CC BY
11
CHEMICAL PROBLEMS 2021 no. 2 (19) ISSN 2221-8688
113
UOT 546.231(71.72.74.76.77)
BiMETALLiK YAYMA VALININ i§L9K fflSSOSi Ü£ÜN FUNKSiONAL XASSOLi CUQUNUN ALINMASI V9 FiziKi-KiMYavi XASS9L9Rl
R.i. Karimov1, i.B. Baxtiyarli2, S.N. Namazov3, F.T. Quliyev1, V.S. Mammadov2,
S.S. Abdullayeva2, §.M. Ma§ayev3
1 "Baku Steel Company"MMC, Az-1029,Baki, Mir Cdlal küg, 15 2AMEA-nin akad. M. Nagiyev adina Kataliz vd Qeyri-Üzvi Kimya institutu AZ1143 Baki, H.Cavidpr.113, e-mail:ibbakhtiyarli@mail.ru 3 Azdrbaycan Texniki Universiteti, Az-1073 Baki, H.Cavidpr. 25
Redaksiyaya daxil olub 20.04.2021 Qapa qdbul edilib 02.07.2021
Yayma istehsali ügün vallarin i§ldk hissdsinin hazirlanmasinda istifadd olunacaq kecid metallari ild legirldnmi§ funksional xassdli yeni guqun sintez edilmifiziki-kimydvi analizin kompleks metodlari (DTA, RFA, MQA vd bdrkliyin, mikrobdrkliyin ölcülmdsi) ild xassdldri öyrdnilmi§dir. Müdyydn olunmu§dur ki, termiki i§ldmdddn sonra tddqiq olunan qatiliq intervalinda (2.7^3.5 kütld %C) dridilmi§ guqunu soyutduqda subsolisdusda martenisit, sementit, karbon(qrafit) vd a-ferritin izldri gökür. Legirldyici kimi tdrkibd daxil olan kegid metallari guqunun burulmaga, yeyilmdyd vd istismar zamani sinmaga qar§i dözümlülüyünü artirir.
Agar sözldr: guqun, likvidus, subsolidus, evtektoid, konqruyent, bimetallik, faza DOI: 10.32737/2221-8688-2021-2-113-119
Giri§
Respublikamizda aparilan iqtisadi siyasatin asas priaritet istiqamatlarindan biri qeyri-neft sektorunun inki§af etdirilmasidir. Beta ki, ölkaya xaricdan gatirilan avadanliqlarin va ehtiyyat hissalarinin daxili resurslar hesabina istehsal olunmasi, yeni texnologiyalarin yaradilmasina istiqamatlanan praktiki tadqiqatlarin hayata ke9irilmasini daha da geni§landirmak aktual problemlardandir.
Müasir realligi nazara alaraq Azarbaycan Milli Elmlar Akademiyasinda tadqiqat istiqamatlarinin elmi, elmi-texnoloji faaliyyatin naticaliliyina, milli va dövlat9ilik manafelarina uygunla§dirilmasi sahasinda geni§ islahatlar aparilir.
Bu baximdan maqalada, xaricdan gatrilib "Baku Steel Company" MMC §irkatinin yayma istehsalatinda istifada olunan vallarin innovativ metallurgiya texnologiyasi asasinda daxili resurslar hesabina hazirlanarkan hissasi
ü9ün funksional xassali 9uqunun alinmasi va fiziki-kimyavi xassalarinin öyranilmasi
ara§dirilmi§dir.
Ara§dirilan masalalar "Baku Steel Company" MMC (33.4%), AMEA-nin akad. M.Nagiyev adina Kataliz va Qeyri-üzvi Kimya institutunun "Ke9id elementlarinin
xalkogenidlari" laboratoriyasinin (33.3%) va Azarbaycan Texniki Universitetinin "Metallurgiya va Metal§ünasliq" kafedrasinin (33.3%) amakda§lari tarafindan yerina yetirilmi§dir.
Qeyd etmak lazimdir ki, vallarin iran Respublikasindan idxali bir tarafdan xeyli valyutanin ölkadan kanara 9ixmasina sabab olur. Digar tarafdan hamin vallarin i§lak hissasinin hazirlanmasinda istifada olunan kütla %-la karbon 3.1- 3.5; silisium 0.9-1.5; manqan 0.5-0.9; nikel 1.6-2.7; xrom 0.3-0.8; damir -89% tarkibli ag 9uqun [1] yayilma prosesinda burulmada pis i§layir va aksar hallarda boyuncuq hissasindan sinir. Eyni zamanda vallarin i§9i sathinin barkliyi (barklik 55-58 HRC) yüksak oldugu ü9ün yayilan mamulatin
www.chemprob.org
CHEMICAL PROBLEMS 2021 no. 2 (19)
114
R.Í. K9RÍMOV va b.
(armaturun) sathinda müxtalif ciddi qüsurlar (ciziqlar, yariqlar, qopuqlar va s.) yaradir. Bununla yanaçi vallarin i§çi sathi yeyildikda mahsulun sathinda qeyd olunan qüsurlarla yana§i ham da onlarin çixi§ ôlçûlarinin pozulmasi ba§ verir. Demali yayma istehsalatinda alinan mahsullarin keyfiyyati
birinci növbada vallarin i§çi göstaricilarindan asilidir [2-5].
Ona göra da maqalada bu qüsurlarin aradan qaldirilmasi ûçûn araçdirilan va hall edilan masalalar ham iqtisadi, ham da praktiki baximdan olduqca aktualdir.
Eksperimental hissa
Nazarda tutulan funksional xassali çuqunun alinmasi ûçûn ilkin komponentlardan matrisa kimi ag çuqun götürülmü§dür. Ag çuqun Fe-C faza diaqraminda 2.14^6.67 kütla % C qatiliq intervalinda olan arintilardir. Qara metallurgiyanin elmi asasini taçkil edan bu faza diaqrami P.P. Anosov, D.K. Çernovdan baçlayaraq N.S. Kurnakov, A.A. Baykov, F.Osmand, U.Ç. Roberts-Osten va s. alimlar
tarafindan inkiçaf etdirilmiçdir. Faza diaqraminda müayyan ziddiyatlarin (asasan diaqramin 0^6.67 kütla% C hissasi) olmasi ila alaqadar bu tadqiqatlar hala da davam etdirilir. Faza diaqraminin bizim tacrübalarla bir daha tasdiqlanan va [6,7] i§da verilan varianti müayyan dayiçikliklarla (dilimiza çevirmak) §akil 1 da verilmiçdir.
Çakil 1. Fe-C sisteminin faza diaqrami
Fe-C faza diaqraminda (§ak. 1) 2.14^4.3 kütla %C qatiliq intervalina dü§an arintilar evtektikaya qadar ag çuqun; 4.3^6.67 kütla %C qatiliq intervalinda olan arintilar isa evtektikadan sonra ag çuqun adlanir. 6.67 kütla %C tarkibda amala galan va konqruent ariyan Fe3C birlaçmasi isa sementit adlanir.
Bizim tadqiq etdiyimiz tadqiqat obyektimiz (2.7^3.5 kütla %C) evtektikaya qadar ag çuqun sahasina daxildir.
ilkin komponentlardan legirlayici kimi
keçid elementlatinin (Mn, Cr, Ni, Mo) ferro-arintilarindan istifada edilmiçdir. Ferro-arintilar komersiya reaktivi kimi götürülmü§dür.
ilkin komponentlardan metala göra kütla % ila hazirlnamiç §ixtalar 70 МПГ markali qrafit butada Rusiya (Novosibirsk) istehsali olan УПИ-60-2 markali induksiya öritma Qurgusunda 1250 va 14000 C temperaturda har birinda 2 saat saxlamaqla marhala ila aridilmi§ va sobani söndürmakla soyudulmuçdur.
Nümunalari homogenla§dirmak ü9ün temperaturu har saatda 25o C artirmaqla 900o C -a 9atdirdiqdan sonra 16 saat tabla§dirilmi§dir.
Nümunalar soyudulduqdan sonra eyni qaydada har saatda sobanin temperaturunu 25-30o C artirmaqla 520^560° C yigildiqdan sonra
hamin temperaturda 8 saat tabaksilma prosesina ugradilmi§dir. Har iki halda soyudulma havada aparilmi§dir.
Naticada metallik pariltisi olan boz rangli legirlanmi§ 9uqun alinmi§dir (§ak. 2).
§akil 2. Legirlanmi§ 9uqunun foto §akili
Sintez olunmu§ nümunalarin AB§-in"Baird" DV-6 va Yaponiyanin "Shimadzu" firmalarinin istehsali olan PDA -7000, OES -5500 Optik Emission Spektrometrinda yüksak
daqiqlikla element analizi aparilmi§dir. Bizim maqsad ü9ün maraqli olan nümunalarin element analizinin naticalari va barkliklari cadvalda verilmi§dir.
Cadval. £uqun nümunalarin tarkibi va barkliyi
№ Elementlarin miqdari, kütla %-la Barklik HRC
C Si Mn Cr Ni Mo Fe
1 2.7 1.8 1.0 0.5 2.8 1.0 90.2 45
2 2.7 1.8 1.2 0.5 2.9 1.2 89.7 46
3 2.7 1.8 1.5 0.5 3.0 1.5 89.0 46
4 3.0 2.0 1.0 0.7 2.8 1.0 89.5 46
5 3.1 1.6 1.3 0.5 3.0 1.5 89.0 46
Rokvell üsulu ila barklik EQUOTIP markali elektron indikatorlu barklik öl9an cihazda aparilmi§dir.
Texniki emaldan sonra legirlanmi§ 9uqun fiziki-kimyavi analizin kompleks metodlari- differensial termiki (DTA), rentgen faza (RFA), mikroqurulu§ (MQA) va barkliyin, mikrobarkliyin öl9ülmasi ila tadqiq edilmi§dir. DTA Almaniyanin NETZSCH firmasinin itehsali olan STA449F3 "Jupiter" sinxron termiki analiz sistemi vasitasila öyranilmi§dir. Termiki effektlarin qiymatlari termoqramada mü§ahida edilan zolaqlarin ba§langicina göra tayin edilmi§dir. Biz ancaq qizma ayrilarindan istifada etmi§ik. Nümunalar 0.4-0.6 mq götürülmü§ va korund (99.7% Al2O3) butalardan istifada edilarak 25-1400o C temperatur
intervalinda sürati 20-30ml/daq. olan inert qaz (He) axininda tadqiq edilmi§dir. DTA göstaricilarinin i§lanib a§kar edilmasi ü9ün rus dilinda tartib edilmi§ menyudan - Proteus (R) Soltuare standart proqramindan istifada edilmi§dir.
MQA Almaniya istehsali olan Viev Met. (optik mikroskop x 50-500) markali Metalloqrafik Mikroskopda aparilmi§dir.
Mikrobarklik Rusiya istehsali olan PMT-3 mikrobarklik öl9ma cihazinda aparilmi§dir. RFA ü9ün nümunalarin rentgenoqramalarinin 9akili§i Almaniyanin (Bruker) istehsali olan "D2 Phaser" Avtomatik Difraktometrinda (CuKa -§üalanmasi, Ni-süzgac) aparilmi§dir. Cihazin idara olunmasi va alinan informasiyalarin
116
R.i. KORiMOV va b.
analizi ü9ün DIFFACSUITE unikal proqram paketindan istifada edilmi§dir.
Naticalar va onlarin müzakirasi
Cadvalda göstarilan 5 sayli ( kütla %-la xrom; 3.0 - nikel; 1.5 -molibden; 89.0-damir) 3.1-karbon; 1.6 - silisium; 1.3-manqan; 0.5 - nümunanin termoqrami §akil 3 da verilmi§dir.
flTA/ (MuBiMr)
0.8 f 3K30
- ■^145 JriuM °<
0.6 - ^^ 725 °C /
0.4
0.2
0.0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 TeMn. / °C
Cfitöftuo nptvptLwmtu oHecneuetüfM NETZSCH Pmretts
§akil 3. 5 sayli (cadval) nümunanin termoqrami
§akil 3-dan görünür ki, termoqramda ü9 ekzoeffekt ( 1260, 1145 va 725oC) mü§ahida olunmu§dur ki, bunlar da §akil 1-da verilan faza diaqraminda uygun qatiliqda ba§ veran kimyavi qar§iliqli tasira uygundur. Bela ki, 1260oC temperatur y (austenit) fazasinin ilkin kristalla§masini xarakteriza edan likvidus temperaturudur. 1145oC isa maye^ y(austenit) + Sem. (likvidus üzra ilkin kristalla§an sementit) nonvariant evtektik tarazligi ifada edan izoterma temperaturudur (eftektika nöqtasinin qatiligi 4.3 kütla % C-dur). Bu eftektik tarazliq 1145oC izotermasi üzra karbonun austenitda maksimum hall olma nöqtasina - E qadar (2.14 kütla % C) davam edir.
Temperatur a§agi dü§dükca E nöqtasindan ba§layaraq ES xatti boyunca y (austenit)- da hall olan karbonun miqdari y (austenit) ^ Sem. (Fe3C) +C (qrafit) tarazligi
üzra azalmaga ba§layir. Burada alinan Sem.(Fe3C) ikili sementit adlanir va karbonun a (ferrit) -da ifrat hall olma qatiligi olan S nöqtasinda (0.8 kütla % C) ba§a 9atir. S ham da y(austenit) ^ a (ferrit) faza 9evrilmasinin eftektoid nöqtasidir. Ona göra tarkibinda 0.8 kütla% C olan arinti eftektoid polad va ya martenisit adlanir.
Faza diaqraminda (§ak.1) ES xatti boyunca austenitin par9alanmasi naticasinda amala galan karbon ( qrafit) nazara alinmayaraq subsolidusda iki fazanin (a (ferrit)+Sem.(Fe3C)) qari§iginin 9ökdüyü qeyd olunmu§dur. Lakin bizim apardigimiz MQA va RFA uygun qatiliqlarda (2.7-3.5 kütla % C) subsolidusda farqli fazalar qari§iginin 9ökdüyünü a§kar etmi§dir. 5 sayli nümunanin §akil 4-da göstarilan mikroqurulu§unda ü9-tünd, boz va a9iq faza mü§ahida olunmu§dur.
Çakil 4. 5 sayli nümunanin mikroquruluçu
Boz va açiq fazalar üçün tayin edilan 4425 va 7785 MPa mikrobarkliyi qiymatlari uygun olaraq adabiyyatda göstarilan martenisit [8] va sementit [9] fazalarina uygundur. Küra §aklinda yayilan tünd faza karbon (qrafit) -dur. Onun mikrobarkliyi ö^ülmami§dir, çünki hamin tünd fazada almaz piramida vasitasi ila alinan yuvalar (romblar) dagildigi üçün diaqonali ôlçmak mümkün olmami§dir.
5-sayli nümunanin §akil 5-da verilan difraktoqramindan görünür ki, subsolidusda ba§ veran kristallaçma prosesi daha mürakkabdir. Önca qeyd etmak lazimdir ki, tarkibda olan karbonun amorfluq daracasinin yüksak olmasi metallik arintinin kristallik daracasini xeyli a§agi (cihaza göra 61.6%) salir. Bu amorfluq fonu faza analizini çatinla§dirir. Fonu götürdükdan sonra difraksiya manzarasi xeyli aydinlaçir. Difraktoqram Beynalxalq Difraksiya Malumatlari Markazinin malumatlari [10] ila indekslananda arintinin asasan (▲- ya§il) martenisit (ÍCDD-00-044-1291) va (♦-göy) sementit (ÍCDD-00-035-0772) fazasindan ibarat oldugu aydin görünür (§akil 5). MQA-dan farqli olaraq burada ^ intensiv zolaq isa (• qirmizi) а (ferrit) (ICDD-03-065-4899) fazasinin izlarinin oldugu tasdiqlayir. Karbonun (ÍCDD-00-046-0944) difraksiya qiymatlarina göra difraktoqrama indekslananda zaif intensivlikli (o-sari) zolaqlar görünür (çakil 5).
Aparilan DTA, MQA, RFA va mikrobarkliyin ö^ülmasi göstarir ki, arimi§
nümunani soyutduqda subsolidusda martenisit, sementit, karbon (qrafit) va а (ferrit) (izlar) çökür.
Tarkib-xassa asililiginin tadqiqi göstarir ki. manqanin, nikelin va molibdenin miqdari çuqunda iddia olunan sarhaddan kanara çixdiqda onun termiki emaldan sonra barkliyi xeyli a§agi dü§ür. Bu isa öz növbasinda yayma prosesinda valin yeyilmaya dözümlüyünü azaldir.
Göstarilan elementlar iddia olunan a§agi sarhaddan az olduqda valin strukturunda martenisitla yana§i troosit strukturu da mövcud olur, bu da ümumi barkliyi a§agi salir. Hamin elementlar iddia olunan yuxari sarhaddan çox olduqda isa tablamaya qizdirdiqda austenit danalarinin böyümasi sababindan alinan martenisit strukturu 42 HRC-dan yuxari barklik vermir. Belalikla, valin yüksak barkliyina va aydindir ki, yüksak yeyilmaya dözümlüyüna yalniz manqan, nikel va molibdenin iddia olunan hadlarinda nail olunur.
Manqan va molibden elementlari iddia olunan miqdarda çuqunun strukturunda xirda danali yeyilmaya dözümlü karbidlarin yaranmasina sabab olur. Bu karbidlarin bir hissasi termik emal (tablama) prosesinda austenitda hall olsa da, qalan hissasi isa strukturda barabar paylanir. Çuqunda nikelin iddia olunan miqdari onun özlülüyünü artirir va valin agir §araitlarda istismar prosesinda sinmasinin qarçisi alinir.
118
R.i. K9RÎMOV va b.
5 sayli nümunanin difraktoqrami
§akil 5.
Çuqunun quruluçunda kürali qrafitin mövcudlugu yayma zamani val va pastah arasinda sürtünmada bark sürtkünün içtiraki çaraitinin yaranmasina gatirir. Naticada, bu, valin yeyilmasinin müayyan manada qar§isini alir. Digar tarafdan bark va karbidlarla zangin olan martenisit matrisa valin çallak hissasinin yayma çaraitlarinda yeyilmaya daha dözümlü edir.
Belalikla, yayma vallarinin i§lak hissasi
ûçûn keçid metallari ila legirlanmi§ yeni çuqun sintez edilmi§dir. Müayyan olunmuçdur ki, termiki içlanmadan sonra tadqiq olunan qatiliq intervalinda (2.7-3.5 kütla %C) aridilmiç çuqunu soyutduqda subsolidusda martenisit, sementit, karbon (qrafit) va a-ferritin (izlari) çökür. Legirlayici kimi tarkiba daxil olan keçid metallarinin müayyan edilan miqdari çuqunun burulmaya, yeyilmaya va istismar zamani sinmaya qarçi dözümlüyüyünü artirir.
Bu i§ Azdrbaycan Respublikasisin Prezidenti yaninda Elmin înkiçafi Fondunun maliyyd yardimi Иэ yerim yetirilmiçdir. Qrant № EÎF/MQM/Elm^hsil-1-2016-1(26)-71/15/1
9dabiyyat
1. CSCo (Chodan Sazan Co.) flrmasmin (iran islam Respublikasi) texniki sanadi
2. Update on Horizontal Caster Start - up of NSC's Hikari Works. Steelmaker. 2010, vol. 17, no. 12, p. 10
3. Voest in caster ptoject for Hunfary. Metal Bulletin. 2010, no. 7, p.21.
4. VOEST - Alpne Reeceives Contract from Krakatay Steel. Iron and Steel Engineer. 2010, vol. 67, no. 10, p.51.
5. Warren aims for December caster start - up. Metal Bulletin. 2011, no. 7607, p. 15.
6. Тыркель Е. История развития диаграммы железо-углерод под. с польск, М.: 1968, 280 с.
7. Бунин К.П., Баранов А.А. Металлография, М. 1970, 256 с.
8. Гайворонский А.А., Жуков В.В., Васильев В.Г., Зибер Т.А., Шишкевич А.С. Структурные изменения в участке перегрева металла ЗТВ железнодорожных колес при дуговой наплавке. Автоматическая сварка. 2014, №. 1, с.17-23.
9. Счастливцев В.М., Гижевский Б.А., Хлебникова Ю.В., Наумов С.В., Патраков Е.И. Археометалловедческое исследование чугунных изделий, произведенных на Каменских заводах в первой четверти XVIII века. Физика
металлов и металловедение. 2019, т. 120, 10. International Centre for Diffraction Data. №4, с. 417-424. ICDD.Pdf -2011
ПОЛУЧЕНИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧУГУНА С ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ СВОЙСТВАМИ ДЛЯ РАБОЧЕЙ ЧАСТИ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ
Р.И. Керимов1, И.Б. Бахтиярлы2, С.Н. Намазов3, Ф.Т. Гулиев1, В.С. Мамедов2, Ш.С.
Абдуллаева2, Ш.М. Машаев3
]«Baku Steel Company» OOO Az-1029, г. Баку, ул. Мир Джалала, 15 2 Институт Катализа и Неорганической Химии им. академика М. Нагиева Национальной АН Азербайджана, Az-1143 г. Баку, пр. Г. Джавида 113, e-mail: ibbakhtiyarli@mail.ru. 3Азербайджанский Технический Университет, Az-1073, г. Баку, пр. Г.Джавида, 25
Для изготовления рабочей части валов прокатного производства будет использоваться синтезированный новый чугун с функциональными свойствами, легированный переходными металлами. Изучены его свойства комплексными методами физико-химического анализа (DTA, РФА, МСА, измерение твердости, микротвердости). Установлено, что после термической обработки в исследованном интервале концентрации (2.7^3.5 масс %C), при охлаждении сплавленного чугуна на субсолидусе, осаждаются мартенсит, цементит, углерод (графит) и следы а-феррита. Переходные металлы, входящие в состав как легирующие агенты, повышают устойчивость чугуна к скручиванию, коррозии и разрушению во время эксплуатации.
Ключевые слова: чугун, ликвидус, субсолидус, эвтектоид, конгруэнтный, фаза.
SYNTHESIS AND STUDY OF PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES OF CAST IRON WITH FUNCTIONAL PROPERTIES FOR WORKING PART OF BIMETALLIC ROLLING PINS
1R.I. Kerimov, 2I.B. Bakhtiyarly, 3S.N. Namazov, 1F.T. Guliyev, 2V.S. Mammadov,
2Sh.S. Abdullayeva, 3Sh.M. Mashayev
1 "Baku Steel Company" LLC Az-1029, Baku, Mir Jalal str. 15 2 Acad. M. Nagiyev Institute of Catalysis and Inorganic Chemistry of the National Academy of
Sciences of Azerbaijan Az-1143 Baku, H. Javidave.113, e-mail: ibbakhtiyarli@mail.ru. 3Azerbaijan Technical University Az-1073 Baku, H.Javidave.25
A new functional cast iron alloyed with transition metals was synthesized for the manufacture of the working part of rolls. Its properties were studied using complex methods of physicochemical analysis (DTA, X-ray, MSA and measurement of hardness and microhardness). It was found that traces of martenicite, cementite, carbon (graphite) and a-ferritin are released in the subsolidus during cooling of molten iron in the studied concentration range (2.7 3.5 %wt C. It includes transition metals as an alloying agent increasing resistance of cast iron to twisting, corrosion and destruction during operation.
Keywords: cast iron, liquidus, subsolidus, eutectoid, congruent, phase
