A. X. Rasijlov, K. G. Baxadirov materialshunoslik va konstruksion

I. METALLARNING ICHKI ATOM KRISTALL TUZILISHI, 
KRISTALL PANJARANING TURLARI VA XOSSALARI
1.1.1.1. Metallaming ichki tuzilishi va kristallanishi
Metallning ishlatishga yaroqliligi ichki tuzilishiga bogiiq. Ichki 
tuzilishi
deganda, uning bir butunligini ta’minlaydigan, ichki va tashqi 
ta’sirlarga faol qarshilik ko‘rsatuvchi ichki bogianishlari tushuniladi. 
Shu ichki bogianishlarga muvofiq metall xossalari ham o‘zgaradi.
Metall va qotishmalaming ichki tuzilishi, tarkibi va xossalari o‘rta- 
sidagi amaliy bogianishlami o‘rganadigan fan metallshunoslik
deyiladi.
Sof metallar tannarxi qimmat va mexanik xossalari talab daraja- 
sida boimaganligi sababli ko‘pincha sanoatda ulaming qotishmalari 
ishlatiladi. Mashinasozlikda ishlatilayotgan detallaming 60 % dan 
ko‘prog‘ini qora metall qotishmalari (p o iat va cho'yan) tashkil etadi.
Metallar temperatura pasaygan sari elektr o ‘tkazuvchanligi 
ortadigan, elektron o‘tkazuvchanlikka ega boigan, bogianuvchan, 
issiqlik o‘tkazuvchan va yaltiroq moddalardir. Metallar o‘zidan elektr 
tokini va issiqlikni yaxshi o‘tkazadi. Metallaming elektr va issiqlik 
o ‘tkazuvchanligiga ularning kristall panjarasida erkin elektronlar 
mavjudligi sabab boiadi. Metallaming ichki tuzilishini elementar 
katakchalar (1.1-rasm) orqali tushuntirish qulay.
> —
'H c
J r v
л - \
1.1-rasm. Metall kristallpanjaralarining elementar katakchalarL
9

---

Ko'pgina metallar uch xil kristall panjaraga ega boiadi:
- Hajmi markazlashgan kub panjara, bunday kristall panjarada 
9 ta atom b o iib , ularning 8 tasi kub katakchaning burchaklari uchida, 
bittasi kub markazida joylashadi. Bunday kristall panjara alfa-temir, 
xrom, vanadiy, volfram, molibden, litiy, tantal, qalay va boshqa 
metallar uchun xosdir.
-Y oqlari markazlashgan kub panjara, bunday panjarada 14 ta 
atom b o iib , ularning 8 tasi kub katakchasining burchaklari uchida, 6 
tasi yon tomonlaming markazida yotadi. Bunday kristall panjara 
gamma-temir, aluminiy, mis, nikel, kobalt, qo‘rg‘oshin, kumush, 
oltinda uchraydi.
- Geksagonal panjara, bunday kristall panjarada 17 ta atom 
bo iib , ularning 12 tasi 6 yoqli prizmaning burchaklari uchida, 2 tasi 
prizmaning ustki va ostki yoqlari markazlarida, 3 tasi prizmaning o‘rta 
qismida joylashadi. Bunday kristall panjara magniy, kobalt, titan, 
berilliy kabi elementlar uchun xosdir.
Ba’zi metallar (temir, kobalt, qalay, magniy, titan) ning kristall 
panjaralari, harorat va bosim o‘zgarganda bir turdan boshqasiga 
aylanadi, Bu hodisa metallar allotropiyasi deyiladi. Temiming 
allotropik o ‘zgarish jarayoni 1,2-rasmda berilgan.
1.2-rasm. Temiming sovish egri chizig‘i kristallpanjarasi o ‘zgarishL
10

---

Alfa-temir 911°C dan past va 1392°C dan 1539°C gacha haro- 
ratlar oralig‘ida mavjud bo‘lib, hajmi markazlashgan kub panjaraga 
ega. Gamma-temir 911°C bilan 1392°C haroratlar oralig‘ida mavjud 
bo‘lib, yoqlari markazlashgan kub panjaraga ega.
Metallar atomlarining tartibsiz harakatdagi suyuq holatdan atom- 
lari tartibli joylashgan qattiq holatga o‘tish jarayoni kristallanish 
deyiladi.
Rus olimi D.K. Chernov metallaming kristallanish qonuniyatini 
kashf etdi. Bu qonuniyatga ko‘ra, kristallanish jarayoni kristallanish 
markazlarining hosil boMishi va ulaming o ‘sishi bilan tushuntiriladi. 
Kristallanish jarayoni 1.3-rasmda ko‘rsatilgan.
5-sek 
б-sek 
7-sek
1.3-rasm. Kristallanish jarayonini tushuntiruvchi chizma.
Qotishmalarda 
hosil 
bo‘ladigan 
donalaming 
o ‘lchamlari 
kristallanish markazlari soni (MS) bilan kristallanish tezligiga (KT) 
bog‘liq bo‘ladi. Qotishimada erimagan turli oksid va metallmas 
birikmalar kristallanish markazlari vazifasini bajaradi. Kristallanish 
MS va KT o‘ta sovish darajasiga bog‘liq (1.4-rasm).
1.4-rasm. Kristallanish markazlari soni va ular o ‘sish tezligining o ‘ta 
sovish darajasiga bog‘liqligi.
11

---

D.I.Mendeleyev davriy sistemasida mavjud bo‘lgan 109 ta 
elementdan 76 tasi metallar hisoblanadi. Barcha metallar va metall 
qotishmalar kristall atomlar (ionlari) kristall panjara hosil qilib aniq 
qonuniyatda joylashgan boMadi.
Metallar turg‘unligiga ion-elektron tizimni hosil qilib, musbat 
zaryadlangan ionlar va to‘dalashgan elektronlar o ‘rtasidagi o ‘zaro 
elektrik ta’sir bilan aniqlanadi. Bunday «ionli skelet» va «elektron 
gaz» o'rtasidagi o ‘zaro ta’sir metall bog‘lanish deb nomlanadi.
Metallarda bog‘lanish kuchli ionlar va elektronlar o‘rtasidagi 
itarish va tortishish kuchlarining o ‘zaro nisbatlari bilan aniqlanadi. 
Metall atomlari (ionlari) bir-biridan o‘zaro ta’sirlashuv energiyasi 
qiymati minimal bo‘lgan masofadajoylashadi (1.5- rasm).
Metallar atomlaming to‘g‘ri kristall panjara hosil qilib, aniq 
qonuniyat bilan o'zaro joylashuvi faqat atomlar o ‘zaro ta’sirinig 
minimal energiyasi holatigagina mos keladi.
1.5-rasm. Ikkita atomlaming o ‘zaro tortishish kuchlari (a) va kristall 
panjarada atomlamingpotensial energiyasining o ‘zgarishi(b).
Metallar oddiy usullarda olinganda odatda polikristall jismlar 
bo‘lib, juda ko‘p miqdordagi bir-biriga nisbatan turlicha joylashgan 
kristallardan tashkil topadi. Bu paytda kristallaming o ‘lchamlari 
1000-0,1 mkm oraliqlarida bo‘ladi. Metallar suyuq holatdan qattiq 
holatga o ‘tishi davrida kristallanish sharoiti turlicha boMganligi 
sababli har xil shakllarga ega bo‘ladi va bu shakllar kristallitlar, ba’zi 
hollarda donalar deb ham nomlanadi.
‘Ft
Itarish kuchi
12

---

Toza metallar odatdagi struktura holatida past qiymatdagi 
mustahkamlikka ega bo‘lib, ko‘p hollarda talab qilingan xossalarni 
ta’minlab bera olmaydi.
Shuning uchun toza metallar kam hollarda qo‘llaniladi. Asosan 
metallaming qotishmalari, ya’ni bir yoki undan ortiq metallaming 
yoki nometallaming aralashmalari ishlatiladi.
Toza metall tushunchasi shartli ravishda boMib, tabiatda har 
qanday toza metall ozmi yoki ko‘p miqdorda boshqa qo‘shimchalami 
o ‘z tarkibiga oladi. Shuning uchun ular qatnashmalar sifatida qaraladi. 
Fanda toza metall deganda, asosan, tarkibida asosiy metall miqdori 
99,99-99,999 % gacha bo‘lgan holat qaraladi. Bunday tarkibdagi 
qatnashmalar xossalari asosiy metall xossalariga yaqin bo‘ladi. 
Qatnashmalami hosil qiluvchi elementlar komponentlar deyiladi. 
Qatnashmalar tarkibiy jihatdan ikki yoki undan ortiq komponentlami 
o‘z ichiga olishi mumkin.
Ideal va real jismlar degan tushunchalar mavjud. Kristallardagi 
atomlari aniq va yuqori tartibda joylashgan jismlar ideal kristall 
panjaraga ega deyiladi. Aslida esa kristall panjara tugunlarining 
ba’zilarida atom bo‘lmasdan, tugun bo‘sh boMishi yoki kristall panjara 
atomlari orasiga ortiqcha atom joylashishi ham mumkin. Bunday hoi 
kristall panjaraning nuqsoni deyiladi. Reall kristall panjaralar ana 
shunday nuqsonli tuzilishga ega boMadi. Kristall panjara nuqsonlari 
o‘lchamlarga ega bo‘lib, nuqtali, chiziqli hamda sirtqi nuqsonlarga 
boMinadi (1.6-rasm). Nuqtali nuqsonlar uch yo‘nalishda oMchamlarga 
ega emas. Bunday nuqsonlar kristall panjaralarda eng ko‘p uchraydi. 
Nuqtaviy nuqsonlar metall kristall panjaralari o ‘zida va qo‘shimcha 
atomlari ta’sirida yuzaga keladi. Nuqtaviy nuqsonlarga vakansiya 
(Shotki nuqsonlari), tugunlar orasidagi atomlar (Frenkel nuqsonlari), 
asosiy metall kristall panjarasida boshqa qo‘shimcha elementlaming 
atomlari boMishi va yuqorida keltirilganlaming birgalikda boMishlari 
kiradi. Kristall panjara tugunlarida atom bo‘sh qolishi vakansiya 
deyiladi.
Vakansiya atomning panjara tugunidagi normal holatidan 
uzoqlashuvi natijasida sodir boMadi. Tugunlar orasidagi atom asosiy 
metall atomi boMib, u kristall panjara tugunlarida joylashgan metall 
boshqa atomlari ta’sirida panjaradan siqib chiqarilgan ko‘rinishda 
boMadi. Vakansiya va o‘rin almashinuvchi atomlar asosiy metall 
atomlari o‘rinlarini egallab, panjara uzelining istalgan joyida
13

---

joylashishi mumkin. Tugunlar orasidagi qo‘shimchalaming atomlari 
tugunlar orasida singuvchi ko‘rinishda yoki asosan kristall panjara 
bo‘shliqlarida joylashishi mumkin. Atomlar orasiga o ‘zga atomning 
siqilib kirib qolishi singdirilgan atom deyiladi. Vakansiya istalgan 
kristall panjarada uchrasa, singdirilgan atom
zichligi kichikroq 
bo‘lgan kristall panjaralarda uchraydi. Ikki oicham ga ega b oigan 
nuqsonlar chiziqli nuqsonlar deyiladi. Bunday nuqsonlar kristallanish 
jarayonida yoki plastik deformatsiya natijasida vujudga keladi.