Кіріспе
Темір негізіндегі қорытпалардың иілгіштігін арттыру үшін қолданылатын жылумен өңдеу процесі.
Температуралау – темір негізіндегі қорытпалардың иілгіштігін арттыру үшін қолданылатын жылумен өңдеу процесі. Температуралау әдетте қатайтудан кейін, артық қаттылықты азайту мақсатымен жүргізіледі. Ол металды белгілі бір уақыт бойы критикалық температурадан төмен температураға дейін қыздырудан және содан кейін оны тыныш ауада салқындатудан тұрады. Дәл температура алынып қалдырылатын қаттылық мөлшерін анықтайды және қорытпаның нақты құрамына, сондай-ақ дайын өнімдегі қажетті қасиеттерге байланысты болады. Мысалы, өте қатты құралдар көбінесе төмен температурада температураланады, ал серіппелер әлдеқайда жоғары температурада температураланады.
Кіріспе
Температуралау – темір немесе шойын сияқты темір қорытпаларына қолданылатын, қорытпаның қаттылығын төмендету арқылы оның беріктігін арттыруға бағытталған жылумен өңдеу тәсілі. Қаттылықтың азаюы көбінесе сойылғыштықтың артуымен сүйемелдеп, металдың сынғыштығын төмендетеді. Температуралау әдетте металды ең қатты күйіне жеткізу үшін жылдам салқындату арқылы өшіруден кейін жүргізіледі. Температуралау – өшірілген дайындаманы "төменгі өтімдік температурасынан" төмен температураға дейін бақыланатын түрде қыздыру арқылы жүзеге асырылады. Бұл температура төменгі трансформация температурасы немесе төменгі тоқтату (A1) температурасы деп те аталады: феррит және цементит деп аталатын қорытпаның кристалдық фазалары аустенит деп аталатын біртұтас фазалық қатты ерітіндіні қалыптастыру үшін бірігуді бастайтын температура. Осы температурадан жоғары қыздырудан аулақ болу қажет, себебі бұл өте қатты, өшірілген микроқұрылымды – мартенситті жоюға әкелуі мүмкін. Физикалық қасиеттердің қажетті тепе-теңдігіне қол жеткізу үшін температуралау процесінде уақыт пен температураны дәл бақылау өте маңызды. Төмен температурада температуралау ішкі кернеуді азайтып, сынғыштықты төмендетсе, қаттылықтың көп бөлігін сақтайды. Жоғары температурада температуралау қаттылықтың айтарлықтай төмендеуіне алып келеді, соның салдарынан беріктік пен созылу шегінің бір бөлігін серпімділік пен пластикалық қасиеттердің артуына құрбан етеді. Дегенмен, хром мен молибден сияқты қосымша элементтер бар кейбір аз қорытпалы болаттарда төмен температурада температуралау қаттылықты арттырса, ал жоғары температурада қаттылық төмендейді. Мұндай қосымша элементтердің жоғары концентрациясы бар көптеген болаттар тұнба қатайту қорытпалары сияқты әрекет етеді, бұл өшіру және температуралау кезіндегі жағдайларда кері әсерлерге алып келеді және олар марраждық болаттар деп аталады.
Тарих
Темперлеу – ежелгі жылумен өңдеу техникасы. Термилген мартенситтің ең ерте белгілі мысалы – б.з.д. 1200-1100 жылдар аралығында Ғалилеяда табылған қашау. Бұл процесс ежелгі әлемнің барлық жерінде, Азиядан Еуропа мен Африкаға дейін қолданылған. Ежелгі заманда сөндіру үшін әртүрлі әдістер мен салқындату ванналары қолданылған, мысалы, несепте, қанда немесе сынап немесе қорғасын сияқты металдарда сөндіру, бірақ темперлеу процесі ғасырлар бойы салыстырмалы түрде өзгеріссіз қалды. Темперлеу көбінесе сөндірумен шатастырылды және көбінесе осы термин екі техниканы да сипаттау үшін қолданылды. 1889 жылы сэр Уильям Чандлер Робертс Остин былай жазды: "Тіпті беделді мамандардың еңбектерінде де "темперлеу", "темперлеу" және "қаттылау" сөздері арасында әлі де көп шатасу бар, сондықтан осы ескі анықтамаларды жақсы есте сақтаған жөн. Мен "темперлеу" сөзін "жұмсарту" мағынасында қолданамын".
Терминология
Металлургияда салаға тән, өте нақты мағынасы бар көптеген терминдер кездеседі, бірақ сырттан қарағанда олар түсініксіз болып көрінуі мүмкін. "Қаттылық", "соққыға төзімділік", "сенімділік" және "беріктік" сияқты терминдер әртүрлі мағыналарды білдіре алады, сондықтан кейде нақты мағынасын анықтау қиынға соғады. Кездесетін кейбір терминдер мен олардың нақты анықтамалары:
Strength – Resistance to permanent deformation and tearing. Strength, in metallurgy, is still a rather vague term, so is usually divided into yield strength (strength beyond which deformation becomes permanent), tensile strength (the ultimate tearing strength), shear strength (resistance to transverse, or cutting forces), and compressive strength (resistance to elastic shortening under a load). Toughness – Resistance to fracture, as measured by the Charpy test. Toughness often increases as strength decreases, because a material that bends is less likely to break. Hardness – A surface's resistance to scratching, abrasion, or indentation. In conventional metal alloys, there is a linear relation between indentation hardness and tensile strength, which eases the measurement of the latter. Brittleness – Brittleness describes a material's tendency to break before bending or deforming either elastically or plastically. Brittleness increases with decreased toughness, but is greatly affected by internal stresses as well. Plasticity – The ability to mold, bend or deform in a manner that does not spontaneously return to its original shape. This is proportional to the ductility or malleability of the substance. Elasticity – Also called flexibility, this is the ability to deform, bend, compress, or stretch and return to the original shape once the external stress is removed. Elasticity is inversely related to the Young's modulus of the material. Impact resistance – Usually synonymous with high strength toughness, it is the ability to resist shock loading with minimal deformation. Wear resistance – Usually synonymous with hardness, this is resistance to erosion, ablation, spalling, or galling. Structural integrity – The ability to withstand a maximum rated load while resisting fracture, resisting fatigue, and producing a minimal amount of flexing or deflection, to provide a maximum service life.
Беріктік – Тұрақты деформацияға және жыртылуға төзімділік. Металлургияда беріктік әлі де түсініксіз термин, сондықтан әдетте келесі түрлерге бөлінеді: иілгіштік беріктігі (деформация тұрақты болатын беріктік), созу беріктігі (соңғы жыртылу беріктігі), қиылыс беріктігі (тігінен немесе кесу күштеріне қарсы тұру) және қысымға беріктігі (жүк астында серпімді қысқаруға қарсы тұру).
Strength – Resistance to permanent deformation and tearing. Strength, in metallurgy, is still a rather vague term, so is usually divided into yield strength (strength beyond which deformation becomes permanent), tensile strength (the ultimate tearing strength), shear strength (resistance to transverse, or cutting forces), and compressive strength (resistance to elastic shortening under a load). Toughness – Resistance to fracture, as measured by the Charpy test. Toughness often increases as strength decreases, because a material that bends is less likely to break. Hardness – A surface's resistance to scratching, abrasion, or indentation. In conventional metal alloys, there is a linear relation between indentation hardness and tensile strength, which eases the measurement of the latter. Brittleness – Brittleness describes a material's tendency to break before bending or deforming either elastically or plastically. Brittleness increases with decreased toughness, but is greatly affected by internal stresses as well. Plasticity – The ability to mold, bend or deform in a manner that does not spontaneously return to its original shape. This is proportional to the ductility or malleability of the substance. Elasticity – Also called flexibility, this is the ability to deform, bend, compress, or stretch and return to the original shape once the external stress is removed. Elasticity is inversely related to the Young's modulus of the material. Impact resistance – Usually synonymous with high strength toughness, it is the ability to resist shock loading with minimal deformation. Wear resistance – Usually synonymous with hardness, this is resistance to erosion, ablation, spalling, or galling. Structural integrity – The ability to withstand a maximum rated load while resisting fracture, resisting fatigue, and producing a minimal amount of flexing or deflection, to provide a maximum service life.
Сенімділік – Шарпи сынағымен өлшенген сынуға төзімділік. Сенімділік көбінесе беріктік төмендегенде артады, себебі иіліп тұратын материалдың сынуы аз.
Strength – Resistance to permanent deformation and tearing. Strength, in metallurgy, is still a rather vague term, so is usually divided into yield strength (strength beyond which deformation becomes permanent), tensile strength (the ultimate tearing strength), shear strength (resistance to transverse, or cutting forces), and compressive strength (resistance to elastic shortening under a load). Toughness – Resistance to fracture, as measured by the Charpy test. Toughness often increases as strength decreases, because a material that bends is less likely to break. Hardness – A surface's resistance to scratching, abrasion, or indentation. In conventional metal alloys, there is a linear relation between indentation hardness and tensile strength, which eases the measurement of the latter. Brittleness – Brittleness describes a material's tendency to break before bending or deforming either elastically or plastically. Brittleness increases with decreased toughness, but is greatly affected by internal stresses as well. Plasticity – The ability to mold, bend or deform in a manner that does not spontaneously return to its original shape. This is proportional to the ductility or malleability of the substance. Elasticity – Also called flexibility, this is the ability to deform, bend, compress, or stretch and return to the original shape once the external stress is removed. Elasticity is inversely related to the Young's modulus of the material. Impact resistance – Usually synonymous with high strength toughness, it is the ability to resist shock loading with minimal deformation. Wear resistance – Usually synonymous with hardness, this is resistance to erosion, ablation, spalling, or galling. Structural integrity – The ability to withstand a maximum rated load while resisting fracture, resisting fatigue, and producing a minimal amount of flexing or deflection, to provide a maximum service life.
Қаттылық – Беткейдің сызатталғанға, тозғанға немесе ойылып қалғанға төзімділігі. Дәстүрлі металл қорытпаларында ойылу қаттылығы мен созу беріктігі арасында сызықтық байланыс бар, бұл соңғысын өлшеуді жеңілдетеді.
Strength – Resistance to permanent deformation and tearing. Strength, in metallurgy, is still a rather vague term, so is usually divided into yield strength (strength beyond which deformation becomes permanent), tensile strength (the ultimate tearing strength), shear strength (resistance to transverse, or cutting forces), and compressive strength (resistance to elastic shortening under a load). Toughness – Resistance to fracture, as measured by the Charpy test. Toughness often increases as strength decreases, because a material that bends is less likely to break. Hardness – A surface's resistance to scratching, abrasion, or indentation. In conventional metal alloys, there is a linear relation between indentation hardness and tensile strength, which eases the measurement of the latter. Brittleness – Brittleness describes a material's tendency to break before bending or deforming either elastically or plastically. Brittleness increases with decreased toughness, but is greatly affected by internal stresses as well. Plasticity – The ability to mold, bend or deform in a manner that does not spontaneously return to its original shape. This is proportional to the ductility or malleability of the substance. Elasticity – Also called flexibility, this is the ability to deform, bend, compress, or stretch and return to the original shape once the external stress is removed. Elasticity is inversely related to the Young's modulus of the material. Impact resistance – Usually synonymous with high strength toughness, it is the ability to resist shock loading with minimal deformation. Wear resistance – Usually synonymous with hardness, this is resistance to erosion, ablation, spalling, or galling. Structural integrity – The ability to withstand a maximum rated load while resisting fracture, resisting fatigue, and producing a minimal amount of flexing or deflection, to provide a maximum service life.
Сынықтық – Сынықтық – материалдың иілу немесе серпімді немесе пластикалық деформациядан бұрын сынуға бейімділігін сипаттайды. Сынықтық сенімділік төмендегенде артады, бірақ ішкі кернеулер де оған әсер етеді.
Strength – Resistance to permanent deformation and tearing. Strength, in metallurgy, is still a rather vague term, so is usually divided into yield strength (strength beyond which deformation becomes permanent), tensile strength (the ultimate tearing strength), shear strength (resistance to transverse, or cutting forces), and compressive strength (resistance to elastic shortening under a load). Toughness – Resistance to fracture, as measured by the Charpy test. Toughness often increases as strength decreases, because a material that bends is less likely to break. Hardness – A surface's resistance to scratching, abrasion, or indentation. In conventional metal alloys, there is a linear relation between indentation hardness and tensile strength, which eases the measurement of the latter. Brittleness – Brittleness describes a material's tendency to break before bending or deforming either elastically or plastically. Brittleness increases with decreased toughness, but is greatly affected by internal stresses as well. Plasticity – The ability to mold, bend or deform in a manner that does not spontaneously return to its original shape. This is proportional to the ductility or malleability of the substance. Elasticity – Also called flexibility, this is the ability to deform, bend, compress, or stretch and return to the original shape once the external stress is removed. Elasticity is inversely related to the Young's modulus of the material. Impact resistance – Usually synonymous with high strength toughness, it is the ability to resist shock loading with minimal deformation. Wear resistance – Usually synonymous with hardness, this is resistance to erosion, ablation, spalling, or galling. Structural integrity – The ability to withstand a maximum rated load while resisting fracture, resisting fatigue, and producing a minimal amount of flexing or deflection, to provide a maximum service life.
Пластичность – Өзінің бастапқы пішініне өздігінен қайта оралмайтын қалыпқа келтіру, иілу немесе деформациялау қабілеті. Бұл заттың иілгіштігіне немесе соғылу қабілетіне пропорционалды.
Strength – Resistance to permanent deformation and tearing. Strength, in metallurgy, is still a rather vague term, so is usually divided into yield strength (strength beyond which deformation becomes permanent), tensile strength (the ultimate tearing strength), shear strength (resistance to transverse, or cutting forces), and compressive strength (resistance to elastic shortening under a load). Toughness – Resistance to fracture, as measured by the Charpy test. Toughness often increases as strength decreases, because a material that bends is less likely to break. Hardness – A surface's resistance to scratching, abrasion, or indentation. In conventional metal alloys, there is a linear relation between indentation hardness and tensile strength, which eases the measurement of the latter. Brittleness – Brittleness describes a material's tendency to break before bending or deforming either elastically or plastically. Brittleness increases with decreased toughness, but is greatly affected by internal stresses as well. Plasticity – The ability to mold, bend or deform in a manner that does not spontaneously return to its original shape. This is proportional to the ductility or malleability of the substance. Elasticity – Also called flexibility, this is the ability to deform, bend, compress, or stretch and return to the original shape once the external stress is removed. Elasticity is inversely related to the Young's modulus of the material. Impact resistance – Usually synonymous with high strength toughness, it is the ability to resist shock loading with minimal deformation. Wear resistance – Usually synonymous with hardness, this is resistance to erosion, ablation, spalling, or galling. Structural integrity – The ability to withstand a maximum rated load while resisting fracture, resisting fatigue, and producing a minimal amount of flexing or deflection, to provide a maximum service life.
Серпімділік – Иілгіштік деп те аталады, бұл сыртқы күш алынғанда деформациялану, иілу, сығылу немесе созылу және бастапқы пішінге оралу қабілеті. Серпімділік материалдың Юнг модуліне кері пропорционалды.
Strength – Resistance to permanent deformation and tearing. Strength, in metallurgy, is still a rather vague term, so is usually divided into yield strength (strength beyond which deformation becomes permanent), tensile strength (the ultimate tearing strength), shear strength (resistance to transverse, or cutting forces), and compressive strength (resistance to elastic shortening under a load). Toughness – Resistance to fracture, as measured by the Charpy test. Toughness often increases as strength decreases, because a material that bends is less likely to break. Hardness – A surface's resistance to scratching, abrasion, or indentation. In conventional metal alloys, there is a linear relation between indentation hardness and tensile strength, which eases the measurement of the latter. Brittleness – Brittleness describes a material's tendency to break before bending or deforming either elastically or plastically. Brittleness increases with decreased toughness, but is greatly affected by internal stresses as well. Plasticity – The ability to mold, bend or deform in a manner that does not spontaneously return to its original shape. This is proportional to the ductility or malleability of the substance. Elasticity – Also called flexibility, this is the ability to deform, bend, compress, or stretch and return to the original shape once the external stress is removed. Elasticity is inversely related to the Young's modulus of the material. Impact resistance – Usually synonymous with high strength toughness, it is the ability to resist shock loading with minimal deformation. Wear resistance – Usually synonymous with hardness, this is resistance to erosion, ablation, spalling, or galling. Structural integrity – The ability to withstand a maximum rated load while resisting fracture, resisting fatigue, and producing a minimal amount of flexing or deflection, to provide a maximum service life.
Соққыға төзімділік – Әдетте жоғары беріктік пен сенімділікпен синоним, бұл минималды деформациямен соққылық жүктемеге төтеп беру қабілеті.
Strength – Resistance to permanent deformation and tearing. Strength, in metallurgy, is still a rather vague term, so is usually divided into yield strength (strength beyond which deformation becomes permanent), tensile strength (the ultimate tearing strength), shear strength (resistance to transverse, or cutting forces), and compressive strength (resistance to elastic shortening under a load). Toughness – Resistance to fracture, as measured by the Charpy test. Toughness often increases as strength decreases, because a material that bends is less likely to break. Hardness – A surface's resistance to scratching, abrasion, or indentation. In conventional metal alloys, there is a linear relation between indentation hardness and tensile strength, which eases the measurement of the latter. Brittleness – Brittleness describes a material's tendency to break before bending or deforming either elastically or plastically. Brittleness increases with decreased toughness, but is greatly affected by internal stresses as well. Plasticity – The ability to mold, bend or deform in a manner that does not spontaneously return to its original shape. This is proportional to the ductility or malleability of the substance. Elasticity – Also called flexibility, this is the ability to deform, bend, compress, or stretch and return to the original shape once the external stress is removed. Elasticity is inversely related to the Young's modulus of the material. Impact resistance – Usually synonymous with high strength toughness, it is the ability to resist shock loading with minimal deformation. Wear resistance – Usually synonymous with hardness, this is resistance to erosion, ablation, spalling, or galling. Structural integrity – The ability to withstand a maximum rated load while resisting fracture, resisting fatigue, and producing a minimal amount of flexing or deflection, to provide a maximum service life.
Тозуға төзімділік – Әдетте қаттылықпен синоним, бұл эрозияға, абляцияға, қабыршақтануға немесе қырынуға төзімділік.
Strength – Resistance to permanent deformation and tearing. Strength, in metallurgy, is still a rather vague term, so is usually divided into yield strength (strength beyond which deformation becomes permanent), tensile strength (the ultimate tearing strength), shear strength (resistance to transverse, or cutting forces), and compressive strength (resistance to elastic shortening under a load). Toughness – Resistance to fracture, as measured by the Charpy test. Toughness often increases as strength decreases, because a material that bends is less likely to break. Hardness – A surface's resistance to scratching, abrasion, or indentation. In conventional metal alloys, there is a linear relation between indentation hardness and tensile strength, which eases the measurement of the latter. Brittleness – Brittleness describes a material's tendency to break before bending or deforming either elastically or plastically. Brittleness increases with decreased toughness, but is greatly affected by internal stresses as well. Plasticity – The ability to mold, bend or deform in a manner that does not spontaneously return to its original shape. This is proportional to the ductility or malleability of the substance. Elasticity – Also called flexibility, this is the ability to deform, bend, compress, or stretch and return to the original shape once the external stress is removed. Elasticity is inversely related to the Young's modulus of the material. Impact resistance – Usually synonymous with high strength toughness, it is the ability to resist shock loading with minimal deformation. Wear resistance – Usually synonymous with hardness, this is resistance to erosion, ablation, spalling, or galling. Structural integrity – The ability to withstand a maximum rated load while resisting fracture, resisting fatigue, and producing a minimal amount of flexing or deflection, to provide a maximum service life.
Құрылымдық тұтастық – Максималды номиналды жүктемеге төтеп беру қабілеті, сынуға және шаршауға қарсы тұру, сондай-ақ минималды иілу немесе бұрылу арқылы максималды қызмет ету мерзімін қамтамасыз ету.
Strength – Resistance to permanent deformation and tearing. Strength, in metallurgy, is still a rather vague term, so is usually divided into yield strength (strength beyond which deformation becomes permanent), tensile strength (the ultimate tearing strength), shear strength (resistance to transverse, or cutting forces), and compressive strength (resistance to elastic shortening under a load). Toughness – Resistance to fracture, as measured by the Charpy test. Toughness often increases as strength decreases, because a material that bends is less likely to break. Hardness – A surface's resistance to scratching, abrasion, or indentation. In conventional metal alloys, there is a linear relation between indentation hardness and tensile strength, which eases the measurement of the latter. Brittleness – Brittleness describes a material's tendency to break before bending or deforming either elastically or plastically. Brittleness increases with decreased toughness, but is greatly affected by internal stresses as well. Plasticity – The ability to mold, bend or deform in a manner that does not spontaneously return to its original shape. This is proportional to the ductility or malleability of the substance. Elasticity – Also called flexibility, this is the ability to deform, bend, compress, or stretch and return to the original shape once the external stress is removed. Elasticity is inversely related to the Young's modulus of the material. Impact resistance – Usually synonymous with high strength toughness, it is the ability to resist shock loading with minimal deformation. Wear resistance – Usually synonymous with hardness, this is resistance to erosion, ablation, spalling, or galling. Structural integrity – The ability to withstand a maximum rated load while resisting fracture, resisting fatigue, and producing a minimal amount of flexing or deflection, to provide a maximum service life.
Көміртекті болат
Жылумен өңдеуге өте сирек металдар көміртекті болат сияқты реакция жасайды, ал көміртекті болаттың жылумен өңдеу мінез-құлқы қорытпа элементтеріне байланысты күрт өзгеріп қана қоймай, айтарлықтай да өзгеруі мүмкін. Болатты қыздыру арқылы өте жұмсақ, икемді күйге дейін жұмсартуға болады, немесе шыны сияқты қатты әрі сынғыш күйге дейін қатайтуға болады. Дегенмен, қатайтылған күйде болат көбінесе тым сынғыш болады, көптеген қолданулар үшін қажетті сынуға төзімділік қасиетінен айырылып қалады. Температуралау – бұл қатайтылған болаттың икемділігін арттырып, серпімділік пен пішінділік қасиеттерін беру үшін қаттылығын азайтуға қолданылатын әдіс. Бұл металлдың сынбастан иілуіне мүмкіндік береді. Болатқа қаншалықты температуралық өңдеу жасалғанына байланысты, ол жүктеме алынғаннан кейін бастапқы пішініне оралатын (эластикалық) немесе бастапқы пішініне оралмайтын, тұрақты деформацияға ұшырайтын (пластикалық) иілуге ұшырауы мүмкін. Температуралау металдың механикалық қасиеттерін – мысалы, қию беріктігін, жосық беріктігін, қаттылығын, икемділігін және созу беріктігін дәл теңгеруге мүмкіндік береді, осы қасиеттердің кез келген комбинациясын алуға болады, соның арқасында болатты алуан түрлі қолданулар үшін пайдалы етуге болады. Балғалар мен кілттер сияқты құралдарға тозуға, соққыға және деформацияға жақсы төзімділік қажет. Серіппелерге тозуға төзімділік соншалықты қажет емес, бірақ олар сынбай, серпімді деформациялануы керек. Автокөлік бөлшектері көбінесе аздап әлсіз болады, бірақ сынбастан бұрын пластикалық деформацияға ұшырауы керек. Сирек жағдайларды қоспағанда, мысалы, ең жоғары қаттылық немесе тозуға төзімділік қажет болғанда (мысалы, қайрақтар үшін қолданылатын қатал емес болат), қатайтылған болат көбінесе белгілі бір деңгейде температураланады. Алайда, болат кейде нормализациялау деп аталатын процестен өтеді, бұл оны жартылай жұмсақ қалдырады. Нормализацияланған болаттарды одан әрі жұмсарту үшін, оларды өңдеуді жеңілдету үшін икемділігі мен кесу қабілетін арттыру мақсатында температуралау қолданылуы мүмкін. Температуралау дәнекерленген болатқа да қолданылады, дәнекерлеу аймағында туындаған кернеуді және артық қаттылықты азайту үшін. Температуралау көміртекті болаттарда да жиі қолданылады, бұл ұқсас нәтижелерге әкеледі. "Нормализациялау және температуралау" деп аталатын процесс 1045 көміртекті болат немесе 0,35-тен 0,55% көміртек қамтитын көптеген басқа болаттарда жиі қолданылады. Бұл болаттар көбінесе нормализацияланғаннан кейін, қаттылығын арттыру және ішкі кернеуді азайту үшін температураланады. Бұл металды оның арналған мақсатына сәйкес етуіне және оны кесуді жеңілдетуіне мүмкіндік береді.
Дәнекерленген болат
Аркамен, газбен немесе басқа кез келген тәсілмен дәнекерленген болат, ұрықпен дәнекерлеуден басқа, дәнекерлеу процесінің жылуынан жергілікті аймақта әсер алады. Бұл жергілікті аймақ, ыстық әсер ету аймағы (HAZ) деп аталады, және қалыпты болаттан бастап, осы ыстық әсер ету аймағының шетіне жақын қатайтылған болатқа дейін қаттылығы айтарлықтай өзгеретін болаттан тұрады. Теңессіз қыздырудан, қатаюдан және салқындаудан металлдың ішкі кернеуі туындайды, ол дәнекерлеудің ішінде де, сыртында да болады. Ішкі кернеуді азайтудың орнына (барлық нысанды A1 температурасынан сәл төмен температураға дейін біркелкі қыздыру және салқындату) кейде кернеуді азайту үшін және дәнекерлеу маңындағы қатайғыштықты төмендету үшін темперлеу қолданылады. Егер конструкция тым үлкен, күрделі немесе бүкіл нысанды біркелкі қыздыру қиын болса, дәнекерлеуде жергілікті темперлеу жиі қолданылады. Бұл мақсаттағы темперлеу температурасы әдетте 205 °C (401 °F) және 343 °C (649 °F) шамасында болады.
Өшіру және өзін-өзі қату
500 МПа беріктігі бар заманауи арматура қымбат микроқоспадағы болаттан немесе сөндіру және өздігінен қатайту (QST) процесі арқылы жасалуы мүмкін. Арматура соңғы прокаттау кезінен өткеннен кейін, соңғы пішіні берілген соң, оның сыртқы бетін сөндіру үшін сумен шашыратылады. Арматураның жылдамдығы мен су мөлшері мұқият бақыланады, арматураның ішкі бөлігі сөндірілмейді. Ыстық ішкі бөлік сөндірілген сыртқы қабатын қатайтады, нәтижесінде жоғары беріктікке және белгілі бір деңгейде серпімділікке ие арматура шығады.
Қосқыштар
Темірді қалау теміршілердің (темір қалаушылар) бастапқыда қолданған және дамытқан әдісі болды. Бұл процесті, мүмкін, біздің заманымыздан бұрынғы XII немесе XI ғасырда Анатолия хетттері (қазіргі Түркия) жасаған. Металлургия туралы білімі болмағандықтан, қатаю әдісі бастапқыда сынақ пен қате жолымен ойластырылды. Қазіргі заманға дейін температураны дәл өлшеу әдістері шектеулі болғандықтан, температура әдетте металдың қатаю түстеріне қарап бағаланды. Көбінесе, көмір немесе тас көмір отында немесе тікелей отта қыздыру арқылы жасалатындықтан, жұмысты дұрыс температурада қажетті уақыт бойы ұстау мүмкін болмайтын. Әдетте, металл түсіне қарай баяу да, біркелкі қыздырылып, содан кейін ашық ауада немесе суға батырып дереу салқындатылатын. Бұл дұрыс температурада және уақытта қыздырудың ұқсас нәтижесін беретін, ал қысқа мерзімде қатаю арқылы металдың сынғыш болуына жол бермейтін әдіс болды. Дегенмен, қатаю түстері бойынша нұсқаулар болғанымен, бұл әдістің толықтығына жету үшін тәжірибелі болу қажет, себебі соңғы нәтиже болаттың құрамы, қыздыру жылдамдығы, жылу көзінің түрі (тотықтырушы немесе көмірлендіруші), салқындату жылдамдығы, бетіндегі май қабаттары немесе қоспалар және әр теміршіге немесе тіпті әр жұмыстың өзіне тән көптеген факторларға байланысты. Болаттың қалыңдығы да маңызды рөл атқарады. Қалың заттарда, жылу тереңге жетпей, тек бетін қажетті температураға дейін қыздыру оңайырақ. Алайда, өте қалың заттар сөндіру кезінде толығымен қатаймай қалуы мүмкін.
Дифференциалдық қатаю
Дифференциалдық қайыру – болаттың әртүрлі бөліктеріне әртүрлі деңгейде қайыруды қамтамасыз ететін әдіс. Бұл әдіс көбінесе пышақ және қылыш жасауда қолданылады, мұнда қылыштың өте қатты жиегін жасау үшін омыртқасы немесе ортасы жұмсатылады. Бұл беріктікті арттырып, қатты, өткір және соққыға төзімді жиекті сақтайды, сонымен қатар сынғаннан сақтайды. Бұл техника көбінесе Еуропада кездеседі, ал Азияда, мысалы жапон қылыш жасау өнеріндегідей, дифференциалдық қатайту әдістерінен гөрі жиі қолданылды. Дифференциалдық қайыру – пышақтың тек бір бөлігіне, әдетте омыртқасына немесе екі жиекті пышақтардың ортасына жылу беруден тұрады. Бір жиекті пышақтар үшін жылу, көбінесе от немесе қызыл ыстық металл түрінде, тек пышақтың омыртқасына қолданылады. Содан кейін, пышақтың бетінде түстер пайда болып, бірте-бірте жиекке қарай жылғанын мұқият бақылайды. Жылуды, ақшыл сары түс жиекке жеткенше алып тастайды. Жылу алынғаннан кейін түстер қысқа уақыт бойы жиекке қарай жылжи береді, сондықтан шебер әдетте жылуды сәл ертерек алып тастайды, сонда ашық сары түс жиекке жетеді және одан әрі жылмайды. Екі жиекті пышақтар үшін де ұқсас әдіс қолданылады, бірақ жылу көзі пышақтың ортасына қолданылады, бұл түстердің екі жиекке қарай жылғанына мүмкіндік береді.
Тоқтатылған сөндіру
Тоқтатылып тоңазыту әдістері көбінесе қатаю деп аталады, бірақ бұл процестер дәстүрлі қатаюдан мүлдем өзгеше. Бұл әдістер мартензит пайда бола бастайтын (Ms) температурасынан жоғары температураға дейін сөндіруден және содан кейін сол температурада белгілі бір уақыт бойы ұстап тұрудан тұрады. Температура мен ұстау уақытына байланысты, бұл таза банитті қалыптастыруға немесе ішкі кернеулердің көп бөлігі сейілгенше мартензит пайда болуын кешіктіруге мүмкіндік береді. Бұл әдістер аустемперлеу және мартемперлеу деп белгілі.
Аустемперлеу
Аустемперлеу – таза банитті, перлит пен мартензит арасында кездесетін ауыспалы микроқұрылымды қалыптастыруға қолданылатын әдіс. Нормализация кезінде жоғарғы және төменгі банит әдетте перлитпен қосылып кездеседі. Перлит немесе мартензит пайда болуын болдырмау үшін болатты балқыған металл немесе тұз ваннасында суытады. Бұл болатты перлит пайда болатын температурадан жылдам өткізіп, банит қалыптасатын диапазонға енгізеді. Содан кейін болат банит толыққанша қалыптасқанша, температура тепе-теңдікке жеткеннен кейін де банит қалыптастыру температурасында ұсталады. Болат сосын ваннадан алынып, перлит немесе мартензит пайда болмай, ауада суытылады. Ұстау температурасына байланысты, аустемперлеу жоғарғы немесе төменгі банитті өндіруі мүмкін. Жоғарғы банит – ламинаттық құрылым, әдетте 350 °C (662 °F) жоғары температурада қалыптасады және өте берік микроқұрылым болып табылады. Төменгі банит – ине тәрізді құрылым, 350 °C төмен температурада жасалады, мықтырақ, бірақ нашаррақ. Екі жағдайда да аустемперлеу, берілген қаттылық үшін, салқындату жылдамдығынан гөрі құрамына байланысты, күші мен жіңішкерлігін арттырады және сынуға себеп болатын ішкі кернеуді азайтады. Бұл жоғары соққыға төзімді болатты қамтамасыз етеді. Қазіргі заманғы соққылар мен кескіштер жиі аустемперленеді. Аустемперлеу мартензит жасамайтындықтан, болатты қосымша қатайтудың қажеті жоқ. Үшінші кезең 200 °C (392 °F) және одан жоғары температурада жүзеге асады. Үшінші кезеңде ε-көміртек цементитке жауын шашып, мартенситтегі көміртек мөлшері азаяды. Егер 650 °C (1202 °F) және 700 °C (1292 °F) арасында немесе ұзақ уақыт бойы қатайтылса, мартенсит толығымен ферритке айналуы мүмкін, ал цементит іріктеліп немесе шар тәрізді болуы мүмкін. Сфероидталған болатта цементит желісі үзіліп, таяқшаларға немесе шар тәрізді дөңгелектерге айналады, ал болат қыздырылған болаттан жұмсақ болады; таза темірдей жұмсақ, оны пішімдеу немесе өңдеу өте оңай.
Қаттылық
Қаттылықтану кезінде, белгілі бір температуралық диапазон арқылы болаттың қаттылығы артып, созылғыштығы төмендейді, бұл диапазонның екі жағында қаттылықтың қалыпты түрде төмендеуіне қайшы келеді. Бірінші түрі – темперленген мартензиттен сыну (TME) немесе бір сатылы сыну. Екіншісі – темперленуден сыну (TE) немесе екі сатылы сыну. Бір сатылы сыну көміртекті болатта әдетте 230 °C (446 °F) және 290 °C (554 °F) температура аралығында пайда болады және тарихта "500 градус [Фаренгейт] сынуы" деп аталды. Бұл сыну мартенситтің интерлаттық шекараларында цементиттен жасалған Видманштеттен инелерінің немесе пластиналарының шөгінуінен туындайды. Фосфор сияқты қоспалар немесе марганец сияқты қорытпалар сынуды күшейте алады немесе оның пайда болатын температурасын өзгерте алады. Бұл типтегі сыну тұрақты және жоғарғы сын температурасынан жоғары қыздыру және одан кейін суыту арқылы ғана жойылуы мүмкін. Дегенмен, мұндай микроқұрылымдардың қалыптасуына әдетте бір сағаттан астам уақыт керек, сондықтан ұстаның қатаю әдісінде бұл мәселе болып табылмайды. Екі сатылы сыну әдетте металлдың критикалық температуралық диапазон ішінде қартаюымен немесе сол диапазон арқылы баяу салқындату арқылы жүреді. Көміртекті болат үшін бұл әдетте 370 °C (698 °F) және 560 °C (1040 °F) аралығында болады, бірақ фосфор және күкірт сияқты қоспалар оның әсерін күрт арттырады. Бұл, әдетте, қоспалардың дән шекараларына жылжуына және құрылымда әлсіз орындардың пайда болуына байланысты болады. Сынуды жиі қаталданғаннан кейін металды жылдам салқындату арқылы болдырмауға болады. Екі сатылы сыну, алайда, қайтымды. Сынуды болатты 600 °C-тан жоғары қыздырып, содан кейін жылдам салқындату арқылы жоюға болады.
Құрастырылған болат
Көптеген элементтер көбінесе болатпен қорытылады. Көптеген элементтерді болатпен қорытудың негізгі мақсаты оның қатаю қабілетін арттыру және температура әсерінен жұмсаруды азайту. Мысалы, құралдық болатқа хром немесе ванадий сияқты элементтер қосылуы мүмкін, бұл қаттылық пен беріктікті арттырады, бұл кілттер мен бұрауыштар сияқты бұйымдар үшін қажет. Ал бұрғылар мен айналмалы құралдар жоғары температурада қаттылығын сақтауы керек. Кобальт немесе молибденді қосу болатқа тіпті қызыл ыстық температурада да қаттылығын сақтап, жылдам кесетін болаттар жасауға мүмкіндік береді. Көбінесе, бір немесе екі элементті қосудың орнына, қажетті қасиеттерді беру үшін болатқа көптеген түрлі элементтердің шағын мөлшері қосылады. Көптеген қорытпа элементтерінің (ерітінділердің) пайдасы тек қаттылықты арттыру ғана емес, сонымен қатар мартенсит басталу температурасын және аустениттің феррит пен цементитке айналатын температурасын төмендету болып табылады. Бұл шынықтыру кезінде суыту жылдамдығын баяулатуға мүмкіндік береді, бұл қалың қималы бұйымдарды қарапайым көміртекті болатқа қарағанда тереңірек қатайтуға және күш бойынша біркелкілікті арттыруға мүмкіндік береді. Қорытпа болаттарды шынықтыру әдістері қосылған элементтердің түріне және мөлшеріне байланысты айтарлықтай өзгереді. Жалпы алғанда, марганец, никель, кремний және алюминий сияқты элементтер шынықтыру кезінде ферритте еріген күйінде қалады, ал көміртек тұнбаға түседі. Бұл ерітінділер шынықтырылғанда, көміртекті құрамы бірдей қарапайым болатқа қарағанда әдетте қаттылықты арттырады. Осы элементтердің орташа мөлшерінде бар қатаңдатылған қорытпа болаттарды шынықтырғанда, қорытпа көміртекті болатқа қарағанда біршама жұмсақ болады. Алайда, шынықтыру кезінде хром, ванадий және молибден сияқты элементтер көміртекпен бірге тұнбаға түседі. Егер болатта осы элементтердің концентрациясы өте төмен болса, болаттың жұмсаруы көміртекті болатқа қарағанда әлдеқайда жоғары температураға дейін баяулатылуы мүмкін. Бұл болатқа жоғары температурада немесе жоғары тозуда қаттылығын сақтауға мүмкіндік береді. Алайда, бұл үшін шынықтыру кезінде өте жоғары температура қажет, қаттылықты төмендету үшін. Егер болатта осы элементтердің көп мөлшері болса, шынықтыру белгілі бір температураға дейін қатайтуды арттыруы мүмкін, содан кейін қатайту төмендеуі басталады. Мысалы, молибденді болаттар әдетте 315 °C (599 °F) шамасында ең жоғары қаттылығына жетеді, ал ванадий болаттары шамамен 371 °C (700 °F) температурада шынықтырылғанда толығымен қатайды. Егер ерітінділердің мөлшері өте көп болса, қорытпа болаттар тұнбалау кезінде мүлдем жұмсармайтын, тұнбалау арқылы қатайтылатын қорытпалар сияқты әрекет ете алады.
Құйма темір
Қою темір көміртегінің мөлшеріне қарай көптеген түрлерге бөлінеді. Дегенмен, олар көбінесе карбидтердің түріне байланысты сұр және ақ құйма темірге жіктеледі. Сұр құйма темірде көміртек негізінен графит түрінде кездеседі, ал ақ құйма темірде көміртек көбінесе цементит түрінде болады. Сұр құйма темірдің құрамында негізінен графит пен кейде феррит қосылған перлит микроқұрылымы болады. Сұр құйма темір көбінесе құйма күйінде қолданылады, ал оның қасиеттері құрамымен анықталады. Ақ құйма темірдің құрамында көбінесе перлитпен араластырылған ледебурит микроқұрылымы болады. Ледебурит өте қатты, сондықтан құйма темірдің сынықтығы артады. Егер ақ құйма темірдің құрамы гипоэвтектикалық болса, оны илемді немесе соққыға төзімді құйма темір алу үшін қайта өңдейді. Бұл үшін "ақ қайта өңдеу" және "қара қайта өңдеу" деп аталатын екі әдіс қолданылады. Екі әдістің де мақсаты – ледебурит ішіндегі цементиттің ыдырауына қол жеткізіп, оның илемділігін арттыру.
Ақ қышқыл
Қисық (кеуекті) құйма темір ақтап пісіру арқылы өндіріледі. Ақтап пісіру – артық көміртекті күйдіру үшін қолданылады, ол үшін оны тотықтырғыш ортада ұзақ уақыт қыздырады. Құйма темір әдетте 1000 °C (1832 °F) температурада 60 сағатқа дейін ұсталады. Қыздырудан кейін сағатына шамамен 10 °C (18 °F) жылдамдықпен баяу салқындату жүргізіледі. Барлық процесс 160 сағат немесе одан да көп уақытқа созылуы мүмкін. Бұл цементиттің ледебуриттен ыдырауына себеп болады, содан кейін көміртегі метал бетінен күйіп, құйма темірдің икемділігін арттырады.
Қара қатаю
Дюктильді (кеуекті емес) құйма темір (көбінесе "қара темір" деп аталады) қара қатайту арқылы өндіріледі. Ақ қатайтудан айырмашылығы, қара қатайту инертті газ ортасында жүргізіледі, сондықтан ыдырайтын көміртек жанып кетпейді. Оның орнына, ыдырайтын көміртек "сауық графит" немесе "жапырақшалы графит" деп аталатын графитке айналады, бұл металдың серпімділігін арттырады. Қатайту әдетте 950 °C (1742 °F) дейін 20 сағатқа дейін температурада жүргізіледі. Қатайтудан кейін төменгі шекті температурадан баяу салқындату жүргізіледі, бұл 50 сағаттан 100 сағаттан астам уақытқа дейін созылуы мүмкін.
Жауын-шашыннан қатайтылатын қорытпалар
Жауын-шашынмен қатайтуға жататын қорытпалар алғаш рет 1900 жылдардың басында қолданыла бастады. Жылумен өңдеуге жарамды қорытпалардың көпшілігі жауын-шашынмен қатайтуға жататын қорытпалар санатына кіреді, оның ішінде алюминий, магний, титан және никель қорытпалары бар. Бірнеше жоғары легирленген болаттар да жауын-шашынмен қатайтуға жататын қорытпалар болып табылады. Бұл қорытпалар суытылғанда (күйдірілгенде) әдеттегіден жұмсақ болады, бірақ уақыт өте қатайып қалады. Сондықтан жауын-шашынмен қатайту процесі көбінесе "қартаю" деп аталады. Көптеген жауын-шашынмен қатайтуға жататын қорытпалар бөлме температурасында қатайса, кейбіреулері жоғары температурада ғана қатайды, ал тағы басқалары жоғары температурада қартаю арқылы процесті жылдамдатуға болады. Бөлме температурасынан жоғары температурада қартаю "жасанды қартаю" деп аталады. Бұл әдіс қатаюға ұқсас болғанымен, "қатаю" термині әдетте жасанды қартаюды сипаттау үшін қолданылмайды, себебі физикалық процестер (яғни, суперқаныққан қорытпадан металл аралық фазалардың тұнбалануы), күтілетін нәтижелер (яғни, күшейту, емес жұмсарту) және белгілі бір температурада ұсталатын уақыт көміртекті болатта қолданылатын қатаюдан мүлдем өзгеше.