Kirish Konstruksion materiallar, turlari, tuzilishi. Engil konstruksion materiallar

Mavzu: Konstruktsion materiallarning tuzilishi xossalari

Reja

1. 
   Kirish
   
2. 
   Konstruksion materiallar, turlari, tuzilishi.
   
3. 
   Engil konstruksion materiallar.
   
4. 
   Og‘ir konstruksion materiallar.
   
5. 
   Nometal kompozitsion materiallar stukturasi tuzilishi xossalari .
   

Kimyo fanidan ma’lumki, D.I. Mendeleevni davriy jadvalidagi kimyoviy elementlarning -3/4 qismi metallardir. M.V. Lomonosov ta’rifiga ko‘ra, «Metallar bolg‘alanishi mumkin bo‘lgan yaltiroq jismlardir». Keyingi yillarda metallarni ichki tuzilishini rentgen nuri yordamida o‘rganishlar ko‘rsatdiki, ularning atomlari fazoda ma’lum tartibda joylangan bo‘lib, aniq fazoviy kristallik panjaraga ega. Shu boisdan xossalari ham turlicha bo‘ladi. Ko‘pchilik metal-larning atomlaridagi sirtqi (valent) elektronlar soni bitta yoki ikkita bo‘lib, ular yadroga zaifroq tortilib turadi. Shu sababli ma’lum sharoitda elektronlarining birini yoki ikkalasini nometallarga berib, musbat zaryadli ionlarga aylanadi. Sof (tarkibida qo‘shimchalar judayam oz bo‘lgan) metallarni o‘ziga xos xossalari tufayli texnikani turli sohalarida (masalan, Fe, Cu va Al lardan elektroradio texnikada, Та, Nb, Si va boshqalardan priborsozlikda, atom texnikada va boshqa joylarda) qo‘llanilsa, mashinasozlikda va boshqa sohalarda qora va rangli metallar qotishmalari 7 (cho‘yan, po‘lat, latun, bronza va boshqalardan) asosiy konstruksion material sifatida keng foydalaniladi. Ma’lumki, rangli metall va ularning qotishmalari qora metall qotishmalaridan ancha qimmat bo‘lsada, korroziyaga bardoshligi, elektr va issiqlikni yaxshi o‘tkazishi, plastikligi, puxtaligining qoniqarligi, temperatura pasaygan sari elektr o‘tkazuvchanligining ortishi, termik ishlanishi va boshqa xossalari tufayli zarur joylarda keng qo‘llaniladi. Lekin imkon bo‘lsa, qimmatbaho rangli metall va ularning qotishmalari o‘rniga qora metall qotishmalari va nometall mate-riallardan foydalanish katta iqtisodiy tejamlik beradi. Bu holni unutmaslik kerak.Ma’lumki, materiallar metall va nometallarga ajratiladi. Nometall materiallarga sopol, shisha, plastmassa va boshqalar kirishib ularning atomlari fazoviy panjarada metallar singari ma’lum tartibda emas, balki tartibsiz joylanadi. Ular aniq tempe-raturada suyuqlanmaydi, qizdirganda avvaliga yumshab keyin suyuqlanadi. Shu boisdan ularning fizikaviy, kimyoviy, mexanikaviy va texnologik xossalari metallarnikidan farqlanadi. Metallarga kelsak, ularning turiga ko‘ra fazoviy panjaralari xili va ularda atomlarning joylanishi har xil tartibda bo‘ladi va ularda asosan quyidagi fazoviy kristall panjaralar ko‘proq uchraydi: 1. Hajmi markazlashgan elementar kub panjara. Bunday fazoviy kristall panjarada metall atomlarining 8 tasi kubning uchlarida, bittasi esa kub markazida joylashgan bo‘ladi (21- rasm, a). Bu xil fazoviy kristall panjara Fea, Cr, W, V, Mo, Nb, Та, Li va boshqa metallarga xosdir. 2. Yoqlari markazlashgan elementar kub panjarada. Bunday fazoviy kristall panjarada metall atomlarining 8 tasi kubning uchlarida va 6 tasi kub yoqlarining markazida 53 joylashgan bo‘ladi (21-rasm, b). Bu xil fazoviy kristall panjara FeY, Al, Cu, Pb, Au, Ag va boshqa metallarga xosdir. 3. Olti qirrali (geksogonal) elementar panjara. Bunday fazoviy kristall panjarada metall atomlarining 12 tasi olti qirrali prizmaning uchlarida, 2 tasi ustki va ostki asoslar markazida va 3 tasi yoqlar o‘rtasida joylashgan bo‘ladi (14-rasm, d). Bu xil fazoviy kristall panjara Zn, Cd, Mg,. Nia, Coa, Tia va boshqa metallarga xosdir. Geksogonal panjara parametrini prizma tomonini (a) va bo‘yini (s) harflar xarakterlaydi. Elementar fazoviy panjaradagi atomga eng yaqin masofada joylashgan qo‘shni atomlar soniga koordinatsion son (K) deyiladi. Masalan, hajmi markazlashgan elementar kub panjarada K-8, yoqlari markazlashgan elementar kub panjarada K-12 ga teng bo‘ladi. К ning qiymati qancha katta bo‘lsa, atomlarning joylashish zichligi ham shuncha katta bo‘ladi.

14-rasm. Fazoviy kristall panjaralarning turlari: a – hajmi markazlashgan elementlar kub panjara; b – yoqlari markazlashgan elementar kub panjara; d – olti qirrali (geksogonal) elementar kub panjaralar.

Qotishmalar tarkibidagi element (komponent) larining xili konsentratsiyasi va temperaturasi o‘zgarganda fazalarining qanday holatda bo‘lishini ko‘rsatuvchi diagramma shu qotishmaning holat diagrammasi deyiladi. Qotishmalarning holat diagrammasi uning ayni sharoitda eng kichik erkin energiyali barqaror fazalar holatini ko‘rsatgani uchun bu diagramma qotishmaning muvozanat diagrammasi deb ham ataladi. Demak, qotishmalarning holat diagrammasidan kristallanish davrida fazalarning hamda ularga ko‘ra xossalarining o‘zgarishi kuzatiladi. Shuning uchun qotishmalarning holat diagrammalarining amaliy ahamiyati g‘oyat katta. Ma’lumki, qotishmalar tarkibiga kiruvchi komponentlar ortishi bilan holat diagrammalarining tuzilishi murakkablashadi. Eng oddiy holat diagrammalari ikki komponentli qotishmalarga xos bo‘lgani uchun shu qotishmalarning holat diagrammasini ko‘rib chiqish bilan kifoyalanamiz. Amalda aniq qotishmalarning holat diagrammasini tuzish uchun komponentlarini va aniq tarkibli qotishmalarini olib, ularni o‘tga chidamli materiallardan yasalgan idishga kiritib, pechda suyultirilib, asta-sekin sovitib boriladi. Bunda ularning kristallana boshlashi va tugashi temperaturalarining o‘zgarishi termo-elektrik pirometr, strukturasi esa maxsus metallografik mikroskop yordamida kuzatib, olingan mate- 60 riallar asosida holat diagrammasi tuziladi.

Malumki, tabiatda deyarli hamma metallar va ulaming qotishmalari tog‘ jinslari tarkibida turli xil murakkab birikmalar ko‘rinishida uchraydi. Cho‘yan va poiat ishlab chiqaradigan hozirgi zamon metallurgiya korxonasi turli korxonalaming murakkab kompleksidan iborat.
1. Ruda, toshko‘mir, flyus, o‘tga chidamli materiallar qazib olinadigan shaxta va karerlar.
2. Bekorchi jinslami chiqarib tashlab ruda tozalanadigan va suyuqlantirishga tayyorlanadigan hamda rudaga nisbatan tarkibida temir ko‘p boigan mahsulot — konsentrat olinadigan mda boyitish kombinati.
3. Koks-kimyo sexlari va zavodlari. U yerda kokslanadigan ko‘mirlar tayyorlanadi, koks pechlarida ular kokslanadi (havo kiritmasdan taxminan 1000 °C temperaturada quruq haydaladi) hamda ulardan yoi-yoiakay benzol, fenol, toshko‘mir smolasi kabi qimmatli kimyo mahsulotlari ajratib olinadi.
4. Energetika sexlari. U yerda elektr energiyasi olinadi va uzatiladi, domna protsesslarida havo puflash uchun zarur boigan siqilgan havo olinadi, cho‘yan va poiat eritish uchun kislorod olinadi, shuningdek, metallurgiya korxonalarida chiqadigan gazlari tozalanadi (tabiatni saqlash va havo basseynini toza saqlash maqsadida).
5. Cho‘yan va ferroqotishmalami eritish domna sexlari.
6 . Turli ferroqotishmalar ishlab chiqariladigan zavodlar.
7. Po`lat ishlab chiqarish uchun moljallangan konverter, marten, elektr-poiat suyultirish sexlari.
8 . Prokat sexlari. U yerda qizdirilgan po`lat quymalardan tayyorlamalar (buyumlar va slyablar), keyinchalik sort prokat, trubalar, list, sim va boshqalar uchun qayta ishlanadi. Hozirgi zamon po`lat ishlab chiqarishi ikki bosqichli sxemaga asoslangan, unda domna pechlarida cho‘yan eritiladi hamda keyinchalik undan turli usullar bilan po`lat olinadi. Domna pechlarida eritish protsessida ruda tarkibidagi temir oksidlaridan temir tanlama qaytariladi. Shu bilan birga rudadan fosfor hamda uncha ko‘p bo‘lmagan miqdorda marganes va kremniy ham qaytarib olinadi; temir uglerod va qisman yoqilg‘idagi (koks) oltingugurt bilan to‘yinadi. Shunday qilib, rudadan tarkibida 2,14% dan ko‘p uglerod, kremniy, marganes, oltingugurt va fosfor bo‘lgan temir qotishmasi olinadi. Metallurgiya korxonalarida mazkur birikmalardan quyidagi asosiy usullar yordamida metall va uning qotishmalari ajratib olinadi:
• Pirometallurgiya, bu usulda metall ishlab chiqarish uchun zarur issiqlik yoqilg‘ini yondirish hisobiga olinadi;
• Elektrometallurgiya, ushbu usulda metall ishlab chiqarish uchun zarur issiqlik elektr energiyasi evaziga olinadi;
• Gidrometallurgiya, mazkur usulda ruda tarkibidagi metall erituvchiga o‘tkazilib, so‘ngra ajratib olinadi;
• Kimyoviy metallurgiya usulda kimyoviy va metallurgiya jarayonlari yordamida metall ajratib olinadi. Yoqilg‘ining asosiy yonuvchi komponenti uglerod bilan vodorod hisoblanadi. Uglerod yonish davrida o‘zidan ko‘p miqdorda issiqlik ajratib chiqarishi bilan birgalikda, temimi oksidlardan qaytarishda ishtirok etadi. Metallurgiyada yoqilg‘i sifatida koks, mazut, tabiiy gaz, domna va koks gazlari ishlatiladi. Koks. Toshko‘mimi maydalab, maxsus pechlarda 1000-1100°C haroratda 10-15 soat davomida havosiz joyda qizdirishdan olingan qattiq g‘ovak massa koks deyiladi. Koks 80-95 % C, 0,5-2,0 % S, 0,04 % P, 1,0 % ga yaqin gazlar, 10-13 % kul va 5 % namlikdan iborat bo‘Iadi. Koks o‘zidan 6500- 7500 kkal/kg issiqlik ajratib chiqaradi; koksning g‘ovakligi 45-55 % bo‘lib, 700°C haroratda alangalanadi. Koks domna pechlari va vagrankalarda cho‘yan ishlab chiqarishda yoqilg‘i sifatida ishlatiladi. M azut neftni qayta ishlashdan hosil boMgan suyuq yoqilgM boMib, Marten va boshqa pechlami qizdirishda ishlatiladi. Mazut o‘zidan 8500 - 10500 kkal/kg issiqlik ajratib chiqaradi. Yonish jarayonini boshqarish qulay va yongandan keyin o‘zidan kul ajratmaydi. Tabiiy gaz. Uning asosiy qismi CH4-metan boMib, 1 m3 tabiiy gaz yonganda 8000 kkal issiqlik chiqadi. Metallurgiya sanoatida tabiiy gazdan foydalanish quyidagi afzalliklarga ega:
• domna va marten pechlarida boradigan jarayonlami faollashtiradi;
• ish unumdorligini oshiradi;
• koksni tejash imkonini beradi. Koks gazi. Toshko‘mirdan koks olish jarayonida gaz hosil bo‘ladi. Uning tarkibida 46-63 % H, 21-27 % CH4, 2-7 % CC>2,4—18 % N boiadi; 1 m3 koks gazi yonganda 3500-4500 kkal/kg issiqlik ajralib chiqadi. Domna gazi. Domna pechlarida cho‘yan ishlab chiqarishda ajraluvchi gaz boiib, metallurgiya korxonalarida u sof holda yoki koks gazi bilan aralashtirilib ishlatiladi. o’tga chidamli materiallar. Metallurgiya pechlari, yig‘gichlar, kovshlarning devorlari va tublari o‘tga chidamli materiallardan tayyorlanadi. o’tga chidamli materiallar kimyoviy tarkibiga ko‘ra kislotali, asosli va neytral guruhlarga boiinadi. o’tga chidamli materiallaming kimyoviy tarkibi, suyuqlanish harorati va ishlatilish sohalari 7.1-jadvalda keltirilgan.