Болат және қорытпаларды беріктендіру жолдары

жүктемесіне жақсы қарсы тұра алатындығын көрсетеді. Айнымалы жүктемелердегі 
құрылымдық материалдар шаршауға жоғары деңігейде қарсы тұруына, ал үйкеліс жағдайда 
тозуға төзімді болуы керек. Көптеген жағдайларда коррозияға төзімділік қажет. Күштің 
концентраторлары болып табылатын бөлшектерде əрдайым ақаулары бар екенін ескере 
отырып, құрылымдық материалдар сынғыш бұзылуларға жəне жарықшалардың таралуына 
қарсы төзімділікке ие болуы керек. Құрылымдағы материалдың сенімділігі, əдетте, жеке 
беріктігі сипаттамалары ретінде, сонымен қатар өнімнің өндірістік мүмкіндіктерін 
анықтайтын механикалық қасиеттер жиынтығы ретінде түсіндіріледі. Құрылымдық 
материалдарға қойылатын талаптардың ерекшелігі осыдан тұрады. 
Сонымен қатар, жоғары құрылымдық төзімділіктен басқа, құрылымдық материалдар 
жоғары технологиялық қасиеттерге ие болуы тиіс: жақсы құйылу қасиеттері, қысыммен 
жұмыс істеу, кесу, жақсы қайнау. Құрылымдық материалдар арзан жəне сұраныста аз 
болмауы керек. 
Қазіргі уақытта қолданыстағы жəне болашақта жоспарланып отырған барлық құрылыс 
материалдарының ішінен, көбінесе талаптарға қарама-қайшы болып келетініне болат сай 
болады. Тек болат салыстырмалы түрде арзан бағамен əртүрлі механикалық сипаттамалардың 
жоғары құндылықтары мен жақсы өндірілетіндіктің комбинациясын алуға мүмкіндік береді. 
Сондықтан қазіргі жəне болашақта болат негізгі жəне ең көп таралған құрылымдық материал 
болып қала береді. 
Көптеген құрылымдық болаттар үшін ең маңызды (бірақ бірден-бір емес) құрылымдық 
беріктік параметрлері - тұтқырлықты ағымдылығының шегі болатын σ
т, 
суық-сынғыштықтың 
шектілігі немесе тұтқыр сынғышты берілуінің температурасы 
t
хp
, қатаңдық деңгейі KCU, 
KCV, KСT жəне кернеу қарқындылығының коэффициенті K
Ic
. 
Қатайту механизмдері. ХХ ғасырдың бірінші жартысында, болаттардың беріктігіне, 
олардың иілгіштігі мен тұтқырлығына, сыну сипатына жəне дəнекерліліктің сипатына аз 
көңіл бөлініп, көміртектің құрамы ұлғайтылған кезде қол жеткізген. 
Көміртегі темірмен қосылып енгізілетін қатты ерітінділерді жасайды жəне тиімді 
қатайтқыш болып табылады. Алайда, феррит ішіндегі ерігіштігі төмен, бұл қатапйту əсерінің 
төмендеуіне əкеледі. Мартенсит сөндірудің жоғары беріктігі төзімділікті қажет ететін 
икемділік пен тұтқырлықтың төмендеуімен бірге жүреді. Температурада карбидтер пайда 
болады, мартенситтің көміртегісі азаяды жəне қатты ерітінділердің қатаю механизмінің 
əрекеті төмендейді.
Феррит матрицасында ірі цементит типті бөлшектер матрицадан гөрі қатты жəне 
сынғыш болып пайда болады. Сондықтан,
108 

бөлшектің бетінде жүктелген күшті жағдай тундайды, ол ұсақ жарылулардың пайда болуына 
əкеп соғады. 
Қазіргі тұжырымдамаларға сəйкес, деформация дислокация қозғалысы арқылы 
анықталады. Демек, деформацияға төзімділіктің артуы жəне, тиісінше, жоғары беріктік күйге 
жетуі орындықтардың қозғалысына тосқауыл қою жолымен жасалуы мүмкін. 
Темірлерді қатайтудың негізгі механизмдеріне ноқаттарды ұнтақтауға, қатты 
ерітінділерді қалыптастыруға, екінші фазаның бөлшектерін бөлуге, жылу өңдеу кезінде 
трансформациялауға жəне дислокация тығыздығын арттыруға негізделген. Эксперименттік 
зерттеулер көрсеткендей, көптеген болаттар үшін жеке арматуралық тетіктердің сызықтық 
қосынды принципі жұмыс істейді, яғни жалпы төзімділікке жеке механизмдердің 
қосындылары келтірілген: 
з
д.у
Д
т.р
0
т
Δσ
Δσ
Δσ
Δσ
σ
σ





, 
мұндағы σ
0
- кристалдық тордың дислокация қозғалысына (торлы үйкеліс кернеуі немесе 
Пайерл- са-Набарро кернеуі) қарсылығы; - ерітілген легирленген элементтер арқылы 
қатты ерітіндіні қатты қатайтады немесе қатты ерітінділерді қатайтады; Орын ауыстырудың 
орнықтылығына немесе қабырғасының қаттылығын тудыруына байланысты, - жоғары 
сатыдағы қатты ерітіндінің ыдырауында немесе дисперсиялық бақылауда пайда болған 
екінші фазаның дисперсті бөлшектерімен беріктендіру; - ноқат шекаралары мен асты 
шоғырларымен немесе
ноқат шекарасындағы беріктендіру арқылы қатайтылады. 
Ферритті-пирлитикалық болаттарда құрылымда перлит болуына байланысты 
қатайтылады. 
Сурет. 3.9. Баяу салқындату қасиеттеріне легирленген элементтердің əсері (нормаланған) 
феррит пен суық сынғыш шегі: 
a - қаттылықтың өзгеруі; b - соққылықтың өзгеруін өзгерту; c-өзгерту 
суық суық шегі (AP Guliaev бойынша) 
109 
з
Δσ
т.р
Δσ
Д
Δσ
д.у
Δσ

сұйылтылған қатты ерітінділерде, олардың 
көпшілігі болаттар жатады, легирленген 
элементтердің 
шоғырлануына 
сызықты 
тəуелді бағынушылық қабылдануы мүмкін 
(3.9, 
3.10-сурет). 
Қатты 
ерітінділі 
беріктендіру əсіресе элементтерді енгізу 
кезінде тиімді. Көміртегінің жəне азоттың 
бұл 
əсері 
кристалдық 
тордың 
асимметриялық 
бұрмалануы 
арқылы 
түсіндіріледі жəне осы элементтердің 
атомдарының күшті өзара əрекеттесуі еріген 
атомдардың шөгінудің əсерінен шығып 
кетеді. Қатты енгізілетін ерітінділер пайда 
болған кезде беріктендіру əсері қатты 
субстратикалық 
ерітінділерге 
беріктендіруден қарағанда 10-100 есе 
күшейеді. 
Негізгі қорытпа элементтері
толығымен енгізілген 
құрамында феррит пен қатты ерітінділердің
беріктігін анықтайтын кремний, никель, мыс, əлсіз 
карбиді құратын марганец, көміртегі мен азот 
құрамында тəуелсіз карбидтерді құрамайды жəне 
аз мөлшерде (0.02% дейін) көміртегі мен азот құрайтын элементтер болып табылады. Ниобий, 
ванадий, титан тəрізді карбид жасайтын элементтер арнайы карбидтермен байланыста тұрады, 
алюминий нитридтермен немесе металл емес қосындылармен байланысты, хром жəне 
молибденде карбидтер мен феррит арасында орналасқан, бірақ олардың ферритты қатайтуға 
əсері олардың төмен концентрациясы арқылы болады. 
Қатты ерітінділер басқа беріктендіру механизмдеріне əсер етуі мүмкін. Нəтижесінде 
термиялық өңдеу олар екінші фазаның бөлшектерін шығару арқылы диспенсерлі қатаюына 
ықпал етуі мүмкін. Ерітілген элементтерді қосу болатқа айналу температурасын төмендетуі 
мүмкін, бұл өз кезегінде құрылымды, ноқат мөлшерін жəне дислокация тығыздығын 
өзгертеді. Қатты ерітінділерді беріктендіру басқа механизмдермен байланысынлда металдың 
беріктігіне қосқан үлесін дəл анықтайды. 
Қатты ерітінділі беріктендіру болаттың икемділігіне жəне тегістігіне теріс əсер етеді. Бұл 
жағдайда енгізуге арналған ерітінділер ауыстыруға арналған ерітінділерге қарағанда нашар 
икемділік қасиеттерге ие. Барлық легирленген элементтер феррит қаттылығын арттырады. Бұл 
жағдайда хром жəне əсіресе никель болат тұтқырлығын азайтпайды.

жүктеу/скачать 8,95 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: