6-mavzu. Karbonat angidrid muhitida kam uglerodli po‘latlarni elektr yoyi bilan payvandlash usuli
Payvandlanayotgan muxitda atmosfera ta’sirlaridan payvandlanuvchi moddalarni ximoya qilishda metallurgik ta’siri bo‘yicha turlicha gazlar qo‘llaniladi: inert gazlar, masalan, Аr, He, xamda aktiv gazlar – CO2, N2 . Inert gazlar payvandlanuvchi moddada erimaydi va asosiy metall bilan va uning tarkibiga kiruvchi legirlovchi elementlar bilan kimyoviy birikmalar hosil qilmaydi. Inert gazlar himoyasida payvandlashda payvandlanayotgan modda metalli havodan ajratilgan (izolyatsialangan) holda bo‘lgani uchun metallurgik reaktsiyalar faqat vannadagi elementlar orasidagina kechishi mumkin.
Aktiv gazlar yoki ularning dissotsiatsiyalanishi maxsulotlari payvandlash jarayonida payvandlash metalli bilan unda erib ketadi yoki u bilan va legirlovchi element bilan kimyoviy birikma hosil qiladi, yoki hosil bo‘lgan birikmada eriydi.
Aktiv karbonat angidrid gazi kam uglerodli po‘latlarni yoy bilan payvandlashda suyuq metallni havo ta’siridan himoya qilishining samarali va juda tejamli vositasi ekan.
Ayrim tadqiqotchilarning CO2 dan eruvchi elektrodlar bilan kam uglerodli po‘latni payvandlashda qo‘llanish dastlab chok metallida bo‘shliqlarning hosil bo‘lishi tufayli ijobiy natija bermadi.
K.V. Lyubavskiy va N.M. Novojilov payvand chokida bo‘shliqlar paydo bo‘lishining sabablarini o‘rganishdi, payvandlashda CO2 ning suyuq metall bilan o‘zaro ta’sirlashuvini tadqiq etishdi va CO2 da eruvchi elektrod bilan po‘latlarni payvandlashning qoniqarli variantini topishdi. CO2 da payvandlashning o‘ziga xos xususiyati kislorodga kimyoviy jihatdan ancha yaqin bo‘lgan elementlarning (S, Al, Ti, Mg, V, Si, Mn…) nisbatan kuchli yonishidir.
Yonib tugashi uning CO2 sifatida xam, yoyning yuqori temperaturasi ta’sirida CO2 ning dissotsiatsiyasi natijasida hosil bo‘ladigan atomlar kislorod hisobiga ham yuz beradi.
SO2 → SO + O2 → S + 2O
9.1-rasm. Karbonat angidridni tarkibini temperatura oshishi bilan o‘zgaruvchanlik grafigi.
Grafik bo‘yicha: payvand yoyning temperaturasida:
Rso ≈ 0,2 аtm
Rs ≈ 0,2 аtm 1 аtm
Ro ≈ 0,6 аtm
Bunda asosan atomar kislorod bo‘lishi ko‘rinadi. Payvandlashda suyuq metall va gazning o‘zaro ta’sirlashuvi ularning bir biri bilan aloqasi qisqa muddatli bo‘lishiga qaramay, juda jadal yuz beradi.
Bu xolat payvandlash hududida avj oluvchi nihoyatda yuqori temperaturalar va kislorodga bog’liqligiga yaqin bo‘lib, u o‘z navbatida temperaturaning o‘zgarishi bilan har bir element uchun o‘zgaradi.
Kislorodni yo‘qotish (erigan metalldan chiqazib tashlash) qobiliyati bu temirdan yoki boshqa materialdan O2 ni olib qo‘yish qobiliyatidir, chunki po‘latning qotishidan past temperaturalarda (1535 °C) eng kuchli kislorodni yo‘qotuvchi (tortib oluvchi) Si xisoblanadi, undan keyin V, Cr, Mn, C keladi.
Temperatura ortishi bilan elementlarning kislorodni yo‘qotish kuchi o‘zgaradi. Metallning qotishidan yuqori temperaturalarda (2200 °C).
9.2-rasm. Elementlarning kislorodni yo‘qotish kuchini temperaturaga bog’liqlik grafigi.
Si ning kislorod yo‘qotish qobiliyati kamayadi, bundau Al, Ti vа C dan orqada qoladi.
Eng yuqori temperaturalar oralig’ida (yoy oralig’ida va bevosita yoy ostida suyuq vannada) Al, Ti, C kislorodga eng yaqinlik qiladi. Metallda Al vа Ti bo‘lmaganda payvand moddalarning asosiy kislorodni yo‘qotuvchisi - C, Si vа Mn hisoblanadi. Shunday qilib payvandlash xududida quyidagi reaktsiyalar yuz berishi mumkin:
1.
2.
3.
4.
5.
Reaktsiya xududidan xavoga (SO) yoki shlakka (MnO); (SiO2) C, Si, Mn oksidlovchilarning va achitqilarning boshqa elementlarining uzluksiz chiqib ketishi reaktsiyalarining oksidlanish yo‘nalishida kechishiga imkon beradi. 3-chi reaktsiya eng noqulay reaktsiyadir, chunki SO chok metallida bo‘shliqlar paydo bo‘lishiga imkon beradi.
K.V. Lyubavskiy va N.M. Novojilov 3-chi reaktsiyani o‘rganib uglerod yonib ketmasligi uchun, payvandlashni kremniy-marganetsli sim bilan olib borishni taklif etishdi. Shunda 3-si reaktsiya bo‘lmaydi, hamda sim orqali kiritilgan kremniy va marganets vannadagi kislorodni shlakga olib chiqadi. Bajarilayotgan asosiy talablardan payvand chokida legirlovchi elementlarni miqdori yani Si vа Mn ni 0,5-0,7% bo‘lishi shart.
Kremniy-marganetsli simning kimyoviy tarkibi
9.1-jadval
|
