Qotishmalar

Qotishmalarning holat diagrammalari

Qotishmalar holatining harorat va konsentratsiyaga qarab о‘zgarishini yoki biror qotishmaning qaysi haroratda qanday vaziyatda bо‘lishini kо‘rsatuvchi diagramma holat diagramasi deb ataladi. Qotishmaning holat diagramasi ayni sharoitda eng kichik erkin energiyaga ega bо‘lgan barqaror holat tarkibini kо‘rsatgani uchun, bu diagramma qotishmaning muvozanat diagrammasi deb ham ataladi. Demak, diagrammada kо‘rsatilgan holat о‘zgarishlari muvozanat holatdagi struktura о‘zgarishlarini ifodalaydi.
Ma’lumki, qotishma muvozanat haroratida kristallanmaydi, chuki bu haroratda suyuq va qattiq fazalarning erkin energiyalari о‘zaro teng bо‘ladi. Holat diagrammalari nazariy diagrammalardir. Amalda bu diagrammalardan qotishmalarni juda sekin qizdirishda yoki sovutishda holat о‘zgarishlarini kuzatish maqsadida foydaliniladi. Shuning uchun holat diagrammalarining amaliy ahamiyati juda kattadir.
Kompjnenetlari mexanik aralashma hosil qiladigan qotishmalar (Pb-Sb, BiCd, Sn-Zn, …) ning holat diagrammalari birinchi tur holat diagrammalari deb ataladi.
Suyuq holatda ham, qattiq holatda ham bir-birida istagancha eriydigan ikki elementdan iborat qotishmalarning holat diagrammasi ikkinchi tur holat diagrammasi deb ataladi. Ikkinchi tur holat diagrammasi hosil qiladigan sistemalar jumlasiga Cu-Ni, Bi-Sb, Au-Sb, Au-Pt, Au-Ag, Au-Pb, Fe-Cr, Fe-Ni, Fe-Co, Fe-V sistemalari kiradi.
Komponentlari bir-birida ma’lum chegaragacha eriydigan (uchinchi tur) va komponentlari bir-biri bilan kimyoviy birikmalar hosil qiladigan (tо‘rtinchi tur) qotishmalar ham mavjud.
Temir-sementit holat diagrammasi
Temir – sementit (temir-uglerod) holat diagrammasi har xil haroratlarda temir bilan uglerod qotishmalarining fazaviy tarkibini va strukturasida bо‘ladigan о‘zgarishlarni ifodalaydi.
Amalda temir-ugderod qotishmalarining 6,57% S bо‘lgan, ya’ni 100% sementit hosil qiladigan qismi muhim ahamiyatga ega. Shuning uchun temiruglerod diagrammasining ana shu qismigina tahlil qilinadi va u temir-sementit diagrammasi deb ataladi.
Digarmmadagi A nuqta temirning suyuqlanish haroratini, NG nuqta esa allotropik shakl о‘zgarishini bildiradi. D nuqta sementitning suyuqlanish haroratini kо‘rsatadi. Absissalar о‘qidagi 2,14% uglerodni kо‘rsatuvchi nuqtadan vertikal chiziq о‘tkazib, diagrammani ikki qismga ajratish mumkin. Bunda diagrammaning chap qismi pо‘latlarga, о‘ng qismi esa chо‘yanlarga oiddir. Pо‘latlar tarkibiga kо‘ra, evtektoid (S = 0,8%), evtektoidgacha (S<0,8%), evtektoiddan keyingi (0,8% < C < 2,14% ) pо‘latlarga, shuningdek, chо‘yanlar ham tarkibiga kо‘ra evtektikaviy (S = 4,13%), evtektikagacha (2,3% 4,13%) chо‘yanlarga bо‘linadi.
Barcha temir – uglerod qotishmalarining suyuq holatdan qattiq holatga о‘tishi, ya’ni birlamchi kristallanishi likvidus chizig‘i (ASD) da boshlanadi. Bunda, tarkibida 4,3% gacha uglerod bо‘lgan qotishmalar AS chizig‘i bо‘yicha kristallanadi va austenit ajraladi, tarkibida 4,3% dan kо‘p uglerodi bо‘lgan qotishmalar CD chizig‘i bо‘yicha kristallanadi, bunda birlamchi sementit (S_I) ajralib chiqadi. AECF chizig‘i solidus chizigi deb atalib, bu chiziqdan pastda temir bilan uglerodning barcha qotishmalari qattiq holatda bо‘ladi (kristallanish tugaydi). Likvidus va solidus chiziqlari orasida qotishma suyuq hamda qattiq holatda bо‘ladi.
AH chizig‘i ferrit bilan suyuq fazani mavjud bо‘lish chegarasini belgilasa, ANH esa yuqori haroratli ferrit fazasining mavjudlik chegarasini belgilaydi. HJB peretektik gorizontal chiziq bо‘lib, suyuq qotishma bilan ferritning о‘zaro ta’sirlashuvidan, ya’ni peretektik reaksiya natijasida austenit hosil bо‘lishini ifodalaydi. ECF gorizontal chiziq evtektik reaksiya boradigan harorat gorizontali bо‘lib, evtektik mexanik aralashma - ledeburidning kristallanishni kо‘rsatadi. PSK chizig‘i esa austenitning parchalanishi natijasida ferrit va sementit hosil bо‘lishini kо‘rsatadi.
Fe-Fe₃C diagrammasidagi H va P nuqtalar yuqori va past haroratda uglerodning temirda erish darajasini belgilaydi. E nuqta uglerodning austenitda eng kо‘p erish darajasini belgilaydi.
Qotgandan sо‘ng temir – uglerod qotishmalarida turli strukturalar hosil bо‘ladi. Uglerod miqdori 4,3% bо‘ladigan S nuqta evtektik nuqtani bildiradi, bu nuqtada AS va SD chiziqlari kesishadi. U 1147 ⁰S haroratga mos keladi. Tarkibida
4,3% S bо‘lgan qotishma shu haroratda qotadi, bunda bir yо‘la suyuq qotishmadan austenit va birlamchi sementit kristallari ajralib, evtektik aralashma – ledeburid (L) ni hosil qiladi. Uning strukturasi austenit bilan birlamchi sementit kristallarining bir tekis aralashmasidan iborat.
Sementit bevosita suyuq qotishmadan ajralib chiqqani uchun birlamchi sementit (S_I) deyiladi. Tarkibida uglerod miqdori 4,3% dan kam bо‘lgan chо‘yan evtektoidgacha bо‘lgan chо‘yan deyiladi. Ular AS chiziqda yotuvchi haroratlarda austenit ajralishi bilan kristallanadi, kristallanish YES chizig‘ida tugaydi. Harorat yanada pasayganda uglerodning eruvchanligi kamayadi, austenit о‘zida sementitni ushlab tura olmaydi va uni ajratib chiqara boshlaydi. Bunday sementit ikkilamchi sementit (S_II) deb ataladi. Shuning uchun evtektikadan oldingi chо‘yanlarda uchta struktura: L+A+S_II mavjud bо‘ladi. Harorat yanada pasayganda austenitdan sementit ajralishi davom etadi. U 0,8% qolganda 727 ⁰S haroratda austenit perlitga aylanadi. Shunday qilib, asta-sekin tо‘la sovitilganda evtektikagacha bulgan chо‘yanda L+P+S_II struktura bо‘ladi.
Evtektoiddan keyingi chо‘yanlar (C>4,3%) CD chiziqqa mos haroratlarda kristallana boshlaydi. Bunda birlamchi sementit (S_I) ajralib chiqadi. Kristallanish 1147 ⁰S haroratda CF chizig‘i bо‘ylab tugaydi. Bu struktura о‘zgarmasdan qoladi.
Shuning uchun asta-sekin tо‘la sovitilganda evtektikadan keyingi chо‘yanlarda L+S_I struktura saqlanadi. 727 ⁰S haroratda ledeburidli evtektika tarkibida austenit perlitga о‘tadi. Mashinasozlikda evtektikadan oldingi va evtektik chо‘yanlar qо‘llaniladi. Evtektikadan keyingi chо‘yanlar mо‘rtligi tufayli ishlatilmaydi.
Pо‘latlarni suyuq holatdan asta-sekin uy haroratigacha sovitilganda struktura о‘zgarishlari bilan tanishisni evtektoid pо‘latidan boshlaymiz.
Evtektoid pо‘lati likvidus chizig‘i FC dan yuqorida suyuq holatda bо‘ladi. U asta-sekin sovitilsa, harorat likvidus chizig‘iga kelganda undan austenit (A) kristallari ajrala boshlaydi. Eritma harorati pasaygan sari ajralayotgan austenit donalari orta boradi, binobarin, suyuq faza miqdori kamaya boradi. Qotishmaning harorati solidus chizig‘iga yetgach, u tо‘liq austenitga aylanadi. Harorat yanada pasayganda S nuqtagacha struktura о‘zgarishi bо‘lmay, bu haroratda austenit ferrit bilan sementit donalariga parchalanadi, natijada bu donalarning mexanikaviy aralashmasi – perlit hosil bо‘ladi. Haroratning bundan keyingi pasayishida struktura о‘zgarishi sodir bо‘lmaydi.
Evtektikagacha bо‘lgan pо‘latlar suyuq holatdan uy haroratigacha sovitilsa, GS chiziqqacha struktura evtektoid pо‘latlari singari о‘zgarib, GS chiziqda austenit donalarining barqaror kichik energiyali strukturaga intilishi sababli, undagi uglerod qayta taqsimlanib, natijada austenitdan ferrit donalari ajrala boradi, austenit faza esa uglerodga tо‘yina boradi. Qotishma harorati GS chiziqdan PS chiziqqa pasayguncha, ajraluvchi ferrit donalari orta boradi. Qotishmaning harorati PS chiziqqa yetganda austenit tarkibidagi uglerod miqdori 0,8 % ga yetgani sababli, austenit bu haroratda ferrit bilan sementitning mexanikaviy aralashmasiga, ya’ni perlitga parchalana boshlaydi. PS chizig‘idan pastda pо‘lat strukturasi ferrit bilan perlit donalaridan iborat bо‘ladi. Bu pо‘latlar uy haroratigacha sovitilganda, uning strukturasi о‘zgarmaydi.
Evtektoiddan keyingi pо‘latlar suyuq holatdan asta-sekin sovitilganda ES chiziqqacha boruvchi jarayon evtektoidgacha bо‘lagan pо‘latlarniki kabi bо‘ladi. Lekin bu pо‘latlarni ES chiziqdan past haroratda sovitishda austenitning uglerodni eritish xususiyati pasayganligi natijasida austenitdan ikkilamchi sementit (S_II) kristallari ajralib chiqadi.Qotishmaning harorati pasaygan sari ajraluvchi ikkilamchi sementit (S_II) miqdori ortib, austenit trkibidagi uglerod miqdori esa kamaya boradi. Demak, qotishmaning strukturasi ES chiziqdan pastda ikkilamchi sementit bilan austenit donalaridan iborat bо‘ladi.
Qotishma harorati SK chiziqqa yetgach austenit tarkibidagi uglerod miqdori 0,8% bо‘lib, u perlitga parchalanadi. Pо‘lat SK chiziqdan pastda sementit bilan perlit donalaridan iborat bо‘ladi. Qotishma ya’nada sovitilgani bilan unda struktura о‘zgarishi bо‘lmaydi. Demak, evtektoiddan keyingi pо‘latlarning uy haroratidagi strukturasi sementit bilan perlitdan iborat bо‘ladi.
Temir-uglerod qotishmalarining holat diagrammasi pо‘lat va chо‘yanlarning kristallanish harorat rejimlarini, qizdirilgan holda bosim ostida ishlov berish
(bolg‘alash, prokatlash, shtampovkalash) rejimlarini, termik ishlov berish rejimlarini belgilash imkonini beradi.
Grafit – asosiy metall massasida plastinka yoki sharsimon, bodroq shaklida bо‘ladigan uglerod. Grafit qotishmada temir karbidning parchalanishi tufayli hosil bо‘ladi. Grafit geksogonal kristall panjaraga ega. Zichligi 2,2 g/sm³, suyuqlanish harorati 3500 ⁰S ga teng, mustahkamligi juda past.
Fe-C qotishmalarida yuqorida aytib о‘tilgan strukturalardan tashqari, oz bо‘lsada, boshqa fazalar ham о‘chraydi. Masalan, sulfidlar, fosfidlar, oksidlar, nitridlar va boshqalar.

17 - rasm. Temir-uglerod qotishmalarining mikrostrukturalari: a) ferrit; b) austenit;
v) plastinkasimon perlit; g) donador perlit; d) ledeburid.
ADABIYOTLAR RO‘YXATI

1. 
   Qosimov О‘zbekiston qurilish ashyolari,Toshkent, 2003 y.
   
2. 
   Qosimov E. Qurilish ashyolari, Toshkent, 2004 y.
   
3. 
   Hamidov A., Madumarova X. va b. Qurilish materiallari fanidan «Beton» mavzusiga interfaol strategiyalardan foydalanib о‘tiladigan mashg‘ulotning metodik ishlanmasi. Namangan, NamMPI,2006 yil.
   
4. 
   Xurramov SH.X. Qurilish materiallari (ma’ruza matnlari tо‘plami.
   
5. 
   Qosimov I. Qurilish materiallari. - T., О‘qituvchi, 1972