Пәнаралық байланыс/ Межпредметные связи

Амандасу, білім алушыларды түгендеп, сабаққа бейімдеу/

Бүгінгі сабақтың мақсаты материалтану пәні қандай саланы зерттейтінін, және сол туралы мағлұмат алу. Сабақтың жоспары бірінші матералтану туралы дәріс жазу екінші металдардың түрлерімен танысу

Темірдің 2 түрлі құймасы бар: шойын және болат. Шойын — кұрамында 1,7%-тен жоғары көміртек, одан басқа кремний, марганец, аз мөлшерде күкірт пен фосфор болатын темірдің кұймасы. Тотыксыздандырғыш ретінде көміртек жөне көміртектің (II) оксиді қолданылатындықтан, алынған темірдің құрамында 4—4,5% көміртек жөне басқа қоспалар болады.

Көміртек темірге қаттылық және жақсы кұйылатын қасиет береді. Балқығанда көміртек темірде ериді, қатайғанда қатты ерітінді немесе химиялык косылыс түзеді. Шойынның сапасы көміртектің; мөлшеріне қарай өзгереді. Сұр шойында көміртек графит түрінде кристалданады. Сұйык күйінде тез құйылады, оңай кристалданады, көлемін сақтайды. Сұр шойыннан машинаның қаттылықты қажет ететін тетіктері жасалады. Сұр шойьщда 2,4—3,8% көміртек, кремний жөне марганец болады. Ақ шойында көміртек 6%-тен астам, әрі химиялық қосылыс түрінде кездеседі, өте катты, болат қорыту үшін пайдаланылады.

Шойын домна пешінде өндіріледі Домна пеші биіктігі 30 м, диаметрі 12 м-ге жететін алып қондырғы, ішкі бөлігі отка төзімді кірпішпен каланған. Пеш жұмыс істеген кезде температура 1840°С-ка дейін көтеріледі. Оның жоғары жағында қорытуға түсетін кеннің қоспасын тиейтін құралғы, домна газы шығатын арнайы тесігі, төменгі жағында шойынды кұйып алатын, ауа үрлейтін, қожды шығарып алатын бөліктері бар.

Домна пешіне оксид түріндегі темір кенінің, кокстың және балқытқыш заттардың қоспасын салады. Пеш жұмыс істегенде үрленген ыстық ауаның әсерінен химиялық реакциялар жүреді.

Пештің теменгі жағыида көмір жанады, көмірқышқыл газы түзіледі: С + О₂ = СО₂

Температура 1500°С-тан асып кетерілгенде көмірқышқыл газы кокс қабаты арқылы өтіп тотықсызданады.

СО₂ + С = 2СО

Көміртек (I!) оксиді темір кенін біртіндеп тотықсыздандырады. Бірінші сатысында темір (І!І) оксидінің бір бөлігі магнетит құрамындағы Ғе₂О₃ * ҒеО темір (II) оксидіне тотықсызданады:

ЗҒе₂О₃ + СО = 2Ғе₃О₄ +СО₂

Содан соң бұл процесс жалғасады;

Ғе₃О₄ + СО = ЗҒеО + СО₂

Соңында темір (II) оксиді бос күйіндегі темірге дейін тотықсызданады. Ол шойын түзеді:

ҒеО + СО = Ғе + СО₂

Темір кенінде балқуы қиын бос жыныстар болады. Оларды ерітіп, қоқысқа айналдыру үшін балқытқыш немесе флюс деп аталатын заттар қосылады. Бос жыныс кремний қосылысы болғандықтан, балқытқыш ретінде ізбес тас қолданылады. Ол жоғары температурада айырылады:

СаСО₃ = СаО+ СО₂

Өртелген әк кремний оксидімен қосылып 1000°С-та балқып, сұйыққа айналатын силикат түзеді:

Қож деп аталатын бұл қосылыс жеңіл болғандықтан, шойынның үстінде жиналады да, арнайы тесіктен ағызып жіберіледі. Ауа орнына оттек үрлеу арқылы домна пешінде шойын қорыту процесі тездетіледі. Шойында көміртектен баска кенді қорытканда ілесе шығатын марганец, кремний, күкірт және фосфор болады. Күкірт пен фосфор шойынға морттық касиет береді. Сондықтан шойынды болатқа айналдыру үшін оның құрамынан күкірт пен фосфорды шығарып, көміртек пен кремнийді азайту керек.

Шойыннан болат корыту оның күрамындағы коспаларын ауа немесе оттек аркылы тотыктырып, кожға айналдыру реакцияларына негізделген.

Қызған сұйық шойынға оттек үрлегенде, апдымен шойын құрамындағы элементтердің бәрі тотығады:

2С + О₂ = СО

Түзілген темір (II) оксиді көміртек, марганец, кремний, фосфор элементтерінің оттекпен тотығып үлгермеген үлесін тотықтыруға қатысады:

2Р + 5ҒеО = 5Ғе + Р₂ О₅

Мп + ҒеО = Ғе + МпО

Sі + 2ҒеО = 2Ғе + Sі О₂

С + ҒеО = Ғе + СО

Екі жағдайда да түзілген фосфор оксиді мен кремний оксидтерін кетіру үшін әк қосады:

СаО + Sі О₂ = Са Sі О₃

ЗСаО + Р₂О₅ = Са₃(РО₄)₂

Түзілген марганец (II) оксиді де кремний оксидімен қож түзеді:

МпО+ Sі О₂ = Мп Sі О₃

Шойыннан болат алу күрделі, сатылап жүретін процесс. Арнайы конвертор, мартен жөне электр пештерінде жүзеге асады.

Конвертор және мартен әдісінде келтірілген химиялық реакциялар жоғары температурада (1700°С) жүреді. Конверторда процесс тез жүреді, мартен пешінде сапасы жоғары болат алынады. Электр пештерінде температура 2000°С-қа жетеді. Әрі хром, ванадий, вольфрам, молибден косып, болаттың өте сапалы түрлерін алады. Олар техниканың әр түрлі саласында, машиналардың катты, берік, кызуға және жемірілуге төзімді тетіктерін жасауда қолданылады.

Білім алушылардың пікірлерін тыңдау,

Екі топка бөліп 1 топ «Шойын» 2топ «Болат» тақтаға шығып металдардың қасиеттері мен түрлері жайында жазу. 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.