В металургичната индустрия една от основните области е леенето на метали и техните сплави поради евтиността и относителната простота на процеса. Формите могат да бъдат оформени с всякаква форма с различни размери, от малки до големи; Подходящ е както за масово, така и за индивидуално производство.
Леенето е една от най-старите области на работа с металите и започва около бронзовата епоха: 7–3 хилядолетия пр.н.е. д. Оттогава бяха открити много материали, които доведоха до развитието на технологиите и повишените изисквания към леярната индустрия.
В наши дни има много области и видове отливки, които се различават в технологичния процес. Едно нещо остава непроменено - физическото свойство на металите да преминават от твърди в течни и е важно да се знае при каква температура започва топенето на различни видове метали и техните сплави.
Процес на топене на метали
Този процес означава преход на вещество от твърдо в течно състояние. След достигане на точката на топене металът може да бъде както в твърдо, така и в течно състояние, по-нататъшно увеличаване ще доведе до пълен преход на материала в течно.
Същото се случва при втвърдяване - когато се достигне границата на топене, веществото ще започне да преминава от течно в твърдо състояние, а температурата няма да се промени, докато не кристализира напълно.
Трябва да се помни, че това правило важи само за чист метал. Сплавите нямат ясна граница на температурата и правят преход на състоянието в определен диапазон :
- Solidus е температурната линия, при която най-стопяемият компонент на сплавта започва да се топи.
- Течността е крайната точка на топене на всички компоненти, под която започват да се появяват първите сплави кристали.
Невъзможно е точно да се измери точката на топене на такива вещества; числовата празнина се обозначава с преходната точка на състоянията.
В зависимост от температурата, при която започва топенето на металите, те обикновено се разделят на :
- Стопяем, до 600 ° C. Те включват калай, цинк, олово и други.
- Средно топене, до 1600 ° C. Най-често срещаните сплави и метали като злато, сребро, мед, желязо, алуминий.
- Огнеупорни, над 1600 ° C. Титан, молибден, волфрам, хром.
Има и точка на кипене - точката, в която разтопеният метал достига преход в газообразно състояние. Това е много висока температура, обикновено 2 пъти по-голяма от точката на топене.
Ефект на налягане
Точката на топене и равна температура на втвърдяване зависят от налягането, което се увеличава с увеличаването му. Това се дължи на факта, че с увеличаване на налягането атомите се приближават един до друг и за да унищожат кристалната решетка, те трябва да бъдат отстранени. При повишено налягане е необходима голяма енергия на топлинно движение и съответната температура на топене се увеличава.
Има изключения, когато температурата, необходима за преминаване към течно състояние, намалява с повишено налягане. Тези вещества включват лед, бисмут, германий и антимон.
Таблица на точката на топене
Важно е всеки човек, свързан с металургичната промишленост, независимо дали е заварчик, колело, топилня или ювелир, да знае температурите, при които се стопяват материалите, с които работи. Таблицата по-долу показва точките на топене на най-разпространените вещества.
Таблица на температурите на топене на метали и сплави
| име | T pl, ° C |
|---|---|
| алуминий | 660, 4 |
| мед | 1084.5 |
| калай | 231, 9 |
| цинк | 419, 5 |
| волфрам | 3420 |
| никел | 1455 |
| сребърен | 960 |
| злато | 1064.4 |
| платина | 1768 |
| Титан | 1668 |
| дуралуминиум | 650 |
| Въглеродна стомана | 1100-1500 |
| Чугун | 1110-1400 |
| желязо | 1539 |
| живак | -38.9 |
| немски сребро | 1170 |
| цирконий | 3530 |
| силиций | 1414 |
| нихром | 1400 |
| бисмут | 271, 4 |
| германиум | 938, 2 |
| калайдисвам | 1300-1500 |
| бронз | 930-1140 |
| кобалт | 1494 |
| калий | 63 |
| натрий | 93.8 |
| месинг | 1000 |
| магнезиев | 650 |
| манган | 1246 |
| хром | 2130 |
| молибден | 2890 |
| водя | 327, 4 |
| берилий | 1287 |
| Ще спечели | 3150 |
| fechral | 1460 |
| антимон | 630, 6 |
| титанов карбид | 3150 |
| циркониев карбид | 3530 |
| галий | 29.76 |
В допълнение към масата за топене има много други поддържащи материали. Например, отговорът на въпроса каква е точката на кипене на желязото се крие в таблицата на кипене на вещества. Освен кипене, металите имат и редица други физични свойства, като сила.
Якост на метал
В допълнение към способността за преминаване от твърдо в течно, едно от важните свойства на материала е неговата здравина - способността на твърдото вещество да се съпротивлява на счупване и необратими промени във формата. Основният показател за якост се счита за съпротивлението, произтичащо от разрушаването на предварително загрятата заготовка. Понятието за сила не се прилага за живак, тъй като е в течно състояние. Обозначението за сила се приема в MPa - Mega Pascals.
Съществуват следните групи сили на метали :
- Fragile. Тяхната устойчивост не надвишава 50MPa. Те включват калай, олово, меки алкални метали
- Издръжлив, 50-500MPa. Мед, алуминий, желязо, титан. Материалите от тази група са в основата на много структурни сплави.
- Висока якост, над 500MPa. Например молибден и волфрам.
Таблица за якост на метал
| метал | Устойчивост, МРа |
|---|---|
| мед | 200-250 |
| сребърен | 150 |
| калай | 27 |
| злато | 120 |
| водя | 18 |
| цинк | 120-140 |
| магнезиев | 120-200 |
| желязо | 200-300 |
| алуминий | 120 |
| Титан | 580 |
Най-често срещаните сплави в ежедневието
Както се вижда от таблицата, точките на топене на елементите варират значително дори в материали, които често се срещат в ежедневието.
И така, минималната точка на топене на живак е -38, 9 ° C, следователно при стайна температура тя вече е в течно състояние. Това обяснява факта, че битовите термометри имат по-нисък знак от -39 градуса по Целзий: под този показател живакът преминава в твърдо състояние.
Припоите, най-често срещаните в домашна употреба, съдържат значителен процент калай с точка на топене 231, 9 ° C, така че повечето от припоите се стопят при работна температура на поялника 250-400 ° C.
Освен това има запалими припои с по-ниска граница на стопяване, до 30 ° C и се използват, когато прегряването на споените материали е опасно. За тези цели има продавачи с бисмут, а топенето на тези материали се намира в диапазона от 29, 7 - 120 ° C.
Топенето на високо въглеродни материали, в зависимост от легиращите компоненти, е в границите от 1100 до 1500 ° C.
Точките на топене на металите и техните сплави са в много широк температурен диапазон, от много ниски температури (живак) до граница от няколко хиляди градуса. Познаването на тези показатели, както и други физически свойства, е много важно за хората, които работят в металургичната област. Например познаването на температурата, при която се стопи злато и други метали, е полезно за бижутери, колела и плавки.