LABORATORYA N 4 UQUNLARIN STRUKTUR V XASSLR in

LABORATORİYA İŞİ N 4 ÇUQUNLARIN STRUKTUR VƏ XASSƏLƏRİ İşin məqsədi. Müxtəlif markalı çuqunların mikrostrukturu, xassələri və tətbiq sahələrini öyrənməkdir. İşin nəzəri əsasları. Tərkibində 2, 14%-dən çox karbon olan dəmir-karbon ərintisinə çuqun deyilir. Çuqun maşınqayırmada əsas tökmə materiallarından biridir. Çünki, çuqun yaxşı tökmə və möhkəmlik xassələrinə malikdir. Çuqunun xassələri və tətbiq sahələri əsasən onun strukturundan asılıdır. Strukturuna görə çuqunlar ağ və boz olur. Boz çuqunun daxilində olan qrafit onun sınığına boz rəng verir. Boz çuqunlar (СЧ), döyülən (KЧ) və yüksək möhkəmlikli (BЧ) çuqunlara ayrılır. Adi boz çuqunun strukturunda yüksək karbonlu faza-qrafit lövhəvari formada olur (şəkil 9). Döyülən çuqunda qrafit pambıqvari, topaşəkilli formada və yüksək möhkəmlikli çuqunda kürəvari formada olur. Qrafit çuqunun metallik əsası olan ferrit-perlit və ya per -lit daxilində yerləşir. METALLURGİYA VƏ METALŞÜNASLIQ KAFEDRASI

Şəkil 9. Çuqunda qrafitin formaları A) Lövhəvari qrafitə (LQ) malik olan boz çuqun B) Pambıqvari (PQ) malik döyülən çuqun C) Kürəvari qrafitə (KQ) malik olan yüksəkmöhkəmlikli çuqun METALLURGİYA VƏ METALŞÜNASLIQ KAFEDRASI

Boz çuqunda qrafit 4 formada ola bilər. Lövhəşəkilli (lövhəvari) qrafit əsasən adi boz çuqunda olur. Kürəşəkilli (kürəvari) qrafit çuquna az miqdarda maqnezium və serium modifikasiya etdikdə alınır, çuquna yüksək möhkəmlik verir. Vermikulyar (qurdşəkilli) qrafit struktura maye çuquna nadir torpaq metalları və başqa elementlər verdikdə yaranır. Bu halda lövhəşəkilli qrafitin quruluşu narın, bir başı yumru, qurdaoxşar-vermikulyar şəklə düşdüyü üçün boz çuqunun xassələri xeyli yaxşılaşır. Pambıqvari (topaşəkilli) qrafit ağ çuqun töküyünü uzun müddətli tabalmaya uğratdıqda alınır. Belə çuqunda qrafitin forması gərginliklər konsetrasiyasını azaltdığı üçün çuqunun plastikliyinin və möhkəmliyinin artmasına səbəb olur (şəkil 10). METALLURGİYA VƏ METALŞÜNASLIQ KAFEDRASI

Şəkil 10. Metal əsasına və qrafitin quruluşuna görə çuqunların təsnifatı METALLURGİYA VƏ METALŞÜNASLIQ KAFEDRASI

Ağ çuqunun daxilində olan qrafit onun sınığına ağ rəng verir. Ağ çuqun polad kimi Fe-Fe 3 C sistemli metastabil müvazinət diaqramına münasib olaraq kristallaşır. Bu çuqunda karbon əlaqəli halda olub sementit şəklindədir. Ağ çuqunlar Fe. Fe 3 C hal diaqramına görə evtektikaya qədərki, evtektik və evtektikadan sonrakı çuqunlara bölübürlər. Evtektikaya qədərki ağ çuqunlarda (2, 14 -4, 3)% karbon olur, strukturu perlitdən (F+S) və ledeburitdən (P+S) ibarətdir. Ağ çuqunda əsas struktur olan ledeburit-evtektik qatışıq olub sementit və onda yerləşən kifayət qədər dispers perlitdən ibarətdir (şəkil 11). METALLURGİYA VƏ METALŞÜNASLIQ KAFEDRASI

Şəkil 11. Ağ çuqunların mikrostrukturu A) Evtektikaya qədərki çuqun B) Evtekrik çuqun C) Evtektikadan sonrakı çuqun METALLURGİYA VƏ METALŞÜNASLIQ KAFEDRASI

Çuqunda fazaların və strukrur təşkiledicilərin kütlə miqdarını parçalar qaydasının köməyi ilə təyin edirlər (şəkil 12). Parçalar qaydasını tətbiq etməklə əmin olmaq olar ki, bərk və kövrək faza-sementitin miqdarı ərintidə karbonun miqdarı artdıqca yüksəlir. Məsələn, tərkibində 3% və 4% karbon olan ağ çuqunlarda ferrit və sementitin miqdarı aşağıdakı kimi təyin edilir (şəkil 12). Tərkibində 3%C olan ağ çuqunda ferrit (F) və sementitin (S) miqdarını aşağıdakı kimi təyin edirlər. Tərkibində 4, 3% karbon olan ağ çuqunda ferrit və sementitin miqdarı isə, aşağıdakı kimi təyin edilir. METALLURGİYA VƏ METALŞÜNASLIQ KAFEDRASI

Şəkil 12. Fe-C hal diaqramı. Bütöv xətlər sementitin, qırıq-qırıq xətlər isə qrafitin əmələ gəlməsini göstərir METALLURGİYA VƏ METALŞÜNASLIQ KAFEDRASI

Beləliklə, 3% karbon olan ağ çuqunda 45% sementit, 55% ferrit, 4, 3% karbon olan ağ çuqunda isə, 66% sementit, 44% ferrit olur. Ağ çuqunlarda sementitin miqdarı çox olduğu üçün, yüksək bərkliyə və kövrəkliyə malik olub, mexaniki xassələri çox kiçikdir. Odur ki, ağ çuqun konstruksiya materialı kimi çox az hallarda işlədilir. Yalnız yüksək abraziv yeyilmə şəraitində işləyən detallar (hidromaşının qumatan maşının hissələri) ağ çuqundan hazırlanır. Əgər evtektoidə qədərki ağ çuqun töküyü xüsusi qrafitləşdirici tabalmaya uğradılırsa, bu şəraitdə sementit parçalanıb, pambığabənzər qrafitə çevrilməsi baş verir, çuqunun kifayət qədər plastiklikdə möhkəmliyi yüksəlir. Bu cür tabı alınmış çuquna döyülə bilən çuqun deyilir. Ağ çuqunda tabalma prosesi sementitin metastabil struktur olmasına əsaslanır və adətən şəkil 13 -də göstərildiyi qrafik üzrə aparılır. METALLURGİYA VƏ METALŞÜNASLIQ KAFEDRASI

Şəkil 13. Ağ çuqunu tabalmaya uğradıb döyülən çuqunun alınması qrafiki METALLURGİYA VƏ METALŞÜNASLIQ KAFEDRASI

Döyülən çuqun almaq üçün ağ çuqun tərkibində (1, 4 -2, 9)% C, (1, 0 -1, 6)% S və (0, 3 -1, 0)% Mn olmalıdır. Soyuduqdan sonra kristallaşan tökük qrafitləşdirici tabalmaya uğradılır. Qrafitləşdirici tabalma adətən iki mərhələdə gedir. 1. Tabalma mərhələsi (950 -1050)0 C temperaturda olub, onun müddəti elə seçilməlidir ki, töküyün strukturu (austenit + sementit) tamamilə A+PQ (austenit + pambıqvari qrafit) parçalansın. 2. Evtektoid çevrilməsi. Çuqunun metallik əsası tabalmanın ikinci mərhələsi olan evtektoid çevrilməsində formalaşır. Evtektoid çevrilməsi temperaturunda fasiləsiz soyudulduqda austenit lövhəvari perlitə (LP) parçalınır. Bu halda metallik əsası perlit olan döyülən çuqun alınır (şəkil 14). O, yüksək bərkliyə (35 -305)HB və möhkəmliyə (σMH = 650 -800 MPa) malik olur. Ancaq az plastikliyə (σ = 3, 0 -1, 5%) malik olur. METALLURGİYA VƏ METALŞÜNASLIQ KAFEDRASI

Şəkil 14. Perlit əsaslı döyülən çuqunun mikrostrukturları 1 -Lövhəli perlit 2 -Dənəli perlit METALLURGİYA VƏ METALŞÜNASLIQ KAFEDRASI

Tabalmanın bu ikinci mərhələsində dənəvər perlit (DP) strukturu alınır. Dənəvər perlit əsaslı döyülən çuqunla yanaşı maşınqayırmada yüksək plastikli (δ =1012%) və nisbətən az möhkəmlikli (σMH = 300 -370 MPa) ferritli döyülən çuqun yayılmışdır (şəkil 14). Bu çuqunun ferrit əsası (760 -720)0 C intervalında çox kiçik sürətlə soyutduqda və ya (720 -740)0 C-də izotermiki saxlama şəraitində yaranır. Bu halda austenit və sementit və eyni zamanda perlit, əgər perlit yarana bilmişsə, onun da sementiti ferrit və pambıqvari qrafitə (F+PQ) parçalanır. Ağ çuqunu döyülən çuquna çevirərkən, sementitin parçalanmasını sürətləndirmək üçün tabalmanın birinci mərhələsini yüksək temperaturda (1100 -1050)0 C apar -maq lazımdır. Qrfitləşmə prosesini sürətləndirmək üçün, maye çuquna onu qəliblərə tökmədən bir az əvvəl az miqdarda kimyəvi elementlər əlavə (modifikiasiya edirlər) edirlər. Modifikator əlavə edilən çuqunlara modifikasiya olunmuş çuqunlar deyilir. Modifikasiya olunmuş perlitli döyülən çuqun almaq üçün ərintidə manqanın, xromun miqdarı 1, 2%-dək artırmaq lazımdır. Ferrit-perlit əsaslı döyülən çuqun alarkən, tabalmanın ikinci mərhələsini qısaltmaq lazımdır (şəkil 15) METALLURGİYA VƏ METALŞÜNASLIQ KAFEDRASI

Şəkil 15. Ferrit əsaslı döyülən çuqunun mikrostrukturu METALLURGİYA VƏ METALŞÜNASLIQ KAFEDRASI

DÜİST 1215 -79 -a görə döyülən çuqunlar aşağıdakı kimi markalanırlar; КЧ 30 -6, КЧ 33 -8, КЧ 35 -10, КЧ 37 -12, КЧ 45 -7, КЧ 50 -5, КЧ 55 -4, КЧ 60 -3, КЧ 65 -3, КЧ 70 -2, КЧ 80 -1, 5. Markalardakı birinci iki rəqəm çuqunun darıtmada minimum möhkəmlik həddini (σMH, kq/mm 2), tiredən sonrakə rəqəmlər isə, çuqunun nisbi uzanmasını (δ, %) göstərir. Adətən, boz çuqunlarda (3, 0 -3, 7)%C, (1, 2 -2, 6)% Si olur. Boz çuqunlarda silisiumun çox olması, onunla əlaqədardır ki, silisium güclü qrafit əmələgətirici elementdir. Silisium austenitdə həll olaraq onda karbonun həll olmasının axalmasına səbəb olur. Nəticədə isə, maye faza karbonla zənginləşir və qrafitin yaranma prosesi asanlaşır. Ferritli boz çuqunun (şəkil 16) alınması üçün tabalmanın ikinci mərhələsində perlit (690 -650)0 C izotermiki saxladıqda perlitdəki sementit (F+LQ) (ferrit+lövhəvari qrafit) parçalanır. Boz çuqunlar yaxşı emal olunur, həm də ucuz konstruksiya materialı kimi geniş istifadə olunur. DÜİST 1412 -85 -ə görə boz çuqunlar aşağıdakı kimi markalanırlar. CЧ 12, CЧ 15, CЧ 18, CЧ 20, CЧ 21, CЧ 24, CЧ 28, CЧ 36. Markada işarə olunan rəqəmlər, çuqunun dartılmada möhkəmlik həddinin miniumum (σMH, kq/mm 2) qiymətini göstərir. CЧ 12 -ferritli, CЧ 15, CЧ 18 və CЧ 20 -ferrit-perlitli, CЧ 25 -dən yuxarı olan çuqunlar isə, perlitli çuqunların markalarıdır. Yüksəkmöhkəmlikli çuqunların tərkibində (2, 73, 7)% C, (0, 5 -3, 8)% Si olur. METALLURGİYA VƏ METALŞÜNASLIQ KAFEDRASI

DÜİST 7293 -85 -ə görə töküklər yüksək möhkəmlikli çuqunlar aşağıdakı kimi markalanırlar. ВЧ 60, ВЧ 70, ВЧ 80, В 100, ВЧ 120. Mar-kada işarə olunan rəqəmlər, çuqunun dartılmada möhkəmlik həddinin miniumum (σMH, kq/mm 2) qiymətini göstərir. Yeyilməyə qarşı yüksək müqaviməti olan çuqun əla çuqun adlanır. Bu çuqunda karbonun müəyyən hissəsi sərbəst halda kürə şəkilli qrafit şəklində və ya perlit və qrafitdən ibarət olub, müəyyən hissəsi əlaqəli, sementit şəklində olur. Belə çuquna misal olaraq, xrom və nikellə legirlənmiş yeyilməyə qarşı davamlı olan, ИЧНХ 2 markalı çuqunu göstərmək olar. TAPŞIRIQ 1. Fe-C hal diaqramının çuquna aid olan hissəsini çəkməli 2. Fe-C hal diaqramından istifadə edib, evtektoidə qədərki, evtektoid və evtektoiddən sonrakı üç ərintinin soyuma əyrilərini qurub, stabil və metastabil diaqramlar üzrə gedən çevrilmələri izah etməli 3. Müəllim tərəfindən verilən şliflər kolleksiyasında mikroskopdan istifadə etməklə boz, döyülən və yüksək möhkəmlikli çuqunları seçməli 4. Boz, döyülən və yüksək möhkəmlikli çuqunların mikrostrukturu əl ilə çəkməli 5. Ağ çuqunun döyülən çuquna çevrilməsi prosesini izah etməli METALLURGİYA VƏ METALŞÜNASLIQ KAFEDRASI

6. Verilən mikroşliflərdə mikrostrukturdan istifadə edib çuqunda karbonun miqdarını öyrənməli 7. Tərkibindəki karbon məlum olan çuqunda ferrit və sementitin kütlədə payını müəyyən etməli 8. İş haqqında hesabat yazmalı LAZIM OLAN CİHAZ, AVADANLIQ VƏ MATERİALLAR 1. Ağ, boz, döyülən və yüksəkmöhkəmlikli çuqunlardan hazırlanmış mikroşliflər 2. Viev. Met və yaxud МИМ-7 mikroskopu 3. Ferrit və perlit əsaslı döyülən çuqundan hazırlanmış mikroşliflər 4. Rokvell bərklikölçən cihazı 5. Metallik əsası ferrit və perlit olan boz çuqun şlifləri İŞİN APARILMA QAYDASI 1. Müəllim tərəfindən verilən müxtəlif çuqunlardan hazırlanmış mikroşlifləri almalı 2. Mikroskopdan istifadə edib, ağ, boz, döyülən (ferrit və perlit əsaslı) yüksəkmöhkəmlikli çuqunları seçib, onların mikrostrukturları əl ilə çəkməli METALLURGİYA VƏ METALŞÜNASLIQ KAFEDRASI

3. Fe-C hal diaqramından istifadə edib müxtəlif çuqunların soyuma əyrilərini qurmalı və hər bir çuqunda ferrit və sementitin kütlədə payını təyin etməli 4. Ağ çuqundan döyülən çuqunun alınması prosesini izah etməli İŞİN NƏTİCƏSİ 1. İşin məqsədi 2. Fe-C ərintilərinin müvazinətli hal diaqramında çuqun haqqında qısa məlumat 3. Tapşırıq 4. İşin aparılma qaydası 5. İşin nəticəsi METALLURGİYA VƏ METALŞÜNASLIQ KAFEDRASI