Жұмысты орындау тәртібі. 4.1 Жұмыстың мақсаты: микроқұрылымдық талдау, әртүрлі күйдегі жездің қаттылығын
ТҮРЛІ КҮЙДЕГІ ЖЕЗДЕРДІҢ МИКРОҚҰРЫЛЫМЫН ЖӘНЕ ҚАСИЕТТЕРІН ҮЙРЕНІП БІЛУ
4.1 Жұмыстың мақсаты: микроқұрылымдық талдау, әртүрлі күйдегі жездің қаттылығын анықтау.
4.2 Құрал-жабдықтар мен материалдар: МИМ-7 микроскопы, үлгі қаттылықты өлшегіш Роквелл жабдығы.
Жалпы мәліметтер
4.3.1 Мыстың мырышпен қорытпасы (жез)
Тәжірибе жүзінде құрамында 50% дейін мырышы бар жезді қолданады. Жез механикалық және технологиялық қасиеттерге ие. Жезді қалайымен, марганецпен, никельмен, алюминиймен және т.б. элементтермен легірлегенде оның механикалық және физикалық қасиеттері біршама жоғарылайды. Мұндай химиялық құрамы күрделі қорытпаны арнаулы жез деп атайды.
Қатты күйде мыс және мырыш қатты ерітінді ретін түзеді (4.1-сурет). α – ерітіндісімен көбіне мысқа бай (мырыштың мөлшері 39%-дан аспайды). Мырыштың көпмөлшері бар басқа қатты ерітінділері интерметалиттік электронды типтегі қосылыс негізінде жасалған: CuZn (β - ерітіндісі), Cu5Zn8 (γ – ерітіндісі); ε – фазасы CuZn3. Жездің механикалық қасиеттері оның құрамы мен құрылымына байланысты болады. α – жезіне мырышты қосқанда илемділігі, демек β- жезінің түзілуі басталғанға дейін жоғарылайды. 30-32% Zn бар α – жезге максималды салыстырмалы ұзару тән. 47-50% Zn бар жездің құрылымында β фазапайда болғанда және оның мөлшері жоғарылаған сайын салыстырмалы ұзаруы төмендейді. Сондаықтан құрамында β фазасы көп болатын қорытпаларға морттылық тән. α – жезді қорытпаларының құрамында Сu (%): 96, 90, 80, 70, 68 және 62 бар қорытпалар қолданыс тапты. (4.1, 4.2 кестелер).
4.1-сурет. Си — Zn қорытпаларының күй диаграммасы
Л96 және Л90 таңбалы жездерді томпактар деп атайды және радиаторлы түтіктер тағы таспалар мен табақшалар дайындауда қолданады. Жез жұмсақ (жасытылған) жартылай қатты және қатты күйде жеткізіледі.
Жезді беріктендіргенде оның механикалық қасиеттері өзгереді. Беріктетілген Л96 жезі: σв = 35-45 кг/мм2, σт = 30-38 кг/мм2, δ = 2-4% ие.
Қақталу барысында жездің беріктігі жоғарылайды, ал илемділік қасиеттері төмендейді.
4.1-кесте
Қарапайым жез қорытпаларының химиялық құрамы (МЕСТ 1019-7)
| Қорытпа таңбасы | Химиялық құрамы (қалғаны мырыш), % | ||||||
| қоспалар (артық емес) | |||||||
| Си | РЬ | Fe | Sb | Bi | Р | всего | |
| Л96 | 95—97 | 0,03 | 0,10 | 0,005 | 0,002 | 0,01 | 0,2 |
| Л 90 | 88—91 | 0,03 | 0,10 | 0,005 | 0,002 | 0,01 | 0,2 |
| Л85 | 84—86 | 0,03 | 0,10 | 0,005 | 0,002 | 0,01 | 0,3 |
| Л80 | 79—81 | 0,03 | 0,10 | 0,005 | 0,002 | 0,01 | 0,3 |
| Л70 | 69-72 | 0,03 | 0,07 | - | - | - | 0,2 |
| Л68 | 67-70 | 0,03 | 0,10 | 0,005 | 0,002 | 0,01 | 0,3 |
| Л 62 | 60,5-63,5 | 0,08 | 0,15 | 0,005 | 0,002 | 0,01 | 0,5 |
4.2-кесте
Жасытылған күйдегі қарапайым жездің механикалық қасиеттері (МЕСТ 17711-80)
| Қорытпа таңбасы | Механикалық қасиеттері | |||||||
| σв | σт | σ-1 | δ | ψ | ан, Дж/м2 | НВ МПа | ||
| МПа | % | |||||||
| Л96 | – | – | – | |||||
| Л90 | — | |||||||
| Л 85 | — | |||||||
| Л80 | ||||||||
| Л70 | — | — | — | — | ||||
| Л68 | — | |||||||
| Л62 |
Жездің механикалық қасиетін басқа элементтермен легілеу арқылы жоғарылатуға болады. 4.3-кестеде арнаулы жездің химиялық құрамы және негізгі механикалық қасиеттері (жасытылған күйде) берілген.
Кестеде көрсетілгендей, егер жезді Al-мен, Ni, Mn, Sn-мен легірлесе оның механикалық қасиеттері жоғарылайды. Сонымен қатар жезді легірлеу оған ерекше қасиеттер береді: жемірілуге жоғары беріктік, ыстыққа төзімділік және т.с.с.
4.3-кесте
Арнаулы жездің химиялық құрамы және механикалық қасиеттері
| Қорытпа маркасы | Химиялық құрамы, % | Механикалық қасиеттері | ||||||||
| Cu | Sn | Mn | Al | Ni | σв | σт | σ-1 | δ, % | НВ, МПа | |
| ЛА77-2 | 76–79 | – | – | 1,7–2,5 | – | МПа | ||||
| ЛАН59-3-2 | 57–60 | – | – | 2,5–3,5 | 2–3 | – | – | |||
| ЛН65-5 | 64–67 | – | – | – | 5–6 | – | – | |||
| ЛО70-1 | 69–71 | 1–1,5 | – | – | – | – | ||||
| ЛМц58-2 | 57–60 | – | 1–2,0 | – | – | |||||
| ЛО62-1 | 61-63 | 0,7–1,1 | – | – | – | – | ||||
| – | - |
Жез таза мысқа қарағанда жемірілуге беріктігі жоғары болуымен сипатталады. Ол айырмашылық хлорлы қосылыстары бар ерітіндіде ерекше байқалады.
Атмосфералық жағдайларда жез әлсіз жеміріледі. Атмосферада жездің жемірілу жылдамдығы 0,0001-0,004 мм/жыл. Құрғақ бу жезге аз әсерін тигізеді, онда жемірілу жылдамдығы күрт өседі. Егер булы конденсатта оттегі, көміртегі қышқылы және аммиак болса, ылғалды қаныққан бу жоғары жылдамдықта (~1000м/сек) жездің бетінде «соқпалы» жемірілу туғызады.
Ауыз суында жездің жемірілу жылдамдығы аз (0,002-0,003 мм/жыл); 200С температурада теңіз суында ол 0,1 мм/жыл жетуі мүмкін, ал температура жоғарылаған сайын әдетте өседі. Цинк мөлшері өскен сайын жездің жемірілуге беріктігі күкіртті сутегі ортасында жоғарылайды.
Минералды қышқылдар (азотты және тұзды) жезге үлкен әсерін тигізеді. Күкірт қышқылы шамалы ғана әсерін тигізеді, алайда тотықтырғыш тұздар әсерінен жемірілу жылдамдығы бірнеше есеге дейін жоғарлауы мүмкін.
Жезде бұдан басқа жемірілуді қолданғанда оны мұнай, мұнайхимиялық және газды өнеркәсібінде ерекше түрлері кездеседі: цинктелмеген, коррозиялық шетінеу, нүктелі жемірілу және «соқпалы» жемірілу.
Жезді мырышсыздандыру (85% мысы бар) қосылысы жоқта байқалады. Мырышсыздандырудың бірнеше түрі бар. Оның бірі – металдың зақымдануы, олар майда тегіс пішімге ие. Бұл процесті жездің түтікшелерінде бүркеніш – бензинды түтікшелерін конденсаторда байқауға болады. Әдетте тесіктер түтікшенің бетінде, мырышпен байытылған қоңыр дақ тұздарының астында түзіледі.
Жезге тұрақтандырғыш қоспаны аз мөлшерде қосса жездің цинктельмеуге бейімділігін төмендетеді.
Қоспа ретінде мыс-мырышты қорытпаларға 0,02-0,06% мышьяк немесе 0,2% фосфор қолданылады.
Жездің цинктелмеуін тұрақтандыру үшін 2,0-2,5% Al қосуға болады.
Жездер, сонымен қатар, металдың қирауына әкелетін кристалларалық жемірілуге ұшырайды (коррозиялық шетінеу).
Жезді бұйымдарда коррозиялық шетінеу бірнеше себептер салдарынан өтуі мүмкін. Әдетте жарықтар кернеу мен жемірлеудің қос әсерінен түзіледі. Көбіне жарықтар аммиак бар ортада байқалады. Ылғалды аммиакты атмосферада аминдер қорытпаның жемірілуін күшейтеді. Жездердің шетінеуіне ылғалды күкірт газының болуы алып келуі мүмкін. Жездердің жемірілуі шетінеуіне бейімділігі мырыштың мөлшері көбейген сайын және жезден жасалған конструкцияларда созу кернеулерінің ұлғаюынан байқалады. Барлық бұйымдар мен жартылай фабрикаттар жемірілу шетінеуін алдын алу үшін арнайы термиялық өңдеуден өткізіледі – шамамен 600-6500С температурада жасыту өткізіледі.
Түтікшеге түсетін газ немесе сұйық «соқпалы» жемірілуге әкеп соғады. Түтікшенің қабырғасына сұйық немесе газ толқыны соққанда, ол метал бетіндегі жергілікті қорғаныс қабығының және біртіндеп оның бұзылуына әкеледі. «Соқпалы жемірілу» көбінесе түтікшелерге кіретін шеттерінде кездеседі. Ерімейтін бөлшектермен ластанған сұйық түтікшелердің, әсіресе, қабырғаларыныңи кішірейуіне әсерін тигізеді.
Түтікшенің ішкі иілген бөлігінде сұйықтың соққы әсерінен қорғаныс қабығы мен түтікшенің барлық қимасы бойынша қирауы мүмкін.
Жездің құрамына байланысты «соқпалы» жемірілуге түрліше бейімділігі байқалады. Мысалы, ЛО-70-1 таңбалы тұрақтандырылған мышьяк пен жез «соқпалы» жемірілуге судың 1,8 м/сек жылдамдығында жақсы қарсыласады. ал ЛА-77-2 жезі 2,7м/сек дейінгі жылдамдықта қарсыласады. Сұйықтағы басқа бөлшектер (ыдыраған ағаш, мата бөліктері, жемірілу өнімі, газ көпіршігі және т.с.с.) жез бетінде жиналып өзінше тұнба түзеді. Тұнба астындағы оттегімен кедейленген металды қабықша таза металды беткі қабаттың аноды болып саналады. Нәтижесінде төменгі жылдамдықтарда сұйықтың әдетте кездесетін нүктелі (питтингті) жемірілуі түзіледі. Егер де сұйықтың жылдамдығы басқа бөлшектердің жез бетіне жиналмауынажеткілікті болса, нүктелі жемірлу әдетте байқалмайды.
Жұмысты орындау тәртібі
Бұл жұмысты орындау үшін жездің химиялық құрамы белгілі шағынысылмалар беріледі.
4.4.1 Микроскоптың көмегімен шағынысылмалардың құрылымына талдау жүргізу, құрылымды зерттей отырып суретін салу.
4.4.2 Қорытпадағы құрылымды құраушылардың құрамын көрсету.
Есеп беру мазмұны
4.5.1 Тақырып және жұмыстың мазмұны
4.5.2 Құрал-жабдықтар мен материалдар
4.5.3 Жалпы мәліметтер
4.5.4 Тәжірибелік бөлім
4.5.5 Қорытынды