Temir uglerod holat diagrammasi

“Temir uglerod holat diagrammasi”

Reja:
1 Metallarni kristallanish grafigi
2 Qotishmalarni holat diagrammasi.
3 Temir uglerod holat diagrammasi.


1. Metallarni kristallanish grafigi
Har qanday metallarni va qotishmaning ichki tuzilish xossalari uni qizdirganda va sovutganda ro’y beradigan xodisalar, aralashmani bir-biri bilan qanday miqdorda aralashishiga bog’liq. Odatda metallarni (qotishmani) sovitilgan vaqtda kristallanadi, yapni suyuq holatdan qattiq holatga o’tadi, bunday kristallanish birlamchi kristallanish deb ataladi.
Qotgan metallni sovishi natijasida qaytadan kristallanish ikkilamchi kristallanish deb aytiladi. Kristallanish jarayonin yaxshiroq o’rganish uchun kristallanishni grafikda ko’ramiz.
Metallarni kristallanishini pirometr deb ataluvchi asbob bilan aniqlanadi, yapni vaqt ichida suyuq metallni qotish yoki metallni qattiq xoldan suyuq xolga o’tishini kuzatadi. Ma’lum vaqt birligida yuz bergan o’zgarishlar yozib olinib, olingan material bo’yicha sovish yoki qotish egri chizig’ini temperatura va vaqt koordinatida chiziladi.
Misol uchun qandaydir metallni erish egri chizig’ini chizish kerak bo’lsa, olingan ma’lumotlar bo’yicha diagramma chiziladi (3.1-rasm).
Diagrammada Av-gorizantal uchastka t_er-erishni kritik nuqtasi a-erishni boshlang’ich nuktasi v-erishni oxiri.
Diagrammadan ko’rinib turibdiki temperatura ma’lum darajaga yetganda birmuncha o’zgarmay turadigan to’xtash (bu to’xtashlar sovutganda xam mavjud bo’ladi) bo’lib, qandaydir ichki o’zgarishlar sodir bo’ladi. Metallni qizdirgan vaqtda metallga berilgan issiqlikni o’ziga yutadi,sovitilganda esa, metalldan issiqlik ajraladi,bu esa metallni isishi yoki sovushidan tuxtatishga sabab bo’ladi. Metallni biror holatida yoki tuzilishidagi o’zgarishlarga mos keladigan temperaturasi kritik nuqta deb aytiladi. Erigan metallni kristallanishi uchun erish temperaturasidan pastroq bo’lgan temperaturagacha sovitish kerak, chunki ana shu temperaturaga atomlar aniq bir sxema bo’yicha gruppalanib kristall hosil qiladi.
T_e - metallni erish temperaturasi
T_k-metallni kristallanishi temperaturasini oxiri
Ma’lumki qotishma deganda ikki va undan ko’p elementlarni bir-biri bilan aralashtirilib hosil qilinadigan birikma. Ko’pchilik qotishmalar eritish yo’li bilan olinadi,lekin elektroliz, quyuqlatib, par xolida o’tkazib va boshqa usullar bilan xam qotishma olish mumkin. Aralashmalarni ichida metalmas elementlar xam bo’lishi mumkin, ammo asosiy elementni metall tashkil etadi. Xamma metallar xam aralashib qotishma hosil qilavermaydi. Misol: temir bilan qo’rg’oshin aralashmasdan qotishma hosil bo’lmay, balki qatlamli birikma hosil bo’ladi.
Biz faqat ikkita elementdan hosil bo’lgan aralashmani holat diagrammasini o’rganamiz. 3-4 elementli qotishmalari holat diagrammasini materialshunoslik fani o’rgatadi.
Qotishmalarni holat diagrammasi erigan aralashmani qotish jarayonida struktura o’zgarishini xarakterlab, berilgan qotishmani strukturasi xaqida yaqqol ma’lumot beradi. Holat diagrammasi bo’yicha berilgan qotishmani avvaldan strukturasini va xossasini bilish mumkin. Bundan tashqari holat digramma qotishmalarni termik ishlashni ilmiy jixatdan asoslab berish uchun katta xizmat qiladi. Qotishmani holat diagrammasini yaqqol ko’rish uchun qo’rg’oshin-surma holat diagrammasini chizishda ko’ramiz. Qo’rg’oshin va surma bir-birida yaxshi eirb,juda ko’p qotishma hosil qiladi.
Ma’lumki qotishmani holat diagrammasini chizish uchun erish kritik va kristallanish temperaturalar va nuqtalari zarur bo’ladi. Ularni tajriba yo’li bilan olinadi.
Holat diagrammani chizish uchun 6 ta xarakterli qo’rg’oshin-surma qotishmasini olamiz.

№	Tarkibi %		Qotishmaniing erish temperaturasi	Qotishmaning kristalanishi temperaturasi
	Qurg’oshin	Surma
1.	95	5	296 ^0	246 ^0
2.	90	10	260 ^0	246 ^0
3.	87	13	246 ^0	246 ^0
4.	80	20	280 ^0	246 ^0
5.	60	40	395 ^0	246 ^0
6.	20	80	570 ^0	246 ^0

Qo’rg’oshinni erish temperaturasi- 327^oC

Surpmani erish temperaturasi – 631^oC
Yuqoridagi qotishmalarni kritik temperaturalari bo’yicha kristallanish grafigi chizildi
Endi yuqoridagi bir necha diagrammadan bitta holat diagramma chizamiz (3.4-rasm).
Yuqorida ko’rilgan qotishmani holat diagrammasidan texnikada katta axamiyatga ega bo’lgan po’lat va cho’yanni ko’ramiz. Po’lat va cho’yan tarkibida ozroq bashqa aralashmalarni bo’lishi uni erish nuqtasiga aytarli ta’sir ko’rsatmaydi.
Fanda Fe-C diagrammasi po’lat va cho’yan xaqidagi fundamentar bilim xisoblanadi.
Uglerod temir bilan ximik birikma (sement) yoki erkin xolda (grafit shaklida brikkan bo’lishi mumkin). Shunga binoan ikkita diagramma mavjud sement va grafit. Ma’lumki Fe-1539 da eriydi. 1539 gacha bir nechta kritik nuqtalarini bo’lishi, temirni qizdirganda bir nechta allotropik shakl o’zgarishi ko’rsatadi. Temirni qizdir-ganda va sovutganda egri chiziqlarni temir ma’lum darajaga yetganda birmuncha vaqt o’zgarmay turishini poFonalar bilan ifodalanadi. Bu pog’onalar temir sovu-ganda xam, qiziganda xam unda qandaydir o’zgarishlari sodir bo’lishini ko’rsatadi.
Temirni qizdirganda sodir bo’ladigan bu o’zgarishlar vaqtida metallga berilgan issiqlikni o’ziga oladi., sovuganda ro’y beradigan o’zgarishlar vaqtida metalldan issiqlik ajraladi.
Temir 768 ⁰ Spast bo’lgan temepraturada magnit xossasiga ega bo’lib kristal panjarasi markazlashgan ko’p panjara. Temirni bu shakli  temir deb ataladi.
Temperatura 768 oshganda temir magnitsizlanadi. Bu shaklni o’zgargan temirni -temir deb yuritiladi.
900-910 ⁰ S da temirda kristall panjara o’zgarib tomonlari markazlashgan kub shaklini oladi.
Temir va uglerod qotishmalarini o’rganayotganda 910 ⁰ S da sodir bo’ladigan o’zgarishlar ayniqsa katta axamiyatga ega. Temirni rentgen nurlari bilan tekshirganda kristall panjaralarni o’zgarganligini ko’rish mumkin, bunda temirga berilgan issiqlik ana shu o’zgarishga sarf bo’lib egri chiziq to’xtab poFona hosil qiladi va  temirga aylanadi Tomonlari markazlashgan panjara temiri 1400⁰ S qizdirgangacha o’zgarmaydi va temperatura 1401 da temirda kristall panjara yana o’zgaradi va markazlashgan kub xoliga o’tadi. Suyuq temirni sovutilgan vaqtda xamma o’zgarishlar teskari tartibda takrorlanadi. Metall suyuq xolga kelganda kristall panjara buziladi va atomlar tartibsiz xarakatda bo’ladi.
Temirni qattiqlik holatida 2 xil fazoviy kristall panjaraga ega bo’lgan 3 xil ko’rinishda bo’ladi.
Uglerod atomlari temir panjarasida joylashganda uglerod temir bilan qattiq eritma hosil qiladi ( Fe).
Bu eritma ferrit deb,  Fe qattiq eritma austenit deb aytiladi.
Uglerod Fe da yaxshi eriydi. Uglerodni temirda eruvchanligi temperaturaga bog’liq. 720 ⁰ S da uglerod maksimal 0,05% erishi mumkin. Magnit xossasiga ega, elektrni yaxshi o’tkazadi, oddiy temperaturada uglerod 0,006% gacha erigan xolda bo’ladi. Ausenitda  Fe uglerod 2% eriy oladi. (1130 ⁰) a-temirni anchagina uglerodni eritishi qobiliyatli. Termik va ximik termik operatsiyalarni bajarish imkoniyatini tug’diradi.
Agarda temirni 910 ⁰ S dan yuqoriroq temperaturaga qizitsak, temir yirik donli bo’lgan bo’lsa., mayin strukturaga ega bo’ladi.
1868 yilda rus olimi Chernov tomonidan po’latdagi uglerodni miqdoriga qarab kritik nuqtalarni mavjudligi aniqlangan.Temirda uglerodni eng ko’p miqdori 6,67% bo’lib,ximiyaviy birikma shaklida bo’lib sementit-karbid temir (Fe₃C) deb yuritiladi.
Sementit turFunmas ximik birikma bo’lib, katta temperaturada bo’linib ketadi.
Fe₃C=3Fe+C
Shuning uchun kurmoqchi bo’lgan diagrammani temir sementit yoki bo’lmasa temir-uglerod holat diagrammasi deb yuritiladi. Temir uglerod holat diagrammasi yuqorida ko’rilgan uslubda oligan kritik nuqtalar va temperaturalar asosida masshtablarda chiziladi. Tayyor chizilgan Fe-C holat diagrammasini taxlil qilamiz (5-rasm).
ASD chizig’i. Likvidus bo’lib, shu chiziqni yuqorisida joylashgan xamma qotishmalar suyuq holatda. AESF chizig’i esa Solidus bo’ladi.
Chiziqlarni xarakteri diagrmma murakkab ekanini yapni 1 va 2 tipdagi diagrammalar yiFindisidan tashkil topganligini ko’rsatadi.A nuqtadan Ye nuqtagacha 2 tipdagi va Ye dan Fgacha 1 tipdagi diagramma. Sovush jarayonida aralashmadagi S miqdoridan qatoiy nazar AS chizig’i bo’ylab suyuq aralashmalardan qattiq eritmaning 1 kristallari paydo bo’la boshlaydi, (bunda uglerodni kristallari) buni austenit deb yuritiladi.
Demak, ASE oblastida aralashma ikki fazadan iborat bo’lib, suyuq aralashma va austinit.
SD chizig’i bo’yicha suyuq aralashmadan qattiq sementitni kristallari paydo bo’la boshlaydi.
6,67% S li sementitni bir qancha kristallari paydo bo’lib S nuqtada suyuq aralashmadagi qolgan sementit kristallanadi va evtektik aralashma xsil qilib (4,3%S) 1130 da qatadi.Demak , YeSF chizig’ida sementit to’la qotib bo’ladi.
SFD oblasti ikki fazali aralashmadan iborat bo’lib suyuq sementit S nuqtada (4.3% S) bir vaqtning o’zida ausenit va sementit kristallanib ledeburit evtektika hosil qilinadi.
Ledeburit evtektikiti tarkibida 2-6,7% S bo’lgan xamma qotishmalarda mavjud bo’ladi va to’la qotishmani cho’yan deb yuritiladi.
Ye nuqta temirni uglerod (2%) bilan to’yingan nuqtasi hisoblanadi. Ye nuqtadan chap tomonda yotgan xamma qotishmalar to’la qotgan vaqtda austinitni bir o’zidan iborat bo’lib bunday qotishmalar po’lat gruppasini hosil qiladi.
Qotgan qotishmadagi o’zgarishlarni ko’ramiz.GSE, RSK va GRQ chiziqlari ko’rsatib turibdiki qotgan aralashmalarda xam struktura o’zgarishlari yuz beradi.
Qattiq holatdagi o’zgarishlar temir bir modevikatsiyasidan ikkinchi modevikatsiyasiga o’tishda va uglerodni temirda eruvchanligini o’zgarishi xisobiga bo’ladi.
Diagrammada AGSE oblastida austinit(A) bo’lib, qotishma sovushi davomida austinitdan GS chizig’i bo’ylab ferrit ajraladi. Ferrit uglerodning  Fe dagi qattiq eritmasi. Boshqacha qilib aytsak Fe  Fe o’tadi. Bundan tashqari temperatura 1130 ⁰S dan 723⁰S pasayishida uglerodni  Fe eruvchanligi 2% dan 0.8 % gacha qisqaradi.
Diagrammada SE chizig’i bo’yicha austinitdan ikkinchi sementit ajraladi.
Ikkinchi sementit qattiq qotishmadan ajraladi.
GSR oblasti ikki fazadan iborat diagrammani yapni ferrit va bo’linuvchi,o’zgaruvchi austinitdan iborat.
S nuqtada (0.8%S) 723 ⁰ S xamma ausenit bo’linib, o’zgarib mayin mexanik aralashma hosil qiladi. (Ferrit va ikkilamchi sementitdan iborat) evektoid bu sistemada perlit deb ataladi. Demak S nuqtadagi 0.83 % S di bo’lgan po’lat evtekoid aralashma deb ataladi. Tarkibida 0.8 % kam uglerod bo’lgan Po’latlarni evtekoidgacha bo’lgan Po’latlar va tarkibida 0.8 % -2 % S bo’lgan Po’latlarni evtekoiddan keyingi po’latlar deb ataladi.
RSK chizig’i bo’yicha barcha qotishmalarda qolgan xamma austinitni bo’linib erib bo’lib perit hosil bo’ladi. Shuning uchun RSK chizig’i perlit hosil qiluvchi chiziq deb yuritiladi.Diagrammadan S va C chiziqlarni bir biriga solishtirsak quyidagilarni ko’ramiz:
1). S nuqtadan yuqori suyuq ararlashma, S nuqtadan yuqorisi esa qotgan austinit.
2). S nuqtada AS va SD chiziqlari uchrashgan bo’lib,suyuq aralashmadan kristall paydo bo’lishini ko’rsatadi.
t nuqtadan GS va SE chiziqlari uchrashgan bo’lib, qotgan aralashmani ikkilamchi kristallanishni ko’rsatadi.
3) S nuqtada 4.3%S li suyuq aralashma bo’lib, kristallanib Ledeburit evtektika hosil qilsa S nuqtada esa, 0,8% S li aralashma katta kristallanib perit hosil qiladi.
4) S nuqta sat’ida FE evtetik-ladeburit chizig’i yotgan bo’las, S nuqta sat’ida esa RK chizig’i evtentaid-perit chizig’i yotibti.
5) S nuqta birlamchi kristallanish markazi bo’lsa, S nuqta esa qotishmani ikkilamchi kristallanish markazi xisoblanadi.
temir uglerod qotishmasini suyuq holatdan asta-sekin (soatiga 10 dan) uy temperaturasiga sovutilib borilganda tubandagi strukturani ko’ramiz. Ferrit, sementit, austinit, perit va ledeburit.
a) Ferrit (F) uglerodni alfa temirdagi qattiq eritmasi bo’lib, bu eritmada uglerod 0,3 miqdorda (0da 0,006%) bo’ladi.Ferrit texnik toza temirdir.
Ferritni mexanik xossalari tubandagicha:
Qattiqligi NV=8-10 N/m² (Brinell buyicha)
Nisbiy cho’ziluvchanligi =30-40% t Cho’zilishga bo’lgan musta’kamlik chegarasi _v=26-30
v) Sementit (S) temir bilan uglerodni ximiyaviy birikmasi (temir karbidi), ub birikma juda qattiq bo’lib, uni qattiqligi Nv=80 N/mm²
s) Austinit (A) uglerodni gamma temirdagi qattiq birikmasi bo’lib bu eritmada uglerod 2% bo’lishi mumkin.
g) Perlit (P) ferrit bilan semetitni mayda donalarida hosil bo’lgan mexanik aralashma
d) Ledeburit (L) austinit bilan sementitin mexanmk aralashmasi bo’lib, bunday aralashma oq cho’yanni 1130 da qotishidan hosil bo’ladi.