Шойындар. Шойынны графиттену процесі. Шойынны трлері

 

Шойынны кнедегі тарихына тоталса, ол Касли зауыты. Касли зауытыны негізі 1747 жылы Уралда аланан болатын, тек ХІХ асырды штен біріні алашы блігінде ана оны німіні ассортиментінде зіні кркем ймасы пайда болды.

рамында 2,14 %-тен 6,67%-а дейін кміртегі бар кміртекті темір орытпалары шойын деп аталады. Оны болаттан айырмашылыы рамындаы кміртегі млшері болата араанда кп, рі йылыштыы жасы, ны болаттан арзан, ал пластикалы асиеті едуір тмен. Сондытан шойыннан йма жасау оай. рылымына арай шойындар а шойын, ср шойын, беріктігі жоары шойын, соылыш шойын жне арнайы шойындар болып беске блінеді.

Шойында кміртегі мен темірден баса марганец, кремний, ккірт, фосфор жне баса да элементтер болады, бларды млшері мен сері болата араанда басаша.

Кремний шойын рамына графиттену процесін кшейтіп атты сер етеді. Оны млшері 0,5÷5% дейін болады.

Марганец графиттену процесіні туіне кедергі жасап, шойынны ааруына кмектеседі. Шойын рамындаы марганец млшері 0,4÷0,6% аспауы керек.

Ккірт бл да марганец сияты шойынны ааруына кмектеседі, оны ю асиетін нашарлатады, сондытан шойындаы млшері шектеледі, 0,15% аспауы керек.

Фосфор шойынны аыштыын жасартып, графиттену процесіне сер етпейді. Шойын рамында фосфорды млшері 0,5% аспайды.

 

Шойынны графиттену процесі

Кміртекті темір орытпаларындаы графитті кристалдануын графиттену деп атайды. Графитті шойын атайанда сйы фазадан аустениттенуі (сынуы) ммкін. Шойынны графиттену процесі кристалдануды жалпы заына баынады да, графитену орталытарын тзеді. Тзілген графит туындылары рі арай седі. Графит туындылары тзілу шін кміртегі атомдарыны едуір диффузиясы болуы керек. Бл баяу тетін процесс, себебі таы да темір атомдарыны здік диффузиясы ажет – бл атомдарда графит кристалдану шебінен алып кетеді. Цементит графитке араанда тратылыы аз фаза жне жоары температурада Fe₃С = 3Fe + C ажырайды. Егер кристалдануа арнаулы жадай туызбаса, сйы орытпадан кбінесе цементит пен аустенитті оспасы блінеді. Графиттену процесіне химиялы рамы, суыну жылдамдыы жне ерімейтін оспаларды болуы сер етеді.

Графитті механикалы беріктігі тмен, сондытан оны осындыларын металл негізіні ттастыын бзатын, рі орытпаны беріктігін азайтатын ішіндегі тілік ретінде арау керек. Кішкене иірілген графит абыршаы шойынны беріктігін арттырады. Графитті мндай формасын модификациялау арылы алады. Шойынны химиялы рамын згертпеу шін, оларды шамалы млшерде осады. Модификаторлар графитті осымша кристалдану орталыы (центрін) болатын ерімейтін Al₃O₃, AlN, Si оспалар тзеді. Баяу суыанда графиттену оай, толытау теді. Сондытан тез суыйтын жа кесіктерде графиттену иындайды.

А шойын

 

А шойынны рамында кміртегі темірмен химиялы осылыс (цементит) трінде кездеседі. Бл шойынны кристалдану процесі темір-цементит диаграммасы бойынша жреді, оны аттылы, беріктік, йкеліске беріктік, мортты асиеттері жоары болып келеді. А шойынны микрорылымы 4.1 суретте келтірілген.

рамындаы кміртегіні млшеріне байланысты а шойындарды эвтектикаа дейінгі (2,14%<С<4,3%), рылымы перлит + ледебурит + екіншілік цементит (П+Л+Ц_ІІ); эвтектикалы (С=4,3%), рылымы ледебурит (Л); эвтектикадан кейінгі (4,3%<С<6,67%), рылымы ледебурит + біріншілік цементит (Л+Ц_І) деп бледі.

 

 

а – эвтектикаа дейінгі а шойын (П+Л+Ц_ІІ); б – эвтектикалы а шойын (Л); в – эвтектикадан кейінгі а шойын (Л+Ц_І).

 

4.1 сурет - А шойынны микрорылымы

 

А шойынны мортты асиеті рамындаы кміртегі млшеріні кбеюіне байланысты артатындытан, ндірістегі рылымы перлит-ледебуритті эвтектикаа дейінгі шойындар олданылады. А шойынны аттылыы мен морттылыы жоары, сондытан оларды кескіш аспаптармен деуге келмейді. Сол себептен одан механикалы делмейтін ймалар алады. Мндай орытпаларды сырты беті а шойын, ішкі жаы (зегі) ср шойын трінде кристалдануы шін сырты бетін тез, ал ішкі жаын баяу жылдамдыпен суытады. А шойына оспаны осып Сормайт – І деген соа пышатарыны бетіне балытып жапсыратын орытпа алады. Диірмендерді шарларын жне соылыш шойын алуа олданылады.

 

Ср шойын

 

Ср шойынны рамында кміртегі темірмен механикалы оспа – графит – трінде кездеседі жне ср шойынны кристалдану процесі кміртегі-темір диаграммасы бойынша жреді. Ср шойында кміртегіні біразы немесе барлыы бос кйінде пластиналы графит формасында (алпында) болады. Мндай шойындар рамында графит боландытан сыныы ср тсті болады. Ср шойынны рамындаы графитті тзілу табиаты осы кнге дейін толы аныталмаан. Бл туралы азіргі кезде мынадай пікір айтылып жр: кміртегіні графитке айналуы кристалдану процесіне жататындытан, балыан шойын суыан кезде кристалдану орталытарынан немесе атты кйінде кміртегімен аныан аустениттен графит тзіледі. Ср шойынды СЧ деп маркалайды, белгіні соындаы сандар шойынны оны созуа арсы кедергісін крсетеді. Ср шойынны СЧ18, СЧ21, СЧ24 маркаларынан диафрагмалар, турбинаны тмен ысымды цилиндрін, бу шыатын ауызшаларын жасайды. Ср шойын автотрактор жне ауыл шаруашылы машина жасау саласында кп олданылады. Шойыннан йылан бйымдарды (-15)÷(+300)^оС температуралар аралыында жне ысым 10 МПа-дан тмен болан жадайда олдану керек. Ср шойынны беріктігі графитті оспаларыны млшері, формасы жне санымен аныталады. Ср шойындарда модификатор ретінде алюминий, ферросилиций жне ферромарганец олданылады.

 

Аса берік шойын

 

Аса берік шойынны рамында пішіні шар тріздес графит раушысы болады, оны магнимен модификациялау арылы алады ( 0,5% дейін). Графитті блек жне шар трінде болуы, шойынны сыйымдылыы мен беріктігін арттырады. Графит тзетін кміртегіні барлыы еркін кйде болады. Аса берік шойынды сйы орытпаа графитизатор немесе модификатор (магний, церий) осу жне баяу суыту арылы алады. Беріктігі жоары шойын 7293 - 93 МЕСТ арылы ВЧ ріптерімен жне сандармен маркаланады, бларды бірінші екі цифры созуа беріктік шегін белгілейді, ал аланы салыстырмалы заруын, мысалы ВЧ 42. Мндай шойынны химиялы рамы йманы алыдыына жне шойын маркасына туелді. Жуы шамамен аса берік шойында 2,7÷3,6% кміртегі, 0,8÷3,8% кремний, 0,3÷0,6% мыс болады. Аса жоары беріктігі мен пластикалыы мндай шойындардан жауапты ызмет атаратын бйымдар - иіндер мен сорыны сырты трысын жасауа ммкіндік береді. Беріктігі жоары шойын иінді білік, тісті дгелек, кронштейн жне баса машина детальдарын жасауда олданылады.

 

Соылыш шойын

 

Соылыш шойын деп рамында мата шашатары пішіндес графиттен тратын еркін кміртегі болатын жне оны а шойыннан кйдіру арылы алатын шойынды айтады. Соылыш шойында графит жалпа трде болады, ол арнаулы термиялы деу арылы алынады, соны нтижесінде цементит мына реакциямен ажырайды:

 

C 3 Fe + C

 

Оашаланан жалпа формалы графит шойынны ттырлыы мен беріктігін арттырады. Жоары беріктік сипаттамасын ктеру жне йма кристалдананда пластинкалы графит пайда болу шін, соылыш шойын рамындаы кміртегі мен кремний млшеріне шек ойылады (2,2% С; 0,7÷1,5% Si; 0,2÷0,6% Mn; 0,2% Р).

Соылыш шойын КЧ30-6 дан КЧ80-1,5 дейін белгіленеді. ріптерден кейінгі сандар шойынны созылуа арсылыын жне салыстырмалы заруын (%) крсетеді. Осы маркалар аралыында шойынны Бриннель шкаласы бойынша аттылыы 100-ден 320-а дейін артады.

Соылыш шойынды жасыту тсілі. Бйымдарды босадату шін пеш табанына салады немесе тотытанбау шін ішінде мы бар жшікке салады. Графиттену процесі 60⁰С созылатын екі сатыдан трады. Графиттенуді бірінші сатысы 950÷1050⁰С теді, мнда аустенит те салматы аныан цементит, графит пен ферритке ыдырайды. Графиттенуді екінші сатысы 700÷740⁰С температурада жреді, мнда эвтектиод рамды аустенит графит пен ферритке ыдырайды. Графиттенуді екінші сатысыны созыландыына байланысты ферритті – ферритті – перлитті немесе перлитті соылан шойын алуа болады. Соылыш шойынды босадату уаытын азайтуды р – трлі варианттары бар: йманы жоары температурада тзды астауда стау, шойынды алюминиймен модификациялау, ймаларды алдын – ала шынытыру. Соылыш шойын жмыс процесінде соу кші тсетін блшектерді жасауда олданылады.

4.6 Арнайы шойындар

 

Арнайы шойына тзуге, ыстыа жне тот басуа тзімді шойындар жатады. Тзімді шойынны тозуа арсы тру асиеті жоары. Жмыс жадайына байланысты оларды фрикционды, антифрикционды жне аышталан деп бледі.

Фрикционды шойынны ажалу коэффициенті, тозуа тзімділігі жне лкен температура интервалында сыдырылуа арсылыы жоары. Фрикционды шойын рамындаы никель, хром мен молибден жне баса оспалы элемменттері шойынны беріктігі мен тозуа тзімділігін арттырады. Поршень шыыршыына керекті шойын тозуа тзімділікпен бірге лкен серпімділік крсетуі ажет. Бндай талапты метала пластинкалы, перлит негізді фосфоритті жне ср шойын сай келеді.

Антифрикционды шойындар – подшипникті жне баса ажалу тораптарыны жмысына арналады. Бл шойындар металмен, ажалуда жасы ажалу бетімен жмыстара ыайлы болуы керек. Антифрикционды материал трінде ср оспасыз, соылыш, беріктігі жоары жне легірленген АСЧ1, АСЧ2, АСЧ3, АС4 – 1, АВЧ – 2, АКЧ – 1, АКЧ – 2, рі баса (МЕСТ 1585 – 85) шойындар олданылады.

Аышталан шойын белгілі тередікке а шойын, ал ішкі жаы ср болып келеді. Мндай шойынды жмыс істейтін созыш блшектер жасауа пайдаланады. Шойын ймасындаы аышталан абатын оны бетін тазарту арылы алады, мысалы металл формасына юмен.

Ыстыа тзімді шойын тотбасуада тзімді. Ыстыа тзімді шойын ретінде (МЕСТ 7769 – 85) рамында кп алюминий бар (ЖЧ – 10 маркалы) немесе хром осандары (ХЧХ – 1,5; ЖЧХ – 30 маркалары ) олданылады.

Тота тзімді шойын агрессивті ортада жмыс істейді, оларды алюминиймен, хроммен, никельмен, мыспен (4НХТ, 4Н15, Г1Х2, Д7Х2 жне басалармен 11849 – 85 МЕСТ) оспалайды.