V metalurgickom priemysle je jednou z hlavných oblastí odlievania kovov a ich zliatin z dôvodu lacnosti a relatívnej jednoduchosti procesu. Formy môžu byť formované ľubovoľným tvarom rôznych rozmerov, od malých po veľké; Je vhodný pre hromadnú aj individuálnu výrobu.
Odlievanie je jednou z najstarších oblastí práce s kovmi a začína okolo doby bronzovej: 7–3 tisícročia pred naším letopočtom. e. Odvtedy bolo objavených veľa materiálov, čo viedlo k vývoju technológie a zvýšeným požiadavkám na zlievarenský priemysel.
V súčasnosti existuje veľa oblastí a typov odliatkov, ktoré sa líšia v technologickom procese. Jedna vec zostáva nezmenená - fyzikálna vlastnosť kovov prechádza z tuhej na tekutú a je dôležité vedieť, pri akej teplote začína topenie rôznych druhov kovov a ich zliatin.
Proces tavenia kovov
Tento proces znamená prechod látky z pevného do kvapalného stavu. Po dosiahnutí bodu topenia môže byť kov v pevnom aj v kvapalnom stave, ďalšie zvýšenie povedie k úplnému prechodu materiálu do kvapaliny.
To isté sa stane, keď stuhne - keď je dosiahnutá hranica topenia, látka začne prechádzať z kvapaliny do tuhého stavu a teplota sa nezmení, kým úplne nekryštalizuje.
Je potrebné pripomenúť, že toto pravidlo sa uplatňuje iba na čistý kov. Zliatiny nemajú jasnú hranicu teploty a uskutočňujú prechod stavu v určitom rozsahu :
- Solidus je teplotná čiara, pri ktorej sa tavná najz taviteľnejšia zložka zliatiny začína taviť.
- Liquidus je konečná teplota topenia všetkých zložiek, pod ktorou sa začínajú objavovať prvé kryštály zliatiny.
Nie je možné presne zmerať teplotu topenia týchto látok, číselná medzera je označená prechodným stavom.
V závislosti od teploty, pri ktorej začína tavenie kovov, sa zvyčajne delia na :
- Taviteľné, do 600 ° C. Medzi ne patrí cín, zinok, olovo a ďalšie.
- Stredné topenie až do 1600 ° C. Najbežnejšie zliatiny a kovy ako zlato, striebro, meď, železo, hliník.
- Žiaruvzdorné, nad 1600 ° C. Titán, molybdén, volfrám, chróm.
Je tu tiež bod varu - bod, v ktorom roztavený kov dosiahne prechod do plynného stavu. Je to veľmi vysoká teplota, zvyčajne dvojnásobok teploty topenia.
Tlakový efekt
Teplota topenia a rovnaká teplota tuhnutia závisia od tlaku a so zvyšovaním sa zvyšujú. Je to spôsobené skutočnosťou, že pri zvyšujúcom sa tlaku sa atómy približujú k sebe navzájom a aby zničili kryštalickú mriežku, musia sa odstrániť. Pri zvýšenom tlaku je potrebná veľká energia tepelného pohybu a zvyšuje sa zodpovedajúca teplota topenia.
Existujú výnimky, keď teplota potrebná na prechod do kvapalného stavu klesá so zvýšeným tlakom. Medzi tieto látky patrí ľad, bizmut, germánium a antimón.
Tabuľka teploty topenia
Je dôležité, aby každá osoba spojená s hutníckym priemyslom, či už je to zvárač, kastr, taviareň alebo klenotník, poznala teploty, pri ktorých sa materiály, s ktorými pracuje, topia. V nasledujúcej tabuľke sú uvedené teploty topenia najbežnejších látok.
Tabuľka teplôt topenia kovov a zliatin
| názov | Tpl, ° C |
|---|---|
| hliník | 660.4 |
| meď | 1084, 5 |
| cín | 231, 9 |
| zinok | 419, 5 |
| volfrám | 3420 |
| nikel | 1455 |
| striebro | 960 |
| zlato | 1064, 4 |
| platina | 1768 |
| titán | 1668 |
| dural | 650 |
| Uhlíková oceľ | 1100-1500 |
| Liatina | 1110-1400 |
| železo | 1539 |
| ortuť | -38, 9 |
| german silver | 1170 |
| zirkón | 3530 |
| kremík | 1414 |
| nichrom | 1400 |
| bizmut | 271, 4 |
| germánium | 938, 2 |
| biely plech | 1300-1500 |
| bronz | 930-1140 |
| kobalt | 1494 |
| draslík | 63 |
| sodík | 93.8 |
| mosadz | 1000 |
| magnézium | 650 |
| mangán | 1246 |
| chróm | 2130 |
| molybdén | 2890 |
| olovo | 327, 4 |
| berýlium | 1287 |
| Vyhrá | 3150 |
| CrAlSiMn | 1460 |
| antimón | 630, 6 |
| karbid titánu | 3150 |
| karbid zirkónia | 3530 |
| gálium | 29, 76 |
Okrem taviaceho stola existuje mnoho ďalších nosných materiálov. Napríklad odpoveď na otázku, aký je bod varu železa, leží vo varnej tabuľke látok. Okrem varu majú kovy mnoho ďalších fyzikálnych vlastností, napríklad pevnosť.
Pevnosť kovu
Okrem schopnosti prechodu z tuhej látky na kvapalinu je jednou z dôležitých vlastností materiálu jej pevnosť - schopnosť tuhej látky odolávať zlomeninám a nezvratným zmenám tvaru. Za hlavný ukazovateľ pevnosti sa považuje odpor vyplývajúci z pretrhnutia pred žíhaného predlisku. Koncept sily sa nevzťahuje na ortuť, pretože je v tekutom stave. Označenie pevnosti je akceptované v MPa - Mega Pascals.
Existujú tieto skupiny pevnosti kovov :
- Krehké. Ich odpor nepresahuje 50 MPa. Patria sem cín, olovo, mäkké alkalické kovy
- Odolný, 50 - 500 MPa. Meď, hliník, železo, titán. Materiály tejto skupiny sú základom mnohých štruktúrnych zliatin.
- Vysoká pevnosť, viac ako 500 MPa. Napríklad molybdén a volfrám.
Tabuľka pevnosti kovu
| kov | Odpor, MPa |
|---|---|
| meď | 200-250 |
| striebro | 150 |
| cín | 27 |
| zlato | 120 |
| olovo | 18 |
| zinok | 120-140 |
| magnézium | 120-200 |
| železo | 200-300 |
| hliník | 120 |
| titán | 580 |
Najbežnejšie zliatiny v každodennom živote
Ako vidno z tabuľky, body topenia prvkov sa veľmi líšia dokonca aj v materiáloch, ktoré sa často vyskytujú v každodennom živote.
Minimálna teplota topenia ortuti je -38, 9 ° C, takže pri izbovej teplote je už v tekutom stave. To vysvetľuje skutočnosť, že teplomery pre domácnosť majú nižšiu známku -39 stupňov Celzia: pod týmto ukazovateľom sa ortuť dostáva do tuhého stavu.
Spájky, najbežnejšie používané v domácnosti, obsahujú významné percento cínu s teplotou topenia 231, 9 ° C, takže väčšina spájok sa topí pri pracovnej teplote spájkovačky 250 až 400 ° C.
Okrem toho existujú taviteľné spájky s dolnou hranicou taveniny až do 30 ° C a používajú sa v prípade nebezpečenstva prehriatia spájkovaných materiálov. Na tieto účely existujú spájky s bizmutom a topenie týchto materiálov leží v rozmedzí 29, 7 - 120 ° C.
Tavenie materiálov s vysokým obsahom uhlíka je v závislosti od legujúcich zložiek v rozmedzí od 1100 do 1500 ° C.
Teploty topenia kovov a ich zliatin sú vo veľmi širokom rozmedzí teplôt, od veľmi nízkych teplôt (ortuť) po hranicu niekoľkých tisíc stupňov. Znalosť týchto ukazovateľov, ako aj ďalších fyzikálnych vlastností, je veľmi dôležitá pre ľudí, ktorí pracujú v metalurgickej oblasti. Napríklad znalosť teploty, pri ktorej sa zlato a iné kovy topia, je užitočná pre klenotníkov, kolieska a huty.