Андрей Смирнов
Время чтения: ~15 мин.
Просмотров: 1

Температура плавления металлов. самый тугоплавкий и легкоплавкий металл

Полезные советы

Чтобы не столкнуться с трудностями, в процессе переплавки золотых изделий стоит придерживаться некоторых правил и рекомендаций. Опытные ювелиры советуют следующее:

  • Для проведения плавки лучше приобретать специальный тигель. Чаще всего он изготавливается на основе глины или графита.
  • Чтобы избежать возможных ожогов, желательно заранее надеть перчатки, маску и пользоваться металлическими щипцами.
  • Если нет возможности приобрести тигель, то можно использовать свежую и сырую картофелину. Но для начала в ней необходимо сделать углубление.
  • Перед плавкой нужно обязательно чистить поверхность предметов, это можно сделать с помощью специального флюса, который продается в открытом доступе в специализированных магазинах. Они могут быть разной формы, поэтому есть возможность выбрать наиболее удобное приспособление. Флюс помогает улучшить контакт между золотыми изделиями, за счет чего они сплавляются лучше.
  • При проведении процедуры следует соблюдать меры безопасности, так как работа проходит при очень высокой температуре.
  • Помещение, в котором планируется осуществлять переплавку, должно быть абсолютно безопасным, лучше всего для этого подходят гараж, хозяйственные постройки или открытые веранды. Но вблизи рабочего места должны отсутствовать легко воспламеняющиеся средства или предметы.
  • В качестве формы можно использовать любую емкость, изготовленную из того же материала, что и тигель. Она может быть квадратной, цилиндрической или прямоугольной, особой роли этот фактор не играет.

Как видно, существуют простые способы, с помощью которых можно самостоятельно переплавить золото, серебро и другие драгоценные металлы в домашних условиях. Для этого можно своими руками смонтировать печку или собрать бензиновую горилку. Главное, соблюдать все требования и придерживаться некоторых советов.

Температура — плавление — сталь

Температура плавления сталей — 1300 — 1400 С, температура плавления медноникелевого сплава ( Си — 90 %, Ni — 10 %) — 1150 С. Увеличение никеля в сплаве более 10 % делает затруднительным проведение спекания и пропитку твердого сплава в стальной заготовке.

Температура плавления стали в зависимости от химического состава колеблется в пределах 1420 — 1525 С; температура разливки стали в литейные формы должна быть выше на 100 град для толстостенных отливок и на 150 град для тонкостенных отливок.

Температура плавления стали и чугуна зависит от содержания углерода.

Температура плавления стали в зависимости от химического состава колеблется в пределах 1420 — 1525 С; температура разливки стали в литейные формы должна быть выше на 100 град для толстостенных отливок и на 150 град для тонкостенных отливок.

С повышением содержания углерода температура плавления стали понижается; при содержании углерода 0 7 % и выше кислородная резка стали затрудняется. Кроме того, при содержании углерода свыше 0 3 % обработанная поверхность заметно увеличивает свою твердость по сравнению с первоначальной. Это явление поверхностной закалки выражается тем резче, чем выше содержание углерода и скорость охлаждения изделия после резки. При содержании углерода свыше 0 7 % в случае резки без предварительного подогрева изделия необходимо более мощное подогревающее пламя для нагрева стали до температуры, при которой она может гореть в кислороде.

С повышением содержания углерода температура плавления стали понижается; при содержании углерода 0 7 % и выше кислородная резка стали затрудняется. Кроме того, при содержании углерода свыше 0 3 % обработанная поверхность заметно увеличивает свою твердость по сравнению с первоначальной. Это явление поверхностной закалки выражается тем резче, чем выше содержание углерода и скорость охлаждения изделия после резки. При содержании углерода свыше 0 7 % в случае резки без предварительного подогрева изделия необходимо более мощцое подогревающее пламя для нагрева стали до температуры, при которой она может гореть в кислороде.

С повышением содержания углерода понижается температура плавления стали, и ее легко можно пережечь, учитывая высокую температуру зоны нагрева при газовой сварке.

С повышением содержания углерода понижается температура плавления стали, и ее легко можно пережечь, учитывая высокую температуру зоны нагрева при газовой сварке.

Очистить стремительный поток сжатых и раскаленных до температуры плавления стали газов от частиц, имеющих размеры 15 — 30 микрон, нелегкое дело.

Неметаллические включения делятся на тугоплавкие; плавящиеся при температуре плавления стали; обладающие низкой температурой плавления; выделяющиеся из расплава на последней стадии кристаллизации.

Флюс обладает высокой жидкотекучестью и малой вязкостью при температуре плавления стали. Вследствие высокого содержания закиси марганца этот флюс можно применять при сварке низкоуглеродистых сталей стандартной низкоуглеродистой электродной проволокой; при этом швы получаются высокого качества. Флюс ОСЦ-45 менее чувствителен, чем другие плавленые флюсы, к отклонениям в химическом составе основного металла, электродной проволоки и самого флюса, а также к ржавчине, содержащейся на поверхности основного металла, что практически очень ценно.

Оплавление происходит в результате общего или местного нагрева выше температуры плавления стали.

Литые сплавы сравнительно легкоплавки, температура их плавления несколько ниже температуры плавления сталей и составляет около 1300 — 1350 С. Выпускаются они обычно в виде литых прутков или стержней длиной 300 — 400 мм, диаметром 5 — 8 мм. Сплавы обладают высокой износоустойчивостью, сохраняющейся до температур 600 — 700 С — начала красного каления.

В период доводки металл перегревают примерно на 100 С выше температуры плавления стали, чтобы обеспечить нормальную разливку. Нагрев металла затрудняется из-за наличия шлака; он может быть ускорен перемешиванием металла. Для этого в период доводки в стали стараются иметь углерода больше ( на 0 6 — 0 7 %), чем предусматривается для готового металла. Углерод окисляется по реакции С О. СО f и выделяющиеся пузырьки газа СО активно перемешивают ванну.

Малый конвертер для выплавки стали.

Технология производства

Поскольку «чистый» вольфрам встретить в природе нельзя (он является составной частью горных пород), то необходима процедура по выделению данного металла. Причем ученые оценивают содержание его в коре Земли так – на 1000 кг породы всего 1,3 грамма вольфрама. Можно отметить, что самый тугоплавкий металл, является довольно редким элементом, если сравнить его с известными видами металлов.

Когда из недр Земли добывается руда, то количество вольфрама в ней составляет только лишь до двух процентов. По этой причине добываемое сырье идет на обогатительные заводы, где специальными способами массовую долю металла приводят к шестидесяти процентам. При получении «чистого» вольфрама процесс делится на несколько технологических этапов. Первый заключается в выделении чистого триоксида из добытого сырья. Для данной цели используется термическое разложение, когда самая высокая температура плавления металла составляет от 500 до 800 градусов. При данном температурном режиме лишние элементы поддаются плавлению, а из расплавленной массы собирается оксид вольфрама.

Далее получившееся соединение проходит этап тщательного измельчения, а затем осуществляется восстановительная реакция. Для этого добавляется водород и используется температура в 700 градусов. В результате получается чистый металл, который имеет порошкообразный вид. Затем идет процесс спрессовывания порошка, для чего применяют высокое давление, и спекания в среде из водорода, где температурный режим составляет 1200-1300 градусов.

Получившуюся массу отправляют в специальную печь для плавления, где масса нагревается электрическим током до отметки более 3000 градусов. То есть вольфрам получается жидким после плавления. Затем масса очищается от примесей и создается монокристаллическая ее решетка. Для этого используют способ зонной плавки – его суть состоит в том, что расплавленной на некотором промежутке времени является лишь часть металла. Этот метод позволяет осуществлять процесс перераспределения примесей, который скапливаются на одном участке, откуда их легко убрать из общей структуры сплава. Необходимый вольфрам имеет вид слитков, которые и применяются для производства необходимых видов продукции в разных отраслях деятельности.

Тугоплавкость металлов

Внимание этой характеристике уделяют все инженеры и конструкторы, работающие в машиностроении. В зависимости от величины этой характеристики, человек может рассчитать и определить в какую конструкцию можно применить те или иные тугоплавкие материалы

Материалы, температура плавления который выше температуры плавления железа, равной 1539 °С, называются тугоплавкими. Самые тугоплавкие материалы:

Полный список содержит больше химических элементов, но не все из них получили распространенное применение в производстве и некоторые обладают меньшими температурами плавления или радиоактивны.

Вольфрам – самый тугоплавкий металл. На вид он светло-серого цвета, твердость и вес достаточно велики. Однако, он становится хрупким при низких температурах и его легко сломать (хладноломкость). Если нагреть вольфрам больше 400 °С, он станет пластичным. С другими веществами вольфрам плохо соединяется. Добывают его из сложных и редких минералов руд, таких как:

Переработка руды очень сложный и дорогостоящий процесс. Извлеченный материал формируют в бруски или готовые детали.

Вольфрам был открыт в XVIII веке, но долгое время не существовало печей, способных нагреваться до температуры плавления этого тугоплавкого металла. Ученые провели множество исследований и подтвердили, что вольфрам самый тугоплавкий металл. Стоит отметить, что по одной из теорий, сиборгий имеет большую температуру плавления, но не удается провести достаточное количество исследований, т.к. он радиоактивен и нестабилен.

Добавление вольфрама в сталь увеличивает ее твердость, поэтому его стали применять в изготовлении режущего инструмента, что увеличило скорость резания и тем самым привело к росту производства.

Высокая стоимость и трудность обработки этого тугоплавкого металла сказываются на сферах его применения. Он используется в тех случаях, когда нет возможности применить другой. Его достоинства:

  • устойчив к высоким температурам;
  • повышенная твердость;
  • прочный или упругий при определенных температурах;

Переработка металлической руды

Все эти характеристики помогают вольфраму найти широкое применение в различных сферах, таких как:

  • металлургия, для легированных сталей;
  • электротехника, для нитей накаливания, электродов и др.;
  • машиностроение, в изготовлении узлов зубчатых передач и валов, редукторов и многом другом;
  • авиационное производство, в изготовлении двигателей;
  • космическая отрасль, применяется в соплах ракет и реактивных двигателях;
  • военно-промышленный комплекс, для бронебойных снарядов и патронов, брони военной техники, в устройстве торпед и гранат;
  • химическая промышленность, вольфрам обладает хорошей коррозийной стойкостью к действию кислот, поэтому из него делают сетки для фильтров. Кроме того соединения с вольфрамом используют в качестве красителей тканей, в производстве одежды для пожарных и многом другом.

Такой перечень отраслей, где используется этот тугоплавкий металл говорит о том, что его значение для человечества очень велико. Ежегодно по всему миру изготавливают десятки тысяч тон чистого вольфрама и с каждым годом потребность в нем растет.

2 От чего зависит температура расплавления нержавеющих сталей

Значение температуры полного расплавления (ликвидус) нержавеющей стали зависит от химического состава сплава, то есть от тех металлов и примесей, из которых он состоит. При этом определяющая роль, разумеется, будет всегда за тем элементом, который основной либо имеет наибольшую концентрацию. А примеси и легирующие добавки в зависимости от своей концентрации только корректируют температуру ликвидус основного или доминантного по содержанию в сплаве металла в большую или меньшую сторону.

Ликвидус зависит от химического состава сплава

Можно, для примера, рассмотреть легированные нержавеющие сплавы. Это один из видов коррозионно-стойких сплавов согласно классификации нержавеющих сталей ГОСТ 5632-2014 (введенному взамен стандарта 5632-72), по которому их сейчас производят. Кстати, классификация в этом ГОСТ произведена исходя из того, какой состав нержавеющих сталей.

В легированных нержавеющих сплавах основным металлом и элементом их химического состава является железо (Fe) с температурой плавления 1539 оC. И вот как будут влиять на температуру ликвидус таких сталей примеси и легирующие добавки в зависимости от своей концентрации в %:

  • углерод (C), марганец (Mn), кремний (Si), сера (S) и фосфор (F) – каждый по-своему в той или иной степени снижают;
  • молибден (Mo), титан (Ti), ванадий (V) и никель (Ni) – в пределах тех соотношений, в каких используются для изготовления нержавеющих сталей, снижают в той или иной степени (если рассматривать сплавы только из одного из этих элементов и железа с любыми соотношениями этих металлов, то начиная с определенной концентрации, повышают обратно);
  • алюминий (Al) – в пределах тех соотношений, в каких он используется для изготовления нержавеющих сталей, никак не влияет (если рассматривать сплавы только из Al и Fе с любыми соотношениями этих металлов, то начиная с определенной концентрации, значительно снижает);
  • вольфрам (W) – в пределах тех соотношений, в каких он используются для изготовления нержавеющих сталей, снижает, пока его концентрация не достигает 4,4 %, а потом незначительно повышает обратно;
  • хром (Cr) – в пределах тех соотношений, в каких он используются для изготовления нержавеющих сталей, снижает, пока его концентрация не достигает 23 (22) %, а потом повышает обратно;
  • никель (Ni) – в пределах тех соотношений, в каких он используются для изготовления нержавеющих сталей, снижает.

Стоит подробнее остановиться на влиянии никеля. Наибольшее влияние он оказывает на температуру ликвидус (полного расплавления) 2-х других видов нержавеющих сталей стандарта 5632. Речь идет о сплавах: одни – на железоникелевой, а другие – на никелевой основе. Характерная особенность состава первых – в них суммарная массовая доля никеля и железа больше 65 %, причем Fe является основным элементом, концентрация Ni варьируется в пределах от 26 до 47 %, а приблизительное соотношение между ними 1:1,5. В сплавах, отлитых на никелевой основе, никеля не менее 50 %, железа может не быть вообще, а максимальная его концентрация – 20 %.

В этих двух видах сплавов у никеля вообще превалирующее по сравнению со всеми вышеуказанными примесями и легирующими металлами влияние на температуру ликвидус. И это не удивительно, ведь в них Ni значительно больше, чем в нержавеющих легированных сталях (на основе железа). У железоникелевых и никелевых сплавов в первую очередь из-за Ni их температура ликвидус ниже температурного значения плавления железа. И она близка к температуре плавления самого никеля (которая равна 1455 оC).

Причем в железоникелевых сплавах никель по мере возрастания своей массовой доли способствует только снижению температуры ликвидус стали, потому что предельная его концентрация в них, как отмечалась выше, 47 %. А в никелевых сплавах снижение температуры ликвидус наблюдается только до 68 % содержания Ni. А дальнейшее повышение концентрации этого металла ведет к обратному повышению температуры полного расплавления никелевых сплавов.

Биологическое значение железа

В живых организмах железо является важным микроэлементом, катализирующим процессы обмена кислородом (дыхания). В организме взрослого человека содержится около 3,5 грамма железа (около 0,02 %), из которых 78 % являются главным действующим элементом гемоглобина крови, остальное входит в состав ферментов других клеток, катализируя процессы дыхания в клетках. Недостаток железа проявляется как болезнь организма (хлороз у растений и анемия у животных). Обычно железо входит в ферменты в виде комплекса, называемого гемом. В частности, этот комплекс присутствует в гемоглобине — важнейшем белке, обеспечивающем транспорт кислорода с кровью ко всем органам человека и животных. И именно он окрашивает кровь в характерный красный цвет

Комплексы железа, отличные от гема, встречаются, например, в ферменте метан-моноксигеназе, окисляющем метан в метанол, в важном ферменте рибонуклеотид-редуктазе, который участвует в синтезе ДНК. Неорганические соединения железа встречаются в некоторых бактериях, иногда используется ими для связывания азота воздуха

В организм животных и человека железо поступает с пищей (наиболее богаты им печень, мясо, яйца, бобовые, хлеб, крупы, свёкла). Интересно, что некогда шпинатошибочно был внесён в этот список (из-за опечатки в результатах анализа — был потерян «лишний» ноль после запятой). Суточная потребность человека в железе следующая: дети — от 4 до 18 мг, взрослые мужчины — 10 мг, взрослые женщины — 18 мг, беременные женщины во второй половине беременности — 33 мг. У женщин потребность несколько выше, чем у мужчин. Как правило, железа, поступающего с пищей, вполне достаточно, но в некоторых специальных случаях (анемия, а также при донорстве крови) необходимо применять железосодержащие препараты и пищевые добавки (гематоген,ферроплекс). Суточная потребность в железе мала и её легко удовлетворить. В то время, как некоторые исследователи считают, что кормление грудью приводит к дефициту железа, есть множество исследований, показывающих, что это не так и дети, которых кормят грудью, усваивают железо намного лучше. В организме легко восстанавливается равновесие между поступлением и выведением железа, и временный дефицит его легко восполняется за счет имеющихся запасов. Потребность в железе значительно возрастает при анемии, вызванной, например, такими паразитарными инвазиями, как малярия и анкилостомоз, которые очень широко распространены в тропических странах. Содержание железа в воде больше 1—2 мг/л значительно ухудшает её органолептические свойства, придавая ей неприятный вяжущий вкус, и делает воду малопригодной для использования, вызывает у человека аллергические реакции, может стать причиной болезни крови и печени (гемохроматоз). ПДК железа в воде 0,3 мг/л. Избыточная доза железа (200 мг и выше) может оказывать токсическое действие. Передозировка железа угнетает антиоксидантную систему организма, поэтому употреблять препараты железа здоровым людям не рекомендуется.

Можно ли расплавить платину в домашних условиях

Интересно, есть ли возможность плавки платины в домашних условиях — сразу оговорюсь, что приступать к таким действиям следует в том случае, если вы разбираетесь в теме! Методы самостоятельного плавления кустарны и порой небезопасны.

Получить чистый продукт без примесей в таких условиях практически невозможно, все способы плавки не идеальны. Лучше обратиться за помощью к специалисту.

Необходимое оборудование и материалы

Некоторые любители плавят платину с помощью собранных своими руками газовых горелок с использованием кислородных баллонов, кто-то делает это сварочным аппаратом. Необходим также фарфоровый тигель (горшочек для нагрева).

Подготовка шихты

В целом процесс подготовки не отличается от промышленного, разумеется, в рамках ваших возможностей, которые в условиях дома крайне ограничены.

Процесс плавки

Сплав помещается в тигель и накаляется газовой горелкой, сварочным инвертором или другими самодельными приспособлениями до достижения необходимой температуры.

Получение отливок

Отлитый металл бывает разного вида в зависимости от созданной формочки. Тут играют роль ваши предпочтения

Главное — дать платине остыть и пользоваться инструментами предосторожности

Плавление аморфных веществ .

Наличие определенной точки плавления — это важный признак кристаллических веществ. Именно по этому признаку их можно легко отличить от аморфных тел, которые также относят к твердым телам. К ним, в частности, относятся стекла, очень вязкие смолы, пластмассы.

Аморфные вещества (в отличие от кристаллических) не имеют определенной температуры плавления — они не плавятся, а размягчаются. При нагревании кусок стекла, например, снача­ла становится из твердого мягким, его легко можно гнуть или растягивать; при более высокой температуре кусок начинает менять свою форму под действием собственной тяжести. По мере нагревания густая вязкая масса принимает форму того сосуда, в котором лежит. Эта масса сначала густая, как мед, затем — как сметана и, наконец, становится почти такой же маловязкой жидкостью, как вода. Однако указать определенную температуру перехода твердого тела в жидкое здесь невозможно, поскольку ее нет.

Причины этого лежат в коренном отличии строения аморфных тел от строения кристаллических. Атомы в аморфных телах расположены беспорядочно. Аморфные тела по своему строению напоминают жидкости. Уже в твердом стекле атомы расположены беспорядочно. Значит, повы­шение температуры стекла лишь увеличивает размах колебаний его молекул, дает им постепенно все большую и большую свободу перемещения. Поэтому стекло размягчается постепенно и не обнаруживает резкого перехода «твердое—жидкое», характерного для перехода от расположения молекул в строгом порядке к беспорядочному.

Характеристики и свойства платины

Платина обладает очень высокой плотностью. Среди самых тяжелых металлов она занимает особое место и в весе уступает только не менее редким иридию и осмию.

В сравнении с золотом и серебром, имеет большую твердость. Именно это свойство позволяет платине быть устойчивой к механическим воздействиям.

Металл способен поглощать газы — водород и кислород. В некоторых состояниях эта способность усиливается. Особенно хорошо кислород абсорбируется платиновой чернью, которая получается в результате реакции солевых растворов на восстановители.

Характеристики:

  • металл белого (иногда с оттенками серого) цвета, блестящий;
  • кристаллическая решетка при 20 °C, нм а = 0,392;
  • твердость равна МПа 390-420;
  • удельное электросопротивление при 0 °C, мкОм•см 9,85;
  • температура плавления, °С — 1773,5;
  • температура кипения, °С — 4410;
  • радиус атома, нм — 0,138;
  • удельная теплоемкость, Дж/(моль/К) — 25,9;
  • модуль упругости, ГПа — 173;
  • теплопроводность при 25 °C, Вт/(м•К) — 74,1;
  • плотность при 20 °C, кг/дм3 — 21,45.
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации