თუჯის სახეები, კლასიფიკაცია, შემადგენლობა, თვისებები, მარკირება და გამოყენება

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 10:32

დღეს თითქმის არ არსებობს ადამიანის ცხოვრების სფერო, სადაც თუჯის გამოყენება არ არის. ეს მასალა კაცობრიობისთვის საკმაოდ დიდი ხანია ცნობილია და პრაქტიკული თვალსაზრისითაც შესანიშნავად დაამტკიცა. თუჯის საფუძველია ნაწილების, შეკრებებისა და მექანიზმების მრავალფეროვნება და ზოგიერთ შემთხვევაში თვითკმარი პროდუქტიც კი, რომელსაც შეუძლია შეასრულოს მისთვის დაკისრებული ფუნქციები. ამიტომ, ამ სტატიაში ჩვენ დიდ ყურადღებას მივაქცევთ ამ რკინის შემცველ ნაერთს. ჩვენ ასევე გავარკვევთ თუჯის რა ტიპებია, მათი ფიზიკური და ქიმიური მახასიათებლები.

განმარტება

თუჯი არის რკინისა და ნახშირბადის მართლაც უნიკალური შენადნობი, რომელშიც Fe არის 90%-ზე მეტი, ხოლო C არის არაუმეტეს 6,67%, მაგრამ არანაკლებ 2,14%. ასევე, ნახშირბადი გვხვდება თუჯში ცემენტიტის ან გრაფიტის სახით.

ნახშირბადი ანიჭებს შენადნობას საკმარისად მაღალ სიმტკიცეს, თუმცა, ამავე დროს, ამცირებს ელასტიურობას და ელასტიურობას. შედეგად, თუჯის არის მყიფე მასალა. ასევე, სპეციალური დანამატები ემატება თუჯის გარკვეულ ხარისხს, რამაც შეიძლება ნაერთს გარკვეული თვისებები მისცეს. შენადნობი ელემენტების როლი შეიძლება იყოს: ნიკელი, ქრომი, ვანადიუმი, ალუმინი. თუჯის სიმკვრივის ინდექსი არის 7200 კილოგრამი კუბურ მეტრზე. საიდანაც შეიძლება დავასკვნათ, რომთუჯის წონა არის მაჩვენებელი, რომელსაც არ შეიძლება ვუწოდოთ პატარა.

ისტორიული ფონი

დნობის რკინა დიდი ხანია ცნობილია ადამიანისთვის. შენადნობის პირველი ნახსენები თარიღდება ჩვენს წელთაღრიცხვამდე VI საუკუნით.

ძველ დროში ჩინეთი აწარმოებდა თუჯს საკმაოდ დაბალი დნობის წერტილით. თუჯის წარმოება ევროპაში მე-14 საუკუნეში დაიწყო, როდესაც პირველად გამოიყენეს აფეთქებული ღუმელები. იმ დროს ასეთი რკინის ჩამოსხმა გამოიყენებოდა იარაღის, ჭურვების, სამშენებლო ნაწილების დასამზადებლად.

რუსეთში თუჯის წარმოება აქტიურად დაიწყო მე-16 საუკუნეში და შემდეგ სწრაფად გაფართოვდა. პეტრე I-ის დროს რუსეთის იმპერიამ რკინის წარმოების მხრივ მსოფლიოს ყველა ქვეყნის გვერდის ავლით შეძლო, მაგრამ ასი წლის შემდეგ კვლავ დაიწყო მიწის დაკარგვა შავი მეტალურგიის ბაზარზე..

თუჯის გამოიყენება სხვადასხვა ხელოვნების ნიმუშების შესაქმნელად შუა საუკუნეებიდან. კერძოდ, მე-10 საუკუნეში ჩინელმა ოსტატებმა ჩამოასხეს ლომის მართლაც უნიკალური ფიგურა, რომლის წონა 100 ტონას აჭარბებდა. მე-15 საუკუნიდან გერმანიაში, შემდეგ კი სხვა ქვეყნებში თუჯის ჩამოსხმა ფართოდ გავრცელდა. მისგან მზადდებოდა ღობეები, გისოსები, პარკის ქანდაკებები, ბაღის ავეჯი, საფლავის ქვები.

მე-18 საუკუნის ბოლო წლებში რკინის ჩამოსხმა ყველაზე მეტად ჩართული იყო რუსეთის არქიტექტურაში. და მე-19 საუკუნეს ზოგადად ეწოდა "თუჯის ხანა", რადგან შენადნობი ძალიან აქტიურად გამოიყენებოდა არქიტექტურაში.

ფუნქციები

არსებობს სხვადასხვა ტიპებითუჯის, თუმცა, ამ ლითონის ნაერთის საშუალო დნობის წერტილი დაახლოებით 1200 გრადუსია. ეს მაჩვენებელი 250-300 გრადუსით ნაკლებია, ვიდრე საჭიროა ფოლადის დამზადებისთვის. ეს განსხვავება დაკავშირებულია ნახშირბადის საკმაოდ მაღალ შემცველობასთან, რაც იწვევს მის ნაკლებად მჭიდრო კავშირს რკინის ატომებთან მოლეკულურ დონეზე.

დნობის და შემდგომი კრისტალიზაციის დროს თუჯში შემავალ ნახშირბადს არ აქვს დრო, რომ მთლიანად შეაღწიოს რკინის მოლეკულურ გისოსში და, შესაბამისად, თუჯი საბოლოოდ აღმოჩნდება საკმაოდ მყიფე. ამასთან დაკავშირებით, ის არ გამოიყენება იქ, სადაც მუდმივი დინამიური დატვირთვებია. მაგრამ ამავე დროს, ის შესანიშნავია იმ ნაწილებისთვის, რომლებსაც აქვთ გაზრდილი მოთხოვნები სიმტკიცეზე.

წარმოების ტექნოლოგია

აბსოლუტურად ყველა სახის თუჯის წარმოება ხდება აფეთქებულ ღუმელში. ფაქტობრივად, თავად დნობის პროცესი საკმაოდ შრომატევადი საქმიანობაა, რომელიც მოითხოვს სერიოზულ მატერიალურ ინვესტიციებს. ერთი ტონა ღორის რკინას დაახლოებით 550 კილოგრამი კოქსი და თითქმის ტონა წყალი სჭირდება. ღუმელში ჩატვირთული მადნის მოცულობა დამოკიდებული იქნება რკინის შემცველობაზე. ყველაზე ხშირად გამოიყენება მადანი, რომელშიც რკინა არის მინიმუმ 70%. ელემენტის დაბალი კონცენტრაცია არასასურველია, რადგან მისი გამოყენება არაეკონომიური იქნებოდა.

პირველი ეტაპის წარმოება

დნობის რკინა ასეთია. უპირველეს ყოვლისა, ღუმელში შეედინება მადანი, აგრეთვე კოკოქსის ნახშირი, რომელიც ემსახურება ღუმელის შახტის შიგნით ზეწოლას და საჭირო ტემპერატურის შენარჩუნებას. გარდა ამისა, ეს პროდუქტები წვის პროცესში აქტიურად მონაწილეობენ მიმდინარე ქიმიურ რეაქციებშირკინის შემამცირებელი აგენტების როლი.

ამავდროულად, ღუმელში იტვირთება ნაკადი, რომელიც ემსახურება როგორც კატალიზატორი. ის ხელს უწყობს ქანების უფრო სწრაფად დნობას, რაც ხელს უწყობს რკინის გამოყოფას.

მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ მადანი გადის სპეციალურ წინასწარ დამუშავებას ღუმელში ჩატვირთვამდე. ის დამსხვრეულ ქარხანაში მსხვრევა (წვრილი ნაწილაკები უფრო სწრაფად დნება). შემდეგ ის ირეცხება ლითონისგან თავისუფალი ნაწილაკების მოსაშორებლად. ამის შემდეგ ხდება ნედლეულის გამოწვა, რის გამოც მისგან აშორებენ გოგირდს და სხვა უცხო ელემენტებს.

წარმოების მეორე ეტაპი

ბუნებრივი აირი მიეწოდება ღუმელს დატვირთული და ექსპლუატაციისთვის მზად სპეციალური სანთურების მეშვეობით. კოქსი ათბობს ნედლეულს. ამ შემთხვევაში გამოიყოფა ნახშირბადი, რომელიც ერწყმის ჟანგბადს და ქმნის ოქსიდს. ეს ოქსიდი შემდგომში მონაწილეობს მადნიდან რკინის გამომუშავებაში. გაითვალისწინეთ, რომ ღუმელში გაზის რაოდენობის მატებასთან ერთად, ქიმიური რეაქციის სიჩქარე მცირდება და როდესაც გარკვეული თანაფარდობა მიიღწევა, ის საერთოდ ჩერდება.

ჭარბი ნახშირბადი შეაღწევს დნობას და უერთდება რკინას, საბოლოოდ წარმოქმნის თუჯს. ყველა ის ელემენტი, რომელიც არ დნება, ზედაპირზეა და საბოლოოდ ამოღებულია. ამ ნარჩენებს წიდა ჰქვია. ის ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვა მასალების დასამზადებლად. ამ გზით მიღებულ თუჯის სახეობებს უწოდებენ სამსხმელო და ღორის რკინას.

დიფერენციაცია

თუჯების თანამედროვე კლასიფიკაცია ითვალისწინებს ამ შენადნობების დაყოფას შემდეგ ტიპებად:

• თეთრი.
• ნახევარი.
• ნაცრისფერი ფანტელი გრაფიტით.
• მაღალი სიმტკიცის კვანძოვანი გრაფიტი.
• დაქნილი.

მოდით თითოეულს ცალკე გადავხედოთ.

თეთრი თუჯი

ეს თუჯი არის ის, რომელშიც თითქმის მთელი ნახშირბადი ქიმიურად არის შეკრული. მანქანათმშენებლობაში ეს შენადნობი არც თუ ისე ხშირად გამოიყენება, რადგან ის ხისტია, მაგრამ ძალიან მტვრევადი. ასევე, არ შეიძლება მისი დამუშავება სხვადასხვა საჭრელი ხელსაწყოებით და ამიტომ გამოიყენება ნაწილების ჩამოსხმისთვის, რომლებიც არ საჭიროებს დამუშავებას. მიუხედავად იმისა, რომ ამ ტიპის თუჯის საშუალებას იძლევა სახეხი აბრაზიული ბორბლებით. თეთრი თუჯის შეიძლება იყოს როგორც ჩვეულებრივი, ასევე შენადნობის. ამავდროულად, მისი შედუღება იწვევს სირთულეებს, ვინაიდან მას თან ახლავს გაციების ან გაცხელების დროს სხვადასხვა ბზარების წარმოქმნა და ასევე შედუღების ადგილზე წარმოქმნილი სტრუქტურის არაერთგვაროვნების გამო.

თეთრი აცვიათ მდგრადი თუჯები მიიღება თხევადი შენადნობის პირველადი კრისტალიზაციის შედეგად სწრაფი გაგრილების დროს. ისინი ყველაზე ხშირად გამოიყენება მშრალი ხახუნის გამოყენებისთვის (მაგ. სამუხრუჭე ხუნდები) ან გაზრდილი ცვეთისა და სითბოს წინააღმდეგობის მქონე ნაწილების წარმოებისთვის (მოძრავი წისქვილის რულონები).

სხვათა შორის, თეთრმა თუჯმა თავისი სახელი მიიღო იმის გამო, რომ მისი მოტეხილობის გარეგნობა მსუბუქი კრისტალური, გასხივოსნებული ზედაპირია. ამ თუჯის სტრუქტურა არის ლედებურიტის, პერლიტის და მეორადი ცემენტიტის კომბინაცია. თუ ეს თუჯის შენადნობია, მაშინ პერლიტი გარდაიქმნებატროოსტიტი, ოსტენიტი ან მარტენზიტი.

ნახევარი თუჯის

თუჯების კლასიფიკაცია არასრული იქნებოდა ლითონის შენადნობის ამ ჯიშის ხსენების გარეშე.

ამ თუჯს ახასიათებს კარბიდის ევტექტიკისა და გრაფიტის შერწყმა მის სტრუქტურაში. ზოგადად, სრულფასოვან სტრუქტურას აქვს შემდეგი ფორმა: გრაფიტი, პერლიტი, ლედებურიტი. თუ თუჯს ექვემდებარება თერმული დამუშავება ან შენადნობა, ეს გამოიწვევს აუსტენიტის, მარტენზიტის ან აციკულური ტროოსტიტის წარმოქმნას.

ამ ტიპის თუჯი საკმაოდ მყიფეა, ამიტომ მისი გამოყენება ძალიან შეზღუდულია. თავად შენადნობმა მიიღო სახელი, რადგან მისი მოტეხილობა არის კრისტალური სტრუქტურის მუქი და მსუბუქი უბნების კომბინაცია.

ყველაზე გავრცელებული საინჟინრო მასალა

ნაცრისფერი თუჯის GOST 1412-85 შეიცავს დაახლოებით 3,5% ნახშირბადს, 1,9-დან 2,5% სილიციუმს, 0,8%-მდე მანგანუმს, 0,3%-მდე ფოსფორს და 0-ზე ნაკლებს, 12% გოგირდს.

ამგვარ თუჯის გრაფიტს აქვს ლამელარული ფორმა. ის არ საჭიროებს სპეციალურ მოდიფიკაციას.

გრაფიტის ფირფიტებს აქვს ძლიერი შესუსტების ეფექტი და, შესაბამისად, ნაცრისფერი თუჯი ხასიათდება ძალიან დაბალი ზემოქმედების სიძლიერით და დრეკადობის თითქმის სრული არარსებობით (0,5%-ზე ნაკლები).

ნაცრისფერი თუჯი კარგად არის დამუშავებული. შენადნობის სტრუქტურა შეიძლება იყოს შემდეგი:

• ფერიტი-გრაფიტი.
• ფერიტი-პერლიტი-გრაფიტი.
• პერლიტი-გრაფიტი.

ნაცრისფერი თუჯი ბევრად უკეთ მუშაობს შეკუმშვისას, ვიდრე დაჭიმვისას. Ის ასევეშედუღება საკმაოდ კარგად, მაგრამ ეს მოითხოვს წინასწარ გათბობას და შემავსებლის მასალად გამოყენებული უნდა იყოს თუჯის სპეციალური ღეროები სილიციუმის და ნახშირბადის მაღალი შემცველობით. წინასწარ გაცხელების გარეშე შედუღება გაძნელდება, რადგან თუჯის შედუღების არეში გაუფერულდება.

ნაცრისფერი თუჯი გამოიყენება ნაწილების დასამზადებლად, რომლებიც მუშაობენ შოკისმომგვრელი დატვირთვის გარეშე (საბურავები, გადასაფარები, საწოლები).

ამ თუჯის აღნიშვნა ხდება შემდეგი პრინციპის მიხედვით: SCH 25-52. ორი ასო მიუთითებს, რომ ეს არის ნაცრისფერი თუჯის, ნომერი 25 არის დაჭიმვის სიძლიერის მაჩვენებელი (MPa ან კგფ / მმ 2), ნომერი 52 არის ჭიმვის სიმტკიცე ამ მომენტში. დახრის.

დაქნილი რკინა

კვანძოვანი თუჯი ფუნდამენტურად განსხვავდება სხვა "ძმებისგან" იმით, რომ ის შეიცავს კვანძოვან გრაფიტს. იგი მიიღება თხევადი შენადნობში სპეციალური მოდიფიკატორების (Mg, Ce) შეყვანით. გრაფიტის ჩანართების რაოდენობა და მათი ხაზოვანი ზომები შეიძლება იყოს განსხვავებული.

რა არის კარგი სფეროიდული გრაფიტის შესახებ? ის ფაქტი, რომ ასეთი ფორმა მინიმალურად ასუსტებს ლითონის ფუძეს, რომელიც, თავის მხრივ, შეიძლება იყოს პერლიტური, ფერიტული ან პერლიტულ-ფერიტული.

თერმული დამუშავების ან შენადნობის გამოყენების გამო, თუჯის ფუძე შეიძლება იყოს აციკულურ-ტროოსტიტი, მარტენზიტური, აუსტენიტური.

დრეკადი რკინის ხარისხი განსხვავებულია, მაგრამ ზოგადად მისი აღნიშვნა შემდეგია: VCh 40-5. ადვილი მისახვედრია, რომ HF არის მაღალი სიმტკიცის თუჯის, ნომერი 40 არის მაჩვენებელიჭიმვის სიმტკიცე (კგფ/მმ2), რიცხვი 5 არის დრეკადობის მიმართ, გამოხატული პროცენტულად.

დაქნილი რკინა

დუქნიანი რკინის სტრუქტურა არის მასში გრაფიტის არსებობა ქერცლიანი ან სფერული სახით. ამავდროულად, ქერცლიან გრაფიტს შეიძლება ჰქონდეს განსხვავებული სიკაშკაშე და კომპაქტურობა, რაც, თავის მხრივ, პირდაპირ გავლენას ახდენს თუჯის მექანიკურ თვისებებზე.

სამრეწველო დახვეწილი რკინა ხშირად იწარმოება ფერიტული ფუძით, რაც უზრუნველყოფს უფრო ელასტიურობას.

ფერიტული დრეკადი რკინის მოტეხილობის გარეგნობას აქვს შავი ხავერდოვანი გარეგნობა. რაც უფრო მაღალია პერლიტის რაოდენობა სტრუქტურაში, მით უფრო მსუბუქი გახდება მოტეხილობა.

ზოგადად, დრეკადი რკინა მიიღება თეთრი რკინის ჩამოსხმისგან 800-950 გრადუს ცელსიუს ტემპერატურამდე გახურებულ ღუმელებში ხანგრძლივი დნობის გამო.

დღეს დრეკადი რკინის დამზადების ორი გზა არსებობს: ევროპული და ამერიკული.

ამერიკული მეთოდი არის შენადნობი ქვიშაში 800-850 გრადუს ტემპერატურაზე გაწურვა. ამ პროცესში გრაფიტი მდებარეობს ყველაზე სუფთა რკინის მარცვლებს შორის. შედეგად თუჯი ბლანტი ხდება.

ევროპული მეთოდით, ჩამოსხმა რკინის საბადოში იშლება. ტემპერატურა ამავე დროს არის დაახლოებით 850-950 გრადუსი ცელსიუსი. ნახშირბადი გადადის რკინის საბადოში, რის გამოც ჩამოსხმის ზედაპირული ფენა დეკარბურიზდება და რბილდება. თუჯის ხდება ელასტიური, ხოლო ბირთვი რჩება მყიფე.

ელვარე რკინის მარკირება: KCH 40-6, სადაც KCH არის, რა თქმა უნდა, ელვარე რკინა; 40 - დაჭიმვის სიძლიერის მაჩვენებელი;6 – დრეკადობა, %.

სხვა ინდიკატორები

რაც შეეხება თუჯის დაყოფას სიმტკიცის მიხედვით, აქ გამოიყენება შემდეგი კლასიფიკაცია:

• ტიპიური სიძლიერე: σv 20 კგ/მმ-მდე2.
• გაზრდილი ძალა: σv=20 - 38 კგ/მმ2.
• მაღალი სიმტკიცე: σv=40 კგ/მმ2 და მეტი.

მოქნილობის მიხედვით თუჯები იყოფა:

• მოქნილი - 1%-ზე ნაკლები დრეკადობა.
• დაბალი პლასტიკური - 1%-დან 5%-მდე.
• პლასტიკური - 5%-დან 10%-მდე.
• გაზრდილი პლასტიურობა - 10%-ზე მეტი.

დასასრულებლად, მინდა ასევე აღვნიშნო, რომ ნებისმიერი თუჯის თვისებებზე საკმაოდ მნიშვნელოვნად მოქმედებს ჩამოსხმის ფორმა და ბუნებაც კი.