Чойндун түрлөрү, классификациясы, курамы, касиеттери, маркасы жана колдонулушу

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-17 10:34

Бүгүнкү күндө адам жашоосунда чоюн колдонулбаган аймак дээрлик жок. Бул материал адамзатка бир топ убакыттан бери белгилүү жана практикалык жактан өзүн эң сонун далилдеди. Чоюн көп түрдүү тетиктердин, агрегаттардын жана механизмдердин негизи болуп саналат, ал тургай кээ бир учурларда өзүнө жүктөлгөн милдеттерди аткарууга жөндөмдүү өзүн-өзү камсыз кылуучу продукт. Ошондуктан, бул макалада биз бул темир камтыган кошулмага өзгөчө көңүл бурабыз. Ошондой эле биз чоюндун кандай түрлөрү бар экенин, алардын физикалык жана химиялык өзгөчөлүктөрүн билебиз.

Аныктама

Чойун – бул темир менен көмүртектин чыныгы уникалдуу эритмеси, анда Fe 90%дан ашык, С 6,67%тен көп эмес, бирок 2,14%тен кем эмес. Ошондой эле, көмүртек чоюнда цементит же графит түрүндө кездешет.

Карбон эритмеге жетишерлик жогорку катуулукту берет, бирок ошол эле учурда ийилгичтикти жана ийкемдүүлүктү азайтат. Натыйжада чоюн морт материал болуп саналат. Ошондой эле, чоюндун белгилүү бир сортторуна атайын кошумчалар кошулат, алар кошулмага белгилүү бир касиеттерди бере алат. Легирленген элементтердин ролу: никель, хром, ванадий, алюминий болушу мүмкүн. Чоюндун тыгыздык индекси бир кубометрге 7200 килограммды түзөт. Ушундан тыянак чыгарууга болотчоюндун салмагы кичинекей деп айтууга болбойт көрсөткүч.

Тарыхый маалымат

Эритүүчү темир адам баласына эзелтеден белгилүү. Эритме тууралуу биринчи сөз биздин заманга чейинки VI кылымга таандык.

Байыркы убакта Кытай бир аз эрүү температурасы менен чоюн чыгарган. Чоюн Европада 14-кылымда, домна мештери биринчи жолу колдонула баштаганда өндүрүлө баштаган. Ал кезде мындай темир куюу курал-жарактарды, снаряддарды, курулуш бөлүктөрүн жасоо үчүн колдонулган.

Россияда чоюнду өндүрүү 16-кылымда активдүү башталып, андан кийин тездик менен кеңейген. Петр Iдин тушунда Россия империясы темир өндүрүү боюнча дүйнөнүн бардык өлкөлөрүн айланып өтө алган, бирок жүз жылдан кийин кара металлургия рыногунда кайрадан позициясын жогото баштаган.

Чоюн орто кылымдардан бери түрдүү көркөм чыгармаларды жаратуу үчүн колдонулуп келет. Тактап айтканда, 10-кылымда кытай чеберлери салмагы 100 тоннадан ашкан арстандын чыныгы уникалдуу фигурасын куюшкан. 15-кылымдан баштап Германияда, андан кийин башка өлкөлөрдө чоюн куюу кеңири тараган. Андан тосмолор, торлор, парктын скульптуралары, бакча эмеректери, мүрзө таштары жасалган.

18-кылымдын акыркы жылдарында Россиянын архитектурасында темир куюу эң көп тартылган. Ал эми 19-кылым жалпысынан "чоюн доору" деп аталган, анткени эритме архитектурада абдан активдүү колдонулган.

Функциялар

Ар кандай түрлөрү барчоюн, бирок, бул металл кошулмасынын орточо эрүү температурасы болжол менен 1200 градус Цельсий. Бул керсеткуч болот эритуу учун талап кылынгандан 250-300 градуска аз. Бул айырма көмүртектин бир кыйла жогору болушу менен байланыштуу, бул анын молекулярдык деңгээлдеги темир атомдору менен азыраак тыгыз байланышына алып келет.

Эритүү жана андан кийинки кристаллдашуу учурунда чоюндун курамындагы көмүртек темирдин молекулярдык торуна толук кире албай калат, ошондуктан чоюн акыры морт болуп калат. Бул жагынан алганда, ал туруктуу динамикалык жүктөр бар жерде колдонулбайт. Бирок, ошол эле учурда күчкө болгон талаптар жогорулаган бөлүктөр үчүн эң сонун.

Өндүрүш технологиясы

Демна мешинде чоюндун бардык түрлөрү чыгарылат. Чындыгында, эритүү процесси олуттуу материалдык салымдарды талап кылган бир кыйла оор иш болуп саналат. Бир тонна чоюн үчүн 550 килограммга жакын кокс жана дээрлик бир тонна суу керектелет. Мешке жүктөлгөн руданын көлөмү темирдин курамына жараша болот. Көбүнчө руда колдонулат, анын курамында темир 70% кем эмес. Элементтин төмөнкү концентрациясын колдонуу туура эмес, анткени аны колдонуу үнөмдүү эмес.

Биринчи этаптагы өндүрүш

Эритүүчү темир төмөнкүдөй. Баарыдан мурда мешке руда куюлат, ошондой эле кокстоочу көмүрдүн сорттору, басым жасоого жана мештин шахтасынын ичинде керектүү температураны кармап турууга кызмат кылат. Мындан тышкары, бул продуктулар күйүү процессинде жүрүп жаткан химиялык реакцияларга активдүү катышаттемирди азайтуучу агенттердин ролу.

Ошол эле учурда мешке флюс жүктөлөт, ал катализатор катары кызмат кылат. Ал таштардын тез эришине жардам берип, темирдин бөлүнүп чыгышына өбөлгө түзөт.

Кенди мешке жүктөөнүн алдында атайын алдын ала тазалоодон өтөөрүн белгилей кетүү маанилүү. Ал майдалоочу цехте майдаланат (майда бөлүкчөлөр тез эрийт). Андан кийин металл жок бөлүкчөлөрдү тазалоо үчүн жуулат. Андан кийин чийки зат күйгүзүлөт, ушундан улам күкүрт жана башка бөтөн элементтер андан чыгарылат.

Өндүрүштүн экинчи этабы

Табигый газ атайын оттуктар аркылуу жүктөлгөн жана иштөөгө даяр мешке берилет. Кокс чийки затты ысытат. Бул учурда көмүртек бөлүнүп чыгат, ал кычкылтек менен биригип, оксидди пайда кылат. Бул оксид кийинчерээк рудадан темирди калыбына келтирүүгө катышат. Мештеги газдын көлөмүнүн көбөйүшү менен химиялык реакциянын ылдамдыгы төмөндөп, белгилүү бир катышка жеткенде ал толугу менен токтоорун эске алыңыз.

Ашыкча көмүртек эритмеге өтүп, темир менен кошулуп, акыры чоюнду пайда кылат. Эрибеген элементтердин баары бетинде болуп, акыры алынып салынат. Бул калдыктар шлак деп аталат. Ал ошондой эле башка материалдарды өндүрүү үчүн колдонулушу мүмкүн. Ушундай жол менен алынган чоюндун түрлөрү куюучу жана чоюн деп аталат.

Дифференциация

Чоюндардын заманбап классификациясы бул эритмелерди төмөнкү түрлөргө бөлүүнү карайт:

• Ак.
• Жарым.
• Кала графити менен боз.
• Жогорку бекем түйүндүү графит.
• Илгилүү.

Ар бирин өзүнчө карап көрөлү.

Ак чоюн

Бул чоюн көмүртектин дээрлик бардыгы химиялык байланышта болгон чоюн. Машина курууда бул эритме көп колдонулбайт, анткени ал катуу, бирок өтө морт. Ошондой эле, аны ар кандай кесүүчү шаймандар менен иштетүү мүмкүн эмес, ошондуктан эч кандай иштетүүнү талап кылбаган тетиктерди куюу үчүн колдонулат. Чоюндун бул түрү абразивдүү дөңгөлөктөр менен майдалоого мүмкүндүк берет да. Ак чоюн кадимки жана легирленген болушу мүмкүн. Ошол эле учурда, аны ширетүү кыйынчылыктарды жаратат, анткени ал муздатуу же ысытуу учурунда ар кандай жаракалардын пайда болушу менен коштолот, ошондой эле ширетүүчү жерде пайда болгон структуранын гетерогендүүлүгүнө байланыштуу.

Ак эскирүүгө чыдамдуу чоюндар тез муздатуу учурунда суюк эритменин алгачкы кристаллдашуусу аркылуу алынат. Алар көбүнчө кургак сүрүлүү үчүн колдонулат (мисалы, тормоздук колодкалар) же эскирүү жана ысыкка туруктуулугу жогору болгон тетиктерди өндүрүү үчүн (прокат тегирмендери).

Айтмакчы, ак чоюн анын сыныгынын сырткы көрүнүшү жарык-кристаллдуу, нурдуу беттүү болгондуктан, анын аталышын алган. Бул чоюндун түзүлүшү ледебурит, перлит жана экинчилик цементиттин айкалышы. Эгерде бул чоюн легирленген болсо, анда перлитке айланаттроостит, аустенит же мартенсит.

Жарым чоюн

Чоюндардын классификациясы металл эритмесинин бул түрүн эске албаганда толук эмес болот.

Бул чоюн өзүнүн структурасында карбид эвтектикасы менен графиттин айкалышы менен мүнөздөлөт. Жалпысынан алганда, толук кандуу структура төмөнкүдөй түргө ээ: графит, перлит, ледебурит. Эгерде чоюн термикалык иштетүүгө же легирлөөгө дуушар болсо, бул аустениттин, мартенситтин же аккулярдык трооститтин пайда болушуна алып келет.

Чоюндун бул түрү өтө морт, ошондуктан аны колдонуу өтө чектелген. Эритме өзү анын атын алды, анткени анын сынышы кристаллдык түзүлүштүн караңгы жана жарык аймактарынын айкалышы.

Эң кеңири таралган инженердик материал

Боз чоюн ГОСТ 1412-85 болжол менен 3,5% көмүртекти, 1,9%тен 2,5%ке чейин кремнийди, 0,8%ке чейин марганецти, 0,3%ке чейин фосфорду жана 0,12% күкүрттү камтыйт.

Мындай чоюндагы графит пластинкалуу формага ээ. Ал атайын өзгөртүүнү талап кылбайт.

Графит плиталары күчтүү алсыратуучу эффектке ээ, ошондуктан боз чоюн абдан аз соккуга туруштук берүүсү жана узундугунун дээрлик толук жоктугу (0,5%тен аз) менен мүнөздөлөт.

Боз чоюн жакшы иштетилет. Эритме структурасы төмөнкүдөй болушу мүмкүн:

• Феррит-графит.
• Феррит-перлит-графит.
• Перлит-графит.

Боз чоюн чыңалууга караганда кысууда жакшыраак иштейт. Ал дагыжакшы ширетет, бирок бул алдын ала ысытууну талап кылат жана толтургуч материал катары кремний менен көмүрдүн жогорку мазмуну бар атайын чоюн таякчаларды колдонуу керек. Алдын ала ысытуусуз ширетүү кыйынга турат, анткени чоюн ширетүүчү жерде агарып кетет.

Боз чоюн шок жүктөөсүз иштеген тетиктерди өндүрүү үчүн колдонулат (шкивтер, капкактар, керебеттер).

Бул чоюнду белгилөө төмөнкү принцип боюнча ишке ашат: SCH 25-52. Эки тамга бул боз чоюн экенин көрсөтүп турат, 25 саны созуу бекемдигинин көрсөткүчү (МПа же кгс/мм 2 менен), 52 саны учурда тартылуу күчү ийилген.

Сылгылуу темир

Түймөлүү чоюн башка "бир туугандарынан" түп тамырынан бери айырмаланат, анткени анын курамында түйүндүү графит бар. Ал суюк эритмеге атайын модификаторлорду (Mg, Ce) киргизүү аркылуу алынат. Графит кошулмаларынын саны жана алардын сызыктуу өлчөмдөрү ар кандай болушу мүмкүн.

Сфероиддик графиттин эмнеси жакшы? Мындай форма металл негизин азыраак алсыратат, ал өз кезегинде перлиттик, ферриттик же перлиттик-ферриттик болушу мүмкүн.

Жылуулук менен иштетүү же эритмелөө колдонуудан улам чоюндун негизи аккулярдуу-трооститтик, мартенситтик, аустениттик болушу мүмкүн.

Илимдүү темирдин сорттору ар кандай, бирок жалпысынан анын белгилениши төмөнкүдөй: VCh 40-5. Бул HF жогорку күчтүү чоюн экенин божомолдоого болот, саны 40 көрсөткүч болуп саналатсозуу күчү (kgf/mm2), 5 саны узартууга салыштырмалуу, пайыз менен көрсөтүлөт.

Сылгылуу темир

Илимдүү темирдин түзүлүшү - анда графиттин кабыкча же тоголок формада болушу. Ошол эле учурда кабыкча графит ар кандай майдалыкка жана компакттуулукка ээ болушу мүмкүн, бул өз кезегинде чоюндун механикалык касиеттерине түздөн-түз таасирин тийгизет.

Өнөр жайлык ийкемдүү темир көбүнчө ферриттик негиз менен өндүрүлөт, ал көбүрөөк ийкемдүүлүктү камсыз кылат.

Ферриттүү чоюндун сынган көрүнүшү кара баркыт сымал көрүнүшкө ээ. Структурадагы перлит канчалык көп болсо, сынык ошончолук жеңил болот.

Жалпысынан пластикалык чоюн 800-950 градус Цельсийге чейин ысытылган мештерде узакка туруштук берүүдөн улам ак темирдин куюмаларынан алынат.

Бүгүнкү күндө ийкемдүү темирди жасоонун эки жолу бар: европалык жана америкалык.

Америкалык ыкма эритмени 800-850 градус температурада кумга салуу болуп саналат. Бул процессте графит эң таза темирдин дандарынын ортосунда жайгашкан. Натыйжада чоюн илешкек болуп калат.

Европалык ыкмада темир рудасында куймалар сызып жатат. Ошол эле учурда температура болжол менен 850-950 градус Цельсий. Көмүртек темир рудасына өтөт, анын аркасында куймалардын үстүнкү катмары декарбуризацияланып, жумшак болуп калат. Чоюн ийкемдүү болуп, өзөгү морт бойдон калат.

Ийилүүчү темирдин маркасы: KCh 40-6, мында KCh, албетте, ийилүүчү темир; 40 - чыңалууга туруктуулуктун индекси;6 – узартуу, %.

Башка көрсөткүчтөр

Чоюндарды бекемдиги боюнча бөлүүгө келсек, бул жерде төмөнкү классификация колдонулат:

• Типтүү күч: σv 20 кг/мм2.
• Көбөйтүлгөн күч: σv=20 - 38 кг/мм2.
• Жогорку күч: σv=40 кг/мм2 жана андан жогору.

Ийилгичтиги боюнча чоюндар төмөнкүлөргө бөлүнөт:

• Ийилбес - 1% дан аз узартуу.
• Төмөн пластик - 1%дан 5%га чейин.
• Пластик - 5%дан 10%ке чейин.
• Пластиканын жогорулашы - 10% ашык.

Жыйынтыктап айтканда, мен ошондой эле кандайдыр бир чоюндун касиеттерине куюунун формасы жана мүнөзү да олуттуу таасир этээрин белгилегим келет.