Машина құрылысы технологиясы және материалдар пәні бойынша сабақтың әдістемелік дайындамасы "Теміркөміртекті қорытпалар. Шойын өндіру және оның түрлері" 1 курс

Күні/Дата/ Date                                                                                            «Бекітемін»  _________________                                                                               Директордың ОІЖ  орынбасары                                                                                                                                    ___  Пән/Предмет/Subject  Машина құрылысы технологиясы және  материалдар  Топ/Группа/ Group  № 124ТКС Сабақ жоспары/ План урока/ Plan of the lesson Сабақтың   тақырыбы:  Теміркөміртекті   қорытпалар.   Шойын   өндіру   және оның түрлері Тема урока: железосодержащие углеродистые сплавы Theme of the lesson: iron­containing carbon alloys Сабақтың мақсаты: Цели урока:  1. Білімділік:   студенттерге   темір­көміртекті   қорытпалар   туралы   түсінік беріп, шойын өндірісін түсіндіріп, түрлерін ұғындыру. 2. Тәрбиелік: өзара тіл табысу, бір­бірінің шешімін құрметтеуге тәрбиелеу. 3. Дамытушылық: сөйлеу және сөз саптау мәнерлерін дамыту. Сабақтың түрі: жаңа білімді меңгерту Сабақтың әдісі: түсіндіру, топпен жұмыстану Сабақтың көрнекілігі: интерактивті модуль Пәнаралық байланыс: химия Сабақтың барысы/ Ход занятия/Procedure of the lesson І. Ұйымдастыру бөлімі: Организационный момент: студенттермен амандасу, түгендеу. Тенинг шаңырақ. 3 топқа бөлу. ІІ. Үй тапсырмасы сұрау: Опрос домашнего задания: Аctivity 1. 3 топпен түсіндірме жұмыс. 1 топ: Физикалық, химиялық қасиеттер; 2 топ: Механикалық қасиет. 3 топ: Технологиялық қасиет ІІІ. Өткен білімдерін бекіту: (активити үш тілде) Аctivity 2. Физикалық қасиет­ физические свойства­physical properties;  Химиялық қасиет­химические свойства ­ Chemical properties; Механикалық  қасиет – механические свойства ­ mechanical properties; Қорытпа – сплав –  alloy; Металл ­  metal Активизация предыдущих знаний: (активити на трех языках)  V.Ι бойынша топтарға материал беру:  Жаңа тақырыпты түсіндіру: Объяснение нового материала: ЖИГСО әдісі 1­топқа:  Көміртекті   темір   қорытпалары   ­   шойындар   мен болаттар,   қазіргі  техникаға   кажет   маңызды   металдық қорытпалар.  Шойын  мен  болат  өндіру көлемі,   басқа   барлық   металдарды өндіру көлемін қосып есептегеннің өзінде 10 есе асып түседі. Темір ­ көміртек жүйесінде мынандай фазалар болады: сұйық қорытпа, катты ерітінділер (феррит пен аустенит), химиялық қосылыс (цементит) және графит түріндегі еркін көміртегі. Сонымен бірге, құрылымдық құраушыларға механикалық қоспалар ­ перлит пен ледебурит жатады. Феррит ­ темірдегі көміртектің ең қатты ерітіндісі. Оның торы КЦК, сондықтан көміртектің ферритте ерігіштігі өте аз. Төменгі температуралы α­ ферритте 0,02%­ке дейін, жоғарғы температуралы α­ферритте 0,1%­ке дейін көміртек   болады.   Техникалық   темір   кұрылымы   ферриттен   тұрады,   ол тегістелген   үлгіні   ерітіндімен   өңдегенде   біртекті   түйірішіктер   түрінде көрінеді.   Ферриттің   пластикалығы   жоғары   (δ=40...50%) және   ол   жұмсақ (80...100 НВ), қатты күйде қысыммен жақсы өңделеді. Күй диаграммасында Ф немесе α әріпімен белгіленеді. Аустенит – γ ­ 2,14%­ке дейін көміртек болатын темірдегі көміртектің ену   қатты   ерітіндісі.   Біртекті   түйіршікті   құрылымы   911°С­дан   жоғары температураларда   сақталады,   бірақ   ферритке қарағанда  қатты болады (160...200 НВ). Көміртектен басқа элементтерді де ерітеді. Күй диаграммасында А немесе γ әріпімен белгіленеді.   иілімділігі   жоғары, Цементит   ­   Fе3С   химиялық   қосылыс,   құрамында   6,67%   көміртегі болады. Темірдің көміртекпен қорытпаларының ішіндегі ең қатты (800 НВ) және морт кұраушысы. Торы ­ тығыз қаланған күрделі ромбы тәріздес, балқу температурасы 1250°С­қа тең. 210°С температураға дейін цементит магнитті. Жоғарғы температураларда графит пен аустенитке ыдырайды. Алмасу қатты ерітінділерін түзейді, онда көміртегі металл еместермен (оттегі не азот) және темір   металдарымен   (Мn,   Сr,   W,   және   т.с.с.)   алмасады.   Цементит   таза күйінде пайдаланылмайды.   Көміртекті   темір   қорытпасында   неғұрлым цементит   көп   болса,   соғұрлым   олардың   қаттылығы   жоғары.   Күй диаграммасында Ц әрпімен белгіленеді. Графит   ­   көміртектің   нашар   аралық   байланысы   бар   және   қатпарлы гексоганаль   торлы   аллотропиялық   модификациясы.   Графит   жұмсақ,   оның беріктігі  өте  төмен.  Балқу  температурасы  3800°С  шамасында, тығыздығы 2500   кг/м3.   Химиялық   әсерге   төзімді   және   тоқ   өткізгіш. Күй диаграммасында Г әріпімен белгіленеді.   бар, Перлит   ­   феррит   пен   цементиттің   механикалық   қоспасы,   құрамында 0,83%С   көміртегі   аустениттің   723°С   температурада   қайта кристалдануынан   түзіледі.   Бұл   ыдырау   эвтектоидтық,   ал   түзілген   перлит эвтектоид   деп   аталады.   Перлит   жоғарғы   беріктігімен   (σВ =   800   МП), қаттылығымен   (200   НВ)   ерекшеленеді   және   қорытпаның   механикалық қасиеттерін жоғарылатады. Перлиттің құрылымы ­ феррит пен цементиттің қайталанатын табақшалары. Күй диаграммасында П әрпімен белгіленеді. Ледебурит   ­  аустенит   пен   цементиттің   механикалық   қоспасы,  4,3%С көміртек бар қорытпаның 1147°С температурада кристалдануынан түзіледі. 727°С   ­   тан   төмен   температураларда   ледебуриттегі   аустенит   перлитке түрленеді   және   суығаннан   кейін   перлиттің   цементитпен   қоспасы   болып саналады. Ледебурит ­ эвтектика. Ол қатты (700 НВ), кұрылысы бағанаша немесе   табақша   тәріздес   болып,   барлық   ақ   шойындарда   кездеседі.   Күй диаграммасында Л әріпімен белгіленеді 2­ топқа:  Шойындар.Темірдің көміртекпен (>2,14%С) қоспасын шойын дейміз. Көмірт ек шойында цементит немесе графит түрінде, кейде бір мезгілде цементит жән еграфит түрінде кездеседі: Цементит сынған бетке ерекше ашық жарқын бере ді. Сондықтан барлық көміртек цементит түрінде болатын шойынды ақшойын  дейміз. Графит шойынның сынған бетіне сұр түс береді, сондықтан оны сұр шойын дейміз. Графиттің пішініне және оның пайда болу жағдайынабайланысты шойы нды мынадай түрге ажыратады: сұр, беріктігі жоғары және соғылмалы.  Сұр жєне ақ шойындар. Сұр шойын (техникалық) шын мәнісінде Мn, Р   және   S   сияқты   тұрақты   қоспалары   бар   Ғе­Sі­С­тің   қорытпасы   болып табылады. Сұр шойындардыңқұрылымында көміртегінің көп мелшері немесе б арлығы графит түрінде кездеседі. Сұр шойындардың көптеген қасиеттері олар дың құрылымыныңерекшелігіне байланысты, макрошлифта көрінгендей графи ттің табақша түрінде болуы. Көміртегінің цементит түріндегі мөлшеріне байланысты шойындарды бы                    2)   көп   бөлігі       көміртектің лайша ажыратады:                    1)  барлық    көміртек    цементит    Ғе3С    түрінде болатын  ақ шойын.                 Мұндай  шойынның  құрылымы – перлит, ледебурит және цементит. (>0,8%) цементит, Fе3С   шойын.  Ондай  шойынның құрылымы  перлит, түрінде  болатынжартылай ледебурит және табақша графит.          3) перлитті сұр шойын. Оның құрылымы ­ перлитпен табақша графит.  Бұл шойында перлиттің құрамына кіретін 0,7­0,8% көміртек цементит түрінде болады.          4)   феррит­перлитті  сұр   шойын.   Мұндай   шойынның   құрылымы   ­ перлит,феррит және табақша графит. Бұл шойында эвтектоидты цементиттің ыдырау дәрежесіне байланысты 0,7­ден 0,1% дейін көміртек цементит түріңде болады. 5) ферритті   сұр   шойын.   Құрылымы   ­   феррит   пен   табақша   графит. Мұнда барлық көміртек графит түрінде кездеседі. Шойынның   механикалық қасиеттері   оның   құрылымына   байланысты, әсіресе графиттік құраушысына. Шойынды графит енгізілген болат түрінде қарастыруға да болады, тек оның құрылымының металдық негізі әлсірейтін болады. Бұл жағдайда механикалық қасиеттер графиттің кірістірілген таралу мәніне, санына, шамасына байланысты болады. Сұр шойын СЧ әріптерімен таңбаланады (МЕСТ 1412­85). Әріптерден кейін уақытша кедергінің ең кіші шамасын 10­1 МПа (кгс/мм2) көрсететін сан жазылады.   СЧ18,   СЧ20),   уақытша   кедергісі Сұр шойындарды қасиеттері мен қолданылуына байланысты мынандай топтарға   бөлуге   болады. Ферритті (СЧ10) және   феррит­перлитті шойындар (СЧ15,   150­200 МПа   (15­20 кгс/мм2), иілгендегі   беріктік   шегі   280­320   МПа   (28­32   кгс/мм2)   болады. Олардың шамамен алған күрамы: 3,5­3,7%С; 2,0­2,6% Sі; 0,5­0,8% Мn; ≤0,3% Р;   ≤   0,15%   S.   Шойындардың   құрылымы   ­   перлит,   феррит   және   ірі   бөлік түріндегі   графит   (СЧ10,   СЧ15).   Бұл   шойындар   жұмыста   аздаған   жүктеу сезінетін,   жауапкершілігі   шағын   бөлшектер   үшін   қалыңдығы   10­30 мм дайындамалар   алуға   қолданылады.   Мысалы,   СЧ10   шойынның   құрылыс бағаналары   (тіреуіштері),   табандық тақталар   үшін,   ал   СЧ15   пен   СЧ18 шойындарын   ауыл   шаруашылық  машиналарының   аз   жүктелетін   құйма бөлшектері,  станок­ тар,  автомобильдер мен тракторлар, арматуралар және сол сияқтылар үшін пайдаланады. Перлит шойындар (СЧ25, СЧ30, СЧ35, СЧ40, СЧ45) қалыңдығы 60­ 100мм   дейінгі   жауапты   құймалар   (қуатты   станоктар   мен   механизмдердің станиналары, поршеньдер, цилиндрлер, жоғары қысымдағы жағдайда тозуға ұшырайтын   бөлшектер,   компрессорлар,   арматуралар,  дизельдік   цилиндрлер қозғалтқыштардың шығырлары, металлургиялық жабдықтар және т.б.) үшін қолданылады. Бұл   шойындардың   кұрылымы   ­   ұсақ   иірілген   графиттік түйіндерден   тұратын   уақ   табақшалы   перлит   (сорбит).   Болатталған   және модификацияланған деп аталатын шойындар да перлиттік топқа жатады. Шынықтырылған немесе тұрақтандырылған болат біліктермен жұптаса жұмыс істейтін бөлшектер АЧС­1 мен АЧС­2 антифрикциялық перлитті сұр шойындардан   жасалады,   термиялық   өнделмеген   біліктермен   жұпта   жұмыс істеу үшін АЧС­ 3 перлитті­ферритті шойын қолданылады. 3­топқа:  Шар тәріздес графитті беріктігі жоғары шойын.  Беріктігі жоғары шойындар   кристалдану   процесі   кезінде   кұйманың   құрылымында   графиттің шар тәріздес пайда болуы нәтижесінде алынады. Шар түрлі графит берілген көлемде ең аз беті болатындықтан табақша графитке   қарағанда   металдық   негізді   айтарлықтай   аз   әлсіретеді,   және кернеулердің белсенді шоғырландырушысы болмайды. Шар тәріздес графит болдыру үшін шойынды модификациялайды, ол үшін   сұйық   металды   (0,03­0,07%)   магниймен   өңдеу   арқылы   немесе   8­10% магнийдің   никельмен   не   ферросилициймен   лигатурасын   (қоспасын)   енгізу арқылы жасайды. Беріктігі жоғары шойындар ВЧ әріптерімен және созғандағы уақытша кедергісінің   ең   аз   шамасын,   10­1 МПа   (кгс/   мм2 )   көрсетілетін   сандармен таңбаланады. ВЧ35,   болып есептеледі. Перлитті   шойындарға   жататындар:   ВЧ50,   ВЧ60,   ВЧ70,   ВЧ80 ВЧ100.   ВЧ45   таңбалы   шойындар   ферритті   ВЧ40, Беріктігі   жоғары   шойындар   автотрактор   өндірісінде,   біліктерге, поршеньдерге,   жоғарғы­циклдік   қуатпен   және   тозғыштық   жағдайда   жұмыс істейтін   басқадай   жауапты   бөлшектерге   қолданылады. Беріктігі   жоғары шойындар   үшін   термиялық   өңдеу   өте   тиімді   болып   саналады.   Кейбір жағдайларда   құймаларды   беріктігін   жоғарылату   үшін   шынықтыруға   және 500°­600°С жұмсартуға ұшыратады, пластикалығын көбейту үшін перлиттегі цементиттің сфералық пішінін қамтамасыз ететінін жасытуға салады. Соғылмалы шойын. Соғылмалы шойын ақ шойынның құймасын жоғарғы  температураларда ұзақ уақыт қыздырумен (жасытумен) алынады. Жасытудың  нәтижесінде үлпек тәріздес графит пішіні пайда болады. Осындай графит  табақшамен салыстырғанда шойын кұрылымының металдық негізінің беріктігі  мен пластикалығын аз төмендетеді. Құйма   қимасының   қалыңдығы   40­50 мм аспау   керек.   Құйманың мөлшері үлкен болғанда өзегінде табақша графит пайда болады, ал шойын жасыту үшін жарамсыз болады. Жасытуды екі сатыда жүргізеді (61­сурет). Алғашқыда   құйманы   950­970°С   ұстайды.   Бұл   кезеңде графиттеудің I сатысы   жүреді,   былайша   айтқанда   ледебуриттің   (А+Fе3С) кұрамындағы   цементиттің   ыдырауы,   және   аустенит­графит   тұрақты   тепе­ теңдігі анықталынады. Диффузиялық жолмен ыдыраудың нәтижесінде үлпек түрдегі   графит   (жасыту   көміртегі)   пайда   болады.   Содан   соң   құйманы эвтектоидтық түрлену   аралығына   сәйкес   температураларға   дейін   суытады. Суығанда аустениттен екінші реттік цементиттің бөлінуі, оның ыдырауы және қорытындысында жүреді. Графиттеудің II сатысы аяқталғаннан кейін шойынның құрылымы феррит пен үлпек түрдегі графиттен тұрады. графиттік түйіршіктерінің     өсуі   Соғылмалы шойынды КЧ әріптері және сандармен таңбалайды (МЕСТ 1215­79). Алғашқы екі сан уақытша кедергісін (10­1 МПа (кгс/мм2) көрсетеді, екіншісі­салыстырмалы   ұзаруы (%). Соғылмалы шойын   құймаларынан   соққы беретін   және   тербелісті   қуаттармен   жұмыс   істейтін   бөлшектер   жасалады. Мысалы,   КЧ37­12   мен   КЧ35­10   ферритті   соғылмалы шойындар   жоғарғы динамикалық   және   статистикалық   қуаттарды   картерлер,   редукторлар, күпшектер, ілмектер, тұтқалар т.с.с. пайдалануға керек бөлшектерді жасау үшін пайдаланылады, ал КЧ30­6 және КЧ33­8 феритті соғылмалы шойындар ­ азырақ   жауапты   бөлшектер   (бүркеншіктер,   гайкалар, сөндіргіштер, ернемектер,   муфталар   т.с.с.)   үшін.   Ферритті   шойынның қаттылығы 163 НВ.   қамыттар, және   беріктігімен,   Перлитті соғылмалы шойындарға жататындар: КЧ45­7, КЧ50­5, КЧ55­ КЧ55­4 4, КЧ60­3, КЧ65­3, КЧ70­2, КЧ80­1,5.   КЧ50­5 перлитті соғылмалы шойындар біркелкі   жоғарғы   пластикалығымен   және   жақсы   антифрикциялық   қасиеттерімен   байқалады. Перлитті шойынның қаттылығы 241­269 НВ. Перлитті соғылмалы шойыннан кардандық   біліктердің   айырлары,   конвейер   шынжырларының   түйіндері   мен шығыршықтары,   төлкелер,   муфталар,   тежеуіштердің   қалыптары   және т.б. жасалады. Соғылмалы шойын қимасы үлкен бөлшектері үшін пайдаланылатын магний   қосылған   беріктігі   жоғары   шойынға   қарағанда   көбінесе   жұка қабырғалы   бөлшектерді   жасауға   пайдаланылады.   АЧК­1   және   АЧК­2 антифрикциялық феррит­перлитті шойындар да біраз қолданыс тапты. Аctivity 3. Темір­көміртекті қорытпалар ­ железосодержащие углеродистые  сплавы­ iron­containing carbon alloys; Шойын­ чугун­cast iron; сұр шойын­ серый чугун­ gray cast iron; ақ шойын­белый чугун­ white cast iron;беріктігі  жоғары шойын­выско прочный чугун­ high­strength cast iron; соғылмалы  шойын­ковкий чугун­ malleable cast iron; ІV. Жаңа тақырыпты бекіту: Закрепление  изученного материала:  Аctivity 4: топ мүшелерінің флипчарт жасау және оны қорғау. V.  Сабақты   қорытындылау   және   рефлексия/Подведение   итогов   занятия   и рефлексия/Conclusion and reflection. «Чемодан, еттартқыш, себет»  ­ Кейін керек болуы мүмкін  ­  Ақпаратты өңдеймін  ­ Барлығын лақтырамын  V .Ι  Үй тапсырмасы/ Домашнее задание/ Hometask Ә1, 21­26 бет, Ю .Клюжев «Материалтану»                                     Пәні мұғалімі:                                   Преподаватель:                                          Teacher           _____________            қолы/роспись