V metalurgickém průmyslu je jednou z hlavních oblastí lití kovů a jejich slitin kvůli levné a relativní jednoduchosti procesu. Formy mohou být formovány s jakýmkoli tvarem různých rozměrů, od malých po velké; Je vhodný pro hromadnou i individuální výrobu.
Odlévání je jednou z nejstarších oblastí práce s kovy a začíná kolem doby bronzové: 7–3 tisíciletí před naším letopočtem. e. Od té doby bylo objeveno mnoho materiálů, které vedly k vývoji technologie a zvýšeným požadavkům na slévárenský průmysl.
V dnešní době existuje mnoho oblastí a typů lití, které se liší v technologickém procesu. Jedna věc zůstává nezměněna - fyzikální vlastnost kovů přecházet z pevné látky na kapalinu a je důležité vědět, při jaké teplotě začíná tavení různých typů kovů a jejich slitin.
Proces tavení kovů
Tento proces znamená přechod látky z pevného do kapalného stavu. Po dosažení bodu tání může být kov v pevném i v kapalném stavu, další zvýšení povede k úplnému přechodu materiálu do kapaliny.
Totéž se stane, když tuhne - když je dosaženo limitu tání, látka začne přecházet z kapaliny do pevného stavu a teplota se nezmění, dokud zcela nekrystalizuje.
Je třeba si uvědomit, že toto pravidlo platí pouze pro čistý kov. Slitiny nemají jasnou teplotní hranici a vytvářejí přechod stavu v určitém rozmezí :
- Solidus je teplotní linie, při které se začne tavit nejs tavitelnější složka slitiny.
- Liquidus je konečná teplota tání všech složek, pod kterou se začínají objevovat první krystaly slitiny.
Není možné přesně měřit bod tání těchto látek, numerická mezera je označena přechodovým stavem.
V závislosti na teplotě, při které začíná tavení kovů, se obvykle dělí na :
- Tavitelný, do 600 ° C Mezi ně patří cín, zinek, olovo a další.
- Střední tání až do 1600 ° C Nejběžnější slitiny a kovy jako zlato, stříbro, měď, železo, hliník.
- Žáruvzdorný, nad 1600 ° C Titan, molybden, wolfram, chrom.
Existuje také bod varu - bod, ve kterém roztavený kov dosáhne přechodu do plynného stavu. Jedná se o velmi vysokou teplotu, obvykle dvojnásobek teploty tání.
Tlakový efekt
Teplota tání a stejná teplota tuhnutí závisí na tlaku a jeho zvyšování se zvyšuje. Důvodem je skutečnost, že se zvyšujícím se tlakem se atomy přibližují k sobě navzájem a ke zničení krystalové mřížky musí být odstraněny. Při zvýšeném tlaku je zapotřebí velká energie tepelného pohybu a zvyšuje se odpovídající teplota tání.
Existují výjimky, když se teplota potřebná pro přechod do kapalného stavu snižuje se zvýšeným tlakem. Mezi tyto látky patří led, bizmut, germanium a antimon.
Tabulka tání
Je důležité, aby každá osoba spojená s hutním průmyslem, ať už je to svářeč, kolář, tavírna nebo klenotník, znát teploty, při kterých se materiály, se kterými pracuje, roztaví. Níže uvedená tabulka ukazuje teploty tání nejběžnějších látek.
Tabulka teplot tání kovů a slitin
| Název | Tpl, ° C |
|---|---|
| Hliník | 660, 4 |
| Měď | 1084, 5 |
| Cín | 231, 9 |
| Zinek | 419, 5 |
| Wolfram | 3420 |
| Nikl | 1455 |
| Stříbro | 960 |
| Zlato | 1064, 4 |
| Platina | 1768 |
| Titan | 1668 |
| Duralumin | 650 |
| Uhlíková ocel | 1100-1500 |
| Litina | 1110-1400 |
| Železo | 1539 |
| Merkur | -38, 9 |
| Cupronickel | 1170 |
| Zirkonium | 3530 |
| Křemík | 1414 |
| Nichrome | 1400 |
| Vizmut | 271, 4 |
| Germanium | 938, 2 |
| Tinplate | 1300-1500 |
| Bronz | 930-1140 |
| Kobalt | 1494 |
| Draslík | 63 |
| Sodík | 93, 8 |
| Mosaz | 1000 |
| Hořčík | 650 |
| Mangan | 1246 |
| Chrome | 2130 |
| Molybden | 2890 |
| Olovo | 327, 4 |
| Berylium | 1287 |
| Vyhraje | 3150 |
| Fechral | 1460 |
| Antimony | 630, 6 |
| karbid titanu | 3150 |
| karbid zirkonia | 3530 |
| Gallium | 29, 76 |
Kromě tavicího stolu existuje mnoho dalších podpůrných materiálů. Například odpověď na otázku, jaký je bod varu železa, leží ve varné tabulce látek. Kromě varu mají kovy řadu dalších fyzikálních vlastností, jako je pevnost.
Pevnost kovu
Kromě schopnosti přechodu z pevné látky na kapalinu je jednou z důležitých vlastností materiálu její pevnost - schopnost pevné látky odolávat zlomeninám a nevratné změny tvaru. Za hlavní ukazatel pevnosti se považuje odpor vyplývající z prasknutí před žíhaného sochoru. Koncept síly se netýká rtuti, protože je v tekutém stavu. Označení pevnosti je akceptováno v MPa - Mega Pascals.
Existují tyto skupiny pevnosti kovů :
- Křehký. Jejich odpor nepřesahuje 50 MPa. Patří sem cín, olovo, měkké alkalické kovy
- Odolný, 50 - 500 MPa. Měď, hliník, železo, titan. Materiály této skupiny jsou základem mnoha strukturních slitin.
- Vysoká pevnost, přes 500 MPa. Například molybden a wolfram.
Tabulka pevnosti kovu
| Metal | Odpor, MPa |
|---|---|
| Měď | 200-250 |
| Stříbro | 150 |
| Cín | 27 |
| Zlato | 120 |
| Olovo | 18 |
| Zinek | 120-140 |
| Hořčík | 120–200 |
| Železo | 200-300 |
| Hliník | 120 |
| Titan | 580 |
Nejběžnější slitiny v každodenním životě
Jak je vidět z tabulky, body tání prvků se velmi liší dokonce i v materiálech, které se často vyskytují v každodenním životě.
Minimální teplota tání rtuti je -38, 9 ° C, takže při pokojové teplotě je již v kapalném stavu. To vysvětluje skutečnost, že domácí teploměry mají nižší známku -39 stupňů Celsia: pod tímto ukazatelem přechází rtuť do pevného stavu.
Pájky, nejčastěji používané v domácnosti, obsahují významné procento cínu majícího teplotu tání 231, 9 ° C, takže většina pájek se taví při pracovní teplotě pájky 250 až 400 ° C.
Kromě toho existují tavitelné pájky se spodní hranicí taveniny až do 30 ° C a používají se v případě nebezpečného přehřátí pájených materiálů. Pro tyto účely existují pájky s bizmutem a tání těchto materiálů leží v rozmezí 29, 7 - 120 ° C.
Tavení materiálů s vysokým obsahem uhlíku v závislosti na legujících složkách leží v rozmezí 1100 až 1500 ° C.
Teploty tání kovů a jejich slitin jsou ve velmi širokém teplotním rozmezí, od velmi nízkých teplot (rtuť) po hranici několika tisíc stupňů. Znalost těchto indikátorů, jakož i dalších fyzikálních vlastností, je velmi důležitá pro lidi, kteří pracují v metalurgickém oboru. Například znalost teploty, při které se zlato a jiné kovy tají, je užitečná pro klenotníky, kolečka a hutníky.