Рамында 2,14 пайыздан 6,67 дейiнгi көмiртегi бар, темiрмен көмiртегiнiң қорытпасын – шойын деп атайды.
Шойындардың құрамында көмiртегiмен қатарласа басқа да қоспалар бар, олар кремний 4.3 пайыз, марганец 2 пайыз, күкiрт 0,07 пайыз, фосфор 1,2 пайызға дейiн. Шойындардың механикалық құрамы болаттың құрамына жол бередi. Бiрақ шойынның механикалық құрамына байланысты құймалығы, өңделулiгi, антифрикционды қасиеттерi өндiрiсте пайдалануы кең таралған.
Құрамындағы көмiртегiнiң қалпына қарай шойындарды екi топқа бөледi:
- шойындар, көмiртегi химиялық қоспа – цементит түрiнде Fe3C,
- шойындар, көмiртегi химиялық қоспа – графит түрiнде.
Бiрiншi топ, ол ақ шойындар. Құрамындағы қатты құрастырушылар цементит пен ледебурит, шойынды морт сынғыш қатты қылдырады, олар дұрыс өңделмейдi. Сондықтан ақ шойындар машинақұрылысында көп пайданылмайды, оларды әсiресе болат ертуiне жiбередi. Ақ шойынның бiр бөлiгi қақтауға көнгiш шойын жасауға жұмсалады.
2.2. Екiншi топ – сұр, берiктiгi жоғары және қақтауға көнгiш шойындар. Олардың құрылымы графит енгiзiлген металдық негiз ретiнде көрсетiледi. Графитi бар шойынның қасиетi ол шойынның химиялық құрамына, мөлшерiне, формасына және металдық негiз құрылымына графиттiк мiнездемелерiн таратуынан байланысты. Графит қаттылығын металдың негiзiмен салыстырғанда ол жойылынған, оның болуы кесуге, бостыққа сәйкес есептелiнедi. Сондықтан металдың негiзiнде графиттiк қоспалар неғұрлым дұрыс орналасса, олар кiшi болуымен және олардың формалары дөңгелекке жақын болып жатса, соғұрлым шойынның металдық негiзi аз жайылады және қаттылық қасиетi жоғары болады.
Графиттiң болуы шойынның механикалық қасиетiн төмендете отыра, тозуға төзiмдiлiгiмен серпiмдiлiктi жою қасиеттерiн жоғарлатады.
2.3.Шойындардың графиттiк қоспаларына байланысты үш қалыптары кездеседi: қара тiлiктер( сурет-а), жапалақ тәрiздес (сурет-б) және шар тәрiздес( сурет-в).
Қара тiлiктер қалыпы сұр шойындарға келедi. Оны тiлiктер (жарықтар) түрiнде көруге болады. Қара тiлiктi графит қалыпы шойынның қаттылық қасиетiн азайтады. Ол жақсы құймалық қасиеттерге ие болады, кесу құралдарымен жақсы өңделедi.
 | |||||
 |  | ||||
а б с
Сурет 8.1 Сүлбе көрiрiнiсi ретiндегi графиттiң қалыптары: а) пластикалық, б) шар тәрiздес, в) мақта тәрiздес.
Сұр шойындардан құйма жолдары арқылы блоктар цилиндрлерiн, картерлерiн, маховиктерiн, металл кесетiн станоктардың табандарын және т.б жасайды.
Графиттiң шар тәрiздес қалыпын, берiктiгi жоғары шойындар игередi. Олар екi модификаторлар қоспасын қосқаннан алынады: ферросилиций және магний немесе церий, себебi олар шар тәрiздес графиттi алуға қабiлеттi. Берiктiгi жоғары шойындар перлиттi немесе перлиттi-ферриттi металдық негiздерден тұрады, себебi оларда графиттiк қоспалар шар қалыпты орналасылған. Ондай форма қаттылықпен жоғарлату қабiлетiне ие болады. Берiктiгi жоғары шойын құйма болаттың жақсы ауыстырушысы, сондықтан одан қозғалтқыштырдың иiндi бiлiктерiн, цилиндрлер гильзiлерiн жасайды. Ерекше қасиеттi шойындарды алу үшiн, берiктiгi жоғары шойындарды хром, никель, молибден, мыс және т.б. қоспалармен легiрлейдi. Мұндай шойындардан прокатты станоктар бөлшектерiн, насостар бөлшектерiн жасайды.
Графиттiң жапалақ тәрiздес қалыптар қақтауға көнгiш шойындарда болады. Оны графиттелiнген жасыту жолымен ақ шойыннан алады. Жасыту екi бөлiмде өндiрiледi. Бiрiншiден ақ шойыннан жасалған құймаларды 950-970о С температураға дейiн 20-25 сағат уақыт қыздырады. Цементиттiң құлдырау нәтижесiнде графиттiң жапалақ тәрiздес қалыпы түзiледi. Содан кейiн құймаларды 7200 С температураға дейiн баяу салқындатады. Екiншi төзiмдiлiк шамасы 30 сағатта болады, одан кейiн шойын құрылымы графит пен ферриттан тұрады. Қақтауға көнгiш шойындардан артқы мост картерлерiн, тежеу колодкiлерiн жасайды.
“Қақтауға көнгiш шойын” – деген термин ол ойша алынған, себебi ондай шойындардың түрiн қақтау арқылы емес, басқа шойындар секiлдi құйып жасайды.
2.4. Шойындар таңбалауы және механикалық қасиеттерi. Сұр шойындарды “С – сұр” және “Ч – шойын” әрiптерiмен таңбалайды. Әрiптерден кейiн сандар жазылады, ол сандар созылу кезiндегi қаттылық шегiнiң орташа өлшемiн көрсетедi. Мысалы: СЧ – 20 тең 200 МПа. Сұр шойындар құрамында көмiртегi 2.14 – 3.8 пайыз, кремний 1.0-4.0 пайыз, марганец 1.25-1.4 пайыз, фосфар 0.4-0.6 пайызға дейiн және күкiрт 0.1-0.12 пайыз шамасында болады.
Кесте 8.1 Сұр шойындардың механикалық қасиеттерi(ГОСТ 1412)
| Шойын таңбасы | Созғанда байқалған уақытша қарсылығы σв, МПа (кгс/мм2) | Игенде байқалған қарсылығы σи, МПа (кгс/мм2) | Қаттылық НВ |
| СЧ 10 | 98 (10) | 274 (28) | 143…229 |
| СЧ 15 | 147 (15) | 314 (32) | 163…229 |
| СЧ 18 | 176 (18) | 358 (36) | 170…229 |
| СЧ 20 | 196 (20) | 392 (40) | 170…241 |
| СЧ 21 | 206 (21) | 392 (40) | 170…241 |
| СЧ 24 | 235 (24) | 421 (44) | 170…241 |
| СЧ 25 | 245 (25) | 451 (46) | 180…250 |
| СЧ 30 | 294 (30) | 490 (50) | 181…255 |
| СЧ 35 | 343 (35) | 539 (55) | 197…269 |
| СЧ 40 | 392 (40) | 588 (60) | 207…285 |
| СЧ 45 | 441 (45) | 637 (65) | 229…289 |
Нұсқау:1. СЧ 21 және СЧ 24 шойын құймалары автомобильдiк өнеркәсiпке арналған.
2. Шойынды әр түрлi элементтермен төмен легiрлеуге рұқсат етiледi(хром, никель,мыс және т.б.).
Берiктiгi жоғары шойынды ВЧ әрiптерiмен таңбалайды, әрiптерден кейiнгi бiрiншi екi сан созғандағы байқалған берiктiк шегi, екiншi сан – салыстырмалы ұзаруы(пайыз).Мысалы: ВЧ 60-2,σв =600 МПа, δ = 2%.
Кесте 8.2 Берiктiгi жоғары шойынның механикалық қасиеттерi (ГОСТ 7293).
| Шойын таңбасы | Созғанда бай-қалған берiктiк шегi, σв, МПа (кгс/мм2) | Созғанда бай-қалған ағымды-лық шегi σт, МПа (кгс/мм2) | Салыстырмалы ұзаруы, δ,% | Қаттылық НВ |
| ВЧ 38-17 | 373 (38) | 235 (24) | 140…170 | |
| ВЧ 45-5 | 441 (42) | 333 (33) | 160…220 | |
| ВЧ 50-2 | 490 (50) | 343 (35) | 180…260 | |
| ВЧ 60-2 | 588 (60) | 393 (40) | 200…280 | |
| ВЧ 100-2 | 981 (100) | 689 (70) | 270…360 | |
| ВЧ 120-2 | 1177 (120) | 882 (90) | 302…380 |
Қақтауға көнгiш шойындарды КЧ – қақтауға көнгiш шойын және сандармен таңбалайды.Бiрiншi екi сан үзiлудегi берiктiк шегiн, ал келесi сан – салыстырмалы ұзаруы(пайыз). Мысалы: КЧ 45-6; σ =450 МПа, δ тең 6%.
Кесте 8.3 Қақтауға көнгiш шойынның механикалық қасиеттерi (ГОСТ 1215-78).