Мет Д_ріс 6


6-ДƏРІС. Теориялық және практикалық сұйық аққыштықтың технологиялық иілгіштіктің технологиялық қасиетінің белгілері

      

Металдар мен олардың қорытпаларының және материал өнімдерінің арасында технологиялық қасиет көбінесе өз құнын анықтауда негізгі сипаттамаға ие. Минимал еңбек шығын барысында әр түрлі тағайындаудағы материалдарды алудың тиімді технологиясын іздеу эвтектикалық және перетектикалық түрдегі күй диаграммаларынан есептелінген технологиялық қасиеттердің критерияларын алуға мүмкіндік береді.

1) β = bd үйлесімділік критерийі (немесе теориялық сұйықаққыштық), бірінші эвтектиканың немесе перетектиканың атомдық пайызбен сипатталатын, негізгі компоненттің сұйық фазадағы (ЛЭ) қосындының шекті еруін концентрациясын сипаттайды (6.1-сурет). Эвтектикалық немесе перитектикалық температуралық горизонтальдан жоғары (қатты- сұйық күйдегі аумақ) өз құрамына байланысты abcd аймағында β критериі концентрация-температура кристалдану аралығында сұйық және қатты фазалар арасындағы қатынасты анықтайды, демек, соған жанама түрде құймалардың сұйық аққыштығын (эвтектика үшін ол максимал мәнге тең) сұйық және қатты фазалар аралығында екі параметр арқылы және ΔТкр ені арқылы сипаттайды.

6.1-суретінен Х концентрациялы құймасы үшін эвтектикалық нүктенің үш белгісінде b1, b, b2 тұтқа ережесі бойынша mx кесіндісі сұйық фазаның құрамына, ал xn1, xn және xn2 кесінділері қатты фазаның құрамына пропорционал. Сонымен қатар эвтектиканың концентрациясы неғұрлым жоғары болған сайын, қатты фазалардың кристалдану мөлшері температура-концентрация аралығында көп болады, осыған орай, қорытпаның теориялық сұйықаққыштығы эвтектиканың концентрациясы жоғары болған кезде жоғары концентрациялы концентрацияланған эвтектикаға қарағанда, төмен болады.

   

6.1-сурет. β критерийін сипаттай сұлбасы

ҚОРЫТЫНДЫ: құймалы қорытпалар үшін β критерийінің шамасы төмен болу керек.

Кристалдану температурасының аралығы үшін (ΔТкр.) сұйықаққыштық өзгеруі үйлесімділік критерийіне ұқсас өзгереді, мысалы: эвтектика неғұрлым конценрациялы болса, кристалдану температуратурасының аралығы соғұрлым кең болады, қорытпалардың сұйықаққыштық және құюлу қасиеттері нашарлайды.

2) ω = cd:bd таралу немесе технологиялық илемділік критерийі – қорытпа негізіндегі қатты және сұйық фазалардағы легірлеуші компоненттердің қатынасын және қатты ерітінді мөлшері мен эвтектика және перитектиканың арасындағы қатынасын сипаттайды (6.2 және 6.3 сурет).

6.2-сурет. Эвтектикалар үшін ω критерийінің сұлбасы

 

       6.3-сурет. Перитектикалар үшін ω критерийінің сұлбасы

α және β критерийлерінің ара қатынасынан (6.2 және 6.3 -суреттер) эвтектикалық қорытпалар үшін ω өлшемі 1 - ден төмен, ал перитектикалық (өспелі перитектика) үшін 1 ден жоғары болады. Қатты күйде ерігіштік жоқ болғанда c → d нольге тең болуы мүмкін, мұндай жағдай қарапайым эвтектикалық диаграммаларына тән. Осы себептен ω нольге тең болған кезде қорытпалар таза құймалы, олардың технологиялық илемділігі минималды болады .

Эвтектикалық (жеңіл балқитын) құраушының қорытпаларда болуы жылы және ыстық деформациялану қабілетінің төмендеуіне алып келеді, сонымен қатар технологиялық илемділіктің төмендеуіне алып келеді, ал деформацияланатын қорытпалар үшін оның құрамын міндетті түрде минимумға дейін төмендету керек. Мұндай жағдай қорытпалардың қатты және сұйық фазаларында шамамен бірдей ерігіштігінде (ЛЭ) – с → b, демек, эвтектикалық горизонтальдің сингулярлы нүктеге айналуы кезінде ω мамасы 1- ге ұмтылады.

ҚОРЫТЫНДЫ: технологиялылығы жоғары қорытпалар үшін ω критерийінің шамасы 1- ге жақын болуы керек, әдетте ол 0,7-0,8 , бұл жағдайда деформация үшін қорытпаларды қыздыру кезінде эвтектиканың мөлшері еріп қатты күйге өтуі мүмкін.

3) δ =ad:cd кеуектілік белгісі (немесе газ сіңіргіштікке бейімділік) – қорытпа негізінің және эвтектиканың қатты фазадағы кристалдану температурасы мен еру шегіне қатынасының айырмасы, және қорытпа мен эвтектиканың балқу температурасының арасындағы байланысты, сонымен қатар сХо санымен сипатталады.

 

 

 

 

    Х0

6.4-сурет. аd параметрінің өзгеру кезінде анықталған δ критерийінің графикалық түрдегі көрінісі. Х, Х0 – сәйкесінше деформацияланған және құйылған қорытпалар

 

 

Берілген суреттерден кеуектілік криетрийі кешенді шама болып табылады. Ол екі екі параметрлердің қатынасына тәуелді – cd шекті ерігіштік және ad негізгі компоненттің эвтектикалық және балқу температураларының айырмасы. Кристалдану температурасының интервалын төмендету үшін сd (қатынастың алымы) мөлшері жоғарылау керек, эвтектика тереңдігі ad (қатынастың бөлімі) төмендеу керек.Сонымен кеуектілікті төмендету үшін қатынастың алымының шамасы ad минималды (жоғарытемпературалы эвтектикалар), ал бөлімінің шамасы сd (қатты ерітіндінің кең аймағы) максималды болу керек. Бұл жағдайда олардың қатынасы (қатынастың өзі) төмен болады.

   Тәжірбие нәтижесі бойынша, құйманың кеуектілк түрі кристалдану температурасының аралығының шамасына ғана емес, сонымен қатар қорытпа құрамына байланысты болады (6.6 - сурет). Таза металдар мен эвтектикалар үшін отыру бостықтары жинақталған қаяулар құйманың жоғарғы бөлігінде орналасқан. Эвтектикаға дейінгі және қатты қорытпаларда құйманың барлық өсі бойынша шоғырланған – шашыраңқы кеуектер.

Кеуектілікке бейім емес қорытпаларддың технологиялылығы жоғары, себебі оларда отыру кеуектері құю қосылмасына өтеді және құйылған дайындамалардан алып тасталынады. Шашыраңқы кеуектер көп қорытпалардың құймасының герметикасы мен сапасын төмендетіп қосалқы мағынаға ие.

   Таза металдар мен эвтектикаларда қоспаның концентрациясын (6.5- сурет) көбейткен сайын бос орындардың барлығы дерлік отыру қаяуларымен беріледі (кристалдану температурасының интервалы – минималды), ал кеңейтілген кезінде көп мөлшерде кеуектілікпен, ал аз мөлшерде қаяулармен (6.6- сурет) беріледі. Сонымен қатар ΔТкр ені аd эвтектикасының тереңдігіне тура пропорционал және шекті ерігіштікке (ЛЭ) cd кері пропорционал болады.

   ҚОРЫТЫНДЫ: δ критерийінің мәні кеуектілігі аз қорытпаларды алуда төмен болу керек.

   

6.5- сурет. Шекті ерігіштік сd параметрінің өзгеруі кезінде анықталған δ

критерийінің терийінің графикалық түрдегі көрінісі

 

6.6-сурет. Түрлі құрамды эвтектикалық қорытпаларда отыру қуыстартарының дамуы

 

4) Іс жүзіндегі сұйықаққыштық критериі λ = ad:bd – қоспаның концентрациясы жоғары болған жағдайда ликвидус температурасының төмендеу ырғағының көрсеткіші және эвтектика конценрациясының және таңдалған жүйенің қорытпаларының құю қасиеттеріне кристалдану температурасының интервалы әсерін сипаттайды (6.7, 6.8 - суреттер). Ол неғұрлым енді болған сайын, соғұрлым 6.7- суретке сәйкес күй диаграммасының ликвидусы қарқынды төмендейді және қорытпанң сұйықаққыштығы соғұрлым төмен болады. Кристалдану интервалы енінің сұйықаққыштыққа әсері қорытпа тасқынында қатты кристалдардың жинақталу шартымен және қысқа уақыт ішінде мықты бітеуіш түзілуімен шартталады. Кристалдану интервалының енсіздігінен қатты бөлшектердің жинақталуы өте баяу өтеді.

 

 

6.7- сурет. ad параметрі өзгеруі кезінде λ критериін анықтау графигінің кескіні

6.8- сурет. bd параметрі өзгеруі кезінде λ критериін анықтау графигінің кескіні

   Басқа жағынан қарағанда, сұйықаққыштық, үйлесімділік критерилерімен сәйкес, эвтектика концентрациясына тәуелді. Эвтектика неғұрлым аз концентрацияланған болса, соғұрлым қатты фазаның үлесі температура-концентрация кристалдану аралығында аз болады және қорытпані сұйықаққыштығы жоғары болады (6.7, 6.8- суреттер).

а –айырмашылығы аз; б – айырмашылығы үлкен.

6.9- сурет. Компоненттердің түрлі отыру кезіндегі қорытпа (α) отырғызылуының құрамына әсер етуі

6.10- сурет. эвтектикалық жүйелердің сұйық аққыштық қорытпасының құрамына әсер етуі

   Отыру мен сұйқаққыштықтың төменгі мәндері қорытпа негізінде температуралық кристалдану интервалы максималды болғанда және қоспаның ерігіштігі жоғары болғанда емес, нолдік сұйықаққыштық сызығының (6.9 және 6.10 - суреттерінде көрсетілген үзбелі сызықтар) эвтектикалық горизонтальмен қиылысуына сәйкес концентрациясында байқалатынына назар аудару керек.

    Практикалық сұйық аққыштықты температураның есептелу нүктесіне байланысты, берілген жүйедегі қорытпалар температураның біркелкі аймағында (қоспаның концентрациясын асырған сайын ликвидус температурасы көбінесе төмендейді, ал балқу мен сұйық аққыштық жоғарылайды) 6.10- сурет сұйық аққыштықтың өзгеру шарты көрсетілген.

Негізгі сұйық аққыштықты анықтау қиын болып келеді, онымен қоса ол шартты белгісінен аз өзгешеленеді, сондықтанда практикада шартты сұйық аққыштық жиі қолданылады. Эвтектика температурасында сұйықаққыштық үнемі максимум мәнге ие. Минимум концентрация интервалының ұзын кезінде болады. Кейбір бітеуіштер ерітіндінің ағынының сонында пайда болуына сұйық аққыштықтың бітуімен шарттастырылған, құю процесі кезінде қосылған қорытпалар мен тотықтар қатты бөлшектерінен тұрады.

   Сұйық аққыштыққа эвтектиканың құрамын және кристализацияның температуралық интервалына әсер етуі салыстырмасынан келесілер шығады, құйма қорытпалар дайындауда, біріншіден, кристализацияның температуралық интервалына минималды легірленген элементтер таңдау қажет, екіншіден, пайда болған төмен легірленген эвтектика (бөлгіштің кіші мағынасы). Осыдан шығады,    λ критериі неғұрлым үлкен көлемге ие болу керек екендігі шығады.

   ҚОРЫТЫНДЫ: сұйық аққыштықтың критериі λ құю қорытпаларын дайындау үшін максимал мәнге ие болу керек.

   Күй диаграммасындағы көлем критериі әр түрлі жағдайларда әр түрлі мағына береді, механикалық, эксплуатациялы, технологиялық құрылымдардың арнайы сатыларымен қамтамасыз етеді. Құрылымның өзгеруі екі компоненттің физико-химиялық құрылымдарымен анықталатын және күй диаграммасының құрылысы қиынырақ болуы мүмкін, легірлеуші концентрациялардың қосылыстарына байланысты, сонымен қатар құйманың түйіршікті құрылымына да байланысты (түйіршіктің пішімі мен өлшеміне байланысты). Мысалы, негізгі отыру коэффиценті үлкен айырмашылықтарда және эвтектикалық құйманың құрылымы секірмелі өзгереді (6.10,б- сурет), бұл құбылыс ыстық сынғыштыққа әкелуі мүмкін. Сонымен қатар, мұндай әсердің шамалы айырмашылығы ескерілмейді (6.10,а- сурет).

    α және ω критерийлерін бағалауда уақыт бойынша қабылдау керек, аллотропиялық айналымға ие элементтер үшін еру критериі диаграмманың астыңғы бөлігінде болуы керек, төмен температуралық модификацияға оны анықтайтын қатынасына байланысты. Таралу критериі сұйық күйден кристалданатын жоғарғы модификацияға қатысты болуы керек, өйткені дәл осы үдеріс құрылымда таралу қосылысын анықтайды.

   Ұсынылған әдебиет

   Негізгі 4 [100-105]. 9 [36-43,144-148].

   Бақылау сұрақтары

   1. Таралу критерийі дегеніміз не?

   2. Қорытпаларда кеуектіліктің түзілуі қандай факторларға байланысты?

   3. Сұйық аққыштық дегеніміз не?

   4. Қорытпаның құрамы отыруға қалай әсер етеді?

   5. Теориялық сұйық аққыштықтың физикалық мәні неде?

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

26 − = 19