Тотықсызданудың анықтамасы және мақсаты
Болат Ac3 (гипоэвтектоидты болат) немесе Ac1 (гиперэвтектоидты болат) сыни нүктесінен жоғары температураға дейін қыздырылады, толық немесе ішінара аустениттелу үшін біраз уақыт сақталады, содан кейін сыни сөндіру жылдамдығынан жоғары жылдамдықпен салқындатылады. Аса салқындатылған аустенитті мартенситке немесе төменгі бейнитке айналдыратын термиялық өңдеу процесі сөндіру деп аталады.
Шынықтырудың мақсаты - аса салқындатылған аустенитті мартенситке немесе бейнитке айналдыру арқылы мартенсит немесе бейнит құрылымын алу, содан кейін ол болаттың беріктігін, қаттылығын және кедергісін айтарлықтай жақсарту үшін әртүрлі температурада шынықтырумен біріктіріледі. Әртүрлі механикалық бөлшектер мен құралдардың әртүрлі пайдалану талаптарын қанағаттандыру үшін тозуға төзімділік, шаршау беріктігі мен төзімділігі және т.б. Шынықтыруды ферромагнетизм және коррозияға төзімділік сияқты белгілі бір арнайы болаттардың арнайы физикалық және химиялық қасиеттерін қанағаттандыру үшін де пайдалануға болады.
Болат бөлшектері физикалық күйі өзгеретін сөндіру ортасында салқындатылған кезде, салқындату процесі әдетте келесі үш кезеңге бөлінеді: бу пленкасы сатысы, қайнау сатысы және конвекция сатысы.
Болаттың беріктендіру қабілеті
Қаттылық және қатаю - болаттың шынықтырудан өту қабілетін сипаттайтын екі көрсеткіш. Олар сонымен қатар материалды таңдау мен пайдаланудың маңызды негізі болып табылады.
1. Қаттылық және қатаю ұғымдары
Қаттылық - болаттың идеалды жағдайларда шынықтыру және шынықтыру кезінде қол жеткізе алатын ең жоғары қаттылыққа жету қабілеті. Болаттың қатаюын анықтайтын негізгі фактор - болаттың көміртегі мөлшері. Дәлірек айтқанда, бұл шынықтыру және қыздыру кезінде аустенитте еріген көміртегі мөлшері. Көміртегі мөлшері неғұрлым жоғары болса, болаттың қатаюы соғұрлым жоғары болады. Болаттағы легирлеуші элементтер қатаюға аз әсер етеді, бірақ олар болаттың қатаюына айтарлықтай әсер етеді.
Қаттылық дегеніміз - белгілі бір жағдайларда болаттың қатаю тереңдігін және қаттылықтың таралуын анықтайтын сипаттамалар. Яғни, болат шынықтырылған кезде шыныққан қабаттың тереңдігін алу мүмкіндігі. Бұл болаттың ішкі қасиеті. Қаттылық шын мәнінде болат шынықтырылған кезде аустениттің мартенситке айналуының оңайлығын көрсетеді. Бұл негізінен болаттың аса салқындатылған аустенитінің тұрақтылығына немесе болаттың сыни шынықтыру салқындату жылдамдығына байланысты.
Сондай-ақ, болаттың беріктендіруін белгілі бір шынықтыру жағдайларындағы болат бөлшектерінің тиімді шынықтыру тереңдігінен ажырату керек екенін атап өткен жөн. Болаттың беріктендіруі болаттың өзіне тән қасиеті болып табылады. Ол тек өзінің ішкі факторларына байланысты және сыртқы факторлармен ешқандай байланысы жоқ. Болаттың тиімді шынықтыру тереңдігі тек болаттың беріктендіруіне ғана емес, сонымен қатар қолданылатын материалға да байланысты. Бұл салқындату ортасы мен дайындаманың өлшемі сияқты сыртқы факторларға да байланысты. Мысалы, бірдей аустенизациялау жағдайларында сол болаттың беріктендіруі бірдей, бірақ сумен шынықтырудың тиімді шынықтыру тереңдігі маймен шынықтыруға қарағанда үлкенірек, ал ұсақ бөлшектер маймен шынықтыруға қарағанда кішірек. Үлкен бөлшектердің тиімді шынықтыру тереңдігі үлкен. Мұны сумен шынықтырудың маймен шынықтыруға қарағанда жоғары шынықтыруы бар деп айтуға болмайды. Ұсақ бөлшектердің үлкен бөлшектерге қарағанда жоғары шынықтыруы бар деп айтуға болмайды. Болаттың беріктендіруін бағалау үшін дайындаманың пішіні, өлшемі, салқындату ортасы және т.б. сияқты сыртқы факторлардың әсерін алып тастау керек екенін көруге болады.
Сонымен қатар, қатаю және қатаю екі түрлі ұғым болғандықтан, шынықтырудан кейін жоғары қаттылыққа ие болат міндетті түрде жоғары қатаюға ие емес; ал төмен қаттылыққа ие болат та жоғары қатаюға ие болуы мүмкін.
2. Қатқылдануға әсер ететін факторлар
Болаттың беріктендіру қабілеті аустениттің тұрақтылығына байланысты. Аса салқындатылған аустениттің тұрақтылығын жақсартатын, С қисығын оңға жылжытатын және осылайша сыни салқындату жылдамдығын төмендететін кез келген фактор жоғары сапалы болаттың беріктендіру қабілетін жақсарта алады. Аустениттің тұрақтылығы негізінен оның химиялық құрамына, түйіршік өлшеміне және құрамның біркелкілігіне байланысты, олар болаттың химиялық құрамымен және қыздыру жағдайларымен байланысты.
3. Қаттылықты өлшеу әдісі
Болаттың беріктендіруін өлшеудің көптеген әдістері бар, ең көп қолданылатындары - диаметрдің сыни өлшем әдісі және беріктендірудің соңын сынау әдісі.
(1) Критикалық диаметрді өлшеу әдісі
Болат белгілі бір ортада шынықтырылғаннан кейін, өзек барлық мартенситті немесе 50% мартенсит құрылымын алған кездегі максималды диаметр Dc арқылы көрсетілген сыни диаметр деп аталады. Сыни диаметрді өлшеу әдісі әртүрлі диаметрлі дөңгелек шыбықтар сериясын жасау болып табылады, шынықтырғаннан кейін әрбір үлгі бөлігіндегі диаметр бойымен таралған қаттылық U қисығын өлшеп, ортасында жартылай мартенсит құрылымы бар шыбықты табыңыз. Дөңгелек шыбықтың диаметрі Бұл сыни диаметр. Сыни диаметр неғұрлым үлкен болса, болаттың шынықтыру қабілеті соғұрлым жоғары болады.
(2) Аяқтау сынағы әдісі
Соңында сөндіру сынағы әдісі стандартты өлшемдегі соңында сөндірілген үлгіні (Ф25мм×100мм) пайдаланады. Аустенизациядан кейін үлгіні суыту үшін арнайы жабдықта оның бір ұшына су шашылады. Салқындағаннан кейін қаттылық ось бағыты бойынша – сумен салқындатылған ұшынан өлшенеді. Қашықтық қатынасы қисығын сынау әдісі. Соңында сөндіру сынағы әдісі болаттың беріктендіруін анықтау әдістерінің бірі болып табылады. Оның артықшылықтары - пайдаланудың қарапайымдылығы және қолданудың кең ауқымы.
4. Кернеуді, деформацияны және жарықшақтануды басады
(1) Шыңдау кезіндегі дайындаманың ішкі кернеуі
Дайындама сөндіру ортасында тез салқындатылған кезде, дайындаманың белгілі бір өлшемі болғандықтан және жылу өткізгіштік коэффициенті де белгілі бір мән болғандықтан, салқындату процесінде дайындаманың ішкі қимасы бойымен белгілі бір температура градиенті пайда болады. Беткі температура төмен, өзек температурасы жоғары, ал беткі және өзек температуралары жоғары болады. Температура айырмашылығы болады. Дайындаманы салқындату процесінде екі физикалық құбылыс та болады: біріншісі - жылулық кеңею, температура төмендеген сайын дайындаманың сызықтық ұзындығы кішірейеді; екіншісі - температура мартенсит түрлену нүктесіне дейін төмендеген кезде аустениттің мартенситке айналуы, бұл меншікті көлемді арттырады. Салқындату процесіндегі температура айырмашылығына байланысты дайындаманың көлденең қимасының әртүрлі бөліктерінде жылулық кеңею мөлшері әртүрлі болады және дайындаманың әртүрлі бөліктерінде ішкі кернеу пайда болады. Дайындама ішінде температура айырмашылықтарының болуына байланысты, мартенсит пайда болатын нүктеге қарағанда температура тезірек төмендейтін бөліктер де болуы мүмкін. Трансформация, көлем кеңейеді және температурасы жоғары бөлшектер әлі де нүктеден жоғары және әлі де аустенит күйінде болады. Бұл әртүрлі бөлшектер нақты көлем өзгерістерінің айырмашылығына байланысты ішкі кернеуді де тудырады. Сондықтан, сөндіру және салқындату процесінде екі түрлі ішкі кернеу пайда болуы мүмкін: бірі - жылулық кернеу; екіншісі - тіндік кернеу.
Ішкі кернеудің болу уақытының сипаттамаларына сәйкес, оны лездік кернеу және қалдық кернеу деп бөлуге болады. Салқындату процесінде белгілі бір сәтте дайындаманың тудыратын ішкі кернеуі лездік кернеу деп аталады; дайындаманың ішінде қалған кернеу қалдық кернеу деп аталады.
Термиялық кернеу деп дайындаманы қыздырған (немесе салқындатқан) кезде оның әртүрлі бөліктеріндегі температура айырмашылығынан туындайтын біркелкі емес термиялық кеңеюден (немесе суық жиырылудан) туындайтын кернеуді айтады.
Енді салқындату процесінде ішкі кернеудің пайда болу және өзгеру ережелерін көрсету үшін қатты цилиндрді мысал ретінде қарастырайық. Мұнда тек осьтік кернеу талқыланады. Салқындату басында беті тез салқындайтындықтан, температура төмен және көп кішірейеді, ал өзегі салқындаған кезде температура жоғары және кішірейу аз болады. Нәтижесінде беті мен ішкі жағы бір-бірімен шектеледі, бұл өзек қысым астында болған кезде бетінде созылу кернеуін тудырады. Салқындату жалғасқан сайын ішкі және сыртқы температура айырмашылығы артады, ал ішкі кернеу де сәйкесінше артады. Кернеу осы температурада беріктік шегінен асып кеткенде, пластикалық деформация пайда болады. Жүректің қалыңдығы бетінен жоғары болғандықтан, жүрек әрқашан алдымен осьтік жиырылады. Пластикалық деформация нәтижесінде ішкі кернеу енді артпайды. Белгілі бір уақытқа дейін салқындағаннан кейін беткі температураның төмендеуі біртіндеп баяулайды, ал оның кішіреюі де біртіндеп азаяды. Бұл уақытта өзек әлі де кішірейіп келеді, сондықтан бетіндегі созылу кернеуі және өзектегі қысу кернеуі олар жойылғанша біртіндеп азаяды. Дегенмен, салқындату жалғасқан сайын беткі ылғалдылық төмендей береді, ал жиырылу мөлшері азаяды немесе тіпті жиырылуын тоқтатады. Өзектегі температура әлі де жоғары болғандықтан, ол жиырыла береді, ақырында дайындаманың бетінде қысу кернеуі пайда болады, ал өзекте созылу кернеуі болады. Дегенмен, температура төмен болғандықтан, пластикалық деформация оңай пайда болмайды, сондықтан бұл кернеу салқындату жалғасқан сайын артады. Ол артуды жалғастырады және ақырында дайындаманың ішінде қалдық кернеу ретінде қалады.
Салқындату процесіндегі жылулық кернеу бастапқыда беткі қабаттың созылуына және өзектің сығылуына әкелетінін, ал қалған қалдық кернеу сығылатын беткі қабат пен созылатын өзек екенін көруге болады.
Қорытындылай келе, сөндіру кезінде пайда болатын жылу кернеуі салқындату процесіндегі көлденең қиманың температура айырмашылығынан туындайды. Салқындату жылдамдығы және көлденең қиманың температура айырмашылығы неғұрлым үлкен болса, соғұрлым жылу кернеуі соғұрлым үлкен болады. Бірдей салқындату ортасы жағдайында дайындаманың қыздыру температурасы неғұрлым жоғары болса, өлшемі соғұрлым үлкен болса, болаттың жылу өткізгіштігі соғұрлым кіші болса, дайындаманың ішіндегі температура айырмашылығы соғұрлым үлкен болады және жылу кернеуі соғұрлым үлкен болады. Егер дайындама жоғары температурада біркелкі емес салқындатылса, ол деформацияланады және деформацияланады. Егер дайындаманы салқындату процесінде пайда болатын лездік созылу кернеуі материалдың созылу беріктігінен үлкен болса, сөндіру жарықтары пайда болады.
Фазалық трансформация кернеуі термиялық өңдеу процесінде дайындаманың әртүрлі бөліктеріндегі фазалық трансформацияның әртүрлі уақытынан туындайтын кернеуді, сондай-ақ тіндік кернеу деп аталады.
Сөндіру және тез салқындату кезінде, беткі қабат Ms нүктесіне дейін салқындаған кезде, мартенситтік трансформация жүреді және көлемнің кеңеюіне әкеледі. Дегенмен, әлі трансформациядан өтпеген өзектің бітелуіне байланысты беткі қабат қысу кернеуін тудырады, ал өзек созылу кернеуіне ие. Кернеу жеткілікті үлкен болған кезде, ол деформацияны тудырады. Өзек Ms нүктесіне дейін салқындаған кезде, ол да мартенситтік трансформациядан өтеді және көлемде кеңейеді. Дегенмен, төмен пластикалық және жоғары беріктікке ие трансформацияланған беткі қабаттың шектеулеріне байланысты оның соңғы қалдық кернеуі беттік керілу түрінде болады және өзек қысым астында болады. Фазалық трансформация кернеуінің өзгеруі мен соңғы күйі жылулық кернеуге мүлдем қарама-қарсы екенін көруге болады. Сонымен қатар, фазалық трансформация кернеуі төмен пластикалық және төмен температурада болатындықтан, бұл кезде деформация қиын, сондықтан фазалық трансформация кернеуі дайындаманың жарылуына әкелуі мүмкін.
Фазалық трансформация кернеуінің мөлшеріне әсер ететін көптеген факторлар бар. Мартенситтік трансформация температура диапазонында болаттың салқындату жылдамдығы неғұрлым жоғары болса, болат бөлігінің өлшемі соғұрлым үлкен болады, болаттың жылу өткізгіштігі соғұрлым нашар болады, мартенситтің меншікті көлемі неғұрлым үлкен болса, фазалық трансформация кернеуі соғұрлым үлкен болады. Ол соғұрлым үлкен болады. Сонымен қатар, фазалық трансформация кернеуі болаттың құрамына және болаттың қатаюына да байланысты. Мысалы, жоғары көміртекті жоғары легирленген болат көміртегінің жоғары құрамына байланысты мартенситтің меншікті көлемін арттырады, бұл болаттың фазалық трансформация кернеуін арттыруы керек. Дегенмен, көміртегі мөлшері артқан сайын Ms нүктесі азаяды және шынықтырудан кейін көп мөлшерде сақталған аустенит болады. Оның көлемдік кеңеюі азаяды және қалдық кернеу төмен болады.
(2) Шыңдау кезінде дайындаманың деформациясы
Шынықтыру кезінде дайындамада деформацияның екі негізгі түрі бар: біріншісі - дайындаманың геометриялық пішінінің өзгеруі, ол өлшемі мен пішінінің өзгеруі ретінде көрінеді, көбінесе сөндіру кернеуінен туындайтын деформация деп аталады; екіншісі - көлемдік деформация, ол фазалық өзгеріс кезінде меншікті көлемнің өзгеруінен туындайтын дайындаманың көлемінің пропорционалды кеңеюі немесе қысқаруы ретінде көрінеді.
Деформацияға пішін деформациясы және бұралу деформациясы да жатады. Бұралу деформациясы негізінен дайындаманы қыздыру кезінде пешке дұрыс орналастырмаудан немесе сөндіру алдында деформацияны түзеткеннен кейін пішіндеу өңдемесінің болмауынан немесе дайындама салқындаған кезде дайындаманың әртүрлі бөліктерінің біркелкі емес салқындатуынан туындайды. Бұл деформацияны нақты жағдайлар үшін талдауға және шешуге болады. Төменде негізінен көлем деформациясы мен пішін деформациясы талқыланады.
1) Сөндіру деформациясының себептері және оның өзгеру ережелері
Құрылымдық трансформациядан туындаған көлемдік деформация Дайындаманың шынықтыру алдындағы құрылымдық күйі, әдетте, перлит, яғни феррит пен цементиттің аралас құрылымы, ал шынықтырудан кейін ол мартенситті құрылым болып табылады. Бұл тіндердің әртүрлі меншікті көлемдері шынықтыру алдында және кейін көлемнің өзгеруіне әкеледі, бұл деформацияға әкеледі. Дегенмен, бұл деформация тек дайындаманың пропорционалды түрде кеңеюіне және жиырылуына әкеледі, сондықтан ол дайындаманың пішінін өзгертпейді.
Сонымен қатар, термиялық өңдеуден кейін құрылымда мартенсит неғұрлым көп болса немесе мартенситтегі көміртегі мөлшері неғұрлым жоғары болса, оның көлемдік кеңеюі соғұрлым көп болады, ал сақталған аустенит мөлшері неғұрлым көп болса, көлемдік кеңею соғұрлым аз болады. Сондықтан, көлемнің өзгеруін термиялық өңдеу кезінде мартенсит пен қалдық мартенситтің салыстырмалы мөлшерін бақылау арқылы басқаруға болады. Дұрыс басқарылса, көлем кеңеймейді де, кішіреймейді де.
Термиялық кернеуден туындаған пішін деформациясы Термиялық кернеуден туындаған деформация болат бөлшектерінің беріктігі төмен, пластикалық жоғары, беті тез салқындатылатын және дайындаманың ішкі және сыртқы температура айырмашылығы ең үлкен болатын жоғары температуралы аймақтарда пайда болады. Бұл кезде лездік термиялық кернеу беттік созылу кернеуі және өзектің қысылу кернеуі болып табылады. Бұл кезде өзек температурасы жоғары болғандықтан, беріктік бетіне қарағанда әлдеқайда төмен, сондықтан ол көп бағытты қысылу кернеуінің әсерінен деформация ретінде көрінеді, яғни куб бағыты бойынша сфералық болады. Әртүрлілік. Нәтижесінде үлкені кішірейеді, ал кішісі кеңейеді. Мысалы, ұзын цилиндр ұзындық бағытында қысқарады және диаметр бағытында кеңейеді.
Тін кернеуінен туындаған пішін деформациясы Тін кернеуінен туындаған деформация тін кернеуі ең жоғары болған алғашқы сәтте де пайда болады. Бұл кезде көлденең қиманың температура айырмашылығы үлкен, өзек температурасы жоғары, ол әлі де аустенит күйінде, пластикалық жақсы және беріктік шегі төмен. Тіннің лездік кернеуі беттік қысу кернеуі және өзектің созылу кернеуі болып табылады. Сондықтан деформация көп бағытты созылу кернеуінің әсерінен өзектің созылуы ретінде көрінеді. Нәтижесінде тін кернеуінің әсерінен дайындаманың үлкен жағы ұзарады, ал кіші жағы қысқарады. Мысалы, ұзын цилиндрдегі тін кернеуінен туындаған деформация ұзындығының ұзаруы және диаметрінің кішіреюі болып табылады.
5.3-кестеде әртүрлі типтік болат бөлшектерінің сөндіру деформациясының ережелері көрсетілген.
2) Сөндіру деформациясына әсер ететін факторлар
Шынықтыру деформациясына әсер ететін факторлар негізінен болаттың химиялық құрамы, бастапқы құрылымы, бөлшектердің геометриясы және термиялық өңдеу процесі болып табылады.
3) Жарықтарды сөндіру
Бөлшектердегі жарықтар негізінен сөндіру мен салқындатудың соңғы сатысында, яғни мартенситтік түрлендіру негізінен аяқталғаннан кейін немесе толық салқындағаннан кейін пайда болады, себебі бөлшектердегі созылу кернеуі болаттың сыну беріктігінен асып түседі. Жарықтар әдетте максималды созылу деформациясының бағытына перпендикуляр болады, сондықтан бөлшектердегі жарықтардың әртүрлі формалары негізінен кернеудің таралу күйіне байланысты.
Сөндіру жарықтарының кең таралған түрлері: бойлық (осьтік) жарықтар негізінен тангенциалды созылу кернеуі материалдың сыну беріктігінен асып кеткенде пайда болады; көлденең жарықтар бөлшектің ішкі бетінде пайда болған үлкен осьтік созылу кернеуі материалдың сыну беріктігінен асып кеткенде пайда болады. Жарықтар; торлы жарықтар бетке екі өлшемді созылу кернеуінің әсерінен пайда болады; қабыршақтанатын жарықтар өте жұқа қатайған қабатта пайда болады, бұл кернеу күрт өзгергенде және шамадан тыс созылу кернеуі радиалды бағытта әсер еткенде пайда болуы мүмкін. Жарықтың түрі.
Бойлық жарықтар осьтік жарықтар деп те аталады. Жарықтар бөлшектің бетіне жақын жердегі максималды созылу кернеуінде пайда болады және орталыққа қарай белгілі бір тереңдікке ие болады. Жарықтардың бағыты әдетте оське параллель болады, бірақ бөлшектегі кернеу концентрациясы немесе ішкі құрылымдық ақаулар болған кезде де бағыт өзгеруі мүмкін.
Дайындама толығымен сөндірілгеннен кейін бойлық жарықтар пайда болуы мүмкін. Бұл сөндірілген дайындаманың бетіндегі үлкен тангенциалды созылу кернеуіне байланысты. Болаттың көміртегі мөлшері артқан сайын бойлық жарықтардың пайда болу үрдісі артады. Төмен көміртекті болаттың мартенситтің меншікті көлемі аз және жылу кернеуі күшті. Бетінде үлкен қалдық қысу кернеуі болады, сондықтан оны сөндіру оңай емес. Көміртегі мөлшері артқан сайын беттік қысу кернеуі азаяды және құрылымдық кернеу артады. Сонымен қатар, шыңдық созылу кернеуі беттік қабатқа қарай жылжиды. Сондықтан жоғары көміртекті болат қызған кезде бойлық сөну жарықтарына бейім.
Бөлшектердің өлшемі қалдық кернеудің өлшемі мен таралуына тікелей әсер етеді, ал оның сөну кезіндегі жарықшақтану үрдісі де әртүрлі. Бойлық жарықшақтар қауіпті көлденең қима өлшемі диапазонында сөндіру арқылы да оңай пайда болады. Сонымен қатар, болат шикізатының бітелуі көбінесе бойлық жарықшақтарды тудырады. Көптеген болат бөлшектері илемдеу арқылы жасалғандықтан, болаттағы алтын емес қоспалар, карбидтер және т.б. деформация бағыты бойынша таралады, бұл болаттың анизотропты болуына әкеледі. Мысалы, егер құрал болатының таспа тәрізді құрылымы болса, оның сөндіруден кейінгі көлденең сыну беріктігі бойлық сыну беріктігінен 30%-дан 50%-ға дейін аз болады. Егер болатта алтын емес қоспалар сияқты кернеу концентрациясын тудыратын факторлар болса, тіпті тангенциалды кернеу осьтік кернеуден үлкен болса да, төмен кернеу жағдайында бойлық жарықшақтардың пайда болуы оңай. Осы себепті болаттағы металл емес қоспалар мен қант деңгейін қатаң бақылау сөндіру жарықшақтарының алдын алуда маңызды фактор болып табылады.
Көлденең және доғалық жарықтардың ішкі кернеу таралу сипаттамалары: беті қысу кернеуіне ұшырайды. Бетінен белгілі бір қашықтыққа шыққаннан кейін қысу кернеуі үлкен созылу кернеуіне өзгереді. Жарықшақ созылу кернеуі аймағында пайда болады, содан кейін ішкі кернеу бөлшектің бетіне тек қайта таралған жағдайда немесе болаттың сынғыштығы одан әрі артқан жағдайда ғана таралады.
Көлденең жарықтар көбінесе роликтер, турбина роторлары немесе басқа білік бөлшектері сияқты ірі білік бөлшектерінде пайда болады. Жарықтардың сипаттамалары - олардың ось бағытына перпендикуляр болуы және ішінен сыртқа қарай сынуы. Олар көбінесе шыңдалмас бұрын пайда болады және термиялық кернеуден туындайды. Ірі соғуларда көбінесе кеуектер, қосындылар, соғу жарықтары және ақ дақтар сияқты металлургиялық ақаулар болады. Бұл ақаулар осьтік созылу кернеуінің әсерінен сыну мен сынудың бастапқы нүктесі ретінде қызмет етеді. Доғалық жарықтар термиялық кернеуден туындайды және әдетте бөлшектің пішіні өзгеретін бөліктерде доға түрінде таралады. Ол негізінен дайындаманың ішінде немесе өткір жиектерге, ойықтарға және тесіктерге жақын жерде пайда болады және доға түрінде таралады. Диаметрі немесе қалыңдығы 80-нен 100 мм-ге дейінгі немесе одан да көп жоғары көміртекті болат бөлшектер шыңдалмаған кезде, беті қысу кернеуін, ал ортасы созылу кернеуін көрсетеді. Кернеу, максималды созылу кернеуі шыңдалған қабаттан шыңдалмаған қабатқа өтпелі аймақта пайда болады және бұл жерлерде доғалық жарықтар пайда болады. Сонымен қатар, өткір жиектер мен бұрыштардағы салқындату жылдамдығы жылдам және барлығы сөнеді. Жұмсақ бөлшектерге, яғни қатайтылмаған аймаққа ауысқанда, ең жоғары созылу кернеу аймағы осында пайда болады, сондықтан доға жарықтары пайда болуы мүмкін. Дайындаманың түйреуіш тесігінің, ойығының немесе орталық тесігінің жанындағы салқындату жылдамдығы баяу, сәйкес қатайтылған қабат жұқа, ал қатайтылған өтпелі аймақтың жанындағы созылу кернеуі доға жарықтарын оңай тудыруы мүмкін.
Торлы жарықтар, сондай-ақ беткі жарықтар деп те аталады, беткі жарықтар. Жарықтың тереңдігі таяз, әдетте шамамен 0,01 ~ 1,5 мм. Бұл жарықтың негізгі ерекшелігі - жарықтың кездейсоқ бағыты бөлшектің пішініне ешқандай қатысы жоқ. Көптеген жарықтар бір-бірімен байланысып, желі құрайды және кең таралған. Жарық тереңдігі үлкенірек болғанда, мысалы, 1 мм-ден асқанда, желі сипаттамалары жоғалып, кездейсоқ бағытталған немесе бойлық таралған жарықтарға айналады. Желілік жарықтар бетіндегі екі өлшемді созылу кернеуінің күйімен байланысты.
Бетінде декарбурленген қабаты бар жоғары көміртекті немесе карбюрленген болат бөлшектері шынықтыру кезінде торлы жарықтар пайда болуына бейім. Себебі беткі қабатта мартенситтің ішкі қабатына қарағанда көміртегі мөлшері аз және меншікті көлемі аз. Шынықтыру кезінде карбидтің беткі қабаты созылу кернеуіне ұшырайды. Механикалық өңдеу кезінде дефосфорлану қабаты толығымен алынбаған бөлшектер де жоғары жиілікті немесе жалын бетін шынықтыру кезінде торлы жарықтар пайда болады. Мұндай жарықтардың алдын алу үшін бөлшектердің беткі сапасын қатаң бақылау керек, ал термиялық өңдеу кезінде тотығу дәнекерлеуіне жол бермеу керек. Сонымен қатар, соғу қалыптары белгілі бір уақыт аралығында пайдаланылғаннан кейін, қуыстағы жолақтарда немесе желілерде пайда болатын термиялық шаршау жарықтары және шынықтырылған бөлшектерді ұнтақтау процесіндегі жарықтар осы түрге жатады.
Беткі қабаттың өте тар аймағында қабыршақтану жарықтары пайда болады. Сығымдау кернеуі осьтік және тангенциалды бағытта, ал созылу кернеуі радиалды бағытта пайда болады. Жарықтар бөлшектің бетіне параллель орналасқан. Беттік шынықтыру және карбюризациялау бөлшектері салқындағаннан кейін қатайған қабаттың қабыршақтануы осындай жарықтарға жатады. Оның пайда болуы қатайған қабаттағы құрылымның біркелкі еместігімен байланысты. Мысалы, қорытпалы карбюрленген болат белгілі бір жылдамдықпен салқындатылғаннан кейін, карбюрленген қабаттағы құрылым: сыртқы қабаты өте ұсақ перлит + карбидтен, ал ішкі қабаты мартенсит + қалдық аустениттен, ішкі қабаты ұсақ перлит немесе өте ұсақ перлит құрылымынан тұрады. Мартенситтің ішкі қабатының түзілу меншікті көлемі ең үлкен болғандықтан, көлемнің кеңеюінің нәтижесі - қысу кернеуі беткі қабатқа осьтік және тангенциалды бағытта әсер етеді, ал созылу кернеуі радиалды бағытта пайда болады, ал кернеу мутациясы ішке қарай пайда болады, қысу кернеу күйіне өтеді, ал қабыршақтану жарықтары кернеу күрт ауысатын өте жұқа жерлерде пайда болады. Әдетте, жарықтар бетіне параллель ішінде жасырынып тұрады, ал ауыр жағдайларда бетінің қабыршақтануына әкелуі мүмкін. Егер көміртекті бөлшектердің салқындату жылдамдығы жеделдетілсе немесе төмендетілсе, көміртекті қабатта біркелкі мартенсит құрылымы немесе аса ұсақ перлит құрылымы алынуы мүмкін, бұл мұндай жарықтардың пайда болуына жол бермейді. Сонымен қатар, жоғары жиілікті немесе жалын бетін сөндіру кезінде бет жиі қызып кетеді және қатайған қабат бойындағы құрылымдық біртектілік мұндай беттік жарықтарды оңай түзуі мүмкін.
Микрожарықтар жоғарыда аталған төрт жарықтан микрокернеуден туындайтындығымен ерекшеленеді. Жоғары көміртекті аспаптық болатты немесе карбюрленген дайындамаларды шынықтырудан, қызып кетуден және ұнтақтаудан кейін пайда болатын түйіршікаралық жарықтар, сондай-ақ шынықтырылған бөлшектерді уақтылы шынықтырмаудан туындайтын жарықтар болаттағы микрожарықтардың болуымен және кейіннен кеңеюімен байланысты.
Микрожарықтарды микроскоппен тексеру керек. Олар әдетте бастапқы аустенит түйіршіктерінің шекараларында немесе мартенсит қабаттарының түйіскен жерінде пайда болады. Кейбір жарықтар мартенсит қабаттарын тесіп өтеді. Зерттеулер микрожарықтардың қабыршақты егіз мартенситте жиі кездесетінін көрсетеді. Себебі, қабыршақты мартенсит жоғары жылдамдықпен өскен кезде бір-бірімен соқтығысады және жоғары кернеу тудырады. Дегенмен, егіз мартенситтің өзі сынғыш және пластикалық деформация кернеуді босатады, осылайша микрожарықтарды оңай тудырады. Аустенит түйіршіктері ірі және микрожарықтарға сезімталдық артады. Болатта микрожарықтардың болуы сөндірілген бөлшектердің беріктігі мен пластиктілігін айтарлықтай төмендетеді, бұл бөлшектердің ерте зақымдалуына (сынуына) әкеледі.
Жоғары көміртекті болат бөлшектеріндегі микрожарықтардың пайда болуын болдырмау үшін шынықтыру қыздыру температурасын төмендету, ұсақ мартенсит құрылымын алу және мартенситтегі көміртегі мөлшерін азайту сияқты шараларды қолдануға болады. Сонымен қатар, шынықтырудан кейін уақтылы шынықтыру ішкі кернеуді азайтудың тиімді әдісі болып табылады. Сынақтар 200°C-тан жоғары температурада жеткілікті шынықтырудан кейін жарықтарда тұнбаға түскен карбидтердің жарықтарды «дәнекерлеу» әсеріне ие екенін дәлелдеді, бұл микрожарықтардың қаупін айтарлықтай азайта алады.
Жоғарыда жарықшақтардың таралу үлгісіне негізделген жарықшақтардың себептері мен алдын алу әдістері талқыланады. Нақты өндірісте жарықшақтардың таралуы болат сапасы, бөлшектің пішіні, ыстық және суық өңдеу технологиясы сияқты факторларға байланысты өзгереді. Кейде жарықшақтар термиялық өңдеуден бұрын бар болады және сөндіру процесінде одан әрі кеңейеді; кейде бір бөлікте бір уақытта бірнеше жарықшақ түрлері пайда болуы мүмкін. Бұл жағдайда жарықшақтың морфологиялық сипаттамаларына сүйене отырып, сыну бетінің макроскопиялық талдауы, металлографиялық зерттеу және қажет болған жағдайда химиялық талдау және басқа әдістерді қолданып, материалдың сапасынан, ұйымдастырушылық құрылымынан бастап термиялық өңдеу кернеуінің себептеріне дейін жан-жақты талдау жүргізу керек. Негізгі себептері анықталып, содан кейін тиімді алдын алу шаралары анықталады.
Жарықтардың сынуын талдау жарықтардың пайда болу себептерін талдаудың маңызды әдісі болып табылады. Кез келген сынықтың жарықтардың бастапқы нүктесі болады. Жарықтарды сөндіру әдетте радиалды жарықтардың конвергенция нүктесінен басталады.
Егер жарықшақ бөлшектің бетінде пайда болса, бұл жарықшақ бетіндегі шамадан тыс созылу кернеуінен пайда болғанын білдіреді. Егер бетінде кірмелер сияқты құрылымдық ақаулар болмаса, бірақ пышақ іздері, оксид шкаласы, болат бөлшектерінің өткір бұрыштары немесе құрылымдық мутация бөлшектері сияқты кернеу концентрациясының факторлары болса, жарықшақтар пайда болуы мүмкін.
Егер жарықшақ бөлшектің ішінде болса, бұл материалдың ақауларына немесе шамадан тыс ішкі қалдық созылу кернеуіне байланысты. Қалыпты шынықтыру кезіндегі сыну беті сұр және жұқа фарфордан жасалған. Егер сыну беті қою сұр және кедір-бұдыр болса, бұл қызып кетуден немесе бастапқы тіннің қалыңдығынан болады.
Жалпы алғанда, сөндіру жарықшығының шыны бөлігінде тотығу түсі болмауы керек, ал жарықшақтың айналасында көміртегі декарбуризация болмауы керек. Егер жарықшақтың айналасында көміртегі декарбуризациясы немесе жарықшақтың бөлігінде тотыққан түс болса, бұл бөлшектің сөндіруден бұрын жарықтары болғанын және бастапқы жарықтар термиялық өңдеу кернеуінің әсерінен кеңейетінін көрсетеді. Егер бөлшектің жарықтарының жанында бөлінген карбидтер мен қосындылар байқалса, бұл жарықтардың шикізаттағы карбидтердің қатты бөлінуіне немесе қосындылардың болуына байланысты екенін білдіреді. Егер жарықтар тек өткір бұрыштарда пайда болса немесе жоғарыда аталған құбылыссыз бөлшектің пішін мутациясы бөліктерінде пайда болса, бұл жарықтың бөлшектің негізсіз құрылымдық дизайнынан немесе жарықтардың алдын алу шараларының дұрыс қабылданбауынан немесе шамадан тыс термиялық өңдеу кернеуінен туындағанын білдіреді.
Сонымен қатар, химиялық термиялық өңдеу және беттік сөндіру кезіндегі жарықтар көбінесе шыңдалған қабаттың жанында пайда болады. Шыңдалған қабаттың құрылымын жақсарту және термиялық өңдеу кернеуін азайту беттік жарықтардың алдын алудың маңызды жолдары болып табылады.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 22 мамыр