М у н д а р и ж а I боб. Металларнинг кристалл тузилиши ва кристалланиш поцесси

УМУМИЙ МАЪЛУМОТ

Барча металларнинг қора варангдор металларга бўлиниши ўрта мактаб химия курсидан маълум. Қоpaметалларга, асосан, темир, ва унинг қотишмалари киради. Темир қотишмаларидан энг мухимларини хозирги замон машинасозлигининг асоси булган пўлат билан чўян ташкил этади: Пўлатбилан чуян эса темир— углерод қотишмалари деб аталади.

Пўлат билан чўянўз таркиби жихатидан мураккаб, яъни кўп компонентли қотишмалардир. Аммо уларнинг таркибига иккита асосий компонент — темир (Fe) ва углерод (С) киради, шунинг учун бу қотишмаларни темир—углерод қотишмалари деб қараш мумкин.
Темир—углерод қотишмаларининг тузилишини, бу қотишмалар қиздирилганда, совитилганда ва бошқа усуллар билан ишланганда уларда қандай процесслар содир бўлишини ўрганиш сохасида ватанимиз шани биринчи ўриндатуради. Улуғ рус олими Д. К. Черновнинг кашфиётлари туфайли пўлат ва чўян ишлаб чиқариш хамда уларни термик ишлаш пухта илмий асосга эга бўлиб қолди.
Д. К. Черновнинг тадқиқотлари темир—углерод системасининг холат диаграммасини, шунингдек, темир—углерод қотишмаларини ўрганишга асос булди ва металлшунослик фани пайдо булишигаолиб келди.
Д. К. Чернов қаттиқ холатдаги пўлатда содир буладиган ўзгаришларни кашф этди ва пўлатда критик нуқталар мавжудлигини ва бунуқталарнинг углерод миқдорига боғдиқ эканлигини курсатди, яънитемир—углерод диаграммаси тўғрисида дастлабки тушунчалар берди.
Критик нуқталар кашф этилишидан олдин, пўлат қиздирилганда ва совитилганда унда нималар содир булиши маълум эмас эди. Шу сабабли пўлатни термик ишлаш натижалари хилма-хил чиқарди.
1868 йилда Д. К. Чернов пўлатдан тўп стволлари ишлаб чиқаришни текширар экан, пўлатда критик нуқта а ва критик нуқта b борлигини аниқлади. Чернов таъбири билан айтганда а нуқтанинг ахамияти шундан иборат (105-расм): ≪Пўлат қанчалик қаттиқ булмасин, у а нуқтадан паст қиздирилганда, қанчадик тез совитилишига қарамай, тоблан-
майди; аксинча, у анча юмшоқ бўлиб қолади ва уни арралаш осон бўлади≫. b нуқтанинг ахамияти шундан иборатки, ≪Пўлатнинг температура си b нуқтагача кўтарилди дегунча пўлат массаси донадор (умуман айтганда, кристалл) холатдан мумсимон, яъни аморф холатга (қаттиқ эритма — аустенит холатига — А. Т.) ўтади≫.
Д. К. Чернов темир— углерод системаси холат диаграммасининг намунасини хам чизиб берди. Бу диаграмма 106- расмда тасвирланган.
Д. К. Чернов диаграммаси пўлатда бўладиган ўзгаришлар тўғрисида энг мухим маълумотлар олишга имкон берадики, бу маълумотлардан биз хозирги кунгача фойдаланиб келамиз.

105- расм. Пўлатнинг критик нуқталари (Д. К. Чернов).

106- расмда тасвирланган диаграммада а нуқта пўлатдаги углерод миқдорига боғлиқ эмас, b нуқта эса углерод миқдорининг ортиши билан пасаяди; b нуқтадан юқори температурадагина пўлатнинг структураси батамом аустенитга айланади, бинобарин, b нуқтадан пастда пўлат тобланмайди. с'сс" чизиқ ликвидус чизиғи булиб, с'Х чизиқ солидус чизиғидир.

Д. К. Чернов а ва b критик нуқталарни пўлатнинг чўғланиш рангларига қараб топган эди. Француз олими Ф. Осмонд Ле-Шателье пирометридан фойдаланиб, бу критик температураларни улчади ва критик нукталардан утишда пўлат структурасида буладиган узгаришларнинг характерини аниқлаб, асосий структураларга ном берди.

106- раем. Темир-углерод қотишмаларининг

холат диаграммаси (Д. К. Чернов).

Пўлат қиздирилганда аустенит хосил булишини дастлаб инглиз тадқиқотчиси Р. Аустеи топди, унинг бу кашфиётини металлографик анализ ёрдамида француз олими Ле-Шателье, рус олимлари А. А. Байков ва Н. Т. Гудцов исботладилар. Юқорида баён этил-ган маълумотлардан фойдаланиб, голланд олими Г. Розебом ва инглиз тадқиқотчиси Р. Аустентемир — углерод системаси холат диаграммасининг дастлабки намунасини чизиб бердилар, аммо уларнинг бу диаграммалари мукаммал эмас эди. Фақат XIX асрнинг охиридагина немис олими П. Геренеянги маълумотлардан фойдаланиб, темир — углерод холат диаграммасининг хозирги кўринишига яқин вариантини чизиб берди.

Шуни хам айтиб ўтиш керакки, темир—углерод системасининг холат диаграммасини, мувозанат чизиқларининг вазияти нуқтаи назаридан олганда, хозир хали мукаммал деб булмайди. Темир—углерод қотишмаларини тозалаш усуллари ва текшириш методлари такомиллашаборган сари диаграммадаги мувозанат чизиқлари вазиятининг янада аниқланиши шубхасиздир.
Темир—углерод системасининг холат диаграммасини урганиш амалий жихатдан ғоят катта ахамиятга эга, чунки пўлат хамда чўянни термик ишлаш ва технологик процессларнинг бошқа баъзи турлари ана шу диаграммага асосланади.
Темир углерод билан бирикиб, бир неча хил химиявий бирикма:Ре_зС, Ре₂С, FeC ва бошқаларни хосил қилади. Демак, темир—углерод системасининг холат диаграммаси тўртинчи тип холат диаграммалари жумласига киради ва юқорида тилга олинган химиявий бирикмаларгаоид чизиқлар воситасида бир неча диаграммага булинади. Шуни хам айтиб утиш керакки, амалда ишлатиладиган темир—углерод қотишмаларининг таркибида купи билан 5% углерод булади. Бундан ташқари, таркибида 6,67% дан ортиқ углерод булган қотишмалар холат диаграммаси яхши текширилган эмас. Шунинг учун биз Fe—С холат диаграммасииинг темирдан то Fe₃C гача булган қисминигина куриб чиқамиз ва бунда темир билан Fe₃C ни системанинг компонентлари деб хисоблаймиз. Шундай экан, Fe—Ее₃С системасининг холат диаграммасиникуриб чиқищдан олдин темир ва цементитнинг хоссалари хамда тузилиши билан танишиб чиқишимиз керак.

1.