Andijon davlat universiteti

Metall va qotishmalarning mexanik xossalari xamda ularni o’rganish metodlari.

Zamonaviy konstruktsion materiallarning xossalariga juda keng va turli xil talablar qo’yiladi. Metall va qotishmalarning barcha xossalari ularning tarkibiga va ichki tuzilishiga bog’liq. Konstruktsion materialning tarkibi va tuzilishi haqida to’liq ma‘lumot olish maqsadida turli metodlardan foydalaniladi.

Qotishmaning ximiyaviy tarkibi ximiyaviy va spektral analiz yordamida aniqlanadi. Ximiyaviy analiz ximiyaviy elementlar miqdori haqida aniq ma‘lumot bersada, lekin u uzoq vaqtni talab etadi. Spektral analiz juda aniqlikni ta‘minlamasada, biroq bir necha minut davomida kerakli ma‘lumotni olish mumkin. Shuning uchun ham u metallurgik va quyish sexlarida erish jarayonida qotishmani ekspress analiz qilish maqsadida qo’llaniladi.

Spektral analiz bilan qizdirilgan metalldan tarqalayotgan yorug’liklar spektriga qarab metall va qotishmalarning ximiyaviy tarkibini aniqlash mumkin.

Konstruktsion materiallarni makro va mikroanaliz qilish yoki makrostrukturial analizda oddiy ko’z yoki lupa yordamida metallning singan joyi va makroshlifi bo’yicha uning strukturasi o’rganiladi. Makro analiz uchun namunaning bironta sirti silliqlanadi va unga reaktiv (maxsus eritma) lar ta‘sir ettiriladi. Namunaning ana shu yo’l va metod bilan tayyorlangan yuzasi makro-shlif deb ataladi. Makroshlifni bevosita yoki lupa orqali qaraganda ko’rinadigan strukturasi makrostruktura deyiladi. Makroanaliz yordamida prokat, pokovkadagi darzlar, gaz pufakchalarining o’rni, cho’kish bo’shliqlari, tolalarning yo’nalishlari aniqlanadi.

Mikroanalizda struktura 3500 marta, elektron mikroskoplarda esa hatto 25000 marta kattalashtirilgan mikroshliflar bo’yicha aniqlanadi.

Turlimetallvaqotishmalardantayyorlanadiganmikro-shliflar (asosan, tsilindr, kubyokiparallelepipedshaklida) ningdiametri 10...15 mm, balandligiesa 10...15 mmgatengbo’lib, ularnihosilqilishdaturlichareaktivlarishlatiladi. Masalan, temir-uglerodli qotishmalarning strukturasini aniqlashda nitrat kislotaning spirtdagi 4 % li eritmasidan reaktiv sifatida foydalaniladi. Mikroanalizlar metall sifatini har tomonlama o’rganish imkonini beradi: shuningdek, metall strukturasini tashkil etuvchilarni, donlarining shakli va o’lchamlarini, sirt ostidagi mikronuqsonlarni, metallmas aralashmalarni, termik ishlov berish sifatini aniqlash imkonini beradi. Sinashlar o’tkazmasdan turib, mikrostrukturaga qarab metallning mexanik xossalarini qoniqarsizligi sababini tushuntirish mumkin. Mikroshliflar mayin jilvirlanib yoki jilolanib tayyorlanadi.

Tekshirilishi talab etiladigan konstruktsion materiallarning strukturasini yanada aniqroq analiz qilish uchun hozirgi vaqtda kattalashtirishi juda yuqori bo’lgan (100000 martagacha) elektron mikroskoplardan keng foydalaniladi. Lekin metall va qotishmalar uchun, 7000-25000 marta kattalashtiruvchi mikroskoplardan foydalanish kifoya qiladi.

Rentgenostrukturali analizda rentgen nurlari orqali metall va qotishmalarning ichki tuzilishi tekshiriladi, kristall panjaralarning turi va zaruriy parametrlari aniqlanadi, shu bilan birgalikda metalldagi ichki nuqsonlar (begona qo’shilmalar, bo’shliqlar, ichki darzlar va h.k) ni topish imkonini beradi.

Magnitaviy defektoskopiya ferromagnetik (po’lat, nikel, kobalt) larni tekshirish va ularda 2 mm chuqurlikdagi nuqsonlarni, masalan, payvand choklarni, bo’shliqlarni, darzlarni metallmas aralashmalarni aniqlash imkonini beradi. Nuqsonli joylarning magnit o’tkazuvchanligi kichik bo’lib, magnit kuch chiziqlari tarqoq bo’ladi va bu chiziqlar nuqsonli joylarni aylanib o’tib, magnit qutblarida tutashadi.

Ultratovushli defektoskopiya istalgan chuqurlikdagi buyum sifatini samarali tekshirish imkonini beradi. Ultratovush to’lqini buyum sirtiga yo’naltiriladi, ultratovush metallning butun qalinligi orqali o’tadi. Nuqsonlar bo’lmasa, tovush to’lqinlari normal yo’sinda tarqaladi. Agar to’lqin yo’lida biron nuqsonga duch kelsa, ultratovush intensivligi o’zgaradi. Intensivlikning o’zgarishiga qarab nuqson aniqlanadi.

Ultratovushli defektoskopiya pokovka, prokat, turbinalarning rotorlari, relsdagi nuqsonlarni aniqlashda keng qo’l-laniladi.

Konstruktsion qotishmalar fizik, ximik, mexanik, texnologik xossalar kompleksiga ega hisoblanadi. Metallarning fizik xossalariga uning rangi, zichligi, suyuqlanish temperaturasi, issiqlik o’tkazuvchanligi, issiqdan kengayuvchanligi, issiqlik sig’imi, elektr o’tkazuvchanligi, magnit xossalari kiradi. Metall va qotishmalarning ximiyaviy xossalari, ularning oksidlanishi, tashqi muhit, havo, namlik, kislota va boshqalarning ta‘siridan yemirilishiga qarshilik ko’rsatish qobiliyati bilan belgilanadi. Metall va qotishmalarning texnologik xossalariga ularni texnologik ishlash (quyish, bolg’alash, payvandlash, kesib ishlash va h.k) uchun zaruriy xossalarni ko’rsatuvchi, masalan, suyuq holatda oquvchanlik, bolg’alanuvchanlik, payvandlanuvchanlik, kesib ishlanuvchanlik kabi qator xossalari kiradi. Yuqorida aytib o’tilgan qator texnologik xossalar darslik va qo’llanmalarning taalluqli bo’limlarida ko’rib o’tiladi.

Biz bu paragrafda mexanik xossalar va ularni aniqlash metodlarini ko’rib chiqamiz. Qotishmalarning mexanik xossalari turli temperatura, kuchlanishning turli xil sharoitlarida o’rganiladi. Umuman olganda, metallarning mexanik xossalari ularning tashqi kuchlarga qarshilik ko’rsata olish xususiyatini belgilaydi.

Mustahkamlik-metall yoki qotishmaning deformatsiyalanish va yemirilishga qarshilik ko’rsatish qobiliyati.

Plastiklik-metall yoki qotishmaning yemirilmasdan o’z shakli va o’lchamlarini o’zgartirish qobiliyati. Plastiklik protsentlarda o’lchanadigan nisbiy ko’rsatkichlar bilan xarakterlanadi.

Qattiqlik-metall yoki qotishmani sharik, konus, piramida ko’rinishidagi identorning botib kirishiga qarshilik ko’rsata olish qobiliyatidir.

Qovushqoqlik-metall yoki qotishmaning tashqi kuchlar bajargan ishini o’zining plastik deformatsiyalari hisobiga ko’ra singdirishi, ya‘ni tashqi kuchlar ta‘siriga sinmasdan qarshilik ko’rsatish xususiyatidir.

Toliqish-takror-o’zgaruvchan nagruzkalar ta‘sirida asta-sekin mikrodarzlar paydo bo’lishi va kengayishi, metall donlari orasida bog’lanishni kuchsizlanishi hamda ozgina zo’riqishda yemirilish jarayonidir.

Yoyiluvchanlik-metall yoki qotishmaning doimiy temperaturada o’zgarmas (statik) nagruzkalar ta‘sirida plastik deformatsiyalanish xususiyatidir.

Yuqori temperaturalardagi yoyiluvchanlik va mustahkamlik qotishmalarning issiqlikka chidamliligi bilan xarakterlanadi.

Tashqi nagruzkalar ta‘sirida namunani sinash jarayonida, uning shakl va o’lchamlarini o’zgartiruvchi deformatsiya sodir bo’ladi. Kuchlanish olingandan so’ng yo’qoladigan deformatsiya elastik defor-matsiya deb ataladi. Bunday deformatsiyada kristall panjaradagi atomlar panjara parametrlari (o’lchami) dan katta bo’lmagan masofada siljiydi.

Agar kuchlanish ta‘siri to’xtasada, deformatsiya saqlanib qolsa, u holda qoldiq deformatsiya deyiladi. Qoldiq deformatsiya namunani yemirmay (buzmasdan) faqatgina uning shaklini o’zgartirsa, plastik deformatsiya deb ataladi. Plastik deformatsiyada atomlar kristall panjara parametri (o’lchamlari) dan ham kattaroq masofaga siljishi sodir bo’ladi.

Mexanikaviy-sinashlar kuchlanish xarakteriga ko’ra, statik, dinamik, tsiklik o’zgaruvchan ishorali sinashlarga bo’linadi. Statik sinashda namunaga qo’yilgan nagruzka doimiy ravishda juda sekin noldan maksimal qiymatgacha o’zgarib boradi. Cho’zishga, siqishga, egilishga, buralishga kabi sinashlar shular jumlasidandir. Sinash uchun namunalarning o’lcham va shakllari standart bo’yicha tayyorlanadi (10-rasm).

Dinamik nagruzkalar sekundning yuzdan bir ulushi davrida ta‘sir etib, zarb xarakterga ega bo’ladi. Siklik yoki o’zgaruvchan ishorali nagruzkalar qiymati ham yo’nalishi bir yo’la o’zgaruvchan bo’ladi.

Uzoq vaqt davomida qiymati hamda yo’nalishi o’zgaruvchan nagruzkalarni ko’p martalab ta‘sir ettirish orqali charchash yoki toliqish mustahkamligiga sinab ko’riladi.

Agar namunani cho’zuvchi kuchlar ta‘sirida deformatsiyalanish jarayonini ko’zdan kechirganda, 3 ta aniq sohani kuzatish mumkin. (11-rasm).




10-rasm. Tajriba uchun ishlatiladigan namunalarning sxematik tuzilishi

11-rasm. Metallarni cho’zilish diagrammasi

OA-uchastka to’g’ri chiziq bo’lib, o’z navbatida nagruzka bilan cho’zilish proportsionalligi bilan xarakterlanadi. Bu uchastkada elastik deformatsiya kuzatiladi, nagruzka olingandan so’ng u yo’qoladi, ya‘ni namuna o’z shakli va razmerlarini o’zgartirmaydi.