ЕРІТІНДІДЕГІ ТҰЗДЫҢ КРИСТАЛДАНУ ПРОЦЕСІНДЕ МЕТАЛЛ БАЛҚЫМАСЫНЫҢ КРИСТАЛДАНУЫ ҮЛГІСІН ОҚЫП-ҮЙРЕНУ

№2 ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС

ЕРІТІНДІДЕГІ ТҰЗДЫҢ КРИСТАЛДАНУ ПРОЦЕСІНДЕ МЕТАЛЛ БАЛҚЫМАСЫНЫҢ КРИСТАЛДАНУЫ ҮЛГІСІН ОҚЫП-ҮЙРЕНУ

Жұмыстың мақсаты: Ерітіндідегі тұздың кристалдануы процесінің заңдылығымен және кристалдану құбылысының әсерімен танысу.

Жұмысты орындау тәртібі

Биологиялық микроскопқа арналған нұсқаудың көмегімен, оның құрылысымен, жұмыс принципімен танысу қажет.әйнек кесіндісіне NaCl және K2Cr2O7 (хромпик) ерітіндісінің тамшыларын тамызып, ал оның соңғысын спирттелген салқын және қыздырылған әйнек кесінділеріне тамызып, микроскоп арқылы кристалдану процесін бақылау керек.

Зертханалық дәптерге биологиялық микроскоптың оптикалық сұлбасы мен ерітіндінің кристалданған тамшыларының суретін салу керек. Тұздың түріне байланысты кристалдану процесі мен кристалдану мән-жайының ерекшелігі талдануы тиіс.

Құрал-жабдықтар мен материалдар

Биологиялық микроскоп, спирт, 50х50 мм немесе 100х100 мм көлемдегі әйнек, тұз араластырылған ерітінділер: (PbNO3)2 , K2Cr2O7 . NH4Cl . NaCl.

Жұмыстың теориялық алғышарты

Биологиялық микроскоптың оптикалық жүйесі. Табиғи немесе жасанды жарық көздерінен түсетін сәулелер (1) (2.1.сурет) айнаға(2) келіп шағылысып, қаралатын объекті (3) арқылы (бұл жұмыс бойынша тұз ерітіндісінің тамшысын мысалға аламыз), яғни ол орналасқан әйнектен (4) қоса өтеді де, объектив (5) пен көздеме (окуляр) (6) арқылы бақылаушының көзіне көрінеді.

Биологиялық микроскоптың құрылысы. Микроскоптың тақтасы (1) (2.2. сурет) топтаса (3) арқылы ұстынмен (2) жалғасқан, бұл микроскоппен отырып жұмыс істегенде оның жоғарғы бөлігін ыңғайға қарап икемдеуге қолайлы болады.

Көздеме (5) қондырылатын жоғарғы бөлігіндегі мойын (тубус) (4) орналасқан, ал төменгі жағына объектив (6) қондырылады, винттің (7) бұралуы арқылы жоғары қарай қозғала алады. Фокусқа дәл келтіру үшін микроскоптық винт (8) болады. Тұғырдағы столға (9) тегіс әйнекті (10) зерттелетін объектімен бірге қояды. Микроскоптың төменгі бөлігіне айна (11) орнатылған.

Ерітіндідегі тұздың кристалдану процесінің механизмі құймаметалдың қатаю механизміне өте ұқсас келеді, сондықтан да оны соңғысының үлгісі ретінде қарастыруға болады.

Кристалдану 2 кезеңнен тұрады: алғашқыда түйіршіктер - кристалдану бастауы пайда болады, -сосын оның біртіндеп өсуі басталады. Олар бірітіндеп өсе бастағанда кристалдық торға тән өзіндік бедері сақталады; одан кейінгі өсу кезінде кристалшалардың бір-бірімен қақтығысы нәтижесінде соқтығысқан жеріндегі олардың өсуі тоқтайды, содан келіп әу бастағы дұрыс пішін бұзылады. Дұрыс пішінге жатпайтын қатқан кристалшалар түйірлер (кристалиттер) деп аталады. Кристалдың көлемі түйіршіктердің пайда болу жылдамдығына және олардың өсуіне қатысты айқындалады. Түйіршіктердің жылдамдығы жоғары болған сайын, яғни олардың саны уақыт бірлігімен артқан кезде, олардың өсу жылдамдығы аз болады, сөйтіп, кристалдар ұсақ түрде пайда болады.

Кристаллиттердің пішіні кристалдық тордың түріне, берілген жылудың жылдамдығы мен бағытына байланысты. Жай кристалдық торды иемденетін заттар кристалдану кезінде кристаллиттердің пішіні тордың типтеріне (кубиктер-кубиктік торлары бар заттарда, алтықырлылар- гексагональды және т.б.) сәйкес келеді. Күрделі торлы заттар кристалданған кезде дендридтер деп аталатын пішіндегі тармақталған, ағаш бұтақтары пішіндес кристаллиттер пайда болады.

Олардың пайда болуы былайша жүзеге асады: алдымен кристаллиттің негізгі осі барынша тығыз орналасқан атомдар шоғырымен өседі (бірінші жағдайдың осі). Одан кейіңнегізгі оське перпендикулярболады да бұтақтар өсіп шығады (екінші жағдайдың осі) және т.б. Дендридтер бір-бірімен соқтығыспайынша өсе береді, ал соқтығысса, онда осьаралық кеңістікте қатаяды.

Дендридттер тең осьті болуы мүмкін, ол дегеніміз бірдей жылдамдықпен әр жаққа қарай өседі, ал егер қай бағытқа жылудың берілуі басым болса, сол бағытқа ұмтылады.

Кристалиттердің көлемі мен пішінінің кристалдану жағдайына байланысты болуын металл құймаларымен қатқан тұз тамшыларының құрылымы дәлелдейді, атап айтқанда, олар үш аймақ болады - сыртқы контур бойынша ұсақ кристалды қабыршақтар; кристалдардың діңгекті аймағы, олардан шыққандары құйманың (тамшының) ішіне дендеп енуі және тең осьті аймақтар, бұл салыстырмалы алғанда ірі кристалдардың құйманың (тамшының) орталық түріне қатысты түрі. 3.1.Сурет.

Қорытынды:...........................................................................................

№3 ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС

БОЛАТТЫ МАКРОТАЛДАУ. МЕТАЛДЫҢ СЫНҒАН ЖЕРЛЕРІН ТАЛДАУ

Жұмыстың мақсаты: Макроскопиялық талдау тәсілдерімен танысу. Заттың құрылымын сыртқы түріне және сынған жеріне қарап анықтау.

Құрал-жабдықтар мен материалдар

Үлкейткіш әйнек - лупа; металл сызғыштар; рельс және басқа детальдардан кесілген металл үлгілері; металл құймасы; бөлшектелген металл детальдарының үлгілері; әр түрлі үлгідегі қайрақ қағаздар.

Жұмысты орындау тәртібі

Студенттер болат құймаларының құрамымен, қозғалмалы құрамның рельстері мен детальдарінің сынған жерлеріне қатысты коллекциялар және альбомдармен танысады, рельстің сынған жері мен құймалардың суреттерін салады, металл сынықтарына талдау жасайды.

Жұмыстың теориялық алғышарттары

Металдар мен қорытпалардың құрылымын жай көзбен, сондай-ақ сәл үлкейтіп қарау арқылы (30 есе) зерттеуді макроталдау деп атайды.Макроталдауды металдардың дендридтік құрылымын, мүжіліп-шөгуін, газ көпіршігін, жарығын, бос қалуын, шлактік қосылуын, шыңдау және штамплеудегі талшықтардың орналасуын, күкірт пен фосфордың балқып бөлінуін, құрылымдық әр тектілігін, дәнекерленген жердің сапасын анықтауда қолданылады.

Макроталдау кезінде металдың сырт жағынан қарай отырып, оның жалпы құрылымы туралы, ондағы жекелеген ақаулар туралы, зерттелетін детальдің кесіндісі бойынша қоспаларды ажырату сипаты жөнінде бірден мағұлматтар аалуға болады. Жекелеген жағдайларда макроталдау дербес, аяқталған зерттеу ретінде қолданылады; әсіресе ол алдын ала зерттеу ісіне жатады, яғни сол арқылы кейін құрылымды мейілінше нақты зерттеуге, оның көлемі мен сипатын анықтауға болады.

Макроталдауды металдың (құймабұйымның, шыңдалған металдың) бет жағына, сынған детальға немесе арнайы дайындалған үлгілер-макроыспаларға жасауға болады.

Макроыспаларды дайындау

Зерттеудің алдында тұрған міндеттерге байланысты детальдің белгілі бір бөлігінен (штампіленген, шыңдалған, прокатталған және т.б.) макроталдау үшін үлгі кесіліп алынады. Детальдан көлденең кесіп алынған үлгі темплет деп аталады. Макроталдау мақсатында үлгінің бетін фрезер немесе ыспалау станогінде өңдейді.Содан кейін неғұрлым беті тегіс болуы үшін әртүрлі түйірі бар ыспа қағазы арқылы қолмен тегістейді. Ыспалау неғұрлым ірі жемірлік түйірі бар ыспа қағазымен басталады да бірте-бірте ұсақ түйірлі ыспа қағазына ауыстырылады. Бір ыспа қағазынан екіншісіне ауысқанда ыспалау бағыты 90 градусқа өзгертіледі. Үлгілерді ыспалап болған соң оны спиртке батырылған мақтамен мұқият тазартады.

Металдың сынған жеріне талдау

Металдың сынған жері металл құрамдарына, оның құрылымына, ақауларының барлығына, оны бүлінуге әкеп соқтырған өңдеумен түсетін күштің жағдайына байланысты әртүрлі құрылымда болады. Сондықтан сынықтарды талдау металл құрылымының көптеген ерекшеліктерін, кейбір жағдайда детальдің бүліну себебін анықтап береді.

Металдың сынған жерін топтау бірнеше белгілер бойынша жүргізіледі:

Әртүрлі әсер кезінде (созу, майыстыру, қысу, бұрау) металдың бет жағының макроскопиялық бүлінуіне орай оның сынған жері төмендегідей жолмен ажыратылады:

А) үзілу

Б) кесілуі

Күш әсерінің сипатына байланысты металдың сынған жері әртүрлі болады:

-статикалық-қуат жайменен біркелкі өседі;

-соққылық-динамикалық қуат;

-металдың қажуы-қуат бірнеше мәрте қайталап өзгереді.

Металдың бүлінуіне әкеп соқтыратын қуат бір мәрте түскен кезде оның сынған жері пластикалық деформацияның мөлшеріне байланысты тұтқырлық және морттылық қасиеттеріне қарай бөлінеді. Бүлінуге қарсы айтарлықтай дәрежеде пластикалық деформация жасалса, онда сынған жерде талшықтық құрылым бар деп білу керек. Бұл металдың тұтқырлығы бар сынған жері деп аталады.

Егер бүліну кенеттен болып, пластикалық деформацияның әсері біліне қоймаса, онда сынған жерде кристалдық құрылым болғаны, ал мұның өзі ол морт сынғанда білінеді. Морт сынудың екі түрі болады: транскристаллитті (түйіршіктің ішкі кристаллографиялық беті бойынша сыну арқылы бүліну) және интеркристаллитті (түйіршіктердің шет жағының бүлінуі).

Металдың бүлінуі аралас сипат алуы да мүмкін, мұндай жағдайда сынған жерде кристалдық және талшықтық құрылымдардың белгілері қатар кездеседі.

Сынған жердің қажуына күрделі құрылым тән болады. Демек онда әртүрлі құрылым аймақтары байқалады: ол екі аймақтан тұрады, атап айтқанда, бүлінетін жердегі жарықшаның біртіндеп ұлғаю аймағы (бет жағы мейілінше тегіс болады) мен жарықтың тез ұлғаю аймағы (бет жағының барынша ажырауы) және сынғанға дейіңгі талшықты және кристалдық құрылым аймағы. Металдың құрылымына, қасиетіне, сондай-ақ аталған аймақтардың күш түсуіне, орналасуына, пішіні мен көлеміне байланысты аймақтар айтарлықтай өзгеруі мүмкін. Сынған жердің құрылымына талдау жасау арқылы болаттың қатты қызып кететіндігі (түзілімі тұрғысынан тас тәріздес болуы) және флокендердің (сынғанн жердегі ақ дақтардың) болуы сияқты ақауларын анықтауға болады. Оның соңғысы легірленген болаттың кейбір маркаларында кездеседі және болаттағы сутегінің микробалқуы салдарынан тұтқырылығының тез төмендеуі байқалады.

Қорытындылар:..............................................................................