-Amaliy mashg`ulot - Payvandlash mmetallurgiyasi” o‘quv fani bo‘yichа Amaliy ishlаrini bаjаrish uchun uslubiy ko‘rsаtmа

2-Amaliy mashg`ulot
Kam uglerodli po‘latni payvandlashda metall chokning mikrostruktura o`zgarishlarini mustaxkamlikka tasiri.
Ishdаn mаqsаd: Kam uglerodli po‘latni payvandlashda metall chokning mi krostruktura o`zgarishlarini mustaxkamlikka tasirini o`rganish.
Qisqаchа nаzаriy mа’lumоt: Tеmir uglеrоd qоtishma tarkibidagi uglеrоdning miqdоri 0,02% dan kam bo’lsa, tеhnik tоza tеmir 0,02- 2,14% ga tеng bo’lsa, bunday qоtishma po’lat dеyiladi. Qоtishma tarkibidagi uglеrоdning miqdоri 2,14% dan оrtiq bo’lsa, bunday qоtishma cho’yan dеyiladi.Uglerodli va legirlangan po‘latlar bo‘ladi. Tarkibida 0,1 – 0,7% uglerod bo‘lgan po‘latlarga uglerodli konstruksion po‘latlar deyiladi.
Temir asosida tayyorlangan, tarkibida bitta yoki bir nechta legirlovchi elementlar hamda 0,5% gacha uglerod bo‘lgan po‘latlarga legirlangan po‘latlar deyiladi.
Uglerodli po‘latlar GOST 380-71 (oddiy sifatli uglerodli po‘lat), GOST 1050-74 (uglerodli konstruksion sifatli po‘lat), GOST 23570-79 (qurilish
konstruksiyalari uchun mo‘ljallangan po‘lat), GOST 5521-76 (kemasozlikda ishlatiladigan po‘lat), GOST 6713-75 (ko‘priklar qurishda ishlatiladigan po‘lat) va boshqalarga muvofiq etkazib beriladi.
Payvand buyumlar tayyorlashda ishlatiladigan uglerodli konstruksion po‘lat kam uglerodli, o‘rtacha uglerodli va ko‘p uglerodli po‘latlarga bo‘linadi. Kam uglerodli po‘latlar jumlasiga yoy yordamida va gaz alangasida payvandlaganda toblanmaydigan, tarkibidagi uglerod miqdori 0,22% dan ortmaydigan po‘latlar kiradi; o‘rtacha uglerodli po‘latlarda uglerod miqdori 0,2 – 0,45% ga va ko‘p uglerodli po‘latlarda 0,45 – 0,7% ga teng.
Vodorod temir (shuningdek Ni, Al, Cu, va boshqalar) bilan kimyoviy birikmalar hosil qilmaydi va eritmada atomar holatda bo‘ladi.
Zr, Ti, V, Ta bilan esa kimyoviy birikmalar gidridlar hosil qiladi.
Erish mexanizmi uch bosqichda o‘tadi:
1. Gazning metallga tegishida gaz molekulalari va metall sirtidagi atomlar o‘rtasida tortishish kuchlari vujudga keladi va gaz molekulalari tortilib, metall sirtida monomolekulyar plyonka tarzida joylashadilar. Bu hodisa adsorbtsiya deb ataladi. Adsorbtsiyada ma’lum miqdordagi issiqlikning ajralishi bilan gaz entalpiyasining o‘zgarishi yuz beradi.
2. Metall sirtidagi gaz molekulalari atomlarga dissotsiatsiyalanadi. Dissotsiatsiya shuningdek ma'lum miqdordagi issiqlik yutilib gaz entalpiyasining o‘zgarishi yuz beradi.
3. Metall sirtidagi gaz atomlari eritmada (metallda) gaz kontsentratsiyasini oshirib, metall ichkarisiga diffuziyalanadi. Gaz atomining metall ichiga o‘tishida xam gaz entalpiyasining o‘zgarishi yuz beradi. Metallda erishining to‘liq jarayoni gaz absorbtsiyasi deb ataladi. Absorbtsiya xodisasi doimo gazning qH va qS – lari o‘zgarishlari bilan bir kechadi.
Payvandlashning har qanday usulida erigan metall namlik va qoplamalarni organik birikmalari, ximoyalovchi gaz, flyus, atrofdagi havo va boshqalarning hisob vodorod bilan to‘yinadi. Vodorodning suyuq temirda eruvchanligi Siverts qonuniga bo‘ysinadi:
Пўлатларни пайвандлаш, асосан ГОСТ 2246-70 га мувофиқ пўлатдан совуқлайин чўзиб тайёрланган пайвандлаш симидан фойдаланилади. Бу стандарта етиш беш хил русумдаги сим тайёрлаш назарда тутилади.
1.1. Таснифи ва белгиланиши. ГОСТ 2246-70 га мувофиқ тайёрланган пайвандлаш сими легирланганлик даражасига қараб кам углеродли, легирланган ва юқори даражада легирланган хилларга ажратилади.
Кам углеродли сим олти русумдаги ишлаб чиқарилади: Св-08, Св-08А, Св-08АА, Св-08ГА, Св-10ГА ва Св-10Г2.
Легирланган симнинг ўттиз хил русуми ишлаб чиқарилади: Св-08ГС, Св-12ГС, Св-08Г2С, Св-10ГН, Св-08ГСМТ, Св-15ГСТЮЦА ва ҳоказолар.
Юқори даражада легирланган сим ўттиз тўққиз хил маркада тайёрланади: Св-12Х11НМФ, Св-10X11HBMФ, Св-12X13, Св-20X13, Св-06X14, Св-08X14ГНТ, Св-10X17T, Cв-13X25T, Cв-01X19H9, Cв-04X19H9, Cв-08X16H8M2, Cв-08X18H8Г2Б ва ҳоказолар.
Сим пўлатининг кимёвий таркиби, %
Сим маркаси
|
С
|
Si
|
Mn
|
Cr
|
Ni
|
Mo
|
Ti
|
S
|
P
|
Бошқа элементлар
|
кўпи билан
|
|
Кам легирларган сим
|
Св-08
|
≤0,10
|
≤0,3
|
0,35-0,60
|
≤0,15
|
≤0,30
|
-
|
-
|
0,04
|
0,04
|
≤0,01.Al
|
Св-08А
|
≤0,10
|
≤0,03
|
0,35-0,60
|
≤0,12
|
≤0,25
|
-
|
-
|
0,03
|
0,03
|
≤0,01.Al
|
Св-08АА
|
≤0,10
|
≤0,03
|
0,35-0,60
|
≤0,10
|
≤0,25
|
-
|
-
|
0,02
|
0,02
|
≤0,01.Al
|
Св-08ГА
|
≤0,10
|
≤0,06
|
0,80-1,10
|
≤0,10
|
≤0,25
|
-
|
-
|
0,025
|
0,030
|
-
|
Св-10ГA
|
≤0,12
|
≤0,06
|
1,10-1,40
|
≤0,20
|
≤0,30
|
-
|
-
|
0,025
|
0,030
|
-
|
Св-10Г2
|
≤0,12
|
≤0,06
|
1,50-1,90
|
≤0,20
|
≤0,30
|
-
|
-
|
0,30
|
0,030
|
-
|
Легирланган сим
|
Св-08ГС
|
≤0,10
|
0,60-0,85
|
1,40-1,70
|
≤0,20
|
≤0,25
|
-
|
-
|
0,025
|
0,030
|
-
|
Св-12ГС
|
≤0,14
|
0,60-0,90
|
0,80-1,10
|
≤0,20
|
≤0,30
|
-
|
-
|
0,025
|
0,030
|
-
|
Св-08Г2С
|
0,5-0,11
|
0,70-0,95
|
1,80-2,10
|
≤0,20
|
≤0,25
|
-
|
-
|
0,025
|
0,030
|
-
|
Св-10ГН
|
≤0,12
|
0,15-0,35
|
0,90-1,20
|
≤0,20
|
0,90-1,20
|
-
|
-
|
0,025
|
0,030
|
-
|
Св-08ГСМТ
|
0,06-0,11
|
0,40-0,70
|
1,00-1,30
|
≤0,20
|
≤0,30
|
0,20-0,40
|
0,05-0,12
|
0,025
|
0,030
|
-
|
Юқори даражада легирланган сим
|
Св-12X11HMФ
|
0,08-0,15
|
0,25-0,55
|
0,35-0,65
|
10,50-12,0
|
0,60-0,90
|
0,60-0,90
|
-
|
0,025
|
0,030
|
0,25-0,50 V
|
Св-10X11НВМФ
|
0,08-0,13
|
0,30-0,60
|
0,35-0,65
|
10,5-12,0
|
0,80-1,10
|
1,0-1,30
|
-
|
0,025
|
0,030
|
0,25-0,50 V
|
Св-12X13
|
0,09-0,14
|
0,30-0,70
|
0,30-0,70
|
12,0-14,0
|
≤0,60
|
-
|
-
|
0,025
|
0,030
|
-
|
Св-20X13
|
0,16-0,24
|
≤0,60
|
≤0,60
|
12,0-14,0
|
-
|
-
|
-
|
0,025
|
0,030
|
-
|
Св-06X14
|
≤0,08
|
0,30-0,70
|
0,30-0,70
|
13,0-15,0
|
≤0,60
|
-
|
-
|
0,025
|
0,030
|
-
|
Св-08X14ГНТ
|
≤0,10
|
0,25-0,65
|
1,90-1,30
|
12,5-14,5
|
0,40-0,90
|
-
|
0,60-1,0
|
0,025
|
0,035
|
-
|
ва бошқалар
|
Изоҳлар:
1. Сим маркаларининг шартли белгилари Св (пайвандлаш) индекисдан ва ундан кейин келувчи рақамлар ва ҳарфларидан иборат.
2. Св индекисидан кейин келувчи углероднинг фоизнинг юздан бир улушидаги миқдорини кўрсатади.
3. Сим металли таркибидаги кимёвий элементлар ушбу ҳарфлар билан белгиланган: А - азот (фақат юқори даражада легирланган симларда); Б - ниобий; В - волфрам; Г - марганец; Д - мис; М - молибден; Н - никел; С - кремний; Т - титан; Ф - ванадий; Х - хром; Ц - цирконий; Ю - алюминий.
4. Кимёвий элементларнинг ҳарфли белгиларидан кейин келувчи рақамлар элементларнинг фоиздаги ўртача миқдорини кўрсатади.
5. Кам углеродли ва легирланган симнинг шартли белгилари охиридаги А ҳарфи металлнинг олтингугурт ва фосфор миқдори жиҳатидан юқори даражада тозалигини кўрсатади. Св-08АА маркали симдаги иккита А ҳарфи олтингугурт ва фосфор миқдори уларнинг Св-08А маркали симдаги миқдорига нисбатан камлигини кўрсатади.
|
C
|
Mn
|
Ni
|
Cr
|
Mo
|
V
|
|
0.12
|
2
|
2
|
0.1
|
0
|
1
|
|
0.13
|
0
|
3
|
0
|
1
|
1
|
|
0.14
|
1
|
0
|
1
|
0.5
|
0.8
|
|
0.15
|
1
|
2
|
0.8
|
0
|
0
|
|
0.05
|
3
|
1
|
1
|
0.2
|
0
|
|
0.06
|
2
|
3
|
0.3
|
1
|
0.2
|
|
0.07
|
1
|
2
|
0.5
|
1
|
1
|
|
0.08
|
3
|
1
|
1
|
0.4
|
0
|
|
0.09
|
2
|
0.2
|
0
|
1
|
0.7
|
|
0.10
|
0
|
0
|
0.1
|
1
|
1
|
|
0.11
|
1
|
1
|
0
|
0.8
|
1
|
|
0.12
|
2
|
1
|
1
|
0
|
0
|
|
0.13
|
0.2
|
0
|
0.8
|
0
|
0
|
|
0.14
|
1
|
1
|
1
|
0.2
|
1
|
|
0.15
|
2
|
3
|
0.3
|
1
|
0.1
|
|
0.16
|
0
|
1
|
1
|
0
|
0
|
|
0.17
|
0
|
2
|
0.8
|
0.7
|
1
|
|
0.18
|
2
|
3
|
0
|
1
|
0.8
|
|
0.19
|
1
|
0.2
|
0
|
0.2
|
1
|
|
0.20
|
3
|
2
|
0.2
|
0
|
0.3
|
|
0.21
|
2
|
3
|
1
|
0
|
0.5
|
|
0.22
|
1
|
0
|
0
|
1
|
1
|
|
0.23
|
3
|
2
|
0.7
|
0.1
|
0
|
|
0.24
|
0
|
0.2
|
1
|
0
|
0.1
|
|
0.25
|
1
|
3
|
1
|
1
|
0
|
|
0.26
|
2
|
2
|
0
|
0.8
|
1
|
|
0.27
|
0
|
1
|
0
|
1
|
0.8
|
|
0.28
|
1
|
3
|
1
|
0.3
|
1
|
|
0.29
|
1
|
0
|
0.8
|
0.5
|
0.3
|
Po‘latda vodorodning eruvchanligining nixoyatda kichik foiz miqdorini hisobga olib, eruvchanlikni ko‘pincha 100g metallda eritilgan vodorodni millimetrda baxolanadi. U holda:
Vodorodning po‘latda eruvchanligi kristallanishda to‘rt martda kamayadi, bu esa diffuzion vodorodning hosil bo‘lishiga olib keladi, u 48-72 soat mobaynida doimiy kristall panjaradan kichik atom o‘lchoviga ega bo‘lib, payvandlanayotgan metalldan uzoqlanadi.
Bunda qolgan vodorodni qoldiq vodorod deb atash qabul qilingan bo‘lib, uning miqdori odatda 1-1,5 mlG`100g ni tashkil etadi.
Payvandlashning turli xil usullarida diffuzion vodorod miqdori odatda quyidagini tashkil etadi.
Elektrod bilan dastaki yoy bilan payvandlashda:
organik qoplamalar bilan...........................................15,00
ushaning o‘zi organik birikmalarsiz.......................... 2,15
ushaning o‘zi qoplama namligi bilan (~4%) ...............6,7
da payvandlashda.....................................................0,04
flyus ostida avtomatik payvandlashda .......................4,40
Gaz bilan payvandlashda.............................................. 5,00
Vodorodning diffuziyasi po‘latning tuzilishiga bog’liqholda 48-72 soat mobaynida kechadi. Toblash holida esa chokoldi xududida vodorodni vaqtincha to‘plash amalga oshiriladi. Vodorod payvandlashda g’ovaklarning paydo bo‘lishi sababi va ko‘pgina xollarda sovuq yoriqlarning (darzlarning) paydo bo‘lishiga sababchi bo‘ladi. Umumiy ko‘rinishda bir sutkada payvand chokidan barcha erigan vodorodning 60 q 70%, besh sutkada esa 80 q 85% uzoqlashtiriladi. Payvand chokinin noaniqliklarida to‘planadigan qoldiq vodorod barcha erigan vodorodning 15 q 20% ni tashkil etadi.
7-rasm. Molekulyar vodorodni diffuziyasini vaqtga bog’liqligi.
Vodorodning diffuzion xarakatchanligi payvand birikmaning tuzilmasi bilan aniqlanadi. Austenit tuzilma eng yuqori xarakatchanlikka va eruvchanlikka ega bo‘ladi. Eng qiyin singuvchi tuzilma toblash tuzilmasi xisoblanadi.
Chok metallida vodorodning vaqtincha to‘planishi payvand birikmaning mo‘rtligini oshiradi. Vodorodning kristall panjara orqali diffuziyasi ikkinchi tur kuchlanishlarining vujudga kelishiga olib keladi, bu esa toblangan po‘latlar uchun sovuq yoriqlarni (darzlarni) paydo bo‘lishini yuzaga keltiradi.
Endi (2) tenglama bo‘yicha 1535 °C (1808 °K) temperaturalar oralig’i uchun temir bilan eritilgan absorbtsiyalangan vodorod miqdorini xisoblab topamiz, bir atmosferaga teng bosimda eritma ustidagi molekulyar vodorodning, qaynash temperaturasi (3008 °K).
A.M. Morozov formulasi.
9-jаdvаl
T0K
|
T0C
|
|
|
[
|
1808
|
1535
|
0,97
|
1,41
|
25,5
|
2000
|
1727
|
0,875
|
1,505
|
32,0
|
2200
|
1927
|
0,795
|
1,585
|
38,5
|
2600
|
2327
|
0,675
|
1,705
|
50,5
|
3008
|
2735
|
0,580
|
1,8
|
63,0
|
Eritilgan temirda eritma vodorodning miqdori grafigi temirning erish yaqin temperaturalariga uchungina to‘g’ridir. Yanada yuqoriroq temperaturada temirning jadal bug’lanishlari yuz beradi, yani temir bug’larining partsial bosimi orta boradi vodorodning partsial bosimi kamayadi.
Temirning qaynash temperaturasida (3008 °K) temirning bug’lari bosimi bir atmosferaga teng bo‘lib qoladi mos ravishda vodorodning partsial bosimi nolgacha kamayadi. Bu paytda temirda erigan barcha vodorod chiqib ketadi.
8-rasm. Eritilgan temirdagi muvozanat xolatdagi vodorod miqdorini haroratdagi bog’liqligi.
Kristallanish paytida (1535 °C) vodorodning jadal ajralib chiqishi odatda ajralib chiqayotgan gaz pufakchalarining metall kristallari tomonidan olib ketilishi bilan birga ketadi, bu esa metall massasida bo‘shliqlarning hosil bo‘lishiga sabab bo‘ladi.
Zr, Ti, V, Ta bilan esa kimyoviy birikmalar gidridlar hosil qiladi.
Erish mexanizmi uch bosqichda o‘tadi:
1. Gazning metallga tegishida gaz molekulalari va metall sirtidagi atomlar o‘rtasida tortishish kuchlari vujudga keladi va gaz molekulalari tortilib, metall sirtida monomolekulyar plyonka tarzida joylashadilar. Bu hodisa adsorbtsiya deb ataladi. Adsorbtsiyada ma’lum miqdordagi issiqlikning ajralishi bilan gaz entalpiyasining o‘zgarishi yuz beradi.
2. Metall sirtidagi gaz molekulalari atomlarga dissotsiatsiyalanadi. Dissotsiatsiya shuningdek ma'lum miqdordagi issiqlik yutilib gaz entalpiyasining o‘zgarishi yuz beradi.
3. Metall sirtidagi gaz atomlari eritmada (metallda) gaz kontsentratsiyasini oshirib, metall ichkarisiga diffuziyalanadi. Gaz atomining metall ichiga o‘tishida xam gaz entalpiyasining o‘zgarishi yuz beradi. Metallda erishining to‘liq jarayoni gaz absorbtsiyasi deb ataladi. Absorbtsiya xodisasi doimo gazning qH va qS – lari o‘zgarishlari bilan bir kechadi.
Payvandlashning har qanday usulida erigan metall namlik va qoplamalarni organik birikmalari, ximoyalovchi gaz, flyus, atrofdagi havo va boshqalarning hisob vodorod bilan to‘yinadi. Vodorodning suyuq temirda eruvchanligi Siverts qonuniga bo‘ysinadi:
Po‘latda vodorodning eruvchanligining nixoyatda kichik foiz miqdorini hisobga olib, eruvchanlikni ko‘pincha 100g metallda eritilgan vodorodni millimetrda baxolanadi. U holda:
Vodorodning po‘latda eruvchanligi kristallanishda to‘rt martda kamayadi, bu esa diffuzion vodorodning hosil bo‘lishiga olib keladi, u 48-72 soat mobaynida doimiy kristall panjaradan kichik atom o‘lchoviga ega bo‘lib, payvandlanayotgan metalldan uzoqlanadi.
Bunda qolgan vodorodni qoldiq vodorod deb atash qabul qilingan bo‘lib, uning miqdori odatda 1-1,5 mlG`100g ni tashkil etadi.
Payvandlashning turli xil usullarida diffuzion vodorod miqdori odatda quyidagini tashkil etadi.
Elektrod bilan dastaki yoy bilan payvandlashda:
organik qoplamalar bilan...........................................15,00
ushaning o‘zi organik birikmalarsiz.......................... 2,15
ushaning o‘zi qoplama namligi bilan (~4%) ...............6,7
da payvandlashda.....................................................0,04
flyus ostida avtomatik payvandlashda .......................4,40
Gaz bilan payvandlashda.............................................. 5,00
Vodorodning diffuziyasi po‘latning tuzilishiga bog’liqholda 48-72 soat mobaynida kechadi. Toblash holida esa chokoldi xududida vodorodni vaqtincha to‘plash amalga oshiriladi. Vodorod payvandlashda g’ovaklarning paydo bo‘lishi sababi va ko‘pgina xollarda sovuq yoriqlarning (darzlarning) paydo bo‘lishiga sababchi bo‘ladi. Umumiy ko‘rinishda bir sutkada payvand chokidan barcha erigan vodorodning 60 q 70%, besh sutkada esa 80 q 85% uzoqlashtiriladi. Payvand chokinin noaniqliklarida to‘planadigan qoldiq vodorod barcha erigan vodorodning 15 q 20% ni tashkil etadi.
7-rasm. Molekulyar vodorodni diffuziyasini vaqtga bog’liqligi.
Vodorodning diffuzion xarakatchanligi payvand birikmaning tuzilmasi bilan aniqlanadi. Austenit tuzilma eng yuqori xarakatchanlikka va eruvchanlikka ega bo‘ladi. Eng qiyin singuvchi tuzilma toblash tuzilmasi xisoblanadi.
Chok metallida vodorodning vaqtincha to‘planishi payvand birikmaning mo‘rtligini oshiradi. Vodorodning kristall panjara orqali diffuziyasi ikkinchi tur kuchlanishlarining vujudga kelishiga olib keladi, bu esa toblangan po‘latlar uchun sovuq yoriqlarni (darzlarni) paydo bo‘lishini yuzaga keltiradi.
Endi (2) tenglama bo‘yicha 1535 °C (1808 °K) temperaturalar oralig’i uchun temir bilan eritilgan absorbtsiyalangan vodorod miqdorini xisoblab topamiz, bir atmosferaga teng bosimda eritma ustidagi molekulyar vodorodning, qaynash temperaturasi (3008 °K).
A.M. Morozov formulasi.
10-jаdvаl
T0K
|
T0C
|
|
|
[
|
1808
|
1535
|
0,97
|
1,41
|
25,5
|
2000
|
1727
|
0,875
|
1,505
|
32,0
|
2200
|
1927
|
0,795
|
1,585
|
38,5
|
2600
|
2327
|
0,675
|
1,705
|
50,5
|
3008
|
2735
|
0,580
|
1,8
|
63,0
|
Eritilgan temirda eritma vodorodning miqdori grafigi temirning erish yaqin temperaturalariga uchungina to‘g’ridir. Yanada yuqoriroq temperaturada temirning jadal bug’lanishlari yuz beradi, yani temir bug’larining partsial bosimi orta boradi vodorodning partsial bosimi kamayadi.
Temirning qaynash temperaturasida (3008 °K) temirning bug’lari bosimi bir atmosferaga teng bo‘lib qoladi mos ravishda vodorodning partsial bosimi nolgacha kamayadi. Bu paytda temirda erigan barcha vodorod chiqib ketadi.
11-rasm. Eritilgan temirdagi muvozanat xolatdagi vodorod miqdorini haroratdagi bog’liqligi.
|