Материалтану

9.5.2 Болатты легірлеудің мақсаты неде?

9.5.3 Болаттың құрамындағы негізгі легірлеуші элементтерді атаңыз

9.5.4 Легірлеуші элементтердің болаттың қасиетіне көрсетер әсері

9.5.5 Легірлеуші элементтердің фазалық өзгерістерге әсерін

аустениттің изотермиялық өзгеру диаграммасына сүйеніп беріңіз?

9.5.6 Легірленген болатты таңбалау принципі және жалпы таңбалау

ережесінен тыс таңбаланатын болаттарды атаңыз, ажыратыңыз.

9.5.7 Легірленген болаттарды нормальданғаннан кейінгі құрылымы

бойынша класқа бөліңіз.

10 Зертханалық жұмыс «ТҮСТІ ҚОРЫТПАЛАРДЫҢ МИКРОҚҰРЫЛЫМЫН ТАЛДАУ»

10.1.2 Құрылымдардың суретін схема түрінде салып оларға түсініктеме беру.

10.1.3 Аталған қорытпалардың құрылымын күй диаграммасы бойынша талдау, механикалық қасиеттерінің өзгеру жолын берілген суреттер бойынша оқу

10.1.4 Түсті қорытпаларды таңбалап үйрену

10.2.2 МИМ-7, МИМ-8 микроскоптары

10.2.3 Металдардың микроқұрылымдары жинақталған фотоальбом

10.2.4 Түсті металдар қорытпаларының күй диаграммалары.

Алюминийдің беріктігі төмен болғандықтан (σ_в ≤ 140МПа) конструкциялық материал ретінде қолданылмайды. Алюминий негізді қорытпалар коррозияға төзімді, термиялық өңдеуден кейін беріктігі айтарлықтай жоғары және технологиялық қасиеттері: пісірумен өңделуге қабілетті, әртүрлі механикалық өңдеулерге бейімді, құйылуы т.б. жақсы. Мұның барлығы алюминий қорытпаларын өндірісте пайдалануды болаттан кейінгі екінші орынға шығарады.

Алюминий қорытпаларын класқа екі көрсеткіші бойынша бөледі.

1- технологиялық қасиеттері бойынша:

- деформацияланатын, шалаөнімдер (табақтар, тақташалар, шыбықтар, құбырлар) алу үшін жұмсалады және илемдеу, баспалау, қалыптау жолдарымен дайындалатын соғылмалар мен қалыптау өнімдері. Д, АК, АМ, ВД, В әріптерімен таңбаланады да соңынан қорытпаның нөмірі жазылады (Д16);

- құймалық, фасонды құймалар өндіру үшін. АЛ әріптерімен таңбаланады, соңынан қорытпаның нөмірі жазылады (АЛ2);

2 – термиялық өңдеу арқылы беріктігін тиімді нығайтуға қабілеттілігіне қарай деформацияланатын және құймалық қасиеттері бар қорытпалардың термиялық өңдеу арқылы бөлінуі:

- беріктігі нығайтылатын класс;

- беріктігі нығайтылмайтын класс;
Беріктігі термиялық өңдеумен нығайтылатын деформацияланатын қорытпаларға легірлеуші элементтер ретінде мыс, магний, марганец, мырыш, литий енгізіледі. Бұл элементтер алюминиймен әрекеттесіп шектеулі еритін қатты ерітінді (α) және аралық фаза түзеді, мысалы CuAl₂, Mg₂Al₃, т.б.

Алюминий негізді α қатты ерітіндінің ерекшелігі құрамына енгізілген легірлеуші элементтердің еру қарқынын температура жоғарылағанда елеулі көтереді. Мысалы, мыстың алюминийдегі мөлшері 5,7%-ға жеткенде ең жоғары еруі 20...548⁰С аралығында 30 есе өседі (10.1-сурет).

Алюминий мен мыстың қорытпасы дуралюмин деп аталады. Дуралюминдер термиялық өңдеу арқылы беріктігі нығайтылатын топқа жатады. Легірлеуші элементтер ретінде магний, марганец енгізіледі (10.1-кесте).

Бұл топтағы қорытпалардың құрамында легірлеуші элементтер α –ерітіндісінде толық ерігенімен одан аспайды, демек тепе-теңдіктегі күйдегі қорытпалардың құрылымы α-қатты ерітіндісі мен аралық екінші фазалардың кірмелерінен тұрады. Мұндай құрылымның негізі созылмалы α-қатты ерітіндісі болғандықтан қорытпаның деформациялану қабілеті сақталады және термиялық өңдеу арқылы беріктігін тиімді көтеруге мүмкіндік туады.

Алюминий негізді қорытпаларды термиялық өңдеу – шынықтыру және ескіртуден тұрады. Термиялық өңдеу арқылы беріктігі нығайтылатын өндірістік деформацияланатын қорытпаға Al-Cu-Mg жүйедегі, құрамында 4...5% Cu тұратын дуралюмин жатады. Сонымен қатар коррозияға төзімділігін көтеру мақсатымен оның құрамына марганец енгізіледі. 10.1-кестеде қолданысы көп тараған дуралюминдердің құрамы мен қасиеті берілген. Б Қосымшада (әдістемелік нұсқаудың соңғы беттері) осы топқа қатысты аса берік (В95, ВАД23), соғылымды (АК8) және ыстыққа төзімді (АК4) қорытпалары бойынша мәлімет толығымен ұсынылған. Бұл топтағы алюминий негізді қорытпалардың ерекшелігіне әуе техникасында, көліктік машина жасауда және аспаптар жасау саласында кеңінен қолданысқа жол ашқан олардың меншікті беріктігінің (беріктігінің қорытпаның меншікті тығыздығына қатынасы, σ/γ) биіктігі жатады.
Силуминдер.

Алюминий мен кремнийдің қорытпасы силумин деп аталады. Машина жасауда көп қолданылатын қорытпаның бірі. Алюминий негізді құймалық қорытпалардың химиялық құрамы да құрылымы да әртүрлі. Құймалық қасиеті (сұйықтай аққыштығы, құймалардың тығыздығы) жоғары қорытпалардың құрамы эвтектикаға жақын болу керек. Осындай қорытпалардың қатарына силумин кіреді (10.2-сурет). Өндірістік қорытпалардың құрамы 10.....13% Si тұрады. Si кристалдарының әсерінен эвтектика (α+ Si) ірілеген ине тәрізді құрылымнан және эвтектикадан басқа кремнийдің басым түрдегі алғашқы кристалдарынан тұрады. Мұндай қорытпалардың созылымдық (пластикалық) қасиеттері төмен келеді. Сол себепті силуминдерге модификаттау (ерітіндіге натрий тұздары енгізіледі) қолданылады.

Модификатталған қорытпаның эвтектикалық өзгеру температурасы төмендейді де (10.2-суретте үзікті сызық) қорытпа эвтектикаға дейінгі құрылымға ие болады. Кремнийдің басым түрдегі қатты және морт кристалдарының орнына құрылымында тілімшекті α-ерітіндісі (таза Al-ге жуық) пайда болады, ал эвтектиканың бөлшектілігі артады. Соның салдарынан қорытпаның беріктігі, созылымдылығы 3 есеге дейін көтеріледі.

Модификатор эвтектикадағы кремнийдің мөлшерін 14%-ға дейін көтереді, ірі тілікшелі құрылымын ұсақтап, механикалық қасиетін арттырады.

Мұндай қорытпа коррозияға төзімділігі жоғары, термиялық өңдеу арқылы беріктігі нығаймайтын класқа жатады, механикалық қасиеттері төмен, бірақ кристалдану аралығы кішкене болғандықтан құймаларда шөгу кеуектілігі болмайды. Сондықтан АЛ2 қорытпаларынан күрделі құрама пішінді қымтақты құймалар жасалады.

10.2- сурет. Алюминий- кремний (Al –Si) қорытпасының кристалдануына натриймен модификаттаудың (үзікті сызық) әсері көрсетілген схема.

Алюминий негізді құйма қорытпаларын шынықтыру және ескірту арқылы термиялық өңдеу арқылы беріктігін көтеруге болады, бірақ көрсеткіші дуралюминдей көтерілмейді, бірталай төмен болады. Силуминдердің құрамы мен механикалық қасиеттері 10.2-кестеде берілген.
10.2- кесте. Құймалық қорытпалар (силуминдер)

Мыстың ерекше қасиетіне электр өткізгіштігінің жоғарылығы жатады, сондықтан техникалық мысты электртогін өткізгіш сымдар ретінде кеңінен пайдаланады. Конструкциялық және арнаулы материалдар ретінде мыстың қорытпалары – жез және қола кеңінен қолданыс тапқан.