2 tajriba ishi temir-uglerod qotishmalarining mikrostrukturasini o‘rganish Ishni bajarishdan maqsad

2 - TAJRIBA ISHI

Temir-uglerod qotishmalarining mikrostrukturasini o‘rganish

Ishni bajarishdan maqsad. Metallarni mikrоskopik analiz qilish yo’li bilan amalda tanishish, uglerodli po’lat va cho’yanlarning mikrostrukturasini (ichki tuzilishini) o’rganish, evtektoidgacha bo’lgan po’latlardagi uglerod miqdorini uning mikrostrukturasiga qarab aniqlash.

Umumiy tuchuncha. Odatda, temir uglerod qotishmalarning tarkibida 0,025 % gacha uglerod bo’lsa texnik temir, 0,025 dan 2,14 % gacha uglerod bo’lsa po’lat, 2,14 dan 4,3 % gacha uglerod bo’lsa texnik cho’yan va 4,3 dan 6,67 % gacha uglerod bo’lsa oq cho’yanlar deb yuritiladi.

Bu qotishmalarning tarkibida temir va ugleroddan tashqari kremniy, marganets, oltingugurt va fosfor kabi ximiyaviy elementlar borligi sababli, ular murakkab tarkibli, ko’p kamponentli qotishmalar hisoblanadi. Ammo ularning tarkibida ikkita asosiy komponent temir (Fe) bilan uglerod (C) dan boshqa kimyoviy elementlarning miqdori kam bo’lganligi sababli, bu qotishmalar temir-uglerod qotishmalari deb yuritiladi.

Temir - uglerod qotishmalari asta-sekin sovitilganda turli harоratlarda sodir bo’ladigan o’zgarishlar holat diagrammasida ko’rsatiladi.

Temir-uglerod qotishmalarning holat diagrammasini o’rganish amaliy jihatdan katta ahamiyatga ega bo’lib, cho’yan va po’latlarning termik ishlash jarayonlari ana shu diagrammaga asoslanadi. Bunday diagrammalarni o’rganishda sof temir (Fe) dan sof uglerod (S) gacha bo’lgan turli xil tarkibli qotishmalarning holatini ko’rib chiqish lozim, ammo amalda ishlatiladigan temir-uglerod qotishmalari tarkibida 5 % gacha uglerod bo’ladi, xolos. Shu sababli temir-uglerod qotishmalarning holat diagrammalarini o’rganishda temir bilan uglerodning tsementit deb ataluvchi va Fe₃S tarkibli ximiyaviy birikma hosil qilgan qotishmalari ko’rib chiqiladi. Bunda sistemaning tashqil etuvchilari, ya’ni komponentlari temir (Fe) bilan uglerod (C) emas, balki temir (Fe) bilan tsementit (Fe₃C) bo’ladi. Diagramma temir-tsementit sistemasining holat diagrammasi deyiladi.

9-rasm. Tеmir - uglеrоd qоtishmalarining hоlat diagrammasi.

Amalda temir-tsementit diagrammasini tuzishda termik analiz natijalariga asoslaniladi. Buning uchun koordinatalar sistemasida abtsissa o’qi bo’ylab qotishmadagi uglerod miqdori, ordinatalar o’qi bo’ylab qotishmaning temperaturasi qo’yiladi. So’ngra temirdan tsementitgacha bo’lgan turli xil tarkibli qotishmalarning kritik temperaturalari va strukturalari belgilanib olingach, turli kontsentratsiyali qotishmalarning kristallanish va qayta kristallanishini boshlanishi hamda tugash temperaturalari aniqlanib, shu nuqtalar o’zaro tutashtirilsa, temir-tsementit qotishmalarining holat diagrammasi paydo bo’ladi.

Temir-tsementitning holat diagrammasi temir-uglerod qotishmalari suyuq holatdan asta-sekin xona temperaturasigacha sovitilganda sodir bo’ladigan struktura o’zgarishlarini ifodalaydi. Shu sababli hosil bo’layotgan temir-uglerod qotishmalarining strukturalarini muvozanat yoki stabil strukturalar deb ataladi.

Temir-uglerod qotishmalari suyuq holatdan asta-sekin (soatiga 100 ⁰C dan kam kichik tezlikda) uy temperaturasigacha sovitilgandagi strukturalar mikrоskopik analiz qilinganda ferrit, tsementit, austenit, perlit, ledeburit va grafit kabi muvozanat (stabil) strukturalar hosil bo’lishini ko’rish mumkin.

Ferrit (F) uglerodning -temirdagi qattiq eritmasidir. Uglerodning -temirdagi erishi mumkin bo’lgan eng ko’p miqdori 727 ⁰C da 0,025 % ni tashqil etadi. Temperatura 727 ⁰C dan ko’tarilganda -temirda eriydigan uglerod miqdori kamayib boradi va 911 ⁰C da nolga teng bo’ladi.

Ferrit temir-uglerod qotishmalari orasidagi eng yumshog’i bo’lib, uning Brinell bo’yicha qattiqligi HB=80100 kg/mm² , plastikligi g=40-50 % ni tashqil qiladi. Uning kristal panjarasi hajmi markazlashgan kublardan iboratdir.

Tsementit (TS) temirning uglerod bilan hosil qilgan ximiyaviy birikmasi (Fe₃C), ya’ni temir karbidi bo’lib, uning tarkibida 6,67 % uglerod bo’ladi. Tsementit temir-uglerod qotishmalari orasida eng qattig’i bo’lib, uning Brinell bo’yicha qattiqligi HB=8001000 kg/mm², plastikligi g=0 %, suyuqlanish temperaturasi 1600 ⁰C chamasidadir. Tsementit barqaror birikma emas - qizdirilganda parchalanib ferrit va grafitni hosil qiladi:

Fe₃C ----->3 Fe + C

tsementit ferrit grafit

Tsementitning kristall panjarasi murakkab bo’lib, bir necha oktaedrlardan iboratdir.