Қорытпалар теориясы.

.

Дәріс мақсаты: Металдар қорытпаларының теориясы мен күй диаграммаларын түсіндіру.

Негізгі сөздер: модификация, эвтектика, аллотропия, гистерезис.

Дәріс жоспары:

1. Қорытпалар теориясы.

2. Қатты ерітінділер.

3. Химиялық қосылыс.

4. Механикалық қоспа.

Әдетте кейбір металдарға қатты күйінде әр түрлі температура аралықтарында түрлі кристалдық торлар тән. Бір ғана металдың бірнеше түрлі кристалдық торға ие болуы полиморфизм немесе аллотропия деп аталады.

Темір, қалайы, марганец, кобальт, титан сияқты элементтердің кристалдық торларының өзгеруі (түрі, периоды) қатаю температурасынан төмен температураға дейін суытылғаннан кейін жүреді. Аллотропиялық түр өзгеріс қатты күйде жүретіндіктен, оны металдың екінші рет кристалдануы деп атайды.

Металдардың жеке модификацияларын грек алфавитымен белгілейді: α, β, γ, δ және т.б. Мысалы, темір бөлме температурасында К.О.Т. торлы болып, α - темір деп аталады. Ал оны 768⁰С-қа дейін қыздырғанда α - темір магниттік қасиетін жоғалтып, кристалдық торы өзгереді. 911⁰С-да темірдің К.О.Т. торы Ж.Т.Т.-ға айналады, оны γ -темір деп атайды. 1392⁰С-да γ-темір - К.О.Т. δ - темірге айналады. Ол темірдің балқу температурасына (1539⁰С) дейін сақталады (1 -сурет).

Полиморфты өзгерістерде кристал торының өзгеруімен қатар металдың қасиеттері өзгереді (қаттылығы, созылғыштығы және т.б.). Сондықтан полиморфты өзгерістердің болуы көп жағдайда механикалық және термиялық өңдеуде, легірлеуде, төменгі және жоғарғы температурада жұмыс атқарғанда металл қасиетін көрсетеді.

КОТ - көлемді орталық текше

ЖТТ - жақты текше тор

Металда магниттік қасиет тудыратын температураны Кюри нүктесі деп атайды. Темір үшін Кюри нүктесі 768°С-қа тең. Металдың магниттік қасиеттерінің өзгерісінің аллотропиялық өзгерістен айырмашылығы мынадай:

а) кристалдық тордың түрі өзгермейді;

б) гистерезис құбылысы байқалмайды;

в) металдың механикалық қасиеттері өзгермейді;

г) кейбір физикалық қасиеттер өзгермейді.

Металдардың аллотропиялық өзгерістері кристалдық тордың, ал магниттік өзгерісі атом электрондары күйінің өзгерісіне байланысты.

Қорытпалар теориясы.

Халық шаруашылығының түрлі салаларында таза металдарға қарағанда қорытпалар жиі қолданылады. Қорытпа деп металдар немесе металл мен металлоидтардың әрекеттесуінен пайда болған, құрамы күрделі қосылыстарды айтады. Құрамындағы элементтердің санына байланысты қорытпа екі, үш және одан да көп компонентті болуы мүмкін. Қорытпалардың таза металдарға қарағанда, мынадай артықшылықтары бар:

а) механикалық қасиеттерінің жоғарылығы;

б) технологиялық қасиеттерінің жоғарылығы;

в) қорытпалардың физика-химиялық қасиеттерін қалауымызша өзгертуімізге болатындығы.

Қорытпалардың көпшілігі сұйық күйінде біртекті болып бір фазадан тұрады, ал қатайған кезде оның құрамындағы компонентгері бір-бірімен әрекеттесіп, екі немесе бірнеше фазадан тұратын қатты ерітінді, химиялық қосылыс және механикалық қоспа түзеді.

Қатты ерітінділер. Көптеген металл қоспалары сұйық күйінде бірі екіншісінде еріп, сұйық ерітінді түзеді. Металдар бірі екіншісінде тек сұйық күйінде ғана емес, қатты күйінде де еріп, қатты ерітінді түзеді. Қатты ерітіндіде қорытпа компоненттерінің бірі өзінің кристалдық торын сақтайды, ал екіншісінің кристалдық торы бұзылады. Бірінші компонент - еріткіш, екіншісі - ерігіш, ал пайда болған қорытпа қатты ерітінді деп аталады.

Қорытпадағы металл атомдарының кристалдық тордағы орналасуына байланысты қатты ерітінділер алмасушы және енуші болып екі түрге бөлінеді. Алмасушы қатты ерітіндісінде, ерігіш элементтің атомдары еріткіш элементтің кристалдық торындағы атомдардын орнын басады.

Енуші қатты ерітіндісінде ерігіш элементтің атомдары еріткіш элементтің атомдарының кристалдық торының ішіне орналасады, яғни ішіне

Химиялық қосылыс. Кристалдық торларының түрлері бір-біріне ұқсамайтын және торларының параметрлерінің айырмашылығы үлкен элементтер химиялық қосылыс түзеді. Бұл қосылыстар корытпа компоненттерінің қатынасы белгілі мөлшерге жеткенде түзеледі. Көбінесе химиялық қосылысты металдар мен металлоидтар түзеді. Мысалы, карбидгер - металл мен көміртегінің химиялық қосылыстары (темір, хром карбидтері), нитридтер - азот пен металдардың химиялық қосылыстары (темір, алюминий нитридтері т.б.).

Әдетте химиялық қосылыстың физика-механикалық қасиеттері оларды құраушы компоненттердің физика-химиялық қасиеттерінен тіпті өзгеше болып келеді. Себебі химиялық қосылыс нәтижесінде күрделі жаңа кристалдық тор түзіледі.

Механикалық қоспа. Егер қорытпаның компоненттері балқыған күйде бірі екіншісінде шексіз еріп, қатты күйде өзара ерімесе, онда қорытпа қатайғанда механикалық қоспа (эвтектика) құрайды. Механикалық қоспада компоненттер өз кристалдық торларын өзгертпей сақтайды. Механикалық қоспа таза компоненттерден, қатты ерітінділерден, химиялық қосылыстардан т.б. тұруы мүмкін.

Бақылау сұрақтары:

1. Металдың ликвидиясы дегеніміз не?

2. Жүйенің басқа бөліктерінен белгілі шекарамен шектелген біртекті бөлігін не деп

атаймыз?

3. Феррит және цементиттің дисперсиялық қоспасы дегеніміз не?

4. Ме_а, Ме_β, Ме_γ – α, β, γ индекстері нені білдіреді?

Қолданылған әдебиет:

1. Сыздыков О.С. Конструкциялық материалдар технологиясы, Алматы, 1993г., 9-13 бет.

2. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение.- М.: Машиностроение, 1980.-С.484.

3. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Металловедение и термическая обработка металлов.-М.: Металлургия, 1983.406с.

№4 Дәріс Көміртекті темір қорытпаларының күй диаграммасы. Көміртекті темір қорытпалары.