

Диаграммада үш аймақты белгiлеуге болады:

1. Сызықтан жоғары, А₁ аумалы нүктеге сәйкес-(А) тұрақты аустениттiң аймағы;

2. А₁ және Мн сызықтары арасындағы - өте суытылған аустениттiң феррит және цементит қоспасына диффузиялық өзгерiп кететiн аймағы;

3. Мк және Мн сызықтардың арасындағы - өте суытылған аустениттiң мартенситқа диффузиялық емес өзгерiп кететiн басы мен аяғы деп айтуға болады.

С – сияқты бiрiншi қисық сызықтан сол жағында (А₁) өте суытылған аустенит болып тұрады. Бiрiншi сол С – сияқты қисық сызық аустениттiң диффузиялық айналдырудың басталуына тиiстi болады, екiншi оң жақ С – сияқты – аяғына.

С – сияқты қисық сызықтардың бүгiлген жерден жоғары диффузиялық процесстердiң өте жылдам өтуiне температура жеткiлiктi және толық, перлиттiк дейтiн, феррит және цементит пластинкалы қоспасына өте суытылған аустениттiң өзгерiсi болады. А₁ аумалы нүктенiң қасында өте төмен дәрежеде перлит – феррит және цементит үлкен пластинкалық қоспасы пайда болады. Өте суытудың дәрежесi көбейтiлгенде қоспа көбiрек ұсақталынады және өте төмен температураларда әеулi сорбит болып шығады, содан кейiн троостиС – сияқты қисық сызықтардың бүгiлген жерден төмен және Мн сызыққа дейiн феррит және цементит қоспасына аустениттiң диффузиялық өзгерiс процессi толық аяқталу үшiн температурасы жеткiлiктi емес, сол үшiн өзгерiстiң белгiсi перлиттiк диффузиялық өзгерiс болады да, дәл осындай диффузиялық емес, мартенситтық та болуға тиiстi. Сондықтан оны аралық өзгерiс деп айтады. С – сияқты қисық сызықтың бүгiлген жерiне жақын жоғарғы бейнит пайда болады, оның құрылысы – шарпы (құс жүнi сияқты). Мн сызыққа жақын төменгi бейнит пайда болады, оның құрылысы – шанышпалы (инелi).

Аустениттiң диффузиялық өзгерiстiң өнiмi өздерiнiң механикалық қасиеттерiнен елеулi айырмашылығы бар. Олардың пайда болып шығатын температурасы төмен болса онда берiктiгi, қаттылығы жоғарлайды, ал соқпа жабысқақтағы және әсемдiлiгi төмен болып шығады.

Үздiксiз және жылдамырақ салқындағанда Мк және Мн температураның аралығында мартенситтiлiк диффузиялық емес өзгерiс өтедi. Қорытынындасында мартенсит дейтiн құрылыс пайда болады. Аустениттiң диффузиялық өнiмiне қарағанда осы суару құрылысы өте жоғары қаттылығы және төмен әсемдiлiгi ерекше болады. Бұндай құрылыс аустениттi Vкр аумалы жылдамдықтан жоғарырақ салқындатқанда болады. (5.1 сурет 1 қисық сызық). Аустениттiң бәрi өте салқындағанда Мн мартенситтiн нүктесiне дейiн және мартенситқа пай болатын минималды салқындайтын жылдамдықты суарудың аумалы жылдамдығы (Vкр) деп айтылады. Көмертегiнiң мөлшерi 0,8%-ке көбейгенде және болатқа қоспалы элементердi қосқанда, кобальттан басқа, С – сияқты қисық сызықтар оң жаққа жылжып қояды және суарудың аумалы жылдамдығы (Vкр) азайтылады, болаттың қыздырылуы көбейедi – суарылудың тереңдiгi.

Бүкiл қоспалы элементтер, кобальт және алюминийден басқа, көмертегiнiң мөлшерi көбейтiлгенде де Мк және Мн нүктелерi бiраз төмендейдi және Мк 200 С температураға дейiн төмен болғанда қалдық аустениттi суарылудан кейiн болатта пайда болуына мүмкiндiк жасайды.

Аустениттiң изотермиялық өзгерiп кететiн диаграммасының үлкен практикалық мағынасы бар. Сол диаграмма арқылы изотермиялық және сатылы суарылу режимдерiн өңдеуге (5.1 сурет, 2,3 салқандау қисық сызықтар), салқындауыштарды таңдауға болады және т.б. Аустениттiң изотермиялық айналдырудың диаграммасын салудың бiр неше әдiсi бар: магниттiк, диаметрлiк, микроқұрылымдық, суарылуды бақылап қарастыратын әдiс.

Қазiргi жұмыста суарылуды бақылап қарастыратын әдiс пайдаланады.

Бұл әдiс мынадай зерттелiнедi: болаттан 1,5…2 мм қалындығы, 10…15мм диаметрлiгi үлгi-дискiлер кесiп алынады. Әр бiр шетiнiң қасында 1,5…2 мм диаметрлiк дөңгелектер (тесiк) бұрап тесiледi, ол дөңгелектерге сым iлгекпен кiргiзедi. Сонан соң үлгiлердi сыммен бiрге пеште (әлде дұздық арасында) ақты аустенит (А₁ және А₃ нүктеден жоғары) болып шығатын температураға дейiн қыздырады, осы температурада ұстап (шыдам) және изотермиялық шыдамдықтан берiлген температуралы ортаға (мысалы 700, 600, 500, 400 әлде t_в0 С (5.2 сурет)) жылдам апарады.

Сурет 5.2. Изотермиялық өңдеудегi сынау суаырылудын сүлбесi

Әдетте осы мақсатқа балқытылған тұздар (селитра) пайдаланады. Изотермиялық ортаға әрбiр үлгiнi белгiлi уақыт ұстау керек, мүмкiн 1, 2, 3, 5, 10, 100, 200 секунд әлде молырақ болатын, құрылысына байланысты және ауыспалы жылдамдықпен көбiрек суда тез салқындатады. Егер изотермиялық ұстауда, мысалы tв температурада (а, б и в нүктелер), өте салқындаған аустениттiң диффузиялық өзгерiсi болмайды, оны суда келесi салқындатқанда ол мартенситқа өзгерiп кетедi, яғни үлгiнiң суарылуы болады. Бiрақ өте салқындаған аустениттi бiр температурада (г нүкте) ұстағанда ферритпен цементит өзгере бастайды, ал одан кейiнгi суарылуда азғантай болып мартенсит шығады. Аяғында, аустениттiң осы қоспаға түгел өзгерiп кеткенде (д және е нүктелер) мартенсит суарылудан шықпайды. Бiр температурада көбiрек ұстағанда және суарылу өткiзгенде үлгiлердiң құрылыстары өзгермейдi.

Егер суарылудан кейiн мысалы, үлгiнi изотермиялық температурада tв ұстап, оның қаттылығын Роквелл приборымен өлшегенде ондағы қаттылықтың бiр температурадағы изотермиялық ұстау уақытынан графикалық байлыныстығын айқын анықтауға мүмкiн болады (5.3 сурет).

Ұстау уақыты, сек

Сурет 5.3.. Болатты белгiлi температурада уақыт ұзақтығына байланысты, ақтығында суарылуға байланысты қаттылығының өзгеруi, а нүкте үлгiлердiң изотермиясыз суарылуға сәйкесi, б нүкте басталу және д нүкте аяғы уақыты аустениттiң феррит және цементит қоспасына өзгерiп кететiн. Қаттылық өзгерiс бiткенше сонымен кенет кемiтiледi.

Қаттылықтың осындай қисық сызықтарының өзгерiстерiн изотермиялық температурада ұстау ұзақтығына байланысты басқа да температураларға құруға болады. Сонан соң берiлген температураларда аустениттiң изотермиялық ұстаудағы табылған ауысуының басталу және аяқталу нүктелерiнен С – тәрiздес қисық құрады, Мк, Мн және А₁ (А₃ – эвтектоидтыққа дейiнгi болаттарға) ауыспалы нүктелерге сәйкес сызықтар салынады (5.1 суреттi қара). Изотермиялық ұстау температураларын неғұрлым пайдаланса, С – сияқты қисық сызықтар соғұрлым тура болады.