Кадрлар тайёрлаш миллий дастури

8-§. ТЕМИР-ЦЕМЕНТИТ ҲОЛАТ ДИАГРАММАСИ
Темир-углеродли қотишмаларнинг структура ташкил этувчилари. Темир-углеродли қотишмаларни ва термик ишлов бериш процессларини ўрганиш 1868 йилда эълон қилинган Д. К. Черновнинг “Лавров ва Калакуцийнинг пўлат ва пўлатдан ишланган обзори ҳамда ушбу соҳа бўйича Д.К.Черновнинг ўз тадқиқотлари” мақоласи билан бошланади. Д.К.Чернов биринчи бўлиб пўлатда критик нуқталар борлигини кўрсатди ва темир-цементит диаграммаси ҳақида дастлабки тушунчани берди. Кейинчалик темир-углеродли қотишмаларни қуришга Ф.Осмонд, Ле-Шателье (Франция), Р.Аустен (Англия), А.А.Байков ва Н.Т.Гудцов (Россия), Розенбаум (Голландия), П.Геренс (Германия) ва бошқаларниннг ишлари бағишланди.
Темир ва углерод темир-углерод қотишмаларнинг структура ва хоссалари боғлиқ бўлган асосий компонентлар ҳисобланади. Тоза темир кумушсимон оқ рангдаги металл бўлиб, суюқланиш температураси 1539⁰С га тенг. Темир иккита α ва γ полиморф модификацияга эга. α модификация 911⁰С дан паст ва 1392⁰С С дан юқори температурада; γ – темир эса 911-1392⁰С температуралар оралиғида мавжуд бўлади.
Температура ва углерод концентрациясига боғлиқ ҳолда темир-углеродли қотишмаларнинг қуйидаги структура ташкил этувчилари мавжуд.
1. Феррит (Ф)- углероднинг α-темирга сингдирилган қаттиқ эритмаси. Хона температурасида α-темирда углерод 0,005% гача эрийди; энг кўп эрувчанлик 727⁰С температурада бўлиб, 0,02% га тенг. Ферритнинг қаттиқлиги паст (НВ-80-100) ва мустаҳкамлиги кичик (σ_в=250МПа), лекин пластиклиги юқори (σ=50%; φ=80%.)
2. Аустенит (А) углероднинг γ-темирга сингдирилган қаттиқ эритмаси. У темир углеродли қотишмаларда фақат юқори температуралардагина мавжуд бўлади. Углероднинг γ-темирдаги энг кўп эрувчанлиги 1147⁰С да бўлиб, 2,14 % га тенг. 727⁰Сда эса 0,8 %. Бу температура темир-углеродли қотишмаларда аустенитнинг барқарор мавжуд бўлишлигининг пастки чегарасидир. Аустенитнинг қаттиқлиги НВ 160-200 га тенг, пластиклиги жуда юқори (δ=40-50%).
3. Цементит (Ц)- темирнинг углерод билан химиявий бирикмаси (темир карбиди Fe₃C) Цементитда 6,67% углерод бор. Унинг суюқланиш температураси 1600⁰С атрофида. У жуда қаттиқ (НВ-800) мўрт ва амалда умуман пластик эмас. Цементит беқарор бўлмай, маълум шароитларда Fe₃C→3Fe+C реакция бўйича графит кўринишида эркин углерод ажратиб парчаланади.
4. Графит (Г)- бу эркин углерод бўлиб, юмшоқ (НВ 3) ва мустаҳкамлиги паст. Чуян ва графит қўшилган пўлатда турли шаклларда графитлар бўлади (пластика ва шар кўринишида). Графит аралашмаларнинг шакли ўзгариши билан қотишманинг механик ва технологик хоссалари ҳам ўзгаради.
5. Перлит (П) – таркиби 0,8% углерод бўлган феррит ва цементитнинг механик аралашмаси (эвтектиод, яъни эвтектикага ўхшаш, лекин қаттиқ фазадан ташкил топган). Перлит пластинкасимон ва заррасимон (глобуляр) бўлиши мумкин. Хона температурасида заррали перлитнинг мустаҳкамлик чегараси σ=800МПа га нисбий чўзилиши σ=15% га, қаттиқлиги НВ 160 га тенг. Перлит қуйидагича ҳосил бўлади. Цементит пластинкаси (глобуль) ёки аустенит зарраси чегарасида ўса бошлайди, ёхуд металлмас аралашма кристалланиш маркази бўлиб ҳисобланади. Бунда қўшни областларда углерод камаяди ва уларда феррит ҳосил бўлади. Қанча дағал ва йирик цементит ажралиб чиқса, перлитнинг механик ҳоссалари шунча ёмонлашади.
6. Ледебурит (Л)- таркибида 4,3% углерод бўлган аустент ва цементитнинг механик аралашмаси (эвтектика). Ледебурит суюқ қотишманинг 1147⁰С температурада қотишидан ҳосил бўлади. Унинг қаттиқлиги НВ 600-700 га тенг жуда мўрт. 727⁰С температурада аустенит перлитга айланганлигидан бу ўзгариш ледебурит таркибига кирувчи аустенитни ҳам қамраб олади.
Юқорида санаб ўтилган структура ташкил этувчилардан ташқари, темир-углероди қотишмаларда оксидлар, нитридлар, сульфидлар, фосфидлар, яъни кислород, азот, олтингугурт ва фосфор билан ҳосил қилинган аралашмалар ҳам бўлиши мумкин. Улар асосида масалан, суюқланиш температураси 950⁰С га тенг фосфидли эвтектика (Fe+Fe₃P+Fe₃C) каби янги структура ташкил этувчилар ҳосил бўлиши мумкин. Фосфор тахминан 0,5-0,7 % бўлганда фосфидли эвтектика яхлит тўр кўринишида зарралар чегарасида ажралиб туради ва чўяннинг мўртлигини оширади.