Медь входит в семёрку самых древних металлов, с которыми люди познакомились на самом начальном этапе своего существования. Период с 4 по 3 тысячелетие до нашей эры так и называется медный век в истории развития человечества. Древние люди изготавливали из неё предметы быта, орудия труда и боевое оружие. Это стало возможным благодаря относительно невысокой температуре плавления меди.
Купрум: характеристика элемента
Научное наименование меди Cuprum (Купрум) происходит от названия греческого острова Кипр, где медь начали добывать ещё в середине третьего тысячелетия до нашей эры. В периодической таблице Менделеева химический элемент медь имеет 29 атомный (порядковый) номер, находится в 11 группе четвёртого периода. Принадлежит к пластичным переходным металлам. В чистом виде имеет характерный золотисто-розовый цвет. Чистую медь легко окислить, поэтому в естественных условиях она всегда образует на своей поверхности тонкую оксидную плёнку, которая придаёт ей красноватый оттенок.
Физические свойства
Это второй металл после серебра по уровню электропроводности, что делает её крайне востребованной в современной электронике. Второе ценное качество — высокая теплопроводность, это позволяет её широко применять во всевозможных теплообменниках и в холодильной аппаратуре.
- Температура плавления 1083 градуса.
- Температура кипения 2567 градусов.
- Удельное сопротивление при 20 градусах составляет 1,68·10 -3 Ом·м.
- Плотность 8,92 г/см.
Нахождение в природе
В природе встречается в самородном виде и в виде соединений.
Самые крупные месторождения самородной меди находятся в США в районе озера Верхнего. Именно в этом районе был найден самый крупный медный самородок весом 3560 килограмм. А также много самородной меди встречается в рудных горах Германии.
В России и на постсоветском пространстве добыча меди происходит путём извлечения из сульфидной руды. Её можно добыть, извлекая из медного колчедана или халькопирита CuFeS2. Наиболее известны такие месторождения, как Удокан в Забайкалье и Джезказган в Казахстане.
Сульфиты меди чаще всего образуются в так называемых среднетемпературных гидротермальных жилах. Могут образовываться и в осадочных породах в виде медистых песчаников и сланцев.
Как правило, медная руда всегда добывается открытым способом. Процентное содержание чистой меди в руде составляет от 0,2 до 1,0 процента в зависимости от месторождения.
Медные сплавы
Являются самыми первыми металлическими сплавами, получение которых человечество освоило ещё на самой заре своего развития. При какой температуре плавится медь, зависит от того, в каком сплаве она находится. В настоящее время наиболее известны и востребованы такие сплавы, как:
- Латунь. Сплав с добавление цинка, содержание которого может доходить до 40%. Цинк повышает пластичность и прочность металла. Температура, при которой латунь плавится, составляет 880 — 950 градусов.
- Бронза. Сплав с оловом, с добавлением некоторых других компонентов, таких как кремний, бериллий, свинец. Получать бронзу из меди человек научился ещё в самом начале бронзового века. Бронза не утратила своей актуальности даже с наступлением века железа, например, ещё в начале 20 века стволы пушек изготавливали из так называемой орудийной бронзы. Температура, при которой бронза начинает плавиться, составляет 930 — 1140 градусов.
-
Мельхиор. Кроме меди, содержит в своём составе 5−30% никеля. Никель увеличивает прочность медного сплава и повышает его электрическое сопротивление. Кроме того, сильно повышается коррозионная стойкость. Температура плавления — 1170 градусов. По своим внешним характеристикам мельхиор очень похож на серебро, раньше его называли белой медью. Но он обладает более высокой механической прочностью, чем обычное серебро. - Дюраль, или дюралюминий. Основную массу сплава составляет алюминий 93%, на медь приходится 5%, оставшиеся 2% занимают марганец, железо и магний. Название происходит от названия немецкого города Дюрен, где в 1906 году был впервые получен этот высокопрочный сплав алюминия. Одной из его особенностей является тот факт, что его прочностные характеристики с течением времени имеют тенденцию к увеличению. Поэтому он не теряет своей прочности после нескольких лет эксплуатации, как другие металлы. В настоящее время этот сплав является основой самолётостроения.
- Ювелирные сплавы. Сплавы меди с золотом. Тем самым увеличивается устойчивость драгметалла к механическим воздействиям и истиранию.
Переплавка меди дома
Этот металл обладает целым набором полезных свойств, которые делают её весьма желанным металлом в домашнем хозяйстве. А относительно невысокая температура при плавлении и изрядное количество медного лома, которое можно обнаружить на ближайшей свалке, позволяют задавать вопрос о том, как расплавить медь в домашних условиях, не как риторический, а вполне реальный и практический.
График плавления меди
Расплавление любого металла заключается в том, что под воздействием высоких температур разрушается кристаллическая решётка и металл переходит из твёрдого состояния в жидкое. Можно выделить некоторые закономерности, свойственные любому металлу в процессе расплавления:
- Во время нагревания температура внутри металла повышается, но кристаллическая решётка не подвергается разрушению. Металл сохраняет своё твёрдое состояние.
- При достижении температуры плавления, для меди это 1083 градуса, температура внутри металла перестаёт повышаться, несмотря на то что общий нагрев и передача тепла продолжаются.
- После того как вся масса метала переходит в расплавленное состояние, температура внутри металла снова начинает резко повышаться.
В случае процесса охлаждения расплавленного металла происходит всё то же самое, но в обратной последовательности. Сначала происходит резкое снижение температуры внутри металла, затем на значении 1080 градусов падение температуры прекращается до тех пор, пока вся масса метала не перейдёт в твёрдое состояние. После этого температура снова начинает резко падать, пока не сравняется с температурой окружающего воздуха и кристаллизация не завершится окончательно.
Температура кипения
Медь начинает активно выделять углерод в виде пузырьков газа при температуре 2560 градусов. Внешне это очень напоминает кипение воды. На самом деле это процесс активного окисления меди, в результате которого металл теряет практически все свои уникальные свойства. Детали, отлитые из кипящей меди, имеют в своей структуре большое количество пор, которые будут уменьшать механическую прочность материала и ухудшать его декоративные свойства. Потому в процессе плавки необходимо внимательно следить за температурой и не допускать закипания меди.
Способы плавки
Медный лом можно переплавить в домашних условиях разными способами в зависимости от технического оснащения домашней мастерской. При этом нужно иметь в виду, что придётся нагревать медь не до её температуры плавления, а чуть выше — примерно до 1100−1200 градусов.
Для этих целей годятся следующие приспособления:
- Муфельная печь. Наиболее рациональное решение проблемы расплавления меди, так как такая печь позволяет регулировать температуру во время процесса плавки, что очень удобно. Подобные лабораторные печи оснащены специальным окном из жаропрочного стекла, что позволяет постоянно осуществлять визуальный контроль всего процесса.
- Газовая горелка. Ручная газовая горелка размещается под дном ёмкости из тугоплавкого материала, в которой непосредственно будет размещаться медный лом. Этот способ предполагает наличие тесного контакта расплавляемой массы металла с воздухом, что будет способствовать усилению процесса окисления расплавляемого металла. Чтобы этому как-то противостоять, на расплавляемую массу сверху насыпают слой древесного угля.
- Паяльная лампа. Способ практически ничем не отличается от плавки с помощью газовой горелки. Но в этом случае невозможно достигнуть относительно высоких температур, поэтому он годится для переплавки сплавов меди, которые обладают меньшей температурой плавления, чем чистая медь.
- Кузнечный горн. На раскалённые древесные угли специального костра помещается тугоплавкий тигель с измельчённым металлом. Для ускорения процесса расплавления задействуют обычный бытовой пылесос, включённый в режиме выдувания. Труба пылесоса должна быть небольшого диаметра и иметь металлический наконечник, в противном случае она расплавится. Данный способ подходит для тех, кто занимается плавкой меди дома регулярно и имеет дело с большими объёмами исходного материала, который необходимо отжечь.
- Микроволновая печь. Бытовая мощная микроволновка с небольшими изменениями конструкции может легко плавить довольно большие объёмы медного лома. Для этого необходимо убрать из микроволновки вращающуюся тарелку, а вместо неё поместить соответствующих размеров тигель, который необходимо сделать из тугоплавкого материала, например, из шамотного кирпича.
Пошаговая инструкция
Процесс плавления любого металла происходит поэтапно и подчиняется определённому алгоритму, который одинаков как для промышленного производства, так и для кустарного. Для тех, кто озадачен вопросом плавки меди в домашних условиях, пошаговая инструкция будет выглядеть следующим образом:
- Необходимо взять тугоплавкий тигель. Металл в измельчённом состоянии насыпается в тигель. После этого тигель помещается в предварительно прогретую муфельную печь. С помощью специального окошка наблюдают за процессом расплавления.
- После полного расплавления всего объёма медного лома тигель с помощью специальных длинных щипцов извлекается из печи.
- На поверхности расплавленного металла образуется плёнка его оксида. Эту плёнку необходимо аккуратно сдвинуть в сторону к одной из стенок тигля. Для этих целей используют специальный крючок, изготовленный из тугоплавкого металла.
- После того как металл освобождён от оксидной плёнки, необходимо его очень быстро разлить в предварительно подготовленные формы.
Практические рекомендации
Температура плавления меди в домашних условиях зависит от того, в каком сплаве она содержится.
Техническая чистая медь содержится в проводах и кабелях, а также в обмотках трансформаторов, электродвигателей и генераторов. При этом нужно иметь в виду, что химически чистая медь содержится только в столовых приборах и в прочей кухонной утвари. Во всех остальных случаях в ней присутствуют те или иные вредные компоненты.
В чистом виде обладает повышенной вязкостью в расплавленном состоянии, поэтому отливать из неё изделия сложной конфигурации и небольших размеров очень сложно. Гораздо легче для этих целей использовать латунь.
В сплавах бронзы, изготовленных вначале и середине прошлого века, использовали в качестве компонентов мышьяк и сурьму. Поэтому следует избегать расплавления так называемой старинной бронзы, так как пары мышьяка могут привести к отравлению организма.
Температура плавления и кипения меди
Твердый металл медь люди научились плавить еще до нашей эры. Название элемента по таблице Менделеева – Cuprum, в честь первого массового расположения производства меди. Именно на острове Кипр в третьем тысячелетии до н.э. начали добывать руду. Металл зарекомендовал себя как хорошее оружие и красивый, блестящий материал для изготовления посуды и других приборов.
Изготовление предметов требовало множество усилий при отсутствии технологий. В первых шагах развития цивилизации и поиску новых металлов, люди научились добывать и плавить медную руду. Получение руды происходило в малахитовом, а не в сульфидном состоянии. Получение на выходе свободной меди, из которой можно изготавливать детали, требовало обжига. Для исключения окислов, металл с древесным углем размещалась в сосуд из глины. Поджигался металл в специально подготовленной яме, образующийся в процессе угарный газ способствовал процессу появления свободной меди.
Для точных расчетов использовался график плавления меди. В то время производился точный расчет времени и примерная температура, при которой происходит плавка меди.
Медь и ее сплавы
Металл имеет красновато-желтый оттенок благодаря оксидной пленке, которая образуется при первом взаимодействии металла с кислородом. Пленка придает благородный вид и обладает антикоррозийными свойствами.
Сейчас доступно несколько способов добычи металла. Распространёнными являются медный колчедан и блеск, которые встречаются в виде сульфидных руд. Каждая из технологий получения меди требует особого подхода и следования процессу.
Добыча в природных условиях происходит в виде поиска медных сланцев и самородков. Объемные месторождения в виде осадочных пород находятся в Чили, а медные песчаники и сланцы расположились на территории Казахстана. Использование металла обусловлено невысокой температурой плавления. Практически все металлы плавятся путем разрушения кристаллической решетки.
Основной порядок плавления и свойства:
- на температурных порогах от 20 до 100° материал полностью сохраняет свои свойства и внешний вид, верхний оксидный слой остается на месте;
- кристаллическая решетка распадается на отметке 1082°, физическое состояние становится жидким, а цвет белым. Уровень температуры задерживается на некоторое время, а затем продолжает рост;
- температура кипения меди начинается на отметке 2595°, выделяется углерод, происходит характерное бурление;
- при отключении источника тепла происходит снижение температуры, происходит переход в твердую стадию.
Плавка меди возможна в домашних условиях, при соблюдении определенных условий. Этапы и сложность задачи зависят от выбора оборудования.
Физические свойства
Основные характеристики металла:
- в чистом виде плотность металла составляет 8.93 г/см 3 ;
- хорошая электропроводность с показателем 55,5S, при температуре около 20⁰;
- теплопередача 390 Дж/кг;
- кипение происходит на отметке 2600°, после чего начинает выделение углерода;
- удельное электрическое сопротивление в среднем температурном диапазоне – 1.78×10 Ом/м.
Основными направлениями эксплуатации меди является электротехнические цели. Высокая теплоотдача и пластичность дают возможность применения к различным задачам. Сплавы меди с никелем, латунью, бронзой, делаю более приемлемой себестоимость и улучшают характеристики.
Химический состав меди
В природе она не однородна по своему составу, так как содержит ряд кристаллических элементов, образующих с ней устойчивую структуру, так называемые растворы, которые можно подразделить на три группы:
- Твердые растворы. Образуются, если в составе содержаться примеси железа, цинка, сурьмы, олова, никеля и многих других веществ. Такие вхождения существенно снижают ее электрическую и тепловую проводимость. Они усложняют горячий вид обработки под давлением.
- Примеси, формирующие хрупкие химические соединения. Сюда входят кислород и сера, а также другие элементы. Они ухудшают прочностные качества, в том числе снижают электропроводность.
Масса меди с примесями гораздо больше, чем в чистом виде. Ко всему прочему, элементы примесей существенно влияют на конечные характеристики уже готового продукта. Поэтому их суммарный состав, в том числе количественный, по отдельности должен регулироваться еще на этапе производства. Рассмотрим более подробно влияние каждого элемента на характеристики конечных медных изделий.
- Кислород. Один из самых нежелательных элементов для любого материала, не только медного. С его ростом ухудшается такое качество, как пластичность и устойчивость к коррозионным процессам. Его содержание не должно превышать 0,008%. В ходе термической обработки в результате процессов окисления количественное содержание этого элемента уменьшается.
- Никель. Образует устойчивый раствор и существенно снижает показатели проводимости.
- Сера или селен. Оба компонента одинаково влияют на качество готовой продукции. Высокая концентрация таких вхождений снижает пластичные свойства медных изделий. Содержание таких компонентов не должно превышать 0,001% от общей массы.
- Висмут. Негативно влияет на механические и технологические характеристики готовой продукции. Максимальное содержание не должно превышать 0,001%.
- Мышьяк. Он не меняет свойств, но образует устойчивый раствор, является своего рода защитником от пагубного влияния других элементов, как кислород, сурьма или висмут.
Химический состав меди
- Марганец. Он способен полностью раствориться в меди практически при комнатной температуре. Влияет на проводимость тока.
- Сурьма. Компонент лучше всех растворятся в меди, наносит ей минимальный вред. Содержание его не должно превышать 0,05% от массы меди.
- Олово. Образует устойчивый раствор с медью и повышает ее свойства по проведению тепла.
- Цинк. Его содержание всегда минимально, поэтому такого пагубного влияния он не оказывает.
Фосфор. Основной раскислитель меди, максимальное содержание которого при температуре 714°С составляет 1,7%.
Латунь
Сплав на основе меди с добавлением цинка называется латунь. В некоторых ситуациях добавляется олово в меньших пропорциях. Джеймс Эмерсон в 1781 году решил запатентовать комбинацию. Содержание цинка в сплаве может варьироваться от 5 до 45%. Латуни различают в зависимости от предназначения и спецификации:
- простые, состоящие из двух компонентов – меди и цинка. Маркировка таких сплавов обозначается буквой «Л», напрямую значащая содержание меди в сплаве в процентах;
- многокомпонентные латуни – содержат множество других металлов в зависимости от назначения к использованию. Такие сплавы повышают эксплуатационные свойства изделий, обозначаются также буквой «Л», но с прибавлением цифр.
Физические свойства латуни относительно высокие, коррозийная стойкость на среднем уровне. Большинство сплавов не критично к пониженным температурам, возможно эксплуатировать металл в различных условиях.
Технологии получения латуни взаимодействует с процессами медной и цинковой промышленности, обработке вторичного сырья. Эффективным способом плавки является использование электропечи индукционного типа с магнитным отводом и регулировкой температуры. После получения однородной массы, она разливается в формы и подвергается процессам деформации.
Применение материала в различных отраслях, повышает на него спрос с каждым годом. Сплав применяется в суд строительстве и производстве боеприпасов, различных втулок, переходников, болтов, гаек и сантехнических материалов.
Бронза
Цветной металл для изготовки изделий разных типов начали использовать с древних времен. Данный факт подтверждается найденными материалами при археологических раскопках. Состав бронзы изначально был богат оловом.
Промышленностью выпускается различное количество разновидностей бронзы. Опытный мастер способен по цвету металла определить его предназначение. Однако не каждому под силу определить точную марку бронзы, для этого используется маркировка. Способы производства бронзы подразделяются на литейные, когда происходит плавление и отлив и деформируемые.
Состав металла зависит от предназначения к использованию. Основным показателем является наличие бериллия. Повышенная концентрация элемента в сплаве, подвергнутая процедуре закаливания, может соперничать с высокопрочными сталями. Наличие в составе олова отнимает у металла гибкость и пластичность.
Производство бронзовых сплавов изменилось с древних времен фактически внедрением современного оборудования. Технология с использованием в качестве флюса в виде древесного угля используется до сих пор. Последовательность получения бронзы:
- печь разогревается для требуемой температуры, после этого в нее устанавливается тигель;
- после плавки металл может окислится, во избежание этого добавляют флюс в качестве древесного угля;
- кислотным катализатором служит фосфорная медь, добавление происходит после полного прогрева сплава.
Старинные изделия из бронзы подвержены естественным процессам – патинирование. Зеленоватый цвет с белым оттенком проявляется из-за образования пленки, обволакивающей изделие. Искусственные методы патинирования включают в себя методы с использованием серы и параллельным нагреванием до определенной температуры.
Температура плавления меди
Плавится материал при определенной температуре, которая зависит от наличия и количества сплавов в составе.
В большинстве случаев, процесс происходит при температуре от 1085°. Наличие олова в сплаве дает разбег, плавление меди может начаться при 950°. Цинк в составе также понижает нижнюю границу до 900°.
Для точных расчетов времени понадобится график плавления меди. На обычном листке бумаги используется график, где по горизонтали отмечается время, а по вертикали градусы. График должен указывать, на каких моментах поддерживается температура при нагреве для полного процесса кристаллизации.
Печь для плавки меди
Плавление меди в домашних условиях
В домашних условиях медные сплавы возможно плавить несколькими способами. При использовании любого из методов, понадобятся сопутствующие материалы:
- тигель – посуда, изготовленная из закаленной меди или другого огнеупорного металла;
- древесный уголь, понадобится в роли флюса;
- крюк металлический;
- форма будущего изделия.
Наиболее легким вариантом для плавления является муфельная печь. В емкость опускаются куски материала. После установки температуры плавления процесс можно наблюдать через специальное окошко. Установленная дверца позволяет удалять образованную в процессе оксидную пленку, для этого понадобиться заранее подготовленный металлический крюк.
Вторым способом плавления в домашних условиях является использование горелки или резака. Пропан – кислородное пламя отлично подойдет для работ с цинком или оловом. Куски материалов для будущего сплава помещаются в тигель, и нагреваются мастером произвольными движениями. Максимальная температура плавления меди может быть достигнута при взаимодействии с пламенем синего цвета.
Плавка меди в домашних условиях подразумевает работу с повышенными температурами. Приоритетом служит соблюдение техники безопасности. Перед любой процедурой следует одеть защитные огнеупорный перчатки и плотную, полностью закрывающую тело одежду.
Значение плотности меди
Плотность — это отношение массы к объему. Выражается она в килограммах на кубический метр всего объема. В виду неоднородности состава, значение плотности может меняться в зависимости процентного содержания примесей. Поскольку существуют разные марки медных прокатов с разным содержанием компонентов, то и значение плотности у них будет разное. Плотность меди можно найти в специализированных технических таблицах, которая равна 8,93х10 3 кг/м 3 . Это справочная величина. В этих же таблицах показан удельный вес меди, который равен 8,93 г/см 3 . Та
| Азот Температура кипения азота | -195.79 (°C) |
| Актиний Температура кипения актиния | 3200 (°C) |
| Алюминий Температура кипения алюминия | 2519 (°C) |
| Америций Температура кипения америция | 2011 (°C) |
| Аргон Температура кипения аргона | -185.8 (°C) |
| Барий Температура кипения бария | 1870 (°C) |
| Бериллий Температура кипения бериллия | 2470 (°C) |
| Бор Температура кипения бора | 4000 (°C) |
| Бром Температура кипения брома | 59 (°C) |
| Ванадий Температура кипения ванадия | 3407 (°C) |
| Висмут Температура кипения висмута | 1564 (°C) |
| Водород Температура кипения водорода | -252.87 (°C) |
| Вольфрам Температура кипения вольфрама | 5555 (°C) |
| Гадолиний Температура кипения гадолиния | 3250 (°C) |
| Галлий Температура кипения галлия | 2204 (°C) |
| Гафний Температура кипения гафния | 4603 (°C) |
| Гелий Температура кипения гелия | -268.93 (°C) |
| Германий Температура кипения германия | 2820 (°C) |
| Гольмий Температура кипения гольмия | 2700 (°C) |
| Диспрозий Температура кипения диспрозия | 2567 (°C) |
| Европий Температура кипения европия | 1527 (°C) |
| Железо Температура кипения железа | 2861 (°C) |
| Золото Температура кипения золота | 2856 (°C) |
| Индий Температура кипения индия | 2072 (°C) |
| Иридий Температура кипения иридия | 4428 (°C) |
| Иттербий Температура кипения иттербия | 1196 (°C) |
| Иттрий Температура кипения иттрия | 3345 (°C) |
| Йод Температура кипения йода | 184.3 (°C) |
| Кадмий Температура кипения кадмия | 767 (°C) |
| Калий Температура кипения калия | 759 (°C) |
| Кальций Температура кипения кальция | 1484 (°C) |
| Кислород Температура кипения кислорода | -182.9 (°C) |
| Кобальт Температура кипения кобальта | 2927 (°C) |
| Кремний Температура кипения кремния | 2900 (°C) |
| Криптон Температура кипения криптона | -153.22 (°C) |
| Ксенон Температура кипения ксенона | -108 (°C) |
| Кюрий Температура кипения кюрия | 3110 (°C) |
| Лантан Температура кипения лантана | 3464 (°C) |
| Литий Температура кипения лития | 1342 (°C) |
| Лютеций Температура кипения лютеция | 3402 (°C) |
| Магний Температура кипения магния | 1090 (°C) |
| Марганец Температура кипения марганца | 2061 (°C) |
| Медь Температура кипения меди | 2927 (°C) |
| Молибден Температура кипения молибдена | 4639 (°C) |
| Мышьяк Температура кипения мышьяка | 614 (°C) |
| Натрий Температура кипения натрия | 883 (°C) |
| Неодим Температура кипения неодима | 3.1×103 (°C) |
| Неон Температура кипения неона | -246.08 (°C) |
| Нептуний Температура кипения нептуния | 4×103 (°C) |
| Никель Температура кипения никеля | 2913 (°C) |
| Ниобий Температура кипения ниобия | 4744 (°C) |
| Олово Температура кипения олова | 2602 (°C) |
| Осмий Температура кипения осмия | 5012 (°C) |
| Палладий Температура кипения палладия | 2963 (°C) |
| Платина Температура кипения платины | 3825 (°C) |
| Плутоний Температура кипения плутония | 3230 (°C) |
| Полоний Температура кипения полония | 962 (°C) |
| Празеодим Температура кипения празеодима | 3290 (°C) |
| Прометий Температура кипения прометия | 3×103 (°C) |
| Протактиний Температура кипения протактиния | 4000 (°C) |
| Радий Температура кипения радия | 1737 (°C) |
| Радон Температура кипения радона | -61.7 (°C) |
| Рений Температура кипения рения | 5596 (°C) |
| Родий Температура кипения родия | 3695 (°C) |
| Ртуть Температура кипения ртути | 356.73 (°C) |
| Рубидий Температура кипения рубидия | 688 (°C) |
| Рутений Температура кипения рутения | 4150 (°C) |
| Самарий Температура кипения самария | 1803 (°C) |
| Свинец Температура кипения свинца | 1749 (°C) |
| Селен Температура кипения селена | 685 (°C) |
| Сера Температура кипения серы | 444.72 (°C) |
| Серебро Температура кипения серебра | 2162 (°C) |
| Скандий Температура кипения скандия | 2830 (°C) |
| Стронций Температура кипения стронция | 1382 (°C) |
| Сурьма Температура кипения сурьмы | 1587 (°C) |
| Таллий Температура кипения таллия | 1473 (°C) |
| Тантал Температура кипения тантала | 5458 (°C) |
| Теллур Температура кипения теллура | 988 (°C) |
| Тербий Температура кипения тербия | 3230 (°C) |
| Технеций Температура кипения технеция | 4265 (°C) |
| Титан Температура кипения титана | 3287 (°C) |
| Торий Температура кипения тория | 4820 (°C) |
| Тулий Температура кипения тулия | 1950 (°C) |
| Углерод Температура кипения углерода | 4027 (°C) |
| Уран Температура кипения урана | 3927 (°C) |
| Фосфор Температура кипения фосфора | 280.5 (°C) |
| Фтор Температура кипения фтора | -188.12 (°C) |
| Хлор Температура кипения хлора | -34.04 (°C) |
| Хром Температура кипения хрома | 2671 (°C) |
| Цезий Температура кипения цезия | 671 (°C) |
| Церий Температура кипения церия | 3360 (°C) |
| Цинк Температура кипения цинка | 907 (°C) |
| Цирконий Температура кипения циркония | 4409 (°C) |
| Эрбий Температура кипения эрбия | 2868 (°C) |
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.
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 | +1415°С | +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 |
- Точка кипения — температура, при которой жидкость превращается в газ
- Точка плавления — температура, при которой твердое вещество превращается в жидкость
См. Стандартное состояние и энтальпия образования, свободная энергия Гиббса образования, энтропия и теплоемкость для термодинамических данных для тех же соединений.
Для полной таблицы с плотностью, плотностью жидкости в точке плавления и растворимостью в воде — поверните экран!
