' G. P. Xomchenko, I. G. Xomchenko
nikel va ulam ing qotishmalari hozirgi texnikaning ancha m uhim
Download 6.95 Mb. Pdf ko'rish
|
|
nikel va ulam ing qotishmalari hozirgi texnikaning ancha m uhim materiallaridir. Lekin bular orasida tem ir eng katta ahamiyatga ega. 14.6- §. Temir Temirning eng muhim rudalari. Tem ir aluminiydan keyin — tabiatda eng ko'p tarqalgan metall. U ning po'stlog'idagi um um iy miqdori 5,1 % ni tashkil etadi. Temir ko'pchilik minerallar tarkibiga kiradi. T em irning eng m uhim rudalari quyidagilardir: 1) m a g - n i t l i t e m i r t o s h F e 3
Uralda — Visokaya, Blagodat, M agnitnaya tog'laridadir; 2) q i z i 1 t e m i r t o s h F e 3
3 ) q o ' n g ' i r t e m i r t o s h F e 3
3
2
konidir. Yuqorida aytilgan konlardan tashqari ularning katta qatlamlari Kursk m agnit anomaliyasida. Kola yarim orolida, Sibirda va U zo q Sharqda topilgan. Tabiatda ko'pincha katta miqdorlarda oltingugurt kolchedani (pirit) F eS 2
xom ashyo sifatida ishlatiladi. Fizik x o ssa lari. Tem ir — yaltiroq kum ushrang-oq m etall, uning zichligi 7,87 g • sm 3, suyuql. t. 1539°C. Yaxshi plastiklik xususiyati bor. Tem ir oson magnitlanadi va m agnitsizlanadi, shu sababli dinam om ashina va elektr, motorlarning o'zaklari sifatida ishlatiladi. Tem ir massa sonlari 54, 56 (asosiysi), 57 va 58 bo'lgan to'rt ta barqaror izo to p d a n tarkib to p g a n . R ad ioak tiv izo to p la r i 26 Fe va 26Fe ham ishlatiladi. Kimyoviy xossalari. Temir atomlarida elektronlarning energetik pog'onalar b o'y ich a joylashuvini shunday ko'rsatish mumkin: 2 . 8
8
6
— 14 ta, shu jum ladan 6
Tem ir ikkita tashqi elektronini berib, + 2 oksidlanish darajasini nam oyon qiladi: uchta elektronini (ikkita tashqi va bitta tashqaridan oldingi pog'onaning oktetdan ortiqcha elektronini) berganida + 3 oksidlanish darajasini nam oyon qiladi: Fe — 2ё = F e 2+; F e - 3 e = Fe3+
Fe2+
Fe3+ Tem ir uchun boshqa oksidlanish darajalari xos emas. Tem ir suyultirilgan xlorid va sulfat kislotalarda eriydi, ya’ni vodorod ionlari ta’sirida oksidlanadi: Fe + 2H + = Fe2+ + H 2 T
3
yoki N 20 bilan N 2
Yuqori temperaturada (700 — 900°C ) tem ir bug'lari bilan reaksiyaga kirishadi: 3Fe + 4H 20 = F e30 4 + 4 H 2 t Qattiq qizdirilgan tem ir sim kislorodda ravshan alanga berib yonadi va kuyindi — tem ir (II, III) oksid hosil qiladi: 3 F e + 2 0 2= F e30 4 Tem ir isitilganda xlor va oltingugurt bilan yuqori tem pera turada — ko'mir, kremniy va fosfor bilan reaksiyaga kirishadi. Temir karbid F e 3C sem entit deyiladi. Bu kulrang qattiq m odda, juda mo'rt va qiyin suyuqlanadi. Tem ir metallar va metallmaslar bilan qotishmalar hosil qiladi (12.4-§ ga q.), bu qotishmalar xalq xo'jaligida nihoyatda katta ahamiyatga ega. 14.7-§. Temir birikmalari Tem irning ikki xil: tem ir (II) va tem ir (III) birikmalari eng ko'p uchraydi. Ozroq miqdorda tem ir (VI) birikmalari — ferratlar ham m a’lum, masalan, kaliy ferrat K 2
4
Fe20 3+ C 0 = 2 F e 0 + C 0 2 FeO asosli oksid xossalarini nam oyon qiladi: kislotalardan oson erib, tem ir (II) tuzlarini hosil qiladi. T e m i r ( I I I ) o k s i d F e 2
3
2
3
) 2
havosiz joyda temir (II) tuzlariga ishqorlar ta’sir ettirilganda hosil bo'ladi: Fe2++ 2 0 H -= F e (0 H )2 Oq rangli cho'km a tushadi. Havo ishtirokida uning rangi yashilroq, so'ngra qo'ng'ir tusga kiradi. T em ir (II) kationlari F e 2+ havo kislorodi yoki boshqa oksidlovchilar ta’sirida oson oksidlanib, temir (III) F e3+ ga aylanadi. Shuning uchun tem ir (II) birikmalarining eritmalarida doim o temir (III) kationlari bo'ladi. Xuddi shu sababli oq tusli temir (II) gidroksid F e(O H ) 2
havoda dastlab yashilroq, so'ngra qo'ng'ir tusga kirib, tem ir (III) gidroksid F e (O H ) 3
ga aylanadi: 4 F e (0 H )2+ 0 2+2H 20 = 4 F e (0 H )3 F e (O H ) 2
asos xossalarini nam oyon qiladi, mineral kislotalarda yaxshi erib, tuzlar hosil qiladi. T e m i r ( I I I ) g i d r o k s i d F e(O H ) 3
temir (III) tuzlariga ishqorlar ta’sir ettirilganda qizil-qo‘ng‘ir cho'km a holida hosil bo'ladi: Ғе3++ЗО Н -= Ғ е(О Н )3 F e(O H ) 3
— temir (II) gidroksidga qaraganda kuchsizroq asos. Bunga sabab shuki, F e2+ da ionning zaryadi F e3+ dagiga qaraganda kichik, radiusi esa katta, dem ak, F e 2+ gidroksid-ionlarni bo'shroq tutib turadi, ya’ni F e (O H ) 2
ancha oson dissotsilanadi. Shuning uchun tem ir (II) tuzlari juda o z darajada; tem ir (III) tuzlari esa — juda kuchli gidrolizlanadi: F e2+ + H 20 <=> Fe(O H )+ + H + F e3+ + H 20 <=> Fe(O H )2+ + H +
F e (0 H )3+3H += F e3++ 3 H 20 Ғе(О Н )3+ ЗО Н -= [Ғ е(О Н )613-
4
liklarning zararkunandalariga qarshi kurashda, m oy-bo'yoqlar tayyorlashda va b. maqsadlarda ishlatiladi; 2) tem ir (III) xlorid FeC l 3
b o 'y a sh d a b o 'y o q n i o 'c h m a y d ig a n q ilish u ch u n ish latilad i; 3) temir (III) sulfatning nonagidrati F e 2
sifatida, shuningdek, metallarni dorilashda ishlatiladi; 4) temir (III) nitratning nonagidrati F e ( N 0 3 ) 3
- 9 H 20 ip-gazlam alarni bo'yashda bo'yoqni o'chm aydigan qilish uchun va ipakni og'ir- lashtiruvchi sifatida ishlatiladi. Temir (II) kationi va temir (III) kationiga sifat reaksiyalar. T em ir (III) kation i a m m o n iy tio sia n a t N H 4N C S yoki kaliy tiosianat K N C S ning eritm asi, aniqrog'i tio sia n a t-io n N C S - yordamida oson bilib olinadi. Temir (III) tuzining eritmasiga N C S~ ta’sir ettirilganda qizil-qon rangli birikma — tem ir (III) tiosianat F e (N C S ) 3
hosil bo'ladi: Fe3+ + 3 N C S ' <=> Fe(N C S)3 T iosianat-ion N C S~ tem ir (III) kationi F e3+ ga reagent bo'lib xizm at qiladi. Tem ir (III) kationi F e3+ ni aniqlash uchun temirning s a r i q q о n t u z i deyiladigan murakkab (kom pleks) birikmasi — kaliy geksasianoferrat (II) K 4
eritmada ionlarga dissotsilanadi: K4[Fe(CN)6] <=> 4 K + + [Fe(C N )6]4- Geksasianoferrat-ionlar [F e (C N )J 4_ tem ir (III) kationlari F e3+ bilan o'zaro ta ’sirlashganda to'q ko'k cho'km a — temir (III)- geksasianoferrat (II) ( b e r l i n z a n g o r i s i ) hosil bo'ladi: 3[Fe(CN)6f +4Fe3+ = Fe4[Fe(CN)6]3 I Tem irning boshqa murakkab birikmasi — kaliy (III) geksa sianoferrat (qizil qon tuzi) eritmada dissotsilanadi: K 3[Fe(CN)6] ^ 3 K + + [F e(C N )6]3- geksasianoferrat (III) ionlar [F e (C N )6[3_ tem ir (II) kationlari F e2+ bilan o'zaro ta’sir ettirilganda ham to'q ko'k cho'km a — tem ir (II) geksasianoferrat (II) (tum bul ko'ki) hosil bo'ladi: 2 [ F e (C N ) 6
3
2
3
4
3
3
chidamli g'isht qoplangan va tashqi po'lat gilofi (mustahkam bo'lishi uchun ) bor murakkab inshootdir. D om n a n in g yuqorigi yarmi shaxta, yuqorigi teshigi — koloshnik, eng keng qismi — raspar, pastki qismi — gorn deyiladi. D om n a jarayonining sxemasi va uning xim izm i 14.1-rasmda ko'rsatilgan. B oshlang'ich materiallar: shixta — tarkibida tem ir oksidi, 14.1- rasm. Domna jarayoniningximizmi. shuningdek, koks, fluslar (suyuqlantirgichlar) bor ruda. K oks issiqlik manbayi bo'lib xizmat qiladi, shuningdek undan qaytaruvchi — uglerod (II) oksid olish uchun foydalaniladi. Fluslar bekorchi jinsni oson suyuqlanadigan birikmalarga — shlaklarga aylantiradi. D om n aga koloshnik orqali bo sh la n g 'ich m ateriallar (nav- batlashib keladigan qatlamlar holida) solinadi. K o'm irning yonishi va zaruriy temperaturani saqlab turish uchun gorndagi maxsus teshik orqali kislorodga boyitilgan havo puflanadi. G ornning yuqorigi, temperatura 1850°C ga yetadigan qismida koks 600— 800°C gacha qizdirilgan, puflanadigan havo oqimida shiddat bilan yonadi: C + 0 = C 0 2 U glerod (IV) oksid koks cho'g'i orqali o ‘tib, uglerod (II) oksidga aylanadi: C 0 2+ C = 2 C 0 Uglerod (II) oksid asta-sekin rudani qaytaradi. 4 50—500°C temperaturada tem ir (III) oksid Fe О dan tem ir (II, III) oksid F e .0 4
2 4 3Fe O + CO=2Fe О +CO , 2 3 2 4 2
2
4
F e ,0 + C O = 3 F eO + C O ,
F e 0 + C 0 = F e + C 0 2 Yuqori temperaturalarda tem ir oksidlarining qaytarilishida uglerod (II) oksid bilan birga ko‘mir (koks) dan ham foydalaniladi: Rudadan temir qaytarilishi taxminan 1100°C da tugaydi. Bu tem peraturada rudada q o ‘shim chalar holida b o ‘lgan krem niy, marganes va fosfor o ‘zlarining birikmalaridan qisman qaytariladi. Bu jarayonlarni ushbu tenglamalar bilan ifodalash mumkin: S i0 2+ 2 C = S i+ 2 C 0 M n O + C = M n + C O Ca3( P 0 4)2+ 5 C = 2 P + 3 C a 0 + 5 C 0 Boshlang'ich materiallarda birikmalar (C a S 0 4, F eS 2, va b.) holida bo'lgan oltingugurt qisman temir suifid FeS ga aylanadi, u c h o ‘- yanda yaxshi eriydi. Qaytarilgan tem ir asta-sekin pastga tushadi va koks cho'g'i hamda uglerod (II) oksid bilan to'qnashib, tem ir karbid (sementit) hosil qiladi: 3F e+ C = F e3C 3 F e+ 2 C 0 = F e2C + C 0 2
se m e n t, krem n iy, m arganes, fosfor, oltingugurtni eritadi va s u y u q c h o ' y a n hosil qiladi. Ruda tarkibidagi bekorchi jins asosan qumtuproq va boshqa oksidlardan tarkib topgan bo'ladi. U ni yo'qotish uchun boshlan g'ich materiallarga fluslar — ko'pincha ohaktosh C a C 0 3
Yuqori temperaturada ohaktosh parchalanadi: C a C 0
3= C a0 + C O 2 Kalsiy oksid bekorchi jinsdagi moddalar bilan reaksiyaga kirishib, shlak — asosan kalsiy silikatlari va alumosilikatlarini hosil qiladi. Suyuq ch o'ya n bilan shlak gornga oqib tushadi, bunda shlak yengil bo'lganligi sababli ch o 'y a n n in g ustida to'p lan ad i va uni kislorodning ta ’siridan saqlaydi. C h o'yan bilan shlak turli ba- landlikda joylashgan teshiklar ( 14. 1- rasmga q.) orqali chiqarib olinadi. D om nadan chiqayotgan gaz koloshnik gazi yoki dom na gazi deyiladi. U n ing tarkibida 30% gacha uglerod (11) oksid, azot, uglerod (IV) oksid bo'ladi va maxsus inshootlarni — dom naning havo qizdirgichlarini (kauperlarni) qizdirish uchun foydalaniladi; dom naga beriladigan havo kauperlarda 6 0 0 —800°C gacha qiziydi. 14.9- §. Cho‘yan va poMatlar D om nada suyuqlantirilgan cho'yan tarkibida 93% atrofida tem ir, 4,5%. gacha uglerod, 0 ,5 —2% kremniy, 1—3% marganes, 0 ,0 2 —2,5% fosfor va 0 ,00 5 —0,08% oltingugurt bo'ladi. Cho'yan m o'rt, bolg'alanm aydi va prokatka qilinm aydi (chig'irlanm aydi). C ho'yan ikki xil: kulrang va oq bo'ladi. K u l r a n g c h o ' y a n tarkibidagi uglerod grafit holida bo'ladi va sindirilganda kulrang tusli bo'ladi. Texnikada u quyish (mashina- laming og'ir qismlarini, maxoviklar va h. quyish) uchun ishlatiladi. O q c h o ' y a n tarkibida uglerod asosan sem entit F e 3C holida bo'ladi, u kulrangdan oqroq. Oq cho'yanning ham masi po'latga aylantirish uchun ketadi. Q a t t i q p o ' l a t d a uglerodning miqdori 0,3 dan 1,7% gacha bo'ladi. Y u m s h o q p o ' l a t d a (ilgari u bolg'alanuvchan temir deyilar edi) 0,3% gacha uglerod bo'ladi. Po'lat cho'yandan farq qilib, oson bolg'alanadi va prokatka qilinadi. Tez sovitilganda u qattiq, sekin sovitilganda — yumshoq bo'ladi. Yumshoq po'latga ishlov berish oson. U ndan mix, boltlar, sim , tomga yopiladigan tunuka, ma- shinalaming detallari tayyorlanadi. Qattiq po'latdan asboblar yasaladi. H o z ir g i te x n ik a d a l e g i r l a n g a n p o ‘ l a t l a r katta ahamiyatga ega. Ularning tarkibida legirlovchi elem entlar b o ‘ladi, bu elem en tla rg a xrom , n ik e l, m o lib d e n , v an ad iy , v o lfra m , marganes, mis, kremniy va b. kiradi. Legirlovchi elementlar po'latga muayyan xossalar baxsh etish uchun q o ‘shiladi. M asalan, tarkibida albatta bo'ladigan qo'shim chalar bilan birga xrom va nikel ham b o ' l a d i g a n x r o m - n i k e l l i p o ' l a t l a r n i n g m exanikxossalari y a x sh i, k orroziyab ard osh , sh u n in g d ek issiqbardosh b o 'la d i. U lard an m a sh in alarn in g k o 'p c h ilik qism lari va u y -r o 'z g 'o r buyum lari (zanglam aydigan qoshiq, vilka va b.) tayyorlanadi. X r o m - m o l i b d e n l i v a x r o m - v a n a d i y l i p o ' I a t l a r qattiq va yuqori temperatura hamda bosimlarda puxta bo'ladi. Ular truboprovodlar, aviam otorlar va kom pressorlarning detallarini tayyorlashda ishlatiladi. X r o m - v o l f r a m l i p o ' l a t l a r d a n q ir q u v c h i a sb o b la r y a sa la d i. M a r g a n e s l i p o ' I a t l a r ishqalanish va zarba ta’siriga ancha chidamli bo'ladi. C ho'yanni qayta ishlab po'latga aylantirish uning tarkibidagi ortiqcha uglerodni va boshqa qo'shim chalam i chiqarib yuborishdan iborat. Bu ularni oksidlash yo'li bilan amalga oshiriladi. Yuqori temperaturada kislorod uglerod va boshqa qo'shimchalar bilan oson birikib, oksidlar hosil qiladi. Uglerod (II) oksid gaz holida chiqib ketadi, qolgan oksidlar fluslar bilan reaksiyaga kirishib, shlak hosil qiladi, u po'latning yuzasiga qalqib chiqadi. Po'latlarda fosfor va oltingugurt ko'p miqdorda bo'lishi ayniqsa nomaqbuldir: fosfor po'latni sinuvchan qilib qo'yadi, oltingugurt esa qizigan po'latga mexanik ishlov berishda darzlar hosil bo'lishiga sabab bo'ladi. Bu qo'shim chalam i yo'qotish uchun suyuqlangan cho'yanga ohak qo'shiladi. Fosfor (V) oksid P 2
5
3
4 ) 2
P
O ltingugurtni yo 'q o tish jarayon ini ushbu ten glam a bilan ifodalash mumkin: FeS+C aO =C aS+FeO Tom as shlakdan fosforli o'g'it sifatida foydalaniladi. C ho'yanni qayta ishlab po'latga aylantirishning asosiy usullari Download 6.95 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|