Polad

Polad — tərkibində karbonun miqdarı 2,14%-dən az olan dəmirdən ibarət bütün metallik legirlərə deyilir.

İnsanlar poladla çox qədim təcrübəyə malikdirlər. Yüksək keyfiyyətə malik polad texnikanın tərkib hissəsinə çevrilmişdir. Karbon və dəmir uzun müddət ağır sənayenin sütununu təşkil edirdi və siyasətdə böyük rol oynayırdı. Hal-hazırda maşın, nəqliyyat və bir çox başqa texniki hissələrin hazırlanmasını poladsız təsəvvür etmək mümkün deyil.

Poladlar iki hissəyə bölünürlər: alət və konstruksiya poladları. Kimyəvi tərkibinə görə də poladlar təsnifatlaşdırılıb: karbonlu və legirli poladlar. Karbonun və legirləyici elementin səviyyəsindən asılı olaraq poladlar bölünürlər:

Aşağı karbonlu
Orta karbonlu
Yüksək karbonlu
Aşağı legirli
Orta legirli
Yüksək legirli

Strukturlarında da fərq qoyulmaqdadır. Poladda austenit, ferrit, martensit, beytinit və perlit kimi struktur təşkilediciləri mövcuddur. Əgər strukturda 2 və daha çox faza vardırsa, onda belə poladlar çoxfazalı adlanırlar.

Poladların 2000-dən çox növü vardır.

Xassələri

Poladın xassələri onun tərkibində olan karbonun miqdarı və legirli elementlərdən asılıdır. Termiki emalın köməyi ilə poadın xassələri dəyişilərək lazım olan tətbiq sahəsinə uyğunlaşdırılır. Polad lazım olduqda yumşaq, lazım gəldikdə isə yüksək möhkəmlik numayiş etdirmə qabiliyyətinə malikdir. Yumşaq poladların mexaniki emalı nisbətən asandır. Buna misal olaraq konserv bankalarında istifadə olunan polad lövhələri göstərmək olar. Bunun əksi olaraq bıçaqlarda istifadə olunan martensit poladı yüksək bərkliyə malikdir. Onu da qeyd etmək lazımdır ki, bərk poladlar kövrək olurlar. Müasir tədqiqatlar bərk və yaxşı emal olunabilən poladların axtarılması ilə məşğuldur.

Poladda əsas element kimi karbon sayılır. O birləşdirici rolunu oynayır (Sementit, Fe3C). Karbonun poladın xassələrinə və faza çevrilmələrinə böyük təsiri vardır. Karbonun miqdarı artdıqca polad möhkəm və kövrək olur. Poladın fazaları dəmir-karbon hal diaqramında verilir.

Poladın sıxlığı dəmirinki kimi olub 7850 kg/m³, E-modulu isə 210 kN/mm²-dir. Əksər polad növləri 1530 °C öz ərimə temperaturunu alırlar.

Tarixi haqqında

XVIII əsrdən başlayan sənaye inqilabı ərəfəsində maşınqayırma və ağır sənayenin başqa sahələrinin inkişafı metallurgiya sənayesinin də inkişafını zəruri etmişdir. Dəmir, polad və dəmir tərkibli xüsusi legirli metalların və eləcə də əlvan metal (mis, sink və nadir metallar) ərintilərinə sənayenin tələbi getdikcə artmaqda idi. Sənaye inqilabının təsiri ilə Avropanın bir sıra dövlətlərində baş verən sənayeləşmənin intensivliyi XIX əsrin ortalarında domna sobalarının geniş yayılmasına gətirib çıxartmışdır. Zamanın tələblərinə cavab vermək üçün sobaların məhsuldarlığının artırılması istiqamətində də müəyyən işlər görülmüşdür.

Konverter qazının tətbiqi ilə XIX əsrin əvvəllərində yanacaqdan qənaətli istifadə olunmağa başlanmışdır. Bunun nəticəsində daha çox polad istehsal etmək mümkün olmuşdur. Praktikada qızmiş havanın verilməsi əsasən 1870-ci ildən sonra geniş tətbiq edilməyə başlayır.

Domna sobalarının effektivliyinin artırılmasında əsaslı dəyişiklik verilən havanın sobadan ixrac olunan qazların hesabına qızdırılmasını mümkün edən texniki avadanlığın ixtira olunması ilə bağlı idi. 1857-ci ildə ingilis mühəndisi Eduard Kouer bu təklifi verir.

Tigel poladlarının hazırlanmasında rus metallurqu P.Anossov dəyərli tədqiqatlar aparmışdır. O, öz işlərinə 1828-ci ildə Slatous şəhərindəki silah fabrikində başlamışdır. Sınaqlarını sirli saxlanan elmi əsaslar üzərində aparan Anosov poladın xassələrinin və keyfiyyətinin karbonun miqdarından asılı olmasını aşkar edir. Bundan əlavə başqa elementlərin də poladın keyfiyyətinə təsirinin araşdırılması onun tədqiqatlarının tərkib hissəsi idi. O, tədqiqatlar zamanı tigel poladlarının istehsalına xüsusi maraq göstərir. Böyük ölçüdə və oda davamlı gildən hazırlanmış tigellər poladın ərimə temperaturuna tab gətirməli idi. Uzun müddət elmi əsaslandırılmış şəkildə apardığı eksperimentlər nəticəsində Anosov xüsusi poladın alınmasına nail olur. Bundan əlavə o, ilk dəfə olaraq dəməşq poladının sirrini açmışdır. XIX əsrin ortalarında hərbidə topların poladdan hazırlanması nəticəsində tigel poladının istehsalı böyük əhəmiyyət kəsb edirdi. Topların homogen tərkibdə və böyük miqdarda hazırlanması o dövrdə yalnız tigel üsulunun köməyi ilə aparıla bilirdi. Bu sahədə Almaniyanın Krupp firması böyük nəaliyyətlər əldə etmişdi, ancaq onlar öz texnologiyalarını gizli saxlayırdılar.

Rusiyada böyük ölçülü töküklərin yüksək keyfiyyətdə hazırlanması problemini mühəndis Pavel Obuxov (1820-1869) həll edir. Onun tigel poladından hazırlanmış hissələri qaynaq edilmiş hissələrə nisbətən yüksək stabilliyə və iki dəfə az çəkiyə malik idi. Obuxov poladı tezliklə Rusiyada geniş tətbiq tapır. Dəmir yolunun genişlənməsi, gəmilərin dəmir ərintilərindən düzəldilməsi, hərbi sənayenin artan tələbatı, həmçinin maşınqayırmanın dəmirə olan tələbatı dəmir ərintiləri istehsalında məhsuldarlığın artırılmasını stimullaşdırmış və metalın keyfiyyətinə yeni tələblər qoymuşdur.

XIX əsrin ortalarında poladın mövcud olan istehsal üsulları artıq ağır sənayenin tələblərinə cavab vermirdi. Poladın pudel üsulu ilə hazırlanması çox əməktutumlu idi və çox vaxt aparırdı. Tigel üsulu ilə poladın istehsalının maya dəyəri yüksək və onun tətbiqi məhdud idi. Bu baxımdan polad istehsalında yeni üsulun işlənməsi zərurəti yaranmışdır. Poladın kütləvi istehsalı 1856-cı ildə ingilis ixtiraçısı Henri Bessemer tərəfindən yeni texnologiyanın işlənməsi ilə mümkün olmuşdur. O, ərimiş filizi konverterin içərisində hava ilə üfürərək qarışdırılmasını təklif edir. Bu zaman ərintidə olan silisiumun, manqanın və karbonun oksidləşməsi nəticəsində polad əldə edilir. Bessemer prosesi öz yüksək məhsuldarlığı ilə fərqlənirdi. Köhnə üsullarla 10 t ərintini hazırlamaq üçün bir neçə gün vaxt lazım gəldiyi halda, buna Bessemer konverterində təxminən 20 dəq. lazım olurdu.

Pudling poladının tökmə poladlar tərəfindən sıxışdırılması metallurgiya zavodlarında küllü miqdarda pudling dəmirlərinin yığılıb qalmasına gətirib çıxartmışdır. Bu dəmir külçələrindən polad almaq üçün yeni üsulun işlənməsi lazım idi. Bu məsələ ilə 1864-cü ildə fransız metallurqu Pierre Martin (1824-1915) məşğul olur. O, poladın istehsalı üçün regenerativ od sobası təklif edir. Martin 1856-cı ildə alman mühəndisi Simens tərəfindən işlənmiş, yanacaqların istiliyinin regenerasiya edilməsi prinsipindən istifadə etmişdir. Simens yanacaqlardan alınan istilikdən hava və qazların qızdırılmasında tətbiq etmişdir. Nəticədə ixtiraçı sobada poladı əritmək üçün lazım olan temperaturu əldə edir. Simens-Martin sobasında dəmirlərin və əridikdə qaz və şlaka parçalanan dəmir birləşməli qırıntıların emalı mümkün idi. Martinin düzəltdiyi ilk sobanın həcmi 1,5 t idi. XIX əsrdə metallurgiya sahəsində edilmiş ən böyük irəliləyişlərdən biri də poladın istehsalı üçün Tomas üsulu idi. Bu üsulla maye və tərkibində fosfor olan dəmir emal edilə bilirdi. Bu üsul ingilis metallurqu Tomasın (1850-1885) adı ilə bağlıdır.

Son illərdə poladalma texnologiyasında yalnız texniki rasionallaşdırmadan danışmaq olar, çünki, texnologiyada elə əsaslı dəyişklik baş verməmişdir.

Mənbə

Schuschardin, S.W. u.a. Allgemeine Geschichte der Technik von den Anfängen bis 1870. Leipzig: Fachbuchverlag Leipzig 1981.334S.
Козлов А.Г. Творцы науки и техники на Урале XVII – начала XX в. Свердловск, 1981.