Қара металдар: темір мен оның құймалары (шойын, болат)
қалғандары түсті металдар; алтын, күміс, платина химиялық реактивтерге төзімділігіне байланысты асыл металдар; сумен әрекеттесіп сілті түзетін металдарды сілтілік (Lі, Na, K, Rb, Cs), ал жер қыртысының негізін құрайтындарын сілтілік жер металдар; массалық үлесі 0,01%-дан аспайтындарын сирек металдар деп атайды.
Темір түсі ақ,жылтыр метал. Темір — Менделеев кестесіндегі атомдық нөмірі 26 болып келетін элемент. Fe ( лат.: Ferrum) деп белгіленеді. тығыздығы ρ =7,85г/см³, атомдық массасы 55,85г , атомдық радиусы 1,54Å. Жерде ең көп таралған металл қатарында. Ересек адамның организмінде 3,5-4 грамм темір болады. Темірдің ерекшелігі оның аллотропиялық өзгеріске душар болатындығында, қатты күйінде қыздырып және суытып,оны өзгеріске түсіруге болады. Температураға байланысты темір әртүрлі модификацияда болады. Темір қалыпты жағдайда көлемдік центрленген кубтық торды иемденеді.
Темір — ең ежелгі металл қатарында. Ең алғашқы темірден жасалған заттар біздің заманымыздан бұрын 4 мыңжылдыққа жасалған, ежелгі шумер және ежелгі Египет өркениетінің еншісінде.Темір металы адам баласына осыдан бірнеше мың жыл бұрын-ақ белгілі болған. Алайда оның адамға толық қызмет ете бастағанына жүз жылдан астам уақыт ғана өтті. Бұл металлдардың қажеттілігі соншалық, онсыз күнделікті тіршілігімізді көзге елестететудің өзі мүмкін емес. Темір — бұл машиналар мен станоктар, поездар мен самолеттер, машиналар т.б. Адам баласына темірден артық қажетті металды атау мүмкін емес сияқты. Темірді қалағаныңша өндеуге, оны балқытуға, ұзартып созуға, қалыптап құюға, кесуге болады.
Болат — темірдің көміртек (2%-ке дейін) және басқа элементтермен қорытпасы; темірдің көміртегі және басқа элементтермен қосылып жасалған деформацияланатын қорытпасы.Болат - өндіру технологиясына байланысты, қорытпа құрамында көміртектен басқа марганец, кремний, күкірт, фосфор т.б. қосалқы элементтер болады. Мұндай болатты көміртекті болат деп атайды.
Болат сапасын арттыру үшін, қорытпа құрамына хром, никель, молибден, ванадий вольфрам, марганец, кремний т.б. элементтер қосылады. Мұндай қорытпа легирленген болат деп аталады. Шойынды болатқа аударудағы негізгі жұмыс- құрамындағы көміртекті азайту, ол үшін көміртекті жандырып, оксидке айналдырып ұшырады. Бұл жандыру кезінде марганец пен кремний де тотығады. Соңғы кезде болат қорытуға электр пештер қолданатын болды, мүнда температура 2000 градусқа дейін жеткізіледі. Болат – қара металлургия өндірісінің негізі - машина жасау өнеркәсібі мен құрылыста пайдаланылатын негізгі материал.
Болат
Құрылыстық болат
Машина жасау болатынан негізінен әр түрлі машина бөлшектері, құрылыс конструкцияларының әртүрлі элементтері мен вагон, кеме жасауда жасалады.
Аспаптық болат
Электр техникасы, химия, әскери техникаларын, әр түрлі кесу, өлшеу, штамп аспаптарын жасауда пайдаланылады.
Қарағанды металлургия комбинатының болат табақ прокаттау цехтарын металмен қамтамасыз етеді. Мартен және конвертер цехтары бар.
Мартен цехы алғашқы балқыманы 1964 жылы 10 қаңтарда берді (1970 жылға дейін Қарағанды металлургия зауытының мартен цехы). Цехта 2 пеш бар, әрқайсысының шөгіндісі 650 т. №1 домна пештерінде қорытылған шойыннан және металл сынықтарынан болат балқытылады, олардың ара қатынасы тиісінше 65% және 85%. Қоспалары: әктас, боксит, әк. Негізгі өнімі — прокат алу үшін болат құймалар.
Болат өндірісі
Болат өндірісі
Шойын жақсы құйылатын қасиеті бар темірмен көміртектің (2% жоғарғы) қорытпасы; темірдің көміртек (2%-тен астам, өдетте, 3—4,5%), қайсыбір мөлшерде марганец (1,5%-ке дейін), кремний (4,5%-ке дейін), күкірт (0,08%-тен аспайды), фосфор (1,8%- ке дейін), ал кейде басқа да элементтер қосылған қорытпасы.
Шойын темір кендерін домна пештерінде балқыту арқылы алынатын өндеудің бастапқы өнімі; қолданылуы мен химиялық құрамына қарай шойын қолданбалы, яғни болат қорытуға арналған Шойын, құйма Шойын, арнаулы Шойын болып бөлінеді. Шойын құймалардың сапасын жақсарту үшін азғана мөлшерде түрленгіштер қосып түрлендіру және шойынды әр түрлі элементтермен қоспалау қолданылады.
Шойынды домна пештерінде алады. Домна пешінің биіктігі 25-30м, екі диаметрі 6м, іші отқа берік кірпіштермен қаланған. Темір кендері негізінен оксид болғандықтан оларды көмірмен тотықсыздандырады, бірақ балқыған темір өз ішінде көмірді ерітеді, сондықтан тотықсызданған темір таза түрде емес, ішінде еріген, 1,7-5% көміртек және басқа қоспалары бар қима түрінде шығады, ол қима шойын деп аталады. Шойында көміртектен басқа күкірт, кремний,фосфор, марганец, т.б. элементтер болады.
Ақ шойын – барлық көміртегі (массалық үлесі 6.67) цементит түрінде болады. Бұл шойынның беріктік, үйкеліске беріктік, қаттылық, морттық қасиеттері жоғары болып келеді. Шойыннығ морттық қасиеті құрамындағы көміртектің мөлшерінің артуына байланысты болатқа өңдеуге арналған. Ақ шойын соқаның пышағын, диірменнің шарларын соғылатын шойын алу үшін қолданады. Ақ шойындар тез сынғыш, өте қатты және морттылығы жоғары, кескіш аспаппен жақсы өңделмейді, сондықтан ақ шойын деталь жасауға қоллданылмай қайта өғделетін шойын ретінде, яғни, болат жасауға қолданылады.
беріктігін төмендетіп, кесумен өңдеудің сапасын жақсартады). Мұндай шойындардың құрамында графит болғандықтан,сынығы сұр түсті
болады. Сұр шойын арзан құрылымдық материал болып есептеледі. Оның жоғары құйылғыштық қасиетері бар, кесумен жақсы өңделеді,тозуға төзімді,тербелмелі және ауыспалы жүктеме барысында тербелістерді жою
қабілеті бар.
Соғылатын шойын- өте тұтқырлы,оны ақ шойынның қорытпасын күйдіру арқылы алады, яғни 950 С температурада ұзақ тұрғызып, жайлап суытады. Нәтижесінде графит үлпек түрінде болады.Бұндай түрдегі шойын өте сапалы. Соғылатын шойынды автомобиль,ауылшаруашылық және тоқыма машиналары
құрылысында кең қолданады. Соғылатын шойындар жоғары антикоррозиялық қасиеттермен сипатталады және ылғалды ауа,газ және су ортасында
жұмысқа пайдалануға бейім.
Беріктігі жоғары шойын- шойынды магний элементімен модификациялау.Мұндай шойынның құрамындағы графит шар түрінде
болады. Айрықша ерекшелігі: механикалық қасиеттері ( құрылымында графиттің шар түрінде болуы), жоғары беріктігі және иілгіштігі. Осындай қасиеттерінің бар болуына байланысты беріктігі жоғары шойын көміртегілі болатпен бәсекеге түседі және соғылатын шойын мен болатан арзан.Беріктігі жоғары шойынның механикалық қасиетері
оны ауыр жағдайда жұмыс жасайтын машина бөлшектерін жасауға
