Metallerin ve alaşımların termomekanik işlenmesi. Termomekanik işlem Isıl işlemin amacı ve çeşitleri

22.11.2021

SP 16.13330.2011 Çelik yapılar;SP 128.13330.2012 Alüminyum yapılar;

1. Genel bilgi

Malzemeler olarak metaller, inşaat ekipmanı için değerli bir özellikler kompleksine sahiptir - yüksek mukavemet, süneklik, kaynaklanabilirlik, dayanıklılık; termomekanik ve kimyasal etkiler altında diğer özellikleri sertleştirme ve iyileştirme yeteneği.

İnşaat ve diğer teknoloji alanlarında geniş uygulamalarının nedeni budur.

Saf haliyle metaller, yetersiz mukavemet, sertlik ve yüksek süneklik nedeniyle nadiren kullanılır. Esas olarak diğer metallerle ve karbon gibi metal olmayanlarla alaşımlar olarak kullanılırlar.

Demir ve alaşımları (çelik C2.14%, dökme demir C>2.14%) demirli metaller olarak adlandırılır, geri kalanı (Be, Mg, Al, Ti, Cr, Mn, Ni, Cu, Zn vb.) ve alaşımları - demir dışı.

Demirli metaller en çok inşaatta kullanılır.

Maliyetleri renkli olanlardan çok daha düşüktür.

Bununla birlikte, ikincisi bir dizi değerli özelliğe sahiptir - yüksek özgül mukavemet, süneklik, korozyon direnci ve dekoratif etki, başta mimari ve inşaat parçaları ve alüminyumdan yapılmış yapılar olmak üzere inşaattaki uygulama kapsamını genişletir.

Metal sınıflandırması

Demirli metallerin üretimi için hammadde, oksit sınıfı - manyetit (FeFeO), hematit (FeO), kromit (FeCrO), vb. Minerallerle temsil edilen demir cevherleridir.

Demir dışı metallerin üretimi için boksitler kullanılır; bakır, nikel, çinko vb. sülfür ve karbonat cevherleri

2. Metallerin atomik-kristal yapısı

Katı haldeki metaller ve alaşımlar kristal gövdelerdir.

İçlerindeki atomlar düzenli olarak kristal kafesin düğümlerinde bulunur ve yaklaşık 10 Hz frekansta titreşir.

Metaller ve alaşımlardaki bağ, kristal kafes düğümlerindeki pozitif yüklü iyonlar (atomlar) ile yoğunluğu 1 cm'de 10-10 elektron olan seyyar iletim elektronları arasındaki çekim ve itme kuvvetleri nedeniyle elektrostatiktir. havadaki atom ve moleküllerin içeriğinden on binlerce kat daha fazladır.

Metallerin elektromanyetik, optik, termal ve diğer özellikleri, iletim elektronlarının spesifik özelliklerine bağlıdır.

Kafesteki atomlar, Enerjisinin minimumuna karşılık gelen bir konumu işgal etme eğilimindedir ve en yoğun dolguları - kübik hacim - ve yüzey merkezli ve altıgen oluşturur.

Kristal kafeslerin koordinasyon sayıları (paketleme yoğunluğu). a)kübik yüz merkezli (K 12); b) vücut merkezli (K8);c) altıgen (K 12)

Paketleme yoğunluğu, belirli bir atomdan eşit ve en küçük mesafede bulunan komşu atomların sayısı olan koordinasyon sayısı ile karakterize edilir.

Sayı ne kadar yüksek olursa, ambalaj o kadar yoğun olur.

Gövde merkezli kübik paketleme için 8'e (K8) eşittir; yüz merkezli - 12 (K12); altıgen - ayrıca 12 (K12).

Kafesteki en yakın atomların merkezleri arasındaki mesafeye kafes periyodu denir.

Çoğu metal için kafes periyodu 0.1-0.7 nm aralığındadır.

Sıcaklığa bağlı olarak birçok metal kristal kafeste yapısal değişikliklere uğrar.

Bu nedenle, 910 °C'nin altındaki ve 1392 °C'nin üzerindeki sıcaklıklardaki demir, kafes periyodu 0,286 nm olan vücut merkezli bir atom paketine sahiptir ve -Fe olarak adlandırılır; bu sıcaklıkların aralığında, demirin kristal kafesi, 0.364 nm'lik bir periyotla yüz merkezli bir örgüye yeniden düzenlenir ve -Fe ile gösterilir.

Yeniden kristalleşmeye, yatay kesitler boyunca diyagramlarda kaydedilen soğutma sırasında ısı salınımı ve ısıtma sırasında absorpsiyon eşlik eder.

Demir soğutma (ısıtma) eğrisi

Metaller, düzensiz şekilli çok sayıda küçük kristalden oluşan polikristal gövdelerdir.

Normal şekilli kristallerin aksine, kristalitler veya taneler olarak adlandırılırlar.

Kristalitler farklı şekilde yönlendirilirler; bu nedenle metallerin özellikleri her yönde aşağı yukarı aynıdır, yani. polikristal cisimler izotropiktir.

Bununla birlikte, kristalitlerin aynı yönelimi için böyle bir hayali izotropi gözlemlenmeyecektir.

Metallerin ve alaşımların kristal kafesi ideal bir yapıdan uzaktır.

Kusurlar içerir - boşluklar ve çıkıklar.

3. Demir ve çelik üretiminin temelleri

dökme demir demir cevherlerinde bulunan doğal oksitlerinden demirin yüksek sıcaklıkta kok ile indirgenmesine dayanan bir yüksek fırın işlemi sırasında elde edilir.

Kok, karbondioksit oluşturmak için yanar.

Sıcak koktan geçerken, genelleştirilmiş şemaya göre fırının üst kısmındaki demiri azaltan karbon monoksite dönüşür: FeOFeOFeOFe.

Fırının alt sıcak kısmına inerken, demir kok ile temas halinde erir ve kısmen çözünerek dökme demire dönüşür.

Bitmiş dökme demir, yaklaşık% 93 demir,% 5'e kadar karbon ve az miktarda silikon, manganez, fosfor, kükürt ve gangdan dökme demire geçen diğer bazı elementleri içerir.

Dökme demirler, karbon ve safsızlıkların demir ile bağlanma miktarına ve şekline bağlı olarak, bu özelliğe göre beyaz ve gri olarak ikiye ayrılan renk dahil olmak üzere farklı özelliklere sahiptir.

Çelik Dökme demirden bazı karbon ve safsızlıkların uzaklaştırılmasıyla elde edilir. Çelik üretiminin üç ana yöntemi vardır: konvertör, açık ocak ve elektrik eritme.

Dönüştürücü, erimiş demirin büyük armut biçimli dönüştürücü kaplarda sıkıştırılmış hava ile üflenmesine dayanır.

Havadaki oksijen, safsızlıkları oksitleyerek cürufa dönüştürür; karbon yanar.

Dökme demirde düşük fosfor içeriği ile, dönüştürücüler, bazik, periklaz refrakterleri ile artan içeriğe sahip asit refrakterler, örneğin dinas ile kaplanmıştır.

Buna göre, içlerinde eritilen çeliğe geleneksel olarak Bessemer ve Thomas çeliği denir.

Dönüştürücü yöntemi, geniş dağıtımına yol açan yüksek üretkenlik ile karakterizedir.

Dezavantajları arasında artan metal atığı, cüruf kirliliği ve çeliğin kalitesini düşüren hava kabarcıklarının varlığı sayılabilir.

Karbondioksit ve su buharı ile birlikte hava yerine oksijen patlamasının kullanılması, dönüştürücü çeliğin kalitesini önemli ölçüde artırır.

Açık ocak yöntemi, pik demirin demir cevheri ve hurda metal (hurda) ile ergitildiği özel fırınlarda gerçekleştirilir.

Oksitlerin bileşimindeki yanıcı gazlar ve demir cevheri ile birlikte fırına giren havadaki oksijen nedeniyle safsızlıkların yanması meydana gelir.

Çeliğin bileşimi, açık ocak fırınlarında kritik yapılar için yüksek kaliteli çelikler elde etmeyi mümkün kılan düzenlemelere uygundur.

Elektrikli eritme, istenen özelliklere sahip yüksek kaliteli çelikler elde etmenin en mükemmel yoludur, ancak daha fazla elektrik tüketimi gerektirir.

Tedarik yöntemine göre elektrikli fırınlar ark ve indüksiyona ayrılır.

Ark fırınları en yaygın olarak metalurjide kullanılmaktadır. Elektrikli fırınlarda, özel çelik türleri eritilir - orta ve yüksek alaşımlı, alet, ısıya dayanıklı, manyetik ve diğerleri.

4. Metallerin mekanik özellikleri

Mekanik özellikler, statik, dinamik ve yorulma (dayanıklılık) testlerinin sonuçlarından belirlenir.

Statik testler, yükün yavaş ve düzgün uygulanması ile karakterize edilir. Başlıcaları şunlardır: çekme testleri, sertlik ve kırılma tokluğu.

İçin çekme testlerihesaplanmış uzunlukta standart numuneler kullanınİ= 10 d ve 11.3'lük bir alan ANCAK nerede (d ve ANCAK- sırasıyla, yuvarlak, kare veya dikdörtgen kesitli uzun ürünlerin bir örneğinin çapı ve kesit alanı.

Testler, çekme diyagramının otomatik olarak kaydedildiği çekme test makinelerinde gerçekleştirilir.

Şekil 4, orta karbonlu çelik için böyle bir diyagramı göstermektedir.

eğri 1 metalin koşullu gerilmelerin etkisi altındaki davranışını karakterize eder =R/A ve eğri 2 - gerçek gerilmelerin etkisi altında, S=R/A, (nerede ANCAK ve ANCAK- sırasıyla, testten önce ve arızaya kadar yüklemenin her aşamasında numunenin kesit alanı).

Eğri daha objektif olmasına rağmen genellikle koşullu stres diyagramını kullanırlar.2.

Metal Çekme Diyagramları: a) koşullu (düz çizgiler) ve gerçek (kesikli çizgiler) gerilimler için; / - elastik deformasyon alanı;// - aynı plastik; /// - çatlak geliştirme alanı; b) koşullu gerçek gerilmeler

Elastik sınır, kalıcı uzama deformasyonunun %0,05'i geçmediği gerilim tarafından belirlenir.

Akma noktası, artık deformasyonun %0.2'yi aşmadığı koşullu akma noktası ile karakterize edilir.

Fiziksel akma dayanımı, yükte daha fazla artış olmadan numunenin deforme olduğu strese karşılık gelir.

Çekme testinde kırılgan olan malzemeler için, basma (dökme demir için), burulma (sertleştirilmiş ve yapısal çelikler için) ve bükme (gri ve sfero dökümler için) için statik testler kullanılır.

Sertlikmetaller belirli bir yük altında içine çelik bilye, elmas koni veya piramit basılarak test edilir ve üretilen plastik deformasyon (baskı) miktarı ile değerlendirilir.

Kullanılan uç tipine ve değerlendirme kriterine bağlı olarak Brinell, Rockwell ve Vickers sertlikleri ayırt edilir.

Sertliği belirleme şeması . a) Brinell'e göre; b) Rockwell'e göre; c) Vickers'a göre

Vickers sertliği HV 5, HV 10 vb. Metal ve alaşım ne kadar ince ve sert olursa, test yükü o kadar düşük olmalıdır.

Küçük ürünlerin ve metallerin yapısal bileşenlerinin mikrosertliğini belirlemek için Vickers yöntemi metalografik mikroskopla birlikte kullanılır.

Metallerin kırılma tokluğu testi, üç noktalı bükülme ile standart çentikli numuneler üzerinde gerçekleştirilir.

Yöntem, metalde her zaman mevcut olan bir çatlağın veya herhangi bir orijinli çatlak benzeri bir kusurun başlamasından ziyade, bir metalin yayılmaya karşı direncini değerlendirmeyi mümkün kılar.

Kırılma tokluğu parametre ile tahmin edilirİLE,çatlak ucundaki gerilme yoğunluk faktörünü veya çekme gerilmelerindeki (MPa) yerel artışı temsil eder.

dinamik metallerin testleri, alternatif döngüsel yükleme ile darbeli bükülme için gerçekleştirilir. Darbeli bükme için metal numuneler, ortasında bir gerilim yoğunlaştırıcı (çentik) ile 10 m boyutlarında (1x1x5.5) test edilir.

Test, bir sarkaç darbe test cihazı üzerinde gerçekleştirilir. Bir metalin darbeli bükülmeye karşı direncine darbe mukavemeti denir ve şu şekilde gösterilir:KCU, KV ve KST(nerede KSdarbe dayanımının sembolüdür veU, V ve T -gerilim yoğunlaştırıcının tipi ve boyutu).

Bir metalin döngüsel yüklemeye karşı direnci, bir metalin belirli bir döngü sayısı için tahribat olmaksızın dayanabileceği maksimum stres ile karakterize edilir ve dayanıklılık sınırı olarak adlandırılır. Simetrik ve asimetrik yükleme döngüleri uygulayın.

Dayanıklılık sınırı, stres yoğunlaştırıcıların varlığında keskin bir şekilde azalır.

5. Demir-karbon alaşımlarının kristalizasyonu ve faz bileşimi

Kristalleşme, yalnızca metal denge sıcaklığının altına aşırı soğutulduğunda gelişir.

Kristalleşme süreci, kristal çekirdeklerin (kristalizasyon merkezleri) oluşumu ile başlar ve büyümeleri ile devam eder.

Kristalizasyon koşullarına (soğutma hızı, safsızlıkların türü ve miktarı) bağlı olarak, 10 ila 10 nm arasında farklı boyutlarda düzenli ve düzensiz şekilli kristaller oluşur.

Alaşımlarda, duruma bağlı olarak, aşağıdaki fazlar ayırt edilir: sıvı ve katı çözeltiler, kimyasal ve ara bileşikler (ara yer fazları, elektronik bileşikler vb.).

Bir faz, bir sistemin (metal veya alaşım) aynı bileşime, yapıya, aynı kümelenme durumuna sahip fiziksel ve kimyasal olarak homojen bir parçasıdır ve sistemin geri kalanından bir ayırma yüzeyi ile ayrılır.

Bu nedenle, bir sıvı metal tek fazlı bir sistemdir ve sırasıyla iki farklı kristalin bir karışımı veya bir sıvı eriyik ve kristallerin eşzamanlı varlığı, iki ve üç fazlı sistemlerdir.

Alaşım oluşturan maddelere bileşen denir

Katı çözeltiler, alaşım bileşenlerinden birinin kristal kafesini koruduğu, diğer veya diğer bileşenlerin atomlarının, boyutlarını (periyotları) değiştirerek birinci bileşenin (çözücü) kristal kafesinde bulunduğu fazlar.

İkame ve geçiş reklamının sağlam çözümleri var.

İlk durumda, çözünmüş bileşenin atomları, kristal kafesinin yerlerinde çözücü atomlarından bazılarının yerini alır; ikincisinde, çözücünün kristal kafesinin boşluklarında (boşluklarında) ve daha fazla boş alanın olduğu yerlerde bulunurlar.

İkame çözeltilerinde, örgü periyodu, çözücünün ve çözünen bileşenin atom yarıçaplarının oranına bağlı olarak artabilir veya azalabilir; gömme çözümlerinde - her zaman artırın.

Arayer katı çözeltileri, yalnızca çözünmüş bileşenin atomlarının çaplarının küçük olduğu durumlarda ortaya çıkar.

Örneğin demirde molibden, krom, karbon, nitrojen ve hidrojen çözünebilir ve arayer katı çözeltileri oluşturabilir. Çözücü kafesindeki gözeneklerin sayısı sınırlı olduğundan, bu tür çözeltilerin konsantrasyonu sınırlıdır.

6. Çeliğin yapısının ve özelliklerinin modifikasyonu

Demir-karbon alaşımlarının kristalizasyon ve yeniden ısıtma-soğutma sırasında faz dönüşümleri yaşaması, termomekanik ve kimyasal etkiler ve değiştirici safsızlıkların etkisi altında yapı ve özelliklerini değiştirme özelliği, metalurjide istenen özelliklere sahip metaller elde etmek için yaygın olarak kullanılmaktadır.

Bina ve yapıların çelik ve betonarme yapılarını geliştirirken ve tasarlarken, teknolojik ekipman ve makineler (otoklavlar, fırınlar, değirmenler, çeşitli amaçlar için basınçlı ve basınçsız boru hatları, yapı malzemelerinin imalatı için metal kalıplar, inşaat makineleri vb.) , iklimsel, teknolojik ve acil çalışma koşullarını dikkate almak gerekir.

Düşük negatif sıcaklıklar, soğuk kırılganlık eşiğini, darbe dayanımını ve kırılma tokluğunu düşürür.

Yüksek sıcaklık, örneğin yangınlar sırasında açıkça ortaya çıkan elastikiyet modülünü, çekme mukavemetini, akma mukavemetini azaltır.

600 °C'de çelik ve 200 °C'de alüminyum alaşımları tamamen plastik hale geçer ve yük altındaki yapılar stabilitesini kaybeder.

Bu nedenle korumasız metal yapılar nispeten daha az yangın direncine sahiptir.

Teknolojik ekipman - kazanlar, boru hatları, otoklavlar, metal kalıplar ve ayrıca üretim sürecinde 20-200 ° C ve daha fazla sıcaklık aralığında sürekli döngüsel ısıtma - soğutmaya maruz kalan betonarme yapıların güçlendirilmesi, termal yaşlanma ve düşük - belirli amaçlar için çelik kaliteleri seçerken dikkate alınması gereken, genellikle korozyonla ağırlaşan sıcaklık tavlama.

Metalurjide kullanılan çeliğin yapısını ve özelliklerini değiştirmenin ana yöntemleri şunlardır::

Kristalleşme merkezleri olan refrakter bileşikler oluşturan maddelerin erimiş metale girişi;

Ferrit ve ostenitin kristal kafeslerinin gücünü artıran, karbon ve karbür salınımının difüzyon işlemlerini ve dislokasyonların hareketini yavaşlatan alaşım elementlerinin tanıtımı;

Çeliğin termal ve termomekanik işlenmesi.

Esas olarak, soğutulmuş çelik tanelerinin öğütülmesini, artık gerilmeleri gidermeyi ve kimyasal ve fiziksel homojenliğini artırmayı amaçlar.

Sonuç olarak, çeliğin sertleşebilirliği artar; sertlik, soğuk gevreklik eşiği, temper gevrekliği, termal ve deformasyon yaşlanma eğilimi azalır, çeliğin plastik özellikleri iyileştirilir.

Bu yöntemlerin belirli özellikleri aşağıda tartışılmaktadır.

Alaşım elementleri yapısal çeliklere dahil edilir.

Karbür oluşturan elementler olarak, aynı anda eriyik kristalizasyonu sırasında çelik tanelerinin çekirdeklenmesini ve rafine edilmesini sağlayan değiştirici katkı maddeleri olarak hizmet ederler.

Alaşımlı çelik kalitelerinde, alaşım elementlerinin türü ve içeriği harflerin sağında harf ve rakamlarla belirtilir.

Alaşım elementinin yaklaşık içeriğini (%) gösterirler; rakamların olmaması %1,5'i geçmediği anlamına gelir.

Alaşım elementlerinin kabul edilen tanımları: A - nitrojen, B - niyobyum, C - tungsten, D - manganez, D - bakır, E - selenyum, K - kobalt, H - nikel, M - molibden, P - fosfor, P - bor, C - silikon, T - titanyum, F - vanadyum, X - krom, C - zirkonyum, H - nadir toprak, Yu - alüminyum.

Ferrit ve östenit içinde çözünen alaşım elementleri, karbür fazının tane boyutunu ve parçacıklarını azaltır.

Tane sınırları boyunca yer almak, büyümelerini, karbon ve diğer alaşım elementlerinin difüzyonunu engeller ve ostenitin aşırı soğumaya karşı direncini arttırır.

Bu nedenle düşük alaşımlı çelikler, ince taneli bir yapıya ve daha yüksek kalite göstergelerine sahiptir.

Termal ve termomekanik işleme, yapıyı değiştirmenin ve çeliğin özelliklerini iyileştirmenin yaygın yollarıdır.

Aşağıdaki türleri vardır: tavlama, normalleştirme, sertleştirme ve tavlama. Tavlama, homojenleştirme, yeniden kristalleştirme ve artık gerilmelerin giderilmesi işlemlerini içerir.

Farklı tavlama türleri için sıcaklık aralıkları: 1 - homojenizasyon; 2 - sertliği azaltmak için düşük sıcaklıkta yeniden kristalleştirme tavlama (yüksek tavlama); 3 - stres giderme için tavlama (tavlama); 4 - faz yeniden kristalleştirme ile tam tavlama; 5, 6 - ötektoid altı ve ötektoid üstü çeliğin normalleştirilmesi; 7 - küreselleşme; 8 - ötektoid altı çeliğin eksik tavlanması

Alaşımlı çelik külçeleri, kimyasal bileşimi eşitlemek, basınç işlemi sırasında gevrek kırılmaya, özelliklerin anizotropisine, yumak oluşumuna ve kaba taneli yapı.

Yeniden kristalleştirme tavlaması, deforme olmuş metalin sertleşmesini, yeniden kristalleşme eşiğinin sıcaklığının üzerinde ısıtmak, bu sıcaklıkta ıslatmak ve soğutmak suretiyle gidermek için kullanılır.

Soğuk ve sıcak (sıcak) deformasyonlar vardır.

Soğuk, yeniden kristalleşme eşiğinin altındaki bir sıcaklıkta ve sıcak - yukarıda gerçekleştirilir.

Soğuk deformasyon sırasında yeniden kristalleşmeye statik denir ve sıcak - dinamik sırasında, haddeleme ısıtmasından sertleşme için yararlı olan artık "sıcak iş sertleşmesi" ile karakterize edilir.

Artık gerilmeleri gidermek için tavlama 550...650 °C'de birkaç saat gerçekleştirilir. Kaynaklı ürünlerin kesim, düzleştirme vb. işlemlerden sonra bükülmesini engeller.

Normalleştirme, uzun ürünlerin - ve ötektoid üstü yapısal çeliklere ısıtılmasını, kısa süreli maruz kalma ve havada soğutma sağlar.

Çeliğin tam faz yeniden kristalleşmesine neden olur, iç gerilmeleri giderir, sünekliği ve darbe dayanımını arttırır.

Havada hızlandırılmış soğutma, daha düşük sıcaklıklarda ostenitin ayrışmasına yol açar.

Normalizasyon, düşük karbonlu yapı çeliklerinin özelliklerini iyileştirmek için yaygın olarak tavlamanın yerine kullanılır. Orta karbonlu ve alaşımlı çelikler için yeniden kristalleşme eşiğinin altındaki sıcaklıklarda yüksek tavlama ile birleştirilir.

Su verme ve tavlama, çeliğin mukavemet ve plastik-viskoz özelliklerinin iyileştirilmesini, soğuk kırılganlık eşiğinin azaltılmasını ve stres yoğunlaştırıcılara karşı duyarlılığı sağlar.

Sertleştirme, çeliğin ısıtılması, çeliğin tamamen östenitlenene kadar tutulması ve östenitin martensite geçişini sağlayan bir hızda soğutulmasından oluşur.

Bu nedenle, martensitin kristal kafesi oldukça bozuktur ve yapısal özelliklerden dolayı stresler ve ostenite kıyasla martensitin özgül hacminde %4...4,25 oranında bir artış yaşar.

Martenzit kırılgan, sert ve güçlüdür. Bununla birlikte, yeterince tam bir martensitik dönüşüm, yalnızca aşırı soğutulmuş östenitin artan stabilitesine sahip olan yüksek karbonlu ve alaşımlı çelikler için mümkündür.

Düşük karbonlu ve düşük alaşımlı yapı çeliklerinde küçüktür ve bu nedenle su verme sırasında su ile hızlı soğutmada bile martensit ya oluşmaz ya da beynit ile birlikte daha az miktarda martensit oluşur.

Düşük karbonlu yapı çeliklerinin (C0.25%) hızlı soğutulması sırasında (haddeleme ısıtmasından söndürme), östenit ayrışır ve yüksek oranda dağılmış bir ferrit-sementit perlit-sorbit ve troostit veya düşük karbonlu martensit ve sementit yapısı oluşur.

Bu yapıya beynit denir.

Yüksek plastisite, viskozite ve düşük soğuk kapasite eşiğini korurken, perlit bölgesindeki ostenitin ayrışma ürünleri olan sorbitol ve proostit ile karşılaştırıldığında artan mukavemet, sertlik ve dayanıklılığa sahiptir.

Çeliğin haddeleme ısıtmasından su verme yoluyla sertleştirilmesi, haddeleme ısıtması sırasında dinamik yeniden kristalleşmenin eksik olması ve beynitin deforme olmuş östenitte oluşan yüksek yoğunlukta dislokasyonları miras alması gerçeğinden kaynaklanmaktadır.

Östenitik haldeki çeliğin plastik deformasyonunun su verme ve temperleme ile kombinasyonu, mukavemetini, sünekliğini ve tokluğunu önemli ölçüde artırabilir, alaşımlı çeliğin 300...400 °'de orta sıcaklıkta temperlenmesi sırasında gözlenen temperli kırılganlık eğilimini ortadan kaldırabilir. C.

Temperleme, çeliğin ısıl işleminin son işlemidir ve ardından gerekli özellikleri kazanır.

Sertleştirilmiş çeliğin ısıtılması, belirli bir sıcaklıkta tutulması ve belirli bir oranda soğutulmasından oluşur.

Temperlemenin amacı, iç gerilmelerin seviyesini azaltmak ve tahribata karşı direnci arttırmaktır.

Üç tipi vardır: 250 °C'ye kadar ısıtma ile düşük sıcaklık (düşük); 350-500 °C aralığında ısıtmalı orta sıcaklık (orta) ve 500-600 °C'de ısıtmalı yüksek sıcaklık (yüksek).

Karbon çeliğinin yaşlanması, mikro yapıda gözle görülür bir değişiklik olmaksızın zaman içinde özelliklerinde bir değişiklik olarak kendini gösterir.

Mukavemet ve soğuk kırılganlık eşiği artar, plastisite ve darbe mukavemeti azalır.

İki tür yaşlanma vardır - termal ve deformasyonel (mekanik).

Deformasyon (mekanik) yaşlanma, yeniden kristalleşme eşiğinin altındaki bir sıcaklıkta plastik deformasyondan sonra ilerler.

Bu tür yaşlanmanın temel nedeni de, hareketlerini engelleyen çıkıklar üzerinde C ve N atomlarının birikmesidir.

İnşaatçılar, öngerilmeli betonarme yapıların imalatı sürecinde, elektrotermal gerdirme takviyesi sırasında çeliğin yaşlanması ve temper kırılganlığı gerçekleriyle karşılaşırlar.

7. Dökme demir

Yukarıda bahsedildiği gibi %2.14'ten fazla C içeren demir-karbon alaşımlarına dökme demir denir.

Dökme demirin yapısında ötektiklerin varlığı, yalnızca bir döküm alaşımı olarak kullanımını belirler. Dökme demirdeki karbon, sementit ve grafit veya her ikisi şeklinde olabilir.

Sementit, kırığa açık bir renk ve karakteristik bir parlaklık verir; grafit - parlamayan gri renk.

Tüm karbonun sementit şeklinde olduğu dökme demire beyaz, sementit ve serbest grafit şeklinde - gri denir.

Grafitin formuna ve oluşum koşullarına bağlı olarak, gri, sfero grafitli yüksek mukavemetli ve dövülebilir dökme demirler vardır.

Dökme demirin faz bileşimi ve özellikleri, içindeki karbon, silikon ve diğer safsızlıkların yanı sıra soğutma ve tavlama modundan kesin olarak etkilenir.

Karbon ve silikon içeriğinin dökme demirin yapısı üzerindeki etkisi (gölgeli alan - en yaygın dökme demirler):

I - beyaz dökme demir alanı; II - yarım dökme demir; III - perlitik gri dökme demir; IV - ferritik-perlitik dökme demir; V - ferritik gri dökme demir;L - ledeburit; P - perlit; C - sementit; G - grafit; F - ferrit

Beyaz dökme demir, yüksek sertliğe ve dayanıklılığa (HB 4000-5000 MPa) sahiptir, kesim sırasında zayıf işlenir ve kırılgandır.

Çelik veya sfero döküme dönüştürme olarak kullanılır.

Soğutulmuş dökme demir, yüzey tabakasında beyaz dökme demir ve çekirdekte gri dökme demirden oluşan bir yapıya sahiptir, bu da ondan yapılan ürünlere aşınma direncini ve dayanıklılığını arttırır.

Beyaz dökme demirin yaklaşık bileşimi: C=2.8-3.6; Si=0.5-0.8%; Mn=0.4-0.6%.

Gri dökme demir, kaçınılmaz Mn, P ve S safsızlıklarına sahip bir Fe-Si-C alaşımıdır.

En iyi özellikler, bir kısmı %0.7'ye kadar sementit formunda olan %2.4-3.8 C içeren ötektik altı dökme demirlerdir.

Silikon, dökme demirin grafitleşmesine katkıda bulunur, manganez ise tam tersine bunu engeller, ancak dökme demirin ağartma eğilimini arttırır.

Kükürt, dökme demirin mekanik ve döküm özelliklerini bozan zararlı bir safsızlıktır.

%0.2-0.5 miktarındaki fosfor grafitleşmeyi etkilemez, akışkanlığı arttırır, ancak dökme demirin kırılganlığını arttırır.

Dökme demirin mekanik ve plastik özellikleri, yapısı ve esas olarak grafit bileşeni tarafından belirlenir. Daha az grafit kapanımı, daha küçük, daha dallı ve birbirinden daha izole, daha güçlü ve daha sünek dökme demir.

Dökme demirin metal tabanının yapısı ötektoid altı veya ötektoid çeliktir, yani. ferrit + perlit veya perlit. En büyük mukavemet, sertlik ve aşınma direnci, yaklaşık bileşimin metal tabanının perlit yapısına sahip gri dökme demire sahiptir: C = % 3.2-3.4; Si - %1.4-2.2; Mn=0.7-1.0; P, S 0.15-0.2%.

Metal tabanın ve grafit kapanımlarının şeklinin dökme demirlerin mekanik ve teknolojik özellikleri üzerindeki etkisi

Çeşitli yapılardaki dökme demirlerin fiziksel ve mekanik özellikleri

Dökme demirin adı	Dökme demir sınıfı	Metal tabanın yapısı	grafit şekli	Sertlik HB, MPa	Çekme mukavemeti, MPa	Göreli uzantı, %
Gri	MF-10; SCH-15		Büyük ve orta boy tabaklar	1200-2400	100-150	-
Gri	MF-18; MF-21; MF-24; MF-25; MF-30; SCh-40	Perlit (sorbitol)	Küçük dönen plakalar	2550-2900	180-400	-
son derece dayanıklı	VCh35-22; VCh40-15; VCh45-10	Ferritik ve ferritik-perlitik	küresel	1400-1700; 1400-2020; 1400-2250;
	VCh50-8;	perlit	küresel	1530-2450;
	VCh60-3;			1920-2770;
	VCh70-2;			2280-3020;
	VCh80-2;			2480-3510;
	VCh100-2			2700-3600	1000
Biçimlendirilebilir	KCh30-6;	ferritik	pul pul	1630
	KCH33-8
	KCh35-10
	KCh37-12
	KCh50-4;	perlit	pul pul	2410-2690
	KCh56-4;
	KCh60-3;
	KCh63-2

Gri dökme demirin çekme mukavemetini keskin bir şekilde azaltan grafit kapanımları, pratik olarak basınç mukavemetini, bükülmesini ve sertliğini etkilemez; stres yoğunlaştırıcılara karşı duyarsız hale getirin, işlenebilirliği iyileştirin.

Gri dökme demir, C - gri ve H - dökme demir harfleriyle işaretlenmiştir.

Onlardan sonraki sayılar ortalama çekme mukavemetini (kg/mm) gösterir.

Perlitik dökme demirler, değiştirici katkı maddeleri içeren SCH30-SCH35 modifiye dökme demir kalitelerini içerir - grafit, ferrosilikon, silikokalsiyum,% 0,3-0,8, vb.

İç gerilimleri azaltmak için dökümler 500–600°C'de tavlanır, ardından yavaş soğutma yapılır.

Modifikasyon ve tavlama, dökme demirin sünekliğini, tokluğunu ve dayanıklılığını artırır

Magnezyum eritme işlemi sırasında% 0.03-0.07 miktarında gri dökme demirin eklenmesiyle, kristalleşme sürecinde grafit lamel yerine küresel bir şekil alır.

Bu tür dökme demir, dökme çeliğe kıyasla yüksek mukavemete, iyi döküm özelliklerine ve sünekliğe, işlenebilirliğe ve aşınma direncine sahiptir.

Sfero döküm kaliteleri harf ve rakamlarla belirtilir.

İkincisi, gerilme mukavemeti (kg/mm) ve bağıl uzama (%) anlamına gelir.

Sfero döküm, beyaz dökme demir dökümlerin uzun süreli ısıtılması (tavlama) ile elde edilir.

Tavlama, ledeburit (aşama I), östenit ve sementit (aşama II) tamamen ayrışmasına ve ferrit ve grafit oluşumuna kadar her birine maruz bırakılarak iki aşamada gerçekleştirilir.

İkincisi, bu durumda, dökme demire yüksek süneklik veren pul şeklinde öne çıkıyor.

Kırığı kadifemsi siyahtır.

Soğuma hızlandırılırsa, sünekliği azaltan ve kırılmaya hafif (çelik) bir görünüm veren bir perlitik taban ile dövülebilir dökme demir oluşur. Yüksek mukavemetli dökme demir ile aynı şekilde işaretleyin.

"Sfero" terimi koşulludur ve dökme demirin teknolojik özelliklerini değil plastiği karakterize eder, çünkü ondan diğer dökme demirlerden olduğu gibi ürünler dövme ile değil, dökümle elde edilir.

İnşaatta, grafit kapanımları olan her türlü dikkate alınan dökme demir kullanılır.

Gri dökme demirler, statik yük altında çalışan yapılarda (kolonlar, temel plakaları, kafes kirişler için taban plakaları, kirişler, kanalizasyon boruları, menholler, vanalar); Mukavemeti, sünekliği ve tokluğu arttırılmış sünek ve dövülebilir dökme demirler, dinamik ve titreşimli yükleme ve aşınmaya maruz kalan yapılarda (endüstriyel binaların zeminleri, ağır dövme ve presleme ekipmanlarının temelleri, demiryolu ve karayolu köprülerinin kafes destekleri, kritik bağlantı boruları) kullanılır. ulaşım tünelleri yeraltında, dağlarda).

8. Demir dışı metaller

Demir dışı metaller arasında alüminyum, yüksek özgül mukavemeti, sünekliği, korozyon direnci ve ekonomik verimliliği ile inşaatta en büyük kullanıma sahiptir.

Gümüş, altın, bakır, çinko, titanyum, magnezyum, kalay, kurşun ve diğerleri esas olarak alaşım katkı maddeleri ve alaşım bileşenleri olarak kullanılır ve bu nedenle inşaatta özel ve sınırlı bir kullanıma sahiptir (özel cam türleri, benzersiz nesneler - Mamaev Kurgan'daki anıtlar). Volgograd, Poklonnaya Gora'da, Moskova ve diğerlerinde uzayın fethi onuruna bir dikilitaş, titanyum, bakır ve alaşımlarının yaygın olarak kullanıldığı; kapatma ve kontrol vanaları ve tesisat ve ısıtma cihazları, binaların elektrik sistemleri ve yapılar).

Saf haliyle, demir gibi demir dışı metaller, düşük mukavemet ve sertliklerinden dolayı nadiren kullanılır.

Alüminyum- gümüş-beyaz metal, yoğunluk 2700 kg/m3 ve erime noktası 658 °С. Kristal kafesi, periyodu 0.40412 nm olan yüz merkezli bir küptür.

Demir taneleri gibi gerçek alüminyum taneleri, bir blok yapıya ve benzer kusurlara sahiptir - boşluklar, ara yer atomları, yer değiştirmeler, taneler arasında düşük ve yüksek açılı sınırlar.

Mg, Mn, Cu, Si, Al, Zn'nin yanı sıra plastik deformasyon (zor iş), sertleştirme ve yaşlanma ile alaşımlama ile mukavemette bir artış elde edilir. Tüm alüminyum alaşımları dövme ve döküm olarak ikiye ayrılır.

Dövme alaşımlar, sırayla, ayrılırtermal olarak sertleştirilmiş ve sertleştirilmemiş .

Isıyla sertleştirilmiş alaşımlar arasında Al-Mg-Si, Al-Cu-Mg, Al-Zn-Mg; termal olarak sertleştirilmemiş - teknik alüminyum ve iki bileşenli Al-Mn ve Al-Mg (maglia) alaşımları.

Bakır- alaşımların ana alaşım ilavesi - duralumin, gücü arttırır, ancak alüminyumun sünekliğini ve korozyon önleyici özelliklerini azaltır.

Manganez ve magnezyum gücü ve korozyon önleyici özellikleri artırır; silikon - akışkanlık ve eriyebilirlik, ancak plastisiteyi kötüleştirir.

Çinko, özellikle magnezyum ile gücü arttırır, ancak stres korozyon direncini azaltır.

Alüminyum alaşımlarının özelliklerini geliştirmek için az miktarda krom, vanadyum, titanyum, zirkonyum ve diğer elementleri eklerler. Demir (%0.3-0.7) istenmeyen fakat kaçınılmaz bir kirliliktir.

Alaşımlardaki bileşenlerin oranı, ısıl işlem ve yüksek mukavemet, işlenebilirlik ve korozyon direncinin yaşlanmasından sonra elde edilmeleri için koşullara göre seçilir.

Alaşımlar, alaşımın bileşimini ve durumunu karakterize eden alfabetik ve sayısal bir atamaya sahip derecelerle belirtilir: M - tavlanmış (yumuşak); H - soğuk işlenmiş; H2 - yarı sertleştirilmiş; T - sertleştirilmiş ve doğal yaşlandırılmış; T1 - sertleştirilmiş ve yapay olarak yaşlandırılmış; T4 - tamamen sertleşmemiş ve yapay olarak yaşlandırılmış.

Çalışkan ve yarı çalışkan, termal olarak sertleştirilmiş alaşımlar için tipiktir; sertleşme ve eskitme - termal olarak sertleştirilmiş için.

Teknik alüminyum sınıfları: AD, AD1 (A - alüminyum, D - duralumin tipi alaşım, 1 - alüminyumun saflık derecesini karakterize eder -% 99.3; AD markasında - 98.8 A1); yüksek mukavemetli - B95, B96, dövme - AK6, AK8 (sayılar, alaşımdaki ana ve ek alaşım elementlerinin toplam içeriğini gösterir (%).

Termal olarak sertleştirilmemiş alüminyum alaşımlarının markaları: AD1M, AMtsM, AMg2M, AMg2N2 (M - yumuşak, Mts - manganez, Mg2 - alaşımda% 2 içerikli magnezyum).

Alüminyum alaşımlı kalitelerin sayısal tanımı: 1915, 1915T, M925, 1935T (ilk rakam alaşımın temelini gösterir - alüminyum; ikincisi - bileşenlerin bileşimi; 0 - ticari olarak saf alüminyum, 1 - Al-Cu-Mg, 3 - Al-Mg-Si, 4 - Al-Mn, 5- Al-Mg, 9 - Al-Mg-Zn; son ikisi, grubundaki alaşımın seri numarasıdır).

Alüminyum alaşımlarının ana ısıl işlem türleri tavlama, sertleştirme ve yaşlandırmadır (tavlama).

Tavlama, faz dönüşümleri olmadan gerçekleşir ve gerilim giderme, homojenleştirme, yeniden kristalleştirme ve geri kazanma için kullanılır.

İkinci durumda, teknolojik amaçlar için gerekli olan alaşımın başlangıçtaki fiziksel ve mekanik özelliklerinin restorasyonu, mukavemette azalma, süneklikte ve darbe mukavemetinde bir artış vardır.

9. Betonarme yapılar için çelik donatı

Betonarme yapıları güçlendirmek için, düz ve periyodik bir profilin çubuk ve tel takviyesi ve haddeleme ısıtması, soğuk veya sıcak deformasyondan su verme ile sertleştirilmiş düşük karbonlu ve düşük alaşımlı çeliklerden yapılmış halatlar kullanılır.

Bu gereksinimler, yüksek mukavemetli çubuk (A-1V - AV1; At-1VC (K) - At-V1C (K), vb.), tel (B-II, Vr-II) ve halat (K-) ile daha fazla karşılanır. 7, K-9) öngerilmeli betonarme yapıların imalatında kullanılan 590-1410 MPa akma dayanımı ve sırasıyla %8-14 nispi uzama ile donatı.

Aynı zamanda, yapıların mukavemetinde ve çatlama direncinde% 20-30 artışla birlikte, takviye çeliği tüketimi, gerilmemiş A-I (A-240), A-II (A-300) ile karşılaştırıldığında azalır. , A-III (A-400), Vp-I.

Bununla birlikte, korozyon davranışı açısından, yüksek mukavemetli, özellikle ön gerilimli donatı, potansiyel olarak daha savunmasızdır.

Betondaki donatının korozyon davranışı, temel olarak dayanım, süneklik ve kırılmasının doğasındaki değişiklik ile korozyon hasarının derinliği (mm/yıl) veya ağırlık kaybı (g/m gün veya g/m h) ile karakterize edilir.

Termodinamik olarak oksidasyon reaksiyonlarına yatkın olan betondaki pasif donatı durumu, ortamın yüksek alkali yapısı (pH12) ve yeterince kalın (0.01-0.035 m) ve yoğun koruyucu beton tabakası ile sağlanır.

Oksit film teorisine göre, oksitleyici bir ortamda pasif güçlendirme durumu, metal yüzeyinde ince bir oksit filminin oluşması nedeniyle oluşur.

Böyle bir filmin oluşumu için denge potansiyeli pozitiftir ve yaklaşık 0,63 V'tur ve aktif durumda demir yaklaşık - 0,4 V'dir.

Metalin anot bölümlerinin polarizasyonu bir oksit filmi oluşturma potansiyeline ulaşır ulaşmaz, çözünme akımı yoğunluğu keskin bir şekilde azalır ve metal pasif duruma geçer.

Bu karakteristik potansiyele Flade potansiyeli denir..

20 ± 5 °C sıcaklıktaki betonda donatının pasivasyonu 32-36 saatte sadece temiz bir yüzeyle değil pasla da tamamlanır.

Bununla birlikte, ortamın pH değeri, betondaki donatının durumunu belirsiz bir şekilde karakterize eder; büyük ölçüde metalin çözünme potansiyelini negatif yönde değiştiren aktifleştirici iyonların varlığı ile belirlenir; metal daha sonra aktif duruma geçer.

Betondaki donatının elektrokimyasal durumunu yalnızca polarize edilebilirliği ile nesnel olarak yargılamak mümkündür, yani. elektrot potansiyeli ve akım yoğunluğundaki değişiklik.

Tüm betonlar yüksek pH değeri ile karakterize edilmez.

Üretim anından itibaren aktif mineral katkılı otoklavlanmış, alçı ve betonlarda pH<12.

Bu tür betonlarda donatı, koruyucu bir kaplama gerektirir.

Donatı depasivasyonu, betonun karbonize koruyucu tabakasında (donatının bulunduğu yerde), özellikle koruyucu tabakanın kalınlığını ve yoğunluğunu tayin ederken dikkate alınması gereken çatlak yerlerinde de oluşabilir, türüne, amacına bağlı olarak, betonarme yapıların çalışma koşulları ve hizmet ömrü.

Metal yüzeyin lokalize korozyon lezyonları, stres yoğunlaştırıcılara benzer şekilde hareket eder.

Sünek yumuşak çeliklerde, bu lezyonların merkezlerinin yakınında, çeliklerin mekanik özelliklerinin pratik olarak değişmediği bir gerilim yeniden dağılımı meydana gelir.

Pürüzsüz ve periyodik bir profilin yüksek mukavemetli, düşük süneklikli çeliklerinde, örneğin, akma dayanımına yakın çekme gerilmeleri yaşayan (ve bu nedenle anodik polarizasyona daha az yatkın olan V-II ve Vr-II), yerel korozyon hasar, zayıf gevşetici streslerin büyük bir konsantrasyonuna neden olur ve kırılgan kırılma olasılığı olur.

Bu nedenle, öngerilmeli yapılar için önerilen yüksek mukavemetli takviye çelikleri, kural olarak, karmaşık alaşımlıdır, 600-650 °C'de termal ve termomekanik işlem, normalizasyon ve yüksek temperleme işleminden geçmiştir.

Az miktarda Cr, Mn, Si, Cu, P, Al ve diğer alaşım katkı maddelerinin takviye çeliğine eklenmesi, termal ve termomekanik işlemle birlikte, çeliklerin mekanik ve korozyon önleyici özelliklerini önemli ölçüde iyileştirir.

10. Çelik yapılar

Çelik yapıların ana yapısal formları ve amacı:endüstriyel binalar, kamu binalarının çerçeveleri ve geniş açıklıklı kaplamaları, köprüler ve üst geçitler, kuleler ve direkler, vitray pencereler, pencere ve kapı dolguları, asma tavanlar ve benzeri.

Bina yapılarının ana unsurları şunlardır::

4-160 mm kalınlığında, 6-12 m uzunluğunda, 0.5-3.8 m genişliğinde, sac ve rulo şeklinde tedarik edilen çelik sac kalınlığında sıcak haddelenmiş; ince sıcak ve soğuk haddelenmiş, 4 mm kalınlığa kadar rulo halinde; geniş raflı evrensel 6-60 mm kalınlığında sıcak haddelenmiş, işlenmiş, hizalanmış kenarlar;

Profil çeliği - çeşitli simetrik bölümlerin monte edildiği açılar, kanallar, I-kirişler, tee, borular vb., yapıların stabilitesini ve maliyet etkinliğini arttırır;

Radyo ve televizyon direkleri için 25-550 mm çapında ve 2.5-75 mm et kalınlığında sıcak haddelenmiş dikişsiz yuvarlak borular;

8-1620 mm çapında ve 1-16 mm et kalınlığında yuvarlak elektrik kaynaklı borular; kenarları 60 ila 180 mm ve duvar kalınlığı 3 ila 8 mm olan kare ve dikdörtgen kesit. Hafif çatılar, yarı ahşap duvarlar, bağlamalar, vitray pencereler yapımında borular kullanılır;

1-8 mm kalınlığında bant veya şeritten yapılmış soğuk şekillendirilmiş profiller Ana uygulama alanı hafif, ekonomik yapı kaplamaları yapımıdır;

Çeşitli amaçlar için profiller - pencere, kapı ve fener çerçeveleri, vinç rayları, galvanizli profil döşeme, çelik halatlar ve asma ve kablolu çatılar, köprüler, direkler, öngerilmeli çatı yapıları, borular, tanklar vb. için yüksek mukavemetli teller.

Ana haddeleme profilleri türleri. a) çelik sac; b) köşe profilleri; c) kanal; d), e), f) Farklı raf genişliklerine sahip I-kirişler; g) ince duvarlı I kirişler ve kanallar; h) dikişsiz ve elektrik kaynaklı borular

1 ila 8 mm kalınlığında çelik bant veya şeritten yapılmış soğuk şekillendirilmiş profil türleri. a) eşit olmayan ve eşit açılar; b) kanallar; c) keyfi bölüm

Birimin şeklini, boyutlarını, kütlesini ve toleransları gösteren haddelenmiş profillerin listesine çeşitler denir.

En ekonomik ve içindeki ince duvarlı profillerdir.

Kolon, vinç ve köprü kirişleri, kafes kirişler, kirişler, kemerler, silindirik ve kalça çatılar ve diğer yapıların parçaları fabrikada birincil elemanlardan yapılır ve daha sonra bloklara büyütülür ve şantiyeye monte edilir.

Metal yapıların üretimi ve montajı, yüksek verimlilik ve ürün ve kurulum kalitesi sağlayan uzman fabrikalar ve kurulum organizasyonları tarafından gerçekleştirilir.

Metal yapıların amacına ve çalışma koşullarına, bina ve yapıların sorumluluk derecesine bağlı olarak, kış dış sıcaklıklarının tasarımında soğuğa dayanıklılıkları dikkate alınarak farklı çelik kategorilerinin kullanılması tavsiye edilir.

Her türlü yapı, gereksinimleri ve buna bağlı olarak çelik kalitelerinin birinci gruptan dördüncü gruba düştüğü 4 gruba ayrılır.

Ve bunların ilk üçünde, ana kritik yapılar için, esas olarak iyi kaynaklı ve soğuğa dayanıklı karmaşık alaşımlı çelikler tavsiye edilirse, dördüncü grupta yardımcı yapılar için - sıradan çelikler VSt3sp (ps) (kp).

Az miktarda bakır, fosfor, nikel, krom içeren çeliklerin (örneğin, birinci ve ikinci grupların çelikleri, 15G2AFDps, 10KhSND, 10KhNDP, 12GN2MFAYu, vb.) alaşımlanması, onları atmosferik korozyondan korumak için özellikle etkilidir.

Düşük alaşımlı çeliklerin amorf - FeUN'dan oluşan yoğun koruyucu pas filmleri oluşturma yeteneği, sözde arabaların yaratılmasına yol açtı.

Atmosferik koşullarda çalışan endüstriyel binaların, köprülerin, desteklerin ve diğer yapıların yapıları için kullanılırlar. Kardenler boyama gerektirmez ve yapıların tüm hizmet ömrü boyunca korozyona uğramazlar. Filmin koruyucu özellikleri, periyodik nemlendirme - kurutma ile arttırılır.

Tipik carten bileşimi %0.09 C ve P; %0.4 Mn ve Cu; %0.8 Cr ve %0.3 Ni.

11. Alüminyum yapılar

Alüminyumun inşaatta kullanılmaya başlanması, 1896'da Montreal'deki Life Building'e alüminyum kornişin ve 1897-1903'te Roma'daki iki dini binaya alüminyum çatının kurulması olarak kabul edilebilir.

1933 yılında Pittsburgh'da (ABD) şehir köprüsünün ilk kez yeniden inşası sırasında, köprünün taşıt yolunun taşıyıcı elemanları, 34 yıl boyunca başarıyla işletilen alüminyum kanal ve sacdan yapılmıştır.

Yerli inşaatta, alüminyum yapılar ilk olarak ellili yılların başında "Kuzey Kutbu" araştırma istasyonunun ekipmanında ve Kafkasya'daki dağcıların yapımında kullanıldı.

Alüminyum yurt dışında daha yaygın olarak kullanılmaktadır ve inşaat sektörü bu ülkelerde toplam alüminyum tüketiminin %27'ye kadarını kullanmaktadır.

İçlerindeki alüminyum yapı yapılarının üretimi, çeşitli yüksek kaliteli ürünlerin üretimini sağlayan, yılda 30-40 bin ton kapasiteli büyük özel tesislerde yoğunlaşmaktadır.

Bunlardan en etkili olanları:dış duvar panelleri ve çerçevesiz tip kaplamalar, asma tavanlar, açılır kapanır ve sac yapılar.

Alüminyum yapıların benzer çelik ve betonarme yapılara göre artan korozyon direnci ve hafifliği nedeniyle nakliye ve işletme maliyetlerinin düşürülmesiyle ekonomik etkinin önemli bir kısmı sağlanmaktadır.

Yük taşıyan yapılarda, geniş açıklıklı kaplamalar ve çevrenin artan agresifliği durumları dışında, alüminyum kullanımı ekonomik olarak uygun değildir.

Bunun nedeni, alüminyumun düşük elastisite modülünden kaynaklanmaktadır, bunun bir sonucu olarak, gerekli sertlik ve stabiliteyi sağlamak için elemanların bölümlerinin ve yapıların boyutlarının arttırılması gerekmektedir.

Aynı zamanda, alüminyumun gücü az kullanılır.

Ayrıca alüminyum, çeliğe kıyasla daha düşük bir döngü dayanıklılığına ve sıcaklık direncine sahiptir.

Bu eksikliklerin üstesinden gelinebilir (alüminyumun yüksek plastik özellikleri dikkate alınarak), çubuk ve asma yapılar dahil olmak üzere uzamsal yapılar oluşturularak, bükülmüş elemanlar, baskılar ve oluklu levhalar kullanılarak, aynı anda kapalı olanlarla birlikte yük taşıma işlevleri de yerine getirilebilir.

Sac metalden bükülmüş alüminyum profiller. a) basit çubuklar açın; b) karmaşık çubukları açın; c) çeşitli oluklu formlara sahip oluklu levhalar (1 - oluklu; 2 - membran; 3 - dalgalı; 4 - nervürlü; 5 - oluk); d), e) kapalı çok boşluklu profiller

Ekstrüde profil çeşitleri. bir katı; b) açık; c) yarı açık; d) içi boş (kapalı); e) preslenmiş paneller; f) eşleştirilmiş profillerin bağlantılarının kilitlenmesi; g) geçmeli profil bağlantıları

Alüminyum pencere blokları ve vitray pencereler, Uzak Kuzey koşulları da dahil olmak üzere ahşap olanlara kıyasla önemli bir ekonomik etki sağlamaz.

Buna rağmen, her türlü inşaatta geniş uygulamalarının uygunluğunu önceden belirleyen en iyi işlevsel özelliklere, görünüme ve yüksek dayanıklılığa sahiptirler.

Duvarların ve kaplamaların kapalı alüminyum yapıları iki şekilde yapılabilir: fabrikada tam hazır panellerden veya profilli veya düz levhalardan, inşaat sırasında yalıtımlı veya yalıtımsız.

İkincisi, ısıtılmamış endüstriyel binalara ve depolara aittir.

Her iki yöntemin de avantajları ve dezavantajları vardır.

Prefabrike panellerin kurulumunun basitliği ve hızı, düz veya profilli bantların kullanılması durumunda fabrika yeniden dağıtımının olmamasına karşıdır. Ancak bir ısıtıcının montajı daha karmaşık hale gelir.

Prefabrik yapılarda, özellikle profilli saclar olmak üzere bağlantıların güvenilirliği sorunu vardır; bantlı - geniş açıklıklar için bantların montajı ve gerginliği.

Yerli inşaatta, şimdiye kadarki en büyük kullanımı ilk panel yöntemi almıştır.

Duvar ve çatı panelleri genellikle aralarında yalıtım bulunan iki ince, düz veya profilli alüminyum levhadan oluşur.

Panelin konturu boyunca, çoğu durumda, bir çerçeve oluşturan nervürler kurulur.

Alüminyum levhalardan biri (genellikle iç) kontrplak, asbestli çimento veya plastik levhalar, sunta ve sunta ile değiştirilebilir.

Isıtıcı olarak, teknolojik işlem sırasında deriler arasında köpürtülmüş mineral yün levhalar, PSB, PVC, PSB-S köpük ve poliüretan köpük kullanılmaktadır. İzolasyon, epoksi veya kauçuk yapıştırıcı ile alüminyum levhalara yapıştırılır ve panelin çalışmasına dahildir. Panel boyutları 6x1.5x(0.05-0.15) m, 6.6x3x(0.05-0.2) m ve üzeridir.

Alüminyum mantolama levhalarının kalınlığı 1-2,5 mm'dir. İmalatları için önerilen alüminyum alaşımları dereceleri AMg2M, AMg2N2, AD31T 1(4-5), 1915'tir.

Yurtdışında, yapıştırılmış üç katmanlı çerçeve ve "Sandviç" tipindeki çerçevesiz paneller, otomatik bir hattın sonunda belirli bir ürünün ürünlerine kesilmiş, tek tek formlarda veya sürekli bir bant şeklinde sürekli bir şekilde hazırlanır. boy.

Hava koşullarına dayanıklılığı artırmak ve görünümü iyileştirmek için alüminyum levhalar anotlanır veya farklı renklerde polimer bileşiklerle boyanır. Panellerin rijitliğini ve kalitesini artırmak için alüminyum levhalar mekanik olarak öngerilmeli.

Bu, panel çerçevesinin çalışmasına cildi dahil etmenize, nervürler arasındaki mesafeyi artırmanıza, levhaların dalgalılığını ortadan kaldırmanıza ve yalıtım ile daha iyi yapışkan teması sağlamanıza olanak tanır.

Endüstriyel inşaatta, duvarlar ve kaplamalar için uzunlamasına ve enine profilli alüminyum levhalar yaygın olarak kullanılmaktadır.

Levhaların uzunluğu 10-30 m veya daha fazla, genişlik 0,58-1,6 m, kalınlık 0,3-1,62 mm'dir.

Çatı için "Furral", Snap-rib, Zip-rib gibi enine profilli levhalar ABD, İngiltere, Almanya, İsviçre ve diğer ülkelerde inşaat uygulamalarında kullanılmaktadır.

Bu çatı için yumuşak alüminyum alaşımlı AMts kullanılmıştır.

Levhalar rulo halinde taşınır. İnşaatta, yuvarlanır ve tahta bir sandığa bağlanırlar.

"Furral" tipindeki levhaların tahta sandıklara sabitlenmesi. 1 - tahta sandık; 2 - "Furral" sayfaları; 3 - montaj şeridi

Levha izolasyonlu oluklu levhalardan duvar çitlerinin yalıtımı. 1 - oluklu levhalar; 2 - yalıtım

Enine profilli levhaların imalatındaki yerel deneyim, yalıtım dahil olmak üzere haddelenmiş çitlerin tam fabrika hazırlığındaki yabancı deneyimden farklıdır.

Pürüzsüz öngerilmeli alüminyum levhalardan yapılmış endüstriyel binaların çitleri özellikle etkilidir.

Maliyetleri profilli olanlara göre %20-30 daha az ve kullanım alanı %25-35 daha fazladır.

Buhar bariyeri görevi gören dokulu bir tabakaya sahip köpük tipi bir yalıtım, fabrikada levhaların üzerine yapıştırılır veya örneğin, köpüklü poliüretan köpüğün veya köpüklü poliüretan köpüğün veya 6 -8 mm kalınlığında bitüm bazlı köpüklü bir bileşim.

Üç katmanlı rulo panel yapısı: 1 - oluklu levha (taşıyıcı); 2 - elastik yalıtım; 3 - dekoratif levha (iç); a - oluklu levhanın uzunluğu; b - panel genişliği; R - panel bükme yarıçapı

Ulaşılması zor bölgelerde ve hava yoluyla teslim edildiği Uzak Kuzey'de endüstriyel, konut ve kamu binaları ile kentsel tip yerleşim yerlerinin yapımında katlanabilir alüminyum yapılar kullanılmaktadır. Geleneksel malzeme ve yapılarla karşılaştırıldığında, binaların kütlesi neredeyse 20 kat azalır, inşaat süresi 4 kat azalır ve 1 m2 kullanılabilir alanın tahmini maliyeti %15-20 azalır. Prefabrik yapıların cirosunun artması ile ekonomik etki önemli ölçüde artmaktadır.

Teknik ve ekonomik göstergeler ve gerçekleştirilen çeşitli işlevler (dekoratif ve akustik, mimari planlama, havalandırma, aydınlatma, sıhhi ve hijyenik vb.) açısından alüminyumdan yapılmış asma tavanlar, alçı, asbestli çimento, mineralden yapılmış asma tavanlarla olumlu şekilde karşılaştırır. "Agmigran" ve diğer malzemeler gibi yün levhalar

Daha hafiftirler, bükülmezler, toz oluşturmazlar, onarım gerektirmezler, herhangi bir şekillendirme ve renklendirmeye uygundurlar, bu da korozyon önleyici koruma görevi görür.

Alüminyum tanklar iki tipte yapılır: sıvı agresif maddelerin depolanması için (ekşi yağ ve yağ ürünleri, asetik, konsantre nitrik ve diğer asitler); sıvılaştırılmış gazların depolanması için.

Farklı ülkelerde farklı zamanlarda inşa edilen tanklar, 500 m ila 3500 m arasında değişen hacimlere sahip ve iyi durumda.

AMg2M, AD31T, 1915, 1915T alüminyum kalitelerinden yapılmış basınçlı ve basınçsız boru hatları, petrol ve gazın, gıda ve kimya endüstrilerinin yarı mamullerinin, harç ve betonların pompalanmasında kullanılır.

Açılır kapanır iskele ve iskele için 38-50 mm çapında Duralumin borular kullanılmaktadır.

Genellikle 200 mm çapa kadar dikişsiz ve elektrik kaynaklı borular kullanılır.

Toprakta döşenirken borular bitüm-kauçuk mastik ve polimerik malzemelerle korozyona karşı korunur.

İnşaat pratiği, yoğuşma sırasında çeliğe karşı agresif olan kükürtlü gazların uzaklaştırılması için havalandırma ve bacalarda da alüminyum kullanımına ilişkin olumlu örneklere sahiptir.

Alüminyum yapı elemanlarının bağlantıları yapılır:

Sarf malzemesi olmayan (tungsten) ve sarf malzemesi elektrotları kullanarak argon ark elektrik kaynağı;
- elektrokontakt kaynak (ince saclar için);

Sertleştirilmiş alüminyum elemanlar ve farklı kalınlıktaki parçalar için perçin monte edilmiştir. Sıcak perçinleme sırasında gözlenen boşlukları ve kristaller arası korozyonu önlemek için perçinleme soğuk halde gerçekleştirilir;

Galvanizli ve kadmiyum kaplamalı cıvata, vida ve contalarda;

Cıvatalı bağlantılarda, kilitlerde ve mandallarda yapıştırıcı üzerinde.

Gerçek termal kimyasal-termal ve termomekanik işlemlerin aksine, termal etkilere ek olarak, metal üzerindeki sırasıyla kimyasal ve deformasyon etkilerini içerir. Bu, ısıl işlem sırasında yapı ve özelliklerdeki değişikliklerin genel resmini karmaşıklaştırır.

Kural olarak, kimyasal-termal ve termomekanik işlemlerin gerçekleştirilmesi için ekipman, gerçek ısıl işlemden daha karmaşıktır. Geleneksel ısıtma cihazlarına ek olarak, örneğin kontrollü bir atmosfer oluşturmak için tesisatlar, plastik deformasyon ekipmanı içerir.

Aşağıda kimyasal-termal ve termomekanik işlemler sırasında yapı ve özelliklerdeki genel değişiklik kalıplarını ve çeşitlerini ele alıyoruz.

"Metallerin ısıl işlemi teorisi",
I.I. Novikov

HTMT sırasında, östenit termodinamik kararlılığı alanında deforme olur ve daha sonra martensit için söndürülür (bkz. Alaşımlı Çelik İşleme Şekil Şeması). Söndürme işleminden sonra düşük bir tavlama gerçekleştirilir. Deformasyon (haddeleme) ısıtmalı geleneksel ısıl işlemin ana amacı, sertleştirme için özel ısıtmayı hariç tutmak ve böylece ekonomik bir etki elde etmektir. HTMT'nin temel amacı mekanik özellikleri iyileştirmektir...

Tekrarlanan ısıl işlem sırasında ML Bernstein tarafından keşfedilen HTMT'den sertleşmenin kalıtımı ("ters çevrilebilirlik") olgusu büyük ilgi çekicidir. Çelik, su verme için ısıtma sıcaklığında kısa bir süre maruz bırakılarak yeniden sertleştirilirse veya HTMT ile sertleştirilmiş çelik önce yüksek tavlamaya tabi tutulur ve ardından yeniden sertleştirilirse, HTMT sertleşmesinin korunduğu ortaya çıktı. Örneğin, rejime göre HTMT sonrası 37XH3A çeliğinin çekme mukavemeti ...

Çeliklerin TMT süreçleri, 1950'lerin ortalarından beri, yapısal mukavemeti arttırmanın yeni yollarının aranmasıyla bağlantılı olarak yoğun bir şekilde incelenmiştir. Düşük sıcaklıkta termomekanik işlem (LTMT) LTMT sırasında, aşırı soğutulmuş östenit, artan stabilite bölgesinde deforme olur, ancak mutlaka yeniden kristalleşmenin başladığı sıcaklığın altında ve daha sonra (martensite dönüşür. Bundan sonra, düşük tavlama gerçekleştirilir (değil) şekilde gösterilmiştir). İşleme şeması ...

HTMT kullanımı aşağıdaki faktörlerle sınırlıdır. Alaşım, söndürme için o kadar dar bir ısıtma sıcaklıkları aralığında farklılık gösterebilir ki, sıcak çalışma sıcaklığını bu kadar dar sınırlar içinde (örneğin, D16 duralumin için ± 5 ° C içinde) tutmak pratik olarak imkansızdır. Sıcak deformasyon için optimum sıcaklık aralığı, söndürme için ısıtma sıcaklık aralığından önemli ölçüde daha düşük olabilir. Örneğin, alüminyum alaşımlarını preslerken…

PTMT'nin özü, yeniden kristalleşmemiş halde sıcak deformasyondan sonra elde edilen yarı-mamul bir ürünün, söndürme için ısıtıldığında bile yeniden kristalleşmemiş bir yapıyı muhafaza etmesi gerçeğinde yatmaktadır. PTMT, HTMT'den, su verme için sıcak deformasyon ve ısıtma işlemlerinin ayrılmasıyla farklıdır (bkz. Şekil Yaşlanan alaşımların termomekanik işlemi). PTMT, alüminyum alaşımlarından yarı mamul ürünlerin üretim teknolojisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Uzun zaman oldu...

HTMT'de, sıcak deformasyon, deformasyon ısıtmasından ve yaşlanmadan söndürme gerçekleştirilir (yaşlanma alaşımlarının termomekanik muamele şemasının şekline bakın). Sıcak deformasyon sırasında, dislokasyonların yoğunluğu artar ve dinamik poligonizasyon ve dinamik yeniden kristalleşmenin gelişmesinin bir sonucu olarak deformasyonun kendisi sırasında kısmen veya tamamen ortadan kaldırılabilen sıcak sertleşme meydana gelir. Gerilim-gerinim eğrisi, akış gerilimi artışının bir bölümüne sahiptir, ...

Şekil, yaşlanan alaşımların TMT'sinin ana şemalarını göstermektedir. Pürüzlü çizgiler plastik deformasyonu gösterir. Yaşlanan alaşımların termomekanik işlem şemaları Düşük sıcaklıkta termomekanik işlem (LTMT) Yaşlanan alaşımların LTMT'si endüstride ilk (30'lar) ve en yaygın kullanılan termomekanik işlemdir. LTMT'nin temel amacı, mukavemet özelliklerini arttırmaktır. LTMT ile alaşım önce geleneksel sertleştirmeye tabi tutulur, ...

Önce soğuk deformasyonun bölge yaşlanması üzerindeki etkisini ele alalım. Çıkıkların yoğunluğunu ve boşluk konsantrasyonunu artırarak deformasyonun bölge yaşlanmasını hızlandırması gerektiği görülmektedir. Ancak, ilk olarak, bölgeler, çıkıklar üzerinde değil, homojen bir şekilde oluşturulur ve ikincisi, çıkıklar, boşluklar için etkili yerlerdir. Çok güçlü plastik deformasyon, boşluk konsantrasyonunu (boşluk sayısının atom sayısına oranı) sadece 10-6, ...

LTMT uygulamasının verimliliği, yaşlandırma sırasında hangi sertleşme fazının serbest bırakıldığı ile belirlenir. Bu nedenle, örneğin, Al-Cu-Mg alaşımları (sertleştirici - faz S) için yapay yaşlandırma öncesi deformasyonun eklenmesinden kaynaklanan ilave sertleşme, Al-Cu alaşımlarından (sertleştirici - faz θ´) daha fazladır. Soğuk deformasyondan sonra yaşlanma için ısıtıldığında, kural olarak yeniden kristalleşme ilerlemez, ancak ...

Metallerin termomekanik işlenmesi malzemenin nihai yapısının ve özelliklerinin oluşumunun, artan yoğunluk ve plastik deformasyon tarafından oluşturulan yapısal kusurların optimal dağılımı koşulları altında meydana geldiği bir dizi deformasyon, ısıtma ve soğutma işlemidir.

Çeliğin termomekanik işlenmesi esas olarak üç şemaya göre gerçekleştirilir: yüksek sıcaklık (HTMT), düşük sıcaklık (LTMT) ve ön termomekanik işlem (PTMT).

Ana fikir yüksek sıcaklıkta işleme bitmiş üründe ince ve düzgün tanecik üretimini sağlayan haddeleme ve haddeleme sonrası soğutma modlarının seçilmesinden oluşur.

Düşük sıcaklıkta işlemeçeliği 1000..L 100 ° C'ye ısıtmaktan, östenitin yarı kararlı durumunun (400 ... 600 ° C) sıcaklığına hızlı soğutmadan ve bu durumda yüksek derecede (% 90'a kadar ve daha yüksek) deformasyondan oluşur. hava sıcaklığı. Daha sonra martensit için su verme ve 100...400 °C'de temperleme yapılır. Sonuç, HTMT'ye kıyasla mukavemette önemli bir artış, ancak daha düşük süneklik ve darbe mukavemetidir. Bu yöntem pratik olarak sadece alaşımlı çeliklere uygulanabilir.

Ön termomekanik işlem Teknolojik sürecin basitliği ile karakterize edilir: soğuk plastik deformasyon (çıkıkların yoğunluğunu arttırır), yeniden kristalleşme öncesi ısıtma (ferrit yapının poligonizasyonunu sağlar), sertleştirme ve tavlama.

19. Bakır ve bakır bazlı alaşımlar. Bronz ve pirinç markalama. Sıhhi tesisat mühendisliğinde bakır bazlı alaşımların kullanımı.

Bakır- kırmızı (kırıkta pembe) renkli dövülebilir viskoz metal, çok ince katmanlarda ışıkta yeşilimsi-mavi görünüyor.

Elde edilen özellikler saflığa bağlıdır ve safsızlık içeriğinin seviyesi markasını belirler: M harfinden sonra MOOK - en az %99,99 bakır, MOK - %99,97, M1K - %99,95, M2k - %99,93 bakır vb. kaliteler ( bakır) koşullu saflık sayısını ve ardından bakır elde etmek için harf yöntemini ve koşullarını belirtir: k - katot; b - anoksik; p - deokside; f - fosfor ile deokside. Bakır ve alaşımlarının mekanik ve teknolojik özelliklerini azaltan zararlı safsızlıklar kurşun, bizmut, kükürt ve oksijendir. Bakırdaki içerikleri kesinlikle sınırlıdır: bizmut -% 0.005'ten fazla değil, kurşun -% 0.05, vb.

Bakır, ağır demir dışı metallere aittir. Yoğunluğu 8890 kg/m3, erime noktası 1083°C'dir. Saf bakır, yüksek elektriksel ve termal iletkenliğe sahiptir.

Bakır, yüksek sünekliğe ve mükemmel soğuk ve sıcak işlenebilirliğe, iyi döküm özelliklerine ve tatmin edici işlenebilirliğe sahiptir. Bakırın mekanik özellikleri nispeten düşüktür: çekme mukavemeti 150...200 MPa, bağıl uzama %15...25'tir.

Bakırın çinko ve diğer elementlerle çift veya çok bileşenli alaşımlarına denir. pirinçler.

Pirinç, L harfi (pirinç) ile işaretlenir ve ardından bakır yüzdesini gösteren sayılar gelir. Örneğin, pirinç marka L68, %68 bakır içerir, geri kalanı çinkodur. Pirinç çok bileşenliyse, L harfinden sonra diğer elementlerin sembolünü koyun (A - alüminyum, F - demir, H - nikel, K - silikon, T - titanyum, Mts - manganez, O - kalay, C - kurşun, C - çinko vb.) ve alaşımdaki ortalama yüzdelerini gösteren rakamlar. Dövme ve dökme pirinçte harflerin ve sayıların sırası farklıdır. Döküm pirinçlerinde, alaşım bileşeninin ortalama içeriği, adını belirten harften hemen sonra belirtilir.

Bronz- çinko ve nikelin ana olmadığı kalay, alüminyum, kurşun ve diğer elementlere sahip bir bakır alaşımı. Çinko ve nikel, yalnızca bronzlara ilave alaşım elementleri olarak dahil edilebilir. Kimyasal bileşimlerine göre bronzlar şu şekilde sınıflandırılır: kalaydan kalaysıza.

Bronz, Br harfleriyle işaretlenir, ardından bakır hariç içerdiği elementlerin alfabetik ve sayısal gösterimleri gelir. Bronzdaki elementlerin tanımı, pirinç işaretleme ile aynıdır. Sınıfta bakırın varlığı belirtilmez ve içeriği fark ile belirlenir. Basınç uygulanmış bronz kalitelerinde, alaşım elementlerinin adları, konsantrasyonlarına göre azalan sırada listelenir ve kalitenin sonunda, aynı sırayla, ortalama konsantrasyonları listelenir. Örneğin bronz marka BrOTsS4-4-2.5 %4 kalay ve çinko, %2.5 kurşun içerir, geri kalanı bakırdır. Döküm bronzlarının derecelerinde (GOST 613 ve 493), bir alaşım elementinin her tanımından sonra içeriği belirtilir. Dökümhane ve basınçla işlenmiş bronzların bileşimleri örtüşüyorsa, örneğin BrA9ZhZL.

20. Alüminyum ve alüminyum bazlı alaşımlar. Sıhhi tesisat mühendisliğinde alüminyum bazlı alaşımların kullanımı.

Alüminyum 2,7 g/cm3 yoğunluğa ve 660°C erime noktasına sahip gümüşi beyaz hafif bir metaldir. Birçok agresif ortamda yüksek termal ve elektrik iletkenliği ve iyi korozyon direnci ile karakterizedir. Alüminyum ne kadar saf olursa, korozyon direnci o kadar yüksek olur.

Safsızlıkların içeriğine bağlı olarak, alüminyum gruplara ve kalitelere ayrılır: yüksek saflıkta alüminyum A999 - %99,999 alüminyum, yüksek saflıkta dereceler: A995 - %99,95, A99 - %99,99, A97 - %99,97, A95 - %99,95 alüminyum, teknik OD5 ... 1.0% kirlilik içeriğine sahip saflık: A85, A8, A7, A6, A5, AO. Örneğin, A85 kalitesi, metalin %99,85 alüminyum içerdiği ve AO kalitesi ise %99 alüminyum içerdiği anlamına gelir. Teknik dövme alüminyum, ADO ve AD1 olarak etiketlenmiştir. Alüminyumda safsızlıklar olarak Fe, Si, Cu, Mn, Zn vb. bulunabilir.

Teknik olarak, tüm alüminyum alaşımları ayrılır: 2 sınıf:

Döküm ve deforme olmaz.

duralümin alüminyum, bakır ve magnezyum bazlı bu grubun en yaygın alaşımlarıdır. Duraluminler, yüksek mukavemet ve sünekliğin bir kombinasyonu ile karakterize edilirler, sıcak ve soğuk hallerde iyi deforme olurlar.

silüminler- bu, silisyum (%4 ... 13 ve bazı derecelerde %23'e kadar) ve diğer bazı elementler içeren alüminyum bazlı bir grup dökme alaşımın genel adıdır. Silüminler yüksek döküm özelliklerine, yeterince yüksek mukavemete, artan korozyon direncine sahiptir ve kesilerek iyi işlenir.

Ölçek

Malzeme Bilimi

Konuyla ilgili: "Metallerin ve alaşımların ısıl işlemi"

Izhevsk

1. Giriş

2. Isıl işlemin amacı ve çeşitleri

4. Sertleştirme

6. Yaşlanma

7. Soğuk tedavi

8. Termomekanik tedavi

9. Kimyasal-termal işlemin amacı ve türleri

10. Demir dışı metal alaşımlarının ısıl işlemi

11. Sonuç

12. Edebiyat

Tanıtım

Makine parçaları ve metal ürünlerin üretiminin çeşitli aşamalarında ısıl işlem kullanılmaktadır. Bazı durumlarda, alaşımların basınç, kesme yoluyla işlenebilirliğini geliştirmeye hizmet eden bir ara işlem olabilir, diğerlerinde ise, ürünlerin veya yarı yarı mamullerin mekanik, fiziksel ve operasyonel özelliklerinin gerekli göstergelerini sağlayan son işlemdir. bitmiş ürün. Yarı mamul ürünler, yapıyı iyileştirmek, sertliği azaltmak (işlenebilirliği iyileştirmek) ve parçalara - onlara belirli gerekli özellikleri (sertlik, aşınma direnci, mukavemet ve diğerleri) vermek için ısıl işleme tabi tutulur.

Isıl işlem sonucunda alaşımların özellikleri geniş bir aralıkta değiştirilebilir. İlk duruma kıyasla ısıl işlemden sonra mekanik özelliklerde önemli bir artış olasılığı, izin verilen gerilmeleri artırmayı, makinelerin ve mekanizmaların boyutunu ve ağırlığını azaltmayı ve ürünlerin güvenilirliğini ve hizmet ömrünü artırmayı mümkün kılar. Isıl işlem sonucunda özelliklerin iyileştirilmesi, daha basit bileşimlerin ve dolayısıyla daha ucuz olanların alaşımlarının kullanılmasına izin verir. Alaşımlar, uygulama kapsamının genişlemesiyle bağlantılı olarak bazı yeni özellikler de kazanır.

Isıl işlemin amacı ve çeşitleri

Termal (ısı) işlem, özü, kimyasal bileşimi değiştirmeden malzemenin yapısında, faz bileşiminde, mekanik ve fiziksel özelliklerinde değişikliklere neden olan ürünlerin belirli modlarda ısıtılması ve soğutulması olan bir işlemdir.

Metallerin ısıl işleminin amacı, gerekli sertliği elde etmek, metal ve alaşımların mukavemet özelliklerini iyileştirmektir. Isıl işlem termal, termomekanik ve kimyasal-termal olarak ayrılır. Isıl işlem - sadece termal etki, termomekanik - termal etki ve plastik deformasyonun bir kombinasyonu, kimyasal-termal - termal ve kimyasal etkilerin bir kombinasyonu. Isıl işlem, uygulanması sonucunda elde edilen yapısal duruma bağlı olarak tavlama (birinci ve ikinci tür), sertleştirme ve menevişleme olarak ikiye ayrılır.

tavlama

Tavlama - metalin belirli sıcaklıklara ısıtılmasından, maruz bırakılmasından ve ardından fırınla birlikte çok yavaş soğutmadan oluşan ısıl işlem. Metallerin kesilerek işlenmesini iyileştirmek, sertliği azaltmak, tanecikli bir yapı elde etmek ve ayrıca stresi azaltmak için kullanılır, önceki işlemler (işleme) sırasında metale dahil edilen her türlü homojensizliği kısmen (veya tamamen) ortadan kaldırır. , basınç işlemi, döküm, kaynak), çelik yapıyı iyileştirir.

Birinci tür tavlama. Bu, faz dönüşümlerinin meydana gelmediği tavlamadır ve meydana gelirse, amaçlanan amaç için sağlanan nihai sonuçları etkilemez. Birinci türden aşağıdaki tavlama türleri vardır: homojenleştirme ve yeniden kristalleştirme.

homojenleştirme- bu, kimyasal bileşimi eşitlemek için 950ºº (genellikle 1100–1200ºº) üzerindeki bir sıcaklıkta uzun süre maruz bırakılarak tavlamadır.

yeniden kristalleşme- bu, sertleşmeyi ortadan kaldırmak ve belirli bir tane boyutu elde etmek için yeniden kristalleşmenin başladığı sıcaklığı aşan bir sıcaklıkta sertleştirilmiş çeliğin tavlanmasıdır.

İkinci tür tavlama. Bu, faz dönüşümlerinin amaçlanan amacını belirlediği tavlamadır. Aşağıdaki türler ayırt edilir: tam, eksik, difüzyon, izotermal, hafif, normalize (normalizasyon), küreselleştirme (granül perlit için).

Tam tavlamaçeliğin kritik noktanın 30-50 °C üzerinde ısıtılması, bu sıcaklıkta tutulması ve karbon çelikleri için saatte 200 °C, düşük alaşımlı çelikler için saatte 100 °C hızında 400-500 °C'ye yavaş yavaş soğutulmasıyla üretilir. ve yüksek alaşımlı çelikler için saatte 50 °C. Tavlamadan sonra çelik yapı dengeli ve kararlıdır.

Kısmi tavlamaÇeliğin dönüşüm, bekletme ve yavaş soğutma aralığındaki sıcaklıklardan birine ısıtılmasıyla üretilir. İç gerilimleri azaltmak, sertliği düşürmek ve işlenebilirliği iyileştirmek için eksik tavlama kullanılır.

difüzyon tavlama. Metal, 1100–1200ºº sıcaklıklara kadar ısıtılır, çünkü bu durumda kimyasal bileşimi eşitlemek için gerekli olan difüzyon süreçleri daha eksiksiz ilerler.

izotermal tavlamaşu şekildedir: çelik ısıtılır ve daha sonra (genellikle başka bir fırına aktarılarak) kritik sıcaklığın 50–100ºº altındaki bir sıcaklığa hızla soğutulur. Esas olarak alaşımlı çelikler için kullanılır. Ekonomiktir, konvansiyonel tavlama (13 - 15) h ve izotermal tavlama (4 - 6) h süresinden beri

Küreselleştirme tavlama (taneli perlit için) çeliğin kritik sıcaklığın 20 - 30 °C üzerinde ısıtılması, bu sıcaklıkta tutulması ve yavaş soğutulmasından oluşur.

parlak tavlama koruyucu atmosferler kullanılarak veya kısmi vakumlu fırınlarda tam veya eksik tavlama modlarına göre gerçekleştirilir. Metal yüzeyi oksidasyon ve dekarburizasyondan korumak için kullanılır.

normalleştirme- metalin kritik noktanın (30–50) ºº üzerinde bir sıcaklığa ısıtılmasından ve ardından havada soğutulmasından oluşur. Normalizasyonun amacı, çeliğin bileşimine bağlı olarak farklıdır. Tavlama yerine düşük karbonlu çelikler normalleştirilir. Orta karbonlu çelikler için su verme ve yüksek tavlama yerine normalizasyon kullanılır. Yüksek karbonlu çelikler, sementit ağını ortadan kaldırmak için normalizasyona tabi tutulur. Alaşımlı çeliklerin yapısını düzeltmek için tavlama yerine normalleştirme ve ardından yüksek tavlama kullanılır. Normalizasyon, fırınla birlikte soğutma gerektirmediği için tavlamaya göre daha ekonomik bir işlemdir.

sertleşme

sertleşme- bu, dengede olmayan bir yapı elde etmek için optimum sıcaklığa ısıtma, maruz kalma ve ardından hızlı soğutmadır.

Sertleşme sonucunda çeliğin mukavemeti ve sertliği artar, sünekliği azalır. Sertleşme sırasındaki ana parametreler ısıtma sıcaklığı ve soğutma hızıdır. Kritik söndürme hızı, bir yapının oluşumunu sağlayan soğutma hızıdır - martensit veya martensit ve artık östenit.

Parçanın şekline, çelik kalitesine ve gerekli özelliklere bağlı olarak çeşitli sertleştirme yöntemleri kullanılır.

Tek soğutucuda sertleştirme. Parça, sertleşme sıcaklığına kadar ısıtılır ve bir soğutucuda (su, yağ) soğutulur.

İki ortamda sertleşme (aralıklı sertleşme)- bu, parçanın sırayla iki ortamda soğutulduğu sertleştirmedir: ilk ortam bir soğutucu (su), ikincisi hava veya yağdır.

adım sertleştirme. Sertleşme sıcaklığına kadar ısıtılan parça, erimiş tuzlarda soğutulur, sıcaklığı tüm kesit üzerinde eşitlemek için gerekli süreyi tuttuktan sonra, parça havada soğutulur, bu da sertleşme gerilmelerinin azaltılmasına yardımcı olur.

izotermal sertleşme tıpkı kademeli gibi iki soğutma ortamında üretilir. Sıcak ortamın (tuz, nitrat veya alkali banyoları) sıcaklığı farklıdır: çeliğin kimyasal bileşimine bağlıdır, ancak belirli bir çelik için martensitik dönüşüm noktasından her zaman 20–100 °C daha yüksektir. Oda sıcaklığına son soğutma havada gerçekleştirilir. İzotermal sertleştirme, yüksek alaşımlı çeliklerden yapılmış parçalar için yaygın olarak kullanılmaktadır. İzotermal sertleştirmeden sonra çelik, yüksek mukavemet özellikleri, yani yüksek tokluk ile mukavemetin bir kombinasyonunu elde eder.

Kendinden tavlama alet endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. İşlem, parçaların tamamen soğuyana kadar bir soğutma ortamında tutulmasından, ancak belirli bir anda parçanın çekirdeğinde belirli bir miktarda ısı tasarrufu sağlamak için buradan çıkarılmasından oluşur; müteakip temperleme gerçekleştirilir.

Tatil

Tatilçelik, yapıyı ve dolayısıyla çeliğin özelliklerini oluşturan ısıl işlemin son işlemidir. Temperleme, çeliğin farklı sıcaklıklara ısıtılmasından (tavlama tipine bağlı olarak, ancak her zaman kritik noktanın altında), bu sıcaklıkta tutulması ve farklı oranlarda soğutulmasından oluşur. Menevişlemenin amacı, sertleştirme işlemi sırasında ortaya çıkan iç gerilmeleri gidermek ve gerekli yapıyı elde etmektir.

Sertleştirilmiş parçanın ısıtma sıcaklığına bağlı olarak üç tip tavlama vardır: yüksek, orta ve düşük.

yüksek tatil 350–600 °C'nin üzerindeki, ancak kritik noktanın altındaki ısıtma sıcaklıklarında üretilir; bu tür tavlama yapı çelikleri için kullanılır.

Ortalama tatil 350 - 500 °C ısıtma sıcaklıklarında üretilir; bu tür tavlama yay ve yay çelikleri için yaygın olarak kullanılmaktadır.

düşük tatil 150-250 °C sıcaklıklarda üretilir. Sertleştikten sonra parçanın sertliği hemen hemen değişmez; Düşük tavlama, yüksek sertlik ve aşınma direncinin gerekli olduğu karbon ve alaşımlı takım çelikleri için kullanılır.

Temperleme kontrolü, parça yüzeyinde görünen temperleme renkleri ile gerçekleştirilir.

yaşlanma

yaşlanma mikroyapıda gözle görülür bir değişiklik olmaksızın alaşımların özelliklerini değiştirme işlemidir. İki tür yaşlanma vardır: termal ve deformasyon.

termal yaşlanma karbonun demirdeki çözünürlüğünün sıcaklığa bağlı olarak değişmesi sonucu oluşur.

Sertlik, süneklik ve dayanımdaki değişiklik oda sıcaklığında meydana gelirse, bu yaşlanmaya denir. doğal.

İşlem yüksek bir sıcaklıkta devam ederse, yaşlanma denir. yapay.

Deformasyon (mekanik) yaşlanma soğuk plastik deformasyondan sonra ilerler.

soğuk tedavi

Sertleştirilmiş çeliğin tutulan östenitini martensite dönüştürerek çeliğin sertliğini artırmak için yeni bir tür ısıl işlem. Bu, çeliğin alt martensitik noktanın sıcaklığına soğutulmasıyla yapılır.

Yüzey sertleştirme yöntemleri

yüzey sertleştirilmiş Yüzey tabakasında martensit bir yapı elde etmek için çeliğin yüzey tabakasının kritik sıcaklığın üzerindeki bir sıcaklığa ısıtılması ve ardından soğutulması olan ısıl işlem süreci olarak adlandırılır.

Aşağıdaki türleri vardır: indüksiyonla sertleştirme; bir elektrolit içinde söndürme, yüksek frekanslı akımlarla (HFC) ısıtarak söndürme, alevle ısıtma ile söndürme.

indüksiyon sertleştirmeÖzü, bir iletkenden geçen yüksek frekanslı bir elektrik akımının çevresinde bir elektromanyetik alan oluşturması gerçeğinde yatan fiziksel bir fenomene dayanmaktadır. Bu alana yerleştirilen bir parçanın yüzeyinde girdap akımları indüklenir ve metalin yüksek sıcaklıklara kadar ısınmasına neden olur. Bu, faz dönüşümlerinin gerçekleşmesini mümkün kılar.

Isıtma yöntemine bağlı olarak, indüksiyonla sertleştirme üç türe ayrılır:

tüm yüzeyin aynı anda ısıtılması ve sertleştirilmesi (küçük parçalar için kullanılır);

bireysel bölümlerin sıralı ısıtılması ve sertleştirilmesi (krank milleri ve benzeri parçalar için kullanılır);

hareketle sürekli-sıralı ısıtma ve sertleşme (uzun parçalar için kullanılır).

Gaz alevi sertleştirme. Alevle sertleştirme işlemi, parça yüzeyinin bir oksi-asetilen, oksi-yakıt veya oksijen-kerosen alevi ile sertleştirme sıcaklığına kadar hızlı bir şekilde ısıtılmasını ve ardından su veya bir emülsiyon ile soğutulmasını içerir.

Elektrolitte sertleşme. Bir elektrolitte sertleştirme işlemi şu şekildedir: Sertleştirilecek parça elektrolitli bir banyoya (%5-10 kalsine tuz çözeltisi) indirilir ve 220-250 V'luk bir akım geçirilir.Sonuç olarak, parça yüksek sıcaklıklara ısıtılır. Parça ya aynı elektrolitte (akım kesildikten sonra) ya da özel bir sertleştirme tankında soğutulur.

termomekanik işleme

Termomekanik işlem (T.M.O.), plastik deformasyonu ve sertleştirme ısıl işlemini (su verme ve tavlama) birleştirerek yeterli plastisiteyi korurken metalleri ve alaşımları güçlendirmenin yeni bir yöntemidir. Termomekanik işlemenin üç ana yöntemi vardır.

Düşük sıcaklıkta termomekanik işleme (L.T.M.O) adım adım sertleştirmeye dayanır, yani çeliğin plastik deformasyonu, ostenitin bağıl kararlılığı olan sıcaklıklarda gerçekleştirilir, ardından sertleştirme ve tavlama yapılır.

Aynı anda yüksek sıcaklıkta termomekanik işlem (H.T.M.O) plastik deformasyon östenit stabilite sıcaklıklarında gerçekleştirilir, ardından su verme ve temperleme yapılır.

Ön termomekanik işlem (P.T.M.O) bu durumda deformasyon N.T.M.O ve V.T.M.O sıcaklıklarında veya 20ºС sıcaklıkta gerçekleştirilebilir. Ayrıca, olağan ısıl işlem gerçekleştirilir: sertleştirme ve tavlama.

Bir metalin teknik özelliklerini değiştirmek için ona dayalı bir alaşım oluşturabilir ve ona başka bileşenler ekleyebilirsiniz. Bununla birlikte, metal bir ürünün parametrelerini değiştirmenin başka bir yolu daha var - metal ısıl işlem. Yardımı ile malzemenin yapısını etkileyebilir ve özelliklerini değiştirebilirsiniz.

Metalin ısıl işlemi, bir parçadaki artık gerilimi gidermenize, malzemenin iç yapısını değiştirmenize ve performansı artırmanıza olanak tanıyan bir dizi işlemdir. Isıtmadan sonra metalin kimyasal bileşimi değişmez. İş parçasının eşit şekilde ısıtılmasıyla malzeme yapısının tane boyutu değişir.

Öykü

Metalin ısıl işlem teknolojisi, eski zamanlardan beri insanlık tarafından bilinmektedir. Orta Çağ boyunca, demirciler kılıçlar için boşlukları suyla ısıtıp soğuttular. 19. yüzyılda insan, dökme demiri işlemeyi öğrenmişti. Demirci, metali buzla dolu bir kaba yerleştirdi ve üstünü şekerle kapladı. Ardından, 20 saat süren tek tip ısıtma süreci başlar. Bundan sonra, dökme demir kütük dövülebilir.

19. yüzyılın ortalarında, Rus metalurji uzmanı D.K. Chernov, bir metal ısıtıldığında parametrelerinin değiştiğini belgeledi. Bu bilim adamından bilim - malzeme bilimi gitti.

Isıl işlem ne için?

Metalden yapılmış ekipman parçaları ve iletişim üniteleri genellikle şiddetli strese maruz kalır. Basınca maruz kalmalarının yanı sıra kritik sıcaklıklara da maruz kalabilirler. Bu tür koşullara dayanabilmesi için malzemenin aşınmaya dayanıklı, güvenilir ve dayanıklı olması gerekir.

Satın alınan metal yapılar her zaman uzun süre yüklere dayanamaz. Metalurji ustaları onları daha uzun süre dayanmak için ısıl işlem kullanır. Isıtma sırasında ve sonrasında metalin kimyasal bileşimi aynı kalır, ancak özellikleri değişir. Isıl işlem işlemi, malzemenin korozyon direncini, aşınma direncini ve mukavemetini arttırır.

Isıl işlemin avantajları

Metal boşlukların ısıl işlemi, uzun süreli kullanım için yapıların imalatı söz konusu olduğunda zorunlu bir işlemdir. Bu teknolojinin bir takım avantajları vardır:

Metalin artan aşınma direnci.
Bitmiş parçalar daha uzun süre dayanır, kusurlu boşlukların sayısı azalır.
Korozyon süreçlerine karşı direnci artırır.

Isıl işlemden sonra metal yapılar ağır yüklere dayanır, servis ömürleri artar.

Çeliğin ısıl işlem çeşitleri

Metalurjide üç tip çelik işleme kullanılır: teknik, termomekanik ve kimyasal-termal. Sunulan ısıl işlem yöntemlerinin her biri ayrı ayrı tartışılmalıdır.

tavlama

Metalin teknik işlenmesinin bir varyasyonu veya başka bir aşaması. Bu işlem, bir metal iş parçasının belirli bir sıcaklığa eşit şekilde ısıtılmasını ve ardından doğal bir şekilde soğutulmasını gerektirir. Tavlamadan sonra metalin iç gerilimi ve homojen olmama durumu ortadan kalkar. Malzeme ısı ile yumuşar. Daha sonra işlenmesi daha kolaydır.

İki tür tavlama vardır:

Birinci tür. Metaldeki kristal kafeste hafif bir değişiklik var.
İkinci tür. Malzemenin yapısında faz değişiklikleri başlar. Tam metal tavlama olarak da adlandırılır.

Bu işlem sırasındaki sıcaklık aralığı 25 ila 1200 derece arasındadır.

sertleşme

Teknik işlemenin başka bir aşaması. İş parçasının mukavemetini artırmak ve sünekliğini azaltmak için metal sertleştirme yapılır. Ürün kritik sıcaklıklara ısıtılır ve daha sonra çeşitli sıvılar içeren bir banyoya daldırılarak hızla soğutulur. Sertleştirme türleri:

iki aşamalı soğutma. Başlangıçta iş parçası su ile 300 dereceye soğutulur. Bundan sonra parça, yağ dolu bir banyoya yerleştirilir.
Bir sıvının kullanımı. Küçük parçalar işlenirse yağ kullanılır. Büyük iş parçaları su ile soğutulur.
Adım attı. Isıtıldıktan sonra iş parçası erimiş tuzlarda soğutulur. Bundan sonra, tamamen soğuyana kadar temiz havada serilir.

İzotermal bir sertleşme türü de ayırt edilebilir. Adım adıma benzer, ancak iş parçasını erimiş tuzlarda tutma süresi değişir.

termomekanik işleme

Bu, çeliklerin tipik bir ısıl işlem modudur. Bu işlem, basınçlandırma ekipmanı, ısıtma elemanları ve soğutma tankları kullanır. Farklı sıcaklıklarda iş parçası ısıtılır ve ardından plastik deformasyon meydana gelir.

Tatil

Bu, çeliğin teknik ısıl işleminin son aşamasıdır. Bu işlem sertleştikten sonra gerçekleştirilir. Metalin viskozitesi artar, iç stres giderilir. Malzeme daha dayanıklı hale gelir. Çeşitli sıcaklıklarda gerçekleştirilebilir. Bu, sürecin kendisini değiştirir.

kriyojenik işleme

Isıl işlem ve kriyojenik maruziyet arasındaki temel fark, ikincisinin iş parçasının soğutulmasını ifade etmesidir. Bu işlem sonunda parçalar daha sağlam hale gelir, temperleme gerektirmez, daha iyi taşlanır ve parlatılır.

Soğutma ortamı ile etkileşime girdiğinde, sıcaklık eksi 195 dereceye düşer. Soğutma hızı malzemeye bağlı olarak değişebilir. Ürünü istenilen sıcaklığa soğutmak için soğuk üreten bir işlemci kullanılır. İş parçası eşit olarak soğutulur ve belirli bir süre haznede kalır. Daha sonra dışarı alınır ve kendi kendine oda sıcaklığına ısınmasına izin verilir.

Kimyasal-termal arıtma

İş parçasının ısıtıldığı ve çeşitli kimyasal elementlere maruz bırakıldığı başka bir ısıl işlem türü. İş parçasının yüzeyi temizlenir ve kimyasal bileşiklerle kaplanır. Bu işlem sertleşmeden önce gerçekleştirilir.

Master, ürünün yüzeyini nitrojen ile doyurabilir. Bunu yapmak için 650 dereceye kadar ısıtırlar. Isıtıldığında, iş parçası kriyojenik bir atmosferde olmalıdır.

Demir dışı alaşımların ısıl işlemi

Sunulan metal ısıl işlem türleri, çeşitli alaşım türleri ve demir dışı metaller için uygun değildir. Örneğin bakırla çalışırken yeniden kristalleştirme tavlaması yapılır. Bronz 550 dereceye kadar ısıtır. Pirinçle 200 derecede çalışırlar. Alüminyum önce sertleştirilir, ardından tavlanır ve yaşlandırılır.

Metalin ısıl işlemi, endüstriyel ekipman, makineler, uçaklar, gemiler ve diğer ekipmanlar için yapı ve parçaların üretiminde ve daha fazla kullanımında gerekli bir süreç olarak kabul edilir. Malzeme daha güçlü, daha dayanıklı ve korozyon süreçlerine karşı daha dirençli hale gelir. Proses seçimi, kullanılan metal veya alaşıma bağlıdır.