Vasötvözetek és olvadáspontjaik. Színesfémek olvasztásának módszerei: olvadási hőmérséklet, sűrűség és a fémolvadás fajlagos térfogata T

Az ember több ezer évvel azután kezdett el vasat használni (kovácsolni, olvasztani), hogy elsajátította a rézzel való megmunkálást. Az első őshonos vasat csomók formájában 3000-ben találták meg a Közel-Keleten. A vaskohászat pedig a szakértők szerint több helyen is felbukkant a bolygón, a különböző népek 2000-ben sajátították el ezt a folyamatot. más idő. Ennek köszönhetően a vas felváltotta a követ és a bronzot a szerszámkészítés, a vadászat és a háború anyagaként.

A vasgyártás első eljárásait sajtkészítési eljárásoknak nevezték. Az ötlet az volt, hogy vasércet öntöttek a gödörbe faszén, amelyet meggyújtottak és szorosan lezártak, így egy fúvólyuk maradt, amelyen keresztül Friss levegő fújáshoz. Az ilyen hevítés során a vas olvadáspontját természetesen nem lehetett elérni egy lágyított masszát (kritsát), amelyben salak (fűtőanyagból származó hamu, érc- és kőzetoxidok) volt.

Ezután a kapott kritsát többször megkovácsolták, eltávolítva a salakot és más szükségtelen zárványokat, ezt a munkaigényes folyamatot többször elvégezték, aminek eredményeként a teljes tömeg egyötöde elérte a befejező műveletet. A vízikerék feltalálásával lehetővé vált jelentős mennyiségű levegő ellátása. Ennek a robbantásnak köszönhetően a vas olvadáspontja elérhetővé vált, és a fém folyékony formában jelent meg.

Ez a fém öntöttvas volt, amelyet nem kovácsoltak, de megfigyelték, hogy jól kitölti a formát. Ezek voltak az első olyan kísérletek, amelyek némi fejlesztéssel és változtatással a mai napig fennmaradtak. Idővel megtalálták az öntöttvas kovácsoltvas feldolgozásának módját. Az öntöttvas darabokat szénnel terhelték meg, ennek során az öntöttvas meglágyult és a szennyeződések, köztük a szén oxidációja következett be. Ennek hatására a fém megvastagodott, a vas olvadáspontja megnőtt, i.e. az eredmény kovácsoltvas lett.

Így az akkori kohászok egyetlen folyamatot két szakaszra tudtak osztani. Ez a kétlépcsős folyamat magában az elképzelésben a mai napig megmaradt, a változások nagyrészt a második szakaszban lezajló folyamatok megjelenését érintik. Tiszta vas vagy fém minimális szennyeződésekkel, praktikus alkalmazás szinte egyik sem. A vas olvadáspontja a vas-szén diagram szerint az A pontban van, ami 1535 foknak felel meg.

A vas 3200 fok elérésekor keletkezik.

A szabadban idővel a vasat oxidfilm borítja, nedves környezetben laza rozsdaréteg jelenik meg. Megjelenésétől napjainkig a vas az egyik fő fém. A vasat főleg ötvözetek formájában használják, amelyek tulajdonságai és összetétele különbözik.

Az, hogy a vas milyen hőmérsékleten olvad meg, az ötvözet széntartalmától és egyéb összetevőitől függ. A legszélesebb körben használt szénötvözetek az öntöttvas és az acél. A 2%-nál több szenet tartalmazó ötvözeteket öntöttvasnak, a 2%-nál kevesebbet acélnak nevezzük. Az öntöttvas előállítása nagyolvasztóban történik, szinterező üzemben dúsított ércek újraolvasztásával.

Nyitott kandallóban, elektromos és indukciós kemencékben, konverterekben.

Töltetként fémhulladékot és öntöttvasat használnak. Az oxidációs folyamatok révén a felesleges szén és a káros szennyeződések eltávolíthatók a töltésből, az ötvözőanyagok hozzáadásával pedig a szükséges anyag előállítása Acél és egyéb ötvözetek előállításához a modern kohászat elektrosalakos újraolvasztási technológiákat, vákuumot, elektronsugaras és plazmaolvasztást alkalmaz. .

Az acél olvasztásának új módszereit fejlesztik ki, hogy automatizálják a folyamatot és biztosítsák a kiváló minőségű fém előállítását.

A tudományos fejlődés elérte azt a szintet, hogy lehetséges olyan anyagok beszerzése, amelyek ellenállnak a vákuumnak és a nagy nyomásnak, a nagy hőmérséklet-változásoknak, az agresszív környezetnek, a sugárzásnak stb.

A kohászati iparban az egyik fő terület a fémek és ötvözeteik öntése az alacsony költség és az eljárás viszonylagos egyszerűsége miatt. Bármilyen alakú és különböző méretű formák önthetők, kicsitől nagyig; Tömeg- és egyedi gyártásra egyaránt alkalmas.

Az öntés a fémekkel való megmunkálás egyik legrégebbi területe, és a bronzkor környékén kezdődik: ie 7-3 évezredben. e. Azóta sok anyagot fedeztek fel, ami a technológia fejlődéséhez és az öntödei ipar iránti megnövekedett igényekhez vezetett.

Napjainkban az öntésnek számos iránya és típusa létezik, amelyek technológiai folyamataiban különböznek egymástól. Egy dolog változatlan marad - a fémek fizikai tulajdonságai a szilárdból folyékonyba való átmenetre, és fontos tudni, hogy milyen hőmérsékleten kezdődik az olvadás különböző típusok fémek és ötvözeteik.

Fém olvasztási folyamat

Ez a folyamat egy anyag szilárd halmazállapotból folyékony halmazállapotba való átmenetére utal. Az olvadáspont elérésekor a fém szilárd vagy folyékony halmazállapotú lehet, ami az anyag teljes folyékony állapotához vezet.

Ugyanez történik megszilárduláskor - az olvadási határ elérésekor az anyag folyékonyból szilárd állapotba kezd átmenni, és a hőmérséklet nem változik a teljes kristályosodásig.

Emlékeztetni kell arra, hogy ez a szabály csak a tiszta fémre vonatkozik. Az ötvözetek nem rendelkeznek egyértelmű hőmérsékleti határokkal, és állapotátalakulásokon mennek keresztül némi tartomány:

A Solidus az a hőmérsékleti vonal, amelynél az ötvözet legolvadóbb komponense olvadni kezd.
A Liquidus az összes komponens végső olvadáspontja, amely alatt megjelennek az első ötvözetkristályok.

Az ilyen anyagok olvadáspontját nem lehet pontosan megmérni, az állapotok átmeneti pontját numerikus intervallum jelzi.

Attól függően, hogy a fémek milyen hőmérsékleten kezdenek olvadni, általában osztják:

Alacsony olvadáspontú, 600 °C-ig. Ezek közé tartozik az ón, cink, ólom és mások.
Közepes olvadáspont, 1600 °C-ig. A leggyakoribb ötvözetek és fémek, például arany, ezüst, réz, vas, alumínium.
Tűzálló, 1600 °C felett. Titán, molibdén, volfrám, króm.

Van egy forráspont is - az a pont, ahol az olvadt fém elkezd gáz halmazállapotúvá válni. Ez nagyon magas hőmérséklet, jellemzően az olvadáspont kétszerese.

A nyomás hatása

Az olvadási hőmérséklet és az azonos megszilárdulási hőmérséklet a nyomástól függ, ennek növekedésével növekszik. Ennek az az oka, hogy a nyomás növekedésével az atomok közelebb kerülnek egymáshoz, és a kristályrács tönkretételéhez el kell távolítani őket. Megnövelt nyomáson nagyobb hőenergia szükséges, és a megfelelő olvadási hőmérséklet nő.

Vannak kivételek, amikor a folyékony állapotba való átalakuláshoz szükséges hőmérséklet a nyomás növekedésével csökken. Ilyen anyagok a jég, a bizmut, a germánium és az antimon.

Olvadáspont táblázat

Bármely személy, akivel kapcsolatban áll kohászati ipar Legyen szó hegesztőről, öntödei munkásról, olvasztóról vagy ékszerészről, fontos tudni, hogy milyen hőmérsékleten olvadnak meg a megmunkált anyagok. Az alábbi táblázat a leggyakoribb anyagok olvadáspontját mutatja.

Olvadáspont táblázat fémek és ötvözetek

Név	T pl, °C
Alumínium	660,4
Réz	1084,5
Ón	231,9
Cink	419,5
Volfrám	3420
Nikkel	1455
Ezüst	960
Arany	1064,4
Platina	1768
Titán	1668
Dúralumínium	650
Szénacél	1100−1500
Öntöttvas	1110−1400
Vas	1539
Higany	-38,9
Cupronickel	1170
Cirkónium	3530
Szilícium	1414
Nikróm	1400
Bizmut	271,4
Germánium	938,2
Ón	1300−1500
Bronz	930−1140
Kobalt	1494
Kálium	63
Nátrium	93,8
Sárgaréz	1000
Magnézium	650
Mangán	1246
Króm	2130
Molibdén	2890
Vezet	327,4
Berillium	1287
Nyerni fog	3150
Fechral	1460
Antimon	630,6
titán-karbid	3150
cirkónium-karbid	3530
Gallium	29,76

Az olvasztóasztalon kívül sok más hordozóanyag is van. Például arra a kérdésre, hogy mi a vas forráspontja, a forrásponttáblázatban található a válasz. A fémeknek a forráson kívül számos egyéb fizikai tulajdonságuk is van, például szilárdságuk.

Fémek szilárdsága

A szilárd halmazállapotból folyékony állapotba való átmenet képessége mellett az anyag egyik fontos tulajdonsága az erőssége - a szilárd test azon képessége, hogy ellenáll a pusztulásnak és a visszafordíthatatlan alakváltozásoknak. A szilárdság fő mutatója az az ellenállás, amely akkor lép fel, amikor egy előmelegített munkadarab eltörik. Az erő fogalma nem vonatkozik a higanyra, mert az folyékony halmazállapotú. Az erősség megjelölése MPa - Mega Pascalban elfogadott.

A következő csoportok léteznek fémek szilárdsága:

Törékeny. Ellenállásuk nem haladja meg az 50 MPa-t. Ide tartoznak az ón, ólom, lágy-alkáli fémek
Tartós, 50-500 MPa. Réz, alumínium, vas, titán. Az ebbe a csoportba tartozó anyagok számos szerkezeti ötvözet alapját képezik.
Nagy szilárdságú, több mint 500 MPa. Például molibdén és volfrám.

Fém erősségű asztal

A leggyakoribb ötvözetek a mindennapi életben

A táblázatból látható, hogy az elemek olvadáspontja még a mindennapi életben általánosan előforduló anyagok között is nagy eltéréseket mutat.

Így a higany minimális olvadáspontja -38,9 °C, tehát szobahőmérsékleten már folyékony halmazállapotú. Ez megmagyarázza, hogy a háztartási hőmérők alacsonyabb jelzésű -39 Celsius fokos: ez alatt a mutató alatt a higany szilárd halmazállapotúvá válik.

A leggyakoribb háztartási forrasztóanyagok jelentős százalékban tartalmaznak ónt, melynek olvadáspontja 231,9 °C, így a legtöbb forrasztóanyag a forrasztópáka 250−400 °C üzemi hőmérsékletén megolvad.

Ezen kívül léteznek alacsony olvadáspontú forraszanyagok, amelyek olvadási határa alacsonyabb, 30 °C-ig, és akkor használatos, ha a forrasztandó anyagok túlmelegedése veszélyes. Erre a célra bizmut forraszanyagok vannak, amelyek olvadása 29,7-120 °C között van.

A magas széntartalmú anyagok olvadása az ötvöző komponensektől függően 1100 és 1500 °C között mozog.

A fémek és ötvözeteik olvadáspontja igen széles hőmérsékleti tartományba esik, az igen alacsony hőmérséklettől (higany) a több ezer fokig terjedő hőmérsékleti tartományba esik. Ezen mutatók, valamint más fizikai tulajdonságok ismerete nagyon fontos a kohászati területen dolgozók számára. Például az arany és más fémek olvadási hőmérsékletének ismerete hasznos lesz az ékszerészek, öntödék és kohók számára.

A fémeknek számos eredeti tulajdonságuk van, amelyek csak ezekre az anyagokra jellemzőek. A fémeknek van egy olvadáspontja, amelynél a kristályrács megsemmisül. Az anyag megtartja térfogatát, de alakjának állandóságáról már nem lehet beszélni.

Az egyes fémek tiszta formájukban rendkívül ritkán találhatók meg. A gyakorlatban ötvözetek használatosak. Bizonyos különbségek vannak a tiszta anyagoktól. Komplex vegyületek keletkezésekor a kristályrácsok egyesülnek egymással. Ezért az ötvözetek tulajdonságai jelentősen eltérhetnek az alkotóelemeiktől. Az olvadáspont már nem marad állandó, az ötvözetben lévő összetevők koncentrációjától függ.

A hőmérsékleti skála fogalma

Néhány nemfémes tárgy is hasonló tulajdonságokkal rendelkezik. A leggyakoribb a víz. Hőmérsékleti skálát dolgoztak ki a Földön uralkodó pozíciót elfoglaló folyadék tulajdonságaira vonatkozóan. A referenciapontok a víz aggregált állapotváltozásának hőmérséklete:

A folyadékból szilárd halmazállapotúvá és fordítva történő átalakulást nulla foknak tekintjük.
A forrást (gőzképződés folyadék belsejében) normál légköri nyomáson (760 Hgmm) 100 ⁰C-nak tekintjük.

Figyelem! A Celsius-skála mellett a gyakorlatban a hőmérsékletet Fahrenheit-fokban és az abszolút Kelvin-skálán mérik. De a fémtárgyak tulajdonságainak tanulmányozásakor más mérlegeket meglehetősen ritkán használnak.

Fém kristályrácsok

A szilárd anyagot az állandóság jellemzi:

alakban az objektum megtartja a lineáris méreteit különböző feltételek;
térfogat, az objektum nem változtatja meg az általa elfoglalt anyag mennyiségét;
tömeg, az anyag grammban kifejezett mennyisége (kilogramm, tonna);
sűrűség, egységnyi térfogat állandó tömeget tartalmaz.

Folyékony halmazállapotba való átmenet során egy bizonyos hőmérséklet elérése után a kristályrácsok megsemmisülnek. Most nem beszélhetünk a forma állandóságáról. A folyadék olyan formát ölt, amelybe öntik.

Párolgás esetén csak az anyag tömege marad állandó. A gáz a teljes mennyiséget el fogja foglalni, amit majd szállítanak. Itt nem mondhatjuk, hogy a sűrűség állandó érték.

Folyadékok kombinálásakor a következő lehetőségek állnak rendelkezésre:

A folyadékok teljesen feloldódnak egymásban, akárcsak a víz és az alkohol. Az anyagok koncentrációja a teljes térfogatban azonos lesz.
A folyadékok sűrűség szerint rétegeződnek, a kapcsolat csak a határfelületen történik. Mechanikus keverék előállítása csak átmenetileg lehetséges. Keverje össze a különböző tulajdonságokkal rendelkező folyadékokat. Ilyen például az olaj és a víz.

A fémek folyékony állapotban ötvözeteket képeznek. Az ötvözet előállításához minden komponensnek folyékony halmazállapotúnak kell lennie. Az ötvözetek esetében lehetséges az egyik teljes feloldódása a másikban. Nem zárhatók ki azok az opciók, amikor az ötvözet csak intenzív keverés eredményeként jön létre. Ebben az esetben az ötvözet minősége nem garantált, ezért igyekeznek nem keverni olyan komponenseket, amelyek nem teszik lehetővé stabil ötvözetek előállítását.

A keletkező, egymásban oldódó anyagok megszilárdulva új típusú kristályrácsokat képeznek. Határozza meg:

A helioközpontú kristályrácsokat testközpontúnak is nevezik. Középen az egyik anyag molekulája található, körülötte pedig további négy másik molekula. Az ilyen rácsokat lazának szokás nevezni, mivel a bennük lévő fémmolekulák közötti kötések gyengébbek.
Az arcközpontú kristályrácsok olyan vegyületeket képeznek, amelyekben a komponensmolekulák a felületeken helyezkednek el. A kohászok az ilyen kristályos ötvözeteket sűrűnek nevezik. A valóságban az ötvözet sűrűsége nagyobb lehet, mint az összetételben szereplő egyes komponensek sűrűsége (a középkor alkimistái olyan ötvözetek megoldását keresték, amelyekben a sűrűség megfelel az arany sűrűségének).

Fémek olvadáspontja

A különböző anyagok eltérő olvadásponttal rendelkeznek. A fémeket szokás a következőkre osztani:

Alacsony olvadáspontú - elegendő 600 ⁰C-ra melegíteni, hogy az anyagot folyékony formában kapjuk meg.
A közepesen olvadó fémek 600…1600 ⁰С hőmérsékleti tartományban olvadnak meg.
A tűzálló fémek olyan fémek, amelyek 1600 ⁰C feletti hőmérsékleten megolvadhatnak.

A táblázat az alacsony olvadáspontú fémeket mutatja növekvő sorrendben. Itt látható, hogy a legszokatlanabb fém a higany (Hg). Normál körülmények között folyékony állapotban van. Ennek a fémnek a legalacsonyabb olvadáspontja.

1. táblázat: Olvadó fémek olvadáspontja és forráspontja:

2. táblázat, közepes olvadáspontú fémek olvadáspontja és forráspontja:

3. táblázat: Tűzálló fémek olvadás- és forráspontja:

Az olvasztási folyamat végrehajtásához különféle eszközöket használnak. Például a nagyolvasztó kemencéket vas olvasztására használják. A színesfémek olvasztásához a belső melegítést nagyfrekvenciás áramokkal végezzük.

A nem fémes anyagokból készült formák szilárd állapotban tartalmazzák a színesfémeket. Körülöttük váltakozó mikrohullámú mágneses tér jön létre. Ennek eredményeként a kristályrácsok lazulni kezdenek. Az anyag molekulái elkezdenek mozogni, ami a teljes tömegen belül felmelegedést okoz.

Ha kis mennyiségű alacsony olvadáspontú fémet kell megolvasztani, tokos kemencéket használnak. Ezekben a hőmérséklet 1000...1200 ⁰С-ra emelkedik, ami elég a színesfémek olvasztásához.

A vasfémeket konvektorokban, nyitott kandallókban és indukciós kemencékben olvasztják. Az eljárás során ötvöző komponenseket adnak hozzá, amelyek javítják a fém minőségét.

A legnehezebb a tűzálló fémekkel dolgozni. A probléma az, hogy olyan anyagokat kell használni, amelyek hőmérséklete magasabb, mint magának a fémnek az olvadáspontja. Jelenleg légi közlekedési ágazat a titán (Ti) szerkezeti anyagként való alkalmazását fontolgatja. Nál nél Magassebesség A légkörben való repülés során a bőr felmelegszik. Ezért az alumínium és ötvözetei (AL) cseréjére van szükség.

Ennek a maximális olvadáspontja elégedett könnyűfém vonzza a tervezőket. Ezért fejlesztenek a technológusok technológiai folyamatok valamint titánból és ötvözeteiből alkatrészek előállítására szolgáló berendezések.

Fémötvözetek

Az ötvözetekből készült termékek tervezéséhez először azok tulajdonságait tanulmányozzák. A tanulmányozáshoz a vizsgált fémeket kis tartályokban, különböző arányban olvasztják meg egymással. Az eredmények alapján grafikonokat készítenek.

Az alsó tengely az A komponens koncentrációját mutatja a B komponenssel. A függőleges tengely a hőmérséklet. Itt a maximális hőmérséklet értékeit jegyezzük fel, amikor az összes fém olvadt állapotban van.

Lehűléskor az egyik komponens elkezd kristályokat képezni. Folyékony állapotban az eutektikum az ötvözetben lévő fémek ideális vegyülete.

A kohászok azonosítják az összetevők egy speciális arányát, amelynél az olvadáspont minimális. Az ötvözetek készítésekor igyekeznek kiválasztani a felhasznált anyagok mennyiségét, hogy eutektoid ötvözetet kapjanak. Övé mechanikai tulajdonságok a lehető legjobb. A kristályrácsok ideális arc-központú atomokat alkotnak.

A kristályosodási folyamatot a minták hűtés hatására bekövetkező keményedésének tanulmányozásával tanulmányozzuk. Speciális grafikonokat készítenek, ahol megfigyelik, hogyan változik a hűtési sebesség. A különböző ötvözetekhez kész diagramok állnak rendelkezésre. A kristályosodás kezdő- és végpontjának megjelölésével meghatározzuk az ötvözet összetételét.

Fa ötvözet

1860-ban Barnabas Wood amerikai fogtechnikus az alkatrészek optimális arányát kereste, hogy minimális olvadási hőmérsékleten készítsen fogakat az ügyfelek számára. Talált egy ötvözetet, amelynek olvadáspontja mindössze 60,2...68,5 ⁰C. Még forró vízben is könnyen megolvad a fém. Magába foglalja:

ón - 12,5…12,7%;
ólom - 24,5…25,0%;
bizmut - 49,5…50,3%;
kadmium - 12,5…12,7%.

Az ötvözet érdekes alacsony hőmérséklete miatt, de soha nem talált gyakorlati alkalmazást. Figyelem! A kadmium és az ólom nehézfémek, és nem ajánlott velük érintkezni. Sok ember mérgezést tapasztalhat a kadmiummal való érintkezés következtében.

Forrasztási ötvözetek

A gyakorlatban sokan olvadást tapasztalnak az alkatrészek forrasztása során. Ha az összeillesztendő anyagok felületeit megtisztítják a szennyeződésektől, oxidoktól, akkor forraszanyagokkal könnyen forraszthatók. A forraszanyagokat keményre és lágyra szokás felosztani. A lágyak a legelterjedtebbek:

POS-15 - 278…282 °C;
POS-25 - 258…262 °C;
POS-33 - 245…249 °C;
POS-40 - 236…241 °C;
POS-61 - 181…185 °C;
POS-90 - 217…222 °C.

Különféle rádióberendezéseket gyártó vállalkozások számára gyártják.

A cink, réz, ezüst és bizmut alapú keményforrasztó ötvözetek olvadáspontja magasabb:

PSr-10 - 825…835 °C;
PSr-12 - 780…790 °C;
PSr-25 - 760…770 °C;
PSr-45 - 715…721 °C;
PSr-65 - 738...743 °C;
PSr-70 - 778...783 °C;
PMC-36 - 823…828 °C;
PMC-42 - 830…837 °C;
PMC-51 - 867…884 °C.

A keményforrasztóanyagok használata lehetővé teszi erős csatlakozások elérését.

Figyelem! Sze azt jelenti, hogy a forrasztáshoz ezüstöt használnak. Az ilyen ötvözetek minimális elektromos ellenállással rendelkeznek.

Nem fémek olvadáspontja

A nem fémes anyagok szilárd és folyékony formában is megjelenhetnek. A szervetlen anyagokat a táblázat tartalmazza. 4.

4. táblázat, szervetlen nemfémek olvadáspontja:

A gyakorlatban a szerves anyagok érdeklik leginkább a felhasználókat: polietilén, polipropilén, viasz, paraffin és mások. Egyes anyagok olvadáspontját a táblázat tartalmazza. 5.

5. táblázat, olvadáspont polimer anyagok:

Figyelem! Az üvegesedési hőmérséklet azt az állapotot jelenti, amelynél az anyag rideggé válik.

Videó: ismert fémek olvadáspontja.

Következtetés

Az olvadáspont az anyag természetétől függ. Leggyakrabban ez egy állandó érték.
A gyakorlatban nem tiszta fémeket használnak, hanem azok ötvözeteit. Általában sokkal jobb tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a tiszta fém.

Minden fémnek vagy ötvözetnek egyedi tulajdonságai vannak, beleértve az olvadáspontját is. Ebben az esetben a tárgy átmegy egyik állapotból a másikba, adott esetben szilárdból folyékony lesz. Megolvasztásához melegíteni kell, és addig kell melegíteni, amíg eléri kívánt hőmérsékletet. Abban a pillanatban, amikor egy adott ötvözet kívánt hőmérsékleti pontját elérjük, még szilárd állapotban maradhat. Ahogy az expozíció folytatódik, olvadni kezd.

A higany olvadáspontja a legalacsonyabb - még -39 °C-on is olvad, a volfrámé a legmagasabb - 3422 °C. Az ötvözetek (acél és mások) esetében rendkívül nehéz a pontos szám meghatározása. Minden a bennük lévő komponensek arányától függ. Az ötvözetek esetében numerikus intervallumként van felírva.

Hogyan működik a folyamat

Az elemek, bármilyenek legyenek is: arany, vas, öntöttvas, acél vagy bármilyen más, megközelítőleg ugyanúgy megolvadnak. Ez külső vagy belső fűtés miatt fordul elő. A külső fűtés hőkemencében történik. Belső használatra rezisztív fűtés, átvezetett elektromos áram vagy indukció melegítés nagyfrekvenciás elektromágneses térben. A hatás megközelítőleg azonos.

Amikor felmelegedés lép fel, a molekulák termikus rezgésének amplitúdója nő. Megjelenik rácsszerkezeti hibák, amit az atomközi kötések felszakadása kísér. A rácspusztulás és a hibák felhalmozódásának időszakát olvadásnak nevezzük.

Attól függően, hogy milyen fokon olvadnak a fémek, a következőkre oszthatók:

alacsony olvadáspontú - 600 °C-ig: ólom, cink, ón;
közepesen olvadó - 600 °C-tól 1600 °C-ig: arany, réz, alumínium, öntöttvas, vas és legtöbb elem és vegyület;
tűzálló - 1600 °C-tól: króm, volfrám, molibdén, titán.

Attól függően, hogy mekkora a maximális fok, az olvasztóberendezést választják ki. Minél erősebb a fűtés, annál erősebbnek kell lennie.

A második fontos érték a forráspont. Ez az a paraméter, amelynél a folyadékok forrni kezdenek. Általában az olvadáspont kétszerese. Ezek az értékek egyenesen arányosak egymással, és általában normál nyomáson adják meg.

Ha a nyomás nő, az olvadás mértéke is nő. Ha a nyomás csökken, akkor csökken.

Jellemzők táblázata

Fémek és ötvözetek – nélkülözhetetlenek kovácsolt alap, öntödei gyártás, ékszergyártás és sok más termelési terület. Nem számít, mit csinál a mester ( arany ékszerek, öntöttvas kerítések, acélból készült kések ill réz karkötők), Mert megfelelő működés tudnia kell, hogy egy adott elem milyen hőmérsékleten olvad.

Ennek a paraméternek a megismeréséhez a táblázatból kell tájékozódnia. A táblázatban a forráspontot is megtalálod.

A mindennapi életben leggyakrabban használt elemek közül az olvadáspont-mutatók a következők:

alumínium - 660 °C;
réz olvadáspontja - 1083 °C;
arany olvadáspontja - 1063 °C;
ezüst - 960 °C;
ón - 232 °C. Az ónt gyakran használják forrasztáshoz, mivel a működő forrasztópáka hőmérséklete pontosan 250–400 fok;
ólom - 327 °C;
a vas olvadáspontja - 1539 °C;
az acél (vas és szén ötvözete) olvadáspontja 1300 °C és 1500 °C között van. Az acél komponensekkel való telítettségétől függően változik;
öntöttvas (szintén vas és szén ötvözete) olvadáspontja - 1100 °C és 1300 °C között;
higany - -38,9 °C.

Amint a táblázat ezen részéből kiderül, a legolvadékonyabb fém a higany, amely pozitív hőmérsékleten már folyékony halmazállapotú.

Mindezen elemek forráspontja majdnem kétszerese, sőt néha magasabb is, mint az olvadáspont. Például az arany esetében ez 2660 °C alumínium -2519 °C, vasnál - 2900 °C, réznél - 2580 °C, higanynál - 356,73 °C.

Az olyan ötvözetek esetében, mint az acél, öntöttvas és más fémek, a számítás megközelítőleg azonos, és az ötvözetben lévő komponensek arányától függ.

A fémek maximális forráspontja a Rhenia -5596 °C. A legmagasabb forráspont a leginkább tűzálló anyagokra vonatkozik.

Vannak táblázatok is, amelyek jelzik fém sűrűsége. A legkönnyebb fém a lítium, a legnehezebb az ozmium. Az ozmium sűrűsége nagyobb, mint az uránéés plutónium, ha szobahőmérsékleten vesszük figyelembe. Könnyűfémek: magnézium, alumínium, titán. A nehézfémek közé tartoznak a leggyakoribb fémek: vas, réz, cink, ón és még sok más. Az utolsó csoport a nagyon nehézfémek, ezek közé tartozik: volfrám, arany, ólom és mások.

A táblázatokban található másik mutató az fémek hővezető képessége. A neptunium a legrosszabb hővezető, hővezető képességét tekintve pedig a legjobb fém az ezüst. Az arany, az acél, a vas, az öntöttvas és más elemek e két véglet között középen vannak. Mindegyikhez egyértelmű jellemzők találhatók a szükséges táblázatban.

Az olvadáspont a sűrűséggel együtt a fémek fizikai tulajdonságaira utal. Fém olvadáspontja- az a hőmérséklet, amelyen a fém normál állapotú szilárd halmazállapotából (a higany kivételével) melegítés közben folyékony halmazállapotúvá változik. Az olvasztás során a fém térfogata gyakorlatilag nem változik, így az olvadási hőmérséklet normális a légköri nyomásnak nincs hatása.

Fémek olvadáspontja -39 Celsius fok és +3410 fok között mozog. A legtöbb fém olvadáspontja magas, néhány fém azonban otthon is megolvasztható normál égőn (ón, ólom) hevítve.

A fémek osztályozása olvadáspont szerint

Alacsony olvadáspontú fémek, amelynek olvadáspontja ingadozik 600-ig Celsius-fok például cink, ón, bizmut.
Közepesen olvadó fémek, amelyek hőmérsékleten megolvadnak 600-tól 1600-ig Celsius fok: mint pl alumínium, réz, ón, vas.
Tűzálló fémek, melynek olvadáspontja eléri több mint 1600 Celcius fok - volfrám, titán, króm satöbbi.
- az egyetlen fém, amely normál körülmények között (normál légköri nyomás, átlagos környezeti hőmérséklet) folyékony állapotban van. A higany olvadáspontja kb -39 fok Celsius.

Fémek és ötvözetek olvadási hőmérsékletének táblázata

Fém	Olvadási hőmérséklet, Celcius fok
Alumínium	660,4
Volfrám	3420
Dúralumínium	~650
Vas	1539
Arany	1063
Iridium	2447
Kálium	63,6
Szilícium	1415
Sárgaréz	~1000
Alacsony olvadáspontú ötvözet	60,5
Magnézium	650
Réz	1084,5
Nátrium	97,8
Nikkel	1455
Ón	231,9
Platina	1769,3
Higany	–38,9
Vezet	327,4
Ezüst	961,9
Acél	1300-1500
Cink	419,5
Öntöttvas	1100-1300

A fémöntvények gyártásához használt fém olvasztásakor a berendezés, a fémöntéshez szükséges anyag stb. kiválasztása az olvadási hőmérséklettől függ Fém más elemekkel való ötvözésekor az olvadáspont leggyakrabban csökken.

Érdekes tény
Ne keverje össze a „fém olvadáspontja” és a „fém forráspontja” fogalmát - sok fém esetében ezek a jellemzők jelentősen eltérnek: például az ezüst 961 Celsius fokos hőmérsékleten megolvad, és csak akkor forr, ha a hőmérséklet eléri a 2180 fokot.

A fém olvadáspontja az a minimális hőmérséklet, amelyen szilárdból folyékonyra változik. Olvadáskor térfogata gyakorlatilag nem változik. A fémeket olvadáspont szerint osztályozzák a hevítés mértékétől függően.

Alacsony olvadáspontú fémek

Az alacsony olvadáspontú fémek olvadáspontja 600 °C alatt van. Ezek a cink, ón, bizmut. Az ilyen fémek otthon megolvaszthatók, ha a tűzhelyen hevítik, vagy forrasztópákát használnak. Az alacsony olvadáspontú fémeket az elektronikában és a technológiában használják fémelemek és vezetékek összekapcsolására az elektromos áram mozgatásához. Az ón olvadáspontja 232 fok, a cinké 419.

Közepesen olvadó fémek

A közepesen olvadó fémek 600 °C és 1600 °C közötti hőmérsékleten kezdenek átalakulni szilárd halmazállapotúvá folyékonyvá. Födémek, merevítések, tömbök és egyéb építésre alkalmas fémszerkezetek készítésére szolgálnak. Ebbe a fémcsoportba tartozik a vas, a réz, az alumínium, és számos ötvözet részét képezik. A rezet nemesfémek ötvözeteihez, például aranyhoz, ezüsthöz és platinához adják. A 750 arany 25%-ban ötvözött fémekből áll, beleértve a rezet is, ami vöröses árnyalatot ad neki. Ennek az anyagnak az olvadáspontja 1084 °C. Az alumínium pedig viszonylag alacsony, 660 Celsius fokos hőmérsékleten kezd olvadni. Ez egy könnyű, rugalmas és olcsó fém, amely nem oxidálódik és nem rozsdásodik, ezért széles körben használják az étkészletek gyártásában. A vas olvadáspontja 1539 fok. Ez az egyik legnépszerűbb és megfizethető fém, használata széles körben elterjedt az építőiparban és autóipar. De mivel a vas ki van téve a korróziónak, további feldolgozást kell végezni, és védő festékréteggel, szárítóolajjal kell lefedni, vagy meg kell akadályozni a nedvesség bejutását.

Tűzálló fémek

A tűzálló fémek hőmérséklete 1600°C felett van. Ezek a volfrám, titán, platina, króm és mások. Fényforrásként, gépalkatrészként, kenőanyagok, valamint a nukleáris iparban. Vezetékek, nagyfeszültségű vezetékek készítésére szolgálnak, illetve más, alacsonyabb olvadáspontú fémek olvasztására szolgálnak. A platina 1769 fokos hőmérsékleten kezd átalakulni szilárd halmazállapotból folyékonyra, a wolfram pedig 3420 °C hőmérsékleten.

A higany az egyetlen fém, amely normál körülmények között, azaz normál légköri nyomáson és átlagos hőmérsékleten folyékony állapotban van. környezet. A higany olvadáspontja mínusz 39 °C. Ez a fém és gőzei mérgezőek, ezért csak zárt tartályokban vagy laboratóriumokban használják. A higanyt gyakran használják hőmérőként a testhőmérséklet mérésére.

Minden fémnek vagy ötvözetnek egyedi tulajdonságai vannak, beleértve az olvadáspontját is. Ebben az esetben a tárgy egyik állapotból a másikba kerül, egy adott esetben szilárdból folyékony lesz. Megolvasztásához melegíteni kell, és addig kell melegíteni, amíg el nem éri a kívánt hőmérsékletet. Abban a pillanatban, amikor egy adott ötvözet kívánt hőmérsékleti pontját elérjük, még szilárd állapotban maradhat. Ahogy az expozíció folytatódik, olvadni kezd.

Kapcsolatban áll