Թուջ և պողպատ

Համաձուլվածքը մետաղական հատկություններով նյութ է, որը սինթեզվում է երկու կամ ավելի մետաղների և մետաղների կամ ոչ մետաղների կողմից որոշակի մեթոդների միջոցով: Այն սովորաբար ստացվում է միատարր հեղուկի մեջ հալվելու և պնդացման արդյունքում։

Համաձուլվածքներ են թուջը, պողպատը, դյուրալյումինը, բրոնզը, արույրը, մելքիորը, ամալգամը և այլն: Հատկապես տարածված են երկաթի համաձուլվածքները: Երկաթի ու իր համաձուլվածքների արտադրությամբ զբաղվում է սև մետաղարտադրությունը, իսկ երկաթը ստանում են հրամետաղարտադրության եղանակով:

Թուջև թեև կարծր, սակայն փխրուն համաձուլվածք է, հարվածից կոտրվում է: Պատճառը ածխածնի մեծ պարունակությունն է՝ 4 %: Մոխրագույն թուջի մեջ լուծված ածխածինն առաջացնում է գրաֆիտային փխրուն շերտեր, որոնք էական ազդեցություն են թողնում նրա մեխանիկական հատկությունների վրա: Այն հնարավոր չէ կտրել, ձգել, այդ պատճառով էլ ունի մեծ կիրառություն: Թուջը ստանում են դոմնային վառարանում: Դոմնան պողպատե իրանով, ներսից հրակայուն աղյուսով պատված, մեծ բարձրության վառարան է: Վառարանում կատարվում է երկաթի օքսիդների աստիճանական վերականգնում ըստ հետևյալ ուրվագրի՝ Fe₂O₃ → Fe₃O ₄→ FeO → Fe
Դոմնայի վերևի մասից շերտ-շերտ լցվում են մանրացված հանքաքարը, կոքսը և որպես հալիչ նյութ ծառայող կրաքարը: Ներքևի մասից տրվում է տաք օդ, որտեղ ընթանում է ածխածնի այրման ռեակցիան՝ C + O₂ → CO₂:

​

​Թուջ

Թուջի ստացման ռեակցիաները

Մեծ քանակությամբ անջատված ջերմության շնորհիվ գոյացած ածխաթթու գազի և կոքսի փոխազդեցությունից ստացվում է հիմնական վերականգնիչ նյութը՝ CO, CO₂ + C → 2CO: Այն բարձրանալով և հանդիպելով հանքաքարի մասնիկներին իրականացնում է օքսիդների աստիճանական վերականգնումը:
Ամենացածր ջերմաստիճանը վառարանի վերին մասում է, որտեղ տեղի է ունենում առաջին վերականգնումը՝
3Fe₂O₃ + CO ↔ 2Fe₃O₄ + CO₂: Մյուս ռեակցիաներն իրականանում են ցածր տիրույթներում, ավելի բարձր ջերմաստիճաններում՝
Fe₃O₄ + CO ↔ 3FeO + CO₂
FeO + CO ↔ Fe + CO₂
Հանքաքարը կարող է պարունակել նաև քիչ քանակներով մանգանի, ֆոսֆորի, սիլիցիումի միացություններ, որոնց վերականգնման հետևանքով կգոյանան համապատասխան պարզ նյութեր: Դրանք ածխածնի հետ լուծվելով կամ փոխազդելով երկաթի հետ անցնում են հալված մետաղի մեջ՝ առաջացնելով համաձուլվածք:

Պողպատի ստացումը

Պողպատաձուլման վառարանում փոքրացվում է թուջում պարունակվող ածխածնի, ծծմբի, ֆոսֆորի, մանգանի քանակը։ Ածխածինը չպետք է գերազանցի 1,7 %-ը, իսկ մյուս տարրերի պարունակությունը պետք է իջեցնել հասցնելով նվազագույնի։

Գոյություն ունեն պողպատի ստացման երեք տեսակի վառարաններ՝ կոնվերտորային, մարտենյան և էլեկտրաաղեղնային։ Կոնվերտորը պողպատե իրանով տանձաձև փոխարկիչ է, որը ներսից պատված է հրակայուն աղյուսի հաստ շերտով: Հալված թուջի մեջ փչվում է այնպիսի քանակով թթվածին, որ բավարարի դրա մեջ գտնվող նշված տարրերն օքսիդների վերածելու համար։ Համաձայն զանգվածների ազդման օրենքի՝ նախ օքսիդանում է երկաթ, քանի որ վերջինիս կոնցենտրացիան շատ մեծ է, իսկ գոյացած օքսիդը փոխազդում է խառնուրդների հետ՝ դրանք վերածելով օքսիդների.
2Fe + O₂ → 2FeO
C + FeO → CO + Fe
Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe
2P + 5FeO → P₂O₅ + 5Fe
Mn + FeO → MnO + Fe