3-ma’ruza mavzu: qotishmalar

3-MA’RUZA
MAVZU: QOTISHMALAR NAZARIYASINING ASOSLARI. TEMIR UGLERODLI QOTISHMALAR
REJA:

1. 
   Qotishmalar to‘g‘risida ma’lumot.
   
2. 
   Toza komponentlardan mexanik aralashma hosil qiluvchi holat diagrammasi.
   
3. 
   Komponentlarning qattiq holida chegaralangan erishining qotishmalar uchun diagramma.
   
4. 
   Kimyoviy birikmalar hosil qiluvchi qotishmalar diagrammasi.
   
5. 
   Temir-uglerod uning xossalari va tuzilishi.
   
6. 
   Temir - sementit holat diagrammasi.
   
7. 
   Temir uglerod - ikkilamchi kristallanish. Temir grafit holat diagrammasi.
   
8. 
   Uglerodning va doimiy aralashmalarning po‘lat xususiyatiga ta’siri.
   

Tayanch so‘zlar: komponent, fazalar, elektron birikmalar, chegara, holat qotishmalar diagrammasi, tarkib diagrammasi, mexanik aralashm,- qattiq eritm, kimyoviy birikma.


Qotishmalar to‘g‘risida ma’lumot


Toza metallar past mustahkamlik chegarasiga ega, shuning uchun mashinasozlikda ularning qotishmalari ko‘proq ishlatiladi. Metallik qotishma murakkab qotishma bo‘lib, u bir yoki bir nechta metall va metallmas elementlar bilan birikma hosil qiladi. Masalan, yumshoq misga qalay qo‘shilsa u qattiq bronzaga aylanadi. Buning natijasida texnologik va ishlatiluvchanlik xususiyati yaxshilanadi. Qotishmalar olishdagi hodisalarni o‘rganish uchun komponent, faza, sistema kabi so‘zlar ishlatiladi.
Komponent deb sistemaning hosil qiluvchi elementlariga aytiladi. Toza metallar bir komponentlik sistemani hosil qiladi, ikki metall qotishmasi esa ikki komponentlik sistemani hosil qiladi. Komponentni metall va metallmaslar ham hosil qilishi mumkin.
Suyuq yoki qattiq holdagi qotishmaning boshqa qismdan chegara sirtlari bilan ajralgan, bir xil kimyoviy tarkibga yoki tuzilishga ega bo‘lsa faza deyiladi.
Fazalar soniga qarab sistemalar bir fazali va ko‘p fazali bo‘lishi mumkin. Masalan, bir jinsli suyuq eritma, bir jinsli qattiq eritma va kimyoviy birikma bir fazali sistemaga kiradi, chunki ularda chegara sirtlari bilan ajralgan qismlari bo‘lmaydi va ularni gomogen deb aytiladi. Ular quyidagi fazalarni tashkil qilishi mumkin: suyuq aralashma, qattiq aralashma, kimyoviy birikma.
Mexanik aralashma – ikki komponentlik, ya’ni A va V lar hosil qiladi. Qachonki komponentlar bir - birida erimasa, kimyoviy reaksiyaga kirmasa va ular qattiq mexanik aralashma hosil qiladi.
Bu aralashma ikkita to‘yingan aralashmaning donachalaridan yoki qattiq eritmaning aralashmasi va kimyoviy birikmalardan hosil bo‘ladi. Bu holda kristall A va В dan tashkil topadi. Yirik bo‘lsa mikrotuzilishda ham ko‘rinadi. Rengenogrammada yaqg‘ol ikki komponent panjarasi ko‘rinadi.

Metall va qotishmalarning tuzilishini o‘zgarishdagi temperaturasiga kritik temperatura yoki kritik nuqta deb aytamiz.
Erishda va qotishda toza metallar bitta kritik nuqtaga ega bo‘ladi, ikki metallning qotishmasida ikkita kritik nuqta hosil bo‘ladi.
Ikki nuqta oraliqida ikkita faza hosil bo‘ladi – suyuq qotishma va kristallar.
Qattiq eritma deb shunday fazaga aytamizki, unda komponentlardan biri o‘zining kristallik panjarasini saqlaydi, boshqasiniki esa birinchini panjarasiga joylashadi (erituvchi) va uning o‘lchamini o‘zgartiradi.

1-rasm. Qattiq eritmaning kristallik panjarasi: a - o‘rin almashgan; b - singdirilgan.


Shunday qilib qattiq eritma bir yoki bir nechta komponentlardan iborat bo‘lsa, bitta tur panjaraga va bitta fazaga ega bo‘ladi. Qattiq eritmalar o‘rin almashgan va singdirilgan atomlardan iborat bo‘lishi mumkin. Hamma metallar qattiq holda ma’lum darajada bir-birida eriydi. Masalan: kristall panjarani o‘zgartirmasdan aluminiyda - 5,5 % Si /mis/ va misda 39% Zn /rux/ eriydi.
Ag va Aи (R = 0,2), Ni va Cи (R = 2,7)
Qattiq eritmalar o‘rin almashuvchilarda chegarasiz erishi quyidagi shartlarga bo‘ysingan holda hosil bo‘lishi mumkin:

1. 
   Komponentlar bir-biriga o‘xshash izamorf kristallik panjaraga ega bo‘lishi.
   
2. 
   Atomlar o‘lchamida komponentlar farqi ko‘p bo‘lishi kerak emas, ya’ni
   

815 % dan oshmasligi lozim.

3. 
   Komponentlar pereodik sistemasini bitta gruppasidan yoki oraliq gruppadan bo‘lib valentligi va elektron qobiqlari atomda yaqin bo‘lishi kerak.
   

2-rasm. 2 metall a va в qotishmasining turli birikmalar xosil qilishi:
1 – a metallning atomlari; 2 – v metallning atomlari 3 – qattiq eritma o‘rin almashgan; 4 – singdirilgan qattiq eritma. 5. Kimyoviy birikma.


Ni va Rd (R =19,5), markazlashgan kub, yuza markazlashgan kublikda Mo va W(R = 9,9) , V – Ti(R = 2) , Na, Ca, Pв, Cr katta atom diametrga ega va Fe, Cи, Ni larda erimaydi.
Singan qattiq erigan elementning atom diametri kichik bo‘lishi kerak.
Metallarning ximyoviy birikmalari juda ham ko‘p. Bu birikmalar valentlik qonuniga rioya qiladi. Bunday ximyoviy birikma metallarda va metalloidlar orasida bo‘lishi mumkin. Metallarning bir biri bilan hosil qilgan birikmasi – intermetallar. Kimyoviy birikma An*Bm unda A va B oddiy elementlar bo‘lsa n, m lar, raqam. Hosil bo‘lgan birikmalar o‘z xususiyatlari bilan hosil qiluvchi elementlardan keskin farqlanadi. Kimyoviy birikma hosil bo‘lganda birikmada reaksiya natijasida ichki energiya hisobiga temperatura oshadi.
Singish fazasini hosil qiluvchilarga Fe, Mn, Cr, Mo va boshqalar kiradi, ular uglerod, vodorod, azot, borlar bilan birikib karbid, intrid, boridlar hosil qiladi, ya’ni ularning atom radiusi kichik bo‘lib ularga singdirilgan faza deb aytiladi va quyidagicha formulaga ega bo‘ladi: M₄ X (Fe₄N, Mp₄N) va boshqalar M₂ X (W₂C, Mo₂C, Fe₂N) MX (WC, VC, TiC, NbC, TiN, VN)


Elektron birikmalar. Bu birikmalar ko‘pincha bir valentliklar orasida hosil bo‘ladi. Си, Ag, Aи, Li, Na metallar va oraliq gruppalarda Fe, Mn, Co. Oddiy metallar valentligi 2 dan 5 gacha Be, Mg, Zn, Cd, Al.
Laves fazasi.
Ularda AV₂ u zich joylashgan kristallik geksogonal panjaraga ega MgZn₂, MgNi₂ yoki yoqlari markazlashgan kub bo‘lib MgCi₂ AgBe₂, TiBe₂ hosil qiladi.