Materialshunoslik va yangi materiallar texnologiyasi

14.1–rasm. Toblash usullarini tushuntiruvchi chizma

Bo’shatish

Bo’shatishdan maqsad toblash natijasida buyumda hosil bo’lgan ichki kuchlanishlarni kamaytirish, plastik xossalarini oshirishdir. Bo’shatish toblashdan keyin bajarilishi shart bo’lgan jarayondir. Bo’shatish uchun buyum PSK kritik nuqtadan past haroratgacha qizdiriladi. Bo’shatish uch xil bo’ladi:

• 
  past haroratda bo’shatish. Buning uchun buyum 160–250°C haroratda qizdiriladi, ma’lum vaqt tutib turilgandan keyin havoda sovitiladi. Hosil bo’lgan struktura bo’shatilgan martensit deyiladi. Toblash natijasida hosil bo’lgan qattiqlik deyarli o’zgarmaydi. Mustahkamlik va qovushoqlik sezilarli darajada ortadi. Toblangan po’latdagi ichki kuchlanishlar kamayadi. Ko’pincha kam legirlangan, yuzasi toblangan va kimyoviy-termik ishlangan po’latlar ana shunday bo’shatiladi;
  
• 
  o’rtacha haroratda bo’shatish. Buning uchun buyum 350–450°C haroratda qizdiriladi, ma’lum vaqt tutib turilgandan keyin havoda sovitiladi. Hosil bo’lgan struktura bo’shatilgan trostit deyiladi. O’rtacha haroratda bo’shatish ko’p hollarda prujina, ressor, shtamp kabi buyumlarni termik ishlash uchun qo’llaniladi. Toblangan buyumning qattiqligi 35 HRC gacha kamayadi. Plastik xossalari ortadi.
  
• 
  yuqori haroratda bo’shatish. Buning uchun buyum 550–650°C haroratgacha qizdirilib, ma’lum vaqt tutib turilgandan keyin havoda sovitiladi. Hosil bo’lgan struktura bo’shatilgan sorbit deyiladi. Bunday termik ishlov, legirlangan uglerodli po’latlar uchun qo’llaniladi.
  

Po’latlarga kimyoviy-termik ishlov berish
Po’latning yuzasini harorat ta’sirida turli kimyoviy elementlar bilan to’yintish kimyoviy–termik ishlov berish deyiladi. Bu jarayonda yuzadagi miqdor o’zgarishlari sifat o’zgarishlariga olib keladi. Yuza qatlamining kimyoviy tarkibi o’zgarishi po’latning qattiqligi ortishiga, ishqalanib yeyilishga va zang ta’sirida yemirilishga qarshiligi oshishiga hamda toliqishga chidamliligi ko’payishiga olib keladi.
Kimyoviy-termik ishlash po’latning tarkibi, strukturasi va xossalarini o’zgartirish maqsadida uning sirtqi qatlamiga kimyoviy va termik ta’sir etish protsessidir. Kimyoviy-termik ishlash natijasida po’lat sirtining qattiqligi, yeyilishga chidamliligi, korroziyabardoshligi, kislotabardoshligi kabi xossalari ortadi. Po’lat detallarining uzoq muddat ishlashini oshirish uchun mustaxkamlash eng samarali usullardan bo’lganligi sababli kimyoviy-termik ishlash mashinasozlikda keng tarqalgan.
O’lchamlari va shakli turlcha bo’lgan detallarga kimyoviy-termik ishlov berib, bir xil qalinlikda ishlov berilgan qatlam olish mumkin. Kimyoviy-termik ishlashda sirtqi qatlamning kimyoviy tarkibi o’zgarishi tufayli detalь sirti bilan o’zagining xossalarida farq bo’ladi. Ish unumining pastligi kimyoviy-termik ishlashning asosiy kamchiligidir.
Detallarning uzoq vaqt ishlashini ta’minlash uchun sanoatda keng qo’llaniladigan va eng samarali usullardan biri ularga kimyoviy–termik ishlov berish, ya’ni metall sirtida bir vaqtning o’zida ham kimyoviy ham termik ta’sir qilishdir.
Kimyoviy–termik ishlov berish orqali quyidagilarga erishiladi:
a) metall va qotishmalarning sirtlari puxtalanish bilan sirt qattiqligi, yeyilishga chidamlilik, toliqishga mustaxkamlik, issiqbardoshlik va boshqa shu kabi xossalarning oshishi;
b) metall va qotishmalarning normalь va yuqori haroratlarda tashqi tajavvuzkor muhitlar ta’siriga qarshi turg’unligining oshishi. Bunda ishlov berilgan detallarning korroziyaga bardoshliligi, gravittsaion korroziya, kislotaga turg’unligi, kuyishga chidamliligi va shu kabi xossalari oshadi.
Metall va qotishmalarga kimyoviy–termik ishlov berish ularni yuqori haroratlarga qizdirib faollashgan gazli, suyuq yoki qattiq muxitlarda ushlab turish va buning natijasida metall va qotishmalarning sirt qatlamlari kimyoviy tarkibini, strukturasi va xossalarini yaxshilashdir. Termik ishlov berishdan kimyoviy–termik ishlov berishning farqi shundaki bu ishlov berish turida metall va qotishmalarning faqat strukturaviy o’zgarishlari ro’y bermasdan balki sirt qatlamlamlari kimyoviy tarkibi ham o’zgaradi. Ba’zi bir kimyoviy–termik ishlov berish usullaridan keyin metall va qotishmalarning o’zaklari vaqt qatlamlari xossalarini yaxshilash uchun termik ishlov berish qo’llaniladi. SHuni takidlash lozimki, kimyoviy-termik ishlov berish usullarini tanlash orqali ularning xossalarini eng ko’p oraliqlarda o’zgartirish imkoniyatlari mavjud. Bazi hollarda termik ishlov berish va kimyoviy–termik ishlov berish usullari birgalikda olib boriladi.
Ko’p vaqtlar po’latlarga faqat kimyoviy–termik ishlov berish usuli qo’llanilgan. Bunda sanoatda asosan tsementatsiyalash, nitrotsementatsiyalash, tsianlash va azotlash jarayonlari keng ko’lamda qo’llanilgan.
Kam hollarda alyuminiylash, xromlash, sulьfotsiyanlash kabi ishlov berishlar qo’llanilgan.
Oxirgi yillarda kimyoviy–termik ishlov berish usullari po’latlardan tashqari titan, molibden, niobiy, tantal, tsirkoniy, kobalьt, mis va bu metallar asosida olingan turli xildagi qotishmalar ham ishlov berish uchun qo’llanilmoqda.
Ishlab chiqarishda qo’llaniladigan kimyoviy–termik ishlov berish usullari metall va qotishmalarning sirt qatlamlarini u yoki bu element bilan yoki elementlar kompleksi bilan boyitishga asoslangan.
Juda kam hollarda ba’zi bir xil turdagi qotishmalarning tarkibidagi legirlovchi elementlarni kamaytirishga asoslangan kimyoviy-termik ishlov berish usullari qo’llaniladi. Bunda ham qotishmalar sirtida ba’zi bir elementlar miqdori kamaytirilsa ularning qattiqligi, korroziya bardoshliligi va boshqa xossalari oshadi. Biz quyida faqat metall va qotishmalarning sirtlarini boshqa elementlar bilan boyitishga asoslangan kimyoviy-termik ishlov berish usullarini ko’rib chiqamiz.
Sirtlarni elementlar bilan boyitishga asoslangan kimyoviy–termik ishlov berish ko’p hollarda quyidagi uchta bir vaqtda ketuvchi elementlar jarayonlarni o’z ichiga oladi:

1. 
   Tashqi muxitda difuziyalanuvchi atomning faollashgan holatini hosil qilish;
   
2. 
   Diffuziyalanuvchi element faol atomning metall sirti bilan tutashuvi, atomlar absorbtsiyasi va bu atomlar bir qismining metall atomlari bilan kimyoviy bog’lanishida bo’lib yutilishi(absorbtsiyasi);
   
3. 
   Absorbtsiyalangan atomlarning metall chuqurligi bo’yicha xarakati, ya’ni diffuziya hodisasi.
   

Kimyoviy–termik ishlov berishdan keyin metall va qotishmalar sirtida hosil bo’ladigan diffuzion qatlam tarkibi, tuzilishi va fizik-kimyoviy xossalari asosan boyituvchi muhitning tarkibiga hamda harorat va jarayon davomiyligi kabilarga bog’liq.
Boyituvchi muhit sirtida qattiq, suyuq va gazsimon moddalar olinadi. Qattiq moddalarning metall sirti bilan o’zaro ta’siri ularning o’zaro tutashuv joylarida sodir bo’ladi.
Metall sirtining qolgan uchastkalarida esa diffuziya jarayoni muhit tarkibidagi boyituvchi elementning harorat ta’sirida bog’lanishidan sodir bo’ladi. Qattiq muhitlarning faolligi unchalik yuqori bo’lmaganligi uchun qattiq komponentlar bilan to’yinishini jadallashtirish maqsadida uning tarkibiga tezlashtirgich moddalar (NH₃CL, NH₄J, NH₄Br, HCL, CL₂, BaCo₃ ) qo’shiladi. Bular ta’sirida faol gazli muhit hosil bo’ladi va qattiq komponentlar bilan to’yinish gazli fazadan to’yinish turiga o’tadi.
Suyuq muhitlarda ishlov berishda to’yinish gaz yoki atom holatidagi elementlarning singishi natijasida yuzaga keladi. Atom holatidagi element eritmaning o’zida sodir bo’ladigan reaktsiyalar yoki elektroliz natijasida ajralib chiqadi.
Kimyoviy–termik ishlov berish uchun eng yaxshi muhit gazli muhit hisoblanadi.
Gazli muhitda to’yinish to’g’ridan–to’g’ri oddiy holatlarda quyidagi ko’rinishdagi reaktsiyalar ko’rinishlarida sodir bo’ladi:

1. 
   Almashuv ko’rinishida; CrCL₂+Fe=FeCL₂+C₂;
   

VCL₂+Fe=FeCL₂+V;

2. 
   Tiklanish ko’rinishida; VCL₂+H₂=2HCL+V;
   

B2O₃+6Na=3Na₂O+2B;

3. 
   Termik parchalanish ko’rinishida;
   

a) dissochiachiya: 2NH₃=2H+6H=H₂+3H₂;
CH₄=C+4H=C+2H₂;
b) disproporiyalanish: 2Co=C+CO₂;
3ALCL=ALCL₃=ALCL₃+2AL;
2TiCL₂=2TiCL₃+Ti.
Kimyoviy–termik ishlov berish vakuumda yoki yuqori haroratlarda vodorod muhitida elementlar bug’lari hosil bo’lishi va bug’ning tarkibidagi elementar atomlarning asosiy metall sirtiga diffuziyasi orqali ham kuzatiladi.
Ma’lum haroratlarda, bosimda hamda ishlov berilayotganda metall tarkibiga bog’liq ravishda gazli fazadan elementlarning absorbtsiyasi boyituvchi muhitda almashinuv reaktsiyasida, tiklanishda yoki termik parchalanishda ishtirok etuvchi atomlar kontsentratsiyasiga to’g’ri proportsionaldir.
Muhitning absorbtsion qobiliyatiga jarayon harorati kuchli ta’sir qiladi: harorat qancha yuqori bo’lsa metallni qurshovchi muhitdagi atomlar xarakatchanligi oshadi va metall sirtiga gazli muxitdan shunchalik ko’p element atomlari absorbtsiyalanadi.
Gazli muxitning absorbtsiya tezligiga ta’siri ham muxitdagi faol elementlar kontsentratsiyasi ta’siri kabi bo’lishi lozim edi, chunki bosim oshishi bilan faol gaz tarkibidagi birlik hajmiga to’g’ri keluvchi molekulalar soni oshadi. Lekin bosimning absorbtsiyaga ta’siri haqida to’xtalganda bosim o’zgarishi bilan gazli muxitda reaktsiya tavsifini hisobga olish zarur. CHunki boyituvchi muhit bosimi oshishi bilan gazli muhitning absorbtsion qobiliyati u yoki bu tomonga o’zgarishi mumkin.
Ishlov berilayotgan metall (qotishma), ishlov berish maqsadi, sirtni boyitish uchun qo’llanilayotgan element tavsiflariga bog’liq ravishda kimyoviy-termik ishlov berish jarayonini harorati va davomiyligi juda keng oraliqlarda o’zgaradi.
Po’latdan yasalgan mashina detallarining yuza qatlami tarkibini o’zgartirish jarayoni uch bosqichdan iborat:

• 
  birinchi bosqichda singdiriladigan (diffuziyalantiriladigan) element atomlari faollashtiriladi. Bunda asosan harorat hal qiluvchi omil hisoblanadi. Faollikni oshiruvchi elementlar qo’llanilishi ham mumkin;
  
• 
  ikkinchi bosqichda singadigan (diffuziyalanadigan) element atomlari yuzaga molekulyar yaqinlashtiriladi. Bunday hol modifikatsiyalovchi elementning yuzaga adsorblanishi deyiladi;
  
• 
  uchinchi bosqichda atomlar yuzaga singadi. Keyin faol atomlar metallning ichki qatlamlariga singiy boshlaydi.