Karbonlu poladlar və çuqunların təsnifatı

Avtomat poladların kimyəvi tərkibi (%)

Poladın markası	C	Mn	Si	S	P
A 12 A 20 A 30 A 40r	0,08...0,16 0,17...0,24 0,27...35 0,37...45	0,7...1,0 0,7...1,0 0,7...1,0 1,20...1,55	0,15...0,35 0,15...0,35 0,15...0,35 0,15...0,35	0,08...0,20 0,08...0,15 0,08...0,15 0,18...0,30	0,08...0,15 <0,06 <0,06 <0,50

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 (Fe_γ), 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: