Metallar va qotishmalar, ularning xossalari

METALLAR VA QOTISHMALAR, ULARNING XOSSALARI
1.1. Metallar va qotishmalar Metall deb elektr va issiqlik o‘tkazuvchanligi yuqori bo‘lgan, shaffof bo‘lmagan yaltiroq va plastik jismga aytiladi. Texnikada metallarni ikki guruhga bo‘lish mumkin:
1) oddiy metallar (nisbatan boshqa kimyoviy elementlardan toza bo‘lgan);
2) murakkab metallar yoki qotishmalar (metall asosida bir necha elementlarning birikmasi bo‘lgan). D. I. Mendeleyev davriy sistemasiga ko‘ra, hozirda 120 dan ortiq kimyoviy element bo‘lib, shulardan 3/4 qismi metallar, qolgani esa metallmaslardir. Metallar shunday ko‘p bo‘lishiga qaramasdan, sanoatda ularning juda oz qismi ishlatiladi. Sanoat ahamiyatiga ega bo‘lgan asosiy metall bu temir (Fe) bo‘lib, uning uglerod (C) bilan birikmasi qora metallarni tashkil etadi. Dunyo bo‘yicha ishlatiladigan metallarning 93 foizi qora metallardir (1-rasm). Qurilishning barcha sohalarida, mashina va mexanizmlarni tayyorlashda, asosan, qora metallar ishlatiladi. Qolgan metallar va ularning qotishmalari rangli metallar guruhiga kiradi. Rangli metallardan mis (Cu), aluminiy (Al), magniy (Mg), titan (Ti), qo‘rg‘oshin (Pb), rux (Zn), qalay (Sn) va boshqalar sanoat ahamiyatiga ega bo‘lgan metallar hisoblanadi. Ularning barchasi texnik ahamiyatga ega
Rangli metallar qimmat bo‘lgani uchun sanoatda iloji boricha ularning o‘rnini bosa oladigan qora metallarni ishlatishga harakat qilinadi. Yuqorida sanab o‘tilgan rangli metallardan tashqari, sanoatda xrom (Cr), nikel (Ni), marganes (Mn), molibden (Mo), kobalt (Co) ham ishlatiladi.
Sanoatda qo‘llaniladigan asosiy metallar. Po‘lat va temir Sun’iy materiallar Aluminiy Mis Rux larning xususiyatlarini yaxshilash uchun, ularga ma’lum xususiyatlar berish uchun qo‘shimcha material sifatida qo‘shiladi. Misol uchun V, W, Ti va Co lardan qirqish asboblari tayyorlashda foydalaniladi. Sanoatda va texnikada metall qotishmalari keng tarqalgan bo‘lib, ularning xususiyatlari metall xususiyatlaridan ancha yuqori turadi va pishiq, talabga javob beradigan, har xil xususiyatli qotishmalar olinadi. Oddiy metallardan mis va aluminiy keng ishlatiladi, ulardan elektr simlari va boshqa detallar tayyorlanadi
. Kremniy (Si) turli xil metall qotishmalarini olishda ishlatiladi. Metallarni jilvirlash, silliqlashda kremniy karborundi (SiC) dan foydalaniladi.
Oltingugurt (S) cho‘yan va po‘lat tarkibida juda oz miqdorda bo‘ladi.
Uglerod (C) olmos, grafit, toshko‘mir holida uchraydi. Po‘lat va cho‘yanning xossalari uglerodning miqdoriga va holatiga (erkin, ya’ni grafit va temir bilan kimyoviy birikkan — sementit holida) bog‘liq.
Fosfor (P) juda ko‘p metallar bilan tez birikadi, u temirning barcha uglerodli birikmalari tarkibida mavjud. Fosfor bilan oltingugurt po‘lat tarkibidagi zararli elementlar hisoblanadi. Metall va qotishmalardan to‘g‘ri foydalanish uchun ularning xossalarini va ular qanday sharoitda o‘zgarishini bilish kerak. Metall va ular qotishmalarining ichki tuzilishi o‘zgarishi bilan ularning xossalari ham o‘zgaradi.
Metallarning ichki tuzilishini o‘rgatadigan fan metallografiya deb ataladi. Qattiq moddalar ikkiga: amorf va kristall moddalarga bo‘- linadi. Amorf shaklsiz degan ma’noni anglatadi. Amorf moddalarning atomlari tartibsiz joylashgan bo‘ladi, ularni sindirganda ham tartibsiz yo‘nalishda sinadi, siniqlarida tekis yuzalar bo‘lmaydi. Qizdirilganda asta-sekin yumshab boradi va suyuqlanadi. Ularning muayyan bir suyuqlanish va qotish harorati bo‘lmaydi (yelim, kanifol, shisha va boshqalar). Kristallar haqidagi fan kristallografiya deb ataladi. Barcha metallar va qotishmalar kristall tuzilishga egadir. Kristall moddalarning atomlari aniq fazoviy geometrik shaklda tartibli joylashgan bo‘ladi. Moddalar sharoitga qarab, ba’zan amorf, ba’zan esa kristall holatda bo‘lishi mumkin (kauchuk, yelim va h.k.).
2.1. Temir-uglerod qotishmalarining diagrammasi
Fanda temir — uglerod (Fe-C) holat diagrammasi po‘lat va cho‘yan haqida fundamental bilimlar beradi. Uglerod temir bilan kimyoviy birikma (sementit) yoki erkin holda grafit shaklida birikkan bo‘lishi mumkin. Temir va uglerod aralashmasini o‘rganishdan oldin temirni qizdirganda va sovitganda sodir bo‘ladigan o‘zgarishlar grafigini ko‘ramiz (9-rasm). Grafikda temirning sovish va erish egri chizig‘i berilgan.

Ma’lumki, temir 1539 °C da eriydi. Temirni qizdirganda bir necha allotropik shakl o‘zgarishi bo‘lib o‘tadi. Temirni qizdirganda va sovitganda egri chiziqlar birmuncha vaqt o‘zgarmay turadi. Ular pog‘onalar bilan ifodalanadi. Bu pog‘onalar temir soviganda ham, qiziganda ham unda o‘zgarishlar sodir bo‘lishini ko‘rsatadi. Temirni qizdirganda sodir bo‘ladigan bu o‘zgarishlar vaqtida metall berilgan issiqlikni o‘ziga oladi, soviganda ro‘y beradigan o‘zgarishlar vaqtida metalldan issiqlik ajraladi. Temir 768 °C dan past bo‘lgan haroratda magnit xossasiga ega bo‘lib, kristall panjarasi markazlashgan kub panjaradan iborat bo‘ladi. Temirning bu shakli α-temir deb ataladi. Harorat 768 °C dan oshganda temir magnitsizlanadi. O‘zgargan temirning bu shakli β-temir deb yuritiladi. 900—910 °C da temirda kristall panjara o‘zgarib, tomonlari markazlashgan kub shaklini oladi. Temir va uglerod qotishmalarida 910 °C da sodir bo‘ladigan o‘zgarishlar, ayniqsa, katta ahamiyatga ega. Temirni rentgen nurlari bilan tekshirganda, kristall panjaralarining o‘zgarganligini ko‘rish mumkin, bunda temirga berilgan issiqlik ana shu o‘zgarishga sarf bo‘lib, egri chiziq to‘xtab, pog‘ona hosil qiladi va γ-temirga aylanadi. Tomonlari markazlashgan panjara temirni 1400°C gacha qizdirgungacha o‘zgarmaydi va harorat 1401°C da temirda kristall panjara yana o‘zgaradi va markazlashgan kub holiga o‘tadi (γ-temir). Metall suyuq holga kelganda kristall panjara buziladi va atomlar tartibsiz harakatda bo‘ladi. Suyuq temir sovitilgan vaqtda hamma o‘zgarishlar teskari tartibda takrorlanadi. Temirning qattiqlik holati ikki xil fazoviy kristall panjaraga ega bo‘lgan uch xil ko‘rinishda bo‘ladi. Uglerod atomlari temir panjarasida joylashganda uglerod temir bilan qattiq eritma hosil qiladi. Bu eritma ferrit deb, Fe qattiq eritmasi austenit deb aytiladi. Uglerod temirda yaxshi erimaydi. Uglerodning temirda eruvchanligi haroratga bog‘liq: 720 °C da uglerod maksimal 0,05 % gacha erishi mumkin, magnit xossasiga ega, elektr tokini yaxshi o‘tkazadi, xona haroratida uglerod 0,006 % gacha erigan holda bo‘ladi. Austenitda (γ-Fe) uglerod 2,14 % eriy oladi. 1130°C γ-temirning anchagina uglerodni eritish xususiyati bo‘lib, termik va kimyoviy termik jarayonlarni bajarish imkoniyatini tug‘diradi. 1868-yilda rus olimi D.K.Chernov tomonidan po‘latdagi uglerodning miqdoriga qarab kritik nuqtalarning mavjudli