• Температура плавления железа в градусах цельсия. Методы плавки цветных металлов: температура плавления, плотность и удельный объем

    В металлургической промышленности одним из основных направлений считается литье металлов и их сплавов по причине дешевизны и относительной простоты процесса. Отливаться могут формы с любыми очертаниями различных габаритов, от мелких до крупных; это подходит как для массового, так и для индивидуального производства.

    Литье является одним из древнейших направлений работы с металлами, и начинается примерно с бронзового века: 7−3 тысячелетия до н. э. С тех пор было открыто множество материалов, что приводило к развитию технологии и повышению требований к литейной промышленности.

    В наши дни существует много направлений и видов литья, различающихся по технологическому процессу. Одно остается неизменным - физическое свойство металлов переходить из твердого состояния в жидкое, и важно знать то, при какой температуре начинается плавление разных видов металлов и их сплавов.

    Процесс плавления металла

    Данный процесс обозначает собой переход вещества из твердого состояния в жидкое. При достижении точки плавления металл может находиться как в твердом, так и в жидком состоянии, дальнейшее возрастание приведет к полному переходу материала в жидкость.

    То же самое происходит и при застывании - при достижении границы плавления вещество начнет переходить из жидкого состояния в твердое, и температура не изменится до полной кристаллизации.

    При этом следует помнить, что данное правило применимо только для чистого металла. Сплавы не имеют четкой границы температур и совершают переход состояний в некотором диапазоне :

    1. Солидус - линия температуры, при которой начинает плавиться самый легкоплавкий компонент сплава.
    2. Ликвидус - окончательная точка плавления всех компонентов, ниже которой начинают появляться первые кристаллы сплава.

    Точно измерить температуру плавления таких веществ невозможно, точкой перехода состояний указывается числовой промежуток.

    В зависимости от температуры, при которой начинается плавление металлов, их принято разделять на :

    • Легкоплавкие, до 600 °C. К ним относятся олово, цинк, свинец и другие.
    • Среднеплавкие, до 1600 °C. Большинство распространенных сплавов, и такие металлы как золото, серебро, медь, железо, алюминий.
    • Тугоплавкие, свыше 1600 °C. Титан, молибден, вольфрам, хром.

    Также существует и температура кипения - точка, при достижении которой расплавленный металл начнет переход в газообразное состояние. Это очень высокая температура, как правило, в 2 раза превышающая точку расплава.

    Влияние давления

    Температура плавления и равная ей температура затвердевания зависят от давления, возрастая с его повышением. Это обусловлено тем, что при повышении давления атомы сближаются между собой, а для разрушения кристаллической решетки их нужно отдалить. При повышенном давлении требуется большая энергия теплового движения и соответствующая ей температура плавления увеличивается.

    Существуют исключения, когда температура, необходимая для перехода в жидкое состояние, при повышенном давлении уменьшается. К таким веществам относят лёд, висмут, германий и сурьма.

    Таблица температур плавления

    Любому человеку, связанному с металлургической промышленностью, будь то сварщик, литейщик, плавильщик или ювелир, важно знать температуры, при которых происходит расплав материалов, с которыми он работает. В нижеприведенной таблице указаны точки плавления наиболее распространенных веществ.

    Таблица температур плавления металлов и сплавов

    Название T пл, °C
    Алюминий 660,4
    Медь 1084,5
    Олово 231,9
    Цинк 419,5
    Вольфрам 3420
    Никель 1455
    Серебро 960
    Золото 1064,4
    Платина 1768
    Титан 1668
    Дюралюминий 650
    Углеродистая сталь 1100−1500
    Чугун 1110−1400
    Железо 1539
    Ртуть -38,9
    Мельхиор 1170
    Цирконий 3530
    Кремний 1414
    Нихром 1400
    Висмут 271,4
    Германий 938,2
    Жесть 1300−1500
    Бронза 930−1140
    Кобальт 1494
    Калий 63
    Натрий 93,8
    Латунь 1000
    Магний 650
    Марганец 1246
    Хром 2130
    Молибден 2890
    Свинец 327,4
    Бериллий 1287
    Победит 3150
    Фехраль 1460
    Сурьма 630,6
    карбид титана 3150
    карбид циркония 3530
    Галлий 29,76

    Помимо таблицы плавления, существует много других вспомогательных материалов. Например, ответ на вопрос, какова температура кипения железа лежит в таблице кипения веществ. Помимо кипения, у металлов есть ряд других физических свойств, как прочность.

    Прочность металлов

    Помимо способности перехода из твердого в жидкое состояние, одним из важных свойств материала является его прочность - возможность твердого тела сопротивлению разрушению и необратимым изменениям формы. Основным показателем прочности считается сопротивление возникающее при разрыве заготовки, предварительно отожженной. Понятие прочности не применимо к ртути, поскольку она находится в жидком состоянии. Обозначение прочности принято в МПа - Мега Паскалях.

    Существуют следующие группы прочности металлов :

    • Непрочные. Их сопротивление не превышает 50МПа. К ним относят олово, свинец, мягкощелочные металлы
    • Прочные, 50−500МПа. Медь, алюминий, железо, титан. Материалы этой группы являются основой многих конструкционных сплавов.
    • Высокопрочные, свыше 500МПа. Например, молибден и вольфрам.

    Таблица прочности металлов

    Наиболее распространенные в быту сплавы

    Как видно из таблицы, точки плавления элементов сильно разнятся даже у часто встречающихся в быту материалов.

    Так, минимальная температура плавления у ртути -38,9 °C, поэтому в условиях комнатной температуры она уже в жидком состоянии. Именно этим объясняется то, что бытовые термометры имеют нижнюю отметку в -39 градусов Цельсия: ниже этого показателя ртуть переходит в твердое состояние.

    Припои, наиболее распространенные в бытовом применении, имеют в своем составе значительный процент содержания олова, имеющего точку плавления 231.9 °C, поэтому большая часть припоев плавится при рабочей температуре паяльника 250−400°C.

    Помимо этого, существуют легкоплавкие припои с более низкой границей расплава, до 30 °C и применяются тогда, когда опасен перегрев спаиваемых материалов. Для этих целей существуют припои с висмутом, и плавка данных материалов лежит в интервале от 29,7 - 120 °C.

    Расплавление высокоуглеродистых материалов в зависимости от легирующих компонентов лежит в границах от 1100 до 1500 °C.

    Точки плавления металлов и их сплавов находятся в очень широком температурном диапазоне, от очень низких температур (ртуть) до границы в несколько тысяч градусов. Знание этих показателей, а так же других физических свойств очень важно для людей, которые работают в металлургической сфере. Например, знание того, при какой температуре плавится золото и другие металлы пригодятся ювелирам, литейщикам и плавильщикам.

    Каждый металл и сплав имеет собственный уникальный набор физических и химических свойств, среди которых не последнее место занимает температура плавления. Сам процесс означает переход тела из одного агрегатного состояния в другое, в данном случае, из твердого кристаллического состояния в жидкое. Чтобы расплавить металл, необходимо подводить к нему тепло до достижения температуры плавления. При ней он все еще может оставаться в твердом состоянии, но при дальнейшем воздействии и повышении тепла металл начинает плавиться. Если температуру понизить, то есть отвести часть тепла, элемент затвердеет.

    Самая высокая температура плавления среди металлов принадлежит вольфраму : она составляет 3422С о, самая низкая - у ртути: элемент плавится уже при - 39С о. Определить точное значение для сплавов, как правило, не представляет возможности: оно может значительно колебаться в зависимости от процентного соотношения компонентов. Их обычно записывают в виде числового промежутка.

    Как происходит

    Плавление всех металлов происходит примерно одинаково - при помощи внешнего или внутреннего нагревания. Первый осуществляется в термической печи, для второго используют резистивный нагрев при пропускании электрического тока или индукционный нагрев в высокочастотном электромагнитном поле. Оба варианта воздействуют на металл примерно одинаково.

    При увеличении температуры увеличивается и амплитуда тепловых колебаний молекул , возникают структурные дефекты решетки, выражающиеся в росте дислокаций, перескоке атомов и других нарушениях. Это сопровождается разрывом межатомных связей и требует определенного количества энергии. В это же время происходит образование квази-жидкого слоя на поверхности тела. Период разрушения решетки и накопления дефектов называется плавлением.

    В зависимости от температуры плавления металлы делятся на:

    В зависимости от температуры плавления выбирают и плавильный аппарат . Чем выше показатель, тем прочнее он должен быть. Узнать температуру нужного вам элемента можно из таблицы.

    Еще одной немаловажной величиной является температура кипения. Это величина, при которой начинается процесс кипения жидкостей, она соответствует температуре насыщенного пара, который образуется над плоской поверхностью кипящей жидкости. Обычно она почти в два раза больше, чем температура плавления.

    Обе величины принято приводить при нормальном давлении. Между собой они прямопропорциональны .

    1. Увеличивается давление - увеличится величина плавления.
    2. Уменьшается давление - уменьшается величина плавления.

    Таблица легкоплавких металлов и сплавов (до 600С о)

    Название элемента Латинское обозначение Температуры
    Плавления Кипения
    Олово Sn 232 С о 2600 С о
    Свинец Pb 327 С о 1750 С о
    Цинк Zn 420 С о 907 С о
    Калий K 63,6 С о 759 С о
    Натрий Na 97,8 С о 883 С о
    Ртуть Hg - 38,9 С о 356.73 С о
    Цезий Cs 28,4 С о 667.5 С о
    Висмут Bi 271,4 С о 1564 С о
    Палладий Pd 327,5 С о 1749 С о
    Полоний Po 254 С о 962 С о
    Кадмий Cd 321,07 С о 767 С о
    Рубидий Rb 39,3 С о 688 С о
    Галлий Ga 29,76 С о 2204 С о
    Индий In 156,6 С о 2072 С о
    Таллий Tl 304 С о 1473 С о
    Литий Li 18,05 С о 1342 С о

    Таблица среднеплавких металлов и сплавов (от 600С о до 1600С о)

    Название элемента Латинское обозначение Температураы
    Плавления Кипения
    Алюминий Al 660 С о 2519 С о
    Германий Ge 937 С о 2830 С о
    Магний Mg 650 С о 1100 С о
    Серебро Ag 960 С о 2180 С о
    Золото Au 1063 С о 2660 С о
    Медь Cu 1083 С о 2580 С о
    Железо Fe 1539 С о 2900 С о
    Кремний Si 1415 С о 2350 С о
    Никель Ni 1455 С о 2913 С о
    Барий Ba 727 С о 1897 С о
    Бериллий Be 1287 С о 2471 С о
    Нептуний Np 644 С о 3901,85 С о
    Протактиний Pa 1572 С о 4027 С о
    Плутоний Pu 640 С о 3228 С о
    Актиний Ac 1051 С о 3198 С о
    Кальций Ca 842 С о 1484 С о
    Радий Ra 700 С о 1736,85 С о
    Кобальт Co 1495 С о 2927 С о
    Сурьма Sb 630,63 С о 1587 С о
    Стронций Sr 777 С о 1382 С о
    Уран U 1135 С о 4131 С о
    Марганец Mn 1246 С о 2061 С о
    Константин 1260 С о
    Дуралюмин Сплав алюминия, магния, меди и марганца 650 С о
    Инвар Сплав никеля и железа 1425 С о
    Латунь Сплав меди и цинка 1000 С о
    Нейзильбер Сплав меди, цинка и никеля 1100 С о
    Нихром Сплав никеля, хрома, кремния, железа, марганца и алюминия 1400 С о
    Сталь Сплав железа и углерода 1300 С о - 1500 С о
    Фехраль Сплав хрома, железа, алюминия, марганца и кремния 1460 С о
    Чугун Сплав железа и углерода 1100 С о - 1300 С о

    Таблица тугоплавких металлов и сплавов (свыше 1600С о)

    Название элемента Латинское обозначение Температуры
    Плавления Кипения
    Вольфрам W 3420 С о 5555 С о
    Титан Ti 1680 С о 3300 С о
    Иридий Ir 2447 С о 4428 С о
    Осмий Os 3054 С о 5012 С о
    Платина Pt 1769,3 С о 3825 С о
    Рений Re 3186 С о 5596 С о
    Хром Cr 1907 С о 2671 С о
    Родий Rh 1964 С о 3695 С о
    Рутений Ru 2334 С о 4150 С о
    Гафний Hf 2233 С о 4603 С о
    Тантал Ta 3017 С о 5458 С о
    Технеций Tc 2157 С о 4265 С о
    Торий Th 1750 С о 4788 С о
    Ванадий V 1910 С о 3407 С о
    Цирконий Zr 1855 С о 4409 С о
    Ниобий Nb 2477 С о 4744 С о
    Молибден Mo 2623 С о 4639 С о
    Карбиды гафния 3890 С о
    Карбиды ниобия 3760 С о
    Карбиды титана 3150 С о
    Карбиды циркония 3530 С о

    Каждый металл или сплав обладает уникальными свойствами, в число которых входит температура плавления. При этом объект переходит из одного состояния в другое, в конкретном случае становится из твёрдого жидким. Чтобы его расплавить, необходимо подвести к нему тепло и нагревать до достижения нужной температуры. В момент, когда достигается нужная точка температуры данного сплава, он ещё может остаться в твёрдом состоянии. При продолжении воздействия начинает плавиться.

    Наиболее низкая температура плавления у ртути - она плавится даже при -39 °C, самая высокая у вольфрама - 3422 °C. Для сплавов (стали и других) определить точную цифру крайне сложно. Все зависит от соотношения компонентов в них. У сплавов она записывается как числовой промежуток.

    Как происходит процесс

    Элементы, какими бы они ни были: золото, железо, чугун, сталь или любой другой - плавятся примерно одинаково. Это происходит при внешнем или внутреннем нагревании. Внешнее нагревание осуществляется в термической печи. Для внутреннего применяют резистивный нагрев, пропуская электрический ток или индукционный нагрев в электромагнитном поле высокой частоты . Воздействие при этом примерно одинаковое.

    Когда происходит нагревание , усиливается амплитуда тепловых колебаний молекул. Появляются структурные дефекты решётки , сопровождаемые разрывом межатомных связей. Период разрушения решётки и скопления дефектов и называется плавлением.

    В зависимости от градуса, при котором плавятся металлы, они разделяются на:

    1. легкоплавкие - до 600 °C: свинец, цинк, олово;
    2. среднеплавкие - от 600 °C до 1600 °C: золото, медь, алюминий, чугун, железо и большая часть всех элементов и соединений;
    3. тугоплавкие - от 1600 °C: хром, вольфрам, молибден, титан.

    В зависимости от того, каков максимальный градус, подбирается и плавильный аппарат. Он должен быть тем прочнее, чем сильнее будет нагревание.

    Вторая важная величина - градус кипения. Это параметр, при достижении которого начинается кипение жидкостей. Как правило, она в два раза выше градуса плавления. Эти величины прямо пропорциональны между собой и обычно их приводят при нормальном давлении.

    Если давление увеличивается, величина плавления тоже увеличивается. Если давление уменьшается, то и она уменьшается.

    Таблица характеристик

    Металлы и сплавы - непременная основа для ковки , литейного производства, ювелирной продукции и многих других сфер производства. Чтобы не делал мастер (ювелирные украшения из золота , ограды из чугуна, ножи из стали или браслеты из меди) , для правильной работы ему необходимо знать температуры, при которых плавится тот или иной элемент.

    Чтобы узнать этот параметр, нужно обратиться к таблице. В таблице также можно найти и градус кипения.

    Среди наиболее часто применяемых в быту элементов показатели температуры плавления такие:

    1. алюминий - 660 °C;
    2. температура плавления меди - 1083 °C;
    3. температура плавления золота - 1063 °C;
    4. серебро - 960 °C;
    5. олово - 232 °C. Олово часто используют при пайке, так как температура работающего паяльника составляет как раз 250–400 градусов;
    6. свинец - 327 °C;
    7. температура плавления железо - 1539 °C;
    8. температура плавления стали (сплав железа и углерода) - от 1300 °C до 1500 °C. Она колеблется в зависимости от насыщенности стали компонентами;
    9. температура плавления чугуна (также сплав железа и углерода) - от 1100 °C до 1300 °C;
    10. ртуть - -38,9 °C.

    Как понятно из этой части таблицы, самый легкоплавкий металл - ртуть, которая при плюсовых температурах уже находится в жидком состоянии.

    Градус кипения всех этих элементов почти вдвое, а иногда и ещё выше градуса плавления. Например, у золота он 2660 °C, у алюминия - 2519 °C , у железа - 2900 °C, у меди - 2580 °C, у ртути - 356,73 °C.

    У сплавов типа стали, чугуна и прочих металлов расчёт примерно такой же и зависит от соотношения компонентов в сплаве.

    Максимальная температура кипения у металлов - у рения - 5596 °C . Наибольшая температура кипения - у наиболее тугоплавящихся материалов.

    Бывают таблицы, в которых также указана плотность металлов . Самым лёгким металлом является литий, самым тяжёлым - осмий. У осмия плотность выше, чем у урана и плутония, если рассматривать её при комнатной температуре. К лёгким металлам относятся: магний, алюминий, титан. К тяжёлым относится большинство распространённых металлов: железо, медь, цинк, олово и многие другие. Последняя группа - очень тяжёлые металлы, к ним относятся: вольфрам, золото, свинец и другие.

    Ещё один показатель, встречающийся в таблицах - это теплопроводность металлов . Хуже всего тепло проводит нептуний, а лучший по теплопроводности металл - серебро. Золото, сталь, железо, чугун и прочие элементы находится посередине между этими двумя крайностями. Чёткие характеристики для каждого можно найти в нужной таблице.

    Температура плавления, наряду с плотностью, относится к физическим характеристикам металлов . Температура плавления металла - температура, при которой металл переходит из твердого состояния, в котором находится в нормальном состоянии (кроме ртути), в жидкое состояние при нагревании. При плавлении объем металла практически не изменяется, поэтому на температуру плавления нормальное атмосферное давление не влияет .

    Температура плавления металлов находится в диапазоне от -39 градусов Цельсия до +3410 градусов . Для большинства металлов температура плавления высокая, однако, некоторые металлы можно расплавить в домашних условиях при нагревании на обычной горелке (олово, свинец).

    Классификация металлов по температуре плавления

    1. Легкоплавкие металлы , температура плавления которых колеблется до 600 градусов Цельсия, например цинк, олово, висмут .
    2. Среднеплавкие металлы , которые плавятся при температуре от 600 до 1600 градусов Цельсия: такие как алюминий, медь, олово, железо .
    3. Тугоплавкие металлы , температура плавления которых достигает более 1600 градусов Цельсия - вольфрам, титан, хром и др.
    4. - единственный металл, находящийся при обычных условиях (нормальное атмосферное давление, средняя температура окружающей среды) в жидком состоянии. Температура плавления ртути составляет порядка -39 градусов по Цельсию.

    Таблица температур плавления металлов и сплавов

    Металл

    Температура плавления,

    градусов Цельсия

    Алюминий 660,4
    Вольфрам 3420
    Дюралюмин ~650
    Железо 1539
    Золото 1063
    Иридий 2447
    Калий 63,6
    Кремний 1415
    Латунь ~1000
    Легкоплавкий сплав 60,5
    Магний 650
    Медь 1084,5
    Натрий 97,8
    Никель 1455
    Олово 231,9
    Платина 1769,3
    Ртуть –38,9
    Свинец 327,4
    Серебро 961,9
    Сталь 1300-1500
    Цинк 419,5
    Чугун 1100-1300

    При плавлении металла для изготовления металлических изделий-отливок от температуры плавления зависит выбор оборудования, материала для формовки металла и др. Следует также помнить, что при легировании металла другими элементами температура плавления чаще всего снижается .

    Интересный факт

    Не стоит путать понятия "температура плавления металла" и "температура кипения металла" - для многих металлов эти характеристики существенно отличаются: так, серебро плавится при температуре 961 градус по Цельсию, а закипает только при достижении нагрева до 2180 градусов.

    Температура плавления металла – это минимальная температура, при которой он переходит из твердого состояния в жидкое. При плавлении его объем практически не изменяется. Металлы классифицируют по температуре плавления в зависимости от степени нагревания.

    Легкоплавкие металлы

    Легкоплавкие металлы имеют температуру плавления ниже 600°C. Это цинк, олово, висмут. Такие металлы можно расплавить в домашних условиях, разогрев их на плите, или с помощью паяльника. Легкоплавкие металлы используются в электронике и технике для соединения металлических элементов и проводов для движения электрического тока. Температура плавления олова составляет 232 градуса, а цинка – 419.

    Среднеплавкие металлы

    Среднеплавкие металлы начинают переходить из твердого в жидкое состояние при температуре от 600°C до 1600°C. Они используются для изготовления плит, арматур, блоков и других металлических конструкций, пригодных для строительства. К этой группе металлов относятся железо, медь, алюминий, они также входят в состав многих сплавов. Медь добавляют в сплавы драгоценных металлов, таких как золото, серебро, платина. Золото 750 пробы на 25% состоит из лигатурных металлов, в том числе и меди, которая придает ему красноватый оттенок. Температура плавления этого материала равна 1084 °C. А алюминий начинает плавиться при относительно низкой температуре, составляющей 660 градусов Цельсия. Это легкий пластичный и недорогой металл, который не окисляется и не ржавеет, поэтому широко используется при изготовлении посуды. Температура плавления железа равна 1539 градусов. Это один из самых популярных и доступных металлов, его применение распространено в строительстве и автомобильной промышленности. Но ввиду того, что железо подвергается коррозии, его нужно дополнительно обрабатывать и покрывать защитным слоем краски, олифы или не допускать попадания влаги.

    Тугоплавкие металлы

    Температура тугоплавких металлов выше 1600°C. Это вольфрам, титан, платина, хром и другие. Их используют в качестве источников света, машинных деталей, смазочных материалов, а также в ядерной промышленности. Из них изготавливают проволоки, высоковольтные провода и используют для расплавки других металлов с более низкой температурой плавления. Платина начинает переходить из твердого в жидкое состояние при температуре 1769 градусов, а вольфрам – при температуре 3420°C.

    Ртуть – единственный металл, находящийся в жидком состоянии при обычных условиях, а именно, нормальном атмосферном давлении и средней температуре окружающей среды. Температура плавления ртути составляет минус 39°C. Этот металл и его пары являются ядовитыми, поэтому он используется только в закрытых емкостях или в лабораториях. Распространенное применение ртути – градусник для измерения температуры тела.

    Металлы плавятся, как правило, при очень высокой температуре, которая может достигать более 3 тыс. градусов. Хотя некоторые из них можно расплавить в домашних условиях, например, свинец или олово. А вот ртуть плавят при температуре минус 39 градусов. В домашних условиях этого добиться не удастся. Температура плавления - это один из важных показателей производства не только самого металла, но и его сплавов. Выплавляя сырье, специалисты учитывают и другие физические и химические свойства руды и металла.

    Железо и его свойства

    Железо - это химический элемент, который в таблице Менделеева находится под номером 26. Это один из самых распространенных элементов во всей Солнечной системе. Согласно материалам исследований, в составе ядра Земли находится примерно 79−85% этого вещества . В земной коре его тоже присутствует большое количество, но оно уступает алюминию.

    В чистом виде металл имеет белый цвет с чуть серебристым оттенком. Он пластичен, но имеющиеся в нем примеси могут определять его физические свойства. Реагирует на магнит.

    Железо присутствует в воде. В речных водах его концентрация равна примерно 2 мг/л металла. В морской воде его содержание может быть ниже в сто или даже тысячу раз.

    Оксид железа - это основная форма, добыча которой осуществляется и которая находится в природе. Оксидное железо может располагаться в самой верхней части земной коры и быть составляющей осадочных образований.

    Элемент, находящийся на двадцать шестом месте в таблице Менделеева, может иметь несколько степеней окисления. Именно они определяют его геохимическую особенность нахождения в определенной среде. В ядре Земли металл присутствует в нейтральной форме.

    Добыча полезных ископаемых

    Руд, в которых присутствует железо, существует несколько. Однако, в качестве сырья для производства железа в промышленности используют в основном следующие:

    • магнезитовую руду;
    • гетитовую руду;
    • гематитовую руду.

    А также часто встречаются такие разновидности руды:

    Существует еще минерал под названием мелантерит . Его используют преимущественно в фармацевтической промышленности. Из себя он представляет зелёного цвета хрупкие кристаллы, в которых присутствует стеклянный блеск. Из него производят лекарственные препараты, в составе которых имеется ферум.

    Основным месторождением этого металла является Южная Америка, а именно Бразилия.

    Плавление железа и необходимая температура

    Точкой плавления металла называют такую минимальную температуру, при которой он переходит из твердого состояния в жидкое. При этом в объеме он практически остается неизменным.

    Металл могут производить из руды различными способами, но самый основной из них - это доменный . Помимо доменного, используют еще выплавку железа при помощи обжига измельченной руды с примесью глины. Из полученной смеси формируют окатыши, которые обрабатываются в печи с последующим восстановлением водородом. Далее плавление железа осуществляется в электрической печи.

    Температура плавления железа весьма высока. Для технически чистого элемента она составляет +1539 °C. В этом веществе присутствует примесь - Сера, которую можно извлечь лишь в жидком виде. Без примесей чистый материал получают при электролизе солей металла.

    Классификация металлов по температуре плавления

    Разные металлы могут переходить в жидкое состояние при разной температуре. Вследствие этого выделяют определённую классификацию. Их делят следующим образом:

    1. Легкоплавкие - те элементы, которые могут становиться жидкими уже при температуре ниже 600 градусов. К ним относят цинк, олово, свинец и пр. Их можно расплавить даже в домашних условиях - просто нужно разогреть при помощи плиты или паяльника. Такие виды нашли применение в технике и электронике. Они используются для соединения элементов из металла и движения электрического тока. Олово плавится при 232 градусах, а цинк - при 419 градусах.
    2. Среднеплавкие - элементы, которые начинают расплавляться при температуре от шестисот до тысячи шестисот градусов. Эти элементы используют по большей части для строительных элементов и металлоконструкций, то есть при создании арматур, плит и строительных блоков. В эту группу входят: железо, медь, алюминий. Температура плавления алюминия сравнительно низка и составляет 660 градусов. А вот железо начинает переходить в жидкое состояние лишь при температуре 1539 градусов. Это один из самых распространенных металлов, используемых в промышленности, особенно в автомобильной. Однако железо подвержено коррозии, то есть ржавчине, поэтому ему требуется специальная поверхностная обработка. Его необходимо покрывать краской или олифой, и не допускать попадание влаги.
    3. Тугоплавкие - это такие материалы, которые расплавляются и становятся жидкими при температуре выше 1600 градусов. В эту группу относят вольфрам, титан, платину, хром и т. п. Они используются в ядерной промышленности и для некоторых машинных деталей. Они могут применяться для расплавки других металлов, изготовления высоковольтных проводов или проволоки. Платину можно расплавить при 1769 градусах, а вольфрам - при 3420 °C.

    Единственный элемент, который при обычных условиях находится в жидком состоянии - это ртуть. Температура его плавления составляет минус 39 градусов и его пары являются ядовитыми, поэтому его используют только в лабораториях и закрытых ёмкостях.

    Температуру плавления металлов, которая изменяется от малейшего (-39 °С для ртути) до наибольшего (3400 °С для вольфрама), а также плотность металлов в твердом состоянии при 20 °С и плотности жидких металлов при температуре плавления приведены в таблице плавки цветных металлов.

    Таблица 1. Плавки цветных металлов

    Атомная масса

    Температура плавления t пл , °С

    Густота ρ , г/см 3

    твердого при 20 °С

    редкого при

    t пл

    Алюминий

    Вольфрам

    Марганец

    Молибден

    Цирконий

    Сварка и плавка цветных металлов

    Сварка меди . Температура плавки металла Cu, почти в шесть раз превышает температуру плавки стали, медь интенсивно поглощает и растворяет различные газы, образуя с кислородом оксиды. Оксид меди II с медью образует эвтектику, температура плавления которой (1064°С) ниже температуры плавления меди (1083°С). При затвердевании жидкой меди эвтектика располагается по границам зерен, делает медь хрупкой и склонной к образованию трещин. Поэтому основной задачей при сварке меди является защита его от окисления и активное раскисление сварочной ванны.

    Наиболее распространенное газовое сварки меди ацетиленокисневим пламенем с помощью горелок, которые в 1,5…2 раза мощнее горелки для сварки сталей. Присадочным металлом есть медные прутки, содержащие фосфор и кремний. Если толщина изделий более 5…6 мм, их сначала подогревают до температуры 250…300°С. Флюсами при сварке является прожаренная бура или смесь, состоящую из 70% буры и 30% борной кислоты. Чтобы повысить механические свойства и улучшить структуру наплавленного металла, медь после сварки проковывают при температуре около 200…300°С. Потом ее снова нагревают до 500-550°С и охлаждают в воде. Медь сваривают также электродуговым способом электродами, в струе защитных газов, под слоем флюса, на конденсаторных машинах, способом трения.

    Сварка латуни . Латунь – это сплав меди с цинком (до 50%). Основное загрязнение при этом – испарение цинка, в итоге чего шов теряет свои качества, в нем возникают поры. Латунь, как и медь, в основном сваривают ацетиленовым окислительным пламенем, при котором на поверхности ванны создается пленка тугоплавкого оксида цинка, уменьшающая дальнейшее выгорание и испарение цинка. Флюсы используют такие же, как и при сварке меди. Они создают на поверхности ванны шлаки, которые связывают оксиды цинка и затрудняют выход паров из сварочной ванны. Латунь сваривают также в защитных газах и на контактных машинах.

    Сварка бронзы . В большинстве случаев бронза – это литейный материал, поэтому

    сварку применяют при исправлении дефектов или во время ремонта. Чаще всего применяют сварку металлическим электродом. Присадочным металлом является прутки того самого состава, что и основной металл, а флюсами или электродным покрытием – хлористые и фтористые соединения калия и натрия.

    . Основными факторами, затрудняющими сварку алюминия, является низкая температура его плавления (658°С), большая теплопроводность (примерно в 3 раза выше теплопроводности стали), образование тугоплавких оксидов алюминия, которые имеют температуру плавления 2050°С, поэтому технология плавки цветных металлов, таких как медь или бронза, не подходит для плавки алюминия. Кроме того, эти оксиды слабо реагируют как с кислыми, так и основными флюсами, поэтому плохо удаляются из шва.

    Чаще всего используют газовую сварку алюминия ацетиленовым пламенем. В последние годы значительно распространилось также автоматическая дуговая сварка металлическими электродами под флюсом и в среде аргона. При всех способах сварки, кроме аргонодуговой, применяют флюсы или электродные покрытия, в состав которых входят фтористые и хлористые соединения лития, калия, натрия и других элементов. Как присадочный металл при всех способах сварки используют проволоку или стержни того же состава, что и основной металл.

    Алюминий хорошо сваривается электронным лучом в вакууме, на контактных машинах, электрошлаковым и другими способами.

    Сварка сплавов алюминия . Сплавы алюминия с магнием и цинком сваривают без

    особых осложнений, так же как и алюминий. Исключением является дюралюминий – сплавы алюминия с медью. Эти сплавы термически упрочняются после закалки и следующего старения. Когда температура плавки цветных металлов свыше 350°С в них происходит снижение прочности, которое не восстанавливается термической обработкой. Поэтому при сварке дюралюминия в зоне термического влияния прочность уменьшается на 40…50%. Если дюралюминий сваривать в защитных газах, то такое снижение может быть восстановлено термической обработкой до 80…90% по отношению к прочности основного металла.

    Сварка магниевых сплавов . При газовой сварке обязательно применяют фторидные флюсы, которые в отличие от хлоридных не вызывают коррозии сварных соединений. Дуговая сварка магниевых сплавов металлическими электродами через низкое качество сварных швов до настоящего времени не применяется. При сварке магниевых сплавов наблюдается значительный рост зерна в около шовных участках и сильное развитие столбчатых кристаллов в сварном шве. Поэтому предел прочности сварных соединений составляет 55…60% предела прочности основного металла.

    Таблица 2. Физические свойства промышленных цветных металлов

    Свойства

    М еталл

    Атомный номер

    Атомная масса

    при температурте

    20 °С, кг/м 3

    Температура плавления, °С

    Температура кипения, °С

    Атомный диаметр, нм

    Скрытая теплота плавления, кДж/кг

    Скрытая теплота испарения,

    Удельная теплоемкость при температуре 20 °С, Дж/(кг .°С)

    Удельная теплопроводность, 20 °С, Вт/(м °С)

    Коэффициент линейного расширения при температуре 25 °С, 10 6 ° С — 1

    Удельное электросопротивление при температуре 20°С, мкОм м

    Модуль нормальной упругости, ГПа

    Модуль сдвига, ГПа

    Тигельная плавка

    Неотъемлемой составляющей производства металла и металлических изделий, является использование во время производственного процесса тиглей для производства, выплавки и переплавки как черного, так и цветного металла. Тигли - это неотъемлемая часть металлургического оборудования при отливании разнообразных металлов, сплавов, и тому подобное.

    Керамический тигель для плавки цветных металлов используется для плавки металлов (меди, бронзы) с древнейших времен.