Лекции для студентов специальности 5В0712000 «Машиностроение», направление «Оборудование и технология сварочного производства»

Машинақұрастыру және транспорт факультет әдістемелік Кенесімен қабылданған

Төраға В.А. Вавилов

Хаттама № ____ _______________ 2014

Дайындаған М.Т. Капкенова

Ю.И. Лопухов

Норматексеруші Т.В. Тютюнькова

1 Кіріспе. қорытпа мен металдарды пісіру процессінің физикалық негізі

1. 
   Дәріс жоспары
   

1) «Пісіру» ұғымының анықталуы.

2) Пісіру процессінің физикалық мәні.

3) Пісірудің түрі, әдісі мен тәсілі.

Металдар мен қорытпалардың кристаллдық құрылымы олардың жоғары беріктігін қаттылығын, электрөткізгіштігін және жылуөткізгіштігін түсіндіреді. Металдың кристалдық торлардағы атомдары олардың кристалдық тордағы ара қашықтыққа тең болатын жақын аралықта орналасады, осы бөлшектер арасында мықты металлдық байланыс орнауы мүмкін. Пісіру кезіңде кысым арқылы (қатты күйде) бөлшектер үстінен тотықты және майлы қабыршақтары алып тасталынуы және де бөлшектерге олардың түйісу кезінде пластикалық өзгерісіне тиіп әкелетін едәуір қысым берілуі қажет.

Пісіру кезіңде орта дәнекерлік ваннада қорытумен екі бөлшектің сыртқы атомдары араластырылады және вананың кристализацияланудан кейін ортақ кристалдық торлар пайда болады.

Сыртқы атомдардың жақыдасуы мен тұрақты дәнекерлік қосылыстар пайда болу үшін активизация энергиясы деп аталатын энергия (механикалық, жылу, химикалық, сәуле) қолданылуы қажет. Қолданылатын энергия түріне байланысты дәнекерлеудің келесі түрлері қолданылады: механикалық, электр энергиялық, сәулелік, химиялық.

Пісіру әдісі дегеніміз пісіру кезіндегі кандайда болсын энергияның әдістемелік жүзеге асуын білдіреді. Мысалы, электрикалық пісірудің түрлері – бұл доғалық, байланыстық, шлактық. Механикалық пісірудің түрлері – газдық, термиттік.

Пісіру тәсілі дәнекерлеу кезіңде қандай құрал-сайман немесе құрал-жабдық қолданылатын көрсетеді. Ол қолмен, механизацияланған (ортаавтоматизацияланған) және автоматизацияланған.

1.[2] 3-8 бет.

2.[1] 8-20 бет.

3.[1] 20-21 бет

3. 
   СӨЖ үшін бақылау тапсырмасы (1 тақырып) [1,2]
   

1) Пісіру және пісіру процесстер мен технологиялар.

2) Пісірудің физикалық мәні.

3) Пісірудің түрі, әдісі мен тәсілі.

2. 
   Термиялық, механикалық және термомеханикалық пісіру процесстері мен энергиның қайнар көздері
   

1. Дәріс жоспары

1) Энергиялық пісірудің қайнар көздеріне қойылатын талаптар.

2) Термиялық процесстер мен қайнар көздер.

3) Механикалық процесстер мен қайнар көздер.

4) Термомеханикалық процесстер мен қайнар көздер.
Қорытумен пісірудің термиялық процесстері үшін энергия көздері (сәуле, доға, алау және басқасы) материалды қорыту және оны талапты тереңдікке жеткізудегі жеткілікті жылу энергиясының концентрациясын және пісіру аймағындағы немесе нүктесіндегі берілген мөлшерде қайнату қызуын қамтамасыз ету қажет.

Қысыммен пісірудің термомеханикалық және механикалық процесстері үшін энергия көздері (байланыстық, термопресстік, суық және т.б.) дәнекерлеу аймағында механикалық және жылу энергияның концентрациясын, сонымен қатар қосылатын беттер атомдарының химиялық өзара әрекеттесуі мен іске асуының физикалық байланысын жасау үшін жеткілікті қысымды қамтамасыз етуі қажет.

Сонмен бірге қоршаған ауадан дәнекерлеу аймағын физикалық және физика-химиялық қорғау және басқа да технологиялық талаптар қамтамасыз етілуі керек.

Дәнекерлеудің барлық термиялық процесстері үшін, энергия беру түріне (инстументке) қарамастан ол ақырында балқытылған материал арқылы түіске енгізіледі. Балқытылған материалдың былқытып бара жатқан бөлшектердің энергиясы термодинамикада термиялық деп аталады.

Термомеханическалыққа тұндыру кезінде қысым күшінің механикалық энергия мен жылу жүргізілуімен жүретін процесстер жатады. Жылу электтогының ағылуында, газалаулаған немесе индукциондық қызуда, ыстық құралды енгізуде шығарылуы мүмкін. Дәнекерлеу металлды қорытумен немесе қорытусыз да жүргізілуі мүмкін. Дәнекерлеу кезіңде энергия көздерінің пайдалану тиімділігі термиялық және тиімді КПД арқылы бағаланады. Тиімді КПД доғалық дәнекерлеуде (0,6 – 0,9), ал термиялық КПД – электрондысәулелік пен лазерлікте (0,38 – 0,48) небары жоғары болады.

Дәнекерлеудің механикалық немесе прессті-механикалық процесстері дәнекерлік қосылу аймағында пайда болатын пластикалық өзгерісте негізделген. Иілімді материалдар үшін суық күйдегі өзгерісі (суық дәнекерлеу) мүмкін, ал бөлшектердің үлкен қимасы үшін алдын ала жылыту (ұсталық дәнекерлеу) қажет. Пісірілетін бөлшектерді жылытуы механикалық энергияны жылу энергиясына айналдыру нәтижесінде (үикелумен дәнекерлеу) іске асырылуы мүмкін.

Қысым пресстік құрылғы көмегімен сияқты, сонымен қатар жарылыс көмегімен (жарылыспен дәнекерлеумен) іске асады.

2.2 Ұсынылатын әдебиет:
1.[1] 26 бет.

2.[1] 24 бет.

3.[1] 26 бет.

4.[1] 24-25 бет.

3. 
   СӨЖ үшін бақылау тапсырмасы (2 тақырып) [1,2]
   

1) Энергияның дәнекерлік қайнар көздеріне қойылатын талаптар.

2) Термиялық процесстер мен қайнар көздер.

3) Механикалық процесстер мен қайнар көздер.

4) Термомеханикалық процесстер мен қайнар көздер.

2. 
   доғылық дәрежедегі Физика-химиялық процесстер. дәнекерлік доға қасиеті
   

3.1 Дәріс жоспары

1) Газдағы электр разрядытың түрлері.

2) Доғаны және оның аумағын өршіту.

3) Доғаның вольтамперлік міңездемесі.

4) Газдарды ионизациясы.Ионизациның шамасы.
Газ арқылы электр тогының өту кезіңдегі болатын құбылыс өттін тоқтың электрод геометриясына, электрод материалына, газ қысымы мен түріне тәуелді болады.

Тұрақты газды разрядттарға қара, әлсіз жанатын және доғалық жатады. Доғалық разряд үшін кернеудің кішігірім мағынасы, тоқтың үлкен тығыздығы, үлкен температурасы (500-50000 К) мінезді болады.

Доғаны өршіту төрт тәсілмен алынуы мүмкін:

- тұрақты әлсіз разрядтан өту кезінде;

- электронаралық кеңістікте үшінші электрод көмегімен газдың жоғары ионизацияланған ағынды жасау процессінде;

- жоғарғы жиілік пен кернеудің импульсті беру жолымен қалыпты емес ұшқынды разрядқа көшу кезіңде;

- электродты түиісу және соңынан ажырату кезіңде.

Электродаралық кеңістік 3 аймақтан құрылады: катодты, анодты және электрлік доға бағанасы. Электродтарда дақтар байқалса – анодты А және катодты К.

Доғаның вольтамперлік мінездемесі дәнекерлік доға тоқ күшінен кернеудің тәуелділігін көрсетеді. ВАХ доғаның кіші тоқ облысында тоқ артуымен (РДС-та) түседі, ВАХ доғаның орташа тоқ облысында в области средних токов ВАХ дуги жазық немесе горизонталды (қорғау газдағы пісіру), ал жоғарғы тоқтарда артуымен міңезделеді.

Басқа аралықта газ малекулаларының ионизациясының үш түрі бар:

• 
  шағын бөлшектердің өзара соқтуғысуымен;
  
• 
  энергия кванттарының сіңіруімен (ионизация фотосы);
  
• 
  термиялық ионизация.
  

Фото ионизация шарты:

h

Термиялық ионизациия шарты:

Газдардың ионизация дәрежесі Сах теңдігімен анықталады:

Газдар қоспасындағы ионизация шамасы:

Газдағы ерікті атом немесе молекуладан электронды алып тастау ионизация деп аталады, ол ионизация шамасы мен жұмысымен міңезделеді.

Сұйық немесе қатты заттан электронда алып тастау шығұ деп аталады.

Шығу жұмысы келесі химиялық элементтер үшін кішігірім болып келеді:

Цезий 1,36В; калий 2,02В; натрий 2,12; барий 2,29В; Са 3,34В.

3.2 Ұсынылатын әдебиет:
1.[1] 36-37 бет.

2.[1] 37-38 бет.

3.[1] 38-39 бет.

4.[2] 66-72 бет.

2) Доғаны және оның аумағын өршіту.

3) Доғаның вольтамперлік міңездемесі.

4) Газдарды ионизациясы.Ионизациның шамасы.

2. пісіру доғасында электрондық метллды көшіру.

Көшіру түрлері. металл тамшысына әсер ететін күштер (2сағат)

4.1 Дәріс жоспары

1) Электрондық металды көшіру түрлері.

2) Пісіру доғасында электронды металл тамшысына әсер ететін күштер.

3) Электронды металлды көшіруде пісіру режімінің ықпалы.

Пісіру кезіңде электронды металл тамшыларын пісіру ваннасына көшіру прпоцессінің келесі түрлері бар:

• 
  доғалық аралықта кіші тұйықтаумен ірітамшылы;
  
• 
  кіші тұйықтаусыз тамшылы;
  
• 
  ағыстық;
  
• 
  металл буы түрінде.
  

Тамшыға құрастыру мен көшіру кезіңде келесі күштер әсер етеді:

• 
  ауырлық күші, тамшылардың төменгі денгейде пісіруде алып тасталуына және төбені пісіруде алып тасталмауына әсер етеді;
  
• 
  электродинамикалық күштер, электрод пен тамшыны қысады (пинч-эффект) және тамшы алынуына көмектеседі;
  
• 
  газ ағынының қысым күші;
  
• 
  газ реакциясының үші, пісіру ваннадан тамшыны астынан итереді оны электодтан алып тастаудан бөгет жасайды.
  

Пісіру шлактар компоненттері сұйық металл тамшыларының сыртқы тартылуын түсіреді және тамшы мөлшерін азайтады.

Пісіруде үлкен ток флюс астында колданылуы тамшылардың ең кіші мөлшерін береді, ал көшіру ағынды болады.

4.2 Ұсынылатын әдебиет:

1) [2] 221 бет.

2) [2] 221-223 бет.

3) [2] 224-226 бет.

2) Пісіру доғасында электронды металл тамшысына әсер ететін күштер.

3) Электронды металлды көшіруде пісіру режімінің ықпалы.

2. пісіру кезіңде жылынатын зат пен жылу көздерінің Схемасы

(2сағат)

5.1 Дәріс жоспары

1) Жылынатын заттың есептік схемалары.

2) Пісіру үшін жылу көздерінің схемалары.

3) Заттарда жылудың таралуы.

Орташашексіз зат – жылу қашықтығына әсер ететін бір шекті жазықтығы бар зат.

Жазық қабат – жылу өрісін өзгертетін және жақын орналасқан екі паралельді жазықтықпен шектелген зат. Жазық қабатта қалындығы бойынша зат нүктелерінің температурасы бірқалыпты емес.

Тілімше – жалпақ қабат, мұндағы ось бойынша температура жазықтыққа перпендикулярлы үшін тұрақты.

Өзек – турасызықты осі бар зат, оның ось бойынша мөлшері онша салмақты болғаны, оның кейінгі жазықтығы жылудың таралуына әсер етпейді.

Пісіру кезіңде жыл көздері келесі белгілер бойынша бөлінеді:

- уақыт әрекеті бойынша бөлінуі бойынша – шапшаң және үздіксіз әрекет ететін;

- қайнар көздер - нүктелік, сызықтық, жазықтық және көлемді;

- қарастырылатын нүкте орналасуы бойынша – жылжымайтын, жылжитын және тез жылжитын.

Жылудың нүктелік көзі – барлық бағыт бойынша мөлшері шексіз аз қайнар көз.

Жылудың сызықтық көзі шексіз аз көлденен қимаға ие.

Жылудың жазық көзі – кейбір жазықтық бойынша бірқалыпты және бір уақытта бөлінетін жылу көзі.

Жылудың көлемді көзі – дененің барлық көлемі бойынша жылуды бөлетін қайнар көз.

Шексіз заттағы температура:

Шапшан нүктелі көзден

шапшан сызықтық көзден

шапшан жазық көзден

Массивті затта білікшені қорытуда температурасы

Бірден алғанда атоматты түрде пісіруде температурасы

1) [2] 107-108 бет.

2) [2] 108 бет.

3) [2] 108-133 бет.

2) Пісіру үшін жылу көздерінің схемалары.

3) Заттарда жылудың таралуы.

2. Пісіру кезіңде термиялық цикл. Негізгі металлды жылыту және қорыту

(2сағат)

6.1 Дәріс жоспары

1) Пісіру кезіңде термиялық цикл, оның міңездемесі.

2) Негізгі металлды жылыту мен қорыту.

3) Пісіру ваннасы.

Циклда жылыту және суыту кезі болады. Зат нүктелерінің максималды температурасы пісіру режиминің мөлшерінен, металдың жылуфизикалық қасиетінен, сонымен қатар қарастырылатын нүктенің тігістен алыс орналасуынан тәуелді болады.

Тегістен алшақтау шамасы бойынша температураның өсуі мен түсуі біршама байсалды болады және максималды температураның мәні түседі, мысалы:

тоғысқан жерге бірқалыпты пісіру кезде

T_{max тан} басқа термоциклдар фазалық аудару мен металл жылыту мен суыту жылдамдығына сәйкес келетін температурадағы зат нүктесінің болу уақытымен мінезделеді.

Негізгі металлды бөлу шегі 3 көрсеткішпен бағаланады:

Н/В – қорытудың біршама тереңдігімен;

F_пр/ НВ – толық коэффициентімен;

F_пр/F_H – аумақ коэффициенті.

Қорыту үшін доғамен шығынданатын жылулық қуатты, белгілі уақыт берлігінде металл көлемін , оның қалындығы және жылу мөлшерін S_пл. Тогда q_пр= F_прV_СВ S_пл ., біле тұра есептеуге болады. Қорытуға шығындалатын жылу қуатының доғаның толық жылу қуатына қатынасы пайдалы әрекеттің толық жылу коэффициенті деп аталады.

Негізгі металлды балқыту процессі 2 сатыға бөлуге болады:

- доға жылу арқасында негізгі металлды жылыту ( КПД ның тиімділігін есепте қоя);

- негізгі металлды қорыту; осында металлға доғамен берілетін жылу толғымен шығындалмайды, термиылық бағаланатын оның бір бөлігі кетеді КПД .

Пісіру ваннаның кескіні қорыту температураның изотермасына сәйкес келеді.

6.2 Ұсынылатын әдебиет

1) [2] 133-135 бет.

2) [2] 145-147 бет.

3) [2] 143-144 бет.

2) Негізгі металлды жылыту мен қорыту.

3) Пісіру ваннасы.
.

2. 1 және 2 типті пісіру ваннасы. пісіру ваннаның температурасы мен Геометриялық шамасы

(2сағат)

7.1 Дәріс жоспары

1) 1-ші типті пісіру ваннасы.

2) 2-ші типті пісіру ваннасы.

3) Ваннаның геометриялық шамасы.

1-ші типті пісіру ваннасы тігістің табиғи суытуы мен пайда болуында жасалады, мысалы колмен доғалы пісіруде және төменгі жерде флюс астында пісіруде. Бұл типті пісіру ваннасына ось ұзындығы бойымен созылудың әртүрлі дәрежесінде эллипсовидті кескіндер міңезді. Ваннаның бас жағында газ қысымы әрекетінен тереңді доғалар пайда болады.

2-ші типті пісіру ваннасы вертикалды түрде электрошлакты және электродоғалық пісіру процессінде кесіндінің еріксіз пайда болуында және жасанды суытуда пайда болады. Ондай ванна тегістің сыртқы бетін қалыптастыратын мысты ползундардың суытатын жағы мен пісірілетін жиек арасында жасалады. Ваннаның пішіні кесе тәрізді болады, ал оның үстіңгі жағы әрдайым сұйық күйде болады. Бұл металлдан газ бен шлактарды толығымен алып тастау үшін небары жақсы шарттар жасайды.

Пісіру ваннаның неізгі шамасы: ұзындығы L, көлденен b мен тереңдігі h.

Сталь флюсі астында доғалық пісіру кезіңде пісіру ваннаның орташа температурасы 1750⁰С.

2) [2] 219-220 бет.

3) [2] 144-145 бет.
7.3 СӨЖ үшін бақылау тапсырмасы (7 тақырып) [1,2]
1) 1-ші типті пісіру ваннасы.

2) 2-ші типті пісіру ваннасы.

3) Ваннаның геометриялық шамасы.

2. «металл-газ» жүйесінде физико-химиялық процесстер. пісіру кезіңде металлдың тотығуы мен тотықсыздануы

(2сағат)

8.1 Дәріс жоспары

1) Газдың диссоциациясы.

2) Ерітілген металлдың газбен қаныққануы.

3) Металлдың оттекпен әрекеттесуі.

Пәісірудің үлкен тепмературасында жылуды сіңірумен көпатомды газдардың диссоциациясы болады. 2 атомды газдар үшін:

Диссоциация процессінің тепе-теңдік константасы мысалы, сутектің, қалыпты қысымда К_р=немесе Нернст тепе тендігінен келесідей анықтауға болады

3 атомды газдар үшін: ккал/моль

Ерітлген металдың газбен қанығуы тамшыларда сияқты пісіру ваннасында да болады. Ваннада бұл процесстер небары қарқынды өтеді, өйткені ваннаның температурасы тамшы температурасынан аз және көлемге бетінің қатынасы ванна үшін тамшыға қарағанда небары төмен.

Металдың көбі үшін ертілетін газ саны температурадан тәуелді болады: , мұнда және К – константа, Е – еріту жылуы, Т – абсолютті температура.

Газ ерітілуі температураның көтерілуімен жоғарланады, ал қайнау температурасында нөлге дейін төмендейді.

Оттек көптеген металлмен әрекеттеседім, ал темірмен 3 окислті FeO, Fe₂O₃ және Fe₃O₄ жасайды. Темірде максималды ерітілуі келесі қатынаспен анықталады Көміртек пен кремний темірдегі оттектің ерітіндісін төмендетеді, және оны байланыстырады:

Сонымен қатар окистардан темірді қалпына келтіреді:

Оттек болаттын барлық қасиеттерін, оның ішінде беріктігін, созымдылығын, коррозияға қарсы тұрақтылығын нашарлатады.

1) [2] 227-230 бет.

2) [2] 231-232 бет.

3) [2] 232-234 бет.

1) Газдың диссоциациясы.

2) Ерітілген металлдың газбен қаныққануы.

3) Металлдың оттекпен әрекеттесуі.

2. 
   Қорытумен пісіруде металлдың сутек пен азотпен өзара әрекеттесуі. кеуектілік пен оның пайда болуының себептері
   

2) Металдың сутекпен әрекеттесуі.

3) Пісіру кезіңде металлда кеуектіліктің пайда болуы.
Атомды азот металлда химиялық элементтердің пайда болуынан ериды – мысалы нитридтерден:

ккал/моль

ккал/моль

Бұл нитридтар 700-550⁰С температура шамасында пайда болады. Тез суып кетуде олар қатты ерітіндіде қалуы мүмкін. Жылыту кезіңде азот ерітілуі секіргіш түрде көбееді. Азот құрылымының артуымен металлдың ағылуы мен берріктігі арта түседі, бірақ иілгіштігі мен соғу созылуы, шыңдалу қабілеттілігін артады.

Сутек металлды оттек пен азотпен қанығуынан, қышқылданудан және нитридтің пайда болуынан қорғай алады, бірақ ол металлда еріп кеуектілік пен жарықшақтың пайда болуына себеп бола алады. Сутек тек қана темір, никель, алюминий мен мыста ериді, ал титан, ванадий, циркониймен гидридті құрайды. 2400⁰С температурада темірде сутектің максималды ерітілуі металда келесі реакциялар болады:

Болат көміртегінің оксидпен әрекеттесуі көміртектің тотығына әкеледі және металлдың «қайнауы» байқалады. Егер металлда раскислителдер (Si, Mn) байқалмаса, онда қайнау тегістеуде кеуектің пайда болуына және де газ көміртек құрылымының төмендеуіне әкелуі мүмкін, олар кристаллизация кезіңде пісіру ваннасынан шыға алмай тегістеудегі кеуектіліке әкеледі.

1) [2] 234- 236 бет.

2) [2] 236-238 бет.

3) [2] 238 бет.

2) Металдың сутекпен әрекеттесуі.

3) Пісіру кезіңде металлда кеуектіліктің пайда болуы.
.

2. 
   
   
3. 
   «металл-шлак» жүйесінде Физика-химиялық процесстер. пісіру шлактары, құрамы мен қасиеті
   

2) Металл қоспалауы.

3) Металл кесілуі.

4) Пісіру кезіңде шлактардың арналуы мен қасиеті.

Пісіру флюстардың немесе электрод қапталуының маңызды функциясы – ол металл тегістің металлургиялық өнделуі: қышқылсыздануы, қоспалауы, рафинизацялау.

Жалпы түрде темір қашқылсыздануы:

мұнда R - қышқылсыздандырғыш.

Қышқылсыздандырғыштың оксидтері (Ti, Si, Mn, Al) металлда ерітілмейді және шлакқа ауып өтеді.

Көміртек қышқылсыздануы келесі жүйе бойынша өтеді

Бірақ көміртекпен қышқылсыздану болаттағы оның төмендеуәне әкеліп соқтырады.

Сутекпен қышқылсыздану:

Небары үлкен қышқылсыздандырғыш қасиеті Al, содан кейінTi, Si, C, Mn және Cr болады. Диффузиялық қышқылсыздану сұйық металлдан шлакқа темір қышқылының бір бөлікті көшуде негізделген.

Қышқыл шлактармен металлдың қышқылсыздануы

Бағытталатын металлдың қоспалауы металлдық фазада сияқты, сонымен қатар шлакты фазадан да өтеді. Бірін жол электр сым және негізгі металл қоспалауы, ал екінші жол – флюс пен электродпен қаптау арқылы өтеді. Элементтің металл тегістеуіне көшу дәрежесін бағалау үшін элементтің көшу немесе қабылдау коэффициенті бар, яғни пісірі аумағына еңгізілген металл тегістеуде берілген элемент өсуінің осы элемент санына қатынасы.

Кесілу, яғни сұйық металлдан жарамсыз қоспалардан (сера, фосфор) тазартылуы, болат қорыту өндірісіне қарағанда электрдоғалық және электрошлакты пісіруде небары жарамды өтеді. Күкіртті байланыстыру мен шлакқа шығару келесі реакциялар бойынша өтеді:

Фосфор шлакқа келесі реакция бойынша алып тасталынады:

немесе

Шлактар өзінен түрлі қышықл мен тұздардың қорытпасын білдіреді, оның сұйық металлмен салыстырғанда үлес салмағы аз болады. Сұйық шлактар құрылымының молекулярлық және ионды теориясы бар. Пісру шлактары:

- металлды ауа газдарынан қорғайды;

- қышқылсыздайды, қоспалайды, кеседі;

- металл суып кету жылдамдығын төмендетеді;

- тегіс метллын қалыптастырады.

Шлактардың химиялық қасиеттері қышқылбен және негіздеумен мінезделеді. Физикалық қасиеттер келсіні бағалайды:

- жылулық константасымен;

- сұйық күйдегі жабысқақтығымен;

- газөткізгіштігімен;

- тығыздығымен;

- қатты күйде шлактың алынуымен.

Құрылымға сәйкес шлактарды 3 топқа бөледі:

- оксид типті шлактар (металл оксидтері);

- тұзды типті шлактар (сілті металлдардың фтористі және хлорлы тұздар);

- оксид-тұз типті шлактар.

1) [2] 250-258 бет.

2) [2] 259-261 бет.

3) [2] 261-266 бет.

4) [2] 238-244 бет.

10.3 СӨЖ үшін бақылау тапсырмасы (10 тақырып) [1,2]

1) Пісіру кезіңде металл қашқылсыздануы.

2) Металл қоспалауы.

3) Металл кесілуі.

4) Пісіру кезіңде шлактардың арналуы мен қасиеті.

2. 
   пісіру кезіңде Термодеформациялық процесстер. Пісіру кернеуі мен и деформация
   

2) Өзгермелі температурада металлдың деформациялық қасиеті.

Графикте қатынасты деформациялар жылыну және суыту кезіңде дилатометриялық қисықпен көрсетіледі.

Жылыту кезіңде металл деформациясы 2 жолмен өтеді:

- атомды блоктар мен топтардың өту нәтижесінде кристаллдар деформацияға ұшырайды

- диффузиялық жолмен атомдардың өтуі.

Деформация әсерінен металлды айқындау түйір (пластикалық деформация) немесе түйір жағасы (мортылы қирау) бойынша өтеді. Әрбір металл үшін қандай да болсын қирау мортылыққа орын беретін және де металл беріктігі тез түсетін қауіпті температураға жетеді. Әрбір металлдың қызу аралығына ие, мұндағы оның беріктігі мен иілгіштігі өте төмен,ол мортылуының қызу интервалы деп аталады. Ол интервалдың төменгі жағын Тл – Тс немесе кішкене төменін Тс алады. Деформациялық қасиетін келесі факторлар анықтайды:

- қатты немесе сұйық фаза көлемінің күйі;

- кристалиттардың мөлшері мен формасы;

- деформация жылдамдығы.

Т мен Х көтерілуімен ыстық түйсіктерге қабілеттілік те артады. Түйір жағы бойынша эвтетиктар өсуге небары үлкен әсер тигізеді.

2) [2] 304-306 бет.

1) Пісіру кезіңде температуралық деформация.

2) Өзгермелі температурада металлдың деформациялық қасиеті.

2. 
   пісіру кезіңде металл Кристаллизациясы
   

1. 
   Пісіру ванна металының алғашқы кристаллизацияс.
   

3. Пісірілген қосылыстың кейінгі кристаллизациясы.

4. Термиялық әсер ету зонасы.
Пісіру ваннада металл кристаллизациясы өзгеше шарттарда өтеді:

- ванна металлы біруақытта жылу көзінің және вананың суықтандырғыш қабырға әрекетінде болады, ал кристаллизация аумағы жылу көзімен бірге өтеді;

- ваннаның көлемі бойынша металдл температурысының таратылуы бірқалыпты емес;

- кристаллизация кристалл өсуінің үлкен жылдамдығымен іске асады;

- пісіру ваннаның металл кристаллизациясы үзілмелі міңезге ие.

Пісіру ваннаның 2 типі үшін (вертикалды доғалым және электрошлакты пісіру кезіңде) қосымша ерекшеліктер бар:

а) металлдың үлкен көлемі мен баяу суытылуы, криссталдың үлкейтілген мөлшері;

б) тегіс периметрі бойынша бірқалыпты жылуөткізгіш және кристаллдың радиалды өсуі;

в) өспелі криссталдың үстінде сұйық металл мен шлактың көп көлемінің бар болуы, ол металлдан металл емес (шлактар, газдар) қосылыстарды алып тастауға көмектеседі.

Кристаллизация кезіңде қоспаланған элементтер мен металлдағы басқа қоспалардың таратылуы болады. Металлдағы химиялық қосылыстар, элементтер мен басқа да құрылғыштардың бірқалыпсыз таратылуы ликвация деп аталады. Элементтің қатты ликвацияланатындарға көміртек, күкірт, және фосфор жатады.

Тегіс металлынды көбінесе дендритті және зоналық ликвиция байқалады, ал дендритті тек қана ішінде және кристаллитарасында бола алады.

Ұсақтүйіршікті, бірқалыпсыз химиялықпен тепе теңді осіті алу үшін алғашқы крисстализацияны реттеу процесінің келесі жолдары қолданылады:

- ыстық тегіске беріктігін күшейту үшін пісіру ваннаның ені В мен тереңдігінің Н, ванна формасының коэффициентін дұрыс қатынасын алу;

- пісіру ваннасына модификаторларды (B, Ti, V, Nb, Zr), ультродыбысты және төменжиәләктә тербелістерді қосу арқылы қылшықты бағаналы құрылымды ұсақтау.

Металдың суып алғашқы крисстализациядан өткенен кейін қалған барлық құрылымдық өзгерістер екінші крисстализация процесстерне жатады. Балқытылған металлда олардың пісірудегі ерекшеліктері келесіде:

- мол феррит аустентиттан толығымен шыға алмай <0,83%С болады;

- эвтектоидты ауысу нәтижесінде бірқалыпты ауысудағы көміртектің аз құрамымен перлиттің үлкен көлемі пайда болады;

- перлит небары жұқа құрылымға ие.

Көпқабатты және көпөтілетін пісіру кезіңде төменгі қабаттың жылуөндеуі өтеді, оның тұрпайы бағаналы құрылымы жоғалады, құрылымы ұсақталады.

Тегістеу аймақ қасында термиялық әсер ету зонасының келесі аймақтары бар:

1 – толық балқымау, ол Тл-Тс температурада пайда болады;

2 – шамаданжылыту, Тс-1130⁰С пайда болады;

3 – нормалау ( Ас₃-1130⁰С);

4 – толық емес перекристаллизация (Ас₁-Ас₃ )температурада;

5 – рекристаллизация, 500⁰С – Ас₁температурада пайда болады;

6 – қатты сыну аймағы ( 200⁰-500⁰С температурада).

Термиялық әсер ету зонасы небары кішігрім болса, пісіру қосылымының қасиеті соғұрлым үлкен.

12.2 Ұсынылатын әдебиет

1) [2] 269-274 бет; [7] 26-37 бет.

2) [2] 283-288 бет; [7] 73-82 бет.

3) [2] 288-292 бет.

1. 
   Пісіру ванна металының алғашқы кристаллизацияс.
   

3. Пісірілген қосылыстың кейінгі кристаллизациясы.

4. Термиялық әсер ету зонасы.

.

2. 
   Пісіру кезіңде ыстық жарықтардың пайда болуы. Пісірілу қосылыстарында суық жарықтардың пайда болуы
   

2) Ыстық жарықтардың пайда болуы.

3) Суық жарықтардың пайда болуы.

4) Жарықтарды болдармау шаралары.

Суық жарықтар жиі металлда құрылымдық айналуда небары төмен температураларда пайда болады. Ыстық жарықтар кристалларалық міңезге ие, яғни крисстал шегі бойынша өтеді, ал суық жарықтар крисстал мен оның шегіннен жиі өтеді. Ыстық жарықтар иілгіш формалы болады, сыну жағы түйіршікті. Суық небары тура, сыну жағы да небары тегіс болады.

Ыстық жарықтардың пайда болуы келесі факторлармен негізделеді:

- крисстализация кезіңде тегісте пластикалық деформация мөлшер мен өзгешелігімен;

- крисстализациялық жарықтар пайда болу интервал температурасында металлдың деформациялық мүмкіндігімен;

- деформацияның өсу жылдамдығымен.

Егер деформациялық созулар металл сынғышты интервал температурасында дамыса, ал деформация жылдамдығы үлкен болса онда ыстық жарықтар пайда болады.

Суық жарықтар пайда болғанда негізгі 3 фактор бар болады:

1. 
   суарғыш құрылымдар;
   
2. 
   1-ші ретті кернеу деңгейінің көтерілуі;
   
3. 
   Металлдың сутекпен қануғуы.
   

1. 
   жағымсыз қосылыстарды (күкірт, фосфор) жою арқасында сыңғышттықтың температура интервалын төмендету;
   
2. 
   модификаторлармен (Ti, Al, және т.б) құрылымды ұсақтпау;
   
3. 
   бастапқы жылыту мен ақырын суыту.
   

1) [2] 295-297 бет.

2) [2] 297-306 бет; [7] 123-126 бет.

3) [2] 319-325 бет; [7] 126-127 бет.

4) [2] 326-327 бет.
13.3 СӨЖ үшін бақылау тапсырмасы (13 тақырып) [2,7]
1) Пісіру кезіңде жарықтар және олардың классификациясы.

2) Ыстық жарықтардың пайда болуы.

3) Суық жарықтардың пайда болуы.

4) Жарықтарды болдармау шаралары.

2. металл мен қорытпаның пісірілгіштігі. пісірілгіштікті баалау әдістері

(2сағат)

14.1 Дәріс жоспары

1) Пісірілгіштік пен оның негізгі белгілері.

2) Пісірілгіштікті бағалаудың эксперименталды әдістері.

3) Пісірілгіштікті бағалаудың есептік әдістері.

Пісірілгіштіктің негізгі белгілері:

- металл қышқылдануы;

- ыстық жарықтардың және қайта жылыту жарықтардың пайда болуына төзімділігі;

- суық жарықтар мен баяу қираудың пайда болуына төзімділігі;

- түйіршік өсуіне, беріктігі мен иілгіштік өзгеруіне сезімділігі;

- қуыстық пайда болуына сезімділігі;

- эксплуатациялық талаптарға пісіргіш қосылыстардың сай болуы.

Пісірілгіштікті бағалаудың эксперименталды әдістері пісіру кезіңде металдық үлгілерде зерттеу жүргізуде негізделген. Суық және ыстық жарықтардың пайда болу бейімділігі, металл тегіс пен тегіс шегіндегі және басқа да механикалық қасиеті бағаланады, мысалы ГОСТ 26389 – 80 бойынша.

Есептік әдістер эмпирикалық формуларды қолданады. Мысалы, суық жарыққа бейімділгіштігін анықтау үшін көміртектің эквивалентті құрамы С:

С_Э= C+ + ++++++ (ГОСТ 27772-88);

С_Э= C+ +++ (МИС формуласы) немесе С_Э= C++++ (Сефериан формуласы)

мұндағы С, Mn және т.б. – химиялық элементтер белгісі мен олардың проценттік құрамы.

Ыстық жарықтарға бейімділігін бағалау үшін:

(Итамура теңдігі) бар.

14.2 Ұсынылатын әдебиет

1) [1] 433-434 бет.

2) [1] 482-485 бет; [2] 307-311 бет; [4] 65-77 бет.

3) [1] 526 бет; [4] 64, 69 бет.

2) Пісірілгіштікті бағалаудың әдістері

2. 
   Қара және түсті металлдар пісірілгіштігі
   

1) Болат пісірілігіштігі.

2) Шойын пісірілгіштігі.

3) Жеңіл және түсті металлдардың пісірілгіштігі.

4) Ауыр және түсті металлдардың пісірілгіштігі.
Пісірудің барлық әдістерімен ең жақсы пісірілгіштік қасиетке төменкөміртекті және төменқоспаланды конструкционды болат ие. Теріс температурада төменқоспаланды болаттан басқасы, олардың барлығы алғашқы жылусыз пісіріледі.

Орташа- және жоғарыкөміртекті болат ыстық жарықтарға бейімділгіштігіне ие және де пісіру кезіңде мен пісіруден кейінгі жылу-өндеуде алғашқы жылутуды талап етеді.

Орташакоспаланған болат пісіру кезіңде ыстық сияқты, суық жарықтарға ие, сондықтан жылутуды және жылуөндеуді талап етеді. Мартенситті және ферритті жоғарықоспаланған болат пісіру кезіңде суық жарықтар мен түйіршіктің өсуіне бейім. Аустенит классты болат пісіру кезіңде ыстық жарықтар мен қуыстықтарға сезімтал, сонымен қатар коррозионды қасиетті жоғалту мүмкін.

Шойын пісірілгіштігі графитт түрінде ерікті көміртектің көп көлемінің бар болуы мен металлдың сыңғышты құрылымды беретін цемениттің көп көлемімен ақталған шойынның пайда болуымен қиындатылады.

Ең көп тараған жеңіл металл алюминийді пісіру оның жоғарғы жағындағы тотық беттін қатты қорыту мен беріктігінің бар болуымен қиындатылады. Ол пісіруге бөлшектердің алдың ала жақсы дайындалуын, яғни тазарту және доғалық пісірудің арнайы шарттарын талап етеді.

Ауыр металлды өкілі мыстың үлкен электрөткізгіштігі мен жылуөткізгіштігі бар. Ол доғалық және байланыс пісіру кезіңде мысты жылыту мен қорытуды қиындап түсіреді. Пісірлігіш қосылыстар қасиетіне суық жарықтарға әкелетін сутек теріс әсер етеді.

2) [2] 357-364 бет.

3) [2] 375-386 бет.

4) [2] 364-370 бет.

2) Шойын пісірілгіштігі.

3) Жеңіл және түсті металлдардың пісірілгіштігі.

4) Ауыр және түсті металлдардың пісірілгіштігі.