Температура плавления черного металла

Сплавы железа и температура их плавления.

Температура плавления железа является важным показателем технологии производства металла и его сплавов. При выплавке сырья учитываются физические и химические свойства руды и металла.

Физические и химические свойства железа

• Химический элемент № 26 является самым распространенным в Солнечной системе. По данным исследований содержание железа в ядре Земли составляет 79–85,5%. По распространенности в коре планеты оно уступает только алюминию.
• Металл в чистом виде имеет белый цвет с серебристым оттенком, отличается пластичностью. Наличие примесей определяет его физические параметры. Железу свойственно реагировать на магнит.
• Для этого химического элемента характерен полиморфизм, который имеет место при нагревании. Повышенная концентрация металла наблюдается в местах извержения пород. Промышленные месторождения формируются в результате внешних и внутренних процессов, происходящих в земной коре.
• В речной воде содержится приблизительно 2 мг/л металла, а показатель для морской воды меньше в 100–1000 раз.
• Железо имеет несколько степеней окисления, определяющих его геохимическую особенность нахождения в определенной среде. В нейтральной форме металл находится в ядре Земли.
• Оксид железа является основной формой нахождения в природе, а оксидное железо размещается в самой верхней части земной коры в составе осадочных образований.
• Содержание химического элемента № 26 в минералах с нестабильным составом увеличивается с уменьшением температурного градиента. Кипение происходит при нагревании до + 2861 °C. Удельная теплота плавления составляет 247,1 КДж/кг.

Добыча металла

Среди руд, содержащих железо, сырьем для промышленного производства являются:

Гетит и гидрогетит формируют образования в коре выветривания, размером сотни метров. В зоне шельфа и озерах коллоидные растворы минералов в результате осаждения образуют оолиты (бобовые железные руды).

Пирит и пирротин, широко распространенные в природе минералы железа, используются в качестве сырья для производства серной кислоты.

К часто встречающимся минералам железа относятся также:

Минерал мелантерит, представляющий собой хрупкие зеленые кристаллы со стеклянным блеском, используется в фармацевтической промышленности для производства железосодержащих препаратов.

Основное месторождение этого металла находится в Бразилии. В последнее время внимание сосредоточивается на разработке конкреций, присутствующих на морском дне, в которых содержатся железо и марганец.

Плавление железа

От чего зависит температура плавления железа?

Производство металла предусматривает различные технологии его извлечения из рудного сырья. Наиболее распространена выплавка железа доменным способом.

Перед тем как выплавлять металл, его восстанавливают в печи при температуре +2000 °C. Для извлечения примесей добавляется флюс, разлагающийся при нагревании до оксида с последующим соединением с диоксидом кремния и образованием шлака.

Кроме доменного способа выплавка железа производится путем обжига измельченной руды с глиной. Из смеси формируются окатыши и обрабатываются в печи с восстановлением водородом. Дальнейшая плавка железа производится в электрических печах.

Свойства металла зависят от чистоты материала. Для технически чистого железа температура плавления составляет +1539 °C. Сера является вредной примесью. Извлечь ее можно только из жидкого раствора. Химически чистый материал получают в результате электролиза солей металла.

Сплавы металла

В чистом виде этот материал мягкий, поэтому для повышения прочности в состав вводят углерод.

В металлургии сплавы железа называют черными металлами.

В зависимости от компонентов лигатуры меняются свойства материалов. Температура плавления железа также меняется при наличии лигатурных компонентов.

Удельная теплота плавления стали равна 84 кДж. Этот показатель обозначает, что при температуре плавления стали для перевода 1 кг сплава из кристаллического в жидкое состояние необходимо 84 кДж энергии.

Соединения из различных металлов образуют сплавы. Удельная теплота плавления чугуна составляет 96–140 кДж. Чугун содержит до 4% углерода, 1,5% марганца, до 4,5% кремния и примеси в виде серы и фосфора. Различают белый и серый сплавы.

В белом часть углерода находится в соединении карбида железа. Такой сплав отличается хрупкостью и твердостью. Он предназначается для изготовления конструкций и деталей.

Серый сплав, содержащий углерод в виде графита, легко поддается обработке. Чугун выплавляют из железной руды в доменных печах. Плавление руды сопровождается восстановительной реакцией железа из оксидов углеродом.

Большинство веществ может плавиться с увеличением объема при нагревании. Для чугуна объемом 1000 см³ этот показатель составляет 988–994 см³.

Чугун является сырьем для производства стали, отличающейся содержанием углерода (не выше 2,14%).

По химическому составу различают сталь:

Углеродистая сталь содержит примеси серы, фосфора и кремния. Она отличается низкими электротехническими свойствами, низкой прочностью, легко поддается процессу коррозии.

Наличие лигатурных добавок придает стали новые технические свойства. В качестве дополнительных компонентов используют:

В состав высоколегированной стали входит не более 10% добавок. Сплав отличается прочностью. Технология производства стали из чугуна позволяет получить высококачественный материал для производства:

• металлических конструкций;
• резервуаров;
• посуды;
• армирующих деталей;
• электрооборудования.

В качестве сырья сталь используется в разных отраслях промышленности. Без нее невозможно представить авиастроение, кораблестроение, автомобильную отрасль и многие другие производственные сферы.

Сплавы железа и температура их плавления.

Температура плавления железа является важным показателем технологии производства металла и его сплавов. При выплавке сырья учитываются физические и химические свойства руды и металла.

Физические и химические свойства железа

• Химический элемент № 26 является самым распространенным в Солнечной системе. По данным исследований содержание железа в ядре Земли составляет 79–85,5%. По распространенности в коре планеты оно уступает только алюминию.
• Металл в чистом виде имеет белый цвет с серебристым оттенком, отличается пластичностью. Наличие примесей определяет его физические параметры. Железу свойственно реагировать на магнит.
• Для этого химического элемента характерен полиморфизм, который имеет место при нагревании. Повышенная концентрация металла наблюдается в местах извержения пород. Промышленные месторождения формируются в результате внешних и внутренних процессов, происходящих в земной коре.
• В речной воде содержится приблизительно 2 мг/л металла, а показатель для морской воды меньше в 100–1000 раз.
• Железо имеет несколько степеней окисления, определяющих его геохимическую особенность нахождения в определенной среде. В нейтральной форме металл находится в ядре Земли.
• Оксид железа является основной формой нахождения в природе, а оксидное железо размещается в самой верхней части земной коры в составе осадочных образований.
• Содержание химического элемента № 26 в минералах с нестабильным составом увеличивается с уменьшением температурного градиента. Кипение происходит при нагревании до + 2861 °C. Удельная теплота плавления составляет 247,1 КДж/кг.

Добыча металла

Среди руд, содержащих железо, сырьем для промышленного производства являются:

Гетит и гидрогетит формируют образования в коре выветривания, размером сотни метров. В зоне шельфа и озерах коллоидные растворы минералов в результате осаждения образуют оолиты (бобовые железные руды).

Пирит и пирротин, широко распространенные в природе минералы железа, используются в качестве сырья для производства серной кислоты.

К часто встречающимся минералам железа относятся также:

Минерал мелантерит, представляющий собой хрупкие зеленые кристаллы со стеклянным блеском, используется в фармацевтической промышленности для производства железосодержащих препаратов.

Основное месторождение этого металла находится в Бразилии. В последнее время внимание сосредоточивается на разработке конкреций, присутствующих на морском дне, в которых содержатся железо и марганец.

Плавление железа

От чего зависит температура плавления железа?

Производство металла предусматривает различные технологии его извлечения из рудного сырья. Наиболее распространена выплавка железа доменным способом.

Перед тем как выплавлять металл, его восстанавливают в печи при температуре +2000 °C. Для извлечения примесей добавляется флюс, разлагающийся при нагревании до оксида с последующим соединением с диоксидом кремния и образованием шлака.

Кроме доменного способа выплавка железа производится путем обжига измельченной руды с глиной. Из смеси формируются окатыши и обрабатываются в печи с восстановлением водородом. Дальнейшая плавка железа производится в электрических печах.

Свойства металла зависят от чистоты материала. Для технически чистого железа температура плавления составляет +1539 °C. Сера является вредной примесью. Извлечь ее можно только из жидкого раствора. Химически чистый материал получают в результате электролиза солей металла.

Сплавы металла

В чистом виде этот материал мягкий, поэтому для повышения прочности в состав вводят углерод.

В металлургии сплавы железа называют черными металлами.

В зависимости от компонентов лигатуры меняются свойства материалов. Температура плавления железа также меняется при наличии лигатурных компонентов.

Удельная теплота плавления стали равна 84 кДж. Этот показатель обозначает, что при температуре плавления стали для перевода 1 кг сплава из кристаллического в жидкое состояние необходимо 84 кДж энергии.

Соединения из различных металлов образуют сплавы. Удельная теплота плавления чугуна составляет 96–140 кДж. Чугун содержит до 4% углерода, 1,5% марганца, до 4,5% кремния и примеси в виде серы и фосфора. Различают белый и серый сплавы.

В белом часть углерода находится в соединении карбида железа. Такой сплав отличается хрупкостью и твердостью. Он предназначается для изготовления конструкций и деталей.

Серый сплав, содержащий углерод в виде графита, легко поддается обработке. Чугун выплавляют из железной руды в доменных печах. Плавление руды сопровождается восстановительной реакцией железа из оксидов углеродом.

Большинство веществ может плавиться с увеличением объема при нагревании. Для чугуна объемом 1000 см³ этот показатель составляет 988–994 см³.

Чугун является сырьем для производства стали, отличающейся содержанием углерода (не выше 2,14%).

По химическому составу различают сталь:

Углеродистая сталь содержит примеси серы, фосфора и кремния. Она отличается низкими электротехническими свойствами, низкой прочностью, легко поддается процессу коррозии.

Наличие лигатурных добавок придает стали новые технические свойства. В качестве дополнительных компонентов используют:

В состав высоколегированной стали входит не более 10% добавок. Сплав отличается прочностью. Технология производства стали из чугуна позволяет получить высококачественный материал для производства:

• металлических конструкций;
• резервуаров;
• посуды;
• армирующих деталей;
• электрооборудования.

В качестве сырья сталь используется в разных отраслях промышленности. Без нее невозможно представить авиастроение, кораблестроение, автомобильную отрасль и многие другие производственные сферы.

Разновидности латуни и температура ее плавления

Температура плавления латуни: верхний и нижний предел + таблица температур для различных марок латуни по ГОСТу + 3 типа классификации латуни + 5 важных свойств металла + разбор влияния легирующих добавок + применение латуни по 6 типам проката + методика плавки латуни в домашних условиях.температура плавления латуни

Говоря о популярности сплавов цветных металлов, латунь по праву занимает лидирующие позиции уже не первый год. История производства материала уходит корнями в древний Рим, но патент и первые промышленные потуги датируются только в конце 1800 годов.

В сегодняшней статье мы расскажем какова температура плавления латуни, можно ли производить сплав дома, и каков он из себя вообще.

Что такое латунь?

Медь и цинк – оговоренные 2 химических элемента в чистом виде мало чем похожи, но в совокупности они образовывают один из популярнейших сплавов в мире – латунь. В базовом веществе доля меди порядка 70%, а 28%+ — это цинк . Остальные 2% — разнообразные примеси, коими может выступать свинец, кремний и даже олово.

Интересные факты о латуни:

• римляне именовали латунь орихалком «златомедью» из-за характерного золотистого оттенка;
• западные страны предпочитают гильзы оружия делать из высококачественной латуни – это снижает количество механических повреждений ствола в процессе эксплуатации;
• зипповские зажигалки состоят из гальванизированной латуни;
• на Руси латунь была незаменимым материалом в производстве самоваров;
• латунь не обошла стороной и страны Африки. Местные аборигены делают из нее ритуальные маски;
• корпусы магнитов и компасов практично делать из латуни, ибо данный сплав не имеет магнитных свойств;
• Л68 и Л62 – две марки декоративной латуни, используемые новичками в ювелирном деле с целью обучения механической обработки золотых предметов.

Существует особый рецепт латуни из сплава никеля с медью, где в качестве легирующей добавки используется 2.4% алюминия. Оговоренный материал крайне популярен у изготовителей бижутерии, ибо отличить его от золота 583-й пробы крайне сложно. Не редко данное свойство сплава используется с целью махинации, потому, приобретать украшения лучше всего в сертифицированных местах, где за качество товара имеются ответственные лица и выдается сопутствующая документация.

1) Классификация латуни + ее достоинства/недостатки

На практике, вариативность долевого вхождения компонентов в сплав латуни куда выше. К примеру, если в сплаве имеется 50% цинка, то получаемый материал считается низкокачественным, а его технология производства базируется на вторичных отходах. Детальнее о классификации латуни расскажет таблица ниже.

Анализируя данные выше легко заменить закономерность смены свойств сплава по мере увеличения/уменьшения дозировки цинка и прочих легирующих добавок. В химическом плане, латунь – это смесь цинка, меди и α-раствора. Структура материала обычно состоит из 2 фаз — α- или α+β’ . В первом случае получаем медную ГЦК структуру, а во втором – CuZn раствор, концентрация которого 1.5, а форма ячеек максимально простая.

Важно: большая эластичность латуни наблюдается в α -фазе, но повышенная прочность – это β’-фаза.

Следовательно, при покупке материала с ориентацией на дальнейшую переплавку, обращайте внимание на маркировку. Среднее значение по прочности и пластичности достигается благодаря 30% цинка в сплаве.

2) Свойства латуни + области ее применения и маркировка

• плотность варьируется в пределах 8 400 – 8 800 килограмм на метр кубический;
• обладает немагнетичностью при отсутствии внешнего магнитного поля, то бишь не ферромагнетик;
• при нормальном температурном режиме, удельная теплоемкость латуни составляет 0.4 килоджоуля на килограмм в -1 на кельвин в -1 степени;
• тепловая проводимость латуни растет по мере увеличения доли чистой меди внутри сплава. Нижний предел составляет 0.3 кал. на сантиметр* секунду на Цельсии, а верхняя граница – 0.6;
• легко поддается полировке.

Классическая плавильная сварка для латуни не подходит. Оптимальным считается вариант использования контактной сварки. Свойства выше подаются для двухкомпонентной латуни. Для многокомпонентных сплавов работают другие правила. Ниже предоставлены роли основных легирующих компонентов внутри сплавов латуни.

Свинцовый легирующий сплав латуни является самым распространённым из всех рассматриваемых. В отношении маркировки, латунь обозначают буквой «Л» . После нее идет в шаблоне процентное содержание меди и легирующих компонентов.

Двухкомпонентные латуни используются для производства деталей автомобильных средств, приборов в химической/теплохимической промышленности, при штамповке изделий (гаек, болтов, конденсаторов труб толстостенных патрубков и тому подобного).

Многокомпонентных разновидностей латуни куда больше. Вы и сами можете об этом судить из масштабности таблицы выше. К основным областям применения материала относят – производство деталей в судостроительстве, разработка конденсаторов в теплохимической аппаратуре, различные мелкие детали часов, полиграфических сборок и прочих мелких изделий.

В отдельную категорию по ГОСТам выделяют латуни литейного типа. Базовые свойства материала – коррозийная стойкость, качественные антифрикционные показатели, жидкотекучесть и незначительная склонность к ликвидации. В отношении области применения – это детали арматуры литого типа и другие мелочи с необходимостью в противостоянии к коррозии.

Последняя категория латунных сплавов – это ювелирка. Здесь поставки сырья происходят только в гранулах желтого или золотистого цвета, для дальнейшей обработки высокими температурами и переплавки в «ювелирные изделия» низкого качества. Почитателям бижутерии будет чем поживиться.

Применение по типу проката

Латунь присуща везде, пусть и не в большом количестве (в отличие от той же стали). Если хотите больше узнать о классификациях, типизациях и маркировках латунных сплавов, советуем изучить ГОСТ 1019-47. Далее нами будут рассмотрены тепловые характеристики латуни и ее наиболее распространенных сплавов.

Латунь: температура плавления + плавка материала в домашних условиях

1) Какова температура плавления латуни: точное значение + таблицы

Латунь – сплав на основе меди. Тепловая проводимость в процессе нагрева постепенно увеличивается. При комнатной температуре, максимальный показатель наблюдается у марки латуни Л96. При 27 градусах Цельсия, теплопроводимость металла составляет 245 Вт/(м*град.).

Таблица выше предоставляет исчерпывающую информацию теплопроводимости в отношении популярных марок латуни. Первый столбец отвечает за маркировку, второй – температурное значение в Кельвинах, а третий – показатель теплопроводимости в Вт/(м*град.).

Высокая вариативность наблюдается и в отношении показателя плавления металлического сплава. По ГОСТам, температура плавления латуни изменяется в пределах 865-1055 градусов Цельсия . Столь значительный разброс обусловлен обилием легирующих добавок в многокомпонентных марках материала.

По краевым значениям выделим несколько марок:

• ЛМц58-2 – марганцовистая латунь имеет минимальный показатель по температуре плавления в 865 градусов;
• Л96 – томпак волоченый считается самым тугоплавким и всех марок латуни по ГОСТам. Его температура плавления составляет пиковые 1055 градусов Цельсия.

К другим легкоплавким латуням относят 59, Л62, ЛАН59-3-2, ЛКС65-1,5-3 и прочие, а к тугоплавким — Л90, ЛА85-0,5 и томпак оловянистый ЛТО90-1.

2) Как плавить латунь в домашних условиях?

А) Какие инструменты понадобятся?

Первостепенный инструмент к покупке – специализированная индукционная печь. Для плавки латуни будет достаточно пикового значения в 1 300 градусов Цельсия. Использование более мощного оборудования нежелательно, ибо может привести к выгоранию цинка в составе сплава. Детальная модель устройства описана на рисунке ниже.

Печь либо покупается, либо делается собственноручно. Если выбрали второй вариант, то горн собираем из огнеупорного кирпича и глины. Стягиваем это все металлом и сверху организовываем огнеупорную крышку. Внутри – электроспираль прикрепленная по периметру конструкции на керамические трубки, а тигель (куда производится закладка металла) из графита или шамотного кирпича. Спираль печи можно делать также собственноручно. Расчёт идет на 20 000 Ватт, потому, в качестве сырья используется нихромовая нить с высоким запасом термоустойчивости.

Дополнительное оборудование для плавки латуни дома:

• специальные щипцы, которыми будет выниматься раскаленный тигель со сплавом из печки;

ложку из стали, посредством которой будет удаляться шлак и пленка с расплава;

литейный ковш для переливки жидкой латуни перед тем, как та попадет в формы для плавки;

огнетушитель для ликвидации неприятных последствий, если таковы будут иметь место быть в рамках домашнего производства сплава латуни;

индивидуализированные средства для защиты органов дыхания, зрения и кожного покрова. Наличие специального костюма не обязательное условие, но респиратор и защитные очки будут незаменимы.

Часть инструментов приобретается, а часть находится дома. Если в процессе плавки используется новый тигель, его предварительно требуется закалить. Для этого нагреваем печь до температуры в 100 градусов и помещаем туда плавильную емкость. Оставляем так на 18-25 минут, а после даем остыть естественным путем.

Б) Подготовка + процесс плавки латуни

Как подготовить вторсырье к плавке:

• чистка от мусора с поверхности, что актуально для вторичного сырья;
• промыть металл с мылом под водой- удаляем масляные пятна и прочие места с загрязнениями;
• при наличии на поверхности лома латуни лака, его снимают специальным химическим составом. Например – разбавитель лака. Делать это рекомендуется в помещении с хорошей вентиляцией.

Подготовки требует и помещение для плавки латуни – минимальное количество легковоспламеняющихся объектов + качественная вентиляционная система. Идеальный вариант – вынести печь на улицу под навес и расположить вдали от хозпостроек. Беспрепятственный доступ кислорода позволяет эффективнее производить плавку металла, и снижает риск получения ожогов.

Алгоритм плавки латуни:

1. Нагрев форм внутри печки до 100 градусов по Цельсию. То, что нужно закалить и ложку с ёмкостью для плавки мы уже оговаривали. Для форм процедура требуется с целью удаления влаги, которая может спровоцировать разбрызгивание расплавленной латуни.
2. Укладываем латунь в тигель.
3. Доводим температуру внутри печи до половины от точки плавления – 440-500 градусов Цельсия.
4. Ставим тигель внутрь печи и увеличиваем температурный режим до предельного в 900-980 градусов. Для каждого из типов латуни обязан соблюдаться собственный режим плавления, потому, узнать о легирующих добавках лома необходимо заранее. Можно повысить температуру за пределы точки плавления, но это несет опасность окисления сплава, что способно испортить сырье.
5. После расплавления латуни, с поверхности ложкой снимаем слой окисления. Мешать сплав запрещено. Действуйте аккуратно + избегайте пузырьков воздуха, которые могут повлиять на итоговое качество латуни в форме.
6. Готовый сплав вытаскиваем из печи (щипцами за тигель) и заливаем в форму. Повторяем алгоритм необходимое количество раз.

При плавке латуни не рекомендуется использовать тигель из-под других цветных металлов – это снизит качество итогового сплава латуни + повлияет на ее физические/химические свойства.

Описание процесса производства латуни в домашних условиях:

В) Техника безопасности при плавке латуни в домашних условиях

Расплавление латуни или создание сплава с нуля – трудоемкий и опасный процесс, которым не советуется заниматься личностям без опыта в металлургийной промышленности. Новичкам советуется начинать путь освоения ниши с небольших порций плавления, постепенно увеличивая объемы до требуемых.

Требования по технике безопасности:

• рабочее место с вентиляцией. Можно на улице под навесом;
• вблизи печи не должны находиться легковоспламеняющиеся предметы, газовые баллоны или взрывоопасные жидкости;
• рядом с рабочим местом обязан находится огнетушитель и ведро с водой. Второе потребуется для снижения болевых ощущений во время получения ожогов от расплавленной латуни;
• уплотнённая одежда из хлопчатобумажной ткани, а обувь из натуральной кожи с большим параметром уплотнения;
• для легких – респиратор, для глаз – защитные очки;
• в месте работы должны отсутствовать провода и прочие мелочи, за которые человек может зацепиться ногами;
• избегайте брызг при заливке латуни в формы.

То, что в месте производства обязана располагаться аптечка – не обсуждается. Хоть температура плавления латуни в промышленном масштабе считается маленькой, одной тысячи градусов вполне хватит, чтобы изничтожить огнем все и вся в радиусе 10-30 метров. Соблюдайте технику безопасности, и плавка цветных металлов станет для вас не рисковым делом, а рядовым явлением с качественным результатом. Удачи!

При какой температуре происходит плавление чугуна

На сегодняшний день чугун считается одни из самых распространённых металлов. Из него изготавливаются детали для техники и промышленного оборудования, строительные материалы и многое другое. Прежде чем заниматься литьем необходимо знать температуру плавления чугуна.

Виды чугуна

Существует несколько видов чугуна. В него добавляют различные легирующие примеси, которые изменяют характеристики цельного материала. Для этого используют алюминий, хром, ванадий или никель. В дополнение к ним идут и другие примеси. Параметры готовых изделий напрямую зависят от состава сплава. Разновидности:

• Серый чугун. Считается самым популярным видом. В составе содержится 2,5% углерода, который представляет собой частицу графита или перлита. Обладает высоким показателем прочности. Из серого чугуна делают детали, выдерживающие постоянные нагрузки. Это могут быть зубчатые шестерни, детали корпусов, втулки.
• Белый чугун. Углерод, содержащийся в составе, представляет собой частицы карбида. На изломе материала остаётся белый след, что соответствует названию. Содержание углерода в среднем более 3%. Хрупкая и ломкая разновидность материала, из-за чего его используют только в статических деталях.
• Половинчатый. Объединяет в себе характеристики двух предыдущих видов чугуна. Частицы графита и карбида насыщают металл углеродом. Его содержание от 3,5 до 4,2%. Износоустойчивый материал, который используется в машиностроении. Выдерживает постоянное трение.
• Ковкий чугун. Получается из второй разновидности материала, после проведения отжига. Сплав содержит углерод в виде частиц феррита. Его количество — около 3,5%. Как и половинчатый используется для изготовления деталей в машиностроении.

Чтобы получить высокопрочный материал, частицы графита подвергают обработке, чтобы они приняли шаровидную форму и заполнили кристаллическую решётку. В сплав добавляют магний, кальций или церий.

Тепловые свойства чугуна

Характеристики металла зависят от его тепловых свойств. Они меняются при обработке высокими и низкими температурами. Напрямую зависят от состава сплава.

Теплоемкость

Теплоемкость — обработка металла теплом. Нагревается до тех пор, пока температура заготовки не поднимется на один Кельвин. Этот показатель зависит от наличия дополнительных компонентов в сплаве и температуры. Если она высокая, то и теплоемкость будет больше. Средние показатели теплоемкости:

• Твердый металл — 1 кал/см3Г.
• Расплавленные материал — 1,5 кал/см3Г.

Из этих показателей высчитывается соотношение теплоемкости и объема вещества.

Теплопроводность

Этот параметр определяет насколько хорошо материал может проводить теплоэнергию. Зависит не только от компонентов в составе сплава, но и структуры металла. Теплопроводность для твердого материала выше, чем для расплавленного. У разных марок стали этот показатель варьируется в пределах 0.08–0.13 кал/см сек оС.

Температуропроводность

Эта физическая величина отображает способность материла изменять температуру тела. При расчёте требуется учитывать такие показатели:

• Диапазон теплопроводности для разных марок чугуна. Применимо к твердому материалу.
• Для жидкого металла — 0.03 см2/сек.

Дополнительно учитывается показатель теплоемкости.

Температура плавления

Чугун считается лучшим металлом для плавки. Высокий показатель жидкотекучести и низкий усадки позволяют эффективнее использовать его при литье. Ниже будут приведены показатели температуры кипения для разных видов этого металла в градусах Цельсия:

• Серый чугун — температура плавления достигает 1260 градусов. При заливке в формы поднимается до 1400.
• Белый — плавится при 1350 градусах. Заливается в формы при 1450.

Показатели плавления чугуна на 400 градусов ниже, чем у стали. Это снижает затраты энергии при обработке чугуна.

Влияние химических элементов на свойства металла

Чтобы понимать, как влияют примеси на характеристики и свойства чугуна, необходимо разобраться со структурой его отдельных видов:

• Белый — форма углерода в этой разновидности представляет собой карбид. На изломе виднеется белый цвет. Считается хрупким и ломким материалом, который редко используется в промышленности без добавок.
• Серый чугун. Пластинки графита в этом материале насыщают его углеродом. Чтобы использовать материал при производстве деталей для промышленного оборудования, изменяется форма зерен с помощью плавки.
• Ковкий — графитные зерна в этой разновидности металла имеют вид хлопьев.

Высокопрочный чугун получается после добавления в сплав магния. Чтобы улучшить характеристики этого металла, используются примеси.

Каждая примесь, добавляемая к железу и углероду, изменяет свойства готового материала. Влияние добавок на качество чугуна:

• Магний. Позволяет сделать шаровидные зерна в материале. Это увеличивает показатели прочности и твердости заготовки.
• Марганец. Замедляет процесс графитизации. Металл белее на изломах.
• Кремний. Увеличивает графитизацию материала. Максимальное количество кремния в заготовке — 3,5%. От его количества зависит показатель прочности.
• Сера. Количество этой примеси снижается для улучшения жидкотекучести.
• Фосфор. Практически не влияет на процесс графитизации. Улучшает жидкотекучесть. При добавлении фосфора в сплав, улучшается износоустойчивость и прочность.

В чугун могут добавляться легированные материалы.

Технология самостоятельной плавки

Зная при какой температуре плавится чугун, можно провести самостоятельную плавку. Однако это затратный и трудоемкий процесс. Сделать качественную отливку без специального оборудования невозможно.

В первую очередь, требуется оборудовать отдельное помещение, в котором будет хорошая вентиляция. Процесс плавки производится в печи. Лучший вариант — доменная печь. С ее помощью можно перерабатывать большие объемы расходного материала (железорудного сырья). Используемое топливо — кокс. Однако это промышленно оборудование, которое требуется особых условий использования.

В собственных мастерских используются индукционные печи. Расплавляется сырьё в тиглях. В процессе плавки необходимо использовать флюс, благодаря которому образуется легкоплавкий шлак. Когда металл расплавлен, мастер переливает его в формы из песка или металла.

Температура плавления чугуна незначительно изменяется в зависимости от вида материала и содержащихся в нём примесей. В домашних условиях крайне сложно обрабатывать этот металл. Требуется оборудовать помещение, позаботиться о вентиляции и пожаробезопасности. После подготовки установить печь и другие приспособления для плавки.

Пожалуйста поддержите канал: ставьте лайки, делайте репосты, а мы будем размещать для Вас полезную информацию о металлах!
Так же Вы можете посетить наш информационный сайт всё о металлах и обработке .

Температура плавления и плотность металлов и сплавов

От температуры плавления металла зависит способ его плавки, материал футеровки плавильной печи или тигля и линейной формы. Температура плавления и плотность всех основных металлов приведены в табл.1.1.

Плотность металлов измеряется массой в единице объема. Значение плотности используют в расчетах массы расплава или отливок по геометрическим размерам или их объемы, если известна масса.

Из приведенных в табл.1 металлов самым легким является литий, а к наиболее тяжелым — вольфрам и золото, имеющие плотность более 19 г/см 3 . Температура плавления металлов охватывает промежуток от — 39 о С у ртути до 3400 о С у вольфрама.

Металлы, имеющие температуру плавления ниже 500 — 600 о С, называют легкоплавкими. В табл. 1.1 к легкоплавким относятся цинк и все другие металлы, расположенные до него. Принято также выделять тугоплавкие металлы, относя к ним те, которые обладают более высокой температурой плавления, чем железо, то есть по табл.1 это титан и далее до вольфрама.

Из табл. 1.1 видно, что по плотности металлы при комнатной температуре также имеют очень широкий промежуток значений.

Температура плавления и плотность металлов

В технике принято выделять группу легких металлов, служащих основой конструкционных металлических материалов. К легким металлам относят те, у которых плотность не превышает 5 г/см 3 , то есть в эту группу входят титан, алюминий, магний, бериллий, литий.

Температуру плавления сплава рассчитывают с учетом концентрации, атомной массы и понижения температуры плавления основного металла:

Например, температура плавления чистого железа снижается в присутствии 1-го массового %: Cu — 1 о С; V, Mo, Mn — 2 o C; Al — 3,5 o C; Si — 12 o C; Ti — 18 o C; P — 28 o C; S — 30 o C; C — 73 o C; B — 90 o C.

С повышением температуры от комнатной до температуры плавления плотность большинства металлов уменьшается на 3-5 % вследствие того, что переход металла в жидкое состояние сопровождается увеличением объема. Исключение составляют гелий, висмут, сурьма, германий и кремний, которые при плавлении уменьшаются в объеме при соответствующем повышении плотности расплава.

Изменение плотности сплава при переходе из жидкого состояния в твердое предопределяет объемную усадку. В отливках из сплавов с положительным значением Д_с усадка проявляется в виде усадочных раковин и мелких пор, а с отрицательным значением Д_с — в виде наростов (выдавленных на поверхность отливки расплав).

Наряду с плотностью (с), для описания свойств металлов используется обратная величина — удельный объем V = 1/с см 3 /г. С повышением температуры плотность всех металлов в твердом состоянии уменьшается, удельный объем соответственно увеличивается. Увеличение удельного объема твердого металла, не испытывающего полиморфных превращений, при нагреве на Дt может быть довольно точно описано линейной зависимостью. , где — температурный коэффициент объемного расширения. Как известно из физики, температурный коэффициент линейного расширения в данном температурном интервале.

Переход металла в жидкое состояние сопровождается в основном увеличением объема и соответствующим уменьшением плотности. В табл. 1 это выражено через изменение удельных объемов , удельные объемы жидкого и твердого металла при температуре плавления. Можно показать, что

Незначительное изменение объема металлов при плавлении свидетельствует о том, что расстояние между атомами в жидком металле мало отличается от межатомных расстояний в кристаллической решетке.

Повышение температуры жидкого металла вызывает постепенное изменение его свойств и приводит к постепенным структурным перестройкам, которые выражаются в понижении координационного числа и постепенном исчезновении ближнего порядка в расположении атомов. Вызываемое повышением температуры увеличение удельного объема расплава может быть приближенно описано линейной зависимостью . Температурный коэффициент объемного расширения жидкого металла существенно больше, чем такой же коэффициент твердого металла. Обычно .

Сплавы как в твердом, так и в жидком состоянии в общем случае не являются совершенными растворами, и сплавление двух и более металлов всегда сопряжено с изменением объема. Как правило, отмечается уменьшение объема сплава в сравнении с суммарным объемом чистых компонентов с учетом их содержания в сплаве. Однако для технических расчетов можно пренебречь уменьшением объема при сплавлении. В этом случае удельный объем сплава может быть определен по правилу аддитивности, то есть по значениям удельных объемов чистых компонентов с учетом их содержания в сплаве. Таким образом, удельный объем сплава, который состоит из компонентов, содержащихся в процентах по массе в количестве, соответственно равен

Здесь — удельные объемы чистых компонентов при той же температуре, для которой вычисляется удельный объем сплава. Важно иметь в виду, что указанное правило аддитивности в том виде, как оно написано выше, справедливо именно для удельного объема сплава. Если заменить удельные объемы плотностями, то получается значительно более сложное выражение, поэтому целесообразнее пользоваться именно удельными объемами.

В научных исследованиях часто используется величина, называемая атомным объемом или объемом грамм-атома металла или сплава. Эту величину находят делением атомной массы на плотность. Для металлов атомный объем имеет пределы 5 — 20 см 3 , чаще 8 — 12 см 3 .

Плотность зависит от природы вещества (сплава), от комплекса индивидуальных свойств элементов, входящих в его состав, и вида их взаимодействия. Одно и то же вещество (металл) может иметь разную плотность в зависимости от кристаллического строения, типа кристаллической решетки. Например, Fe_б= 768 и Fe_г = 7,76; С_алм = 3,51, С_граф= 2,23; б_кварц = 2,65, в_кварц= 2,51 и др.

Важно учитывать различие понятий «плотность» и «удельный вес» материала.

Плотность — это отношение массы вещества к занимаемому объему:

где m — масса, г(кг); V — объем, см 3 (м 3 ); с — плотность, г/см 3 (кг/м 3 ).

Удельный вес определяют как отношение веса вещества к занимаемому объему:

где P — вес, г (кг); г — удельный вес, см 3 (м 3 ).

Вес находят по отношению:

где g — ускорение свободного падения; k — коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора единиц измерения, входящих в формулу величин.

В одной и той же системе единиц плотность и удельный вес не совпадают численно. Например, для дистиллированной воды в различных системах единиц с и г имеют разные значения (табл. 1.2).

Совпадение численных значений плотности и удельного веса, взятых из разных систем единиц измерения, является иногда причиной замены одной величины другой.

Масса тела — неизменная величина и является мерой гравитационных и инерционных свойств вещества, а вес — величина переменная, зависящая от ускорения свободного падения в точке наблюдения. Поэтому удельный вес не может являться справочной величиной.

Отношение масс двух тел в одной и той же точке наблюдения равно от- ношению весов этих тел:

Поэтому при взвешивании находят массу тела в сопоставлении ее с массой гирь. В результате взвешивания определяют массу материала.

На практике плотность определяют для выявления изменений в конечном металле по сравнению с исходным необработанным. Поэтому имеет значение не сам факт установления плотности, а факт разницы плотностей, или что еще более показательно — отношение плотностей:

Методы определения плотности классифицируются по групповым признакам: весовым, объемным, иммерсионным.

К весовым методам относятся гидростатическое взвешивание, микрометрический метод, ареометрический метод постоянного объема и массы и др. Это наиболее распространенные и точные методы.

К объемным — определение объема образца путем линейных измерений (образец правильной формы) с помощью газовых или жидкостных волюмометров. Объемные методы (по геометрическим размерам) дают возможность сделать точные вычисления при больших объемах образцов.

Уравновешивание плотности в жидкости называют иммерсионным методом. К нему также относится метод термоградиентной трубки и др.

Кроме перечисленных, используют еще и механические, радиационные, рефрактометрические, аналитические и другие методы определения плотности по косвенным показателям.

Чтобы расплавленный металл хорошо заполнял форму, поверхностное натяжение и вязкость его не должны препятствовать поступательному движению расплава до тех пор, пока она не будет полностью заполнена. Вязкость, поверхностное натяжение и диффузия влияют на процессы рафинирования, легирования, модифицирования сплавов.