Шойын және оның түрлері

КІРІСПЕ

Шойын туралы алғ ашқ ы деректер б.д VI ғ асырына келеді. Қ ытайда жоғ ары фосфорлы темір рудаларының қ ұ рамында 7% фосфор бар шойын алып, ә р тү рлі бұ йымдар қ ұ йғ ан. Батыс Еуропада XIV ғ асырда шойын ө ндіру домна пештері пайда болғ ан кезде басталды. Алынғ ан шойынды болат ө ндірісіне немесе қ ару-жарақ жасауғ а жұ мсағ ан(пушка т.б.). Ресейде шойын ө ндірісі XVI ғ асырда басталды, бұ дан ол дамып І Петр кезінде барлық елдерді басып озды, бірақ жү здеген жылдардан соң, Батыс Еуропа елдерінен қ алып қ ояды. Тек XVIII ғ асырдың екінші жартысында вагранкалардың пайда болуы, қ ұ ю цехтарының домна цехтарына бү лінуіне ә келді, яғ ни, шойын қ ұ ю ө ндірісінің дамуынан бастады. XIX ғ асырдың басында соғ ылатын шойындарды ө ндіру қ ажеті туады. XX ғ асырдың екінші жартысында шойындарды легірлеу тә сілдерін қ олдана бастайды, ал бұ л болса, шойынның қ асиетін жоғ арылатып, арнаулы қ асиеттері бар шойындарды қ олдануғ а мү мкіндік бере бастады.

XVIII ғ асырдың аяғ ында шойыннан қ ұ ю архитектура саласында кең інен қ олданыла бастайды. Ә сіресе, шойыннан конструкциялар қ ұ ю XIX ғ асырда дамып, тарихта «шойын ғ асыры» деген атқ а ие болды.

Шойын тербеліс температурасын жақ сы кө тереді, мә нсіз жылудың есебімен кең иді, созылу мен жемірілумен сә тті кү реседі. Агресивті ортаның ә рекеті шартында жұ мыс жасайтын, бұ йымдарды дайындау ү шін шар тә різді графитпен шойынның қ олданылуы. Шар тә різді графитті шойыннан дайындалатын бұ йымдар мен тетіктердің қ атарына жатады: қ ұ бырлар, мұ най қ ұ ю тү тіктеріндегі мұ найды қ ыздыру ү шін иректү тіктер, крекингті қ ондырғ ылардағ ы жылжытпалар мен арматуралар, аэродромдар мен автострадтардың кә різді жү йелері, қ осу жә не ағ ызу қ ұ бырлары, гидравликалық сорғ ылар мен компрессорлардың бұ йымдары, қ алқ андар, тең із суының жиынтығ ы ү шін крандар, винттердің бұ йымдары, палубалық аспаптар бұ йымдары жә не т.б. Жақ сы жемірілуге орнық ты аралық шегінің жоғ арғ ы мә ні жоғ ары ө нідірілімді кө п баспалдақ ты сү згілердің бұ йымдарын қ ұ ю ү шін шар тә різді шойынды пайдаланылуғ а мү мкіндік берді (осьтік сорғ ының қ имасы бар, салмағ ы 17 т; цилиндрлей қ ұ ймасы 5, 5 т 1000 т қ ысымды гидравликалық сү згілер ү шін).

Шойын жә не оның тү рлері

Шойын- темірдің кө міртек (2%-дан астам, ә детте, 3—4, 5%), қ айсыбір мө лшерде марганец (1, 5%-ке дейін), кремний (4, 5%-ке дейін), кү кірт (0, 08%-тен аспайды), фосфор (1, 8%- ке дейін), ал кейде басқ а да элементтер қ осылғ ан қ орытпасы. Шойында кө міртек темір карбиді Ғ е₃С тү рінде байланысқ ан кү йде болуы мү мкін шойын темір кендерін домна пештерінде балқ ыту арқ ылы алынатын ө ндеудің бастапқ ы ө німі; қ олданылуы мен химиялық қ ұ рамына қ арай шойын қ олданбалы, яғ ни болат қ орытуғ а арналғ ан шойын, қ ұ йма шойын, арнаулы шойын болып бө лінеді. Шойын қ ұ ймалардың сапасын жақ сарту ү шін азғ ана мө лшерде тү рленгіштер қ осып тү рлендіру жә не шойынды ә р тү рлі элементтермен қ оспалау қ олданылады. Шойындардың қ ұ рылымында кристалданудың нақ ты жағ дайларына сә йкес кө міртегі қ ұ рылымдық – бос кү йінде болуымен негізделетін тү рлі қ ұ ралғ ыштардың болуы мү мкін. Осының негізінде шойындарды: ақ, сұ р, жоғ ары берік, соғ ылғ ыш, легірленген жә не антифрикциондық деп бө луге болады.

1.2 Шар тә різді графитті беріктігі жоғ ары шойын —беріктік кө рсеткіштері жоғ ары шойын. Негізінен, шойын қ ұ рылымын магний, кальций жә не т.б. элементтер қ осып тү рлендіру арқ ылы алынады. Ә деттегі сұ р шойындай емес, мұ нда графит тақ таша тү рінде болмай, шартә різдес болғ андық тан мұ ндай шойын беріктігіне қ оса илемді болып шығ ады. Иінді біліктер, бұ лғ ақ тар, тісті доң ғ алақ тар, жалғ астырғ ыштар жә не басқ а да жауаптылығ ы жоғ ары тетіктер жасауда, болаттың орнына қ олданылады. Шар тә різді графиті бар шойындар механикалық қ асиеттері бойынша болаттарғ а жақ ын боалды, жақ сы қ ұ йылғ ыштық қ асиетін, кесумен оң ай ө ң делуін, дірілді жұ ту қ асиеттерін сақ тайды жә не жоғ ары тозуғ а тө зімділікті қ амтамасыз етеді

Сұ р, соғ ылғ ыш жә не жоғ ары берік шойындар кең інен таралғ ан жә не арзан қ ұ йылғ ыш конструкциялық материал болып табылады. Мұ ндай шойынның қ асиеттері металдық негіздің қ ұ рылымынан, графиттік қ осылыстардың сипатынан (пішіні, ө лшемдері, мө лшері) байланысты болады. Шойынның беріктік қ асиеттеріне металдық негіздің қ ұ рылымы ә сер етеді, ал шойынның созымдылығ ы металдың негізіне тә уелді емес.

а – пластинка тә різді;

б – шар тә різді;

в – ү лпек тә різді

1.1 – сурет. Шойындағ ы графит қ осылыстарының пішіні

Графит тө менгі механикалық қ асиеттерге ие болады жә не графит қ осылыстары металдық негізде бос қ уыстар, ішкі жарық тары бар сияқ ты ә сер етеді. Шойынның қ ұ рамындағ ы графит қ осылыстары беріктік пен созымдылық ты тө мендетіп қ ана қ оймай, шойынның серпімділік модулін де тө мендетеді. Шойындарда ол болаттарғ а қ арағ анда ә лдеқ айда тө мен болады.Шойынның серпімділігі графит қ осылысының пішініне тә уелді болады.

Кейбір жағ дайларда шойынның қ ұ рамындағ ы графиттің болуы пайдалы жә не болатқ а қ арағ анда артық шылық береді: графиттің болуы кесумен ө ң деуді жең ілдетеді (жаң қ а сынғ ыш болады), графиттің майлағ ыш ә серінен шойын жақ сы антифрикциялық қ асиеттерге ие болады, атап айтсақ, ү йкелуге жақ сы жұ мыс істейді, графиті бар шойындар дірілді, тербелістерді жақ сы басады, шойынның қ ұ рамындағ ы графит беттік сырылуғ а жә не беттің басқ а да ақ ауларына тұ рақ тылық ты жоғ арлатады. Сонымен қ атар шойындар болаттарғ а қ арағ анда жоғ ары қ ұ йылғ ыштық қ асиетке ие болады.

Жоғ ары берік шойындағ ы графиттің пішіні шар тә різді болады. Мұ ндай шойынды ерітіндіні магниймен тү рө згерту арқ ылы алады. Магнийді сұ йық шойынғ а қ ұ юдың алдында 0, 03 – 0, 07 % мө лшерінде енгізеді. Магний ә серінен шойынның кристалдануы кезінде графит шар тә різді пішінге ие болады. Шар тә різді графит аса қ олайлы жә не шойында жоғ ары механикалық қ асиеттерді (созу кезіндегі беріктік жә не пластикалық) қ амтамасыз етеді. Жоғ ары берік шойындар ВЧ ә ріптерімен (В – высркрпрочный, Ч – чугун) жә не сандармен ентаң баланады. Мұ ндағ ы сандар созу кезіндегі уақ ытша кедергінің минималды мә нін білдіреді (МПа – 10^-1).