6. karbonlu poladlar, Çuqunlar, legiRLƏNMİŞ poladlar t e. n., dosent, E. M. Cavadov plan
Yüklə 93,78 Kb.
ölçüsü 93,78 Kb.
0,07%, 0,07...0,15% və 0,15...0,35%
Lövhəşəkilli qrafit.
Topaşəkilli qrafit
Ferrit və ferrit- perlit əsaslı boz çuqunlar.
Vermikulyar qrafitli çuqun (VГЧ)
Döyülən çuqunlar “KЧ
6. KARBONLU POLADLAR, ÇUQUNLAR, LEGİRLƏNMİŞ POLADLAR
1. Poladın mikrostrukturu və xassələrinə karbonun və daimi aşqarların təsiri;
2. Karbonlu poladların təsnifatı və markalanması;
3. Çuqunun quruluşu və xassələrinə daimi aşqarların təsiri. Boz çuqunun
mikrostrukturu və xassələri;
4. Yüksək keyfiyyətli çuqunlar. Döyülən çuqunlar. Çuqunların markalanması və
kənd təsərrüfatı maşınqayırmasında tətbiqi;
5. Poladın legirlənməsi. Legirlənmiş poladların təsnifatı və markalanması.
1. R.İ. Şükürov. Metalşünaslıq., Baku. Çaşıoğlu. 2002.
2. Гулаев А. Л. Металловедение. М., Металлургия, 1986.
Qara metallurgiyanın əsas məhsulu poladır. Bunun 85% -i C –lu, 15% -i isə legirlənmiş poladlardır. Sənayedə istifadə edilən bu poladların tərkibində Fe –in miqdarı 97,0...99,5% olur. C –lu poladlarda Fe –dən əlavə bir sıra başqa elementlər də vardır. Bu elementlərdən bir qismi poladın istehsal texnologiyasının tələbinə görə (Si, Mn), müəyyən hissəsi poladdan tamamilə kənar etmək mümkün olmadığına (S, P, O, N, H) və bir hissəsi də təsadüfi səbəbdən (şixtədən keçən Cr, Ni, Cu) tərkibdə qalır. Yalnız C polada xüsusi məqsədlə verilir.
C hətta az miqdarda belə poladın xassələrinə ciddi təsir göstərdiyindən bu tərkibdə əsas element sayılır.
Tərkibində 2,14% C, ≤0,8%Mn, ≤0,35% Si və Fe –dən ibarət ərintilərə C –lu poladlar deyilir. Bu poladın tərkibində ≤0,04% S və ≤0,04% P olur. Ümumiyyətlə sənayedə geniş istifadə edilən poladlarda 1,2% -dək C olur.
Əksər hallarda karbonlu poladların mexaniki xassələrini artırmaq üçün onları termiki emala uğradırlar. Bu zaman poladın tərkibində olan C –nun miqdarı məhdud çərçivədə ≥0,3% olmalıdır.
Termiki emalla (tablama) C –lu poladların möhkəmlik, bərklik və b. xarak-teristikalarını yumşaltma əməliyyatlarına uğradılmış poladlara nisbətən 3...5 dəfə artırmaq olar.
Qeyd olunduğu kimi poladda C –la yanaşı Si, Mn, P, S, Cr, Ni və s. kimi daimi qatışıqlar vardır. Bunlardan başqa N, O, H də ola bilər.
C –nun təsiri. Poladı aşağı sürətlə soyutduqda onun strukturu ferrit və sementitdən (Fe3C) ibarət olur. Poladda C – nun miqdarı artdıqca strukturda Fe3C –in miqdarı çoxalır. Fe3C (sementit) bərk və kövrək olduğundan onun hissəcikləri dislokasiyaların hərəkətinə müqavimət göstərərək, deformasiyanı çətinləşdirir və poladın plastikliyini və zərbə özlülüyünü azaldır. Odur ki, poladda C –nun miqdarı artdıqca bərklik, möhkəmlik və axıcılıq həddi yüksəlir, nisbi uzanma, nisbi daralma və zərbə özlülüyü azalır (Şəkil 1). Poladda C –nun miqdarı artdıqca onun soyuqsınma temperaturu da yüksəlir. Belə ki, C –nun miqdarının hər 0,1% artması onun soyuq-sınma temperaturunu orta hesabla 20oC yüksəldir. C –nun miqdarının artması poladın sıxlığını və istilik keçirməsini azaldır, elektrik müqavimətini, koersitiv gücünü isə artırır.
Mn və Si. təsiri. Karbonlu poladlarda Si –un miqdarı 0,17...0,35%, Mn isə 0,5...0,8% olur. Bu elementlərin miqdarı göstərilən yuxarı həddən çox olduqda, polad Mn və Si –la legirlənmiş adlanır. Hər iki element polada reduksiyaedici kimi əlavə olunur. Mn və Si poladda zərərli aşqar sayılan FeO –lə reaksiyaya girib, O –lə birləşərək onu posaya (MnO və SiO2) çevirməklə poladın keyfiyyətini yüksəldir:
Mn –um poladda qalan hissəsi isti yayılmış poladın praktiki olaraq plastikliyini azaltmadan möhkəmliyini artırmaqla yanaşı S –ün poladda zərərli təsirini də aradan qaldırır.
Reduksiyaolmadan sonra bərk məhlulda həll olan Si poladın axma həddini yüksəldir. Ancaq, bu poladın soyuq halda plastiki deformasiyaya uğradılmasını çətinləşdirir. Odur ki, soyuq yayma və ştamplama üçün istifadə edilən poladlarda Si –un miqdarı az olur.
Şəkil 1. Poladın mexaniki xassələrinə karbonun təsiri.
Kükürdün (S) təsiri. Kükürd poladda zərərli aşqar hesab olunur. O, poladda filizdən və həmçinin yanma məhsulu kimi soba qazlarından (SO2) keçir. S dəmirdə həll olmur. Lakin o, dəmirlə birləşib FeS yaradır. Bu birləşmə Fe ərimə temperaturu 988oC olan və dənələrin sərhəddində yerləşən kövrək evtentika (Fe+FeS) yaradır. Poladı yayma, döymə temperaturunadək (1100...1200oC) qızdırdıqda kükürd evtektikası əriyərək, metal dənələri arasındakı əlaqəni pozur və deformasiya zamanı maye kükürd birləşməsi olan sahələrdə çatlar əmələ gətirərək məmulatı dağıdır. Bu hadisə qızmarsınma adlanır.
Polada manqan (Mn) verdikdə o, S zərərli təsirini azaldır. Mn dəmirə S -ə yaxın olduğundan reaksiyası ilə MnS. əmələ gətirir. MnS. birləş-məsinin ərimə temperaturu (1620oC) isti emal temperaturundan çox yüksək olduğun-dan poladda “qızmarsınma” baş vermir. MnS. plastiki olub, deformasiya zamanı yayma istiqamətində uzanır.
Ən çox S (0,06%) bessemer poladında olur. Əsas marten və elektrik sobalarında polad istehsalında S poladın tərkibindən çıxarılır. Yüksək keyfiyyətli poladlarda S – miqdarı 0,02...0,03% -dən artıq olmamalıdır. Maye metalı sintetik poson ilə emal etdikdə S miqdarını ~0,005% qədər azaltmaq olar.
Fosforun təsiri (P). P poladda zərərli qatışıq hesab olunur. P çuquna filizdən, yanacaq və flüsdən keçir. Çuqundan polad aldıqda P bir hissəsi poladda qalır. Poladı əsas marten sobasında istehsal etdikdə P çox hissəsi metaldan çıxarılır və onun miqdarı poladda 0,02...0,440% alınır. Elektrik sobalarında istehsal olunan poladlarda P –un miqdarı 0,02% -dən az olur. P ferritdə həll olaraq onun kristal fəza qəfəsini pozur, axıcılıq hədlərini yüksəldir, plastiklik və zərbə özlülüyünü kəskin surətdə aşağı salır. Poladda C çox olduqda zərbə özlülüyünün qiyməti daha kiçik olur. Metallurji üsullarla poladda P –un miqdarını 0,01% və ondan aşağı miqdarda saxlamaq mümkün deyil. P miqdarını azaltmaq üçün polad əritmədə istifadə olunan şixtə materialı P –a görə təmiz seçilməlidir.
Azot (N), oksigen (O) və hidrogen (H) poladlarda istehsal üsulundan asılı olaraq az miqdarda olurlar. Onlar qeyri – metal iç qatışıqları şəklində (FeO, SiO2, Al2O3, Fe4N), bərk məhlulda ( ) və qaz halında məmuldakı müxtəlif məsaməliklərdə təsadüf olunur.
N və O nitrid və oksidlər şəklində dənələrin sərhəddində toplanaraq poladın “soyuqsınma” temperaturunu yüksəldir, onun kövrək dağılmaya qarşı müqavimətini və dözümlülük həddini azaldır. Poladda həll olan H daha zərərli olub, onun çox kövrək olmasına səbəb olur. Ərimə prosesində poladda həll olan H yayılan pəstahlarda və döyüklərdə flokenlərin əmələ gəlməsinə səbəb olur. Flokenlər dəyirmi və oval formalı nazik çatlardan ibarət olub, polad sınığında gümüşü ləkə kimi görünür. Flokenlər poladın xassələrinin çox pis olmasına səbəb olur. Odur ki, metalda floken olduqda ondan sənayedə istifadə etmək olmaz. Bundan əlavə poladı 200oC –dən başlayaraq çox kiçik sürətlə soyutduqda H tədricən ondan kənarlaşır.
Reduksiya edilmə üsulundan asılı olaraq poladlar sakit (Mn, Si və Al red.ed) və qaynayan (yalnız Mn red.edilmiş) poladlara bölünürlər. Bundan başqa aralıq mövqeyə malik yarımsakit (ПС) polad (mn və Al –la reduksiya olunur). Qayanayan poladın (КП) tərkibində Si miqdarı ≤0,05%, sakit poladlarda (CП) isə 0,15...0,35% Si olur.
Poladlarda adi qatışıqlardan əlavə müxtəlif təsadüfi qatışıqları da olur. Məsələn, poladı əritmək üçün istifadə olunan metal tullantıları içərisindəki Cr, Ni, Mo, Cuvə başqa qatışıqlar polada keçir. Bəzi filizlərin tərkibində çətin çıxarıla bilən qatışıqlar məsələn As ola bilər və bu element istehsal olunan çuqunda (0,1...0,15%As) qalır və ondan polada keçir. Beləliklə, eyni markalı poladlar bir – birindən tərkiblərində olan, standartda nəzərdə tutulan və tutulmayan qatışıqlarla fərqlənə bilərlər. Bu qatışıqlar isə poladın xassələrinə güclü təsir edə bilər.
Beləliklə, poladın xassəsinə təsir edən qatışıqlar, onların miqdarı, paylanması poladın istehsal növündən asılı olur və bunun da bir sıra hallarda böyük əhəmiyyət kəsb etdiyini nəzərə almaq lazımdır.
Karbonlu poladlar standart üzrə üç qrupda verilir:
A qrupu – bu qrupa aid olan poladların standart üzrə yalnız mexaniki xassələri verilir, kimyəvi tərkibi isə verilmir. Belə poladlar maşın, dəzgah və tikinti konstruksi-yaları istehsalında geniş istifadə olunurlar.
B qrupu – bu qrupa aid olan poladların standart üzrə kimyəvi tərkibi verilir, mexaniki xassələri isə verilmir.
V qrupu – bu qrup poladlardan əsasən qaynaq işlərində istifadə edilir. Bu qrupa aid olan poladların standart üzrə mexaniki xassələri və kimyəvi tərkibi verilir.
A qrupuna daxil olan poladlar CT və ondan sonra gələn rəqəmlə markalanırlar. Bu poladların xasələri Cədvəl 1 –də verilmişdir. Məsələn, CT1, CT2, CT3 və s. rəqəm artdıqca poladın möhkəmliyi yüksəlir, plastikliyi azalır.
B qrupuna daxil olan poladlarda (Cədvəl 2) “CT” –dən qabaq həmin poladın istehsal üsulunu göstərən M (marten), K (konvertor), B (bessemer) hərflərindən biri yazılır. Əgər rəqəmdən sonra “КП”, “ПC” və “CП” işarələri olarsa, belə polad müvafiq olaraq qaynayan, yarımsakit və sakit polad adlanır. Si həmin poladlarda uyğun olaraq 0,07%, 0,07...0,15% və 0,15...0,35% təşkil edir. Məsələn, MCT3 KП poladında M –marten sobasında istehsal edildiyini “KП” isə qaynayan polad olduğunu göstərir.
V qrupuna daxil olan poladlar K və M üsulu ilə istehsal olunurlar. Markalarda “CT”-dən əvvəl B hərfi, sonra isə rəqəm göstərilir. Məsələn, BCT1, BCT2.
Mexaniki tərkibi – CT1, CT2 kimidir;
Kimyəvi tərkibi – MCT1, MCT2 uyğundur.
“A” qrupuna daxil olan poladların xassələri
Poladın markası
Möhkəmlik həddi,
Axıcılıq həddi,
Genişlənmə, %
410...530
490...625
Qeyd: Burada göstərilən xassələr qalınlığı, 40mm -ə qədər olan sakit poladlara aiddir.
“B” qrupuna daxil olan poladların kimyəvi tərkibi, %
≥0,23
0,30...0,65
Qeyd: Bu poladlarda S <0,05%, P <0,04% Cr və Ni hər biri 0,3% -dən az
Sənayedə en kəsiyi kiçik olan məftillər, nazik vərəqlər və zolaqlar, bütöv çəkilmiş borular və s. məmullar geniş istifadə olunurlar. Belə məmulları metallurgiya zavodlarında [geniş istifadə] soyuq halda yaymaqla, presləməklə, gözlüklərdən çəkməklə hazırlayırlar. Bu əməliyyatlardan sonra metal döyənəklənmiş olur. Metalı döyənəklikdən azad etmək üçün onu rekristallaşma yumşaltmasına məruz edirlər. Göstərilən məmullar metallurgiya zavodlarından istehlakçıya yumşaldılmış və ya döyənəklənmiş halda verilir. Yumşaldılmış halda olan metalın mexaniki xassələri onun tərkibi ilə, əsasən karbonun miqdarı ilə təyin olunur. Döyənəklənmiş halda (olan) verilmiş metalın xassələri isə sıxılma dərəcəsindən asılıdır. Sıxılma dərəcəsinin məftilin möhkəmliyinə təsiri şəkil 2 –də verilmişdir. Göründüyü kimi, sıxılma dərə-cəsi artdıqca döyənəklənmiş məftilin möhkəmliyi artır. Belə ki, tərkibində 1,0% C olan poladı 95% sıxmaqla onun möhkəmliyini 4000 Mpa –dan yuxarı qaldırmaq olar.
Şəkil 2. Sıxılma dərəcəsinin C –nun miqdarından asılı olaraq
məftilin möhkəmlik həddinə təsiri.
Sıxılma dərəcəsi yüksək olan döyənəklənmiş məftildən kanat və tros istehsalında istifadə edirlər. Bu məqsədlə tərkibində 0,6...0,8% C olan poladları 80...90% sıx-maqla möhkəmlik həddi 1800...3000 Mpa olan kanat məftilləri almaq olar.
Bir çox məmulları, məsələn, bağlama, sarıma üçün məftilləri, dərin ştamplama və ya uzatmada nazik vərəq materialını yumşaq az C –lu poladlardan hazırlayırlar.
Avtomobil qanadları və gövdəsini hazırlamaq üçün vərəq poladı xüsusi maraq kəsb edir. Dərin ştamplama ilə alınan bu məmulatların materiallarında yüksək plas-tiklik xassəsi olmalıdır. Bu poladların tərkibində 0,08%C, 0,25...0,50%Mn, <0,03% Si, <0,03%S, <0,02%P (olan 08 KП poladını göstərmək olar) olur.
Əksər maşın hissələrini dəzgahlarda yonmaqla hazırlayırlar. Ona görə də, əsas maşınqayırma metalları olan metalların yonulma qabiliyyətinin yaxşılaşdırılmasının böyük təcrübi əhəmiyyəti vardır.
Yonulma qabiliyyətinə təsir edən ən əsas amil metalların istilik keçirməsidir. İstiliyi zəif keçirən metalların yonulma qabiliyyəti istiliyi yaxşı keçirən metallara nisbətən zəifdir. Çünki yonma zamanı ayrılan istilik, məmul tərəfindən az udulduğun-dan, əsas etibarilə yonulma nöqtələrində və kəsicinin ucunda yığıldığından onun da-yanıqlığını azaldır. Anstenit quruluşlu poladların istilikkeçirməsi zəifdir. Ona görə də hətta aşağı bərliyə malik olan anstenit poladının yonulma qabiliyyəti pisdir.
Tərkibində çox C olan poladlar yüksək bərkliyə malik olduqlarından pis yonulurlar. Az C –lu poladlarda və texniki Fe –də yüksək özlülük və plastiklik oldu-ğundan onların da yonulma qabiliyyəti pisdir. Bundan əlavə onları emal edəndə uzun və metaldan (pəstahdan) çətin ayrılan yonqar alınır.
P və S nəinki metalın yonulma qabiliyyətini yüksəldir, onlar həmçinin kəsicinin dayanıqlığının artmasına və keyfiyyətli səthin alınmasına səbəb olurlar. Ona görə də az məsuliyyət maşın hissələrinin hazırlanmasında avtomat poladları adlandırılan azkarbonlu, P və S nisbətən çox olan poladlardan istifadə edirlər (Cədvəl 3). Yonul-ma qabiliyyəti çox yüksək olan avtomat poladı A12. –dir.
Avtomat poladların kimyəvi tərkibi (%)
A 40r
0,27...35
0,37...45
1,20...1,55
0,18...0,30
Yüksək legirli (paslanmayan) poladların yonulma qabiliyyətini artırmaq üçün onların tərkibinə əlavə olaraq S –ün kimyəvi analoqu olan Se və Te verirlər.
Çuqun Fe –C ərintisi olub, tərkibində C –nun və başqa qatışıqların miqdarının çox olması ilə poladdan fərqlənir. Çuqun polada nisbətən yüksək maye axıcılığa, çox kiçik plastikliyə malikdir və polada nisbətən ucuzdur.
İstehsal edilən çuqunların 80% -i təkrar emal çuqununa, 16% -i tökmə çuquna və 4% -i isə xüsusi çuqunlara bölünürlər. Təkrar emal çuqunları və xüsusi çuqunlar polad istehsalında istifadə olunurlar. Tökmə çuqunlardan isə müxtəlif maşın his-sələrinin tökmə üsulu ilə hazırlanmasında istifadə edirlər.
C poladda sementit (Fe3C) və qrafit halında olur. Strukturunda Fe3C olan çuqunun sınığı ağ rəngdə olduğundan buna ağ çuqun deyilir. Çuqunun tərkibində C qrafit halında olduqda onun sınığı boz rəngdə olur. Belə çuquna boz çuqun deyilir. Boz çuqun qrafitin forma və ölçüsündən asılı olaraq adi boz, döyülə bilən və kürəşəkilli qrafitli yüksək möhkəmlik çuqunlara ayrılır. Çuqun nəzəriyyəsində ən vacib məsələ qrafitin əmələ gəlmə şəraitini – qrafitləşmə prosesini aydınlaşdırmaqdan ibarətdir.
Anstenitin, sementitin və qrafitin kristal steruktur və tərkiblərini onlarda olan C –a görə müqayisə etdikdə belə bir nəticəyə gəlmək olar ki, anstenitin (2%C) kristallik strukturu və tərkibi sementitə yaxın olub (6,67%C), qrafitinkindən çox fərqlidir (100%). Qeyd etmək lazımdır ki, qrafit (100%C) daha dayanaqlı, sementit isə az dayanıqlı fazadır. Bu o deməkdirki, ferrit- qrafit və ya austenit –qrafit qatışığı ferrit-sementit və ya austenit –sementit qatışığına nisbətən az sərbəstlik enerjisinə malikdir. Beləliklə, termodinamiki amillər maye metaldan və ya austenitdən Fe3C deyil, qrafitin əmələ gəlməsinə imkan yaradır.
Çox mürəkkəb proses olan qrafitləşmə prosesi sxematik olaraq aşağıdakı kimidir.
Şəkil 3. Çuqunun qrafitləşməsində yaranan strukturlarsxemi.
Çuqun yüksək sürətlə soyudulduqda strukturu perlit və sementitdən ibarət olan ağ çuqun alınır. Bu çuqun PSK xəttindən yuxarı qızdırıldıqda perlit austenitə çevrilir. 7380C temp-da çuqunu bir qədər saxladıqda, həll olmayan izafi sementit qrafitləşməyə uğrayir. Əgər qrafitləşmə prosesi başa çatmışsa, struktur aunstenit və qrafitdən, soyuduqda isə PSK xəttindən aşağıda bu struktur perlit və qrafitdən ibarət olur.
1-ci qrafitləşmə prosesi tam getmədikdə (PSK xəttindən yuxarıda) Fe3C-in müəyyən hissəsi çevrilməmiş qalır. Bu halda strukturaustenit + qrafit + sementitdən, soyuduqda isə perlit + qrafit + sementitidən ibarət olur.
Çuqunun tərkibindəki daimi qatışıqların (C, Si, Mn, S, P) miqdarı poladdakından çox olduğundan, onlar çuqunun struktur və xassələrinə daha böyük təsir göstərirlər.
C və Si çuqunun tərkibində olan ən vacib elementlərdir. Onlar bir yerdə C-nun qrafit şəklində ayrılmasına,çuqunun ərimə temperaturunun aşağı düşməsinə, maye axıcılığının artmasına, qəlibin tam dolmasına (tökmədə) kömək edirlər.
Çuqunlarda C miqdarı praktiki olaraq 2...5% olur, C çuqunda qrafit və Fe3C şəklində olur.
Si ferritdə həll olaraq onu möhkəmləndirir. Çuqunda C –nun miqdarının artması Si. qrafitləşdirici təsirini gücləndirir. Çuqunlarda Si miqdarı onların növündən asılı olaraq 0,3...0,5% şatır.
Mn qrafitləşməsi çətinləşdirərək çuqunun ağarmasına, yəni ağ çuqunun alın-masına səbə olur və onun bərkliyini artırır. Digər tərəfdən Mn-qan S-lə birləşərək MnS. onu posaya çevirib, S və Mn-nın çuqunun ağarmasına kömək edən təsirinin qarşısını alır. Mn C-la Mn3C əmələ gətiri. Polad və çuqunlarda Mn3C bir hissəsi Fe3C-də həll olub onun dayanıqlığını artırır. Eyni zamanda Mn da ferritdə həll olaraq onun möhkəmliyini yüksəldir. Çuqunda Mn 0,4...0,6% olur.
Əgər Mn miqdarı qeyd olunan hüduddan çox olarsa, onda qrafitləşməsi yaxşı-laşdırmaq üçün çuqundaSi miqdarını artırmaq lazım gəlir. Ağ çuqunlarda Mn miqdarı 3,5%-ə qədər ola bilər.
S çuqunda zərərli qatışıq olub, ona yanacaq və filizlərdən düşür. S çuqunun aöarmasına güclü təsir edir. S Mn-a nisbətən 5...6 dəfə çox çuqunun ağarmasına kömək edir. Çuqu7nun maye axıcılığını azaldır, kövrəkliyini artırır və ona istisınma xassəsi verir. S zərərli təsirini azaltmaq üçün qeyd olunduğu kimi ona Mn verilir. Çuqunda Mn və Si miqdarından asılı olaraq S miqdarı ...0,12%-dək ola bilər.
P praktiki qrafitləşməyə təsir etmir. Çuqunda faydalı qatışıq hesab edilir, çünki P çuqunun maye axıcılığını artırmaqla natik divarlı fasonlu tökmələrin istehsalını asanlaşdırır. Buna səbəb 9500C-də əriyən üçlü fosfid evtektikasının yaranmasıdır. Evtektika kristallaşan zaman P-la zənginləşmiş austenitdən (Feγ), Fe3C və Fe3P ibarət olur. Fe3P evtektikasının bərk sahələri çuqununümumi bərkliyinin və yeyilməyə qarşı davamlığını artırır. Lakin bu halda çuqun tökmələrinin kövrəkliyi də yüksək olur.
H çuqunun tərkibində müşahidə edilən və havanın nəmliyi nəticəsində çuquna keçən zərəli qatışıqdır. Hidrogen (H) çuquna ağardıcı təsir göstərir və tökmələrdə qaz boşluqlarının yaranmasına səbəb olur. Maye çuqunda onun miqdarını azaltmaq üçün sobalara quru hava üfürülür.
Ağ çuqunun strukturu Fe –Fe3C diaqramı üzrə müəyyən edilir. 4,3%C olan evtektika tərkibli ağ çuqunun strukturu ledeburitdən, 2...4,3%C olan evtektikaya qədər ağ çuqun –perlit, ledeburit və ikinci Fe3C-dən, 4,3% -dən çox C olan evtektikadan sondakı ağ çuqun – ledeburit və 1-ci Fe3C -ən ibarət olur.
Beləliklə, ağ çuqunun faza tərkibi Fe3C və ferritdən ibarətdir. Ağ çuqunda C – Fe3C şəklində olduğundan, qrafitləşmə dərəcəsi 0 –dır. Ona görə də ağ çuqun yüksək bərkliyə və kövrəkliyə malikdir, onun yonulma qabiliyyəti yoxdur. Ağ çuqunun maye axıcılığı aşağı olduğundan keyfiyyətli tökmələr çətin alınır. Odur ki, bu növ çuqunlar əsasən polad istehsalında komunal kimi istifadə olunur.
Tökmə şəklində əridilən ağ çuqun mexaniki emala uğradılmadığından səthi bərklik tələb olunan hissələr: yayma valları, vaqon təkərləri, daşqıran maşının qovşaqları, kanalizasiya boruları və s. hazırlanır.
Ağ çuqun tökmələrini termiki emala uğratmaqla döyülə bilən çuqun almaq olur. Bu çuqunlar (ağ çuqunlar) standart üzrə markalanmır.
Boz çuqunun strukturunda miqdarı, quruluşu və ölçülərinə görə geniş hüdudda dəyişən qrafit var.
Boz çuqunların strukturu metal əsas olan və qrafitdən ibarətdir. Boz çuqunlar öz metallik əsaslarına görə bölünürlər:
Ferritli çuqun. Burada metallik əsas ferritdən ibarət olur. Ərintidə olan karbonun hamısı qrafit halındadır.
Ferritli – perlitli çuqun. Bu çuqunun metallik əsası ferrit və perlitdən ibarətdir. Buradakı perlit müəyyən qədər parçalanmamış sementitin ferritlə birləşib əmələ gətirdiyi məhsuldur. Bu çuqunda birləşmiş C –nun miqdarı 0,8% -dən az olur. Qalan C qrafit şəklindədir.
Perlitli çuqun. Burada metallik struktur tamamilə perlitdən ibarətdir. Perlit təcrübindəki 0,8% C –dan başqa qalan C sərbəst qrafit şəklində olur.
Beləliklə, boz çuqunun strukturunda qrafit var, ağ çuqunda isə yoxdur.
Çuqunlarda qrafit dörd əsas quruluşda ola bilər:
Lövhəşəkilli qrafit. Əsas etibarilə adi boz çuqunda olur.
Kürəşəkilli qrafit. Maye çuquna az miqdarda Mg və ya Ce (serium) əlavə etməklə alınır, yüksək möhkəmliyə və plastikliyə malik çuqunların strukturunda olur.
Vermikulyar (qurdşəkilli) qrafit. Belə qrafit maye çuquna nadir torpaq metalları (NTM) və başqa elementlər verdikdə alınır. Bu halda lövhəli qrafitin quruluşu narın, bir başı yumru, qurdaoxşar –vermikulyar şəklə düşdüyündən boz çuqunun xassəsi xeyli yaxşılaşır.
Topaşəkilli qrafit. Ağ çuqundan hazırlanmış tökmə xüsusi emal edildikdə alınır. Lövhəli qrafitə nisbətən yığcam olduğundan çuqunun plastikliyini və möh-kəmliyinin artmasına səbəb olur.
Qeyd etdiyimiz kimi, qrafit qatışıqları çuqunda möhkəmlik və plastiklik xas-sələrini aşağı saldığından zərərli hesab olunurlar. Lakin, qrafit qatışıqlarının struk-turda olması çuqunun bir çox sahələrdə poladdan üstün olmasına səbəb olur. Belə ki, qrafitin olması yonqarı tez sınan edir, kəsici qrafitə yaxınlaşdıqda yonqar qırıldığın-dan çuqunun kəsiklərlə emalı asanlaşır. Qrafit çuqunda yağlayıcı rolunu oynayaraq onun antifriksion xassəsini, yəni sürtünməyə və yeyilməyə qarşı müqavimətinin artırır. Qrafit metallik əsasın bütövlüyünü pozduğuna görə çuqunun xarici qüvvələrə həsaslığını azaldır. Odur ki, çuqun hissələrinin səthində ola bilən qusurlar onun mexaniki xassələrini azaltmır. Çuqunda sərbəst qrafitin olması rəqsi hərəkətlərin sönməsinə kömək edir. Bu səbəbdən dəzgahların gövdələri boz çuqundan tökülür. Çuqunun tökmə xassələri poladınkından yaxşıdır. Çuqunun göstərilən üstünlükləri onun qiymətli konstruksiya materialı kimi maşın hissələrinin hazırlanmasında geniş istifadə edilməsinə səbəb olur.
Boz çuqun Fe- C- Si ərintisi olub, tərkibində Mn, P, S və başqa elementlər də vardır. İstehsalatda tərkibində 2,4...3,8%C olan evtektikayaqədərki boz çuqunlar tətbiq olunur. Maye axıcılığı təmin etmək üçün çuqununda karbonun miqdarı 2,4%-dən az olmamalıdır.
Boz çuqunlar standarta görə “CЧ” hərfləri və müəyyən rəqəmlərlə markalanır (CЧ –серый чугун). Məsələn, CЧ 12 –C –boz, Ч –çuqun 12 isə dartılmada möhkəmliyinin orta qiymətini göstərir. Boz çuqunlar strukturlarına, xassələrinə və tətbiq sahələrinə görə aşağıdakı qruplara bölünürlər:
Bura CЧ 12, CЧ15, CЧ 18 və s. olan markalar daxildir. Az məsuliyyətli sahələrdə CЧ 12- özül plitə, inşaat dirəkləri və elektrik mühərriklərinin gövdələri hazırlanır. CЧ15, CЧ 18 markalardan divarının qalınlığı 10...20 mm olan avtotraktor hissələri, dəzgah gövdələri və s. hazırlanır;
Perlit əsaslı çuqunlar. Bu qrupa CЧ 21, CЧ24, CЧ 28, CЧ 32, CЧ36, CЧ 40 markalı çuqunlar daxildir. Bunlardan məsuliyyətli yerlərdə -yüksək təzyiq, sürtünmə və ağır şəraitdə işləyən, divarının qalınlığı 60...100 mm olan kompressorların, fontan armaturların və turbinlərin gövdələri, mühərrik blokları, porşenlər və onların üzük-ləri, silindrlər və s. tökülür. Perlitli çuqunlara xüsusi aşqarlar (modifikator) qatmaqla modifisirlənmiş çuqunlar (CЧ30, CЧ 35) alınır. Bunun üçün maye çuquna 0,3...0,8% qrafit, 74%-li ferrosilisium və CaSi-kat qatılır.
Antifriksion çuqunlar. Sürtünməyə işləyən maşın hissələri (yastıqlar, oymaqlar) hazırlamaq üçün istifadə olunur. Antifriksion çuqunlara AЧC-1, AЧC-2, AЧC-3 və s. markaları göstərmək olar. Burada A- antifriksion, Ч –çuqun, C- boz olduğunu göstə-rir. AЧC-2 tərkibi: 3,2...3,8%C; 1,4...2,2%Si; 0,3...1,0% Mn; 0,15...0,4% P; ≤0,12% S; 0,2...0,5% Cr; 0,2...0,5% Ni; 0,03...0,1 Ti və 0,2...0,5% Cu olur.
Yüksəkmöhkəmlikli çuqunlar “BЧ”hərfləri və rəqəmlərlə markalanır. B- yüksək möhkəmliyi (высокопрочный), Ч- isə çuqunu göstərir. Hərflərdən sonrakı rəqəmlər dartılmada möhkəmlik həddini göstərir (x10Mpa). BЧ50, BЧ60, BЧ70, BЧ80, BЧ100, BЧ120 markalı çuqunların metallik əsası qerlit, BЧ45 –in metallik əsasə ferrit və perlit, CЧ 35, CЧ40, CЧ 45 isə metallik əsas ferritdən ibarətdir. perlit əsaslı çuqunlarda və -dir. Ferrit əsaslı BЧ- da və -dir.
Bu çuqunlar çox məsuliyyət tələb olunan traktor və avtomobillərin dirsəkli vallarını, yayma dəzgahlının bir çox hissələri, nasos və ventillərin korpusları və s. hazırlanır.
Vermikulyar qrafitli çuqun (VГЧ) yeni konstruksiya materialı kimi ümumi maşınqayırmada, dizel mühərriklərinin hazırlanmasında və metallurgiyanın müxtəlif sahələrində istifadə edilir. Çuqunda vermikulyar qrafitin alınması üçün hal – hazırda müxtəlif üsullardan istifadə edirlər. Bu məqsədlə xarici ölkələrdə maye çuquna tərkibində 0,015...0,040% Mg, 0,2...0,5% Ti və 0,001...0,01% Ce (cerium) olan liqatur verirlər. Çuqunda qalan Mg –un miqdarı 0,015...0,025% olmalıdır. Geniş yayılmış liqaturun tərkibində 30% nadir torpaq metallar, 40...50%Si, 20...30% -i isə Fe olur. Maye çuquna verilən liqaturun miqdarı onun tərkibində olan NTM –in və çuqunda olan S miqdarından asılıdır. Belə çuqunların mexaniki xassələri: olur.
Döyülən çuqunlar “KЧ” hərfləri ilə markalanırlar, hərflərdən sonrakı birinci iki rəqəm çuqunun dartılmada möhkəmlik həddini (x10MPa), sonrakı rəqəmlər isə nisbi uzanmanı (δ%) göstərir. Ferlitli çuqunların (döyülən): KЧ 30 – 6; KЧ 33 – 8; KЧ 35 – 10; KЧ 37 – 12; perlitli döyülən çuqunların isə KЧ 45 – 6, KЧ 50 – 4; KЧ 56 – 4; KЧ 60 – 3; KЧ 63 – 2 markaları vardır.
Döyülən çuqundan hazırlanan töküklər zərbə və titrəyən yüklər altında yaxşı işləyirlər. Bu çuqunlardan dinamik və statik yük altında işləyən reduktorların karterləri, arxa körpü və s. (KЧ 36 – 10, KЧ 37 - 12), qayka, mufta, flans (KЧ 30 – 6, KЧ 33 – 8) və əylər tutqacları, konveyer zəncirlərinin rolikləri, muftalar və s. (KЧ 50 – 4, KЧ 56 – 4, KЧ 63 – 2, KЧ 60 – 3) hazırlanır.
Xüsusi çuqunlar qəlpələnməyə davamlı, odadavamlı və korroziyaya davamlı olur. Bu məqsədlə boz çuqunlara 5% Si (4C 5 markalı) və 28...32%Cr –la legirlə-yirlər (4x28, 4x32). Boz lövhəli qrafitli –nikelli ЧH15D17 markalı və kürəşəkilli qrafitli nikelli – ЧH15D3Ш markalı çuqunlar qəlpələnməyə davamlıdırlar. Kor-roziyaya davamlığı artırmaq üçün boz çuqunları Si (ЧC13, ЧC15, ЧC17 markalı) və Cr –la (ЧX 22, ЧX 28, ЧX 32 markalı) legirləyirlər. Si –lu çuqunların korroziyaya qarşı davamlığını artırmaq üçün onlara Mo. də verirlər (ЧC15MЧ, ЧC17M3).
Legirlənmiş poladlar müvazinət strukturuna, havada soyudularkən alınan struktura, tərkibinə və tətbiq sahəsinə görə təsnifolunurlar.
Müvazinət strukturlarına görə legirlənmiş poladlar: strukturunda ferrit olan evtektoidə qədərki poladlara; perlit strukturlu evtektoid poladlarına; strukturunda 2-ci karbid olan evtektoiddən sonrakı poladlara; strukturunda 1-ci karbid (Fe3C) olan, maye metaldan ayrılan ledeburit poladlarına bölünürlər.
Havada soyudularkən, qalınlığı az olan nümunələrdə alınan strukturuna görə poladları perlit, martensit və austenit siniflərinə ayrılmaq olar. Perlit sinifli poladlarla legirləyici elementlər az (~5%), martensit sinfində bir qədər çox (~15%) və austenit sinfində isə daha yüksəkdir (>20%).
Tərkibindən asılı olaraq poladların təsnifatı onlarda olan legirləyici elementlərə görə edilir. Bu qaydaya görə poladlar Ni, Cr, CrNi, CrMo və s. qruplara təsnif olunurlar.
Tətbiqinə görə poladları aşağıdakı qruplara ayırmaq olar:
1. Maşın hissələrinin hazırlanmasında istifadə edilən –konstruksiya poladları;
2. Kəski, ştamp, ölçü alətləri və s. hazırlanmasında istifadə edilən- alət poladları;
3. Xüsusi xassəli polad və ərintilər. Bu qrup paslanmayan, odadavamlı, istiyədavamlı, yeyilməyədavamlı, istidən genişlənmə xüsusiyyətli, xüsusi maqnit və elektrik xassəli polad və ərintiləri aid etmək olar.
Poladların markalanması dövlət standartı üzrə qəbul edilmiş qaydaya əsasən hərflər və poladın təqribi tərkibini göstərən rəqəmlərdən ibarətdir.
Markadakı hər bir legirləyici element şərti olaraq aşağıdakı hərflərlə işarə edilir: Cr (xrom) –X; Ni (nikel) –H; Co (kobalt) – K; Mo (molibolen) –M; Mn (manqan) –Γ; Cn (mis)- D; B (bor) –P; Nb (nibium)- Б; Si (silisum) –C; P (fosfor) –П; TQM (torpaq qələvi metallar) –Ч; W (volfram) –B; Ti (titan) –T, N (azot) –A; V (vanadium) –Ф; Al (aliminium) –Ю və s.
Polad markasında birinci hərfə qədər olan rəqəmlər isə 1/100 %-lə C-nun orta miqdarını (yüksəkkarbonlu alət poladlarında 1/10 %-lə У9, У10 və s), hərfdən sonra gələn rəqəmlər isə təqribən həmin legirləyici elementin poladdakı miqdarını göstərir. Hərfdən sonra rəqəmin olmaması həmin elementin orta miqdarının 1%-ə qədər olmasını ifadə edir. Beləliklə, tərkibində 0,09...0,13 %C, 1,25...1,65 %Cr, 3,25...3,65 % Ni olan polad 12X2HЧ; 0,27...0,34 % C; 0,6...0,9% Cr; 2,0...2,4% Ni; 0,5...0,8% W, 0,15...0,30%V ibarət olan polad -30XH2BФ kimi markalanır.
Poladın tərkibində S və P miqdarı məhdud olarasa (S < 0,03%, P< 0,03%) belə polad yüksək keyfiyyətli hesab olunur və onun markasının sonunda A hərfi yazılır (12 X 2HЧA, 40XHMA). Əgər polada xüsusi olaraq N verilərsə, markanın ortasında A hərfi yazılır. Məsələn, X17Γ9AHЧ poladında 0,2% N vardır. Məsələn, tərkibində 1%-dən çox C olan alət poladlarında C-nun miqdarını göstərən rəqəmlər yazılmır. Belə ki, tərkibində 1,45...1,70%C, 11,0...12,5%Cr və 0,5...0,8% Mo olan alət poladı X12M kimi, kürəcikli yastıq poladlarında C 1%, Cr0,6% və 1,5% Cr olduğu halda onlar uyğun olaraq ШХ6, ШХ15 şəkilində markalanır.
Tezkəsən alət poladları P hərfi ilə (rapidsürət) və tərkibində olan əsas legirləyici elementin –W-ın miqdarına görə markalanırlar (P18, P12, P9).
Karbonlu alət poladlarının markasının qabağında У hərfi yazılır və ondan sonra gələn rəqəmlər 1/10 %-lə poladda C-nun miqdarını göstərir. Xüsusi maqnit xassəli poladların markasının qabağında E hərfi yazılır.
Standartdan kənar olan poladlar isə müxtəlif üsullsrla markalanır. Belə ki, “Elektrostal” zavodunda əridilən təcrübi poladlar N (исследовательские –tətqiqat) və П (пробный –yoxlamış) hərfləri və əritmənin nömrəsi (sayı) ilə markalanır. Mə-sələn, EИ 179, EИ 276, EП 398 və s.
Xarici ölkələrin standartlarına görə poladların markalanması RF-da olduğu kimi aşkar və sistemli deyildir. Bu ölkələrdə ümumi standartdan əlavə firmaların istehsal etdiyi poladlar sərbəst olaraq nömrələnir və markalanırlar. Bəzi hallarda poladın markasında onun tərkibində olan elementlərin kimyəvi işarəsi verilsə də, onların təqribi miqdarı RF standartlarındakı kimi göstərilmir. Adətən 1-ci rəqəmlər C-nun miqdarını -1/10 və ya 1/100 %-lə göstərir. Məsələn, Almaniyada şifri 5920 olan Birləşmiş Alaman Metallurqlarının (VDEH) 18 CrNi6 markalı poladında 0,18%C, 2% Cr və 2% Ni vardır. Markada elementlər aydın göstərilsə də, onların miqdarı və 6 rəqəminin nəyi bildirdiyi məlum deyildir. Belə polad RF stan. Görə 18 x 2H2 kimidir.
ABŞ-da AISI və SAE standartlarında poladın markasında sonuncu iki rəqəm 1/100 %-lə C-nun miqdarını göstərir. Poladın tam kimyəvi tərkibi verilmir. C1070 markalı poladın tərkibində 0,64...0,76 %C –nun olmasını 1/100 %-lə 70 göstərir. Almaniyadakı 1249 saylı polada uyğun gəlir. Bizdə isə bu polad У7 kimi göstərilir və tərkibində orta hesabla 0,7%C var. Həmin standartda 3130 markalı poladın tərkibində 0,28...0,33%C olmasını 30 rəqəmi göstərir. Poladda 0,75%Cr, 1,25%Ni olması isə bilinmir. Bu polad Almaniyada5710 N-li polada uyğun gəlir. Poladın tərkibində Cr və Ni olması rus markasından bilinir. TS8655 markalı poladın tərkibində 0,50...0,60 %C vardır. 1% Mn, 0,65 %Cr, 0,12% Mo, 0,60% Ni olması markada göstərilmir. Bizdə belə tərkibli polad 55 XΓMH kimi qeyd olunur.
Belçika NBN standartına görə tərkibində 0,12%C, 0,10%Si, 0,25%Mn olan qaynayan polad 253,11 B34K kimi markalanır. Bu tərkib St 3411 alman poladına və CT 10 KП rus poladına uyğun gəlir.
İngiltərə B.S.I və E.N standartlarına görə S71 poladın markasından tərkibində 0,25...0,35%C, 0,6...1,0%Mn olması aydın olur. Belə polad 0651 nömrəli alman poladına 30Γ markalı rus poladına uyğun gəlir. İngilis və alman markalarında tərkib verilmir, rus markasında isə verilir (tərkib). Həmin standarta görə tərkibində 0,16%C və 5% Ni olan polad S67 kimi, rus standart üzrə isə 15H5 kimidir.
Fransa A.F.N.O.R. standartına görə tərkibində 0,35; 0,45; 0,55% C olan adi C-lu poladlar müvafiq olaraq 35C2, 45C2, 55C2 kimi markalanır. Birinci iki rəqəm 1/100%-lə poladda C-nun olmasını göstərir.28C4 markalı poladda daimi qatışıqlardan əlavə 0,8...1,2%Cr olaması markadan bilinmir. RF standartında belə polad 30X kimidir.
Yaponiya Y.İ.S. standartında da poladın markası onun kimyəvi tərkibini təqribi olaraq göstərmir. Məsələn, tərkibində 0,24...0,30% C olan adi karbonlu poald Ç3103, SB42B kimi, tərkibində 0,1...0,2%C, 0,8...1,2% Cr, 0,2...0,5%Mo olan polad isə G3423 STT42 kimi markalanır. Rusiyada bu polad 15XM kimi markalanır.
Xarici ölkələrdə alət və xüsusi poladların markalanması RF-dan xeyli fərqlənir və poladın kimyəvi tərkibini onun şifrinə uyğun olaraq sorğu kitabçasından standarta görə təyin edirlər. Buradan aydın olur ki, RF –ını standartlar üzrə poladların markalanması daha əlverişlidir və sadədir.