Шойын өндірісі Шойын өндіруде негізгі материалдар болып темір рудасы, отын және флюс табылады. Осы материалдардың коспасы шихта деп аталады.

Темір рудалары шойын өндірудегі негізгі материал. Руда минералы өзінше домнада балқытқанда, бастапқы қалпына жақсы келетін темір тотықтары. Құрамындағы бос жыныс көбінесе кварцтан және сазбен аралас құмнан тұрады.

Темір рудасы мыс және басқаларға қарағнада бай келеді. Бай рудалар құрамындағы темір шамасы 60 пайыз және одан да көп, кедей рудаларда 30...40 пайыз болады.

Темір рудасы құрамында күкірт және фосфор сияқты зиянды қоспалар болады. руда миералы құрамына байланысты келесі түрлерге бөлінеді:

Қызыл теміртас. Руда минералы гематит ..... сусыз темір тотығы. Руда құрамында көбінесе 50...60 пайыз ... Бұл – бүкіл әлемде ең көп тараған руданың түрі.

Магнитті теміртас. Рудалы минерал – магнетит, магнит теміртотығы ... руда құрамыда ....

Қоңыр теміртас. Рудалы минерал – темірдің сулы тотығы ... Көбінесе рудада 30...50 пайыз .. болады.

Шпатты теміртас. Руда минералы – сидофит, темір карбонаты . рудада көбінесе ... пайыз .. болады.

Темірлі кварциттер құрамында 15...20 пайыз ... бар.

Марганец рудасы. Домна пешінің шахтасында кейбір маркалы шойындарды және ферромарганец (82 пайыз...) қорытқанда қолданады. Руда құрамындағы марганец мөлшері - 25- 50 пайыз.

Кен түрлері Мыс рудалары. Мыс рудалары сульфидты ж/е тотықты деп аталатын негізгі 2 топқа бөлінеді. Сульфидтік к-де мыс күкірпен байланыста б/ы (халькопират - CuFeS₂, халькозин Cu₂S, борнит - Cu₂FeS₃), ол тотықты рудаларда мыс оксидтер түрінде б/ы (малохит-CuCО₃·Cu(ОН)₂, куприт CuО). Мыс кеннің құрамында мыс шамасы орташа 1-2 процент құрайды. Мыстан басқа рудалардың құрамында никель, мырыш, алтын, күміс т.б. металдар кездеседі. Өнд-тін мыстың 20 пайызға жуығы рудалардан гидрометаллургиялық тәсілмен алынады. Мыс рудаларын ұсақтағыш машиналарда, сонан соң арнайы диірмендерде ұсақтайды. Флотациялық байытудың мақсаты – руданы бос жыныстардан ажыратып алу. Ол үшін ұсақталған рудаға арнайы майлы заттар қосады.

Алюминий рудасы.(А.р) Алюминий – жеңіл, ақ күміс түсті металл. Табиғаттағы негізгі қорлары боксит, нефелин, каолин деп аталатын жыныстарда б/ы. Негізгі,алюминий рудасы бокситте 30-57% Al₂О₃ б/ы. А.р. өндіру 2 негізгі кезеңнен тұрады: рудадан саз топырақ алу ж/е саз топырақты электролиздеу

Магний рудалары(М.р) – күміс түсті ақ металл, мыстан 5 есе, алюминиден 1,5 есе жеңіл. Балқу темп-сы 651 градус. 200-ге жуық минерал құрамында минерал құрамында кездеседі, бірақ оны негізгі 3 шикізаттан алады. Олар: кариолит (магний 8,8%), магнезит(28,8%магний), доломит (13,2 магний). 2 негізгі тәсілмен өнд-ді: электрометкалық ж/е термиялық.

Титан рудалары – табиғатта таралуы б/ша алюминий, мыс ж/е темірден кейін 4орында. Табиғатта 70 түрлі минерал құрамында кездеседі. Өндіруде қолданатын негізгі рудалар: ильминит – 60% титан оксиді ж/е рутил – 90-100%титан оксиді бар. Өндірілетін титанның негізгі бөлігін магниттермиялық тәсілмен алады.

Темір рудасы – шойын өндірудегі негізгі материал. Мыс ж/е басқа рудаларға қарағанда бай келеді. Бай рудалар құрамындағы, темір шамасы 60%. Кедей рудаларда 30-40%б/ы. Т.р. құрамында күкірт ж/е фосфор сияқты зиянды қоспалар б/ы.

Флюстер және отындар Металл өндіру үшін рудалар, флюстер, отын түрлері және отқа төзіиді материалдар қажет.

Руда. Өндірістік көлемде метал алуға жарайтын табиғи шикізаттарды руда деп атайды. Руда құрамы металл немесе оның қоспалары мен тау жыныстарынан тұратын минералдардан құралады. Мысалы, темір рудасы мынадай темір тотықтарынан: және тау жыныстарынан тұрады.

Флюстер рудадағы тау жыныстары мен отынның күлін байланыстырып, кожға айналдырады және зиянды қоспаларды металдан кожға өткізеді. Флюс ретінде қолданылады. Кождың салмағы жеңіл болғандықтан, ол металл балқығанда оның бетінде тұрады да, металды газ бен ауадан қорғайды.

Металлургиялық отын. Металлургиялық агреттарда табиғи және жасанды отындардың қатты, сұйық және газ күйіндегі түрлері пайдаланылады. Отынның маңызды сипаттамаларына оның жылу шығарғыштығы жатады, ол – отын бірлігінің толық жанғандығы бөлінетін жылу мөлшері. Отын сапасын анықтағанда, оның бастапқы жану температурасын, күлділігін және басқа да сипаттамаларын ескеру қажет.

Металлургиялық отындардың негізгі түрлеріне кокс, мазут және газдар жатады.

Кокс – шойынды домна пештерінде және құйма цехтарында вагранка пештерінде балқытуда қолданылатын басты отын. Сонымен бірге түсті металдарды агломерациялауда да қолданылады. Кокс кокстелінетін таскөмірден ауа кірмейтін арнайы пештерде 950...1100⁰С температурасында 15..18 сағат уақыт ішінде қыздырғанда алынады.

Мазут – болат балқытатын мартен пештерінде, прокатау және басқа цехтардың қыздыру пештерінде отын ретінде кең түрде қолданылады. Ол – мұнайдан бензин, керосин және басқа жеңіл фракциялар алынғаннан кейінгі сұйық қалдық. Оның артықшылығы – жаққанда күлі жоқ, жануын реттеу оңай және жылу шығарғыштық қабілеті жоғары: 9500...10500 ккал/кг (34,1...44.1 м мдж/кг). Газ күйіндегі отындарға мыналар жатады:

Табиғи газ – арзан жоғары калориялы отын. Оның негізгі метаннан тұрады, оның жылу шығарғыштық қабылеті 8500 ккал/м³-қа тең.

Кокс газы – құрамында сутегі 46...63%, метан 21...27%, көмір тотығы 2..7%, 4...18% болады. оның жылу шығарғыштық қабілеті – 3600..4500 ккал/м³

Домна (колошник) газы – домна пештерінде шойын қорытундың қосалқы өнімі. Оны металлургиялық зауыттарда отын ретінде таза күйінде немесе кокс газымен қоспа ретінде қолданады.

Отқа төзімді материалдар. Отқа төзімді материалдардың негізгі сипаттамаларының бірі – олардың отқа төзімділігі, балқымай, жоғары температураға шыдайтындығы. Металлургияда отқа төзімді материалдар отқа төзімділіг (1580...1750⁰С), жоғары (1750...2000⁰С) және айрықша отқа төзімді (2000⁰С жоғары) болып бөлінеді. Отқа төзімді материалдар домна пештерін, конверторларды, мартен пештерін астарлап қалауға қолданылады.

Отқа төзімді материалдар химиялық құрамына қарай мынадай топтарға бөлінеді: қышқылды, негізгі және бейтарапты.

Қышқылды отқа төзімді материалдар құрамында бар, отқа төзімділігі 1700⁰С дейін. Оны қышқыл пештерді қалауда қолданады. Кварц ұнтағы мен кварц құмы (95...97%) пештің астын астарлау үшін қолданылады.

Негізгі тобы магнезит пен доломиттен тұрады. Магнезит кірпіші құрамында 90...95%болады, ал оның отқа төзімділігі – 2000...2400⁰С Магнезит үгіндісі мартен және басқа пештердің табанын астарлауға, индукциялық пештерге арналған тигельдер жасауға және т.б. қолданылады. Ұнтақ бөлшектерінің мөлшері – 8...15 мм.

Доломит - тау жынысын, күйдірілгеннен кейінгі құрамында 35...40ж52..58% бар күйдірілген доломит ұнтағы, магнезит ұнтағы сияқты қолданылады. Доломиттің отқа төзімділігі-1900...1980⁰С. хромомагнезит кірпіштері 65...70% және 30% дейін тұрады. Отқа төзімділігі – 2000⁰С.

Отқа бейтарап төзімді материалдарға шамот, хромдық кірпіш, көміртекті және басқа да материалдар жатады.

Шамот – металлургияда ең көп қолданылатын материал. Оның құрамы 50..60және 30...45%тұрады, ал отқа төзімді (1580..1750⁰С) және өте арзан. Шамот кірпіші домна пештерін қалауда, болат құю шөміштерін астарлауда қолданылады.

Хромдық кірпіш – хромиттерден және күйдірілген магнезит пен балшықтан жасалған жоғары сапалы отқа төзімді материал. Отқа төзімділігі 1800–2000⁰С Көміртекті отқа төзімді материалдардың негізі – ұсақталған графит, анрацит, кокс. Отқа төзімділігі–2000⁰С дейін.

4.Кенді балқытуға дайындау.Шойын өндіруге қолданылатын рудалардың95%балқыту алдында арнайы дайындықтан өткізеді. Мұндай дайындық домна пешінің көрсеткіштерін жоғарылатудың тиімді жолы және ол кедей рудалардың қолдануға мүмкіншілік береді. Бұл дайындық келесі операциялардан тұрады:

-ұсақтау мен сұрыптау; -байыту;-сумен жуу;-агломерат жасау;-оқатқыш жасау;

Ұсақтау мен сұрыптау.Руданың үлкен түйірлерін жақты және конусты ұсақтағыштарда ұсақтайды. Домна пешінде көлденең қимасы 10...80 мм-ге дейін ұсақталған руда қолданылады. Ұсақ рудалар агломерациялауға пайдаланылады. Домпа пешіне ірі және ұсақ рудаларды бірге салса, ол пештің жұмысын нашарлатады. Рудаларды сұрыптау елеу арқылы ұнтақтау сұрыптау фабрикаларында іске асрыылады.

Байытуды рудадағы темір құрамы көбейту үшін жасайды. Мысалы, 20-45%. бар рудадан байытқанда, одан 60-65 %.. бар концентрат алынады. Темір рудасын байыту магнитті сепарация арқылы жасалады. Ұсақталған руда магнит өрісінен өткенде, металл түйіршіктері магнитке тартылып, металл емес қоспалардан ажыратылады.

Сумен жууды руда құрамындағы құм-балшықтардан ажырату үшін жүргізеді.

Агломерат жасау. Руда мен басқа материалдарды ұсатқанда, олардың ұнтақтары пайда болады. олар балқыту пештерінде қолдануға жарамайды. Өйткені олардың арасынан үрленетін ауа өтпейді. Сондықтан оларды керекті өлшемді кесектерге айналдыру қажет. Ол үшін агломерация (пісіріп кесектеу) деп аталатын операция қолданылады. Агломерациялауға бастапқы материал ретінде руда ұнтағы мен колошник шаңы, ұсақ кокс, ұсақ әк тас қолданылады. Оларды аздап сулап (5...6 су қосып), 1300...1500⁰С температурада арнайы агломерациялық машиналарда қыздырады. Бұл кезде руда құрамындағы қоспалардан тазарып, карбонаттар ыдырап, кесек материал – аглмоерат түзіледі. Агломератты қолдану домна пештерінің өндіріс өнімділігін 10-25 %арттырып, кокс шығымын 10-20 %кемітеді.

Оқатқыш жасау. Өте ұсақ концентратты агломерациялық машинада пісірудің өнімділігі төмен болғандықтан оларды оқатқыш жасап кесектейді. Оқатқыш шихтасын жасауға көлденең қиласы 0,5 мм кіші концентрат бөліктері, флюс және жарамаған қалған оқатқыштар қолданылады. Шихтаны ылғалдандырып байланыстыруғы ретінде 1,5 %бетонит балшығы қосылады. Диаметрі 25 ... 30 мм оқатқыштар гранулятор деп аталатын минутына 6...9 айнадым жасайтын тайыз, дөңгелек тостаған тәрізді, ыдыста жасалады. Сонан соң оларды кептіріңкептіріп 1300⁰С...1400⁰С температурада күйдіреді. Суыған соң оқатқыштарды сорттап диаметрі 10 мм кемдерін қайта өңдеуге жібереді.

5.Кенді ұсақтау.Руданың үлкен түйірлерін жақты және конусты ұсақтағыштарда ұсақтайды. Домна пешінде көлденең қимасы 10...80 мм-ге дейін ұсақталған руда қолданылады. Ұсақ рудалар агломерациялауға пайдаланылады. Домпа пешіне ірі және ұсақ рудаларды бірге салса, ол пештің жұмысын нашарлатады. Рудаларды сұрыптау елеу арқылы ұнтақтау сұрыптау фабрикаларында іске асрыылады.

Байытуды рудадағы темір құрамы көбейту үшін жасайды. Мысалы, 20-45 %.. бар рудадан байытқанда, одан 60-65 %.. бар концентрат алынады. Темір рудасын байыту магнитті сепарация арқылы жасалады. Ұсақталған руда магнит өрісінен өткенде, металл түйіршіктері магнитке тартылып, металл емес қоспалардан ажыратылады.

Сумен жууды руда құрамындағы құм-балшықтардан ажырату үшін жүргізеді.

6.Кенді байыту рудадағы темір құрамы көбейту үшін жасайды. Мысалы, 20-45 %.. бар рудадан байытқанда, одан 60-65 %.. бар концентрат алынады. Темір рудасын байыту магнитті сепарация арқылы жасалады. Ұсақталған руда магнит өрісінен өткенде, металл түйіршіктері магнитке тартылып, металл емес қоспалардан ажыратылады.

Сумен жууды руда құрамындағы құм-балшықтардан ажырату үшін жүргізеді.

7.Агломерация. Руда мен басқа материалдарды ұсатқанда, олардың ұнтақтары пайда болады. олар балқыту пештерінде қолдануға жарамайды. Өйткені олардың арасынан үрленетін ауа өтпейді. Сондықтан оларды керекті өлшемді кесектерге айналдыру қажет. Ол үшін агломерация (пісіріп кесектеу) деп аталатын операция қолданылады. Агломерациялауға бастапқы материал ретінде руда ұнтағы мен колошник шаңы, ұсақ кокс, ұсақ әк тас қолданылады. Оларды аздап сулап (5...6 су қосып), 1300...1500⁰С температурада арнайы агломерациялық машиналарда қыздырады. Бұл кезде руда құрамындағы қоспалардан тазарып, карбонаттар ыдырап, кесек материал – аглмоерат түзіледі. Агломератты қолдану домна пештерінің өндіріс өнімділігін 10-25 %арттырып, кокс шығымын 10-20 %кемітеді.

8.Домналық процес. Шойын домна пеші деп аталатын шахталық пеште балқытады. Домна пештерінің пайдалы көлемі 1300 м³, 2000 м³, 2700 м³, 3200 м³, және 5000 м³ болады. ымсалы пайдалы көлемі 1300 м³ пеште тәулігіне 1800 т шойын өндірілсе, көлемі 5000 м³ пеште 6000 т шойын өнідіріледі.

Көлденең қимасы ңе үлкен бөлігі распар (ІІІ), ал төменгі бөлігі көрік деп аталады. көрікті жану үдерісі жүріп балқыған шойын мен кож жиналады. Көріктің ұлтаны лещадь деп аталады. колошник пен распардың ортасындағы пеш кеңістігі шахта деп, ал распар мен көріктің арасындағы бөлік иіндері (заплечики) деп аталады.

Домна пеші қалыңдығы 35...40 мм болат беттерден пісіріліп жасалады. Ішінен пештің төменгі бөлігі көміртекті блоктармен, ал үстіңгі бөлігі шамот кірпішімен астарланған. Астардың қалыңдығы 1,5 ...2 м дейін болады және ол кірпіштің арасында орналақсан металдан жасалған салқындатқышта ағатын сумен суытылады.

Домна пешінің колошнигінде екі конустан тұратын төшу аппарат ыорнласқан. Оның құрылымы жанудың нәтижесінде пештің жоғарғы жағына көтерілетін колошник (домна) газы мен шаңды сыртқа шығармай пешке шихта төгуді қамтамасыз етеді.

Шихта алдыменен төгетін тесікті жауып тұрған кіші конустың үстіне төгіледі. Бұл кезде үлкен конуста төгу тесігінің төменгі жағын жауып тұрады. Кіші конусты төмен түсіргенде шихта үлкен конустың бетіне түседі. Сонан соң кіші конус көтеріліп төгу тесігін жабады, ал үлкен конусты төмен түсіргенде шихта шахтаға төгіледі. Колошник газы арнайы құюыр арқылы тазалауға жіберіледі сонан соң ол отын ретінде ауа қыздыруға арналған қаупер деп аталатын жабдықтарда қолданылады.

Көріктің жоғары жағында пешті айналдыра ауа беретін құбыр (2) орналасқан. Одан, қыздырылған және 35 %оттегімен байытылған ауа шеңбер бойымен орналасқан, фурма деп аталатын, шілтерлер арқылы домна пешінің ішіне беріледі. Олардың саны 12...16 болады. фурмалар мыстан жасалып сумен суытылады.

Көрік ұлтанынанр сәл жоғары деңгейле шойын ағызып алатын тесік – шойын леткасы (4) орналасқан, ал одан жоғары шлак ағызатын шлак леткасы орналасқан. Бұл жағдайда көж салмағы шойын салмағынан аз екені ескерілген.

Домна пешінде жүретін негізгі физка – химиялық үдерістер

Домна пешінің жұмыс кезінде шихта материалдары біртіндеп төмен жылжып жоғары көтерілген газбен кездесіп әрекететседі. Бұл жағдайда келесі үдерістер орын алады:

1.Шихта материалы құрғайды;

2.Балқу материалдары ыдырайды;

3.Темір және басқа да элементтер қалпына келеді

4.Қалпына келген темір көміртектеніп шойын түзіледі

5.Шлак түзіледі

6.Көміртегі фурма маңайында жанады

Фурма арқылы домна пешіне үрленетін ыстық ауа қызған кокспен әрекеттесіп кокс келесі реакция бойынша жанады.

Оның нәтижесінде көп жылу бөлініп шығып фурма маңайындағы температура 1700...1800⁰С дейін көтеріледі.

Көміртекті газ қызған кокспен әрекеттесу нәтижесінде күкірт тотығы түзіледі:

Күкірт тотығы белсенді қалпына келтіргіш болып табылады. Ол темірдің тотығынан оттегін тартып ала алады.

Балқу материалдарының ыдырауы. Отынның жану материалдары жоғары келтіріліп төмен түсіп келе жатқан шихтаны қыздырады. Пештің жоғары жағында температура 100...350⁰С болады. бұл аймақта шихта материалдары құрғайды және ыдырау бастайды (химиялық байланысқан су, отыннан ұшқыш заттар бөлініп шығады).

Темірдің тотыққан қалпына келуі. Бұл домна үдерісінің негізгі мақсаты болып табылады. Бұл үдеріс 600⁰С жоғары температураларда жүреді:

Темірдің тотыққан қалпына келуі келесі тізбекпен жүреді:

Домна үдерісінде негізгі қалпына келтіруші болып көміртегі тотығы (СО) және қатты көміртегі (С) болып табылады.

Көміртегі тотығы көмегімен оттегін бөліп шығару қалпына келтіруден жанама түрі деп аталады, ол 570⁰С жоғары температурада келесі реакциялар арқылы жүреді:

Оттегін қатты көміртегімен байланыстыру тікелей қалпына келтіру деп аталады.

Бұл реакция 950...1000⁰С температурада жүреді.

Темірдің көміртектенуі. Қалыпна келген темір рудасы келесі реакциялар бойынша көміртегімен қанығады:

Бұл үдеріс 820...850⁰С жүреді және распар деңгейінде темірдегі көміртегінің мөлшері 1 пайызға жетеді. Темірдің көміртегімен әрі қарай қанығуы сұйық күйде жүреді де шойындағы көміртегінің мөлшері 3...4 пайыз болады.

Кож түзілуі. Щойын һндіруде түзілетін кождың мөлшері шойын мөлшерінің 50...60 пайыз құрайды. Домна пешінің өнімділігі мен алынған шойынның сапасы түзілген кождың құрамы мен қасиеттеріне тәуелді. Кож бос жыныстардың флюспен әрекеттесу нәтижесніде пайда болады. бастапқы түзілген кож көрікке жеткенше бос жыныстардың тотықтарын ерітін өзінің құрамы мн қасиеттерін өзгертеді.

Домна өнідірсінің өнімдері Домна өндірісінңі негізгі өніміне шойын, ал қосалқы өнімдеріне кож, колошник газы және колошник шаңы жатады. Домна пештерінде қайта өңделетін (ақ) құйылатын (сұр) және арнайы шойындар өндіріледі. Қайта өңделетін шойындар М1, М2, М3 маркалы Б1, Б2, т.б. маркалы болып бөлінеді. Оларды сұйық күйінде болат өндіруле қолданады. Құйылатын шойындар домна пешінен бөліп құю машиналарына жіберіліп пешінен бөліп құю машиналарына жіберіліп чушка деп аталатын құймалар алынады. Оларды құйма құю цехтарында қолданады. Құйылатын шойынның маркалары ЛК1, ЛК2...ЛК7. арнайы шойындар ферроқорытпалар легірленген болаттарды өндіргенде қоспа ретінде қолданады. Оларға құрамында 70..75% марганеу бар ферромарганец, құрамында 9...13 %кремний бар ферросилиций т.б. жатады.

13.Темірді көміртектендіруҚалпына келген темір рудасы келесі реакциялар бойынша көміртегімен қанығады:

2CO=CO₂+C

C+3Fe=Fe₃C

3Fe+2CO=Fe₃C+CO₂

Бұл үдеріс 820 ...850⁰С жүрлі және распар деңгейінде темірдегі көміртегінің мөлшері 1%жетеді. Темірдің көміртегімен әрі қарай қанығуы сұйық күйде жүреді де шойындағы көміртегінің мөлшері 3....4%болады.

Темір-көміртегі қорытпалары (шойын мен болат) ең көп тараған металл материалдарына жатады. шойындар мен болаттар өндіру көлеміне қарай басқа металдардан 10 есе артық.

Бұл жүйедегі қорытпалардың температуралық өзгеруіне байланысты болатын өзгерістерді қараудан бұрын, компонентер мен фаза қасиеттерін және құрамын қарастарйық.

Таза темірдің суыну қисығы.Таза темір – күміс түсті, жылтыр металл, атомдық салмағы – 55,85

Техникалық таза темірдегі барлық қоспалар саны – 0,1...0,15 %. Лабораторияда алынған ең таза темірде 99,9917 пайыз темір болады. темірдің балқу температурасы 1539⁰С (+5 ⁰С) тығыздығы, 7,85 г/см³ Темірдің қаттылығы мен беріктігі онша жоғары емес. НВ-80 кгс/мм², .. – 25 кгс/мм² (250 Мпа), ..-12 кгс/мм² (120 Мпа) және созылғыштығы ...50 %, ..80 %.

Темір – көміртегі қорытпалары микроқұрылымның негізгі элементтері. Феррит-темір деген латын сөзінен алынған көміртегінің α - темірдегі ену қатты ерітіндісі. 727⁰С температурасында көміртегінің α темірдегі ерігіштігі 0,02 %тең, ал температура қалыпты температураға дейін төмендегенде, 0,006 %жетеді. Ол көлемді центрленген куб торлы болады және 768⁰С-ке дейін ферромагнитті.

Ферриттің қаттылығы мен механикалық қасиеттері құрамындағы элементтер санына байланысты болады. егерф еррит басқа қоспалардан бос болса, онда қаттылығы – НВ – 80.

Цементит .. темір карбиді құрамында 6,67 %көміртегі болғанда түзіледі. Оның орторомбылық торы бар элементінің ұясында темірдің 12 атомы мен көміртегінің 4 атомы бар. Цементиттің қаттылығы – НВ – 800, морттылығы мол және температура 217⁰С –ке дейін төмендегенде, ферромагнитті болады. ол өте морт келетіндіктен, оның беріктігін анықтау қиын.

Аустенит – көміртегінің темірлегі ену қатты ерітіндісі. Мұнда көміртегі бүйірлі центрленген куб торының ортасныдағы қуысында орналасдаы. Аустениттегі көміртегінің ерігіштігі 1147⁰С 2,14 %тең, ал 727⁰С ерігіштігі – 0,8%. Аустенитітң қаттылығы мен беріктігі төмен – НВ – 170...220. аустенит парамагнитті болады. аустенит ағылшын ғалысы В.С.роверти-Аустен құрметіне аталған.

Перлит – феррит пен цементиттен тұратын механикалық қоспа. Эвтектоид эвтектикаға ұқсас деген сөз. Таза перлит құрамында көміртегі 0,8 %болады. перлиттің қаттылығы-НВ – 160...250, салыстырмалы ұзаруы – 5...20%, беріктігі, 550...1330.

Ледебурит–құрамында 4,3%көміртегі бар аустенит пен цементиттің эвтектикалық қоспасы. Ледебуриттің қаттылығы мен морттлығы жоғары. Ол көбінесе ақ шойындар мен жартылай шойынжар құрамында кездеседі. Оның қаттылығы НВ – 700.

Графит – еркін түрлі пішінде бөлінетін көміртегінің бір түрі. Темір–көміртегі қорытпаларында графиттің түзілуі графиттену деп аталады. графит гексогоналды торлы, меншікті салмағы 2,2-гең тең, атом аралығы 1,42...3,4 А болады. графит шойын мен графитттелген болаттар құрамында кездеседі.

14-15. Пайдалы, зиянды қосылмалар Болатқа қосылатын тұрақты қоспалар: марганец, кремний, күкірт, фосфор, сондай-ақ газдар: оттегі, сутегі және азот. Марганец – пайдалы қоспа, ол болатқа оны тотықсыздандыру үшін енгізіледі де, онда 0,3-0,8 % мөлшерінде қалып қояды. Марганец оттек пен күкірттің зиянды әсерін азайтады. Кремний – пайдалы қоспа, ол болатқа тотықсыздандырғыш ретінде енгізіледі де онда 0,4 % - ға дейінгі мөлшерде қалып қояды. Күкірт зиянды қоспа, ол болаттың қызуға сынғыштығын оны қысыммен ыстықтый өңдеген кездегі морт сынғыштығын тудырады.Күкірт болатта сульфид түрінде болады. Ыстықтай деформацияланғанда түйіршік-тердің шекаралары балқиды да болат морт сынып бұзылады.

Болаттың қызуға сынғыштығынан марганец қорғап қалады, әрі ол күкіртті жеңіл балқығыш эвтектика-ның түзілуіне жол бермейтін MnS сульфидіне байланыстырады.

Болаттың қызуға сынғыштығын жоя отырып MnS сульфидтерібасқа да металл емес кірмелер(оксидтер, нитридтер, т.б.) сияқтыболат құрылысының біртектігін бұзады, пластикалығы мен тұтқырлығын, қажу беріктігін төмендетеді, пісірілгіштігі мен коррозияға төзімділігін төмендетеді. Сондықтан күкірттің болаттағы мөлшері қатаң шектеледі. Күкітрттің пайдалы әсері болатты кесу арқылы өңдеуді жақсартуда ғана білінеді.

Фосфор – зиянды қоспа, ол ферритте еріп оны нығайтады, бірақ төмендетілген темп-да болаттың тұтқырлығын кемітеді, яғни суыққа сынғыштығын тудырады. Бұнымен қатар фосфор болаттың суыққа сынғыштық табалдырығы деп аиталатын, болаттың морт сынғыштық күйге айналатын темп-лық аралығын арттырады. Болаттығы көміртек неғұрлым көп болса, болаттың фосфор туғызатын морт сынғыштығы соғұрлұм жоғ болады. Оттек,азот,сутек–зиянды жасырын қоспалар, олардың болатқа тигізетін әсері, болаттың пластика-лылығының төмендеуіне ж/е оның морт сынып бұзылуына бейімділігінің артуымен өте айқын білінеді. Оттектік болаттың қызуға сынғыштығы мен суыққа сынғыштығын туғызады әрі оның беріктігін төмендетеді. Азоттың көп мөлшері болаттың деформациялық ескіруіне әкеп соғады.

16. Шлак түзілу процесі. Шлак түзілу прцесі домна пешінде темір оксидінің қалпына келу процесіне дейін шихтану булану аймағында белсенді түрде қарқындайды. Шлак бос оттегіден ж/е кокс күлінің жыныстарынан тұрады, сонымен қатар флюс те бар. 1400-1450⁰Стемп-да қажетті сұйық ағынды қабілетке ие болу үшін оның құрамында флюс б/ы. Тым тез балқитын шлакта (темірдің) көпшілік темірдің тотығуы қайта қалпына келіп үлгермейді. Қайта қалпына келу зонасына осы шлакпен бірге шығып кетеді. Тым ауада балқитын шлактар пештің қабырғаларында үлкен қалдықтар табылып қалады, осыдан домналың процессі қиындайды. Домналық шлактың негізгі құр ауалары кремнезем (30-45%), кальций оксиді 40-50%, глинозем 10-25%. Шлактың құрамы бос топты рудаға, сондай-ақ домналық пешке ең сонғы (електік) шойын, легірленген шойын н/е ферро балқымыларға тәуелді. Домналық пештен алынған шлактар соңғы жылдары көптеп қолданылады.

17. Металл атомдарының құрылымы Хим-қ ж/е физ-қ қасиет-не байл/ты металдар басқа таб. элементтерден олардың атомдық құрылымы б/ша ажыратады. Жалпы ортақ қабылданған атом моделі б/ша атомды оң зарядталған ядродан ж/е айнала орналасқан теріс зарядты электрондардан тұрады. Бұл электрондар ядроны белгілі бір орбита бойымен айналады. Ядроның диаметрі шамамен 10^-12см, осыған қарамастан атомның барлық массасы осы жерге жинақталады. Таза атомның диаметрі 10^-8см. Атомның ядросында оң зарядталған протондар бар. Олардың массасы электрон массасынан 1836 есе үлкен, ал нейтрондар теріс бөлшектер олардың массасынан 1839 есе үлкен. Нейтрон ядро зараядын өзгертпейді, себебі, олар заряд тасымалдамайды, бірақ элементтің атомдық массасына айтарлықтай үлес қосады. Электрондар ядродан әжептеуір арақашықтықта см/сек жылдамдықпен қозғала алады. Бірақ міндетті түрде жеті қабаттық арақашықтыққа дейін олар шартты әріптермен белгіленеді: K,L,M....,Q. Бұл негізгі қабаттар кішігірім 4 типті қабықшалардан тұрады. Оларды: s,p,d ж/е f әріптермен белгілейді. Олардың ішінде 1,3,5ж/е7 электрондық орбиталары бар. Атомда электрон-дар энергетикалық дәрежесі б/ша таралады. Атомның сыртқы электрондары ішкі электрондарға қарағанда нашар байланысқан ж/е оның көптеген қасиеттерін көрметеді. Олар атомнан оңай бөлінеді ж/е де оны оң зарядталған ионға айналдырады. Ал өздері иондар арасында қозғалып, электронды газ н/е жинақталған электрондарды құрады. Бұлар атомға нақты тиісті емес.

18. Металдардың кристалдық құрылымы. Барлық денелер атомдардан тұрады. Егер денеде атомдар қалай болса солай орналасса ол денені амортфты дене деп атайды. Атомдар қандай да бір тәртіппен орналасқан денелерде кристалдық дене деп атайды. Металдармен олардың қорытпалары кристалдық денелерге жатады. Олардың атомдары кеңістікте кристалдық тор құрады. Кристалдық торлардық ең көп тараған түрлері...көлемдің центрленген кубтық, бүйірлі центрленген кубтық және гексоналды тор түзейтін α-темір, Cr, V, W, Mo, т.б. және тор түзейтін γ түзейтін- темір Ni, Cu, Al, Pb және т.б. Гексагоналды тор түзейтін Mg, Ti, Zn және т.б.

19. Нақты металдардың құрылымы Табиғатта қатты денелердің оздерінің қасиеттері б/ша кристалды ж/е аморфты болып бөлінеді.

Кристалды денелер қыздыру кезінде қатты күйде б/ы, яғни сұйық күйге көшетін белгілі бір темп-ға дейін өзінің нақты үлгісін сақтайды. суыту кезінде процес кері бағытта жүреді. Мұның өзінде 1ші күйден 2ші күйге ауысу процесі белгілі бір балқу темп-нда изотерм-қ боп бөлінеді. Аморфты денелер ұзақ қыздырғаннан кейін жұмсарады ж/е тұтқырланады, содан соң сұйық күйге айналады. Суыту кезіңнде процесс кері бағытта жүреді. Қатты дененің кристалдық күйінің термоди/қ потенциалы аз шамада, әрі ол аморфты денеге қарағанда тұрақты. Аморфты күйді–бөлшектерінің қозғалысы тым баяу өте суытылған сұйықтық деп қарастыруға б/ы. Оны сұйық күйінде жедел суытылған орг/қ ж/е орг/қ емес заттардың көбінен байқауға болады. Бірақ аморфты қатты денені қайта қыздырғанда, бөлме темп-да ұзақ беріктік шегі ұстағанда, кейде деформация кезінде аморфты қатты дене ішінара не толық кристалды күйге ауысып орнықсыз екені көрінеді.

Кристал денелер олардың өздері құралатын элементар (иондар, атомдар, малекулалар) кеңістікте реттеліп орналасуымен сипатталадыОсы геометриялық жәйт кристал денелер қасиеттерінің антизотропиялы (векторлық) болуына, сондай-ақ кристалдарда, деформация кезінде, элементар бөлшектер ығысатын жазықтықтың – сырғанау жазықтығының пайда болуына әсер етеді. Кристалды құрайтын атомдардфың электрондық құрылысы кристалдың атом аралық өзара әсері сипатын ан-ды ж/е оның электрлік, жылулық, магниттік және оптикалық қасиеттерін қалыптастырады. Осындай өзара әсер энергиясы балқу ж/е булану темп-сын, сығылғыштық және ұлғая коэффициенттерін, атом диаметрін, диффузияның активтілік энергиясын , сондай-ақ серпімділік модулі тәрізді механикалық қасиеттерін анықтайды. Материалдардфың көптеген механикалық ж/е физ/қ қасиеттері (беріктік, пластикалық т.б.) құрылымға тәуелді.

20. Көміртекті болаттар. Болат деп екі пайызға дейін көміртегі бар теміркөміртекті қорытпаны айтады. Болат өндірерде көміртегі және шойында болатын қоспалар мөлшері ауа оттегіне және кенде болатын оттегімен қышқылдану есебінде азая түседі. Көміртегімен қоспалар мөлшерінің азаюы темір тотықтануына ықпалын тигізеді. FeO, бұл балқыту басталар кезінде құралады: 2Fe+O₂=2FeO және одан әрі С+FeС=СO+Fe. Себебі артық темір тотығы болаттың морттылығын тудырады, ферросплавтар, ферромарганецті, ферроселицияны, ферроалюминиді енгізу жолымен сұйық болаттың тотықсыздануын мынадай схема бойынша жүргізеді: Mn+FeO MnO+Fe; Si+2FeO SiO₂+2Fe; 2Al+3FeO Al₂O₃+3Fe;

Пайда болған қышқылдар қалқып, балқыма бетіне шығады. Оны шлакпен бірге шығарып отырады.

21. Ленгірленген болат. Көміртекті болаттар құрамына арнаулы легирлеуші қоспалар енгізгенде, олардың физика-механикалық қасиеттері едәуір жақсарады. Легирлеуші элементтерінің көпшілігі болаттың қыздырылу, балқу қабілетін едәуір жақсартады. Мұның құрылыс шаруашылығы үшін маңызы зор.

Қолданымдағы стандартқа сәйкес легирленген болаттар арналуы, химиялық құрамы және микро-структурасы б/ша жіктеледі. Арналуы б/ша легирленген болат 3 класқа бөлінеді: конструкциялық, аспаптық және ерекше ф-х-қ қасиеті бар болаттар. Болаттар маркаларын белгілеу үшін әріпті цифрлық жүйесі қабылданылған. Легирлеуші элементтері әріппен белгіленеді: С-кремний, Г-марганец, Х-хром, Н-никель М-молибден, В-вольфрам, Р-бор, Т-титан, Ю-Алюминий Ф-ваннадий, Ц-церкони, Б-ниоби, А-азот, Д-мыс, К-кобальт, П-фосфор және т.б. Әріптер алдындағы цифрлары пайыздық жүздік үлесі мен конструкциялық болаттағы көміртегі мөлшерін көрсетеді; аспаптық болаттардағы сан пайыздық ондық үлесімен, ал әріптерден кейінгі цифрлары пайызбен легирлеуші элементтер мөлшерін белгілейді. Егерде элементтер мөлшерлері 1,3 %аспайтын болса, онда цифрлары қойылмайды. Маркасының соңында тұратын А әрпі болат жоғары сапалы екенін көрсетеді. Мысалы, болат маркасы 35ХН3МА – жоғары сапалы, құрамында мөлшері 0,35 %С, 1% Сr, 3% Ni, 1%Mo бар болат деген дерек.

Химиялық құрамы бойынша легирленген болаттар 3 класқа жіктеледі: легирлеуші элементтердің жалпы мөлшері 2,5 %дейінгі төмен легирленгендері; орташа легирленгендері 2,5 %дейінгі және мұндай элементтер мөлшері 10%көбірек жоғары легирленген болаттар, мысалы тотықтанбайтын болат 1Х18Н9. Нормалданыл-ғаннан кейінгі қалыптасқан структурасы бойынша болаттар 5 класқа бөлінеді: перлиттік, мартенциттік, аустениттік, ферриттік және карбидтік. Конструкциялық және аспаптық болаттардың көпшілігі перлиттік кластағы болаттарға жатады. Мұндай болаттарға шамалы ғана легирлеуші элементтер қосылған, қысым-дықпен жақсы өңделінеді және кесіледі. Шынықтырудан және жұмсартудан кейін, оның механикалық қасиеті айтарлықтай жақсарылады. Легирленген болаттардың маркасы Ст 3 салыстырғандағы басты басымдылығы жетерліктей жоғары созымталдығы мен пісірімділігі сақталуымен қатар мықтылығының жоғарылығы. Соның арқасында түсірілетін кернеуді ұлғайтуға және конструкциялар жасарда металл үнемдеуге мүмкіндік туады және де атмосфералық коррозияға берілмейді.

21. Металдардың қасиеттері. Құрылымы мен құрамына байланысты металдардың қасиеттері әртүрлі болады. Металдардың механикалық, физикалық, химиялық, технологиялық және пайдалану қасиеттері ажыратады.

Мехнаникалық қасиеттері. Беріктік, қаттылық, пластикалық қасиеті және серпімділік жатады. Беріктік – дененің статикалық немесе динамикалық күштер әсеріне қирамай, қарсыласу қабілеті. Беріктікті созу, сығу, ию және бұрау секілді деформациялар арқылы анықтайды. Қаттылық – металдың ішкі қабаты басқа қаттырақ дененің кіруіне қарсыласу қабілеті. Пластикалыққасиет–материалдың қирамай пішінімен өлшемдерін өзгерту қабілеті.

δ=(l-l₀)*100/l₀

Мұндағы l – үлгінің үзілгеннен кейінгі ұзылдығы, мм; l_{0 –} үлгінің бастапқы ұзындығы, мм.

Серпімділік қабілеті – металдардың күш әсерінен өз пішіні мен өлшемдерін өзгертіп, күш қайтқанда бұрынғы қалпына келу қабілеті.

Физикалық қасиеті. Металдармен қорытпалардың физикалық қасиеттеріне түсі басқу температурасы тығыздығы, сызықтық және көлемдік ұлғаю коэффициенті, электр өткізгіштігімен жылу өткізгіштігі, магниттік жатады.

Химиялық қасиеті. Металдардың химиялық қасиеттеріне олардың қоршаған орта әсеріне қарсыласу қабілеті жатады. Металдар әртүрлі орта әсеріне бірдей төзімділік көрсетпейді. Мысалы, ауадағы оттегімен ылғалдың әсерінен коррозияға ұшырайды: болат пен шойын тоттанады, қоланың бетін жасыл түсті мыстың тотығы басады. Болатты ашық отқа қыздырса, оның бетінде қақ пайда болады, ал күкірт қышқылына салса, ол ериді. Алтын, күміс, платина суда жоғары төзімділік көрсетеді.

Технологиялық қасиеттері. Металдардың технологиялық қасиеттеріне оның түрлі әдістермен өңделу қасиеті жатады. Бұл қасиеттерге кесумен өңделу, пісірумен өңделу, қысыммен өңделу, шынығу тереңдігі, сұйық күйінде аққыштығы және шөгуі жатады.

Эксплуатациялық қасиеттері. Металдардың эксплуатациялық қасиеттері олардың нақты бір жағдай-ларда жұмыс істей алу қабілетін сипаттайды. Бұл қасиеттерге тозуға төзімділік, антрификциялық қасиет, коррозияға төзімділік, ыстыққа төзімділік, суыққа төзімділік жатады.

23. Механикалық қасиеттері. Беріктік, қаттылық, пластикалық қасиеті және серпімділік жатады. Беріктік – дененің статикалық немесе динамикалық күштер әсеріне қирамай, қарсыласу қабілеті. Беріктікті созу, сығу, ию және бұрау секілді деформациялар арқылы анықтайды. Қаттылық – металдың ішкі қабаты басқа қаттырақ дененің кіруіне қарсыласу қабілеті. Пластикалық қасиеті – материалдың қирамай пішінімен өлшемдерін өзгерту қабілеті.

= (l-l₀)*100/l₀

Мұндағы l – үлгінің үзілгеннен кейінгі ұзылдығы, мм;

l_{0 –} үлгінің бастапқы ұзындығы, мм.

Серпімділік қабілеті – металдардың күш әсерінен өз пішіні мен өлшемдерін өзгертіп, күш қайтқанда бұрынғы қалпына келу қабілеті.

24. Құйма құрылымы. Суыну жылдамдығына байланысты қатқан құйманың құрылымы ұсақ теңөстік және созылмалы келген ұзынша түйіршіктерден тұрады. Әдетте болат құйманың құрылымында үш аймақты ажыратуға болады. Жұқа сыртқы аймақ ұсақ тең өсті түйіршіктерден тұрады. Олар металл құйылған қалыптың сұйық қабырғасымен жанасып жылдам суынудың нәтижесінде түзіледі. Қатқан металдың көлемі сұйық металдың көлемінен аз болғандықтан металмен қалып қабырғасы арасында ауа қабаты пайда болады, сонымен бірге қалыпта қызады. Нәтижесінде металдың суыну жылдамдығы төмендейді. Бұл жағдайда түйіршіктердің өсуі бағытталған түрде жүреді, қалып қабырғасының құйма ортасына қарай.

Осылай ұзынша түйіршіктерден тұратын аймақ түзіледі. Бұл аймақ сыртқа жылу шығаруды одан әрі төмендетеді. Сондықтан құйма ортасында ірі және әр түрлі бағыттылған түйіршіктерден тұратын аймақ түзіледі. Сұйық металда әр қашанда еріген газдар болады құйма қатқанда олар оның үстінгі жағында жиналып шөгу қуысы пайда болады.

25. Металлургия өндірісінің маңызы. Металлургия – металл мен металл қорытпаларын өндірістік тәсілдермен алу ғылымы. б.э. 3-4 мың ж бұрын адамдар рудадан мыс, қорғасын, қалайы қорытып ала бастаған. Шамамен б.э. бұрын 3 мың ж сол замандағы белгілі металдарға қарағанда, қаттырақ және берік мыс пен қалайы қорытпасы қола қолданыла бастады. Біздің заманымызға дейінгі 2 мың ж темір қолданыла бастады. Біздің заманымыздың басталғанына дейін алтын, күміс, мыс, қола, темір, қорғ,асын, сынап белгілі болды. Кейбір металдар бұрын ашылсада қолдануы кейінге қалды. Мысалы титан 1791ж элемент ретінде ашылғанымен, 1948ж ғана бірнеше тонна таза титан алдынды. Металдар қара және түсті болып бөлінеді. Қара металдарға темір және оның қорытпалары, шойынмен болат жатса, басқа металдардың бәрі түсті металға жатады. Алғашқыда руданы горн деп аталатын қарапайым пештерде тотықсыздандыру арқылы темір алынған. Горнның биіктігі өскен сайын темір көміртегімен қанықтырылып, күю қасиеттері жақсы морт келетін құймаға айналады. Оны шойын деп атаған. ХІІІ ғасырдан бастап шойыннан құрамында көміртегі, кремний, марганец элементтері аз пластикалық және беріктік қасиеттері жоғары болат алына бастады. Мұндай екі сатылы өндіру нобайы домна пешінде шойын өндіру және оны болатқа айналдыру осы кездегі негізгі әдіс болып табылады. Металдардың ішінде темір ерекше орын алады. Дүние жүзінде өндірілетін металдардың 90 %қара металдар.

26. Отқа төзімді материалдар. Отқа төзімді материалдардың негізгі сипаттамаларының бірі олардың отқа төзімділігі, балқымай жоғары температураға шыдайтындығы. Металлургияда отқа төзімді материалдар отқа төзімділігі орташа (1580-1750⁰С) жоғары (1750-2000⁰С) және айрықша отқа төзімді (2000⁰С) жоғары болып бөлінеді. Отқа төзімді материалдар домна пештерін, конверторларды мартен пештерін астарлап қалауға қолданылады.Отқа төзімді материалдар химиялық құрамына қарай мынадай топтарға бөлінеді: қышқылды, негізгі және бейтарапты. Қышқылды отқа төзімді материалдар құрамында SiO₂ бар, отқа төзімділігі 1700 ⁰С оны қышқыл пештерде қалауды қолданады. Кварц ұнтағы мен кварц құмы пештің астын астарлау үшін қолданылады. Негізгі тобы магнезитпен, доломиттен тұрады. Магнезит кірпіш құрамында 90-95%MgO болады, ал оның отқа төзімділігі 2000-2400⁰С. Доломит – MgCO₃*CaCO₃ тау жынысы, күйдірілгеннен кейінгі( MgCO₃)*CaCO₃= MgO+CaO+2CO₃ құрамында бар. Күйдірілген доломит ұнтағы, магнезит ұнтағы сияқты қолданылады. Доломитті отқа төзімділігі 1900-1980⁰С. Хромомагнезит кірпіштері 65-70 %MgO және 30%дейін CrO₃ тұрады. Отқа төзімділігі 2000⁰С. Шамот – металлургияда ең көп қолданылатын материал. Оның құрамы SiO₂ 50-60%және Аl₂O₃ 30-45%тұрады. Отқа төзімділігі 1580-1750⁰С. Және өте арзан. Шамот кірпіші домна пештерін қалауда, болат құю шөміштері астарлауда қолданылады. Хромдық кірпіш – хромиттердің және күйдірілген магнезитпен балшықтан жасалған жоғары сапалы отқа төзімді материал. Отқа төзімділігі 1800-2000⁰С. Көміртекті отқа төзімді материалдардың негізі ұсақталған графит, антрацит, кокс. Отқа төзімділігі 2000⁰С дейін.

27. Металлургиялық үдерістер. Қазіргі уақытта 80-ге жақын металл белгілі екенін жоғарыда айттық, олардың жер қойнауындағы жалпы массасы 25 %жақын. Ондағы кейбір элементтердің мөлшері мынадай: кремний-28%, алюминий-8 %, темір-5 пайыз, кальций-3,6 %, хром-2,10^-2 %, мыс-1,10^-2%, никель-8,10^-3%, мырыш-5,10^-3%, қалайы-4,10^-3%, магний-2,1%, титан-1,2%, вольфрам-1,10^-4%, күміс-1,10^-5%, алтын-5,10^-7%.

Табиғатта барлық металдар химиялық; белсенділігіне байланысты әртүрлі тау жыныстары құрамында тотық, күкіртті, көмірқышқылды, кремнийлі, және басқа да химиялық қосылыстар түріне болады. Бұлардың қатарына таза алтын, платина, күміс кірмейді. Металдар және металл қорытпаларын рудадан немесе басқа негізді материалдардан алу металургиялық үдеріс деп аталады. Солардың негізгілерін қарастырайық.

Пирометаллургиялық үдеріс рудадан металл немесе металл қорытпаларын алуға керекті жылуды отын жағумен қамтамасыз етуге негізделген. Пирометаллургиялық темір рудасынан шойын балқытып алудың домна үдерісі шойынды болатқа айналдырудың мартен тәсілі, мыс рудасынан мыс алу және басқа да металдарды өндіру металлургиялық үдерістерге жатады.

Гидрометаллургиялық үдеріс еріткіштер көмегімен рудадан металдарды сілтісіздендіруге және әрі қарай металды ерітіндіден бөліп алуға негізделген. Бұл тәсіл түсті металл рудаларынан мыс, мырыш, марганец және басқа металдарды бөліп алуда қолданылады.

Химия металлургиялық үдеріс – металдарды химиялық және металлургиялық тәсілдер көмегімен алу. Мысалы, титанды келесі сызба нұсқамен өндіру: титан рудасынан төрт хлорлы титанды алу, сонан соң магний мен титанды қалпына келтіру.

Электрометаллургиялық үдеріс – металл мен оның қорытпаларын доғалы, индукциялы және басқа электр пештерінде қорытып алу және кейбір металдарды электролиз жолымен химиялық қосылыстар ерітінділерінен немесе тұздардың су ерітінділерінен өндіру. Бұл негізгі тәсілдерден басқа металл мен қорытпаларды ұнтақты металлургия әдісімен плазмалы балқыту және басқа да тәсілдермен алу дамып келеді.

28.Термомеханикалық өңдеу. Термомеханикалық өңдеу деп термиялық өңдеу мен пластикалық деформация бірге жүргізілетін өңдеуді айтады. Бұл үдерісті өңделетін қорытпаның қасиеті мен құрылымы өзгереді. Былайша айтқанда ТМӨ-ден кейін беріктік қасиеті өседі, пластикалық қасиетінің азаюы шамалы, ал соққы тұтқырлығы шынықтыру мен босаңдатудан кейінгі болаттікіне қарағанда 1,5...2 есе артық. Болатты деформациялау температурасына байланысты бұл өңдеу жоғары температуралық және төмен температуралық болып бөлінеді. Жоғары температуралық термомеханикалық өңдеуде аустениттік күйге дейін қыздырылған бөлшектер қатты деформацияланады. Одан кейін болатта рекристалдану үдерісі жүрмеуі үшін бірден шынықтырылады. Деформацияланған аустенит шынықтырылғанда ұсақ ине тәрізді мартенсит түзеді, бұл мартенситтің төменгі жұмсартудан кейін қаттылығы, беріктігі жоғары болады. Мысалы, 50ХН4М болатын жоғарғы термомеханикалық өңдеудің режимі мынандай болады: А_с3 нүктесінен жоғары температураға дейін біртекті аустенит құрылымын алғанша қыздырып, содан кейін 900-950⁰С дейін суытып, 25-30 % деформациялап бірден шынықтырып және босаңдату қажет. Төмен температуралық өңдеу термомеханика-лық орташа көміртекті легірленген болаттар үшін қолданылады. Аустениттік күйге дейін қыздырылған болатты 450-550⁰С дейін суытады да деформациялайды, шынықтырады, төменгі босаңдатудан өткізеді. Деформациядан кейін шынықтырылады және 150-200⁰С төменгі температуралық босаңдату жүргізеді. Мұндай өңдеуден кейін соғу тұтқырлығы кәдімгі термиялық өңдеуге қарағанда, 1,5...2 есе артады. Төмен температуралық термомеханикалық өңдеу конструкциялық болаттарға ғана қолданылып қоймай басқа да қорытпаларға қолданылады.

29. Металдарды қыздыру әдісі Қызулық өңдеу деп металдар мен қорытпалардың құрылымын ж/е қасиетін өзгерту мақсаты мен оларды берілген кризистік темп-да қыздыру, соған тоздыру, сонан соң белгілі бір жылдамдықпен салқындату технол/қ операциалар жинағын айтамыз. Практикада қолданатын қызулық өңдеу әдістері металдар мен қорытпалардың негізгі құрамына байланысты әр түрлі болуы мүмкін. Қызулық өңдеу технологиясын қолданудың негізгі мақсаты – металдар мен қорытпалардың хим/қ, мех/қ ж/е т.б. қасиеттерін айтарлықтай жоғарлатуы үшін жүргізіледі. Өндірістерде қызулық өңдеу әдістерінің әр түрлі ( мүлде қарама қарсы) мақсаттармен пайдалануға б/ы. Сонымен қатар өндірістерде қызулық өндеу әдістерін метал менг қорытпалардан жасалған бұйымдарды коррозияға төзімді ету н/е ф-х/қ қасиеттері өте жоғары арнаулы материалдар шығару мақсатымен қолданады. Қызулық өңдеу әдістері машина жасау өндірістері мен қатар басқа да өнеркәсіптерде кең қолданылып, металдар мен қорытпалардан жасалған әр түрлі қасиеттерң бар бұйымдарды дайындау технологиялық циклында ең маңызды орын алады. Жалпы жағдайларды аса қаныққын қатты ерітінділер түзетін металдар мен қорытпалар ғана қызулық өңдеуде өзінің құрылымын айтарлықтай өзгертеді. Негізінде аса қаныққан қатты ерітінділер металдар мен қорытпалар құрамында фазалық айналым процестерінің салдарынан п.б. Осыдын жүз жыл бұрын көміртекті болат металдарының кризистік температураларын металлографиялық ж/е болаттарды қызулық өңдеу темп/ның негізін қалаушы орыс ғалымы Д.К. Чернов алғаш анықтаған.

30. Күйдіру және нормалдау. Нормалдау деп – эвтектоидқа дейінгі болатты Ас₃ нүктесінен ал эвтектоидтан кейінгі болатты Ас1 нүктесінен 30-50⁰С жоғары қыздырып, ауада суытудан тұратын термиялық өңдеудің түрін айтады. Нормалдаудың жасытудан айырмашылығы – тек қана суыту жылдамдығында. Оның нәтижесінде ұсақ құрылымды перлит немесе сорбит пайда болады. Нормалдаудың мақсаты болат құймалардың немесе асыра қыздырылған болаттың құрылымын түзету, түйіршіктерін ұсату, кесіп өңдеудің алдында болатты жұмсарту, эвтектоидтан кейінгі болаттардағы цементит торын жою. Нормалдауды кейде соңғы термиялық операция түрінде қолданады, мысалы прокат жасағанда.

Күйліру – белгілі бір темп-ға дейін қыздырып ж/е сол темп-да ұстап, қалдық кернеулерде бос, біртекті, қаттырық құрылым алу үшін пешті бәсеңдете суыту. 1ші сипаттағы күйдіру жргізу қатты жағдайдағы фазалық айналымдарға байланысмты емес. Тағайындалуына сәйкес 1ші сипаттағы күйдірудің келесі түрлері бар: диффузиялық, рекристализондық ж/е ішкі кернеуді түсіру үшін күйдіру.

Диффузиялық н/е гомогендеуші күйдіруді металды кристализациялау кезінде пайда болған хим/қ біртекті еместерді жою үшін қолд/ды. Әдетте жоғары легірленген болат құймасы н/е слиткалары диффузиондық күйдіруге ұшырайды. Бұл процессті 1100 ⁰С жоғары темп-да жүргізеді.

Ірі дәндер келесі термоөңдеу операцияларымен жойылады. Рекристализациялық күйдіру сұыйық пластикалық деформациядан кейінгі жабысуды жою үшін қолд/ды. Ішкі кернеуді жою арналған күйдіру металды соғу, құю, дәнекерлеу нәт-де пайда болған кернеуді азайту мақсатында жүргізіледі.

2ші сатыдағы м күйдіру ж/е фазалық қайта кристалдану толық ж/е толық емес болуы мүмкін. Толық күйдіру 30-50 ⁰С дейін қыздырып, осы температурада толық қайта кристалдануға дейін ұстап, бірте бірте суытудан тұрады. Толық күйдіру кезінде пайда болған аустениттік құрылым толығымен майда дәнді феррито-цементтік араласпаға айналадды. Толық күйдіру әдетте эфтетойттық кезеңге дейінгі болатқа дәндік майдалау мақсатында қолданады. Толық күйдіру құймалы болаттың пластикалық қасиеттерін жоғарылатады. Сонымен қатар кесумен өңдеуді жақсартуға қолданады. Дәндік перлит н/е сферондизация-дағы толық емес күйдіруде әдетте эфтектойдтықтан кейінгі кезеңдегі болат құрал-жабдықтар ұшырайды.

Изотермиялық күйдіру эфтектойдтық кезеңге дейінгі болатпен легірленген тұрақты аустениттік феррит пен перлитке айналуына қамтамасыз еиуге мүмкіндік береді. Оған айналуы мағыналы түрде оның кесуі мен қатты өңделуін оңайлатады.

31. Алюминий қорытпалары. Машина жасауда қолданылатын алюминий қорытпалары құйылатын және деформацияланатын болып екіге бөлінеді. Құйылатын алюминий қорытпаларын фасонды құйма алуға қолданады. Бұл қорытпалардың сұйықтық аққыштығы жақсы және отыруы аз. Құрамында 5-тен 14% Si бар қорытпа силумин деп аталады. Оның құрылымы α-қатты ерітінді мен эвтектикадан тұрады. Силумин құрамында эвтектика көп болған сайын, құю қасиеті жақсара түседі. Силуминнің беріктігін арттыру үшін оны натриймен модификациялай-ды. Модификацияланған силуминнің беріктік шегі σ_в=180MПа, σ_в=9MПа және δ=5пайыз. Силуминдер құрамында натрийден басқа магний мен марганец болады. Силуминдер АЛ әріптерімен және ретті сандармен АЛ2, АЛ3, АЛ13, АЛ19 және т.б. таңбаланады. АЛ7, АЛ19 қорытпаларының механикалық қасиеттері жоғары және кесумен жақсы өңделеді, ал құю қасиеті нашар. Бұл қорытпалар ылғалды, атмосферада жұмыс істейтін құцмалар алуға қолданылады. Олардың термиялық өңдеуі 430⁰С температура-сында майда суытып шынықтырудан тұрады. АЛ1, АЛ20 қорытпалары поршень және цилиндр қалпақша-ларын жасауға қолданылады. Поршеньдер 525⁰С шынықтырылады. Деформацияланылатын алюминий қорытпалары қолдануға шыбықтар, табақтар, сымдар, фольгалар және т.б. түрінде түседі. Бұл қорытпалар термиялық өңдеу арқылы бекитін және бекімейтін болып екіге бөлінеді. Бекітетін термиялық өңдеуге шынықтыру жатады. Термиялық өңдеумен бекімейтін қорытпалардың беріктігін магний мен марганец қосу арқылы арттырады. Алюминийдің магниймен қорытпасы Амг, ал марганецпен қорытпасы Амц деп белгіленеді. Құрамындағы марганец пен магнийдің орташа пайыздық мөлшері санмен көрсетіледі. Мысалы, АМг3, АМг6. Магний қорытпа беріктігін 3 есе арттырса, марганец тот басуға төзімділігін арттырады. Бұл қорытпалар, құбырлар, азот және басқа қышқылдар құюға арналған астаулар жасауға қолданылады. Термиялық өңдеумен бекитін ең көп тараған қорытпаларға дюралюминий жатады. Дюралюминий деп алюминийдің мыспен, марганецпен, магниймен қорытпасын айтады. Дюралюминийге ДІ, ДІП, Д16, Д18, Д19, Д19П маркалы қорытпалар жатады. Олардың беріктігін арттыру үшін, 500⁰С температурада суда шынықтыру қажет. Сапасы жоғары дюралюминий маркасының аяғында А әрпі қосылады, мысалы Д16А. Шыңдау қорытпаларына шыңдаумен, штамптаумен бөлшектер алынатын қорытпалар жатады. Бұл қорытпаларды АК әріптерімен және санмен таңбалайды. Мысалы, АКІ, АК5, АК6, АК8, мұндағы 1,5, 6,8 сандары қорытпа нөмірін көрсетеді. 100⁰С жұмыс жағдайында АКІ, АК5, АК6, АК8 маркалы қорытпалар, ал 300⁰С шамасында АК3 және АК4 қорытпалары қолданылады. Термиялық өңдеуі 520⁰С суда шынықтырудан тұрады.

32. Антифрикциялық қорытпалар. Сырғанау мойынтіректерін жасауға қолданады. Бұл қорытпалардың үйкеліс коэффициенті, қаттылығы төмен, жылу өткізгіштігі мен соққы тұтқырлығы жоғары болуы қажет. Мұны қамтамасыз ету үшін оның құрылымы басқа фазаның қатты кристалдары бар жұмсақ негізден тұруы қажет. Антифрикциялық қорытпа ретінде арнайы қола, баббитер және ұнтақты мойынтірек қорытпалары қолданылады. Олардың құрылы-мында жұмсақ негіз бен қатты қосындылар болады. Баббиттер Б83, Б89 маркалы қорытпалар, қорғасындағы Б16, Б6, кальцийліге БКА жатады. Б83 баббит құрамында 83% Sn, 11% Sb, 6% Cu кіреді. Б83, Б89 соққы күштеріне жақсы қарсы тұра алады және үйкеліс коэффициентінің мөлшері 0,005 тең, сондықтан оларды турбина, дизель, электр қозғалтқыштарының және т.б. қажалмайтын мойынтіректерін жасауға қолданады. Бұлардан басқа Б16 және БКА баббиттерінен мойынтірек жасайды, бірақ олардың тот басуға және тозуға төзімділігі нашарлау, Б16 баббиті құрамына 16% Sn, 16% Sb, 2% Cu қалғаны қорғасын, ал БК11 – 1% Ca, 0.8% Na, 0.2% Al, қалғаны қорғасын, БК2 – 0.5% Ca, 0.645% Na, 2% Sn, 0.05% Mg қалғаны Pb кіреді. Кальцийлі баббиттер теміржол көлігінде қолданылады. Кальцийлі баббит тез тотықтанады. Егер оған қалайы қосса, онда оның тотығуы азаяды. Қалайылы қоладан жоғары қысымда жұмыс істейтін мойынтіректер жасап шығарылады. Мойынтірек құрылымының жұмсақ бөлігі тез тозып, ол жерде май жиналса, қатты бөлігін қалыпты майлап, үйкеліс коэффициентін азайтады. Мойынтіректің қатты бөлігіне білік тіреледі. Бұндай қорытпаға Бр ОС8-12 маркасы жатады, құрамына 8% Sn, 12% Pb кіреді. Қорғасынды қоладан (БрС-30 құрамында 70% Cu, 30% Pb) маңызды мойынтіректер жасалады. Алюминий қорытпалары іштен жанатын моторлардың мойынтіректерін жасауға қолданылады. Бұл қорытпалардың жоғарғы температурада жылу өткізгіштігі мен механикалық қасиеті жақсы. Мойынтірек жасауға АО3-1, АО9-2, АСМ және т.б. маркалы қорытпалар қолданылады.

33. Маркалану мен пайдалану Маркаларды белгілеуде нұсқаулар болуы мүмкін:жеткізілнтін болаттар тобы бойынша («А»-механикалық қасиеттері бойынша; Б-хим. Құрылымы бойынша; В – механикалық қасиеттері бойынша және хим. Құрамы бойынша қосымша талаптарға сәйкес); өндіру тәсілдері (М – мартеналық ; Б – бессемеровтық ; К–оттегілі – конвертерлік) ; қосымша индекстер (СП – тыныш құрыш ; ПС–шала тыныш құрыш; КП – қайнамалы құрыш). А тобындағы индекс М көпшілігінде көрсетілмейді,дегенмен мартеналық металл деп түсну керек, ал СП, ПС,КС көрсетілмеген жағдайда құрыш тыныш деп танылады.

Қазіргі заманда құрылыс саласында металдардың және ерітінділердің маңызы зор.Олай болатын металл материлдары мен бұйымдары құнды құрылыстық қасиетке тән.Құрылыста әдетте таза металды емес ерітпені қолданады. Ең кең қолданылатын қара негізіндегі және аздаған түсті металдар ерітіндісі негізіндегі жасалатын бұйымдар.Ең прогресті конструкцияларын ойластыру және тәжірибиеге енгізу бойынша МемСТ және нұсқаулар талаптарын дәл орындау жолымен, лрматура жасау үшін құрыштарды электрохимиялық беріктендіру мен қалдықтары п.б-мен,темірбетон конструкцияларын өндірерде қалыптау жабдықтарын жанғыртумен металдарды ұтымды пайдалану қамтамасыз етіледі.

34. Металды қысыммен өңдеу технологиясы. Металдық құрылыс конструкцияларын жасау үшін металды ең прогрессивтік қысымдықпен өңдеу тәсілін қолданады. Бұл тәсіл конструкцияларды дайын түрінде жасап шығаруды қамтамасыз етеді. Металды қысымдықпен өңдеудің мәнісі металдың созымталдық қасиетін пайдалануға негізделген, яғни белгілі жағдайда сыртқы күш әсерімен тұтастығын өзгертпей деформациялана қажетті пішіндіктегі конструкция алуға болатындығында. Металды қысымдықпен өңдеу тек даярлардың пішіндерін ғана емес, онымен қатар металдың структурасын және қасиетін өзгертеді. Себебі мұндайда структуралық түйіршік мөлшері мен формасы өзгеріп кетеді. Қысымдықпен суықтай өңдерде түйіршік формасы өзгереді, ең үлкен деформация жағына бағыттала созыңқыланады. Сонымен бірге, механикалық қасиеті де жақсарады және деформациялық қасиеті төмендейді де өзгереді. Ыстықтай өңдерде болат құрамына және өңдеу түріне байланысты дайындарды 900-1000⁰С дейін қыздырады, сосын қысымдық астында өңдейді, нәтижесінде ол тұтастығын және түйіршіктер аралықтарындағы байланысты бұзбай, белгілі шекте оңай деформацияланады. Бұйымдар жасау үшін металды қысымдықпен өңдеу түрлі тәсілмен орындалады: езгілеумен, созумен, престеумен, штамптаумен және құюмен. Прокаттау – ең көп тараған ыстықтай болат өңдеу түрі, балқытылған болаттың 90 % осы тәсілмен өңделінеді. Металды прокаттарда оны прокатстанның қарама-қарсы жаққа айналатын екі біліктері арасында қыспалайды. Осының нәтижесінде дайындар жаншылып ұзындығы мен ені бойынша жайыла ұлғаяды. Осылайша өңдеу нәтижесінде түрлі пішіндегі және мөлшердегі прокаттар алуға болады. Егер қимасы едәуір деформациялануы қажет болса, онда алынатын бұйымды прокаттауды 10-15 ретке дейін қайталайды. Осындайда құймалардың тезірек өңделінуі үшін қосымша біліктерді қосады.

35. Қыздыру құрылғылары. Қыздыру құрылғыларының түрлері. Дайындамаларды қысыммен өңдеуден бұрын қыздыруға арналған құрылғыларға қыздыру пештері және электр қыздырғыштары жатады. Қыздыру пештерінде ірі және орташа дайындамаларды қыздырады. Электр қыздырғыштары ұсақ және орташа дайындамаларды қыздырады. Пештерде дайындамаларға қызу оттың жалынымен берілмей, тек қана, жоғары теиператураға дейін қызған отынның толық жанған өнімдері арқылы беріледі. Электр қыздырғыш құрылғыларда электромагниттік өріс әсерінен немесе ток әсерінен металдың өзінде жылу бөлінеді.

Пештердің типтері. Қыздыру пештері жалынды және электрлі болып бөлінеді. Жалынды пештерде жылу газ немесе сұйық отындардың жағу арқылы алынады. Электр пештерінде жылу электр энергиясының жылу энергиясына айналуы нәтижесінде пайда болады. Жұмыс кеңістігінде температураның таралуына қарай пештер екі топқа бөлінеді: жұмыс кеңістігінде температура бір қалыпты болатын (камералық) пештер және жұмыс кеңістігінде температура дайындама кіретін жағынан шығатын жағына қарай өсетін (методикалық) пештер.

Камералық пештер. Дайындамаларды пешке терезе арқылы тиеп қызған соң, сол терезеден алып шығады. Жұмыс кеңістігі форсунка немесе оттық арқылы берілетін отынның жану нәтижесінде пайда болған жылудан қызады. Камералық пештердің бірнеше түрін ажыратады. Прокаттау алдында үлкен құймаларды қыздыру үшін қыздыру құдығы деп аталатын түрін қолданады. Оған дайындаманы кранмен тік түсіреді. Шыбықтардың ұштарын ғана қыздыру қажет болағанда тиеу терезесі саңлау түрінде жасаған пештер қолданылады. Үлкен дайындамаларды тиеу мен шығарып алу операцияларын жеңілдету үшін арнайы тиеу машиналары қолданылады немесе пеш ұлтаны жылжымалы болып жасалады.

Методикалық пештер. Бұл пештердің кеңістігі ұзын болып келеді және температурасы әртүрлі екі немесе үш аймақтан тұрады. Дайындама итергіштің көмегімен пештің бірінші қыздыру аймағына түседі. Сонан соң ең жоғары температурасы бар қыздыру аймағына барады. Электр қыздыру пештері түсті металдар мен олардың қорытпаларын қыздыруға қолданады. Өйткені олардың қысыммен өңдеу температурасының интервалы төмен болады. Мысалы дюралюминий үшін ол интервал 380-500⁰С тең.

36. Металды қысыммен өңдеудің негізгі түрлері. Металды қысым арқылы өңдеу металдың сыртқы күш әсерінен өзінің пішінін қирамай өзгертіп және сол пішінін сақтап қалатын қасиетіне негізделген. Ол қасиетті пластикалық қасиет деп атайды. Пластикалық деформация металл түйіршіктерінің бір-біріне қатысты ығысу және бұрылу нәтижесінде жүреді. Бұл жағдайда түйіршіктер арасында жаңа шекаралар пайда болады және кристалдар ұсақталады. Қысым арқылы өңдеуде металдың пішіні өзгеріп, массасы өзгермейді. Таза металдардың ондай қасиеттері жоғары болады. Мысалы таза мыс пен алюминийдің пластикалық қасиеттері олардың қорытпаларына қарағанда жоғары болады. Болаттың құрамында көміртегі, күкірт, фосфор және никель мен молибденнен басқа легирлеуші элементтердің мөлшері өскен сайын, оның пластикалық қасиеттері төмендейді.

37. Прокаттау. Прокаттау деп суық немесе қыздырылған металды айналып тұрған прокаттау саны біліктерінің арасынан өткізіп, қысыммен өңдеуді айтады. Біліктер мен дайындаманың өзара орналасуы және біліктердің пішіні мен саны әртүрлі болуы мүмкін. Прокаттаудың негізгі үш түрін ажыратады: бойлық, көлденең және көлденең винтті. Бойлық прокаттауда дайындама қарама-қарсы айналатын біліктердің арасында деформацияланып, білік өстеріне перпендикуляр жылжиды.Көлденең прокаттауда өстері параллель білік-тер бір бағытта айналып, дайындаманы айналдыра деформациялайды. Дайындама бұл жағдайда білік өстері бойымен жылжиды. Көлденең-винтті прокаттауда бір бағытта айналатын біліктер белгілі бір бұрышпен орналасқан. Оның нәтижесінде біліктер дайындамаға айналмалы және ілгермелі қозғалыс береді. Прокаттау нәтижесінде металл жұқарып, оның ені мен ұзындығы артады. Дайындаманың прокатталғаннан кейінгі ұзындығының прокатталғанға дейінгі ұзындығына қатынасын, бастапқы көлденең қимасы ауданының соңғы ауданына қатынасын созу коэффициенті деп атайды.Прокаттауда біліктер мен деформацияланатын металл арасында үйкеліс күші болуы қажет. Прокаттаудың бастапқы мезетінде металдың біліктерге іліну шарты орындалуы керек. Дайындама біліктердің арасында қандайда бір күшпен беріледі.Ол күштің әсерінен біліктер жағынан қалыпты реакция N және үйкеліс күші T пайда болады.

38. Престеу. Престеу деп қыздырылған металды екі жарты бөліктен тұратын контейнерден пуансонмен сығып, матрицаның тесігінен шығару арқылы дайындама не бөлшек жасауды айтады. Престеу мен жасалған бұйымның пішіні матрица тесігінің пішініне сәйкес болады. Престеумен түсті металдардан, олардың қорытпаларынан және болаттардан түрлі пішінді дәлдігі жоғары бұйымдар жасалады. Престеудің екі түрін ажыратады: тура және кері престеу. Тура престеуде қажетті температураға дейін қыздырылған дайындама контейнерге салынып, пуансон мен пресс-шайба арқылы сығылып матрица тесігінен шығады. Престен құбыр жасағанда құбыр тесігі пуансон арқылы өтетін иненің көмегімен жасалады. Кері престеуде контейнерге пресс-шайбаның орнына ұшында матрица орналасқан пуансон кіреді. Кері престеуде контейнерде қалатын металл қалдығы дайындама массасының 5-6 %, ал тура престеуде 18-20% болады.

39. Созу. Тартып созу деп дайындаманың көлденең қимасын кішірейту мақсатымен оны волока деп аталатын аспаптың тесігінен тартып өткізу үдерісін айтады. Әдетте бір өткенде дайындаманың қимасы 30 пайыз кішірейеді. Тартып созумен диаметрі 10-0,005мм сымдар, құбырлар, фасонды профильдер жасалады. Тартып созу аспабы волока тұтас, құрамалы немесе роликты болып жасалады. Волока қатты қорытпалардан немесе синтетикалық алмастардан жасалады. Тартып созу, тартып созу стандарында жүргізіледі. Олар тік сызықты қозғалысты болады. Тартып созумен құбыр жасаудың екі түрі қолданылады: құбырдың тек диаметрін кішірейту, құбырдың диаметрін кішірейту мен қатар қабырғасының қалыңдығын азайту. Бұл жағдайда арнайы түзетпе қолданылады. Тік сызықты қозғалысты стандарда шыбықтар мен құбырлар өндіріледі. Сым өндіруде барабанды стандар қолданылады.

40. Еркін соғу. Еркін соғу деп соққы қысымымен деформацияланған металл қабаттарының кедергісіз жылжуға мүмкіндігі болатын үдерісті айтады. Еркін соғудың екі түрін ажыратады: қолмен еркін соғу және машиналық еркін соғу. Қолмен еркін соғуды түсте, қол балғаларымен және әртүрлі аспаптардың көмегімен орындайды. Машиналық еркін соғуды әртүрлі әдіспен қозғалатын балғалармен соғып немесе престерді қолданып орындайды. Еркін соғумен жасалатын дайындамалар соғылма деп аталады. Бұл әдіспен алынатын соғылманың салмағы 150гр-350тоннаға дейін болады. Ұсақ соғылмаларды пневматикалық және ресорлы-серіппелік балғалармен өңдесе, ал орташа қарапайым және фасонды соғылмаларды бу-ауалық балғалармен өңдейді. Ауыр соғылмалар гидравликалық соғу престерінде өңделеді. Өңдеудің басқа әдістеріне еркін соғудың кемшіліктері мен артықшылықтары бар. Кемшіліктері: еңбек өнімділігінің төмендігі, дәлсіздеу болуы, металдың шығыны молырақ болуы. Артықшылықтары: металдың қасиеттерінің жоғары болуы, қымбат технологиялық аспаптардың қажет болмауы, жасалатын дайындамалардың салмағы, пішіні және өлшемі жағынан әмбебап болуы.

Нүктелік ақаулар, вакансиялар Қарапайым нүктелік ақауларға — бос орын (вакансия), түйін аралық атом және қоспа атомдар жатады.

Бос орын деп кристалдық тордың бос түйінін, түйін аралық атом деп түйіннен босап шығып, түйін аралығына орналасқан атомды айтады. Қоспа атомдар не тор түйіндеріне, не түйін арасына орналасады. Сөйтіп олар осыған сай орын басу не ену қатты ерітінділерін түзеді.

Бос орын мен түйін аралық атомдар кристалдарда, абсолют 0-ден жоғары кез келген температурада, атомдардың жылулық тербелісінде пайда болады. Екі ақаудың да концентрациясы қыздыру кезінде артады. Бірақ пайда болу энергиясының әр түрлілігін байланысты, кез келген температурада кристалдағы түйін аралық атомға қарағанда бос орын әлдеқайда көп болады.

Қыздырғанда бос орын санының өсуі кристалдық бос бетінді байқалады. Беттік қабаттағы атомдар басқа да атомдар сияқты тербелісте болады. Олардың энергиясы жоғары болып келетін кейбіреулері өз ұяшығын (орнын) тастап, адсорбциялық қабатқа өтеді. Мұндай ұяшықгарға келесі қабаттың атомдары орын ауыстырады да, олардың тастап кеткен түйіндері бос орынға айналады.

Сызықтық ақаулар Сызықтық жетілмегендіктің маңызды түрлері шеткі және бұралмалы ақаулар болып табылады.

Шеткі дислокация - тордағы «артық» жарты жазықтықтың шекарасы.

Дислокация кристалдану кезінде-ақ, пайда болады. Бұл уақытта дисколацияның тығыздығы жоғары болып келеді де, дислокациялар материалдардың қасиеттеріне елеулі түрде әсер етеді.

Дислокация жартылай өткізгіштердің электрлік және басқа қасиеттеріне әсер етеді және электр кедергісін кемітеді. Әсіресе дислокацияның микроэлектроникадағы ролі ерекше артып келеді.

Дислокация. Дислокация түрлері Дислокацияланған атомдар ж/е вакансиялары, атомдар арасындағы қауіпсіз энергияның таралуынан, олар үздіксіз орын ауытырады. Мұндай текті ақаулар саны өте көп, мысалы, 1см куб кадмия 300 градус темп-да 10^-12 вакансия байқалады. Ал вакансиялардың өмір сүруі бар жоғы 0,0004 сек.

Бей берекетсіз кристалды торларда қозғала отырып, вакансиялар кездеседі, сол арқылы олар торларда басқа түрлі ақаулар түзеді, оны дислокация деп атай»ды. Ең көп таралған 2 түрлі дислокация бар: сызықтық және спиральды. Дислокацияларды бір кристал бөлшегінің 2шіге қатысты жайғастыруды оңай елестетуге б/ы. Тек барлық жазықтықта емес өзінің бөлшегінде ғана. Мұндағы іргелес атомдар жазықтықта өзінің іргелес атомдарына қатысты орын ауыстырады, ал басқа жазықтықтың бөлігі өзгеріссіз қалады.

Сызықтық дисл-я кезде, жылжу жазық бетімен жүреді, ал спиральды дисл-я кезде жылжу винтті беткейде жүреді. Жазықтықтардың бірлік жылжу мөлшері Брюгерс векторы б/ша сип-ды. Сонымен ол абсолютті жылжу мөлшерін ж/ оның бағытын көрсетеді.

Металл құрамында қосымша қоспалар орын алуынан таза металл алу техн-қ тұрғыдан қиын. Дисл-ң артықшылығы бір жағынан металға әлсіз эффект береді, ал белгілі бір жағдайда ақаулар металға мықтылық беруі мүмкін. Мықтылық беру процесінің өзі дисл-ды тоқтатудан, олардың орын ауыстыруын бодырмаудан тұрады.

Дисл-ң арақатынасы көпсалала ж/е күрделі. Олар 1 н/е одан да көп жазықтықтарда қатынауы мүмкін. Біртекті ж/әртекті белгілеулері бар болуы мүмкін, бірақ егер де олардың торларының арақатынасы жоғарыласа, онда кристалдардың деформа-я кедесгісі көбееді. Беттік аққау 1ші кезекте дәндер шекарасын-да байқалады.

47. Металдардың кристалдануы. Сұйық металдың қату кезінде кристалдық тор құруын кристалдану деп атайды. Бұл үдеріс металда кристалдану орталықтарының пайда болуынан және олардың өсуінен тұрады. Орыс ғалымы Д.К. Чернов кристалдану үдерісін бақылау нәтижесінде бұл үдеріс сұйық металда алдымен кристалдану орталық-тарының пайда болуынан сонан соң осы орталықтардан кристалдардың өсуінен тұратынын анықтаған.

Кристалдану орталықтары металдың металл емес қоспалардың маңайында пайда болады. Кристалдану кезінде кристалдық тордың өсуіне ештеңе бөгет болмаса, онда ағаш тәрізді кристалл түзіледі. Пішіні ағашқа ұқсас болғандықтан оларды «дендрит» деп атаған.

Бастапқы мезетте кристалдар дұрыс геометриялық пішінге ие болады. Бірақ кристалдану орталықтары көп болғандықтан өскен дендриттердің бұтақтары бір-біріне тиіп өсулеріне бөгет болады. Осының нәтижесінде металл пішіндері әртүрлі кристалдар түрінде қатады. Оларды кристалиттер немесе түйіршіктер деп атайды.

48 Кристалдану заңы Металдардың кристаллдану механизмі тигель ішіндегі температураның төмендуінен майда кристалл-дар пайда болады. Оны кристаллдану центрі немесе құрсақ деп атаймыз. Балқытылған металдан кристаллдану центрі өсу үшін, металдң бос энергиясы төмендетілуі тиіс. Өсуге қолайлы құрсақтың минималды өлшемі – кристаллдың критикалық өлшемі деп аталады, мұндай құрсақ тұрақты болады.

Неғұрлым суыту дәрежесі жоғары болған сайын, соғұрлым құрсақтың критикалық өлшемі аз болады.

Түзілген центр айналасында кристалдар өсе бастайды. Әлі сұйық күйде қалған металлдағы кристалдар бойында жаңа кристаллдану центрі пайда болуы жалғаса береді.

Бұрыс сырт пішінді кристаллдар дәндер немесе кристаллидтер деп атайды. Көп дәндерден тұратын қатты денелер, сонымен қатар металлдар поликристаллдар деп аталады.

Д.К. Чернов көрсеткендей кристаллдану процесі екі қарапайым процестерден тұрады: кристалдану центрінің пайда болуы және кристалданудың осы центрден өсуі. Содан кейін Тамман, кристаллдану процесін зерттей отырып, кристаллданудың центрлерінің кристалдардың суыту дәрежесіне байланысты, тәуелділігін анықтап берді.

Кристалдану процесінде түзілген дәндер өлшемі, өздігінен түзілген кристаллдар центрне ғана байланысты бола қоймай, сонымен қатар ерімейтін ұсақ қоспаларға тәуелді болады. Мұндай ұсақтар қышқылдар (мысалы AL₂O₃), нитридтер, сульфидтер және т.б қосылыстар бола алады.

Кейбір кезде балқып тұрған металдарға осындай қоспаларды, қую кезінде металдардың керекті құрлымын алу үшін аздап қосады. Бұл қоспаларды модификаторлар деп атайды, ал процестің өзі модифи-цирлену деп аталады.

Кристализация механизмі бойынша модификаторларды екі топқа бөлуге болады: 1) кристализация центрі қосымшасы болатын модификаторлар. Бұл топқа баяу балқитын бөлшектер модификаторы жатады. 2) беттік белсенді заттар модификаторы. Бұл модификаторлар сұйық металлдарда ериді.

Металдарды зерттеудің структуралық әдістері

Металл структурасын зерттеуді оның макроструктурасын 10 есе үлкейтіп барып немесе үлкейтпей-ақ сараптайды. Микроструктурасын оптикалық микроскоптарда 10-нан 2000 есеге дейін үлкейтіп ж/е 100 000 есе электрондық микроскоптарда үлкейтіп, атомдық структурасын - рентгенографиялық сараптамамен зерттейді.

Металл дегеніміз атомдары кеңістік тор түйіндерінде белгілі бір заңдылықпең орналасқан кристаллдық дене. Торлары бірінен-бірі бірнеше нанометрлер (1нм=10"⁹м) қашықтығында орналасқан бірқатар кристалл-дық жазықтықтардан тұрады. Темір үшін бүл аралықтар 28,4 нм (а-Ғе) және 36,3 нм {у = Ғе). Көпшілік металдардың кеңістік торлары қарапайым геометриялык фигура түрінде болады. Кристалдық тордың жеке бөлімшелері өзара жетерліктей берік кешенге түйіршікке біріккен. Жеке элементтер мен ерітпелер түйіршіктерінің өзара орналасулары металдар структурасын және олардың қасиеттерін анықтайды.

50. Металдарды зерттеудің физикалық әдістері. Металды қысым арқылы өңдеу металдың сыртқы күш әсерінен өзінің пішінін қирамай өзгертіп және сол пішінін сақтап қалатын қасиетіне негізделген. Ол қасиетті пластикалық қасиет деп таайды. Пластикалық деформация металл түйіршіктерінің бір-біріне қатысты ығысы және бұрылу нәтижесінде жүреді. Бұл жағдайда түйіршіктер арасында жаңа шекаралар пайда болады және кристалдар ұсақталады. Қысым арқылы өңдеуде металдың пішіні өзгеріп, массасы өзгермейді. Таза металдардың ондай қасиеттері жоғары болады. Мысалы таза мыс пен алюминийдің пластикалық қасиеттері олардың қорытпаларына қарағанда жоғары болады. Болаттың құрамында көміртегі, күкірт, фосфор және никель мен молибденнен басқа легирлеуші элементтердің мөлшері өскен сайын, оның пластикалық қасиеттері төмендейді.

51.Хим. балқыманың құрамы. Хим.балқыманың құрамын хим. Және спектральді талдаудың (анализьдің) көмегімен анықтайды. Хим. талдау хим. элем-дің тура мазмұнын береді, бірақ бұл талдау көп уақытты қажет етеді.Спектральді анализ айтарлықтай тура мазмұнын бермейді,бірақ нәтижені бірнеше уақытта береді және де балқыманы экспресс-анализдеу үшін металлургиялық және құймалы цехтарда оларды балқыту процесінде жиі қолданады.

Локальді құрамын нақты зерттеу үшін балқыманы құраушы (структураларды) құрылымдар ,түрлі қосылулар,беткіжұқақаюаттар және т.б. микрорентгеноспектрольді әдісті қолданады. Бұл микрорентген-оспектральді әдістің сезімталдығы 10^-16-10^-17гр затты құрайды, бұл оның микроскопиялық нысанның құрамын анықтауға мүмкіндік береді,

52.Макроструктуралық талдау (анализ) әдісі Азот,тұз қышқылдарының әлсіз ерітінділермен өңделгеннен кейін жай көзбен немесе үлкейткіш шыны арқылы анықталған қатты заттардың немесе соның ішіндегі жекелеп айтқанда металдардан жасалған үлгінің күрделі көлем мөлшерінің құрылысын металдың макроқұрылымыд.а.Металдың мкроқұрылымын зерттеуде макрошлиф қолданылады.Әртүрлі тәсілдермен ажарлап немесе реактивтермен өңдеп дайындалған үлгіні макрошлиф деп атайды.Әдетте макрошлифретінде көлденең кесілген құйма немесе прокат әдістерімен дайындалған металл кесігін алады. Макроталдау әдістерін қолдана отырып,металдың құрамын-дағы зиянды қоспады(фосфор, күкірт, газ көпіршіктері), кемістіктері (қуыстар, жарықшак, сызат) анықтау б.

53. Пирометаллургиялық үдерістер. Бұл үдеріс рудадан металл немесе металл қорытпаларын алуға керекті жылуды отын жағумен қамтамасыз етуге негізделген. Пирометаллургияға темір рудасынан шойын балқытып алудың домна үдерісі, шойынды болатқа айналдырудың мартен тәсілі, мыс рудасынан мыс алу және басқа да металдарды өндіру металлургиялық үдерістерге жатады. Пирометаллургиялық тәсілмен жер қыртысында кездесетін рудалардың көбісі өңделеді.

54. Ликвация түрлері

Ликвация деп ерітпедегі химиялық құрамының біртегсіздігін айтамыз. Ликвацияларды үш түрге жіктейді: аймақтық (зоналық), меншікті салмақ бойынша және дентритті (ішкі кристаллдық).

Аймақтық (зоналы) ликвация құйылған қалып көлемінде көрсетіледі. Кристаллизация аймағы бойынша металл қалыптары әр түрлі қоспалармен байытып отырылады, сондықтан 1-3 аймақтың химиялық құрамы әр түрлі болады.

Тығыздық бойынша ликвайия (меншікті салмақ) металлдарды балқыту кезінде байқалады, тығыздық бойынша (меншікті салмақ бойынша) үлкен айырмашылыққа ие.

Дентритті ликвация бір дән көлемінде қарастырылады. Неғұрлым бастапқы және соңғы температура интервалы жоғары болған сайын, соғұрлым дән ішіндегі жеке бөлігінің құрамы әр түрлі болады. Дентридтерді, бірінші ретті, осьтерде баяу балқитын байытылу реті және оның құрамындағы түрлі араласпалар анағұрлым төмен болады.

Кристалданушылар дендтридаралық кеңістік соңында жеңіл балқитын компоненттерді және әр түрлі араласпаларды құрайды.

Көптеген жағдайларда ликвация, керкексіз құбылыс болып табылады, өйткені біркелкі емес балқыманың химиялық құрамы, қима бойынша өнім қасиеті әр түрлі болады.

55.Микроструктуралық талдау

Микроструктуралық талдау (анализ) әдісі Үлкейткіші 50 ден 2000 есе болатын оптикалық микроскоп арқылы металдық және ерігіштің сыртқы беттік құрылымын зерттейді. Мұндай үлкейтулер арқылы элемент пен құрылымын 0,2 мкм ге дейін байқауға болады. Микроструктураларды зерттеу арнайы дайындалған үлгі- микрошлифтерде жүргізіледі. Микрошлифтер айнадай беті жылтыр болуы тиіс. Өйткені мөлдірсіз металдармен балқымалар құрылымы, жарықтың шағылысуы арқылы қарастырады.

Микроскоппен микрошлифті жылтыратудан кейін микрожарықтар және бейметалдық (шойындағы графит, қышқылдар, сульфидтер және т.б) қоспаларды көруге болады. Металдың өзіндік беттік микроструктурасын анықтау үшін оны арнайы реактивтер арқылы өңдейді, ал оның құрамы металлдың құрамына байланысты. Бұл жолмен өңдеуден кейін микроструктураның айқындалуы, әр түрлі фазалардың, әр түрлі улану себебінен, олар түрлі түске боялады. Таза металл микрошлифтерін уландыру нәтижесінде жеке дәндердің пішіні мен дәндердің пішіні мен өлшемдерін анықтауға мүмкіндік береді. Микроанализ дәндердің үлкендігін, пішінін, өлшемін және олардың ориентирлерін орнатуға мүмкіндік бере отырып, металдардың ішкі құрылысын өзгерісін және алыну жағдайына байланысты балқыта және өңдей аламыз. Детальдарды оптикалық микроскоп мүмкіндігінен тыс үлкейтіп көру үшін электронды микроскоп қолданады, онда бейне, тез ұшқыш электрондар ағыны арқылы пішінделеді. Құрылымдарды зерттеудің: тура және ауыспалы жолымен қарастырылады. Ауыспалы әдіс- арнайы жұқа пленка дайындау техникасына негізделген, ол уланған шлифтерді шағылстырады. Алынған репликаларды зерттей отырып, детальдық құрылымын, минималды өлшемі 2-5 нм болатынын, анықтай аламыз.

Тура әдістер жұққа 300 нм (3000А) қалыңдықтағы металл фольгаларын жарық түсіру арқылы зерттеуге болады.

Рұқсат етілген мұндай микроскоптар 0,3- 0,5 нм (3-5А) мөлшерде көруге мүмкіндігі бар.

Қатты дененің атомкристалдық құрылымдарын зерттеу үшін, ренгенографиялық әдісі кең таралған. Бұл әдіс заттың химиялық құрылымынның және қасиеттерімен байланысын орнатуға мүмкіндік береді.