Tabela temperatury topnienia metali i stopów. Właściwości fizyczne, skład i cechy metalicznego żelaza

Każdy metal i stop ma swój własny unikalny zestaw fizycznych i właściwości chemiczne, z których nie mniej ważne jest temperatura topnienia. Sam proces oznacza przejście ciała z jednego stanu skupienia do drugiego, w tym przypadku ze stanu krystalicznego stałego do stanu ciekłego. Aby stopić metal, konieczne jest doprowadzenie do niego ciepła, aż do osiągnięcia temperatury topnienia. Dzięki niemu może nadal pozostawać w stanie stałym, ale przy dalszej ekspozycji i wzroście ciepła metal zaczyna się topić. Jeśli temperatura zostanie obniżona, to znaczy część ciepła zostanie usunięta, element utwardzi się.

Najwyższa temperatura topnienia wśród metali należy do wolframu: jest 3422C o, najniższa jest dla rtęci: pierwiastek topi się już w - 39C o. Z reguły nie jest możliwe określenie dokładnej wartości dla stopów: może się ona znacznie wahać w zależności od procentowej zawartości składników. Zazwyczaj zapisuje się je jako rozpiętość liczb.

Jak to się dzieje?

Topienie wszystkich metali odbywa się w przybliżeniu w ten sam sposób - za pomocą ogrzewania zewnętrznego lub wewnętrznego. Pierwszy odbywa się w piecu termicznym, drugi polega na ogrzewaniu oporowym z przepływem prądu elektrycznego lub nagrzewaniem indukcyjnym w polu elektromagnetycznym o wysokiej częstotliwości. Obie opcje wpływają na metal w podobny sposób.

Wraz ze wzrostem temperatury rośnie również amplituda drgań termicznych cząsteczek, pojawiają się strukturalne defekty sieci, które wyrażają się we wzroście dyslokacji, przeskokach atomów i innych zakłóceniach. Towarzyszy temu zerwanie wiązań międzyatomowych i wymaga pewnej ilości energii. Jednocześnie na powierzchni ciała tworzy się quasi-ciekła warstwa. Okres niszczenia sieci i kumulacji defektów nazywa się topnieniem.

W zależności od temperatury topnienia metale dzielą się na:

W zależności od temperatury topnienia wybrać i topiącą aparaturę. Im wyższy wynik, tym silniejszy powinien być. Możesz sprawdzić temperaturę potrzebnego elementu z tabeli.

Kolejną ważną wartością jest temperatura wrzenia. Jest to wartość, przy której rozpoczyna się proces wrzenia cieczy, odpowiada ona temperaturze pary nasyconej, która tworzy się nad płaską powierzchnią wrzącej cieczy. Zwykle jest prawie dwa razy wyższy niż temperatura topnienia.

Obie wartości podano przy normalnym ciśnieniu. Między sobą wprost proporcjonalne.

1. Ciśnienie wzrasta - ilość topienia wzrośnie.
2. Ciśnienie spada - zmniejsza się ilość topienia.

Tabela metali i stopów topliwych (do 600C o)

Nazwa elementu	Oznaczenie łacińskie	Temperatury
		Topienie	wrzenie
Cyna	sn	232 C o	2600 stopni Celsjusza
Prowadzić	Pb	327 stopni Celsjusza	1750 stopni Celsjusza
Cynk	Zn	420 stopni Celsjusza	907 S o
Potas	K	63,6 stopni Celsjusza	759
Sód	Na	97,8 stopni Celsjusza	883 stopni Celsjusza
Rtęć	hg	- 38,9 stopni Celsjusza	356,73 stopni Celsjusza
Cez	Cs	28,4 stopni Celsjusza	667,5 C
Bizmut	Bi	271,4 ° C	1564 r
Paladium	Pd	327,5 stopni Celsjusza	1749 r
Polon	Po	254 stopni Celsjusza	962
Kadm	płyta CD	321,07 C o	767
Rubid	Rb	39,3 stopni Celsjusza	688 S
Gal	Ga	29,76 stopni Celsjusza	2204 ° C
Ind	W	156,6 stopni Celsjusza	2072
Tal	Tl	304 stopni Celsjusza	1473 So
Lit	Li	18.05 C o	1342

Tablica średniotopliwych metali i stopów (od 600ºC do 1600ºC)

Nazwa elementu	Oznaczenie łacińskie	Temperatury
		Topienie	wrzenie
Aluminium	Glin	660 stopni Celsjusza	2519 S
German	Ge	937	2830 stopni Celsjusza
Magnez	mg	650 stopni Celsjusza	1100 stopni Celsjusza
Srebro	Ag	960 stopni Celsjusza	2180 S o
Złoto	Au	1063 ° C	2660 lat
Miedź	Cu	1083 C o	2580 S
Żelazo	Fe	1539	2900 stopni Celsjusza
Krzem	Si	1415 So	2350 S
Nikiel	Ni	1455	2913 C o
Bar	Ba	727	1897
Beryl	Być	1287	2471 S o
Neptun	Np	644	3901,85 C o
Protaktyn	Rocznie	1572 r	4027
Pluton	Pu	640 stopni Celsjusza	3228 S
Aktyn	AC	1051 C o	3198 S o
Wapń	Ca	842 stopni Celsjusza	1484 So
Rad	Ra	700 stopni Celsjusza	1736,85 stopni Celsjusza
Kobalt	współ	1495 r	2927 C o
Antymon	Sb	630,63 o	1587
Stront	Sr	777 S o	1382
Uran	U	1135 ° C	4131
Mangan	Mn	1246	2061
Konstantin		1260 lat
Duraluminium	Stop aluminium, magnezu, miedzi i manganu	650 stopni Celsjusza
Inwar	Stop niklowo-żelazowy	1425 C o
Mosiądz	Stop miedzi i cynku	1000 stopni Celsjusza
Nowe srebro	Stop miedzi, cynku i niklu	1100 stopni Celsjusza
Nichrom	Stop niklu, chromu, krzemu, żelaza, manganu i aluminium	1400 stopni Celsjusza
Stal	Stop żelaza i węgla	1300 °C - 1500 °C
Fechral	Stop chromu, żelaza, aluminium, manganu i krzemu	1460 lat
Żeliwo	Stop żelaza i węgla	1100 oC - 1300 oC

Tablica metali i stopów ogniotrwałych (powyżej 1600C o)

Nazwa elementu	Oznaczenie łacińskie	Temperatury
		Topienie	wrzenie
Wolfram	W	3420 S	5555 C
Tytan	Ti	1680 stopni Celsjusza	3300 S o
Iryd	Ir	2447 S o	4428
Osm	Os	3054	5012 stopni Celsjusza
Platyna	Pt	1769,3 C o	3825 stopni Celsjusza
Ren	Odnośnie	3186	5596
Chrom	Cr	1907 r	2671
Rod	Rh	1964 rok	3695
Ruten	Ru	2334 S o	4150 stopni Celsjusza
Hafn	hf	2233 S o	4603 C o
Tantal	Ta	3017 S o	5458
Technet	Tc	2157	4265 S o
Tor	Cz	1750 stopni Celsjusza	4788
Wanad	V	1910	3407 stopni Celsjusza
Cyrkon	Zr	1855 r	4409 S o
Niob	Nb	2477 S o	4744
Molibden	Mo	2623 C o	4639 godzin
węgliki hafnu		3890 stopni Celsjusza
Węgliki niobu		3760 S
Węgliki tytanu		3150 S o
Węgliki cyrkonu		3530 S

Temperatura topnienia chemicznie czyste żelazo to 1539 o C. Technicznie czyste żelazo otrzymane w wyniku rafinacji oksydacyjnej zawiera pewną ilość tlenu rozpuszczonego w metalu. Z tego powodu jego temperatura topnienia spada do 1530 o C.

Temperatura topnienia stali jest zawsze niższa niż temperatura topnienia żelaza ze względu na obecność w niej zanieczyszczeń. Metale rozpuszczone w żelazie (Mn, Cr, Ni. Co, Mo, V itp.) obniżają temperaturę topnienia metalu o 1 - 3 °C na 1% wprowadzonego pierwiastka, a pierwiastki z grupy niemetali (C , O, S, P itd.) w 30 - 80 o C.

Przez większą część całkowitego czasu topnienia temperatura topnienia metalu zmienia się głównie w wyniku zmian zawartości węgla. Przy stężeniu węgla wynoszącym 0,1 - 1,2%, które jest typowe dla wykańczania wytopu w jednostkach stalowniczych, temperaturę topnienia metalu z wystarczającą dokładnością do celów praktycznych można oszacować z równania

Ciepło stapiania żelaza wynosi 15200 J/mol lub 271,7 kJ/kg.

Temperatura wrzenia żelaza w publikacjach z ostatnich lat podaje się ją jako 2735 o C. Opublikowano jednak wyniki badań, według których temperatura wrzenia żelaza jest znacznie wyższa (do 3230 o C).

Ciepło parowania żelaza wynosi 352,5 kJ/mol lub 6300 kJ/kg.

Prężność pary nasyconej żelaza(P Fe , Pa) można oszacować za pomocą równania

gdzie T jest temperaturą metalu, K.

Wyniki obliczeń prężności pary nasyconej żelaza w różnych temperaturach, a także zawartości pyłu w utleniającej fazie gazowej nad metalem ( X, g/m3) przedstawiono w tabeli 1.1.

Tabela 1.1– Prężność par nasyconych żelaza i pyłu w gazach w różnych temperaturach

Zgodnie z obowiązującymi normami sanitarnymi zawartość pyłu w gazach emitowanych do atmosfery nie powinna przekraczać 0,1 g/m 3 . Z danych w tabeli 1.1 wynika, że ​​przy 1600 ° C zawartość pyłu w gazach nad otwartą powierzchnią metalu jest wyższa niż wartości dopuszczalne. Dlatego konieczne jest oczyszczenie gazów z pyłu, który składa się głównie z tlenków żelaza.

Lepkość dynamiczna. Współczynnik lepkości dynamicznej cieczy () określa się ze stosunku

gdzie F jest siłą oddziaływania dwóch ruchomych warstw, N;

S to powierzchnia kontaktu między warstwami, m2;

jest gradientem prędkości warstw cieczy wzdłuż normalnej do kierunku przepływu, s -1 .

Lepkość dynamiczna stopów żelaza zwykle waha się w granicach 0,001 - 0,005 Pa s. Jego wartość zależy od temperatury i zawartości zanieczyszczeń, głównie węgla. Gdy metal jest przegrzany powyżej temperatury topnienia powyżej 25 - 30 ° C, wpływ temperatury nie jest znaczący.

Lepkość kinematyczna płyn jest szybkością przenoszenia pędu w jednostkowym przepływie masowym. Jego wartość określa się z równania

gdzie jest gęstość cieczy, kg/m 3 .

Wartość lepkości dynamicznej ciekłego żelaza jest bliska 6 10 -7 m 2 /s.

Gęstość żelaza przy 1550 - 1650 ° C wynosi 6700 - 6800 kg / m3. W temperaturze krystalizacji gęstość ciekłego metalu jest bliska 6850 kg/m3. Gęstość stałego żelaza w temperaturze krystalizacji wynosi 7450 kg/m3, w temperaturze pokojowej - 7800 kg/m3.

Spośród zwykłych zanieczyszczeń węgiel i krzem mają największy wpływ na gęstość stopionego żelaza, obniżając ją. Dlatego zwykła kompozycja płynnego żeliwa ma gęstość 6200 - 6400 kg / m3, ciało stałe w temperaturze pokojowej - 7000 - 7200 kg / m3.

Gęstość ciekłej i stałej stali zajmuje pozycję pośrednią między gęstościami żelaza i żeliwa i wynosi odpowiednio 6500 - 6600 i 7500 - 7600 kg/m3.

Ciepło właściwe ciekły metal praktycznie nie zależy od temperatury. W obliczeniach szacunkowych można przyjąć jego wartość równą 0,88 kJ/(kg K) dla żeliwa i 0,84 kJ/(kg K) dla stali.

Napięcie powierzchniowe żelaza ma wartość maksymalną w temperaturze około 1550°C. W rejonie temperatur wyższych i niższych jego wartość maleje. To odróżnia żelazo od większości metali, które charakteryzują się spadkiem napięcie powierzchniowe gdy temperatura wzrośnie.

Napięcie powierzchniowe ciekłych stopów żelaza różni się znacznie w zależności od składu chemicznego i temperatury. Zwykle waha się w granicach 1000 - 1800 mJ / m 2 (rysunek 1.1).

Każdy metal lub stop ma unikalne właściwości, w tym jego temperaturę topnienia. W tym przypadku obiekt przechodzi z jednego stanu do drugiego, w konkretnym przypadku z ciała stałego przechodzi w ciecz. Aby go stopić, konieczne jest doprowadzenie do niego ciepła i podgrzanie aż do osiągnięcia pożądanej temperatury. W momencie osiągnięcia pożądanej temperatury danego stopu może on nadal pozostawać w stanie stałym. Przy ciągłej ekspozycji zaczyna się topić.

Najniższą temperaturę topnienia ma rtęć - topi się nawet przy -39°C, najwyższą ma wolfram - 3422°C. W przypadku stopów (stal i inne) określ dokładna liczba ekstremalnie trudne. Wszystko zależy od proporcji zawartych w nich składników. W przypadku stopów zapisywany jest jako przedział liczbowy.

Jak przebiega proces

Pierwiastki, czymkolwiek są: złoto, żelazo, żeliwo, stal, czy jakakolwiek inna – topią się mniej więcej tak samo. Dzieje się tak z ogrzewaniem zewnętrznym lub wewnętrznym. Ogrzewanie zewnętrzne odbywa się w piecu termicznym. Do ogrzewania wewnętrznego stosuje się ogrzewanie oporowe, przepuszczając prąd elektryczny lub indukcję ogrzewanie w polu elektromagnetycznym Wysoka częstotliwość . Wpływ jest mniej więcej taki sam.

Kiedy występuje ogrzewanie, amplituda drgań termicznych cząsteczek wzrasta. Pojawić się wady strukturalne kraty towarzyszy zerwanie wiązań międzyatomowych. Okres niszczenia sieci i kumulacji defektów nazywa się topnieniem.

W zależności od stopnia topienia metali dzieli się je na:

1. topliwy - do 600 ° C: ołów, cynk, cyna;
2. średniotopliwe - od 600 °C do 1600 °C: złoto, miedź, aluminium, żeliwo, żelazo a przede wszystkim pierwiastki i związki;
3. ogniotrwałe - od 1600 ° C: chrom, wolfram, molibden, tytan.

W zależności od tego, jaki jest maksymalny stopień, wybiera się również aparat do topienia. Powinno być mocniejsze, tym silniejsze ogrzewanie.

Drugą ważną wartością jest stopień wrzenia. Jest to parametr, przy którym płyny zaczynają się gotować. Z reguły jest to dwukrotność stopnia topnienia. Wartości te są wprost proporcjonalne do siebie i zwykle podawane są przy normalnym ciśnieniu.

Wraz ze wzrostem ciśnienia wzrasta również stopień topnienia. Jeśli ciśnienie spada, to spada.

Tabela charakterystyczna

Metale i stopy - niezbędne podstawa do kucia, odlewnia, biżuteria i wiele innych dziedzin produkcji. Cokolwiek mistrz robi ( złota biżuteria, ogrodzenia żeliwne, noże ze stali lub miedziane bransoletki), dla prawidłowe działanie musi znać temperatury, w których topi się ten lub inny pierwiastek.

Aby znaleźć ten parametr, musisz odwołać się do tabeli. W tabeli można również znaleźć stopień wrzenia.

Wśród najczęściej używanych elementów w życiu codziennym wskaźniki temperatury topnienia są następujące:

1. aluminium - 660 °C;
2. temperatura topnienia miedzi - 1083 °C;
3. temperatura topnienia złota - 1063 ° C;
4. srebro - 960 °C;
5. cyna - 232 °C. Do lutowania często używa się cyny, ponieważ temperatura pracującej lutownicy wynosi zaledwie 250-400 stopni;
6. ołów - 327 °C;
7. temperatura topnienia żelaza - 1539 ° C;
8. temperatura topnienia stali (stop żelaza i węgla) - od 1300 °C do 1500 °C. Zmienia się w zależności od nasycenia elementów stalowych;
9. temperatura topnienia żeliwa (również stopu żelaza i węgla) - od 1100 °C do 1300°C;
10. rtęć - -38,9 ° C.

Jak wynika z tej części tabeli, najbardziej topliwym metalem jest rtęć, która w dodatnich temperaturach jest już w stanie ciekłym.

Stopień wrzenia wszystkich tych pierwiastków jest prawie dwukrotnie, a czasem nawet wyższy niż stopień topnienia. Na przykład dla złota jest to 2660 ° C, dla aluminium - 2519°C, dla żelaza - 2900 ° C, dla miedzi - 2580 ° C, dla rtęci - 356,73 ° C.

W przypadku stopów takich jak stal, żeliwo i inne metale obliczenia są w przybliżeniu takie same i zależą od stosunku składników w stopie.

Maksymalna temperatura wrzenia metali wynosi ren - 5596°C. Najwyższa temperatura wrzenia występuje w większości materiałów ogniotrwałych.

Istnieją tabele, które również wskazują gęstość metali. Najlżejszym metalem jest lit, najcięższym jest osm. Osm ma wyższą gęstość niż uran i pluton oglądany w temperaturze pokojowej. Do metali lekkich należą: magnez, aluminium, tytan. Do metali ciężkich należą najpowszechniejsze metale: żelazo, miedź, cynk, cyna i wiele innych. Ostatnia grupa- metale bardzo ciężkie, są to: wolfram, złoto, ołów i inne.

Innym wskaźnikiem znalezionym w tabelach jest przewodnictwo cieplne metali. Co najgorsze, neptun przewodzi ciepło, a srebro jest najlepszym przewodnikiem ciepła. Złoto, stal, żelazo, żeliwo i inne pierwiastki znajdują się pośrodku tych dwóch skrajności. Wyraźne cechy każdego z nich można znaleźć w wybranej tabeli.

Temperatura topnienia wraz z gęstością, odnosi się do fizycznych właściwości metali. Temperatura topnienia metalu- temperatura, w której metal przechodzi ze stanu stałego, w którym znajduje się w stanie normalnym (z wyjątkiem rtęci), do stanu ciekłego po podgrzaniu. Podczas topienia objętość metalu praktycznie się nie zmienia, dlatego normalna temperatura dla temperatury topnienia wynosi ciśnienie atmosferyczne nie ma wpływu.

Temperatura topnienia metali mieści się w zakresie od -39 stopni Celsjusza do +3410 stopni. W przypadku większości metali temperatura topnienia jest wysoka, jednak niektóre metale można topić w domu przez ogrzewanie na konwencjonalnym palniku (cyna, ołów).

Klasyfikacja metali według temperatury topnienia

1. metale topliwe, którego temperatura topnienia się zmienia do 600 na przykład w stopniach Celsjusza cynk, cyna, bizmut.
2. Metale średniotopliwe, które topią się w temperaturze od 600 do 1600 stopnie Celsjusza: takie jak aluminium, miedź, cyna, żelazo.
3. Metale ogniotrwałe, którego temperatura topnienia sięga ponad 1600 stopnie Celsjusza - wolfram, tytan, chrom itd.
4. - jedyny metal, który w normalnych warunkach (normalne ciśnienie atmosferyczne, średnia temperatura otoczenia) znajduje się w stanie ciekłym. Temperatura topnienia rtęci wynosi około -39 stopni Celsjusz.

Tabela temperatur topnienia metali i stopów

Metal	Temperatura topnienia, stopnie Celsjusza
Aluminium	660,4
Wolfram	3420
Duraluminium	~650
Żelazo	1539
Złoto	1063
Iryd	2447
Potas	63,6
Krzem	1415
Mosiądz	~1000
topliwy stop	60,5
Magnez	650
Miedź	1084,5
Sód	97,8
Nikiel	1455
Cyna	231,9
Platyna	1769,3
Rtęć	–38,9
Prowadzić	327,4
Srebro	961,9
Stal	1300-1500
Cynk	419,5
Żeliwo	1100-1300

Podczas topienia metalu do produkcji wyrobów metalowych-odlewów, wybór sprzętu, materiału do formowania metalu itp. zależy od temperatury topnienia.Należy również pamiętać, że podczas stapiania metalu z innymi pierwiastkami temperatura topnienia najczęściej spada.

Interesujący fakt

Nie należy mylić pojęć „temperatura topnienia metalu” i „temperatura wrzenia metalu” - w przypadku wielu metali te cechy są znacząco różne: na przykład srebro topi się w temperaturze 961 stopni Celsjusza, a wrze dopiero po podgrzaniu do 2180 stopni.

Temperatura topnienia metalu to minimalna temperatura, w której zmienia się ze stanu stałego w ciekły. Podczas topienia jego objętość praktycznie się nie zmienia. Metale są klasyfikowane według temperatury topnienia w zależności od stopnia nagrzania.

metale topliwe

Metale topliwe mają temperaturę topnienia poniżej 600°C. Są to cynk, cyna, bizmut. Takie metale można topić w domu, podgrzewając je na kuchence lub używając lutownicy. Metale topliwe są stosowane w elektronice i inżynierii do łączenia metalowych elementów i przewodów w celu przepływu prądu elektrycznego. Temperatura topnienia cyny wynosi 232 stopnie, a cynku 419.

Metale średniotopliwe

Metale średniotopliwe zaczynają przechodzić ze stanu stałego do ciekłego w temperaturach od 600°C do 1600°C. Służą do wykonywania płyt, prętów zbrojeniowych, bloków i innych konstrukcji metalowych nadających się do budowy. Ta grupa metali obejmuje żelazo, miedź, aluminium, są one również częścią wielu stopów. Miedź jest dodawana do stopów metali szlachetnych, takich jak złoto, srebro i platyna. 750 złota zawiera 25% metali stopowych, w tym miedzi, co nadaje mu czerwonawy odcień. Temperatura topnienia tego materiału wynosi 1084°C. A aluminium zaczyna się topić w stosunkowo niskiej temperaturze 660 stopni Celsjusza. Jest to lekki, ciągliwy i niedrogi metal, który nie utlenia się ani nie rdzewieje, dlatego jest szeroko stosowany w produkcji przyborów kuchennych. Temperatura topnienia żelaza wynosi 1539 stopni. Jest to jeden z najpopularniejszych i najbardziej przystępnych cenowo metali, jego zastosowanie jest szeroko rozpowszechnione w branży budowlanej i motoryzacyjnej. Ale biorąc pod uwagę fakt, że żelazo podlega korozji, należy je poddać dalszej obróbce i pokryć ochronną warstwą farby, schnącym olejem lub wilgocią.

Metale ogniotrwałe

Temperatura metale ogniotrwałe powyżej 1600 °C. Są to wolfram, tytan, platyna, chrom i inne. Wykorzystywane są jako źródła światła, części maszyn, smary oraz w przemyśle jądrowym. Służą do wytwarzania drutów, drutów wysokiego napięcia oraz służą do topienia innych metali o niższej temperaturze topnienia. Platyna zaczyna zmieniać się ze stałej w płynną w 1769 stopniach, a wolfram w 3420°C.

Rtęć jest jedynym metalem, który jest w stanie ciekłym w normalnych warunkach, a mianowicie przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym i średniej temperaturze. środowisko. Temperatura topnienia rtęci wynosi minus 39°C. Ten metal i jego opary są trujące, dlatego używa się go tylko w zamkniętych pojemnikach lub w laboratoriach. Powszechnym zastosowaniem rtęci jest termometr do pomiaru temperatury ciała.

Człowiek zaczął posiadać żelazo (kuć, wytapiać) kilka tysiącleci po opanowaniu pracy z miedzią. Pierwsze rodzime żelazo w postaci grudek znaleziono na Bliskim Wschodzie w 3000 roku. Według ekspertów metalurgia żelaza powstała w kilku miejscach na świecie, różne narody opanowywał ten proces w różnym czasie. Z tego powodu kamień i brąz zastąpiło żelazo jako materiał do wyrobu narzędzi, myślistwa i wojny.

Pierwsze procesy wytwarzania żelaza nazywano serowarstwem. Najważniejsze było to, że w dole zasnął Ruda żelaza Z węgiel drzewny, który został rozpalony i szczelnie zatkany, pozostawiając otwór strzałowy, przez który było doprowadzane świeże powietrze do wysadzania. W procesie takiego nagrzewania oczywiście nie można było osiągnąć temperatury topnienia żelaza, uzyskano zmiękczoną masę (tygiel), w której znajdował się żużel (popiół opałowy, tlenki rudy i skał).

Ponadto powstała kritsa została kilkakrotnie kuta, usuwając żużel i inne niepotrzebne wtrącenia, ten żmudny proces przeprowadzono kilka razy, w wyniku czego jedna piąta całkowitej masy dotarła do operacji wykańczania. Wraz z wynalezieniem koła wodnego stało się możliwe dostarczanie znacznej ilości powietrza. Dzięki takiemu wybuchowi osiągalna stała się temperatura topnienia żelaza, metal pojawił się w postaci płynnej.

Metalem tym było żeliwo, które nie zostało odkute, ale zaobserwowano, że dobrze wypełnia formę. Były to pierwsze eksperymenty, które z pewnymi ulepszeniami i zmianami sprowadzają się do naszych czasów. Z biegiem czasu znaleziono metodę przetwarzania żeliwa na kute. Kawałki żeliwa zostały załadowane węglem drzewnym, podczas tego procesu żeliwo zmiękło, a zanieczyszczenia, w tym węgiel, uległy utlenieniu. W rezultacie metal stał się gruby, temperatura topnienia żelaza wzrosła, tj. produkowane kute żelazo.

W ten sposób ówczesnym metalurgom udało się podzielić jeden proces na dwa etapy. Ten dwuetapowy proces w samej idei zachował się do dziś, zmiany są bardziej związane z pojawieniem się procesów zachodzących w drugim etapie. Czyste żelazo lub metal z minimalną ilością zanieczyszczeń nie ma prawie żadnego praktycznego zastosowania. Temperatura topnienia żelaza zgodnie z diagramem żelazo-węgiel znajduje się w punkcie A, co odpowiada 1535 stopniom.

Żelazo pojawia się, gdy osiągnie 3200 stopni.

Na wolnym powietrzu żelazo z czasem pokrywa się warstwą tlenku, w wilgotnym środowisku pojawia się luźna warstwa rdzy. Żelazo jest jednym z najważniejszych metali od samego początku. Żelazo stosuje się głównie w postaci stopów, które różnią się właściwościami i składem.

W jakiej temperaturze żelazo topi się, zależy od zawartości węgla i innych składników tworzących stop. Najczęściej stosowane są stopy węgla – żeliwo i stal. Stopy zawierające więcej niż 2% węgla nazywane są żeliwem, mniej niż 2% to stal. Surówka pozyskiwana jest w wielkich piecach poprzez przetapianie rud wzbogaconych w spiekalni.

W piecach martenowskich, elektrycznych i indukcyjnych, w konwertorach.

Jako wsad wykorzystywany jest złom metalowy i żeliwo. Dzięki procesom utleniania z wsadu usuwany jest nadmiar węgla i szkodliwe zanieczyszczenia, a dodatek materiałów stopowych umożliwia uzyskanie wymaganego materiału.W celu uzyskania stali i innych stopów nowoczesna metalurgia wykorzystuje technologie przetapiania elektrożużlowego, próżnię, wiązkę elektronów i plazmę topienie.

Opracowywane są nowe metody topienia stali, które zapewniają automatyzację procesu i zapewniają produkcję wysokiej jakości metalu.

Rozwój naukowy osiągnął poziom, na którym możliwe jest uzyskanie materiałów odpornych na próżnię i wysokie ciśnienie, duże różnice temperatur, agresywne środowiska, promieniowanie itp.

Tabela pokazuje temperaturę topnienia metali t pl , ich temperatura wrzenia t do pod ciśnieniem atmosferycznym gęstość metali ρ w 25°C i przewodności cieplnej λ w 27°C.

Temperaturę topnienia metali, a także ich gęstość i przewodność cieplną przedstawiono w tabeli dla następujących metali: aktyn Ac, srebro Ag, złoto Au, bar Ba, beryl Be, wapń Ca, kadm Cd, kobalt Co, chrom Cr , cez Cs, gal Ga, hafn Hf, rtęć Hg, ind In, iryd Ir, potas K, lit Li, neptun Np, osm Os, protaktyn Pa, ołów Pb, pallad Pd, polon Po, pluton Pu, rad Ra, rubid Pb, ren Re, rod Rh , ruten Ru, antymon Sb, stront Sr, tantal Ta, technet Tc, tor Th, tal Tl, uran U, wanad V, cynk Zn, cyrkon Zr.

Zgodnie z tabelą można zauważyć, że temperatura topnienia metali zmienia się w szerokim zakresie (od -38,83°C dla wolframu do 3422°C). Takie metale jak lit (18,05 ° C), cez (28,44 ° C), rubid (39,3 ° C) i inne metale alkaliczne mają niską dodatnią temperaturę topnienia.

Najbardziej ogniotrwałe są następujące metale: hafn, iryd, molibden, niob, osm, ren, ruten, tantal, technet, wolfram. Temperatura topnienia tych metali przekracza 2000°C.

Przynieśmy przykłady temperatur topnienia metali szeroko stosowane w przemyśle i życiu codziennym:

• temperatura topnienia aluminium 660,32 °C;
• temperatura topnienia miedzi 1084,62 °C;
• temperatura topnienia ołowiu 327,46 °C;
• temperatura topnienia złota 1064,18 °C;
• temperatura topnienia cyny 231,93 °C;
• temperatura topnienia srebra 961,78 °C;
• temperatura topnienia rtęci wynosi -38,83°C.

Maksymalna temperatura wrzenia metali przedstawionych w tabeli to ren Re - wynosi 5596 ° C. Również metale należące do grupy o wysokiej temperaturze topnienia mają wysokie temperatury wrzenia.

Tabela mieści się w zakresie od 0,534 do 22,59, czyli najlżejszym metalem, a najcięższym jest osm. Należy zauważyć, że osm ma gęstość większą niż nawet pluton w temperaturze pokojowej.

W tabeli zmienia się od 6,3 do 427 W/(m st.), więc najgorzej przewodzi ciepło metal taki jak neptun, a najlepiej przewodzącym ciepło jest srebro.

Temperatura topnienia stali

Przedstawiono tabelę wartości temperatury topnienia stali zwykłych gatunków. Rozważane są stale na odlewy, konstrukcyjne, żaroodporne, węglowe i inne klasy stali.

Temperatura topnienia stali mieści się w zakresie od 1350 do 1535°C. Stale w tabeli są ułożone rosnąco według ich temperatury topnienia.

Temperatura topnienia stali - tabela

Stal	t pl, °С	Stal	t pl, °С
Odlew stali Kh28L i Kh34L	1350	Odporny na korozję żaroodporny 12X18H9T	1425
Stal konstrukcyjna 12X18H10T	1400	Żaroodporne wysokostopowe 20X23H13	1440
Żaroodporne wysokostopowe 20X20H14S2	1400	Żaroodporny wysokostopowy 40X10S2M	1480
Żaroodporne wysokostopowe 20X25H20S2	1400	Stal odporna na korozję Kh25S3N (EI261)	1480
Stal konstrukcyjna 12X18H10	1410	Żaroodporny wysokostopowy 40Х9С2 (ESKh8)	1480
Odporny na korozję żaroodporny 12X18H9	1410	Odporne na korozję zwykłe 95X18…15X28	1500
Stal żaroodporna Х20Н35	1410	Odporny na korozję żaroodporny 15X25T (EI439)	1500
Żaroodporne wysokostopowe 20X23H18 (EI417)	1415	stale węglowe	1535

Źródła:

1. Volkov A. I., Zharsky I. M. Bolshoy chemiczna książka referencyjna. - M: Szkoła Radziecka, 2005. - 608 pkt.
2. Wielkości fizyczne. Informator. A. P. Babichev, N. A. Babushkina, A. M. Bratkovsky i inni; Wyd. I. S. Grigorieva, E. Z. Meilikhova. - M.: Energoatomizdat, 1991. - 1232 s.