2-amaliy mashg‘ulot mavzu: Metall va qotishmalarning fizik – kimyoviy xossalari

Issiqlikdan kengayish. Ma’lumki, issiqlikdan metallarning hajmi va o‘lchamlari o‘zgaradi. Shuning uchun mashina va mexanizmlar tayyorlanayotganda detallarning issiqdan kengayishini hisobga olish zarur. Misol uchun mashina va traktorlar dvigatellarining klapanlari, ko‘prik fermalari, relslarni qurishda buni hisobga olish kerak.
Elektr o‘tkazuvchanlik. Metallarda elektr o‘tkazuvchanlik har xil bo‘ladi. Ayrim metallar elektrni yaxshi o‘tkazadi. Metallarning harorati oshishi bilan elektr o‘tkazuvchanligi kamayadi va aksincha. Metall absolut nol (–237°C) gacha sovitilganda uning elektr qarshiligi nolga teng bo‘lib qoladi.
Magnit xossalari. Po‘lat va cho‘yanning magnit xossalari ularning kimyoviy tarkibigagina emas, balki ichki tuzilishiga ham bog‘liq. Bundan shu narsa kelib chiqadiki, ularning magnit xossalari doimiy emas, ularga termik va mexanik ishlov berilganda magnit xossalari o‘zgaradi. Temirning sovuq holatdagi magnit xossalari ancha sezilarli bo‘lib, uni qizdirganda bu xossalari ancha kamayib boradi va butunlay yo‘qolishi ham mumkin. Magnit xossalarga ega bo‘lgan po‘latlar texnikada juda ko‘p tarmoqlarda ishlatiladi. Misol uchun ular rudalarni saralashda, temir-tersaklarni ko‘tarishda, elektr dvigatellarida, radiotelefon, telegraf detallarini tayyorlashda ishlatiladi. Ba’zan magnit xossalarga ega bo‘lmagan po‘latlarni ishlatishga to‘g‘ri keladi. Bunday po‘latlarning tarkibida ma’lum miqdorda nikel va marganes bo‘ladi.
Fizik xossalari.  Metallarning fizik xossalariga uning rangi, zichligi, suyuqlanish temperaturasi, issiqlik o‘tkazuvchanligi, issiqdan kengayuvchanligi, issiqlik sig‘imi, elektr o‘tkazuvchanligi, magnit xossalari va boshqalar kiradi.
Metall rangi deb, ma’lum to‘lqin uzunligidagi yorug‘lik nurini qaytarish xususiyatiga aytiladi. Masalan, mis pushti-qizil rangli, aluminiy esa kumushsimon oq rangli bo‘ladi.
Metallning zichligi hajm birligida joylashgan massa bilan xarakterlanadi. Zichligiga ko‘ra barcha metallar yengil (4500 kg/m³ dan kam) va og‘ir xillarga bo‘linadi. Turli buyumlar yaratishda metall zichligi muhim rol o‘ynaydi. Masalan, samolyot va raketasozlikda juda yengil metall va qotishmalardan (aluminiyli, magniyli, titanli) foydalanishga harakat qilinadi. Bu buyum massasini kamaytirish imkoniyatini beradi.
Suyuqlanish temperaturasi deb, metall qattiq xolatdan suyuq holatga o‘tadigan temperaturaga aytiladi. Suyuqlanish temperaturasiga qarab qiyin suyuqlanadigan (volfram 3416⁰C, tantal 2950⁰C, titan 1725⁰C va boshqalar) va oson suyuqlanadigan (qalay 232⁰C, qurg‘oshin 372⁰C, rux 419⁰C, aluminiy 660⁰C) metallar bo‘ladi. Quyma buyumlar, payvandlanadigan va kavsharlanadigan birikmalar termoeleketrik priborlar va boshqa buyumlar tayyorlash uchun metall tanlashda suyuqlanish temperaturasi katta ahamiyatga ega. SI birliklar sistemasida suyuqlanish temperaturasi Kelvin (K) gradusida ifodalanadi.
Metallning issiqlik o‘tkazuvchanligi deb, uning ko‘p qizigan uchastkasidan kam qizigan qismiga issiqlik o‘tkazish, xususiyatiga aytiladi. Kumush, mis, alyumin ko‘p issiqlik o‘tkazuvchanligi aluminiyga nisbatan besh marta kichikdir. Detallar uchun materiallar tanlashda issiqlik o‘tkazuvchanlik katta ahamiyatga ega. Masalan, metall issiqlikni yomon o‘tkazsa, u qizdirilganda yoki tez sovitilganda (termik ishlov berishda, payvandlashda) unda darzlar paydo bo‘ladi. Mashinalarning ayrim detallari (dvigatellarning porshenlari, turbinalarining kurakchalari) issiqlikni yaxshi o‘tkazadigan materiallardan tayyorlanishi kerak. SI birliklar sistemasida issiqlik o‘tkazuvchanlik Vt (m·K) bilan o‘lchanadi.
Metallning issiqdan kengayuvchanligi deb, qizdirilganda uning o‘lchamlarining kattalashish, sovitilganda esa kichrayish chiziqli kengayish koeffitsienti xususiyatiga aytiladi. Issiqdan kengayuvchanlik bilan xarakterlanadi, bu yerda jismning temperaturalardagi uzunligi. Hajmiy kengayish koeffitsienti 3 ga teng. Metallarning issiqdan kengayuvchanligi payvandlashda, bog‘lanishda hamda qizdirib hajmiy shtampkovkalashda, quyish qoliplari, shtamplar, prokat valiklari, kalibrlar tayyorlashda, aniq birikmalar hosil qilishda hamda priborlarni yig‘ishda, ko‘prik fermalar qurishda, temir yo‘l relslarni yotqizishda hisobga olinishi kerak.
Metallning issiqlik sig‘im deb, qizdirilganda uning ma’lum miqdordagi issiqlikni yutish xususiyatiga aytiladi. Issiqlik sig‘imi SI birliklar sistemasida J/K bilan o‘lchanadi. Turli metallarning issiqlik sig‘imi ularning solishtirma issiqlik sig‘imi miqdoriga qarab solishtiriladi. Solishtirma issiqlik sig‘imi 1 kg metall temperaturasini 1⁰C ga ko‘tarish uchun kerak bo‘ladigan, katta kaloriyada ifodalangan issiqlik miqdoridir (u SI birliklar sistemasida J/kg·K) bilan o‘lchanadi.
Metallarning elektr tokini o‘tkazish xususiyati ikkita o‘zaro qarama-qarshi xarakteristikalar – elektr o‘tkazuvchanlik va elektr qarshiligi bilan belgilanadi. Elektr o‘tkazuvchanlik SI birliklar sistemasida simens (Sm) da, solishtirma elektr o‘tkazuvchanlik Sm/m da, shunga o‘xshash elektr qarshiligi esa Om/m da o‘lchanadi. Tok o‘tkazuvchi simlar (mis, aluminiy) yaxshi elektr o‘tkazuvchanlikka ega bo‘lishi kerak. Priborlar va pechlarning elektr qizdirgichlarini tayyorlashda elektr qarshiligi yuqori bo‘lgan qotishmalar (nixrom) kerak bo‘ladi. Metall temperaturasi ko‘tarilishi bilan uning elektr o‘tkazuvchanligi kamayadi, temperatura pasayishi bilan esa ortadi.
Metallarning magnit xossalari absolyut magnit singdiruvchanlik yoki magnit doimiysi, ya’ni metallarning magnitlanish xususiyati bilan belgilanadi. SI birliklar sistemasida magnit doimiysi Gn/m bilan o‘lchanadi. Temir, nikel, kobalt va ularning ferromagnit deb ataluvchi qotishmalari yuqori magnit xossalariga ega. Magnit xossalariga ega bo‘lgan materiallar elektrotexnika apparatlarida va magnitlar tayyorlashda ishlatiladi.
Metallarning kimyoviy xossalari. Metallar va qotishmalarning kimyoviy xossalari oksidlanishiga yoki turli moddalar: havodagi kislorod, kislota hamda ishqor eritmalari va boshqalar bilan birikishiga qarshi tura olish xususiyatiga qarab xarakterlanadi. Metall boshqa elementlar bilan qancha oson birikishga kirishsa, u shuncha tez yeyiladi. Metallarning tashqi agressiv muhit ta’siridan kimyoviy yemirilishiga korroziyalanish deyiladi.
Metallarning korroziyaga, kuyindi hosil bo‘lishiga va erishiga qarshiligi vaqt birligi ichida sirt birligiga to‘g‘ri keladigan tekshirilayotgan namuna massasining o‘zgarishi bilan belgilanadi.
U yoki bu buyumlarni tayyorlashda metallarning kimyoviy xossalari albatta hisobga olinadi. Bu ayniqsa, kimyoviy agressiv muhitlarda ishlatiladigan buyum va detallarga taaluqlidir.
Metallarning kimyoviy xossalari. Metallar va qotishmalar muhit ta’sirida kimyoviy jihatdan o‘zgaradi va bu o‘zgarishlar korroziya deb ataladi. Korroziya turli metallarda turlicha ro‘y beradi: temir zanglaydi, misning ustki qismi ko‘karadi, qo‘rg‘oshin xiralashadi, aluminiy qorayadi va hokazo. Ko‘p metallar va qotishmalarning kimyoviy xossalari yuqori haroratda o‘zgaradi. Metallar oksidlanganligi sababli ham korroziyaga uchraydi. Yuqori darajada qizdirilganda oksidlanmaydigan metallar issiqlikka chidamli metallar deb ataladi. Ba’zi metallar yuqori darajagacha qizdirilganda ham o‘z tuzilishini saqlaydi, yumshamaydi va og‘ir vaznlarda ham deformatsiyalanmaslik xususiyatiga ega bo‘ladi, bunday metallar o‘tga chidamli (olovbardosh) metallar deb ataladi. Ko‘p metallar ishqorlar, kislotalar, tuzlar ta’sirida bo‘ladi. Bunday ta’sirlarga chidamli metallar kislotaga, tuzga, ishqorga chidamli metallar deb ataladi.