Температура плавления сплавов: Таблица температуры плавления металлов и сплавов в градусах
alexxlab | 07.04.2023 | 0 | Разное
Температура плавления металлов: таблица в градусах
Главная » Технологии
Технологии
Автор Сварщик На чтение 3 мин Просмотров 139 Опубликовано
При термическом воздействии на детали в процессе сварки важно учитывать температуру плавления металлов. От этого показателя зависят токовые параметры. Необходимо создать электрической дугу или пламя в газовой горелке такой тепловой мощности, чтобы разрушить молекулярные связи. Параметр, при котором сталь или цветной сплав плавится, учитывают при выборе конструкционных материалов для узлов, испытывающих силу трения или металлоконструкций, испытывающих термическое воздействие.
Содержание
- Процесс плавления
- Классификация металлов по температуре плавления
- Разница между температурой плавления и кипения
- Таблицы температур плавления металлов и сплавов
Процесс плавления
При термовоздействии на деталь изменение внутренней структуры происходит за счет накопления энергии молекулами.
Скорость их движения возрастает. В критической точке нагрева начинается разрушение кристаллической структуры, межмолекулярные связи уже не могут удержать молекулы в узлах решетки. Взамен колебательным движениям в пределах узла происходит хаотическое движение, образуется ванна расплава в месте нагрева. Точку начала расплавления вещества в лабораторных условиях определяют до сотых долей градуса, причем этот показатель не зависит от внешнего давления на заготовку. В вакууме и под давлением металлические заготовки начинают плавиться при одной и той же температуре, это объясняется процессом накопления внутренней энергии, необходимой для разрушения межмолекулярных связей.
Классификация металлов по температуре плавления
В физике переход твердого тела в жидкое состояние характерен только для веществ кристаллической структуры. Температуру плавления металлов чаще обозначают диапазоном значений, для сплавов точно определить нагрев до пограничного фазового состояния сложно. Для чистых элементов каждый градус имеет значение, особенно, если это легкоплавкие элементы,
значения не имеет.
Сводная таблица показателей t обычно делится на 3 группы. Помимо легкоплавких элементов, которые максимально нагревают до +600°С, указывают тугоплавкие, выдерживающие нагрев свыше +1600°С, и среднеплавкие. В этой группе сплавы, образующие ванну расплава при температуре от +600 до 1600°С.
Разница между температурой плавления и кипения
Точкой фазового перехода вещества из твердого кристаллического состояния в жидкое нередко называют температуру плавления металла. В расплаве молекулы не имеют определенного расположения, но притяжение удерживает их вместе, в жидком состоянии кристаллическое тело сохраняет объем, но теряет форму.
При кипении теряется объем, молекулы слабо взаимодействуют, хаотично движутся во всех направлениях, отрываются от поверхности. Температура кипения – это когда давление металлических паров достигает давления внешней среды.
Для наглядности разницу между критическими точками нагрева лучше представить в виде таблицы:
| Свойства | Температура плавки | Температура кипения |
|---|---|---|
| Физическое состояние | Сплав превращается в расплав, кристаллическая структура разрушается, исчезает зернистость | Переход в газообразное состояние, отдельные молекулы улетают за пределы расплава |
| Фазовый переход | Равновесие между жидкой и твердой фазами | Равновесие между давлением паров металла и внешним давлением воздуха |
| Влияние внешнего давления | Не меняется | Изменяется, падает при разряжении |
Таблицы температур плавления металлов и сплавов
Для удобства границы фазового перехода указаны по группам в порядке возрастания t фазового перехода из твердого в жидкое состояние.
Из всех элементов выбраны часто встречающиеся.
Таблица плавления легкоплавких металлов и сплавов (расплавляются до +600°С).
| Название элемента или соединения | Буквенный символ в периодической таблице элементов | Температура образования расплава | Температура закипания |
|---|---|---|---|
| Ртуть | Hg | -38,9°С | +356,7°С |
| Литий | Li | +18°С | +1342°С |
| Цезий | Cs | +28,4°С | +667,5°С |
| Калий | K | +63,6°С | +759°С |
| Натрий | Na | +97,8°С | +883°С |
| Индий | In | +156,6°С | +2072°С |
| Олово | Sn | +232°С | +2600°С |
| Висмут | Bi | +271,4°С | +1564°С |
| Таллий | Tl | +304°С | +1473°С |
| Кадмий | Cd | +321°С | +767°С |
| Свинец | Pb | +327°С | +1750°С |
| Цинк | Zn | +420°С | +907°С |
Таблица плавления среднеплавких металлов и сплавов, диапазон фазового перехода от +600 до 1600°С.
| Наименование | Обозначение металла или химический состав сплава | Температура плавления | Температура кипения |
|---|---|---|---|
| МЕТАЛЛЫ | |||
| Сурьма | Sb | +630,6°С | +1587°С |
| Магний | Mg | +650°С | +1100°С |
| Алюминий | Al | +660°С | +2519°С |
| Барий | Ba | +727°С | +1897°С |
| Кальций | Ca | +842°С | +1484°С |
| Серебро | Ag | +960°С | +2180°С |
| Золото | Au | +1063°С | +2660°С |
| Марганец | Mn | +1246°С | +2061°С |
| Медь | Cu | +1083°С | +2580°С |
| Бериллий | Be | +1287°С | +2471°С |
| Кремний | Si | +2350°С | |
| Никель | Ni | +1455°С | +2913°С |
| Кобальт | Co | +1495°С | +2927°С |
| Железо | Fe | +1539°С | +900°С |
| СПЛАВЫ | |||
| Дюрали | Al+ Mg+Cu+Mn | +650°С | |
| Латуни | сплавы на основе меди и цинка | +950…1050°С | |
| Нейзильбер | Cu+Zn+Ni | +1100°С | |
| Чугун | углеродистое железо | +1100…1300°С | |
| Углеродистые стали | +1300…1500°С | ||
| Нихром | Fe+Ni+Cr+Si+Mn+Al | +1400°С | |
| Инвар | Fe+Ni | +1425°С | |
| Фехраль | Fe+Cr+Al+Mn+Si | +1460°С | |
Таблица плавления тугоплавких металлов и сплавов (свыше +1600°С).
| Название | Символ элемента, формула соединения | Температура плавления | Температура кипения |
|---|---|---|---|
| Титан | Ti | +1680°С | +3300°С |
| Карбид титана | TiC | +3150°С | – |
| Торий | Th | +1750°С | +4788°С |
| Платина | Pt | +1769,3°С | +3825°С |
| Хром | Cr | +1907°С | +2671°С |
| Карбиды хрома | Cr23C6 | +1660°С | – |
| Cr7С3 | +1780°С | – | |
| Cr3С2 | +1890°С | – | |
| Цирконий | Zr | +1855°С | +4409°С |
| Карбид циркония | ZrC | +3530°С | – |
| Ванадий | V | +1910°С | +3407°С |
| Родий | Rh | +1964°С | +3695°С |
| Иридий | Ir | +2447°С | +4428°С |
| Ниобий | Nb | +2477°С | +4744°С |
| Молибден | Mo | +2623°С | +4639°С |
| Тантал | Ta | +3017°С | +5458°С |
| Вольфрам | W | +3420°С | +5555°С |
Температура плавления сплавов Ag-Cu-Zn | Математика для ювелиров
1.
История вопросаВыбирая для своей работы серебряные припои, я столкнулся с противоречивыми данными в разных справочниках. Начиная уже с того, при какой температуре плавится чистое серебро. В старых книгах было два значения: 960 и 960.5 градусов Цельсия. (Не могу тут сразу не заметить, что с появлением интернета всё сильно усложнилось. Температура плавления серебра стала расти. Максимальное значение, которое я встречал, это 963 градуса. А в промежутке — 960.8, 961.9, 962 и даже 961.78 (!) похоже, кто-то просто попал пальцем между двумя клавишами при наборе текста, иначе не объяснишь такую фантастическую точность.)
Однако, когда я курочил свой первый серебряный подстаканник, мечтая превратить его в произведение ювелирного искусства, интернета еще не было. Были Бреполь и Марченков. Чуть позже появился Новиков, который вобрал в себя выжимки из Бреполя и, видимо, нескольких других не известных мне источников. И показания у них довольно часто расходились. В результате мне пришлось слегка углубиться в теорию сплавов.
В этой и паре следующих статей я хочу коротко изложить полученные мной результаты.
Прежде всего ограничимся трехкомпонентными сплавами серебро-медь-цинк. В серебряные припои добавляют и кадмий, но это необходимо только в каких-то особо экзотических случаях, например, при реставрации изделий с камнями, эмалью или чернью. В подавляющем большинстве случаев кадмий в серебряном припое — излишняя роскошь и вред организму.
Во-вторых, нам потребуются не все возможные сплавы Ag-Cu-Zn, а только те, в которых достаточно высокая концентрация серебра и совсем немного цинка. Возьмем область 50-100% серебра, 0-50% меди и 0-25% цинка. Именно в этой области находятся как серебряные припои, так, кстати, и сами ювелирные сплавы серебра (при нулевой концентрации цинка).
Данные для расчетов я взял из диаграммы «изотермы ликвидуса тройной системы Ag-Cu-Zn». Здесь надо сразу сказать, что такое «ликвидус». Дело в том, что у сплавов переход из твердого состояния в жидкое (и наоборот) может происходить не сразу, а через некую третью фазу пасто-кашеобразного состояния.
И поэтому, когда говорят о температуре плавления сплава, то, как правило, называют два числа: точку ликвидуса и точку солидуса. Ликвидус соответствует полному расплавлению сплава при нагревании или началу отвердевания при охлаждении. Солидус — точка начала расплавления сплава при его нагревании или полного отвердевания при охлаждении.
Поскольку меня интересовало полное расплавление, я взял диаграмму «изотермы ликвидуса». Изотермы — это линии одинаковой температуры на каком-либо графике или диаграмме. К моему огромному сожалению, за давностью лет я не могу сейчас сослаться на источник. Это была бумажная книга, которую я изучал в читальном зале библиотеки. Были, знаете, раньше такие книги — из бумаги. Воот. И люди их читали… Подобную диаграмму можно найти в книге «Благородные металлы. Справ. изд. Под ред. Савицкого Е.М. Металлургия, 1984» на стр.339. Но та, «моя», была подробнее, и если кто-нибудь окажется в курсе дела и подскажет мне эту книгу, то я буду тому человеку очень благодарен.
На соседнем рисунке (кликните, чтобы увеличить) показано, как выглядит эта диаграмма в моей редакции. Ею можно пользоваться и вручную находя пересечения линий, соответствующих компонентам сплава, и на глаз производя интерполяцию с экстраполяцией. Однако, меня это не устроило. Все эти изотермы я оцифровал и получил массив данных для того, чтобы эти страшные слова (интерполяцию, доходящую до экстраполяции) выполняла программа, освободив тем самым вычислительные мощности моего мозга для подсчета тех несметных богатств, что были заработаны исключительно честным трудом. Конец параграфа.
2. Программа Ag-Cu-Zn
Программа Ag-Cu-Zn вычисляет:
а) температуру плавления сплавов серебро-медь-цинк по их составу;
б) состав сплава по его температуре плавления и пробе.
Перейти к описанию программы
Запустить программу
припои, ювелирные сплавы
Сплавы с низкой температурой плавления и их промышленное использование
От предохранителей и термостатов до пресс-форм и гибки труб, вы можете найти сплавы с низкой температурой плавления в бесчисленных промышленных приложениях и продуктах. Сплавы с низкой температурой плавления, также называемые легкоплавкими, уникальны тем, что они плавятся при относительно низких температурах и обладают высокой теплопроводностью. Это делает их пригодными для различных промышленных применений и особенно в производственных процессах.
Одним из наиболее распространенных применений сплавов с низкой температурой плавления является припой для крепления микросхем и полупроводников к печатным платам — отсюда и название плавкий сплав. Сплав плавится или превращается в пасту, в зависимости от типа сплава, затем снова быстро затвердевает, чтобы сплавить компоненты.
Учитывая их значимость в производстве электроники, полезность сплавов с низкой температурой плавления очевидна. Однако они также имеют ряд дополнительных приложений.
Чем полезны сплавы с низкой температурой плавления
Легкоплавкие сплавы бывают эвтектическими и неэвтектическими.
Металлы в неэвтектическом сплаве затвердевают при разных температурах при плавлении, в результате чего образуется своего рода паста, пока каждый из составляющих металлов не затвердеет. Напротив, эвтектические сплавы плавятся при температуре ниже температуры плавления любого из входящих в их состав металлов и почти сразу затвердевают.
Эвтектические сплавы обычно состоят из висмута, свинца, олова, кадмия, индия и других металлов. В совокупности эти компоненты образуют сплав, который плавится при низких температурах и обладает уникальными свойствами в отношении роста и усадки. Эвтектические сплавы с индием особенно полезны в специализированных производственных процессах и устройствах, таких как:
- Блокировка линзы для резки и шлифовки стеклянной и пластиковой оптики
- Гибка труб, при которой сплав расплавляется и помещается в трубы для выявления дефектов
- Спринклерные системы, в которых сплав используется в качестве плавкого предохранителя, который активируется после расплавления
Эти сплавы расширяются при затвердевании, что делает их пригодными для заливки в формы для изготовления копий.
Эвтектические сплавы Belmont
Belmont производит два эвтектических сплава, коды продуктов 2451 и 2491. Оба сплава основаны на висмуте и содержат индий. Это означает, что оба они легко отливаются и сразу же могут быть использованы после затвердевания. Ключевой особенностью эвтектических сплавов Belmont является то, что они легко перерабатываются. Например, при гибке труб низкая температура плавления эвтектического сплава Бельмонта позволяет вам залить жидкий сплав в трубу, а затем использовать ванну с горячей водой, чтобы немедленно удалить его и использовать повторно. Это означает, что вы можете использовать сплавы снова и снова.
Пристальный взгляд на код продукта Belmont 2451
Код продукта Belmont 2451 представляет собой превосходный эвтектический сплав для применений, где необходима максимально низкая температура плавления.
Из-за очень низкой температуры плавления 2451 часто используется в оптической промышленности при производстве и шлифовке пластиковых или стеклянных линз и других оптических компонентов.
| Состав | • 44,7% Bi • 5,3% Cd • 22,6% Pb • 9,1% В • 8,3% Sn |
| • Точка плавления солидуса 117°F, 47°C • Температура плавления ликвидуса 117°F, 47°C • Температура текучести 117°F, 47°C • Вес 0,32 фунта/куб. дюйм | |
| Формы | • Торты весом 2,0 фунта |
При блокировании линз эвтектические сплавы используются в качестве заготовок, которые крепятся к блокам для притирки соответствующего рецепта в линзы из пластика или стекла. Благодаря своим уникальным свойствам и низкой температуре плавления продукт 2451 адаптируется к любой линзе, не деформируя пластик или стекло.
В дальнейшем его можно реформировать и использовать повторно.
Пристальный взгляд на код продукта Belmont 2491
Аналогичный по составу продукту 2451, продукт 2491 работает во многих из тех же областей применения. Тем не менее, есть несколько ключевых отличий, которые включают более высокую температуру плавления и отсутствие кадмия в его составе.
| Состав | • 49% Би • 18% свинца • 21% В • 12% Sn |
| Техническая информация | • Точка плавления солидуса 136°F, 58°C • Температура плавления ликвидуса 136°F, 58°C • Температура текучести 136°F, 58°C • Вес 0,31 фунта/куб. дюйм |
| Формы | • Торты весом 2,0 фунта • Сплошная проволока диаметром 1/8 дюйма • Заглушки |
Кадмий — это высокотоксичный металл, который подходит не для всех целей.
В производственных или производственных процессах, предполагающих многократную обработку, 2491 является подходящей альтернативой 2451. Учитывая более высокую температуру плавления и отсутствие токсичности, он является фаворитом при литье, например, для контрольного литья и художественного литья.
Сплавы с низкой температурой плавления для любого применения
Сплавы с низкой температурой плавления, особенно эвтектические сплавы, содержащие индий, невероятно универсальны и могут применяться в различных промышленных процессах и производственных процессах в бесчисленных отраслях промышленности. От искусства до аэрокосмической отрасли возможности эвтектических сплавов безграничны.
Занимаясь производством высококачественных сплавов с 1896 года, Belmont предлагает широкий ассортимент сплавов с низкой температурой плавления для всех возможных областей применения. Не уверены, подходит ли продукт 2451 или 2491 для ваших нужд? Свяжитесь , и мы будем работать с вами, чтобы найти подходящий сплав и форму для того, чего вы хотите достичь.
Сравнение температур плавления сплавов с составляющими их металлами
Сравнение температур плавления сплавов с составляющими их металлами
0 Комментарий админ
Просмотры сообщений: 300
Сплав представляет собой смесь двух или более химических элементов, один из которых должен быть металлом. Различные вещества в контролируемых количествах добавляются к металлу для образования сплавов с желаемыми свойствами. Примеры сплавов, таких как нержавеющая сталь, бронза и латунь, применяются в различных областях, включая строительство, автомобилестроение, медицину и аэрокосмическую промышленность.
Давайте поговорим о сплавах и их свойствах, и эта статья начнется со сравнения температуры плавления сплавов с этими составляющими их металлами.
2. Точка плавления и интервал плавления
Температура плавления является важной характеристикой сплавов и металлов. Это температура, при которой вещество переходит из твердого состояния в жидкое.
При этой температуре твердое состояние и жидкое состояние сосуществуют в равновесии.
В отличие от чистых металлов, большинство сплавов имеют диапазон плавления, а не точку плавления, в течение которой вещество испытывает переход от твердого состояния к жидкому. Ниже приводится дополнительное объяснение процесса плавления материала сплава:
- Сплавы начинают плавиться при температуре солидуса, а вещество частично жидкое, частично твердое.
- Завершают плавку при температуре ликвидуса.
- Существуют особые случаи, когда некоторые сплавы изменяют свое состояние при одной единственной температуре, которая называется температурой эвтектики.
- Чем шире диапазон плавления, тем более нечистым является вещество.
Давление окружающей среды влияет как на температуру плавления, так и на диапазон плавления.
3. Диаграммы температуры плавления соединения
Давайте подробно обсудим температуры плавления сплавов, используя следующие диаграммы.
[1]
Эти две диаграммы температуры плавления показывают диапазон плавления соединения (смесь металла A и металла B).
- Крайняя левая часть графика показывает, где существует только чистый металл A, а крайняя правая сторона показывает, где существует чистый металл B.
- Линия на диаграмме — яркое проявление перехода твердое тело — жидкое. Температура плавления снижается по мере того, как смесь становится нечистой. Самая низкая точка плавления находится в середине графика.
- Точка пересечения называется точкой эвтектики. Некоторые системы не имеют точек эвтектики. У некоторых их несколько.
- Однако реальная ситуация немного отличается. Прежде чем температура достигнет эвтектических точек, металл В уже начал плавиться, и в этой точке можно было найти и А, и В.
- Другой вывод, который можно сделать, заключается в том, что точка эвтектики сплава обычно ниже, чем точка плавления чистого металла составляющих его элементов.
4.
Температура плавления сплава ниже – почему?Большинство сплавов имеют более низкую температуру плавления по сравнению с металлами, из которых они состоят, потому что их атомы имеют более правильное расположение и более прочные связи. Вы сможете лучше понять это явление, узнав о процессе плавления.
Вначале атомы кристаллических материалов, таких как металлы, имеют трехмерное расположение, а именно кристаллическую решетку. Они удерживаются вместе сильными силами решетки. Эти частицы поглощают больше энергии и движутся сильнее. Наконец, прочная кристаллическая структура разрушается, и твердый материал плавится. Чем больше энергии требуется, тем выше температура плавления. Ниже приведены данные о температурах плавления металлов и сплавов:
Таблица 1 Температура плавления некоторых металлов и сплавов
| Элемент | Температура плавления (°C) | Температура плавления (°F) |
| Алюминий | 660,32 | 1220. 58 |
| Медь | 1084,62 | 1984.32 |
| Железо | 1538 | 2800 |
| Никель | 1453 | 2651 |
| Серебро | 961,78 | 1763.2 |
| Олово | 231,93 | 449,47 |
| Титан | 1668 | 3034 |
| Цирконий | 1855 | 3371 |
| Алюминиево-железный сплав | 1153 | 2107 |
| Алюминиево-никелевый сплав | 1385 | 2525 |
| Латунь, красная | 990 – 1025 | 1810 – 1880 |
| Латунь, желтая | 905 – 932 | 1660 – 1710 |
| Бронза, алюминий | 1027 – 1038 | 1881 – 1900 |
| Медно-никелевый сплав | 1060-1240 | 1940-2264 |
| Чугун, литье | 1204 | 2200 |
| Железо кованое | 1482 | 2700 |
Примечание.
Металлы указаны в синих ячейках, а сплавы — в серых.
5. Другие различия между сплавами и металлами
Сплавы отличаются от составляющих их металлов в следующих аспектах:
- Сплавы прочнее составляющих их металлов.
Хрупкие чистые металлы объединяются в более твердые и прочные сплавы. Бронза (88% меди и 12% олова) прочнее меди. Он легче плавится и легче отливается.
- Сплавы обладают лучшей коррозионной стойкостью, чем металлы, входящие в их состав.
Чистые металлы легче подвергаются коррозии. Так сплавы создаются для борьбы с коррозией. Процентное содержание алюминия, железа и никеля в алюминиевой бронзе составляет от 6% до 12%. Алюминиевая бронза обладает высокой коррозионной стойкостью, поэтому это отличный вариант для изготовления таких устройств, как насосы и клапаны, подверженные воздействию агрессивных жидкостей.
6. Заключение
Сплавы представляют собой смесь металлов и других веществ, приобретающих желаемые качества, такие как ударная вязкость, долговечность и коррозионная стойкость.