Температура плавления металла в градусах

Физические свойства металлов температура плавления

СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

Астицы любого тела — атомы или молекулы — нахо­дятся в постоянном беспорядочном движении. В твёр­дых телах это движение практически ограничивается к о – лебанием атомов вокруг определённого положения равновесия. Чем выше температура тела, тем оживлённее ато движение. При определённой температуре твёрдое тело плавится, переходит в жидкость.

Аморфные тела — воск, смола, янтарь, стекло — при нагревании постепенно размягчаются, а затем становятся жидкими. Переход воска из твёрдого состояния в жидкое совершается плавно, и мы не можем сказать точно, какова температура плавления воска.

Иное дело — кристаллические вещества. При нагрева­нии ионы, закреплённые в узлах кристаллической решётки, колеблются всё энергичнее, но, пока решётка сохраняется, кристалл остаётся твёрдым.

Только когда колебания ионов усиливаются настолько, что решётка разрушается, появ­ляются первые следы жидкости.

Вот почему все кристал­лические вещества, в том числе и металлы, имеют совер­шенно определённую температуру плавления.

Среди металлов встречаются такие, для расплавления которых строят специальные высокотемпературные элек­трические печи; есть такие, которые плавятся от теплоты руки, а есть и такие, которые плавятся при температуре ниже нуля.

Наиболее легкоплавкие металлы — ртуть и цезий, а са­мые тугоплавкие — рений и вольфрам. Ниже мы приводим таблицу температур плавления различных металлов:

Металл Температура плавления в градусах Цельсия Д'еталл Температура плавления в градусах Цельсия
Ртуть………………… — 38,9 Алюминий…. 658
Цезий………………… 28,5 Серебро……………. 960
Рубидий……………. 39,0 Золото…… 1063
Натрий……………… 97,9 Медь…………………. 1083
Литий………………… 173 Кобальт……………. 1490
Олово……………….. 231,8 Железо………………. 1532
Свинец……………… 327 Молибден…. 2600
Цинк…………………. 419 Рений…… 3000
Сурьма…………….. 632 Вольфрам…. 3400

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ

Передача теплоты от одного тела к другому — это пе­реход энергии беспорядочного движения от одних молекул к другим.

Вода, стекло, воздух, дерево, кирпич передают тепло медленно, теплопроводность их низка. Металлы же прово­дят тепло очень быстро. Чем это объяснить?

Мы уже знаем, что в пространственной решётке метал­лических кристаллов находятся положительно заряженные атомы металлов — ионы. Они более или менее прочно удерживаются на своих местах.

Вокруг ионов беспорядоч­но движутся свободные электроны. Их можно представить в виде «электронного газа», омывающего кристалличе­скую решётку.

Свободные электроны легко перемещаются внутри решётки и служат хорошими переносчиками теп – ловой энергии от нагретых слоёв металла к холодным.

Высокую теплопроводность металла всегда легко обна­ружить.

Прикоснитесь в холодную погоду рукой к стене деревянного дома и к железной ограде: железо на ощупь всегда гораздо холоднее, чем дерево, так как железо бы­стро отводит тепло от руки, а дерево — в сотни раз мед­леннее.

Лучше всех других металлов проводят тепло се­ребро и золото, затем идут медь, алюминий, вольфрам, магний, цинк и другие. Самые плохие металлические про­водники тепла — свинец и ртуть.

Теплопроводность измеряют количеством тепла, кото­рое проходит по металлическому стержню сечением в

1 квадратный сантиметр за 1 минуту. Если теплопро­водность серебра условно принять за 100, то теплопровод­ность меди будет 90, алюминия 27, железа 15, свинца 12, ртути 2, а теплопроводность дерева всего 0,05.

Чем больше теплопроводность металла, тем быстрее и равномернее он нагревается.

Благодаря своей высокой теплопроводности металлы широко используются в тех случаях, когда необходимо бы­строе нагревание или охлаждение.

Паровые котлы, аппа­раты, в которых протекают различные химические процес­сы при высоких температурах, батареи центрального ото­пления, радиаторы автомобилей — всё это делается из металлов.

Аппараты, которые должны отдавать или по­глощать много тепла, чаще всего изготовляются из хоро­ших проводников тепла — меди, алюминия.

Эта листовая продукция надежно устраняет скольжение на поверхности материала. На гладкую сторону листа наносят различные рифления в виде ромба, дуэта, чечевицы, квинтета или любого другого рисунка. Но рифление квинтет и …

Низкоуглеродистую сталь марки aisi 310s купить в интернете по выгодной цене и с оперативной доставкой можно исключительно через онлайн-сервис производителей с репутацией ответственного партнера. Только в таком случае можно рассчитывать …

Изготавливаемые из стали 12х18н10т круг нержавеющий, лист зеркальный — пластичные материалы с ударновязкой структурой, устойчивые к межкристаллитной коррозии.

Источник: https://msd.com.ua/svojstva-metallov/fizicheskie-svojstva-metallov-temperatura-plavleniya/

Температура сварки при разных видах соединения деталей

Многих начинающих мастеров интересует температура сварки, при которой происходит соединение двух элементов друг с другом. Прежде всего, необходимо четко представлять себе, что же представляет собой данный процесс.

Два металлических элемента невозможно соединить друг с другом, если их края не расплавить. Исключение составляет лишь холодная сварка. Под действием силы тока, газа либо давления металл нагревается до таких температур, что начинает плавиться.

Затем, смешиваясь с расплавленным электродом, края застывают и образуют так называемый шов, который и является главным стыковым креплением для двух свариваемых элементов.

Температура плавления металлов

Еще со школьной скамьи каждому сварщику хорошо известно, что каждый вид металла имеет свою температуру плавления. Поэтому вполне логично предположить, что и температура сварки у каждого металла своя. Тип сварки, который мгновенно соединяет между собой листы чугуна, совершенно не подойдет для сварочных работ со сталью.

И наоборот, алюминий не выдерживает температуры плавления железа, ведь из-за слишком высоких температур он полностью деформируется. Именно поэтому прежде чем определиться с видом сварочных работ, необходимо хорошо изучить все главные характеристики металла, с которым предстоит работать.

Электродуговая сварка

Самых высоких температур можно достичь, если применять электродуговую сварку. За счет того, что между электродом и свариваемой поверхностью образуется электрическая дуга, температура в месте стыка достигает иногда даже 12000 градусов. Минимальный же нагрев происходит при температуре не менее 6000 градусов.

Данный метод применяется тогда, когда необходимо расплавить прочный метал большой толщины. Чаще всего с помощью плавящихся электродов сваривают углеродистую сталь. Высокая температура позволяет мгновенно расплавлять и края металла, и внутренний стержень электрода. Данный тип сварочный работ применяется на практике наиболее часто.

Читайте также:  Разновидности сварных соединений

Сварка неплавящимся электродом в газовой среде

Данный вид сварки предполагает разогрев детали до 6000 градусов. В качестве неплавящегося электрода чаще всего применяется вольфрам.

Температура плавления данного метала достаточно высокая, поэтому во время сварочных работ стержень выдерживает большой нагрев и не плавится.

Шов образуется только за счет расплавляемых кромок металла, ведь подаваемый во время сварочных работ газ надежно защищает место стыка от окисления и полностью вытесняет оттуда кислород.

В некоторых случаях, если для уплотнения шва все-таки требуется присадочный металл, используется дополнительный кусок проволоки, который с помощью держателя подносится непосредственно к месту сварочных работ. Для того, чтобы шов был более крепким лучше подбирать присадочную проволоку из того же метала, что и свариваемая деталь.

Плазменная сварка

Достаточно высокая температура достигается также при плазменной сварке. Величина нагрева может достигать даже 30000 градусов. С помощью сварочного аппарата на обрабатываемую поверхность подается ионизированный газ, именуемый плазмой.

Для увеличения нагрева дуга дополнительно сжимается под воздействием плазмообразующего газа. Таким образом, на обрабатываемую поверхность сварщик воздействует не только тепловым методом, но и газодинамическим.

Электрошлаковая сварка

Довольно популярен метод сварки с помощью подогрева шлаковой ванны. Через электрод на сварочном аппарате подается ток такой силы, чтобы он смог разогреть, а затем и поддерживать постоянную температуру шлаковой ванны внутри разъема.

Суть данного способа заключается в необходимости постоянно поддерживать высокий уровень нагрева ванны, которая расплавляет кромки листов металла и соединяет их между собой. Уровень нагрева шлаковой ванны должна быть обязательно значительно выше температуры плавления самого металла, иначе сварка станет невозможной.

Обычно подаваемый ток нагревает ванну до 1700 градусов. Поэтому для некоторых металлов такой вид сварки неприемлем. Например, расплавить кромки углеродистой стали при такой низкой температуре будет достаточно сложно.

Диффузная сварка

Расплавлять кромки металла для их дальнейшего соединения между собой можно и внутри сварочного аппарата.

Суть метода диффузной сварки заключается в том, что свариваемые детали необходимо поместить в специальную камеру, предварительно зачистив их кромки.

Затем из камеры откачивается воздух до определенного уровня давления, а кромки металла нагреваются до 700 – 800 градусов.

При сдавливании двух деталей и происходит их сваривание меду собой. Сходный принцип применяется при сваривании полипропиленовых труб. Две трубы просто вставляются с разных сторон в специальное закрытое устройство и после нагрева прочно соединяются друг с другом. Для спаивания полипропиленовых труб достаточно 260 градусов.

Электронно-лучевая сварка

Также в специальной вакуумной камере производится сварка с помощью пучка электронов, которые на выходе из аппарата образуют электродный луч. Благодаря тепловой энергии электронов в месте их соприкосновения с обрабатываемой поверхностью происходит нагрев кромок до 6000 градусов.

Конечно же, практически ни один металл не способен выдержать такой сильный нагрев, поэтому кромки свариваемых деталей начинают плавиться, образуя между собой крепкий и надежный сварочный шов.

Холодная сварка

Детали не подвергаются абсолютно никакому тепловому воздействию, если применяется холодная сварка. Главное – не проводить холодные сварочные работы при температуре воздуха ниже 5 градусов тепла. Сварка при отрицательных температурах может не дать нужный эффект и спустя некоторый период времени детали вновь расклеятся.

Суть холодной сварки заключается в том, что при помощи специальной замазки два материала любого состава можно легко склеить друг с другом. Замазка для холодной сварки состоит из двух составляющих, которые сами по себе не обладают никакими скрепляющими свойствами. Если же их перемешать между собой, образуется сильнейший клей.

В основном холодная сварка применяется в быту для мелкого ремонта водяных и канализационных труб. При этом качество холодной сварки абсолютно уступает другим видам, где используется мощнейший нагрев деталей.

Термитная сварка

Принцип работы термитной сварки во многом схож с холодной. Для данного вида сварочных работ используется смесь, состоящая из металлического алюминия и железной окалины, которые взаимодействуют друг с другом и вследствие химических реакций образуют термит.

После зажигания термита электродугой, он расплавляется и начинает сваривать между собой кромки металла. Воспламеняется термит при температуре не менее 1300 градусов, а металл начинает плавиться, когда разогревается до отметки в 2000 градусов. Такие виды сварочных работ очень часто проводят при сваривании рельсов.

Термокомпрессионная сварка

Холодная сварка во многом сходна с термокомпрессионной. Здесь также детали свариваются между собой посредством давления, однако место их стыка заранее разогревается до определенного уровня.

Как правило, нагрев должен быть не ниже, чем температура образования эвтектики между соединяемыми материалами. При этом разогревается либо сама поверхность, либо прикладываемый инструмент, либо вообще подсоединенная проволоку, через которую пропускают импульс тока.

Ультразвуковая сварка

В отличие от холодной сварки ультразвуковая разогревает обрабатываемую поверхность металла до определенных температур. Величина нагрева деталей напрямую зависит от того, из какого металла они изготовлены. На место стыка листов воздействуют механическими колебаниями, за счет чего кромки постепенно начинают плавиться.

Медь нагревается до 500 градусов, а алюминий, например, может разогреться только до 400 градусов. После достижения нужной величины разогрева, обрабатываемые поверхности сдавливают между собой, за счет чего и происходит их сваривание друг с другом.

Лазерное воздействие на деталь

Если стоит задача получить высокопрочный шов, либо свариваемые металлы не поддаются холодной и другим видам сварки, на них воздействуют лазерным лучом. С помощью сварочного аппарата лазерный луч направляется на место стыка двух листов металла и туда же подносится присадочная проволока.

Читайте также:  Процесс пайки алюминия в домашних условиях

Под воздействием лазера детали нагревается до очень высоких температур, около 25 000 градусов, поэтому данный вид сваривания легко соединяет между собой даже высокопрочные металлы.

Способ сваривания деталей

Определять для себя нужный вид сварки необходимо на основании того, какую деталь требуется варить. Для получения высокопрочного шва имеет значение не только вид металла, но и его толщина, а также температура помещения, где будут происходить сварочные работы.

Кроме того, чрезвычайно важно знать температуру плавления метала, ведь чаще всего сварка происходит именно благодаря тепловому воздействию. В случае же с холодной сваркой потребуется тщательно подготовить поверхность соединяемых деталей, а также при необходимости зачистить их.

Чтобы прочность полученного шва была соизмерима с прочностью самого листа металла, потребуется со всей ответственностью подойти к сварочным работам. Сила тока, используемый присадочный материал, степень разогрева металла – играют важную роль в процессе сваривания деталей друг с другом, поэтому сварщику необходимо учитывать при работе каждую мелочь.

Источник: http://GoodSvarka.ru/metalov/temperatura/

Плотность и температура плавления некоторых металлов

Справочная информация

Плотность и температура плавления некоторых металлов.

Металл Атомный вес металла Плотность металла, г/см3 Температура плавления, С
Легкие металлы
Литий 6,939 0,534 179
Калий 39,102 0,86 63,6
Натрий 22,9898 0,97 97,8
Кальций 40,08 1,55 850
Магний 24,305 1,74 651
Цезий 132,905 1,9 28,5
Алюминий 26,9815 2,702 660,1
Барий 137,34 3,5 710
Тяжелые металлы
Цинк 65,37 7,14 419
Хром 51,996 7,16 1875
Марганец 54,9380 7,44 1244
Олово 118,69 7,28 231,9
Железо 55,847 7,86 1539
Кадмий 112,4 8,65 321
Никель 58,71 8,90 1543
Медь 63,546 8,92 1083
Висмут 208,980 9,80 271,3
Серебро 107,868 10,50 960,8
Свинец 207,19 11,344 327,3
Ртуть 200,59 13,546 -38,87
Вольфрам 183,85 19,3 3380
Золото 196,967 19,3 1063
Платина 195,09 21,45 1769
Осьмий 190,2 22,5 2700

Для металлов наиболее характерны следующие свойства:
*металлический блеск,*твердость, *пластичность, *ковкость,

*хорошая проводимость тепла и электричества.

Для всех металлов характерна металлическая кристаллическая решетка:
в ее узлах находятся положительно заряженные ионы, а между ними свободно перемещаются электроны.
Наличие свободных электронов объясняет высокую электропроводность и теплопроводность, а также способность поддаваться механической обработке.

Теплопроводность и электропроводность уменьшается в ряду металлов:
Аg Сu Аu Аl Мg Zn Fе РЬ Hg

Все металлы делятся на две большие группы:

Черные металлы
Имеют темно-серый цвет, большую плотность, высокую температуру плавления и относительно высокую твердость.
Типичным представителем черных металлов является железо.

Цветные металлы
Имеют характерную окраску: красную, желтую, белую; обладают большой пластичностью, малой твердостью, относительно низкой температурой плавления.
Типичным представителем цветных металлов является медь.

В зависимости от своей плотности металлы делятся на:
*Легкие (плотность не более 5 г/см )К легким металлам относятся: литий , натрий , калий , магний , кальций , цезий , алюминий , барий. Самый легкий металл — литий 1л, плотность 0.534 г/см3.

*Тяжелые (плотность больше 5 г/см3).

К тяжелым металлам относятся: цинк , медь , железо , олово , свинец , серебро , золото , ртуть и др.

Самый тяжелый металл — осмий , плотность 22,5 г/см3.

Металлы различаются по своей твердости:
*Мягкие: режутся даже ножом (натрий , калий , индий );
*Твердые: металлы сравниваются по твердости с алмазом, твердость которого равна 10. Хром — самый твердый металл, режет стекло.

В зависимости от температуры плавления металлы условно делятся на:
*Легкоплавкие (температура плавления до 1539°С).К легкоплавким металлам относятся: ртуть — температура плавления —38,9°С; галлий — температура плавления 29,78°С; цезий — температура плавления 28,5°С; и другие металлы.

*Тугоплавкие (температура плавления выше 1539 С).

К тугоплавким металлам относятся: хром — температура плавления 1890°С; молибден — температура плавления 2620°С; ванадий — температура плавления 1900°С; тантал — температура плавления 3015°С; и многие другие металлы.

Самый тугоплавкий металл вольфрам — температура плавления 3420°С.

Источник: http://yaruse.ru/posts/show/id/991

Физические характеристики и свойства одного из самых твердых металлов — титана

Титан – элемент 4 группы 4 периода. Переходный металл, проявляет и основные, и кислотные свойства, довольно широко распространен в природе – 10 место.

Наиболее интересным для народного хозяйства является сочетание высокой твердости металла и легкости, что делает его незаменимым элементом для авиастроения.

Данная статья расскажет вам о маркировке, легирующих и иных свойствах металла титана, даст общую характеристику и интересные факты о нем.

По внешнему виду металл больше всего напоминает сталь, однако механические его качества выше. При этом титан отличается малым весом – молекулярная масса 22. Физические свойства элемента изучены довольно хорошо, однако сильно зависят от чистоты металла, что приводит к существенным отклонениям.

Кроме того, имеет значение его специфические химические свойства.

Титан устойчив к щелочам, азотной кислоте, и в то же время бурно взаимодействует с сухими галогенами, а при более высокой температуре – с кислородом и азотом.

Хуже того, он начинает поглощать водород еще при комнатной температуре, если имеется активная поверхность. А в расплаве впитывает кислород и водород настолько интенсивно, что расплавление приходится проводить в вакууме.

Еще одна важная особенность, определяющая физические характеристики – существование 2 фаз состояния.

  • Низкотемпературная – α-Ti имеет гексагональную плотноупакованную решетку, плотность вещества – 4,55 г/куб. см (при 20 С).
  • Высокотемпературная – β-Ti характеризуется объемно-центрированный кубической решеткой, плотность фазы, соответственно, меньше – 4, 32 г/куб. см. (при 900С).

Температура фазового перехода – 883 С.

В обычных условиях металл покрывается защитной оксидной пленкой. При ее отсутствии титан представляет большую опасность. Так, титановая пыль может взрываться, температура такой вспышки 400С. Титановая стружка является пожароопасным материалом и хранится в специальной среде.

Читайте также:  Создание дробилки для веток своими руками

Далее мы рассмотрим магнитные, механические, химические и физические свойства титана, его сплавов и их применение.

О структуре и свойствах титана рассказывает видео ниже:

Титан на сегодня является самым прочным среди всех существующих технических материалов, поэтому, несмотря на сложность получения и высокие требования по безопасности к производственному процессу, применяется достаточно широко.

Физические характеристики элемента довольно необычны, однако очень сильно зависят от чистоты.

Так, чистый титан и сплавы активно применяются в ракето- и авиастроении, а технический непригоден, так как из-за примесей теряет прочность при высоких температурах.

Плотность металла

Плотность вещества изменяется в зависимости от температуры и фазы.

  • При температурах от 0 до температуры плавления уменьшается от 4,51 до 4,26 г/куб. см, причем во время фазового перехода повышаете на 0,15%, а затем вновь уменьшается.
  • Плотность жидкого металла составляет 4,12 г/куб. см, а затем уменьшается с повышением температуры.

Температуры плавления и кипения

Фазовый переход разделяет все свойства металла на качества, которые может проявлять α- и β-фазы. Так, плотность до 883 С, относится к качествам α-фазы, а температуры плавления и кипения – к параметрам β-фазы.

  • Температура плавления титана (в градусах) составляет 1668+/-5 С;
  • Температура кипения достигает 3227 С.

Это один из наиболее жаростойких металлов, известных в металлургии.

Далее указана краткая характеристика титана с т.з. механических особенностей.

Горение титана рассмотрено в этом видеоролике:

Титан примерно в 2 раза прочнее железа и в 6 раз – алюминия, что и делает его столь ценным конструкционным материалом. Показатели относятся к свойствам α-фазы.

  • Предел прочности вещества при растяжении составляет 300–450 МПа. Показатель можно увеличить до 2000 МПа, добавив некоторые элементы, а также прибегнув к специальной обработке – закалке и старению.

Интересно то, что высокую удельную прочность титан сохраняет и при самых низких температурах. Более того, при понижении температуры прочность на изгиб растет: при +20 С показатель составляет 700 МПа, а при -196 – 1100 МПа.

  • Упругость металла относительно невелика, что является существенным недостатком вещества. Модуль упругости при нормальных условиях 110,25 ГПа. Кроме того, титану свойственна анизотропия: упругость по разным направлениям достигает разного значения.
  • Твердость вещества по шкале НВ составляет 103. Причем показатель это усредненный. В зависимости от чистоты металла и характера примесей твердость может быть и выше.
  • Условный предел текучести составляет 250–380 МПа. Чем выше этот показатель, тем лучше изделия из вещества противостоят нагрузкам и тем больше сопротивляются износу. Показатель титана превосходит показатель алюминия в 18 раз.

По сравнению с другими металлами, имеющими такую же решетку, металл обладает очень приличной пластичностью и ковкостью.

Далее рассмотрена удельная теплоемкость титана.

Теплоемкость

Металл отличается низкой теплопроводностью, поэтому в соответствующих областях – изготовление термоэлектродов, например, не применяется.

  • Теплопроводность его составляет 16,76 l , Вт/(м × град). Это меньше чем у железа в 4 раза и в 12 раз меньше, чем у алюминия.
  • Зато коэффициент термического расширения у титана ничтожен при нормальной температуре и возрастает при повышении температуры.
  • Теплоемкость металла составляет 0,523 кдж/(кг·К).

Электрические характеристики

Как чаще всего и бывает, низкая теплопроводность обеспечивает и низкую электропроводность.

  • Удельное электросопротивление металла весьма велико – 42,1·10-6 ом·см в нормальных условиях. Если считать проводимость серебра равной 100%, то проводимость титана будет равна 3,8%.
  • Титан является парамагнитом, то есть, его нельзя намагничивать в поле, как железо, но и выталкиваться из поля, как медь он не будет. Свойство это с понижением температуры линейно уменьшается, но, пройдя минимум, несколько увеличивается. Удельная магнитная восприимчивость составляет 3,2 10-6 Г-1. Стоит отметить, что восприимчивость, так же как и упругость образует анизотропию и изменяется в зависимости от направления.

При температуре 3,8 К титан становится сверхпроводником.

Коррозионная стойкость

В нормальных условиях титан отличается очень высокими антикоррозийными свойствами. На воздухе его покрывает слой оксида титана толщиной в 5–15 мкм, что и обеспечивает отличную химическую инертность.

Металл не корродирует в воздухе, морском воздухе, морской воде, влажном хлоре, хлорной воде и многочисленных других технологических растворах и реагентах, что делает материал незаменимым в химической, бумагоделательной, нефтяной промышленности.

При повышении температуры или сильном измельчении металла картина резко меняется. Металл реагирует едва ли не со всеми газами, входящими в состав атмосферы, а в жидком состоянии еще и впитывает их.

Далее рассмотрена токсичность титана.

Титан является одним из самых биологически инертных металлов. В медицине он применяется для изготовления протезов, так как отличается стойкостью к коррозии, легкостью и долговечностью.

Диоксид титана не столь безопасен, хотя используется куда чаще – в косметологической, пищевой промышленности, например.

По некоторым данным – UCLA, исследования профессора патологии Роберта Шистла, наночастицы диоксида титана воздействуют на генетический аппарат и могут способствовать развитию рака.

Причем через кожный покров вещество не проникает, поэтому применение солнцезащитных средств, в составе которых есть диоксид, опасности не представляет, а вот вещество, попадающее внутрь организма – с пищевыми красителями, биологическими биодобавками, может оказаться опасным.

Титан – уникально прочный, твердый и легкий металл с очень интересными химическими и физическими свойствами. Это сочетание настолько ценно, что даже сложности с выплавкой и очисткой титана производителей не останавливают.

О том, как отличить титан от стали, этот видеосюжет и расскажет:

Источник: http://stroyres.net/metallicheskie/vidyi/tsvetnyie/titan/fizicheskie-harakteristiki-i-svoystva.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector