|
2.Metallarni ikkilamchi kristallanishi
Suyuq holatdan qattiq (kristall) holatga o‘tish kristallanish deb ataladi.
Kristallanish protsessi temperaturaga bog‘liq bo‘lib, ma’lum vaqt ichida sodir
bo‘ladi. Shuning uchun sovish egri chiziqlari temperatura-vaqt koordinatalarida
quriladi (3-rasm) Metallning o‘ta sovimasdan nazariy, ya’ni ideal kristallanishi
protsessi TS ga erishilgach, temperatura pasayishi to‘xtaydi. Bu kristall
panjaralarning shakllanishida atomlarning qayta gruppalanishi issiqlik ajralib
chiqishi hisobiga sodir bo‘lishi (kristallanishning yashirin issiqligi ajralib chiqadi)
bilan tushuntiriladi. Har bir toza metall (qotishma emas) qat’iy o‘zgarmas ma’lum
temperaturasi yana pasayadi.
Amalda kristallanish pastroq temperaturada, ya’ni metallning T, Tn1, Tn2
temperaturalargacha o‘ta sovishda sodir bo‘ladi (masalan. 1,2 egri chiziqlar). O‘ta
sovish darajasi (∆T= TS-Tn) metallning tabiati va tozaligi hamda sovish tezligiga
bog‘liq. Suyuq metall qancha toza bo‘lsa, u o‘ta sovishga shuncha moyildir. Sovish
tezligi ortishi bilan o‘ta sovish darajasi ko‘tariladi, metall zarrachalari esa mayda
bo‘lib qoladi, bu esa uning sifatini yaxshilaydi. Ishlab chiqarish sharoitida
kristallanishning o‘ta sovish darajasi ko‘pgina metallar uchun 10 dan 300 S gacha
yetadi. Sovish tezligi katta bo‘lganda u yuz gradusgacha yetishi mumkin.
Kristallanish protsessi ikki bosqichdan iborat: kristallarning paydo bo‘lishi
(kristallanish murtagi yoki markazlari paydo bo‘ladi) va bu markazlardan
kristallarning o‘sib chiqishi. Qotishmaning o‘ta sovish darajasi Tn dan past
bo‘lganida suyuq metallning ko‘p uchastkalarida o‘sishga moyil bo‘lgan kristall
murtaklari hosil bo‘ladi. Hosil bo‘lgan kristallar avvaliga erkin o‘sadi va u yoki bu
darajada to‘g‘ri geometrik shaklga ega bo‘ladi. Keyin o‘sayotgan kristallar bir-biri
uchrashganda ularning to‘g‘ri shakli bo‘ziladi, chunki uchastkalarda yoqlarning
o‘sishi to‘xtaydi. Subq metall erkin kirishi mumkin bo‘lgan yo‘nalishlaridagina
36
kristall o‘sishi mumkin. Natijada avvalgi to‘g‘ri geometrik shaklga ega bo‘lgan
kristallar qotgandan so‘ng ngoto‘g‘ri shaklni oladi. Ular kristallitlar yoki zarralar
deb ataladi.
Kristallanish paytida hosil bo‘ladigan zarradarning o‘lchami faqat o‘z-
o‘zidan paydo bo‘ladigan kristallanish markazlari soniga bog‘liq bo‘libgina
qolmay, suyuq metallda doim mavjud bo‘ladigan erimagan aralashmalar miqdoriga
ham bog‘liq bo‘ladi. Bunday erimagan aralashmalar kristallanishning tayyor
markazlari bo‘lib hisoblanadi. Ularga oksidlar (masalan, Al2 O3) , nitridlar,
sulfidlar va boshqa birikmalar kiradi. Ushbu metallda yoki qotishmada asosiy
metall atomlarining o‘lchamlariga teng bo‘lgan qattiq zarrachalarnigina
kristallanish markazlari bo‘la oladi. Bunday qattiq zarrachalarning kristall
panjarasi tuzilishi va parametrlariga ko‘ra kristallanayotgan metall panjarasiga
yaqin bo‘lishi kerak. Bunday zarrachalar qancha ko‘p bo‘lsa, kristallanayotgan
metall zarralari shuncha mayda bo‘ladi.
Kristallanish markazlari hosil bo‘lishiga sovish tezligi ham ta’sir etadi.
Sovish tezligi qancha yuqori bo‘lsa, kristallanish markazlari shuncha ko‘p paydo
bo‘ladi va demak, metall zarralar ham paydo bo‘ladi.
Mayda zarralar oli uchun sun’iy kristallanish markazlari hosil qilinadi.
Buning uchun suyultirilgan metallga (eritmaga) modifikatorlar deb ataladigan
maxsus moddalar kiritiladi. Masalan, magniyli qotishmalarni modifikatsiya
qilinganda uning zarralari 0,2-0,3 dan 0,01-0,02 mm gacha, ya’ni 15-20 marta
kichiklashadi. Qumalarni modifikatsiya qilish uchun qotishmaga qiyin eriydigan
birikmalar (karbidlar, oksidlar) hosil qiluvchi qo‘shimchalar kiritiladi. Masalan,
po‘latni modifikatsiya qilishda alyuminiy, titan, vanadiy, alyuminiyli qotishmalarni
modifikatsiya qilganda esa marganets, titan, vanadiydan foydalaniladi.
Ba’zan modifikatorlar sifatida sirtqi aktiv moddalar ham ishlatiladi. Ular
suyuq metallda eriydi. Bu qatlam kristallning yanada o‘sishiga to‘sqinlik qilib,
metallning tuzilishini mayda zarrali qiladi.
37
Metall quymaning tuzilishi. O‘suvchi kristallarning shakli ularning bir-biriga
tegish shartlari bilangina emas, balki qotishmaning tarkibi, qo‘shilmalar borligi va
sovish rejimi bilan ham belgilanadi. Odatda, kristallar hosil bo‘lishi mexanizmi
dendrit (daraxtsimon) xarakterga ega.
Dendrit
kristallanish
zarralarning
notekis
tezlikda
o‘sishi
bilan
xarakterlanadi. Zarralar hosil bo‘lgach, ularning rivojlanish atomlar joylashishining
zichligi katta va ular orasidagi masofa kichik bo‘lgan tekislik hamda panjara
yo‘nalishlarida sodir bo‘ladi. Bu yo‘nalishlarda bo‘lg‘usi kristallning birinchi
tartibli o‘qlari (1) deb ataluvchi uzun shoxchalar paydo bo‘ladi. (5-rasm)
Keyinchalik birinchi tartibli o‘qlardan yangi ikkinchi tartibli o‘qlar (2), ikkinchi
tartibli o‘qlardan esa uchinchi tartibli o‘qlar (3) o‘sib chiqadi va h.k. kristallana
borish davomida yuqori tartibli o‘qlar hosil bo‘lib, ular asta-sekin suyuq metall
egallab turgan oraliqlarni to‘ldira boradi.
Po‘lat quyma olishning real protsessini qo‘rib chiqamiz. Po‘lat quymalar
metall qoliplarla (izlojnitsalarda) yoki uzluksiz po‘lat quyish qurilmalarida sovitish
yo‘li bilan olinadi. Issiqlikning bir xil tezlikda chiqishini ta’minlash mumkin
bo‘lmaganligi uchun qolipda po‘lat butun hajm bo‘yicha bir vaqtda qota olmaydi.
Shuning uchun po‘lat qolipning sovuq devori va tubida kristallana boshlaydi,
so‘ngra suyuq metallning ichi tomon yoyiladi.
Suyuq metall qolip devorlari 1 ga tekkanda dastlabki paytda o‘qlari teng bo‘lgan
mayda kristallar zonasi 2 hosil bo‘ladi. (6-rasm)
Qattiq metall hajmi suyuq metall hajmidan kichik bo‘lganligidan qolip
devori bilan qotgan metall orasida havo qatlami hosil bo‘ladi hamda metall
devoriga tegishi natijasida devor qiziydi, shuning uchun metallning sovish tezligi
kamayadi va kristallar issiqlik chiqayotgan ustunsimon kristallardan tashkil topgan
zona 3 hosil bo‘ladi. Quymaning ichki zonasi 4 da sekin sovish oqibatida teng o‘qli
oriyentirlanmagan katta o‘lchamli kristallar hosil bo‘ladi.
38
Quymaning eng oxirida soviydigan yuqori qismida sovish jarayonida metall
hajmining kichrayishi oqibatida cho‘kish chuqurchasi 6 paydo bo‘ladi. CHo‘kish
chuqurchasi ostidagi zona 5 da metall cho‘kish g‘ovaklari ko‘p bo‘lganligidan
quymada zichligi past bo‘lgan qismi olib tashlanadi. Olib tashlangan qismi qayta
eritishda foydalaniladi.
Quyma bir jinsli bo‘lmagan ximiyaviy tarkibga ega bo‘lib, u qancha katta
bo‘lsa, quyma shuncha yirik bo‘ladi. Masalan, po‘lat quymada oltingugurt va
fosfor konsentratsiyasi quyma sirtidan markazga tomon va pastdan yuqori tomon
ko‘payib boradi. Quymaning ayrim zonalar bo‘yicha ximiyaviy bir jinslimasligi
zonallikvatsiya deb ataladi. U metallning mexanik xossalariga salbiy ta’sir
ko‘rsatadi.
Do'stlaringiz bilan baham: |
