Kазақстан Республикасының бiлiм және ғылым министрлiгi

МЕТАЛДАР ТЕХНОЛОГИЯСЫ

Өскемен

Машинажасау және көлік факультетінің әдістемелік Кеңесі бекіткен

© Д.Серікбаев ат. ШҚМТУ

2012

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ
Өндірістің дамуы, әртүрлі жаңа құрылымдарды, арнаулы аспаптарды және машиналарды өндіру, осы кездегі негізгі материалдар саналатын металл қорытпаларын өндіруді жетілдірусіз мүмкін емес.

Қолданылуы бойынша қорытпаларға қойылатын талаптар әртүрлі. Біреуі жоғары беріктігімен, екіншісі созымталдығымен, үшіншісі электрөткізгіштігімен немесе электркедергісінің жоғарылығымен, төртіншісі арнаулы магниттік, т.б. қасиеттерімен ерекшеленеді. Қасиеттерінің осылай әртүрлі болып өндірілуі металдың және қорытпалардың ішкі құрылысымен анықталады.

«Материалтану және құрылымдық материалдар технологиясы» курсы машина жасаудан басқа техника мамандықтары бойынша оқитын студенттерге металдың және қорытпалардың құрылысынан, олардың кристалдану ерекшеліктерінен, құрылымын зерттеу әдістерінен, механикалық қасиеттерін анықтаудан, термиялық өңдеу жолдарынан, технологиялық өңдеу тәсілдерінен мәлімет береді. Курсты оқу болашақ мамандарға жалпы инженерлік дайындық беріп, басқа арнаулы пәндерді игеруге көмегін тигізеді.

Темір-көміртегі негізіндегі қорытпалар – болатты және шойынды өндірумен, легірленген болатпен, мыс, магний, титан және алюминий негізді түсті қорытпалардың пайдалану қасиеттерімен, оларды кластарға бөлу жолдарымен, маркалау ретімен, термиялық өңдеу технологиясымен, металл емес материалдармен танысу және жетік оқып игеру осы материалдарды шаруашылықтың әртүрлі салаларында пайдалануға дұрыс таңдау үшін қажет.

Студенттерге курсты оқу үшін бағдарлама, оқу әдебиеттері, методикалық нұсқау және бақылау тапсырмалары керек. Курсты берілген тақырыптарға қарай келесі кезекте оқу ұсынылады: оқитын тақырыптың бағдарламасымен және оған берілген методикалық нұсқаумен танысу, ұсынылған әдебиеттердегі материалдарды қарауда әрбір процестердің физикалық-химиялық мәніне, машиналардың, механизмдердің, қондырғылардың жұмыс істеу принциптеріне, оқитын материалдардың, қорытпалардың және металл емес материалдардың механикалық және технологиялық қасиеттеріне, сонымен қатар пайдалану салаларына көңіл бөлу керек.

Әдістемелік нұсқауда оқитын материалдармен жұмыс істеу кезегінен басқа, бағдарламадағы кейбір сұрақтар бойынша қосымша мәліметтер беріледі.
Ұсынылып отырған құралда металл материалдарын құю, пісіру, қысыммен және кесіп өңдеу тақырыптарына кеңірек тоқталып, онда кездесетін арнаулы терминдердің аудармалары сөздік тізбегінде беріліп отыр.

Жұмыс істеу процесінде қарастыратын тақырыптардың негізгі жағдайлары (схема түрінде), сызбалар, диаграммалар, химиялық реакциялық формулалар студенттерге конспект ретінде ұсынылады.

Әрбір тақырыпты оқығаннан кейін өзіндік тексеру сұрақтары ұсынылған. Негізгі және қосымша әдебиеттермен жұмыс істеп, түсінбеген сұрақтары бойынша кафедраға келіп оқытушыдан көмек алу керек.
1 ПӘННІҢ МАЗМҰНЫ
1.1 Дәрістік курс
1.1.1 Шойын өндіру.

Қазіргі заманғы домна пештерінде шойынды өндірудегі физикалық-химиялық процестердің негіздері. Домна пешінің құрылысы, схемасы, жұмыс істеу принциптері. Домна өндірісінің өнімдері және олардың қолданылуы. Кеннен темір алу жолы.

1.1.2 Болат өндіру

Болатты өндірудегі физикалық-химиялық процестер. Болат өндіру тәсілдері. Кесек болаттың кристалдануы. Болатты тарата құю. Тынық және қайнаған болаттардың құрылысы. Болаттың сапасын көтеру үшін қолданылатын қызіргі заманғы тәсілдер туралы түсініктемелер: тарата құюдағы вакуумдау, электрқожды қайтара балқыту ж.б. Өндірілген болатқа сипаттамалар, оларды қолдану салалары.

1.1.3 Түсті металдарды өндіру

Алюминий, мыс, магний, титанды өндіру. Қорыту және тазарту тәсілдері. Түсті металдарды алудағы үрдісті технологиялық процестер. Қолданылатын жабдықтарға сипаттамалар. Металлургия өндірісіндегі қауіпсіздік техникасы.

1.1.4 Металдар мен қорытпалардың құрылысы мен негізгі қасиеттері

Металдардың атомдық-кристалдық құрылысы. Металдардың кристалдануы, полиморфты өзгеруі. Қорытпалар туралы түсінік. Екі компонентті жүйенің диаграммалар типтерінің негізі.

1.1.5 Теміркөміртегі қорытпасы

Темір-көміртегі жүйесінің диаграммасы. Болаттар мен шойындарды класқа бөлу және маркалау. Болаттар мен шойындардың механикалық қасиеттері. Оларды анықтау тәсілдері. Болаттар мен шойындардың мемлекеттік стандарттары (МСТ). Болатты өндіру тәсілдерінің оның қасиетіне тигізер әсері.

1.1.6 Пластикалық деформация және металдар мен қорытпалардың қасиеттері

Пластикалық деформацияның дислокациялық теориясы. Теориялық және техникалық беріктік. Қирау механизмі. Металдардың тұтқыр және морт беріктігі. Металдағы қайту мен қайта кристалдану. Салқын және ыстық деформация. Жоғары және төмен температурадағы металдардың беріктігі. Қызуға беріктік. Металдың шалдығуы.

1.1.7 Болатты термиялық және химиялық-термиялық өңдеу

Термиялық өңдеу түрлері. Болатты қыздыру және суыту кездегі өзгерістер. Жасыту түрлері, бірінші текті жастыу, екінші текті жасыту. Босату, ескірту кездегі өзгерістер, мақсаттары. Шынықтыру түрлері. Шынықтыру орталары. Шынықтыру және босату технологиясы.

Болатты химиялық – термиялық өңдеу түрлері. Цементтендіру, нитроцементтендіру, азоттандыру, циандау және олардың мақсаттары. Процестің негізгі параметрлері мен қолдану салалары. Металмен диффузиялық қаптау.

1.1.8 Легірленген болаттар мен қорытпалар

Легірлеуші элементтердің болаттың қасиетіне тигізер әсері. Құрылымдық легірленген болаттар, оларды маркалау, қолдану салалары. Ерекше қасиеттер берілген болаттар мен қорытпалар- таттанбайтын, қызуға төзімді, физикалық қасиеттері ерекше магнитті қорытпалар. Ұнтақты және композитті материалдар.

1.1.9 Түсті металдар мен қорытпалар

Мыс және оның қорытпалары, өндірісте қолданылуы. Алюминий және оның қорытпалары, өндірісте қолданылуы. Магний және оның қорытпалары. Титан және оның қорытпалары. Подшипникті қорытпалар.

1.1.10 Металл емес материалдар

Полимер негізді материалдардың қасиеттері мен құрылыс негіздері. Термопластикалық және термореактивтік материалдар.

Резеңке, олардың құрылысы, өндіру жолы, экономикалық тиімділігі. Ұнтақты металлургия. Бастапқы шикізат түрлері. Технологиялық процестері туралы түсініктеме. Дайындамаларды өңдеу жолдары. Қолдану салалары.

1.1.11 Құю өндірісі

Құйма дайындау тәсілдерінің технологиялық схемасы. Оларды класқа бөлу. Құмды қорамада құйма дайындау, оның мәні. Түрлері: құрғақ, дымқыл, кептірілген және оларды дайындауға қолданылатын материалдар.

Машинамен (қысыммен және сілкілеп нығыздау) құйма дайындау технологиясынан түсінік. Өзектерді дайындау технологиясы.

Арнайы тәсілдер мен құйма дайындау: қабыршықты қорамамен құю, балқытылатын үлгімен құю, металл қорамасымен құю, центрден тепкіш тәсілімен құю, қысыммен құю. Әрбір тәсілдің мәні. Қорама қоспалары.

Әртүрлі қорытпалардан құйма дайындау. Құйма қорытпаларынан мәлімет, негізгі қасиеттері.

Шойыннан құйма алу тәсілдері. Сұр, соғылымды және аса берік шойындардан құйма дайындау.

Болат құймаларын дайындау ерекшеліктері. Құйылмалы болаттар. Болат құймаларын алу тәсілдері мен оларды термиялық өңдеу. Болат құймаларын қолдану салалары.

Алюминий, мыс, магний, титан сияқты түсті металдардан құйма дайындау ерекшеліктері. Түсті металдардың қатарындағы құйма қорытпалар. Алу тәсілдері, қолдану салалары.

12. 
    Қысыммен өңдеу
    

Салқын және ыстық деформация. Металдың иілімділігі мен деформацияға қарсылығы. Қысыммен өңдеудің металдың құрылымы мен қасиетіне тигізер әсері. Металды қысыммен өңдеу түрлерін класқа бөлу.

Қысыммен өңдеу алдында металды қыздыру. Қыздырудың қолданылуы. Қысыммен өңдеу температурасы аралығынан түсініктеме. Қыздыру қондырғыларының негізгі типтері мен сипаттамалары. Қыздыру қондырғыларын автоматтандыру және механикаландыру туралы түсініктеме.

Илемдеу, сымдау және баспалау. Илемдеу процесінің мәні. Илемдік орнақтың құрылысы. Илемдеу өндірісінің өнімдері.

Сымдау процесінің мәні. Бастапқы дайындамалар және дайын өнімдер. Қолданылатын жабдықтарға сипаттамалар.

Баспалаудың мәні. Бастапқы дайындамалар және дайын өнімдер. Қолданылатын жабдықтарға сипаттамалар.

Соғудың мәні. Негізгі операциялар, құралдар және жабдықтар. Соғу технологиялық процесі туралы түсініктеме. Қолданылатын жабдықтарға сипаттамалар.

Ыстық көлемді қалыптау. Ыстық көлемді қалыптаудың мәні. Бастапқы дайындамалар және дайын өнімдер. Қолданылатын жабдықтарға сипаттамалар. Қолдану салалары.

Суық қалыптау. Суық қалыптаудың мәні. Бастапқы дайындамалар және дайын өнімдер. Қолданылатын жабдықтарға сипаттамалар. Қолдану салалары.

1.1.13 Пісіру өндірісі

Пісіру қосылыстарын алудың физикалық негізі. Балқыта және қысыммен пісірудің физикалық мәні. Пісіру тәсілдерін кластарға бөлу және оларды қолдану салалары.

Балқыта пісіру тәсілі. Балқыта пісіру түрлері: электрдоғалы, электрқожды, электронды-сәулелі, плазмалы, лазерлі, т.б, олардың сипаттамалары, қолданылуы.

Қысыммен пісіру тәсілі. Қысыммен пісіру түрлері: түйістіре пісіру-түйістіріп, нүктелік, тігісті; ультрадыбысты, диффузиялы, салқындай, үйкеліспен, т.б., олардың сипаттамалары, қолданылуы. Металдар мен қорытпаларды дәнекерлеу. Пісіріп өңдеу өндірісінде қолданылатын жабдықтар.

1.1.14 Металдарды кесіп өңдеудің физикалық-механикалық негізі.

Кесіп өңдеу режімінің элементтері. Кесіп өңдеу кезіндегі физикалық құбылыстар. Кескіш құралдардың қажалуы.

Металл кескіш білдектер туралы мәлімет. Жону білдектерінің сипаттамалары, типтері. Жону-бұрандакескіш білдектердің негізгі түзілімдері. Жону кескіштерінің түрлері.

Дайындамаларды жону, жонғыштау, бұрғылау, тартажону, сүргілеу, бұрандакескіш білдектерінде өңдеу. Әрбір білдектерде қолданылатын кескіш түрлері, олардың жұмыс атқару жолдары, жұмыс шарттары. Жону-бұрандакескіш білдегіндегі негізгі түзілімдер.

Бұрғылау білдектерінің сипаттамалары, типтері. Бүрғылау білдектерінде қолданатын тесіктерді тазалап өңдеу құралдары.

Жонғыштау білдегінде дайындамаларды өңдеу тәсілдері. Жонғыш түрлері: цилиндрлі, конусты, тұйық ж.б. Жонғыштап өңдеу технологиясы.

Бұрандакескіш білдектердің ерекшеліктері.

1.1.15 Қажақпен өңдеу

Қажақты материалдар. Қажақпен өңдеу түрлері: ажарлау, жануыштау, асаажарлау. Қажақты кескіш құралдарды дайындайтын материалдар. Қолдану салалары.

Шойын өндіру домна пешінде атқарылады. Домна пешінде шойынды өндіру үшін қажетті шикізаттар қатарына теміртас кені, флюстер, отындар және қызуға төзімді материалдар жатады. Домна пешінің құрылысын, көлемін, жұмыс атқару принципін, мерзімін қарастыр. Сапалы шойын өндіруге домна пешінде жүретін процестер тікелей әсерін тигізеді, әсіресе көңіл бөлетін жәй темірді байыту жолы. Жалпы домна процесін шартты түрде келесі кезеңдерге бөлуге болады: отынның құрамындағы көміртегінің жануы, шихта құраушы компоненттердің ыдырауы, тотықсыздану процесі, темірдің көміртегіне қанығып байуы, қождың түзілуі. Аталған кезеңдер домна пешінің әрбір бөлігінде әр түрлі қарқынмен бір уақытта қатарынан аралас жүріп отырады. Домна пешінің өнімдері (балқыған сұйық шойын және қож) және оларды қолдану салалары.

Шойынның құрамындағы көміртегі, марганец, кремний және басқа элементтер азайтылып одан болат қорытылады. Осындай екі сатылы өндіру – домна пешінде шойын алынып, соңынан оны болатқа айналдыру процестері осы күнге дейін қара металлургия өндірісінің негізі болып саналады.
2.1.2 Болат өндіру

Болат өндірудің бірінші кезеңінде ондағы элементтер тотықтана бастайды, әсіресе көміртегі қарқынды тотықтанады да газ күйінде бөлініп шығып кетеді. Екінші кезеңде – металдан күкірт пен фосфор бөлініп алынады.

Ары қарай болаттың құрамына кіретін элементтерді қалыптастыру операциясы жүргізіледі. Ол үшін пешке кокстың ұнтағы, темір мен кремний, марганец ашытқылары (FeSi, FeMn), алюминий қосылады.. Mn, Si, Al тотықтанып MnO, SiO2, Al2O3 түзіледі, олардың салмағы темірден төмен болғандықтан шлакқа қосылады да тұнады. Егер болатты легірлеу керек болса, онда ашыту процесінен кейін қажетті легірлеуші элементтер қорытпаға енгізіледі.
2.1.3 Түсті металдарды өндіру

Мыс өдіру пирометриялық тәсіл арқылы жүргізіледі. Мыс кенінің құрамындағы мыстың мөлшері 1 - 6% аралығында кездеседі. Сол себепті әртүрлі тәсілдермен оны байытады. Байытылған мыс арнаулы пештерде қыздырылып, тотықсыздандырылады. Пирометриялық тәсілмен танысып, агрегаттардың жұмыс принциптерімен танысып, соңғы кезеңде қолданатын тазарту (рафинирование) жолдарын білу қажет.

Алюминийді өндіру үшін негізгі шикізат ретінде бокситтер, нефелиндер, алуниттер ж.б. пайдаланылады. Олардың құрамымен танысып олардан глинозем алу тәсілдерін, құрылғылардың жұмыс жасау принциптерін оқу керек.

Алынған қаралтым алюминийді тазарту жолдарын оқып білу керек.

Магний өндіретін кендер және минералдармен танысу. Магний электролизін ерітіндіде емес балқымада жүргізу себептеріне көңіл бөлу керек. Қаралтым магнийді өндірудің технологиялық процесс кезеңдерін және оны тазарту тәсілдерін оқу.

Титан кендерімен және минералдармен (рутил, ильменет ж.б.)танысу. Кенді қайта өңдеу арқылы титан алу тәсілдерімен танысу. Титан кесектерін алу үшін кеуекті титанды қорыту тәсілдерін (индукциялы және вакуумды пештер, электрон сәулелері ж.б.) қарастыру.

Өзіндік тексеру сұрақтары
1. Шойын өндіруге қажетті шикізаттар

2. Темір кенін байыту тәсілдері қандай?

3. Шойын өндірудегі флюстердің қолданылуы. Флюстердің түрлері және құрамы қандай?

4. Шойын өндірісінде қолданатын отындар. Кокс пен табиғи газдың жылу беру қабілеттерін көрсет.

5. Домна пешінің ішкі құрылысының эскизін сызып, негізгі бөлімдерін көрсету.

6. Шойыннан болат өндіру процесінің мәні неде?

7. Конверторлы тәсілмен болат өндіруге қандай шойын қолданылады?

8. Мартен пешінің құрылысының схемасын сызып, жұмыс жасау принципін көрсет.

9. Конверторлы және мартендік болаттарға сипаттама беріп олардың қолдану салаларын көрсет.

10. Доғалы электрпешінің құрылысын және жұмыс жасау принципін көрсет.

11. Болатты тарата құю тәсілдерін келтіріп, салыстырмалы сипаттамасын беру.

12. Электқожды қорытудың мәні және даму жолы.

13. Негізгі мыс, алюминий, магний, титан кендері және оларды байыту жолдары.

14. Түсті металдарды өндірудегі қолданатын агрегаттар, сипаттамалары.

15. Түсті металдарды өндірудегі негізгі кезеңдер.

16. Өндірілетін мыс, алюминий, магний және титанды маркалау және қолдану салалары.

Металдардың құрылысы мен қасиеттерін, кристалдық тор түрлері мен ондағы атомдардың орналасу ретін оқу керек. Нақты кристалдағы ақаулардың түрлерін ажыратып, олардың металдың қасиетіне тигізер әсерлерін білу керек. Металдар мен қорытпалардың кристалдану процесіне ерекше көңіл бөлген жөн.

Кристалл торларындағы атомдардың орналасуы қатаң сақталуына байланысты кристалл денелерінің әрбір бағыттағы қасиеттері бірдей емес әртүрлі болатыны белгілі. Сол жайды түсіндіретін анизотропия құбылысын; металдағы жылудың әсерінен кристалл торларының бастапқы қалпын өзгерте алатын қасиетін (аллотропия), сондай-ақ металды қыздыру және суыту кездерінде және сұйықтық күйден қатты күйге өзгеруі (кристалдану) межелі нүктелерде өтетінін түсіну қажет; қорытпалардағы екі компонеттің өзара әрекеттесуі нәтижесіндегі түзілімдерді (қатты ерітінділер, химиялық қосылыс, механикалық қоспа түзулері) білу керек.

Екі компонентті жүйедегі дара диаграммалар түрлерін жетік игере отырып, оларды салу әдістерімен диаграммадағы сызықтардың мәнін түсіну, ондағы межелі нүктелерді анықтай білу керек; қорытпаның қасиеті оның құрамына (компоненттердің пайыздық үлесі) қарай өзгеретініне көңіл бөлу керек.

Өзіндік тексеру сұрақтары
1. Дара кристалдық ұяшық (тор) деп нені атайды? Дара кристалдық торлардың негізгі түрлерін атаңыз.

2. Кристалдық торлар атомдарының арасындағы металдық байланыстың мәні неде?

3. Таза металдардың кристалдану схемасын көрсетіңіз. Таза металдар мен қорытпаларды суыту кездегі межелі нүктелер дегеніміз не? Металдарды суыту графигінде осы нүктелерді тауып, физикалық мағынасын түсіндір.

4. Металды асыра суыту дәрежесіне қарай оның кристалдану жылдамдығы мен кристалдану орталықтары арасында қандай байланыс бар?

5. Қандай өзгеріс аллотропиялық деп аталады? Аллотропиялық өзгерістер кездесетін металдарды атаңыз.

6. Таза металдың кристалдану және қайта кристалдану графиктерін сызыңыз. Осы кездегі жүретін өзгерістерді көрсету керек. Оның мәні неде?

7. Металл қорытпасы деген не? Қорытпалардың кристалдану кезіндегі екі компоненттің әсерлерінің туындылары.

8. Диаграммалардың түрлеріне сипаттама беріңіз.

9. Кристалл торларындағы қандай ақауларды білесіз, олардың пайда болу себептері және металдың қасиеттеріне көрсетер әсері.

10. Қорытпалардың суыну графигіне сүйеніп Pb және Sb диаграммасын салыңыз.

11. Құрамында 30% Pb және 70% Sb бар қорытпа үшін суыну графигін салыңыз; оны суыту кезде қандай құрылымдық өзгерістер жүреді, олардың себептері неде?

12. Құрамында 20% Ni және 80%Cu қорытпа үшін суыну графигін салыңыз. Осы қорытпа 800^оС-та неше фазадан тұрады?

13. Қорытпаның қасиетіне оның құрамы қандай әсерін тигізеді?
2.2.2 Теміркөміртегі қорытпалары

Теміркөміртегі қорытпалары (болат пен шойын) темір мен көміртегінен және бірнеше басқа элементтерден тұратын қорытпа. Қорытпаның құрылымының қалыптасуына көміртегі шешуші әсер етеді.

Теміркөміртегі жүйесіндегі диаграмманы оқып үйрену үшін алдымен темірді қыздыру, суыту кезінде өзгеріс жүретін температураларын (межелі нүктелер) анықтай білу керек. Сондай-ақ темір мен көміртегінің қатты ерітінділерін, химиялық қосылыс-цементит Fe₃C түзетін қабілетін білу керек.

Диаграммада (1-сурет) солидус сызығынан төмендегі сызықтар көміртегінің темірдегі еру қарқынының өзгеруімен темірдің аллотропиялық өзгеруіне (α-темірдің γ-темірге және керісінше) байланысты екінші кристалдану (қайта кристалдану) процесін көрсетеді. Диаграмманың жалпы көрінісін, әсіресе темір-көміртегі қорытпалар жүйесіндегі бірінші және екінші кристалдану процестерін толығымен түсініп өздігінен осы диаграмманы салып үйрену және осы жүйедегі барлық фазалар мен құрылымдар құраушыларын анықтау керек. Болат пен шойынның құрылымы мен қасиетінің қалыптасуын түсіну үшін теміркөміртегі қорытпаларының микроқұрылымын, олардың химиялық құрамын тереңдетіп оқу керек. Көміртегінің және тұрақты кірмелердің болат пен шойынның қасиеттеріне әсерін, болат пен шойынды класқа бөлу принциптерін, мемлекеттік стандарт (МСТ) бойынша маркалауды және осы маркалар арқылы химиялық құрамын анықтай білу керек.

Болаттың қасиеті оны өндіру әдістеріне (конвертерлерде, мартенде немесе электрпештерінде) тікелей байланысты. Олардың химиялық құрамы, металл емес кірмелердің, газдардың, басқадай кірмелердің болаттың құрамында болуы өндіру әдістеріне байланысты анықталады. Осындай қасиеттерін анықтау үшін оның механикалық және технологиялық қасиеттері мен сынақ түрлерін білу керек. МСТпен бекітілген металл мен қорытпалардың беріктік, пластикалық қасиеттерін белгілеуін ойға ұстап, оларды анықтау әдістерімен өлшем бірліктерін білу қажет.

Өзіндік тексеру сұрақтары

2. Темір-көміртегі жүйесіндегі диаграмманы сал. Осы диаграммадағы ликвидус және солидус сызықтарын көрсет. Кристалдану және қайта кристалдану сызықтарын (бірінші және екінші кристалдану) түсіндір.

3. Теміркөміртегі қорытпаларының негізгі: феррит, аустенит, цементит, перлит және ледебурит құрылымдарын құраушыларды сипатта.

4. Құрамында 0,6%С бар (эвтектоидқа дейінгі болат); 0,8%С бар (эвтектоидты болат); 1,3 %С бар (эвтектоидтан кейінгі болат); 4,1%С бар (эвтектикаға дейінгі шойын); 5,5 %С бар (эвтектикадан кейінгі шойын) темір мен көміртегі қорытпаларын баяу суыту кезіндегі құрылымдық өзгерістерді сипатта.

5. Теміркөміртегі қорытпасы диаграммасынан құрамында 0,6%С бар болат үшін А_с3 межелі нүктесін тап.

6. Көміртегі мен тұрақты кірмелердің болаттың құрылымына және қасиетіне әсерін түсіндір.

7. Көміртекті болатты кластарға бөлу көрсеткіштерін көрсет. МСТ бойынша шойынды маркалау принципі.

8. Шойынның қасиетіне кірмелердің көрсетер әсері неде? Шойындарды құрылымы бойынша кластарға бөлудің мәні.

9. Ақ шойын мен сұр шойынның айырмашылығы неде және машина тетіктерін дайындау үшін ақ шойынды пайдалану неге сирек кездеседі ?

10. Соғылымды шойын дегеніміз не және оны қалай өндіреді? Ол қай жерде қолданылады?

11. Шойын металдық негізі бойынша кластарға қалай бөлінеді? Шойынның СЧ18, КЧ33-8, ВЧ40 маркаларын ажыратып сипаттаңыз.

12. Металдар мен қорытпаларды механикалық сынау түрлері. Беріктік шегі мен салыстырмалы созылуды қандай құралмен сынайды, олар нені сипаттайды?

Термиялық өңдеу болаттың құрылымы мен қасиетін өзгерту мақсатымен қыздыру арқылы жүргізіледі. Болатты есепті температураға дейін қыздырып, белгіленген уақыт ұстап соңынан әртүрлі жылдамдықпен суыту кезінде оның әртүрлі қасиеттерін қалыптастыратын құрылымдық өзгерістер жүреді. Осы өзгерістер кезеңіндегі болатты қыздыру және суыту кездерінде жүретін өзгерістерді мұқият оқып білу керек. Аустениттің изотермиялық өзгеруін, сондай-ақ болатты әртүрлі жылдамдықпен үздіксіз суыту кезінде әртүрлі құрылым (перлит, сорбит, троостит, мартенсит) түзетін өзгерістерді білу керек.

Тәжірибелік мақсатты көздеп термиялық өңдеудің кейбір түрлерінің: жасыту, әртүрлі ортада шынықтыру, босату технологияларын оқу керек. Студент мұнда қолданатын құралдарды, әрбір термиялық өңдеу түрлерінің мақсатын, оның технологиясын, өтетін өзгерістердің физикалық-химиялық мәнін, болаттың құрылымы мен қасиеттерін білу керек, шынықтыру ақауларына және болаттың шалдығуға беріктігінің төмендеуіне себепкер қалдық кернеулердің туындауына көңіл бөлген жөн. Сонымен қатар болатты термомеханикалық өңдеуді қарастыру керек.

Металл бұйымдарын немесе тетіктерді термиялық өңдеу кездегі қауіпсіздік техникасын мұқият орындау керек. Олар: пешке тетіктерді салу және одан шығару кезіндегі операцияларды қатаң орындау, жұмысшыларда термиялық пештен бөлініп шығатын қызулардан сақтандыратын арнаулы қорғаушы киімдердің болуы, т.б.

Жұмыс орындарындағы қауіпсіздік техникасы бойынша талаптарды міндетті түрде орындау.
Өзіндік тексеру сұрақтары
1. Болатты термиялық өңдеудің мәні неде? Болатты термиялық өңдеу қандай параметрлермен сипатталады?

2. Болатты термиялық өңдеудің негізгі түрлері, олардың сипаттамалары.

3. Болатты қыздыру кезіндегі өзгерулердің мәні неде?

4. Аустенитті суыту кезіндегі өзгерулердің сипаттамалары және осы өзгерістер кезеңі.

5. Болатты межелі температуралар тұсында ұстау кезіндегі аустениттің изотермиялық өзгеруінің мәні. Осы өзгеруден туындайтын құрылымдар.

6. Перлиттің, сорбиттің, трооститтің және мартенситтің құрылым құраушыларының арасындағы айырмашылығы қандай?

7. Мартенситтік өзгерістің мәні неде, оның перлиттік өзгерістен айырмашылығы.

8. Шынықтырылған болатты қыздыру кезіндегі өзгерістерді сипаттаңыз.

9. Жасыту түрлерін, қолдану саласын атаңыз. Жасыту кезінде қолданатын жабдықтар. Жасыту кезіндегі жүретін процестер.

10. Құрамында 0,45%С, 0,7%С, 1,2%С бар болаттарды шынықтыру температураларын тағайындап, осы кезде жүретін өзгерістерді сипаттау керек.

11. Босату түрлерін атаңыз, босату кезінде жүретін процестер, пайдалану саласы.

12. Болатты термомеханикалық өңдеу процестерін сипаттаңыз және осы процестер түрін, қолдану салаларын атаңыз.

13. Шойынды термиялық өңдеу түрлерін, ондағы жүретін процестерді атаңыз.

14. Болатты шынықтыру кезіндегі пайда болатын ақаулардың түрі және олардың болаттың шалдығуға беріктігіне тигізетін әсері.

Болаттың құрамы мен қасиеттеріне легірлеуші компоненттердің әсерін білу және легірлеуші компоненттердің түрлеріне байланысты фазалық өзгеріс жүретін межелі (кризисті) нүктелердің орындарының өзгеруіне көңіл бөлу керек.

Болаттың маркаларындағы легірлеуші компоненттерді белгілеу принципін және маркасы бойынша болаттың құрамын анықтау ретін ойға сақтау керек.

Легірленген болатты және қорытпаларды кластарға бөлу ретін, әсіресе өндірісте жиі қолданатын МСТпен анықталатын қолдануы бойынша кластарға бөлу ретіне аса қатты көңіл аудару керек. Өндірісте қолданылуы кеңінен тараған болаттың маркаларын, сонымен қатар конструкциялық және құрал-саймандық легірленген болаттардың пайдалану мүмкіндік салаларын жақсы оқып білу керек. Сонан соң, ерекше қасиет берілген (қызуға төзімді, таттанбайтын,т.б.) болаттармен және қорытпалармен, басқадай материалдармен, олардың қаситеттерімен және пайдалану саласымен танысу керек.

Өзіндік тексеру сұрақтары

1. 
   Легірленген болаттың беріктігінің нығаюының мәні неде?
   

3. Легірлеуші компоненттердің межелі нүктелер мен фазалық өзгерулерге тигізетін әсері қандай? Қандай легірлеуші компоненттер α- темір ауданын кеңейтеді, қайсысы тарылтады және оның себебі неде?

4. Легірленген болатты қолданылуы бойынша класқа бөлу ретін көрсетіңіз; осы болаттарды пайдалану салаларын атаңыз.

5. Легірленген болаттың химиялық құрамы бойынша класын сипаттаңыз. Мысал келтіріңіз.

6. Жасытылған және нормальданған легірленген болаттың құрылымы бойынша кластарын сипаттаңыз. Болаттың маркаларын көрсетіп мысал келтіріңіз.

7. Легірленген болаттың легірлеуші компоненттері бойынша кластарын сипаттаңыз. Мысал келтіріңіз (болаттың маркаларын көрсетіп).

8. 12ХГ, 40Х, 40ХН, 12ХН3А, 18Х2Н4МА, Х12М болаттардың химиялық құрамын ажыратыңыз.

9. Легірленген конструкциялық болатқа мысал келтіріңіз. Пайдалану салаларын көрсетіңіз.

10. Құрал – саймандық болаттарды көрсетіңіз. Кескіш және өлшегіш құралдық болаттардан мысал келтіріңіз. Шапшаң кескіш болатты пайдалану саласын атаңыз.

11. Таттанбайтын және қызуға берік болаттардан мысал келтіріңіз, оларды пайдалану салаларын атаңыз.

12. Металлқыш материалдардың қасиеттері мен қолданылуы.
2.2.5 Болатты химиялық-термиялық өңдеу

Болатты химиялық-термиялық өңдеудің жүру кезеңдерімен танысу арқылы осы процестің мәнін түсінуге болады. Сонан кейін химиялық-термиялық өңдеудің жеке түрлерін (цементтендіру, азоттандыру, циандау немесе нитроцементтендіру, диффузия жолымен металмен қаптау), оқуға болады, осы процестің физикалық мәнін, болат бұйымдардың беткі қабатын диффузия жолымен қанықтыру элементтерін, қанықтыру процесінің жүру орталарын (қатты, сұйық немесе газды) анықтауға болады. Қатты, сұйық немесе газды орталардағы диссоциация, адсорбция және диффузияның жүру реакцияларымен танысу; болаттардың қандай түрі қандай химиялық-термиялық өңдеуге жататыны; осы процестің параметрлерін (температурасы, уақыты, токтың тығыздығы, т.б.) және химиялық-термиялық өңдеуден кейінгі алынатын беткі қабаттың қасиеті. Кейбір кезде химиялық-термиялық өңдеуден кейін түйіршікті ұсақтау үшін немесе болат бұйымдарының беткі қабатының қаттылығын талапқа сай ету үшін термиялық өңдеу –шынықтыру және төменгі температурадағы босату жүргізіледі.

Тетіктердің беткі қабатының қаттылығын және тозуға төзімділігін көтерумен қатар коррозиядан сақтандыру және ыстыққа беріктігін көтеру көзделіп диффузия жолымен металмен қаптаудың әрбір түрлеріне көңіл бөлу керек.
Өзіндік тексеру сұрақтары
1. Болат тетіктерді химиялық-термиялық өңдеудің мәнін сипаттаңыз, осы процестің кезеңдерін түсіндіріңіз.

2. Болаттың химиялық-термиялық өңдеу түрлерін атаңыз. Олар қандай параметрлермен сипатталады?

3. Болатты әртүрлі ортада цементтендіру сипаттамасын, температуралық режімін және ондағы жүретін химиялық әрекеттестігін көрсетіңіз.

4. Цементтендірілген болаттың термиялық өңдеу түрін атаңыз, оның мақсатын түсіндіріңіз.

5. Болатты газбен және сұйықтай азоттандыру сипаттамасын беріңіз, температуралық режімін және ондағы жүретін химиялық әрекеттестігін көрсетіңіз.

6. Азоттандырылған болаттың өшінді разрядтағы мәні, оның басқа азоттандыру түрінен артықшылығы неде?

7. Болаттың әртүрлі ортада циандау (нитроцементтендіру) процесінің мәні неде? Оның температуралық режімін және ондағы жүретін химиялық әрекеттестігін көрсетіңіз.

8. Болатты алюминиймен қанықтырудың мәні неде? Беткі қабатының қасиеті мен пайдалану саласы.

9. Болатты диффузиялық хромдау процесінің мәні, оның түрлері мен параметрлері. Осындай процесс қай жерде қолданылады?

10. Болатты кремниймен және бормен қанықтыру түрлері және осы процестердің параметрлері. Қанықтырылған беттің қасиеттері. Осындай процестер қайда қолданылады?

Бұл тақырыпты келесі кезекпен оқу ұсынылады: мыс, алюминий, т.б. таза металдардың қасиеттері мен қолдану салалары; осы металдар негізінде ең көп тараған қорытпалар, осы қорытпалардың құрылымы, диаграммасы, қорытпаның қасиеттері және қолдану салалары. Маркалары бойынша олардың болжамды құрамын анықтай білу керек.

Мыс пен мырыш және мыс пен қалайы диаграммаларындағы абсцисса өсінде орналасқан 50% -ға дейінгі Zn және 10%-ға дейінгі Sn бөліктеріне ерекше көңіл бөлу керек.

Алюминий қорытпаларын оқығанда деформацияланатын және құйылмалы алюминий қорытпаларына, әсіресе олардың ескіру процестеріне көңіл аударған жөн.

Магний және титан негізді қорытпалар техникада мейлінше кеңінен қолданылады, себебі олардың меншікті салмақтары кіші болса да беріктігі өте жоғары. Деформацияланатын және құйылмалы магний қорытпаларының кейбір маркаларымен, сонымен қатар титан қорытпаларының құрамымен, қасиетімен және пайдалану салаларымен жақсы танысу керек.

Оқуға берілген түсті металдардың қорытпаларының құрамын және қасиетін өздеріңіз жұмыс істейтін өндірісте кездесетін қорытпалармен салыстырыңыз.

1. 
   Мыстың қасиеттерін және кірмелердің оларға көрсетер әсерін сипаттау керек.
   
2. 
   Мыспен мырыштың және мыспен қалайының диаграммаларынан қолада пайдаланылатын α- жездегі мырыштың және қалайының ең үлкен құрамын көрсетіңіз. Жездің және қоланың түрлері, осы қорытпалардың қасиеттері және пайдалану салалары.
   

4. Қандай қорытпа силумин деп аталады? Модификацияның силуминнің құрылымы мен қасиетіне тигізер әсерін түсіндіріңіз. Силуминнің пайдалану саласын атаңыз.

5. Деформацияланатын алюминий қорытпаларын атаңыз. Дуралюминийдің ескіру процесінің мәні неде?

6. Деформацияланатын алюминий қорытпаларының түрін атаңыз. Олардың маркасы, қасиеті және пайдалану саласы.

7. Магний негізді қорытпалар түрін атаңыз. Олардың маркасы, қасиеті және пайдалану саласы.

8. Титанның қасиеті және оған кірмелердің көрсетер әсері. Титан қайда пайдаланылады?

9. Титан қорытпаларының маркасы, қасиеті және пайдалану саласы.

10. Подшипникті қорытпалардың маркасы, қасиеті және пайдалану саласы. Подшипникті қорытпаларға қойылатын талаптар қандай?

Металл емес материалдарды пластмассаларды оқудан бастау керек; оларды класқа бөлу, құрылыстарының негізі, сонымен қатар физикалық-механикалық және технологиялық қасиеттерімен танысу.

Пластмассаның негізгі құраушы бөлігіне синтетикалық, немесе табиғи полимерлер жатады. Пластмассаны өндіру кезінде жиі қолданылатын синтетикалық полимер түрі - смола. Пластмасса тек бір ғана смоладан тұруы мүмкін (мысалы, полиамид немесе полиэтилен), бірақ көбінесе смола пластмассаның негізгі бөлігі ретінде қолданылады, ал оның тиісті физикалық-механикалық қасиеті пластмассаның құрамына әртүрлі толтырғыштар, пластификаторлар, стабилизаторлар, т.б. ендіру арқылы беріледі. Сондықтан пластикалық қасиетін, иілімділігін және өңделуін көтеру үшін қандай пластификаторлар қолданылатыны, механикалық беріктігін көтеру үшін және пресс-формалардың қабырғасына жабыспауын, суыту кезіндегі шөгуін азайтуды және қажетті физикалық-механикалық қасиеттерін көтеруді көздеп қандай толтырғыштардың түрін таңдау және пластмассаның мәңгілігін көтеруге, демек ауадағы оттегінің, жылудың, сәуленің әсерлерінен және механикалық әсерлерден қорғау үшін қандай стабилизаторлар алу керектін білу керек.

Пластмасса бұйымдарын дайындау кезінде шикізат ретінде алынатын материалдарды бірге қыздырып, қысады. Молекулалардың құрылысына және қыздыру кезінде қасиеттерінің өзгеруіне байланысты пластмассалар негізгі екі топқа бөлінеді: термопластикалық және термореактивтік топ. Қандай пластмасса қандай топқа жататынын білу керек, ең көп тараған термопластық және термореактивтік материалдарды білу керек.

Резеңке материалдарын оқуда каучуктің түрлерін және резеңке қоспаларының (каучук, ысытылған қосылғыштар- ингредиенттер) құрамын қарастыру керек, сонымен қатар резеңке бұйымдарының көптеген салаларда кеңінен қолданылуына негіз болған қасиеттерін (иілімділігі, ауа-және су өткізбейтіндігі, майға- және қышқылға беріктігі, диэлектрлік беріктігі, т.б.) білу керек.
Өзіндік тексеру сұрақтары
1. Халық шаруашылығының әр түрлі салаларындағы тетіктер мен бұйымдарды жасау үшін қолданылатын пластмассалардың кластарын келтіріңіз.

2. Табиғи және синтетикалық негізді плстмассалардың түрін атаңыз, осы пластмассаны пайдалану саласы. Полимерлі материалдардың құрылысын көрсетіңіз.

3. Пластмассаның қажетті қасиеттерін қамтамасыз ету үшін қандай толтырғыштар, пластификаторлар және стабилизаторлар қолданылады?

4. Пластмассаның негізгі физикалық-механикалық қасиеттерін атаңыз. Оларды металл мен қорытпалардың қасиеттерімен салыстырыңыз.

5. Көп тараған негізгі термопластикалық материалдарды атаңыз және оларды пайдалану саласын көрсетіңіз.

6. Көп тараған негізгі термореактивтік материалдарды атаңыз және оларды пайдалану саласын көрсетіңіз.

7. Резеңкенің құрамы қандай? Каучуктің түрлерін, олардың қасиетін атаңыз.

8. Ысытылған қосымшалар ретінде қандай материалдар қолданылады? Каучукті ысыту процесінің мәні.

9. Резеңке құрамындағы арнаулы қосымшалар түрі, олардың резеңкенің қасиетіне көрсетер әсері.

10. Әртүрлі металл емес материалдардың техникада пайдаланудағы экономикалық тиімділігі неде?