Liang Zhenglong., Ibroximova M.M. Nikel asosli olovbardosh qotishmani qayta eritishda xossalarga ta’siri

Kirish. Ushbu qotishmalarning sanoatda keng tarqalishi, avvalo, ularning yuqori mexanik mustahkamlikka ega bо‘lishi, yaxshi payvandlanuvchanligi, yuqori haroratda termik barqarorligi hamda agressiv muhitlarda, oksidlanish va turli turdagi korroziya ta’sirlariga nisbatan yuqori darajada chidamliligi bilan izohlanadi [2-4]. Kimyo va neft-gaz sanoatida qо‘llaniladigan silindrsimon korpuslar, flanesli halqalar, quvur va kollektor shaklli detallar ekspluatatsiya jarayonida yuqori harorat, gaz yoki suyuq agressiv muhitlar ta’sirida ishlaydi. Bunday shart-sharoitlarda detallarda tezlashtirilgan yemirilish jarayonlari kuzatilib, ularning xizmat muddati sezilarli darajada qisqaradi [5]. Shu bois mazkur turdagi detallarni Inconel 617 qotishmasidan tayyorlash konstruktiv va ekspluatatsion jihatdan asoslangan yechim hisoblanadi. Ayniqsa, gaz turbina agregatlari, issiqlik almashtirgichlar va energetik uskunalarda ushbu qotishmadan foydalanish keng tarqalgan [2-6]. Ilgarigi tadqiqotlarda Inconel turidagi qotishmalardan tayyorlangan detallarning yuqori haroratli va agressiv muhitlarda ishlash qobiliyati quyidagi natijalar bilan tasdiqlangan [3-6]: • 900-1100 °C haroratda ishlovchi gaz turbina lopatkalarining xizmat muddati 2-4 barobarga oshgan [3]; • yonish kameralari va kimyoviy reaktor elementlarining gaz korroziyasiga chidamliligi sezilarli darajada yaxshilangan [4]; • azot va ammiak ishlab chiqarish uskunalarida klapanlar avariyalarining ehtimoli kamaygan, issiqlik almashtirgich quvurlardagi teshilishlar soni 3-5 martaga qisqargan [5, 6]. Inconel 617 qotishmasi tarkibidagi asosiy legirlovchi elementlar - xrom, molibden va niobiy - oksidlovchi va xloridli muhitlarda pitting hamda yoriqli korroziyaga chidamlilikni oshiradi. Bu holat pitting korroziyaga qarshi turishning ekvivalent kо‘rsatkichi (PREN) qiymatining ortishi bilan bog‘liq [5, 6]. Shuningdek, niobiy qо‘shimchasi donalar chegaralari bо‘ylab xrom va molibden karbidlarining ajralib chiqishini cheklab, donalararo yemirilishga moyillikni kamaytiradi [6]. Qotishmaning yuqori mustahkamlik kо‘rsatkichlari esa nikel matritsasida niobiy va molibdenning qattiq eritma orqali mustahkamlovchi ta’siri hisobiga ta’minlangan [7], suyuq metallni kalsiy bilan modifikatsiyalash oksid va sulfid qо‘shimchalar morfologiyasi sezilarli darajada yaxshilagan [8]. Development of science and technology Scientific and technical journal №2/2026 63 Kimyo va kimyoviy texnologiyalar Yuqori haroratda ishlovchi qalin devorli korpuslar va murakkab shaklli quvur elementlarini tayyorlashda vakuumda quyma olish texnologiyasi qо‘llaniladi. Mazkur usul qotishma strukturasining birxilligini ta’minlab, gaz g‘ovaklari va metallmas qо‘shimchalar hosil bо‘lish ehtimolini kamaytiradi [8]. Flanes va halqasimon detallar esa, odatda, issiq holatda shtamplash orqali olinib, keyinchalik mexanik ishlov beriladi. Issiq deformatsiya jarayonida donalarning oqim yо‘nalishi bо‘ylab shakllanishi detallarning chidamlilik va mustahkamligini oshiradi [9]. Mazkur ishda yuqori haroratli va agressiv muhitlarda ishlaydigan uskunalar detallarini Inconel qotishmasidan tayyorlash texnik hamda ilmiy jihatdan asoslangan yechim sifatida taklif etilgan. Garchi Inconel qotishmalari nisbatan qimmat va ularga ishlov berish texnologik jihatdan murakkab bо‘lsa-da, konstruksion detallarning xizmat muddati oshishi, ishonchliligi va yuqori ekspluatatsion kо‘rsatkichlari umumiy iqtisodiy samaradorlikni ta’minlaydi. Tadqiqot obyekti sifatida nikel asosli olovbardosh qotishma - Inconel 617 tanlandi. Ushbu qotishma yuqori haroratda ishlovchi konstruksion detallar uchun xos bo‘lgan yuqori mexanik mustahkamlik, korroziya va issiqlikka chidamlilik xossalari bilan ajralib turadi [8]. Biroq qotishma tarkibida Cr, Mo va Nb elementlarining yuqori konsentratsiyasi suyuq holatda uning gazlar va metallmas qo‘shimchalarga nisbatan yuqori reaksiya qobiliyatiga ega bo‘lishiga sabab bo‘ladi [9]. Ekspluatasiya jarayonida bunday qo‘shimchalar: ▪ yuqori haroratda plastiklikning pasayishiga; ▪ mustahkamlik va chidamlilikning kamayishiga; ▪ korrozion barqarorlikning yomonlashishiga; ▪ gomogen bo‘lmagan dendritli struktura shakllanishiga olib keladi. Quyma usulda olingan zagotovkalarda gaz g‘ovaklari, metallmas qo‘shimchalar, likvasiya, dendritli mo‘tadil bo‘lmagan struktura hamda yoriqlar kabi nuqsonlar shakllanishi mumkin. Mazkur nuqsonlar qotishmaning mexanik, korrozion va ekspluatatsion xossalarini sezilarli darajada pasaytiradi. Ayniqsa, g‘ovaklikning yuqori darajada bo‘lishi quymaning mustahkamligi va korroziyabardoshligiga salbiy ta’sir ko‘rsatib, yoriqlar hosil bo‘lish ehtimolini oshiradi. Ilgari o‘tkazilgan tadqiqotlarda o‘lchami 50 mkm dan katta bo‘lgan g‘ovaklar mavjud metall materiallarda korroziyabardoshlik pasayishi va darzlar paydo bo‘lish ehtimoli ortishi aniqlangan [810]. Shu sababli yuqori sifatli quymalar olishda vakuumli induksion eritish, kalsiy bilan modifikatsiyalash va elektroshlakli qayta eritish texnologiyalarini qo‘llash muhim hisoblanadi. Mazkur ishda Inconel 617 qotishmasini ishlab chiqarishda ikki bosqichli tozalash texnologiyasi - VIPE va ESHQE - ilmiy va amaliy jihatdan maqsadga muvofiq deb topildi. Tadqiqot materiallari va usullari. Tadqiqotlar o‘lchamlari 15 × 15 × 15 mm³ bo‘lgan kubik hamda diametri 15 mm va balandligi 5 mm bo‘lgan silindrik namunalarda amalga oshirildi. Namunalarning kimyoviy tarkibi asosiy legirlovchi elementlar bo‘yicha induktiv bog‘langan plazma (ICP) usulida, uglerod miqdori esa infraqizil yutilishga asoslangan LECO usuli yordamida aniqlandi [11-13]. Mikrostrukturaviy tahlil uchun namunalar kremniy karbidi asosidagi shlifovka qog‘ozlari yordamida bosqichma-bosqich mexanik ishlovdan o‘tkazildi va 1 mkm o‘lchamli olmos pastasi bilan sayqallandi. Ko‘ndalang kesimlardagi gaz g‘ovaklik har bir namuna uchun kamida 15 ta mikrofotosurat tahlili asosida ImageJ dasturi orqali baholandi. Optik kuzatishlar Keyence VHX7100 mikroskopida amalga oshirildi [13]. Kengaytirilgan mikrostrukturaviy tahlilda ×200 kattalashtirishda olingan mikrofotosuratlar butun kesim maydoni bo‘ylab birlashtirildi. Namunalar Kalling-2 reaktivi bilan kimyoviy ishlov berilgan holda Zeiss EVO 50 skanirlovchi elektron mikroskopida tahlil qilindi [14]. Tadqiqot natijalari. Vakuumli induksion pechda eritish jarayonida induksion tok ta’sirida hosil bo‘ladigan elektromagnit kuchlar suyuq metall hajmida intensiv konveksiyani yuzaga keltiradi. Bu holat diffuzion jarayonlarni jadallashtirib, qotishmaning kimyoviy tarkib bo‘yicha birxilligini ta’minlaydi. “Fan va texnologiyalar taraqqiyoti” Ilmiy-texnikaviy jurnal №1/2026 64 Chemistry and chemical technologies Inconel 617 qotishmasini VIPE jarayoni ≈1500-1550 °C harorat oralig‘ida va P = (1-5)×10⁻³ mbar vakuum sharoitida amalga oshirildi. Vakuum muhit gazlarning parsial bosimini keskin kamaytirib, kislorod va azotning eritmadan chiqib ketishini faollashtiradi hamda metallmas qo‘shimchalarning shlakka o‘tishini ta’minlaydi. Nikel asosli qotishmani kompleks tozalash maqsadida kalsiy modifikator sifatida qo‘llanildi. Kalsiy yuqori kimyoviy aktiv element bo‘lib, kislorod va oltingugurt bilan barqaror birikmalar hosil qiladi hamda metallmas qo‘shimchalarni modifikatsiyalaydi. Tajriba natijalariga ko‘ra, eng samarali tozalanish Ca = 0,03-0,04 og‘ir.% oralig‘ida kuzatildi. Qo‘shimcha kiritilgandan so‘ng eritma 10-25 daqiqa ushlab turildi. Kalsiyning kislordan tozalash - deoksidlovchi ta’siri quyidagi reaksiya bilan ifodalanadi: Ca + [O] → CaO, (1) Muvozanat konstantasi: KCaO = 𝑎𝐶𝑎𝑂 𝑎𝐶𝑎×𝑎𝑂, (2) bu yerda: aCaO - kalsiy oksidining aktivligi, aCa - kalsiyning metalldagi aktivligi, aO - kislorodning aktivligi. Qattiq holdagi CaO uchun aktivlik qiymati, odatda: aCaO ≈ 1 teng deb qabul qilingan. Suyuq metallda kalsiy va kislorod aktivliklari esa quyidagicha ifodalanadi: aCa = fCa [%O], (3) bu yerda: fCa va Of - tegishli elementlarning aktivlik koeffisiyentlari bo‘lib, ular metall muhitining tarkibiga bog‘liq holda o‘zgaradi. Shunda muvozanat tenglamasini quyidagicha ifodalash mumin: KCaO = 1 𝑓𝐶𝑎 [%𝐶𝑎]𝑓𝑂 [%O]. (4) Ushbu ifodadan ko‘rinib turibdiki, kalsiy miqdori ortishi bilan kislorodning muvozanat konsentratsiyasi keskin kamayadi. Bu kalsiyning juda kuchli deoksidlovchi element ekanini tasdiqlaydi. Tadqiqotda kalsiy to‘g‘ridan to‘g‘ri sof holatda emas, balki Ca-Al masterqotishmalari ko‘rinishida kiritildi. Bu usul kalsiy miqdorini aniq nazorat qilish, uning bug‘lanish orqali yo‘qolishini cheklash hamda tigel materiallari bilan noxush reaksiyaga kirishish xavfini kamaytirish imkonini berdi: Al2O3 + Ca → CaO – Al2O3. (5) Ushbu reaksiyalar natijasida yuqori erilish haroratiga ega bo‘lgan o‘tkir qirrali alyuminiy oksid kiritmalari sharsimon shaklga ega, past eriuvchan kalsiy alyuminatlarga aylanadi. Bu esa metallmas qo‘shimchalarning zararli ta’sirini sezilarli darajada kamaytirish imkonini beradi. VIPEda tozalangan va kalsiy bilan modifikatsiyalangan Inconel 617 qotishmasidan sifatli quymalar olish maqsadida elektroshlakli qayta eritish jarayoni amalga oshirildi. ESHQE jarayoni I = 3-8 kA tok qiymatida, qayta eritish tezligi v = 2-6 mm/min sharoitida olib borildi. Shlak sifatida CaF₂-CaO-Al₂O₃ tizimidagi tarkib qo‘llanildi (55-65 % CaF₂, 15-25 % CaO, 10-20 % Al₂O₃), bu shlakning optimal qovushqoqligini ta’minlab, oksid va sulfid kiritmalarni samarali bog‘lash imkonini berdi. Shlak vannasi harorati 1550-1650 °C, metallning ishchi harorati esa 1450-1550 °C oralig‘ida ushlab turildi [11]. ESHQE jarayonida shlak vannasining harorati metall haroratidan yuqori bo‘lib, 1550-1650 °C atrofida saqlandi va asosan metallmas qo‘shimchalarni bog‘lash funksiyasini bajardi. Eritmaning shlak ostidagi ishchi harorati esa 1450-1550 °C diapazonida ushlab turilib, bu Inconel 617 (Ni-CrMo-Nb) qotishmasining suyuqlanish intervaliga mos holda barqaror qayta kristallanish ta’minlandi [12]. Development of science and technology Scientific and technical journal №2/2026 65 Kimyo va kimyoviy texnologiyalar Qayta eritish natijasida qoldiq metallmas qo‘shimchalar shlakka o‘tib, qotishmaning kimyoviy tarkibi saqlandi va yo‘naltirilgan dendritli struktura shakllandi. Bu quymaning mexanik xossalarining barqarorligini oshirdi. VIPE, kalsiy bilan modifikatsiyalash va ESHQE ni birlashtirgan kompleks texnologiya Inconel 617 qotishmasini gazli va metallmas qo‘shimchalardan samarali tozalash, struktura birxilligini ta’minlash va ekspluatatsion xossalarini barqarorlashtirish imkonini beradi. Mazkur yondashuv yuqori ishonchli issiqbardosh detallar ishlab chiqarish uchun ilmiy va texnologik jihatdan maqsadga muvofiq hisoblanadi. Inconel 617 qotishmasini VIPE + Ca + ESHQE kompleks texnologiyasi orqali olingan quyma zagotovkalar tarkibidagi gaz g‘ovak nuqsoni o‘rganildi (1-rasm). Ko‘ndalang kesim tahlili natijasida g‘ovaklarning ikki asosiy turi aniqlandi: ko‘ndalang kesim bo‘ylab tasodifiy tarqalgan mikroporlar hamda markaziy zonada uchburchaksimon, kontur zonada esa to‘rtburchaksimon geometriyaga ega bo‘lgan, reshetkasimon tuzilmada joylashgan cho‘zilgan makrodefektlar. Tahlil natijalariga ko‘ra, o‘lchami 50 mkm dan katta g‘ovaklar ulushi sezilarli emas bo‘lib, umumiy gaz g‘ovaklik darajasi 5-6 % ni tashkil etdi. 1-rasm. Quyma zagotovkalar tarkibidagi gaz g‘ovak holati Quyma holatidagi namunalarning mikrostrukturasi nikel asosli matritsada dendritli tuzilma va interdendrit hududlarda joylashgan ikkilamchi fazalar mavjudligi bilan tavsiflanadi (2-rasm). Matritsa fonida turli shakl va o‘lchamdagi metallmas qo‘shimchalar tarqalgani kuzatildi. Mikrostruktura tahlilida ikki xil xarakterli hudud ajratildi: birinchisida notekis shaklga ega, qora rangli oksid zarrachalari mavjud bo‘lib, ular mexanik xossalarni pasaytirishi, mahalliy mo‘rtlik manbayi va yoriqlar boshlanish nuqtasi bo‘lishi mumkin; ikkinchisida esa plastinkasimon yoki ignasimon shakldagi, molibden va niobiyga to‘yingan ikklamchi fazalar aniqlandi. Ushbu fazalar interdendrit hududlarda shakllanib, intermetallid yoki karbid-silisid xossasiga ega bo‘lishi mumkin. 2-rasm. Inconel 617 qotishmasi quyma usulda olingan namunalarning mikrostrukturasi Oksidli qo‘shimchalar tahlili (3-rasm) ularning ko‘p fazali, geterogen ichki tuzilishga ega ekanini ko‘rsatdi. Element xaritalari ushbu zarralarda Al, Si, Cr, Mo va Nb elementlarining yuqori konsentratsiyada jamlanganini tasdiqladi. Al va O elementlarining bir vaqtda mavjudligi Al₂O₃ asosli yoki murakkab oksid fazalar shakllanganini, Si konsentratsiyasining yuqoriligi esa silisid “Fan va texnologiyalar taraqqiyoti” Ilmiy-texnikaviy jurnal №1/2026 66 Chemistry and chemical technologies yoki oksid-silikat komplekslar ehtimolini ko‘rsatadi. Cr elementning tarqalishi zarra va matritsa o‘rtasida diffuzion o‘zaro ta’sir mavjudligini anglatadi. а b s d 3-rasm. Inconel 617 qotishmasi quyma usulda olingan namunalar tarkibidagi oksidli qo‘shimchalar 4-rasm, a qizil to‘rtburchak bilan belgilangan obyektda noqonuniy shaklga ega, ko‘p fazali va ichki tuzilishi geterogen bo‘lgan zarralar borligi aniqlandi. Ushbu zarra Ni-asosli matritsaga kirmaydigan, Mo-Nb-Si-Al-O elementlari bilan boyitilgan murakkab oksid-intermetallid qo‘shimchalar deyish mumkin. Bunday qo‘shimchalar bir joyda jamlanishi qotishmada quyidagi nuqsonlarni hosil bo‘lishiga asos bo‘ladi: • mahalliy qattiqlikni oshirishi; • yoriq boshlanish nuqtasi bo‘lishi mumkin; • qotishmani zarbga chidamliligini pasaytirishi mumkin. Bunday holatlar qotishma olishni texnologik rejimlar (eritish muhiti, atmosfera, sepish yoki qotish sharoiti) bilan chambarchas bog‘liqdir. Al element xaritasida alyuminiy ham zarra ichida mavjud ekani kuzatiladi (3-rasm, b). Al + O kombinatsiyasi Al₂O₃ asosli oksid inklyuziya yoki murakkab oksid fazaning ehtimolini ko‘rsatadi. Si xaritasida elementning asosan zarra markazida yuqori konsentratsiyada ekani ko‘rinadi (3-rasm, s). Bu holat zarra tarkibida silitsiyli fazalar (masalan, silisidlar yoki oksid-silikat komplekslar) mavjud bo‘lish ehtimolini oshiradi. Cr taqsimoti nisbatan bir maromda, ammo zarra atrofida ma’lum darajada konsentratsiya o‘zgarishi kuzatiladi (3-rasm, d). Bu holat zarra va matritsa o‘rtasida diffuzion o‘zaro ta’sir mavjudligini anglatadi. Umuman olganda, mikrostrukturaviy tahlil natijalari Inconel 617 qotishmasida elementlarning fazoviy jihatdan notekis taqsimlanishi, ikkilamchi fazalar va oksidli qo‘shimchalar shakllanishi kuzatilishini ko‘rsatadi. Mazkur holatlar quyma olishning texnologik rejimlari va tozalash jarayonlari bilan bevosita bog‘liq bo‘lib, ularni optimallashtirish qotishmaning ekspluatatsion xossalarini yaxshilashda hal qiluvchi ahamiyatga ega. Xulosa. Mikrostrukturaviy tahlil natijalari Inconel 617 qotishmasida elementlarning fazoviy jihatdan notekis taqsimlanishi, ikklamchi fazalar va oksidli qo‘shimchalar shakllanishi kuzatilishini ko‘rsatadi. Mazkur holatlar quyma olishning texnologik rejimlari va tozalash jarayonlari bilan bevosita bog‘liq bo‘lib, ularni optimallashtirish qotishmaning ekspluatatsion xossalarini yaxshilashda hal qiluvchi ahamiyatga ega