Ўзбекистон республикаси Олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги Мирзо Улуғбек номидаги Самарқанд Давлат архитектура-қурилиш институти «Қурилиш материаллари, буюмлари ва конструкцияларини ишлаб чиқариш»

16. Металлар қотишмаларни хоссаларини ўрганиш

лаборатория ишларини бажаришга доир
Услубий кўрсатма


Назариядан қисқача маълумот. Металларнинг халқ хўжалигининг турли хил тармоқларида кенг қўлламда қўлланиб келинмоқда, шулар қаторида қурилишда ҳам асосий материаллардан бири ҳисобланади. Металлардан биноларнинг каркас ва синч қисмларини тиклайдилар, кўприклар гурадилар ва шунингдек уларни темирбетон қурилмаларини тайёрлашда қўл- лайдилар.
Металларнинг барча турларидан санитария-техниковий ва ҳаво алмаштирйвчи қурилмаларнинг асосий елементларини тай-ёрлайдилар, яъни шу жумладан қувур ўтказгичлар учун қа-йирма-тирсак, фасон қисмлари ва туташтирувчи қувурлар, ҳавоўт- казгич арматуралари, радиаторлар ва ҳ.к.
Барча металлар асосан икки гуруҳга бўлинади: биринчиси қора металлар ва қотишмалар - буларга асосий компонентлардан бўлиб темир ҳисобланади; иккинчиси рангли металлар ва қотишма-лар - буларнинг асосий компонентлари мис, алюминий, магний ва бошқалардир. Икки ва ундан ортиқ елементларни бирга суюқ-лантириш йўли билан олинган мураккаб жисм қотишма деб аталади.
Қурилишда енг кўп ишлатиладиганлари қора материаллардан пўлат ва чўян ҳисобланади, булар темир қотишмалари бўлиб таркибида карбон, магнезит, кремний ва бошқа кимёвий елементлар мавжуд. Қора металлар таркибидаги углерод миқ-дорига қараб чўлар ва пўлатларга бўлинади. Чўян - таркибида 2-4,3 % углерод бўл- ган темир-углеродли қотишмадир. Пўлат – таркибида углерод миқдори 2%-гача бўлган темир билан углероднинг боғланйв-чи қотишмасидир.
Метал қотишмаларнинг асосий хоссаларини яхшилаш учун уларга термик ишлов берилади. Қора ва рангли қотишма металларга термик ишлов беришда уларнинг тузилишларини узгаришлари натижасида деярли кенг оралиқда уларнинг хоссаларини ҳам узгартиради. Термик ишлов бериш таъсири остида қотишмаларнинг механик хоссалари оширилади, яъни қаттиқлик, мустаҳкамлик, ёйилувчанлик ёки технологик хоссалари оширилиши металларнинг вазни ва ўлчамлари камайтириб, рухсат етиладиган зўриқишларни оширишга имконият яратади.
Шунга боғлиқ бўлиб келтирилган лаборатория ишида метал ва қотишмаларнинг механик хоссаларини тадқиқотлашда термик ишлов беришларни ўрганишда деярли аҳамият берилади.
Термик ишлов бериш, бу пўлатларнинг маълум бир ҳароратда қиздириш, керакли вақтда сақлаб туриш ва совутиш жараёнларидан иборатдир. Натижада қотишмалар структураларини узгартириб ва қўйилган талабларга мувофиқ механик хоссаларга ега бўладилар. Қайсики пўлатлар ва қотишмаларда қиздириш ва совутишлардан ҳосил бўлган стрйктураларнинг ўзгаришлари темир-углерод қотишмаларниниг соддалаштирилган ҳолат диаграммаси (расм 1) бўйича ўрганилади.
Қиздириш ҳароратлари ва совутилишлар тезликга боглиқ бўлиб термик ишлов беришлар қуйидаги турларга бўлинади: юмшатиш (қиздириб пишириш), нормаллаштириш (меъёрга келтириш), тоблаш ва бўшатиш.

1-rasm. Temir-uglerodli qotishmalarning soddalashtirilgan holat diagrammasi

1-расм. Темир-углеродли қотишмаларнинг
соддалаштирилган ҳолат диаграммаси


*Юмшатиш (қиздириб пишириш) - деб пўлатларнинг критик нуқтадан юқори ҳароратда 723+30-50^оC қиздириш жараёну бўлиб, шу ҳароратда сақлаб туриб ва кейинчалик ўз навбатида одатда тандир-ўчоқ (муфел хумдони, расм 2) билан биргаликда аста-секинлик билан совутилишда айтилади. Босим остида совуқ ва илиқ-иссиқ ишлов беришлардан кейин ички зўриқишлардан холис қилиш учун фазали ҳосил бўлган ҳароратлардан пастроқ қиздиришларда ҳам қиздириб ишлов берилиши мумкин.



2-расм. Муфел хумдони

Юмшатишда пулатларнинг структура ва хоссаларини яхшилаш, уларнинг охирги термик ишлов беришга тайёрлаш, пўлатларнинг механик ва мулойим ишлов беришларини енгиллаштиришда юмшатишларга ега бўлади.

*Нормаллаштириш (меъёрга келтириш) - буни қиздириб пиширишдан фарқланиши шундан иборатки, буюмларнинг совутилиши ҳавода содир бўлади ва шу билан бирга қиздирилиб пиширишдан кўра бунда ишлов бериш тезроқ кечади.
Пўлатларнинг структуралари кўпроқ майда заррачалардан иборат бўлади, шунинг учун ҳам механик хоссалари, яъни қаттиқлик ва мустаҳкамликлари юқори бўлади. Нормаллаштиришни юмшатиш (қиздириб пишириш) билан таққослаганда анча самарали иқтисодчан бўлади, чунки совутишда тандир-учоқ талаб қилинмайди, ҳавода совутилади. Кўпинча металлургия заводларида нормаллаштирилган пулатлар ишлаб чиқарилади.
Нормаллаштирилгандан кейин углеродли пўлатларнинг қаттиқлиги уларнинг таркибига боғлиқ бўлган ҳолда 150-300 ҲБ бирлик чегарасида бўлади. Юмшатилган пулатга кўра нормал-лаштирилган пулат анча қаттиқ бўлади чунки нормаллаштириб совутишни тезлиги юмшатилган пулатга нисбатан юқори бўлиб ҳосил бўладиган структура анча майин тузилишга ега бўлади.
*Тоблаш – деб кейинги евтектоидли пўлатлар учун АC₁ (расм 1) пастки критик нуқтадан юқори ва олдинги евтектоидли пўлатлар учун АC₃ юқори критик нуқтадан 30-50°C дан юқори ҳароратга ега бўлган термик ишлов бериш ва шу билан берилган ҳароратда сақлаб туриб кейинчалик тезлик билан (совуқ сув, мой ёки бошқа еритмаларда) совутиш жараёнига айтилади.
Евтектоидлардан олдинги перлит-ферритли, асли структурали пўлатларни кўрсатилганидек қиздирилса аустенитли структура ҳосил бўлади, қайсики уана кейинчалик критик нуқтадан юқори тезлик билан совутилса мартенситга айланади.
Ўша пулатни ўзини АC₁ (расм 1) нуқтадан юқори даражада қиздириб, аммо АС₃ дан паст, тоблангандан кейин мартенсит билан бир қаторда феррит қисмини танлайдилар. Пўлатларни таркибида феррит бўлганлиги туфайли тоблашдан кейин унинг қаттиқлиги камаяди. Шунинг учун евтектоидли пўлатларда қоидага мувофиқ бундай (тўлиқсиз) тоблаш қўлланилмайди.
Тоблашдан асосий мақсад шундан иборатки, мартенсит структуралар ҳосил қилиш ҳисобидан пўлатларга юқори қаттиқлик ва мустаҳкамлик беришдир. Евтектоиддан кейинги пўлатларни АC₁ (расм 1) дан 30-50^оС дан юқори нуқтада қиздирилса аустенит ҳосил бўлиб сементитнинг айрим миқдорлари сақланиб қолади.
Бундай структуралар юқори нуқтадаги АC₁ қиздириб сўнгра тобланиб олинганга айстенит турлари ичида таъминлайди. Тўгри келадиган ҳароратга аустенит турлари асосан қиздириш ва сақлаб туриш вақтини аниқланиши буюмларнинг массаларига нисбатан , уларнинг структура тузилишларига асосланади. Ҳамма ферритли-сементли аралашмаларнинг ҳосил қиладиган жараёнлар аустенитга ўтиб қолмаслик учун сақлаб туриш вақти етарли бўлмаслиги керак.
Конструксион пўлатларнинг 0,3-0,6 % углеродга ега бўлган деталларнинг бир миллиметр кесимининг қиздириш учун 770-820°C қўлланиладиган електр тандир-учоқда 50-80 секундга тенг вақт қабул қилинган. Қиздиришда сақлаб туришлик вақти одатда умумий қиздириш вақтидан 25% га яқинликни ташкил қилади.
Совутишни тезлиги шундай бўлиши керакки, таркибли трооститни ёки мартенситни олишда керакли бўлган структураларни олинишини таъминлаши керак.
Термик ишлов беришларни муваффақиятли ўтказишда тоблаш муддати ва совутиш муҳитни танлаш катта аҳамиятга егадир. Пўлат буюмларни тоблашда юқорида келтирилган турли хил суюқликларда совутадилар, қайсики уларни таъсирлари бир хил бўлмайди.
Шунинг учун тобланган буюмларнинг қаттиқлиги фақат қиздириш тавсифига, яъни ҳароратларига, пўлатларнинг кимёвий таркибига ва балки совутиш тезликларига ҳамда совутиладиган суюқликларнинг жинсларига ҳам боғлиқдир. Одатда ўртача углеродли пўлатларнинг тоблангандан кейин 18-20°C ҳароратли сувда совутилади қолган пўлатларники еса кўпинча мойда бажарилади. Буюмларнинг тоблаш жараёнида буюм суюқликда тезда айлантириб аралаштирилади, бундан мақсад буюм атрофида ҳосил бўлган ва тоблашда халақит берадиган буг халтачани юқотишдир.
*Бўшатиш –деб тобланган пулатни маълум ҳароратга қиздириб ва кейинчалик совутилишдаги термик ишлов беришдан иборат бўлган жараёнга айтилади.
Бўшатишдан мақсад шундан иборатки, структураларни кўпроқ барқарорлаштирилган (стабиллаштирилган) ҳолатда келтириб ички зўриқишларни юқотишдир, керакли бўлган механик, яъни айниқса тоблашдан кейин қаттиқлигини сақлаган ҳолда мўртлигни юқотиш каби хоссаларини олишдир. Тайёр пулат буюмларига қўйиладиган талаблар техник шартлар талабига кўра амалда турли хил бўшатиш ҳароратлари қўлланилади. Қуйидаги учта асосий турдаги бўшатишлар қўлланилади: паст, ўрта ҳамда юқори ҳароратли бўшатишлар ва улар қуйидагича тавсифланади.