თუჯი

თუჯი — რკინის შენადნობი ნახშირბადთან (2,1 %-ზე მეტი ნახშირბადით - C), აგრეთვე სილიციუმთან, მანგანუმთან, ფოსფორთან, გოგირდთან; ცხელ მდგომარეობაში წნევით ძნელი დასამუშავებელია. თუჯი რკინის მადნის ბრძმედში გადამუშავების შედეგად მიღებული პირველადი პროდუქტია. დანიშნულების მიხედვით თუჯი სხვადასხვაგვარია. გადასამუშავებელს იყენებენ ფოლადის მისაღებად. მაგალითად: ბესემერის თუჯი, რომლისგანაც ფოლადი ბესემერის კონვერტერში მიიღება. კონვერტერის ამონაგისა და წიდის მჟავური თვისებების გამო გაქრევის პროცესში, თუჯიდან შეუძლებელია ფოსფორისა და გოგირდის მოცილება, ამიტომ ბესემერის თუჯში ამ მავნე მინარევების რაოდენობა მინიმალური უნდა იყოს (არაუმეტეს 0,07 % P და 0,06 % S), ასეთი თუჯი შეიძლება გამოვადნოთ მხოლოდ განსაკუთრებული მცირეფოსფორიანი და მცირეგოგირდიანი მადნებიდან. სამსხმელოს იყენებენ მოყვანილი სხმულების წარმოებისთვის. სპეციალურს ანუ ბრძმედის ფეროშენადნობებს (ფერომანგანუმი, ფეროსილიციუმი, სარკისებრი თუჯი და სხვა) - ფოლადისა და თუჯის ჟანგვისა და ლეგირებისთვის. თუჯს, რომლის სტრუქტურაში ნახშირბადი გრაფიტის სახითაა, რუხი თუჯი ეწოდება. ხოლო თუ ცემენტიტის ანუ რკინის კარბიდის (Fe3C) სახით - თეთრი თუჯი. რომელშიც წარმოიქმნება ცემენტიტისა და ფერიტის ადვილდნობადი ევტექტიკა, რომელსაც ლედებურიტი ეწოდება. FeC შენადნობის სტრუქტურაში ლედებურიტის და ცემენტიტის რაოდენობის გაზრდის შედეგად თუჯი ხდება უფრო თეთრი, სალი და მყიფე, ხოლო გრაფიტის რაოდენობის გადიდებისას რუხი და რბილი. რუხ თუჯს (მაღალსილიციუმიანს) ფოლადთან შედარებით აქვს კარგი სამსხმელო თვისებები (მაღალი თხელდენადობა, მცირე ჩაჯდომა, დნობის დაბალი ტემპერატურა, ხანგრძლივი დაკრისტალების პერიოდი და სხვა). მას ფართოდ იყენებენ მანქანათმშენებლობაში, სხვადასხვა ზომისა და მასის მოყვანილი სხმულების დასამზადებლად. მისი მექანიკური თვისებები ძირითადად დამოკიდებულია გრაფიტის სტრუქტურაზე, მის მორფოლოგიაზე, შემდეგ კი ლითონის ფუძის სტრუქტურაზე. რუხი თუჯის ლითონური ფუძის სტრუქტურა გრაფიტის ჩანართებით დაზიანებული ფოლადების სტრუქტურის ანალოგიურია. თუჯის ქიმიურ შემადგენლობის შერჩევით, მცირეოდენი სპეციალური ელემენტების (Mn, Mg, Si, I, Ce, და სხვა) მიმატებით (მოდიფიცირებით) იღებენ ლითონის ფუძის და გრაფიტის სასურვრლ სტრუქტურას, გარკვეული ფორმის (ფირფიტოვანი, ბურთულოვანი) გრაფიტის ჩანართებს. გავრცელებულია ფირფიტოვანი გრაფიტის ჩანართებიანი რუხი თუჯი. და ბურთულოვანი გრაფიტის ჩანართებიანი მაღალი სიმტკიცის რუხი თუჯი. ეს ჩანართები მიიღება Mg, Ca, Ce ან სხვა ელემენტებით მოდიფიცირების შედეგად. რუხი თუჯი, ფოლადების მსგავსად თერმულად ადვილად მუშავდება, მიუხედავად ამისა, მის სხმულებს უმეტესად თერმული დამუშავების გარეშე იყენებენ. მაღალი სიმტკიცის ბურთულოვანი გრაფიტის სტრუქტურის რუხი თუჯისთვის დამახასიათებელია მაღალი ანტიფრიქციულობა, რეზონანსული რყევებისა და დაძაბულობის ჩქარი ჩაქრობით (გრაფიტის ჩანართების გამო) და ჭრის კარგი დამუშავების უნარი, ზედაპირული დეფექტებისადმი (მიკრობზარები, მსხვილი ნაკაწრები და სხვა) დაბალი მგრძნობიარობა, მაღალი სამსხმელო თვისებები და სხვა. თეთრი თუჯს (მცირესილიციუმიანს) უმთავრესად ფოლადად გადასამუშავებლად იყენებენ. განსაკუთრებული შემადგენლობის (C 2,4-2,8 %, Si 0,8-1,4 %, Mn≤1,0 %, S≤0,1 %, P≤0,2 %) თეთრ თუჯს კი ჭედადი თუჯის მისაღებად - მანქანათმშენებლობაში. ასეთი თეთრი თუჯის სხმულის დამჟანგველ ან ნეიტრალურ ატმოსფეროში მოწვის შედეგად ცემენტიტი იშლება ფერიტად და გრაფიტად, რომლის კრისტალებიც მომრგვალებული ბუდეებისა და ფიფქების ფორმას იღებენ, ასეთი თუჯს ჭედადი თუჯი ეწოდება. ლითონური ფუძის სტრუქტურის მიხედვით ჭედადი თუჯი არის ფერიტული, პერლიტური ან ფეფრიტულ-პერლიტური. მიღებულია თეთრი თუჯი, რომელშიც მომრგვალებული ფორმის ცემენტიტის ჩანართებია. მას აქვს სათანადო სიბლანტე, ამასთან ანტიფრიქციული და ანტიკოროზიულია. სპეციალური დანიშნულების ელემენტების (Ni, Mo, Cr, Ti, Al, Si, V, Mn) დამატებით იცვლება თუჯის სტრუქტურა, შემადგენლობა, მორფოლოგია, განლაგება; თუჯი ხდება მაღალი სიმტკიცისა, იძენს განსაკუთრებულ ფიზიკურ და ქიმიურ თვისებებს (არამაგნიტური, ხეხვამედეგი, მჟავამედეგი, ტუტემედეგი, მხურვალგამძლე, მხურვალმტკიცე და სხვა). რუხი და მაღალი სიმტკიცის მოდიფიცირებული თუჯის წნევით დამუშავებით (ჭედვა, გლინვა 1000 °C-ზე), მისგან ამზადებენ სხვადასხვა დანიშნულებისა და მოყვანილობის პროფილებს. ამჟამად მანქანათმშენებლობასა და მეტალურგიაში გამოყენებული ლითონების 75-80 % თუჯის სხმულს შეადგენს. ცხრილში მოცემულია თუჯის 10 უდიდესი მწარმოებელი ქვეყანა მსოფლიოში: შავი მეტალურგია ბრძმედული წარმოება ვიკისაწყობში არის გვერდი თემაზე: თუჯი Metallurgy of Cast Irons, Cambridge University დაარქივებული 2006-09-24 საიტზე Wayback Machine. Paper on the Tay bridge disaster Cast Iron In China and Europe დაარქივებული 2010-05-27 საიტზე Wayback Machine. ქართული საბჭოთა ენციკლოპედია, ტ. 5, თბ., 1980. — გვ. 30.