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

65 -расм. Металлнинг мустаҳкамлиги билан шу металл кристалл паижарасидаги дислокациялар ва бошқа нуқсонлар сони орасидаги боғланиш (И. А. Одинг ва А. А. Бочвар).

Пластик деформация таъсирида металлнинг пухталаниши наклёп ёки нагартовка дейилади. Бинобарин, пластик деформация вақтида силжишлар ҳосил бўлиши металлнинг пухталигини, каттиклигини ошириб, пластиклигини пасайтиради, чунки пластикликнинг бир қисми наклёп вақтида йўқолади.

Наклёп кўпдан-кўп силжиш юзалари ҳосил бўлишига, мозаика блокларининг майдаланишига олиб келади, бу эса дислокациялар сонини оширади. Айни замонда бу процесс кристалл панжаранинг эластик бу зилишига сабаб бўлади, бу эса дислокацияларнинг силжиши учун жуда кўп ғовлар ҳосил қилади. Буларнинг ҳаммаси наклёп вақтида металлнинг пухталанишига сабаб бўлади. Бундан ташқари, дислокацияларнинг сурилишига тўсқинлик қилувчи ҳар қандай састаб, масалан, қўшимчаларнинг атомлари (Коттрел атмосфераси), химиявий бирикмаларнинг низҳоятда майда заррачалари ва бошқалар ҳам металларни пухталайди.
Хулоса қилиб айтганда, металларнинг пухталиги уларнинг кристалл панжарасидаги дислокациялар ва бошқа нуқсонлар сонига (65-расм), кристалл панжаранинг бузилган бузилмаганлигига, металл доналарининг майда-йириклигига, металлда субмикроскопик майда қаттиқ заррачалар бор-йўқлигига боғлиқдир.

5-§. ТЕМПЕРАТУРАНИНГ ДЕФОРМАЦИЯЛАНГАН МЕТАЛЛАР
СТРУКТУРАСИ ВА ХОССАЛАРИГА ТАЪСИРИ (ҚАЙТИШ
ВА РЕКРИСТАЛЛАНИШ ҲОДИСАЛАРИ)

С. С. Штейнберг тадқиқотларига кўра, металлни деформациялаш учун сарф қилинган энергиянинг тахминан 90 проценти иссиқлик энергияси тарзида ажралиб чиқади, 10 процентчаси эса металлда ички кучланишлар ҳосил филади.

Н. Н. Давиденковнинг классификациясига мувофиф, бу ички кучланишлар уч турга: биринчи тур, иккинчи тур ва учинчи тур кучланишларга бўлинади. Биринчи тур кучланишлар макроҳажмларда, яъни бутун металл ҳажмида, иккинчи тур кучланишлар айрим доналар ҳажмида, учинчи тур кучланишлар эса айрим кристалл панжаралар доирасида мувозанатлашади; учинчи тур кучланишлар таъсирида кристалл панжара бузил
Айрим атомлар мувозанат ҳолатидан силжийди. Агар металлда макрозҳажмдаги кучланишлар катта бўлса, шу металлдан ясалган деталлнинг бирор қисми ёйилганда ҳажмнинг камайиши натижасида мувозанат бузилади-да, деталь деформацияланади.
Айрим доналар ҳажмидаги кучланишларга металлнинг( деформацияси учун сарф қилинган энергиянинг ҳисобга олмаса ҳам бўладиган даражадаги қисми (С. С. Штейнберг олган маълумотларга кўра, металлда қолган энергиянинг 1 % часи) тўғри келади. Бинобарин, пластик деформация жараёнида металл хоссаларининг ўзгариши учинчи тур кучланишлардан, яъни кристалл панжаранинг бузилишидан келиб чиқади. Пластик деформацияланган металлда эркин энергия даражаси юқори бўлганлигидан, бундай металл термодинамик жизҳатдан анча беқаpop бўлади. Металлни структура жизҳатидан барқарор ҳолатга қайтарувчи ҳодисалар ўз-ўзидан содир бўлиши керак. Бундай ҳодисалар жумласига силжиш натижасида бузилган кристалл панжарани аслига қайтарувчи ҳодисалар ва доналарнинг усиш ҳодисалари киради. Бузилган кристалларни аслига қайтарувчи ҳодисалар юқори температура талаб этмайди, чунки буйда атомлар жуда кичик оралиқда силжийди. Унча юқори бўлмаган (темир учун 300—400°С) температураёқ бузилган кристалл панжарани аслига қайтаради ва металлнинг дастлабки механик хоссалари бир қадар тикланади. Пластик деформацияланган темир механик хоссаларининг температурага қараб ўзгариши 66- расмда тасвирланган.

66- расм. Пластик деформацияланган темир механик хоссаларининг температурага қараб ўзгариши (И. А. Одинг).

66- расмдаги эгри чизиқлардан кўриниб турибдики, температураларнинг кичик бир оралиғида металлнинг дастлабки механик хоссалари айниқса тез тикланади. Бу температуралар оралигидан паст температурада металлнинг микроструктураси ўзгармайди. Рентгеноструктура анализининг кўрсатишича, пластик деформацияланган металл паст температураларда қиздирилганда айрим доналар ҳажмидаги (иккинчи тур) кучланишларгина камаяди. Деформацияланган металлни қиздириш жараёнида щу металл хоссаларининг деформацияланишдан олдинги ҳолига келиши қайтиш ёки ҳордиқ деб аталади. Бу процесс натижасида металлнинг қаттиқлиги ва пухталиги 20—30% пасаяди, пластиклиги эса ортади.
Шуни ҳам айтиб ўтиш керакки, қайтиш процессида металлнинг ички тузилиши унча ўзгармайди ва, шунинг учун, механик хоссалари батамом тикланмайди, баъзи физикавий хоссалари, масалан, электр ўтказувчанлиги эса батамом тикланади. Металлнинг барча хоссаларини деформацияланишдан олдинги қолига батамом келтириш учун уни юқорироқ температурагача қиздириш зарур.
Юқорида айтиб ўтилганидек, пластик деформацияланган металл кристалл панжарасининг бузилиши шу металлнинг бутун ҳажмига бир текис тарқалган бўлмайди, металлда шундай жойлар ҳам бўладики, бу жойларда ички кучланишлар концентрацияси айниқса юқори, эркин энергия даражаси ортиқ бўлади. Ана шу жойлар термодинамик жиҳатдан энг беқарор бўлиб, металл қиздирилганда ана шу жойлардаги кристалл панжаралар бошқа жойлардагидан олдин тиклана бошлайди.
Бинобарин, металл пластик деформацияланганда учинчи тур кучланищлар ҳосил бўлган жойлар металл қиздирилганда энг олдин барқарор ҳолатга ўтади ва кристалл панжараси тикланмаган қисмлар ҳисобига ўса бошлайди. Шундай қилиб, кристалл пажараси асли ҳолига келган микроҳажмлар янги доналар ўсадиган марказлар бўлиб қолади.
Бундай марказлар ҳосил бўлиши ва уларнинг бузилган кристаллар ҳисобига ўсиши рекристалланиш деб аталади. Рекристалланиш вақтида металлнинг деформацияланишдан олдинги доналари тикланмай, балки янги доналар ҳосил бўлади, яъни металл янгидан кристалланади. Рекристалланишнинг аллотропик шакл ўзгаришлар вақтида содир бўладиган иккиламчи (қайта) крирталланишдан фарқи шуки, рекристалланишда металлнинг кристалл панжараси ўзгармайди.
Рекристалланиш температураси (рекристалланишнинг энг кичик температураси) ҳар хил металлар учун турлича бўлади. Масалан, миснинг рекристалланиш температураси ~270°С, темирники ~450°С, никелники ~ 600°G, алюминийники ~50°С, вольфрамники —1200°С, қалай, қўрғошин ва осон суюқланувчи бошқа металларники эса нормал температурадан паст бўлади.
Рекристалланиш температураси билан суюқланиш температураси орасида қуйидаги боғланиш бор: